以下、本発明の実施の形態について、図� ��を参照して詳細に説明する。

 [第1の実施の形態]
 図1は、本発明の第1の実施の形態に係る液� �プロジェクタ1(投射装置)の概略構成を表す� �のである。この液晶プロジェクタ1は、カラ� ��フィルタレスの液晶パネル60(色映像光生成� ��)をライトバルブとして用いた単板式のプロ ジェクタであり、RGB3色の光を別個独立に射� �する3色光源10(光源部)が液晶パネル60のバッ� ��ライトとして用いられている。

 この液晶プロジェクタ1は、3色光源10、偏 光板20、導波路型光スイッチ30(光路切換部)、 回折型光学素子40(拡散成形部)、フィールド� �ンズ50(平行光化部)、液晶パネル60および投� �レンズ70(投射部)を3色光源10から射出される� ��の光軸に沿ってこの順に配置して構成され� ��ものである。

 3色光源10は、赤色レーザ10R、緑色レーザ1 0Gおよび青色レーザ10Bからなり、例えば、こ� ��らをそれぞれの光軸が互いに平行となるよ� ��に並列配置して構成されている。

 赤色レーザ10Rは例えばInAlGaP系の半導体レ ーザからなり、青色レーザ10Bは例えばGaN系や InGaN系の半導体レーザからなる。一方、緑色� ��ーザ10Gは、例えば、半導体レーザによって� ��起される固体レーザからなる。固体レーザ� ��しては、例えば、YVO4 +KTP(KTiOPO4 )、結晶PPLN (Periodically PoledLiNbO3 )、またはPPMgO・LN(Periodic ally PoledMgO・LiNbO3 )などからなる固体レーザ� ��ある。なお、緑色レーザ10Gも、可能であれ� ��、赤色レーザ10Rや青色レーザ10Bと同様、半� ��体レーザにより構成されていてもよい。ま� ��、3色光源10の発振モードは、後述するよう� ��回折型光学素子40が入射光のビーム形状に� �して鈍感であることから、シングルモード� �よびマルチモードのいずれでもよい。

 偏光板20は偏光板20R,20G,20Bからなり、これ らを3色光源10から射出される各色光(ビーム� �)の光路上に1つずつ配置して構成されている 。偏光板20R,20G,20Bは、例えば、各色光の波長� ��対応した1/2波長板からなり、各色光の偏光� ��向を液晶パネル60の偏光軸に合致させるよ� �になっている。なお、3色光源10を固体レー� �で構成した場合には、偏光板20R,20G,20Bを位相 差フィルムまたは位相差板により構成し、偏 光方向を補正するようにしてもよい。

 例えば、Al;GaAs系半導体レーザ励起YVO4 +KT P二次高調波利用の固体レーザでは、デバイ� �ごとに偏光方向が変わり易く、偏光比10程度 のものが多いが、このような固体レーザを緑 色レーザ10Gとして用いた場合には、偏光板20G を位相差フィルムにより構成し、これを用い てリターデーション値を補償し最適化するこ とによって、偏光比を大きくすることができ る。このように、1/2波長板や位相差フィルム などにより偏光軸を調整することによって、 液晶パネル60の偏光板(図示せず)による光の� �失を少なくし、光利用効率をより向上させ� �ことができる。

 導波路型光スイッチ30は、複数の交差型� �子31を光ファイバ32および鏡の少なくとも一� ��で光学的に接続して構成されている。なお� ��以下では、各交差型素子31を光ファイバ32で 接続した場合を例に挙げて説明する。交差型 素子31には、図2(A),(B)に示したように、例え� �Tiを含有するLiNbO3 結晶(LN結晶)からなる2本� �導波路が互いに交差して形成されており、� �なくとも各導波路の端部が交差型素子31の表 面に露出している。また、2本の導波路の一� �に隣接して図示しない一対の電極が設けら� �ており、一対の電極に電圧を印加し、これ� �よって生じる電界によって各導波路の一方� �端部(入力端T1,T2)と他方の端部(出力端T3,T4)と の接続関係が変化するようになっている。つ まり、交差型素子31は電気的に光路を切り換� ��る光スイッチとして機能するので、導波路� ��光スイッチ30は各回折型光学素子40a,40b,40c(� �述)に出力する色光の色を所定の時間ごとに� ��意に切り換えることができる。

 ここで、導波路型光スイッチ30は、1フィ� ��ルド、1フレームまたは複数フレームごとに 、3色光源10から射出された各色光の光路を切 り換えるようにしてもよいし、1フィールド� �たは1フレームの周波数の整数倍の周波数で� ��3色光源10から射出された各色光の光路を切� ��換えるようにしてもよい。

  例えば、一対の電極に電圧を印加して� �ないオフ・ステートの場合には、図2(A)に示� ��たように、入力端T1と出力端T3とが互いに接 続されると共に、入力端T2と出力端T4とが互� �に接続されるようになっている。また、一� �の電極に電圧を印加しているオン・ステー� �の場合には、図2(B)に示したように、入力端T 1と出力端T4とが互いに接続されると共に、入 力端T2と出力端T3とが互いに接続されるよう� �なっている。

 このような光スイッチ機能を有する複数� ��交差型素子31をアレイ状に配置することに� �り様々な接続態様の光スイッチを実現する� �とができる。例えば、9つの交差型素子31を3� �3のアレイ状に配列した場合の各交差型素子3 1と光ファイバ32との接続態様の一例について 、図3を参照して説明する。なお、以下では� �導波路型光スイッチ30を構成する各交差型素 子31を3×3の行列の要素として表現した。

 3色光源10側(図3の左側)の3つの交差型素子 31((1,1)要素、(2,1)要素および(3,1)要素)の各入� �端T1が偏光板20R,20G,20Bの射出側の面のうち各� ��光の射出される領域と対向配置されている� ��(1,1)要素の出力端T3が(1,2)要素の入力端T1に� �(1,1)要素の出力端T4が(2,2)要素の入力端T1に、 (2,1)要素の出力端T3が(1,2)要素の入力端T2に、( 2,1)要素の出力端T4が(3,2)要素の入力端T1に、(3 ,1)要素の出力端T3が(2,2)要素の入力端T2に、(3, 1)要素の出力端T4が(3,2)要素の入力端T2に光フ� ��イバ32を介してそれぞれ接続されている。� �して、(1,2)要素の出力端T3が(1,3)要素の入力� �T1に、(1,2)要素の出力端T4が(2,3)要素の入力端 T1に、(2,2)要素の出力端T3が(1,3)要素の入力端T 2に、(2,2)要素の出力端T4が(3,3)要素の入力端T1 に、(3,2)要素の出力端T3が(2,3)要素の入力端T2� ��、(3,2)要素の出力端T4が(3,3)要素の入力端T2� �光ファイバ32を介してそれぞれ接続されてい る。さらに、回折型光学素子40側(図3の右側)� ��3つの交差型素子31((1,3)要素、(2,3)要素およ� �(3,3)要素にある交差型素子31)の各出力端T3が� ��折型光学素子40の入射側の面と対向配置さ� �ている。

 導波路型光スイッチ30がこのような構成と� �っている場合に、各交差型素子31のオン・ス テートおよびオフ・ステートを適切に組み合 わせることにより、赤色光L _R  、緑色光L _G  および青色光L _B  の各光路の位置関係、ひいては各回折型光学 素子40a,40b,40cに出力する色光の色を任意に切� ��換えることができる。

 例えば、図4(A)に示したように、(2,1)要素、( 1,2)要素、(2,2)要素、(3,2)要素および(2,3)要素� �けをオン・ステートとした場合には、(1,1)要 素の入力端T1に入力された赤色光L _R  が(1,3)要素の出力端T3から出力され、(1,2)要素 の入力端T1に入力された緑色光L _G  が(2,3)要素の出力端T3から出力され、(1,3)要素 の入力端T1に入力された青色光L _B  が(3,3)要素の出力端T3から出力される。つま� �、この場合には、図4(A)の紙面の上側から赤� ��光L _R  、緑色光L _G  、青色光L _B  の順に配列されて入力された各色光が配列を 変えずに出力されるので、回折型光学素子40a に赤色光L _R  が、回折型光学素子40bに緑色光L _G  が、回折型光学素子40cに青色光L _B  がそれぞれ出力される。

 また、例えば、図4(B)に示したように、(1,1)� ��素、(3,1)要素および(2,3)要素だけをオン・ス テートとした場合には、(1,1)要素の入力端T1� �入力された赤色光L _R  が(2,3)要素の出力端T3から出力され、(1,2)要素 の入力端T1に入力された緑色光L _G  が(3,3)要素の出力端T3から出力され、(1,3)要素 の入力端T1に入力された青色光L _B  が(1,3)要素の出力端T3から出力される。つま� �、この場合には、図4(B)の紙面の上側から赤� ��光L _R  、緑色光L _G  、青色光L _B  の順に配列されて入力された各色光が図4(B)� �紙面の上側から青色光L _B  、赤色光L _R  、緑色光L _G  の順に配列を切り換えて出力されるので、回 折型光学素子40aに青色光L _B  が、回折型光学素子40bに赤色光L _R  が、回折型光学素子40cに緑色光L _G  がそれぞれ出力される。

 また、例えば、図4(C)に示したように、(2,1)� ��素、(1,3)要素および(3,3)要素だけをオン・ス テートとした場合には、(1,1)要素の入力端T1� �入力された赤色光L _R  が(3,3)要素の出力端T3から出力され、(1,2)要素 の入力端T1に入力された緑色光L _G  が(1,3)要素の出力端T3から出力され、(1,3)要素 の入力端T1に入力された青色光L _B  が(2,3)要素の出力端T3から出力される。つま� �、この場合には、図4(C)の紙面の上側から赤� ��光L _R  、緑色光L _G  、青色光L _B  の順に配列されて入力された各色光が図4(C)� �紙面の上側から緑色光L _G  、青色光L _B  、赤色光L _R  の順に配列を切り換えて出力されるので、回 折型光学素子40aに緑色光L _G  が、回折型光学素子40bに青色光L _B  が、回折型光学素子40cに赤色光L _R  がそれぞれ出力される。

 ところで、上記と同様に、各回折型光学� ��子40a,40b,40cに出力する色光の色を任意に切� �換えることの可能な接続態様としては、例� �ば、図5または図7に示したようなものが考え られる。図5の場合には、6つの交差型素子31� �2×3のアレイ状に配列されており、これによ� ��、図6(A)~(C)に示したように、各回折型光学� �子40a,40b,40cに出力する色光の色を任意に切り 換えることが可能である。図7の場合には、3� ��の交差型素子31が1×3のアレイ状に配列され� ��おり、これにより、図8(A)~(C)に示したよう� �、各回折型光学素子40a,40b,40cに出力する色光 の色を任意に切り換えることが可能である。 従って、導波路型光スイッチ30を図5または図 7に示した構成とした場合には、導波路型光� �イッチ30を図3に示したような構成とした場� �よりも交差型素子31の数を減じることができ る。

 なお、図7の場合には、(2,2)要素の入力端T 2および出力端T4が他の交差型素子31と接続さ� ��ていないので、(2,2)要素の入力端T2に接続さ れた光ファイバ32の一端を偏光板20Bと対向配� ��すると共に、(2,2)要素の出力端T4に接続され た光ファイバ32の一端を回折型光学素子40と� �向配置している。

 回折型光学素子40は回折型光学素子40a,40b, 40cからなり、これらを導波路型光スイッチ30� ��ら出力される各色光(ビーム光)の光路上に1� ��ずつ配置して構成されている。回折型光学� ��子40a,40b,40cは、導波路型光スイッチ30から出 力される各色光を液晶パネル60の表示領域(図 示せず)の全域に渡るように拡散成形するよ� �になっている。具体的には、各回折型光学� �子40a,40b,40cは、導波路型光スイッチ30側の面� ��ほぼ垂直に入射した各色光(ビーム光)を光� �の向きの互いに異なる拡散光に変換すると� �に、これらの拡散光を互いに異なる入射角� �フィールドレンズ50に入射させるようになっ ている。

 回折型光学素子40a,40b,40cは、例えば、DOE(D iffractive Optical Element)により構成されている� ��DOEは、例えば、入射光を出力プレーン上の� ��数の点に回折するものであり、各回折光を� ��力プレーン上で互いに重ね合わせることに� ��り射出光の断面形状を所定の形状および大� ��さに成形すると共に輝度分布が均一となる� ��うに出力プレーンを照射するようになって� ��る。このDOEは入射光のビーム形状に対して� ��感な性質を有している。

 3色光源10から射出された各色光の断面光� ��度分布は一般にガウシアン形状をしており� ��そのままでは、液晶パネル60上に均一に照� �させることは難しいが、このように回折型� �学素子40a,40b,40cにより各色光を拡散成形して 液晶パネル60上に照射させることによって、� ��晶パネル60上に均一な輝度分布を得ること� �できる。

 フィールドレンズ50は、各回折型光学素� �40a,40b,40cによって拡散成形された各色光を平 行光化するためのものであり、各色光の光路 上に共通に配置されている。このフィールド レンズ50には、上記したように入射角の互い� ��異なる各色光(拡散光)が入射するようにな� �ているので、フィールドレンズ50を屈折透過 した各色光(平行光)が液晶パネル60に互いに� �なる入射角で入射するようになっている。

 ここで、液晶パネル60に入射する各色光� �入射角はフィールドレンズ50に入射する各色 光の入射角に依存し、さらに、フィールドレ ンズ50に入射する各色光の入射角は各色光を� ��の回折型光学素子40a,40b,40cに入射させるか� �依って変化することから、各回折型光学素� �40a,40b,40cに入射させる色光の色を導波路型光 スイッチ30で選択することにより、各色光の� ��晶パネル60への入射角を任意に切り換える� �とができるようになっている。

 液晶パネル60は、アクティブマトリクス� �動により画像を表示する透過型の表示装置� �あり、フィールドレンズ50側から入射した各 色光を光変調するライトバルブとして機能す る。この液晶パネル60は、図9に示したように 、フィールドレンズ50側から順に、入射側基� ��61、液晶層62および射出側基板63を有してい� ��。

 入射側基板61は、透明基板61A、マイクロ� �ンズアレイ61Bおよび透明基板61Cをフィール� �レンズ50側から順に張り合わせた積層構造と なっている。

 マイクロレンズアレイ61Bは、フィールド� ��ンズ50により平行光化された各色光の入射� �域に複数のマイクロレンズ61Dをマトリクス� �に配置して構成されている。マイクロレン� �アレイ61Bは、例えば、透明樹脂などを硬化� �せることにより形成された曲面状のレンズ� �あり、図10(A)~(C)に示したように、フィール� �レンズ50によって平行光化された各色光を屈 折させて後述の画素開口部65に別個に入射さ� ��るようになっている。

 透明基板61A,61Cは、例えば石英などからな り、マイクロレンズアレイ61Bを外部から保護 するようになっている。透明基板61Aのマイク ロレンズアレイ61B側の表面には、マイクロレ ンズ61Dの形状を反転させた形状の窪みがマト リクス状に形成されており、透明基板61Aとマ イクロレンズアレイ61Bとは互いに隙間なく接 している。透明基板61Cの液晶層62側の表面に� ��、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料に� �り形成された対向共通電極64が形成されてい る。

 射出側基板63は石英などからなる透明基� �であり、この透明基板の液晶層62側の表面に は画素部67が設けられている。この画素部67� �、複数の画素開口部65がブラックマトリクス 66を介して規則的に配置された構造となって� ��り、3色光源10から射出される色光の色の数� ��等しい数(本実施の形態では3つ)の画素開口� ��65が各マイクロレンズ61Dに対して対向配置� �れている。

 画素開口部65はITOなどからなり、液晶層62 を挟んで対向配置された対向共通電極64と共� ��1ドットを構成する。各画素開口部65には、� ��記したように、マイクロレンズアレイ61Bに� ��って集光された各色光のうち一の色光が入� ��するようになっており、各画素開口部65を� �過する各色光の色に応じた画素信号が各画� �開口部65に印加されるようになっている。

 ところで、図10(A)~(C)に示したように、液晶� ��ネル60に入射する各色光(L _R  ,L _G  ,L _B  )の入射角を導波路型光スイッチ30で切り変え ることにより、それに応じて各ドット(各画� �開口部65)に入射する光の色が順次変化する� �従って、液晶パネル60に入射する各色光の入 射角(光路)を導波路型光スイッチ30で周期的� �切り変えると共に、導波路型光スイッチ30に よる各色光の入射角(光路)の切り換えに対応� ��て、各ドット(各画素開口部65)に印加する画 素信号を切り換えることにより、各ドットを 透過した各色光から色映像光を生成すること ができるようになっている。つまり、1つの� �ット(画素開口部65)で1画素のフルカラー(マ� �チカラー)表示を行うことができるようにな� ��ている。

 投射レンズ70は、液晶パネル60で変調され た色映像光を液晶プロジェクタ1の外部に設� �られたスクリーン(図示せず)上に投射するよ うになっている。

 本実施の形態の液晶プロジェクタ1では、3� �光源10から別個独立に射出された赤色光L _R  ,緑色光L _G  ,青色光L _B  は偏光板20で偏光方向を液晶パネル60の偏光� �に合致するように調整されたのち、各色光� �光路が導波路型光スイッチ30で周期的に切り 換えられる。これにより、各回折型光学素子 40a,40b,40cに入射する色光が周期的に切り換わ� ��ので、各回折型光学素子40a,40b,40cで拡散成� �された各色光のフィールドレンズ50への入射 角、ひいては各色光の液晶パネル60への入射� ��を周期的に切り換えることができる。その� ��果、液晶パネル60の各ドットに周期的に各� �光を入射させることができるので、1つのド� ��トで1画素のフルカラー(マルチカラー)表示� ��行うことができ、隣接する3つのドットで1� �素のフルカラー表示を行ってきた従来の表� �方式と比べて、画素数を約3倍に増加させる� ��とができる。

 ところで、本実施の形態では、各色光の� ��晶パネル60への入射角を周期的に切り換え� �ために、導波路型光スイッチ30を用いている 。この導波路型光スイッチ30は、上記したよ� ��に、各色光の光路を電気的に切り換える光� ��イッチとして機能する交差型素子31を光フ� �イバ32を介して接続したものであり、光路を 切り換える際に、ガルバノミラーやステップ ミラーなどの機械的に回動する光学部品のよ うな騒音は全く発生しない。また、光路を切 り換える際に、機械的に動かす必要が全くな いので、導波路型光スイッチ30に不具合が発� ��する可能性は極めて低く、信頼性が極めて� ��い。また、光路を切り換える際に、損失が� ��生する虞はなく、他の制御信号などとの同� ��を取り易い。

 従って、本実施の形態では、隣接する3つ のドットで1画素のフルカラー表示を行って� �た従来の表示方式と比べて、画素数を約3倍� ��増加させることができるだけでなく、各色� ��の光路の切り換えの際に騒音はなく、信頼� ��が向上し、損失が発生する虞もなく、同期� ��取り易い。

 また、本実施の形態では、赤色レーザ10R� ��緑色レーザ10Gおよび青色レーザ10Bからなる3 色光源10を用いているので、ダイクロイック� ��ラーを用いて色分離を行う必要がない。こ� ��により、ダイクロイックミラーを用いて色� ��離を行う場合と比べて、装置を小型化する� ��とができる。

 また、本実施の形態では、図10(A)~(C)に示し� ��ように、液晶パネル60に対して常に各色光(L _R  ,L _G  ,L _B  )を照射するようにしているので、液晶パネ� �に対して各色光を時分割的に1色ずつ照射す� ��場合に問題となる色割れが発生する虞がな� ��。また、液晶パネルに対して各色光を時分� ��的に1色ずつ照射する場合と比べて、光利用 効率が高く、低消費電力で明るい表示を実現 することができる。

 また、本実施の形態では、図10(A)~(C)に示し� ��ように、液晶パネル60に入射する各色光(L _R  ,L _G  ,L _B  )の入射角を切り変えて各画素開口部65に入射 する光の色を順次変化させているが、これは 、液晶パネル60の各マイクロレンズ61Dに対向� ��置された3つの画素開口部65に対して各色光� ��順次照射していることになる。そのため、� ��クリーン上に投射された画像にレーザ光特� ��のスペックルノイズが発生する虞がない。

 [第2の実施の形態]
 図11は、本発明の第2の実施の形態に係る液� ��プロジェクタ2(投射装置)の概略構成を表す� ��のである。この液晶プロジェクタ2は、上記 実施の形態の液晶プロジェクタ1と比べて、� �晶パネル60のバックライトとして3色スイッ� �ング光源11を備え、さらに導波路型光スイッ チ30を備えていない点で相違している。そこ� ��、以下では、上記実施の形態との相違点に� ��いて主として説明するものとし、上記実施� ��形態と共通する構成、作用および効果につ� ��ての記載を適宜省略する。

 3色スイッチング光源11は、3色レーザ11A,11 B,11Cと、これら3色レーザ11A,11B,11Cの光射出を� ��御する制御部(図示せず)とを含んで構成さ� �ており、例えば、3色レーザ11A,11B,11Cをそれ� �れの光軸が互いに平行となるように並列配� �して構成されている。

 各3色レーザ11A,11B,11Cは、ほぼ同一の位置� ��ら赤色光、緑色光および青色光を射出する� ��との可能なレーザ構造を有しており、制御� ��の制御により、各3色レーザ11A,11B,11Cから互� ��に異なる色の色光が射出されると共に、各3 色レーザ11A,11B,11Cから射出される光の色が周� ��的に切り換えられるようになっている。例� ��ば、図12に示したように、ある期間τ1には� �3色レーザ11Aから赤色光が、3色レーザ11Bから 緑色光が、3色レーザ11Cから青色光がそれぞ� �射出され、続いて、期間τ2には、3色レーザ1 1Aから緑色光が、3色レーザ11Bから青色光が、 3色レーザ11Cから赤色光がそれぞれ射出され� �その後、期間τ3には、3色レーザ11Aから青色� ��が、3色レーザ11Bから赤色光が、3色レーザ11 Cから緑色光がそれぞれ射出されるようにな� �ている。

 このように、本実施の形態では、各3色レ ーザ11A,11B,11Cから互いに異なる色の色光を周� ��的に射出するようにしたので、導波路型光� ��イッチ30を用いて各色光の光路を切り換え� �場合と同様、各回折型光学素子40a,40b,40cに入 射する色光を周期的に切り換えることができ る。これにより、各回折型光学素子40a,40b,40c� ��拡散成形された各色光のフィールドレンズ5 0への入射角、ひいては各色光の液晶パネル60 への入射角を周期的に切り換えることができ る。その結果、液晶パネル60の各ドットに周� ��的に各色光を入射させることができるので� ��1つのドットで1画素のフルカラー(マルチカ� ��ー)表示を行うことができ、隣接する3つの� �ットで1画素のフルカラー表示を行ってきた� ��来の表示方式と比べて、画素数を約3倍に増 加させることができる。また、上記実施の形 態と同様、各色光の光路の切り換えの際に騒 音はなく、信頼性が向上し、損失が発生する 虞もなく、同期を取り易い。

 また、本実施の形態では、3色レーザ11A,11 B,11Cを含んで構成された3色光源10を用いてい� ��ので、ダイクロイックミラーを用いて色分� ��を行う必要がない。これにより、ダイクロ� ��ックミラーを用いて色分離を行う場合と比� ��て、装置を小型化することができる。

 [第3の実施の形態]
 図13は、本発明の第3の実施の形態に係る液� ��プロジェクタ3(投射装置)の概略構成を表す� ��のである。この液晶プロジェクタ3は、上記 第2の実施の形態の液晶プロジェクタ2と比べ� ��、液晶パネル60のバックライトとして3色ス� ��ッチング光源アレイ12、偏光板アレイ21およ び回折型光学素子アレイ41を備えている点で� ��違している。そこで、以下では、上記第2の 実施の形態との相違点について主として説明 するものとし、上記第2の実施の形態と共通� �る構成、作用および効果についての記載を� �宜省略する。

 3色スイッチング光源アレイ11は、上記第1 の実施の形態の赤色レーザ10R,緑色レーザ10G� �よび青色レーザ10Bをそれぞれ複数有すると� �に、これらの光射出を制御する制御部(図示� ��ず)を有しており、例えば、図14(A)~(C)に示し たように、赤色レーザ10R,緑色レーザ10Gおよ� �青色レーザ10Bをそれぞれの光軸が互いに平� �となるように2次元方向に周期的に配置して� ��成されている。なお、図14(A)~(C)において、� ��光板アレイ21は便宜的に省略されている。

 偏光板アレイ21は、上記第1の実施の形態� ��偏光板20R,20G,20Bを2次元方向に周期的に配置� ��て構成されており、これらを赤色レーザ10R, 緑色レーザ10Gおよび青色レーザ10Bから射出さ れる各色光(ビーム光)の光路上に1つずつ配置 して構成されている。

 回折型光学素子アレイ41は、上記第1の実� ��の形態の回折型光学素子40a,40b,40cを2次元方� ��に周期的に配置して構成されており、これ� ��を偏光板20R,20G,20Bから出力される各色光(ビ� ��ム光)の光路上に1つずつ配置して構成され� �いる。

 3色スイッチング光源アレイ11からは、制� ��部の制御により、駆動される赤色レーザ10R, 緑色レーザ10Gおよび青色レーザ10Bが周期的に 切り換えられるようになっている。例えば、 図14(A)に示したように、ある期間には、3色ス イッチング光源アレイ11の上段に配置された� ��色レーザ10R,緑色レーザ10Gおよび青色レーザ 10BCが駆動されて赤色光、緑色光および青色� �がそれぞれ射出され、続いて、図14(B)に示し たように、3色スイッチング光源アレイ11の中 段に配置された赤色レーザ10R,緑色レーザ10G� �よび青色レーザ10Bが駆動されて、先の期間� �は異なる配列で赤色光、緑色光および青色� �がそれぞれ射出され、その後、図14(C)に示し たように、3色スイッチング光源アレイ11の下 段に配置された赤色レーザ10R,緑色レーザ10G� �よび青色レーザ10Bが駆動されて、先の期間� �は異なる配列で赤色光、緑色光および青色� �がそれぞれ射出される。

 3色スイッチング光源アレイ11から射出さ� ��た各色光は、偏光板アレイ21を透過したの� �回折型光学素子アレイ41で拡散成形され、フ ィールドレンズ50を介して液晶パネル60に照� �される。

 このように、本実施の形態では、3色スイ ッチング光源アレイ11から互いに異なる色の� ��光を周期的に射出するようにしたので、導� ��路型光スイッチ30を用いて各色光の光路を� �り換えた場合と同様、各回折型光学素子40a,4 0b,40cに入射する色光を周期的に切り換えるこ とができる。これにより、各回折型光学素子 40a,40b,40cで拡散成形された各色光のフィール� ��レンズ50への入射角、ひいては各色光の液� �パネル60への入射角を周期的に切り換えるこ とができる。その結果、液晶パネル60の各ド� ��トに周期的に各色光を入射させることがで� ��るので、1つのドットで1画素のフルカラー(� ��ルチカラー)表示を行うことができ、隣接す る3つのドットで1画素のフルカラー表示を行� ��てきた従来の表示方式と比べて、画素数を� ��3倍に増加させることができる。また、上記 実施の形態と同様、各色光の光路の切り換え の際に騒音はなく、信頼性が向上し、損失が 発生する虞もなく、同期を取り易い。

 また、本実施の形態では、赤色レーザ10R, 緑色レーザ10Gおよび青色レーザ10Bを含んで構 成された3色スイッチング光源アレイ11を用い ているので、ダイクロイックミラーを用いて 色分離を行う必要がない。これにより、ダイ クロイックミラーを用いて色分離を行う場合 と比べて、装置を小型化することができる。

 [第4の実施の形態]
 図15は、本発明の第4の実施の形態に係る液� ��プロジェクタ4(投射装置)の概略構成を表す� ��のである。この液晶プロジェクタ4は、上記 第1の実施の形態の液晶プロジェクタ1と比べ� ��、3色光源10と偏光板20との間にビームエク� �パンダ80を備え、さらに、導波路型光スイッ チ30の代わりに回折型光学素子130(光路切換部 )を備えると共に回折型光学素子40の代わりに 屈折型光学素子140(拡散成形部)を備えている� ��で相違している。そこで、以下では、上記� ��1の実施の形態との相違点について主として 説明するものとし、上記第1の実施の形態と� �通する構成、作用および効果についての記� �を適宜省略する。

 ビームエクスパンダ80は、例えばコリメ� �ション光学系からなり、3色光源10から射出� �れた各色光の断面形状を円形に近づけるよ� �になっている。

 回折型光学素子130は、図16に示したよう� �、透明基板131、液晶層132、透明基板133、液� �層134および透明基板135を偏光板20側からこの 順に配置して構成されたものである。透明基 板131の液晶層132側の表面には個別電極136R,136G ,136Bが、透明基板135の液晶層134側の表面には� ��別電極137R,137G,137Bがそれぞれ形成されてお� �、透明基板133の液晶層132側の表面には共通� �極138aが、透明基板133の液晶層134側の表面に� ��共通電極138bがそれぞれ形成されている。液 晶層132,134の側面には、スペーサ139が形成さ� �ている。

 透明基板131,133,135およびスペーサ139は、� �えば石英などからなる。液晶層132,134は、高� ��子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal:PDL C)からなる。この高分子分散型液晶は、液晶� ��高濃度に分散している液晶分散領域132A,134A� ��、ポリマーが高濃度に分散しているポリマ� ��領域132B,143Bとを有しており、液晶層132,134で は、電圧を印加していない状態で、液晶分散 領域132A,134Aの配向が互いに異なっている。こ れにより、液晶層132と、液晶層134とにおいて 、電圧の印加によって屈折する方向が互いに 異なるようになっている。

 個別電極136Rと共通電極138aとの間の電圧� �Vr1、個別電極137Rと共通電極138bとの間の電圧 をVr2、個別電極136Gと共通電極138aとの間の電� ��をVg1、個別電極137Gと共通電極138bとの間の� �圧をVg2、個別電極136Bと共通電極138aとの間の 電圧をVb1、個別電極137Bと共通電極138bとの間� ��電圧をVb2とした場合に、例えば図17に示し� �ようにVr1,Vr2,Vg1,Vg2,Vb1,Vb2にそれぞれ電圧を印 加すると、回折型光学素子130に入射した各色 光は、期間τ1において例えば図18(A)のように� ��り、期間τ2において例えば図18(B)のように� �り、期間τ3において例えば図18(C)のようにな る。

 ここで、期間τ1において、Vr1をゼロボル� ��、Vr2をVpr(>0)ボルト、Vg1およびVg2をVpg(>0 )ボルト、Vb1をVpb(>0)ボルト、Vb2をゼロボル� ��としており、期間τ2において、Vr1およびVr2� ��Vprボルト、Vg1をVpgボルト、Vg2をゼロボルト� ��Vb1をゼロボルト、Vb2をVpbボルトとしており� ��期間τ3において、Vr1をVprボルト、Vr2をゼロ� ��ルト、Vg1をゼロボルト、Vg2をVpgボルト、Vb1� ��よびVb2をVpbボルトとしている。

 図18(A)~(C)に例示したように、液晶層132,134 のうち電圧の印加されている領域では、各色 光は回折せずにまっすぐ透過する。他方、液 晶層132のうち電圧の印加されていない領域で は、各色光は例えば図18(A)~(C)の紙面の上側に 回折して透過し、液晶層134のうち電圧の印加 されていない領域では、各色光は例えば図18( A)~(C)の紙面の下側に回折して透過する。つま り、図17に示したようにVr1,Vr2,Vg1,Vg2,Vb1,Vb2に� �れぞれ電圧を印加することにより、各色光� �射出方向(光路)を周期的に切り換えることが できるようになっている。

 屈折型光学素子140は、回折型光学素子130� ��ら出力される各色光(ビーム光)の光路上に� �通に配置して構成されている。屈折型光学� �子140は、回折型光学素子130から出力される� �色光を液晶パネル60の表示領域(図示せず)の� ��域に渡るように拡散成形するようになって� ��る。具体的には、屈折型光学素子140は、回� ��型光学素子130側の面に互いに異なる角度で� ��射した各色光(ビーム光)を拡散光に変換す� �と共に、これらの拡散光を互いに異なる入� �角でフィールドレンズ50に入射させるように なっている。

 この屈折型光学素子140は、例えば、多様� ��形状および曲率をもったマイクロレンズを2 次元的に配列して構成されており、入射光を 各マイクロレンズで屈折させ、各屈折光を互 いに重ね合わせることにより射出光の断面形 状を所定の形状および大きさに成形すると共 に輝度分布が均一となるように出力プレーン を照射するようになっている。なお、このよ うな素子については、インターネット上(例� �ば、URL;http://www.rpcphotonics.com/engineer_diffuser.htm )などで参照することができる。

 本実施の形態では、3色光源10から別個独立� ��射出された赤色光L _R  ,緑色光L _G  ,青色光L _B  は偏光板20で偏光方向を液晶パネル60の偏光� �に合致するように調整されたのち、各色光� �射出方向(光路)が回折型光学素子130で周期的 に切り換えられる。これにより、屈折型光学 素子140に入射する各色光の入射角が周期的に 切り換わるので、屈折型光学素子140で拡散成 形された各色光のフィールドレンズ50への入� ��角、ひいては各色光の液晶パネル60への入� �角を周期的に切り換えることができる。そ� �結果、液晶パネル60の各ドットに周期的に各 色光を入射させることができるので、1つの� �ットで1画素のフルカラー(マルチカラー)表� �を行うことができ、隣接する3つのドットで1 画素のフルカラー表示を行ってきた従来の表 示方式と比べて、画素数を約3倍に増加させ� �ことができる。

 ところで、本実施の形態では、各色光の� ��晶パネル60への入射角を周期的に切り換え� �ために、回折型光学素子130を用いている。� �の回折型光学素子130は、上記したように、� �色光の射出方向(光路)を電気的に切り換える 光スイッチとして機能するので、射出方向(� �路)を切り換える際に、ガルバノミラーやス� ��ップミラーなどの機械的に回動する光学部� ��のような騒音は全く発生しない。また、射� ��方向(光路)を切り換える際に、機械的に動� �す必要が全くないので、回折型光学素子130� �不具合が発生する可能性は極めて低く、信� �性が極めて高い。また、射出方向(光路)を切 り換える際に、他の制御信号などとの同期を 取りやすい。

 従って、本実施の形態では、隣接する3つ のドットで1画素のフルカラー表示を行って� �た従来の表示方式と比べて、画素数を約3倍� ��増加させることができるだけでなく、各色� ��の射出方向(光路)の切り換えの際に騒音は� �く、信頼性が向上し、損失が発生する虞も� �く、同期を取り易い。

 [適用例]
 上記第1~第4の実施の形態の液晶プロジェク� ��1~4は、スクリーン90を内蔵する背面投射型� �画像表示装置に対して適用可能である。例� �ば、図19に示したように、画像表示装置5で� �、液晶プロジェクタ1の投射側にスクリーン9 0が配置されており、同様に、例えば、図20に 示したように、画像表示装置6では、液晶プ� �ジェクタ4の投射側にスクリーン90が配置さ� �ている。これにより、液晶プロジェクタ1か� ��出力された色映像光をスクリーン90の背面� �投射し、スクリーン90の表面に画像を表示す るようになっている。

 このように、本適用例の画像表示装置は� ��記第1~第4の実施の形態の液晶プロジェクタ1 ~4を内蔵しているので、上記第1~第4の実施の� ��態と同様の作用・効果を奏する。

 以上、複数の実施の形態および適用例を� ��げて本発明を説明したが、本発明はこれら� ��施の形態等に限定されるものではなく、種� ��の変形が可能である。

 例えば、上記実施の形態等では、液晶プ� ��ジェクタ1~4の構成を具体的に挙げて説明し� ��が、全ての構成を備える必要はなく、また� ��他の構成を備えていてもよい。つまり、用� ��や目的に応じて種々選択が可能である。

 また、上記実施の形態等では、アクティ� ��マトリクス型の液晶パネル60を用いた場合� �ついて説明したが、本発明は単純マトリク� �駆動のものにも適用できる。

 また、上記実施の形態等では、液晶パネ� ��60をライトバルブとして用いた場合につい� �説明したが、他の原理を利用した表示パネ� �をライトバルブとして用いることはもちろ� �可能である。

 また、上記実施の形態では、液晶パネル6 0のバックライトとしてレーザを用いた場合� �ついて説明したが、LED(発光ダイオード)など の単色系の発光素子をバックライトとして用 いることはもちろん可能である。

 また、上記実施の形態では、各色光の光� ��上にダイクロイックミラー81(図21参照)やプ� ��ズム82(図22参照)などの光学素子を配置して� ��なかったが、これらを光路上に配置するよ� ��にしてもよい。これにより、3色光源10や3色 スイッチング光源アレイ11のレイアウトに自� ��度を持たせることができる。

 また、上記第4の実施の形態では、回折型 光学素子130は高分子分散型液晶からなる液晶 層132,液晶層134を含んで構成されていたが、� �の回折型光学素子、例えば、音響光学素子(A O素子)により構成されていてもよい。