JP2004264776A

JP2004264776A - Projector and optical device

Info

Publication number: JP2004264776A
Application number: JP2003057502A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takeda; 高司武田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector which gives a bright and high contrast projected image and an optical device with a simple composition and at low cost. <P>SOLUTION: The projector has a first light source part 101R which supplies a first color light beam, a second light source part 101G which supplies a second color light beam, a third light source part 101B which supplies a third color light beam, optical shaping parts 103R, 103G and 103B which shape the first color light beam, the second color light beam and the third color light beam into linear luminous fluxes, respectively, an optical scanning part 110 which scans with the linear luminous fluxes in the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the linear luminous fluxes, a space optical modulating device 120 which modulates and emits the linear luminous fluxes scanned with the optical scanning part 110 according to an image signal, respectively, and an projection lens 130 which projects the light beams modulated with the space optical modulating device 120. Further, the optical scanning part 110 is so composed that the linear luminous fluxes of the first color light beam, the second color light beam and the third color light beam are continuously and repeatedly scanned with a predetermined spacing, respectively, and at a substantially same speed in the modulated region of the space optical modulating device 120. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタ及び光学装置、特に、光源部として固体発光素子又はレーザ光発生装置を用いるプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタは、コンピュータ等の画像供給装置から供給された画像信号に応じて画像を表す光を投写することにより、画像を表示する画像表示装置である。プロジェクタの空間光変調装置としては、例えば、液晶表示装置や、ティルトミラーデバイスが用いられている。液晶表示装置を用いて高速な表示を行うための方法としては、例えば、特許文献１に提案されているものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１１１７３３号公報
【０００４】
プロジェクタは、１つの空間光変調装置を用いる、いわゆる単板式プロジェクタと、３つの空間光変調装置を用いる、いわゆる３板式プロジェクタとが知られている。単板式プロジェクタは、例えば、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）と、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）と、青色光（以下、「Ｂ光」という。）とを順次照明し（カラーシーケンシャル照明）、各色光を時分割的に変調する。また、単板式プロジェクタに液晶表示装置を用いる場合は、Ｒ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを配置した液晶表示装置に、白色の照明光を照射する方法がある。この場合、照明光は、各色光用画素において変調される。一方、３板式プロジェクタは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ別の空間光変調装置で変調する。液晶表示装置、ティルトミラーデバイスのいずれを用いる場合であっても、単板式プロジェクタは、３板式プロジェクタに比較して、簡易な構成とすることができるという利点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
単板式プロジェクタに、Ｒ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを配置した液晶表示装置を用いる場合を考える。この場合、液晶表示装置に照明光を照射する前に、照明光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分離する必要がないという利点がある。しかし、液晶表示装置には、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用それぞれの独立した画素を必要とすることから、通常の液晶表示装置に比較して、画素数が３倍必要となる。このため、液晶表示装置の面積を大きくする必要が生じ、コストが高くなるという問題を生じる。
【０００６】
また、液晶表示装置の各色光用画素には、それぞれの色光を透過するカラーフィルタが設けられる。例えば、Ｒ光用画素に設けられるカラーフィルタは、Ｒ光のみを透過し、Ｇ光とＢ光とを吸収又は反射する。Ｒ光用画素に入射する光のうち、Ｒ成分の光のみが投写光として利用される。Ｒ光用画素に入射する光のうち、Ｇ成分、Ｂ成分の光は、投写光の形成に利用されない。Ｇ光用画素、Ｂ光用画素についても、Ｒ光用画素と同様、入射光のうち一部の光は、投写光の形成に利用されない。このため、投写像が暗くなってしまうという問題が生じる。
【０００７】
単板式プロジェクタにおいて、空間光変調装置をカラーシーケンシャル照明する場合を考える。カラーシーケンシャル照明を行う場合、映像の１フレームは、Ｒ光の変調光を投写するサブフレームと、Ｇ光の変調光を投写するサブフレームと、Ｂ光の変調光を投写するサブフレームとから構成される。カラーシーケンシャル照明では、映像の１フレーム期間中常に１つの色光の変調光のみが投写される。３板式プロジェクタは、映像の１フレーム期間中常時、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の変調光を投写する。このため、単板式プロジェクタにおいてカラーシーケンシャル照明を行う場合、投写像の明るさは、３板式プロジェクタの投写像の明るさに比較して略３分の１に減少してしまうという問題が生じる。
【０００８】
また、３板式プロジェクタの各空間光変調装置は、映像の１フレーム期間ごとに駆動する。これに比較して、単板式プロジェクタの空間光変調装置は、映像の１フレームを３分割してサブフレームとし、サブフレーム期間ごとに駆動する必要がある。さらに、単板式プロジェクタの空間光変調装置は、サブフレーム期間ごとに、常に別の色光の変調を行う。３板式プロジェクタは、各空間光変調装置が常に同じ色光の変調を行う。このため、単板式プロジェクタの空間光変調装置は３板式プロジェクタの各空間光変調装置に比べて、常に入射光の透過又は反射を大きく変動させるように駆動する必要がある。以上のことから、単板式プロジェクタは、３板式プロジェクタに比較して、空間光変調装置を高速に駆動する必要がある。しかし、液晶表示装置は、電圧の印加により液晶分子を変位させ、入射光に対する透過率又は反射率を所定値にするまでに一定の時間を要する。従って、特に、液晶表示装置を用いた単板式プロジェクタは、高速な表示を求められる場合に、画像信号に十分に応答して光を変調することが難しい。空間光変調装置が画像信号に十分応答して駆動できない場合、投写像のコントラストの低下という問題が生じる。
【０００９】
単板式プロジェクタは、３板式プロジェクタに比較して簡易な構成とすることができる。しかし、上述のように、各色光用画素を設けた液晶表示装置を用いる場合は、コストが高くなること、投写像が暗くなることという問題点を有する。また、カラーシーケンシャル照明を行う場合は、投写像の明るさとコントラストとを向上することが困難であるという問題点を有する。本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成かつ低コストで、明るく高コントラストな投写像のプロジェクタ、及び光学装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、第１色光を供給する第１光源部と、第２色光を供給する第２光源部と、第３色光を供給する第３光源部と、前記第１光源部からの前記第１色光と、前記第２光源部からの前記第２色光と、前記第３光源部からの前記第３色光とをそれぞれライン状光束に整形する光整形部と、前記ライン状光束を、該ライン状光束の長手方向に対し略垂直方向に走査させる光走査部と、前記光走査部により走査された前記ライン状光束を、画像信号に応じてそれぞれ変調し、射出する空間光変調装置と、前記空間光変調装置により変調された光を投写する投写レンズと、を有し、前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光のライン状光束を、前記空間光変調装置の変調領域においてそれぞれ所定の空間的間隔で、かつ略等しい速度で、連続的にくり返して走査させることを特徴とするプロジェクタを提供することができる。
【００１１】
各色光のライン状光束を、それぞれ所定の空間的間隔で走査させる。空間光変調装置は、ライン状光束が走査した画素から、順次、次に走査する色光のための駆動を行うことができる。空間光変調装置の駆動は、１つのライン状光束が走査した後に次のライン状光束が走査するまでの時間的間隔を利用して行われる。このため、空間光変調装置の駆動速度を向上させることが困難であっても、画像信号に十分応答して光を変調することができる。これにより、簡易な構成で、コントラストの高い良質な投写像を得られる。さらに、空間光変調装置にはＲ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを設ける必要もない。本発明のプロジェクタはＲ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを設ける必要がないことから、コストを低減することができる。また、カラーフィルタを設ける必要もないので、投写像を形成しない光を低減することもできる。これにより、低コストで明るいプロジェクタを得られる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束のうち少なくとも２色の光束が同時に前記空間光変調装置の変調領域を照射するように、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束を走査させることが望ましい。従来のカラーシーケンシャル照明の単板式プロジェクタは、映像の１フレーム期間中、常に１色の変調光を投写する。本発明によれば、空間光変調装置の変調領域に、少なくとも２色の光束が同時に照射するようにライン状光束を走査させる。このため、映像の１フレーム期間中、常に、少なくとも２色の変調光を投写することができる。これにより、簡易な構成で、明るい投写像を得られる。
【００１３】
さらに好ましくは、前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束が同時に前記空間光変調装置の変調領域を照射するように、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束を走査させることが望ましい。３板式プロジェクタは、映像の１フレーム期間中常時、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の変調光を投写する。本発明のさらに好ましい態様によれば、空間光変調装置の変調領域に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光束が同時に照射するようにライン状光束を走査させる。このため、映像の１フレーム期間中、常に、３色の変調光を投写することができる。これにより、簡易な構成で、３板式プロジェクタと略同一の明るさの投写像を得られる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、前記第１光源部、前記第２光源部、及び前記第３光源部は、いずれも固体発光素子からなることが望ましい。固体発光素子を用いることにより、それぞれの光源部から波長領域の異なる色光を供給することができる。これにより、空間光変調装置の変調領域に、波長領域の異なるライン状光束を供給することができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、前記第１光源部、前記第２光源部、及び前記第３光源部は、いずれもレーザ光発生装置であることが望ましい。レーザ光は、単色性、指向性が高いことを特徴とする。レーザ光の指向性が高いことから、各光源部からの光を平行光にする平行化レンズが不要となる。これにより、簡易な構成で、色再現性の良い投写像を得られる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、前記投写レンズから投写される光を第１面側から入射し、第２面側から射出して投写像を表示するスクリーンをさらに有し、前記投写レンズは、前記スクリーンの前記第１面側に対して斜め方向から投写光を入射させることが望ましい。いわゆるリアプロジェクタは、スクリーンの一方の面に変調光を投写し、スクリーンの他方の面から投写像を鑑賞する装置である。本発明によると、リアプロジェクタにおいて、スクリーンに対して斜め方向から投写光を入射する。これにより、小さな走査角度で大きな画像を表示できる。また、リアプロジェクタの筐体を薄型にすることができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、前記スクリーンは、前記投写レンズからの光を前記スクリーンに対し略垂直方向に主軸を有する拡散光に変換して、前記第２面側から射出する光偏向部を有することが望ましい。リアプロジェクタにおいて、光偏光部が、投写レンズからの光を、スクリーンに対し略垂直方向に主軸を有する拡散光に変換して射出する。これにより、投写像の歪みを低減することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、第１色光を供給する第１光源部と、第２色光を供給する第２光源部と、第３色光を供給する第３光源部と、前記第１光源部からの前記第１色光と、前記第２光源部からの前記第２色光と、前記第３光源部からの前記第３色光とをそれぞれライン状光束に整形する光整形部と、前記ライン状光束を、該ライン状光束の長手方向に対し略垂直方向に走査させる光走査部と、前記光走査部により走査される前記ライン状光束を、画像信号に応じてそれぞれ変調し、射出する空間光変調装置と、前記空間光変調装置により変調される光を所定面に結像する結像レンズと、を有し、前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光のライン状光束を、前記空間光変調装置の変調領域においてそれぞれ所定の空間的間隔で、かつ略等しい速度で、連続的にくり返して走査させることを特徴とする光学装置を提供することができる。これにより、簡易な構成で、良質な印画像を得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す。プロジェクタ１００は、第１色光であるＲ光を供給する第１光源部１０１Ｒと、第２色光であるＧ光を供給する第２光源部１０１Ｇと、第３色光であるＢ光を供給する第３光源部１０１Ｂとを有する。第１光源部１０１Ｒ、第２光源部１０１Ｇ、第３光源部１０１Ｂは、固体発光素子である発光ダイオード素子（以下、「ＬＥＤ」という。）を有する。ＬＥＤを用いることにより、各光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂから波長領域の異なる色光を供給することができる。これにより、波長領域の異なる、後述のライン状光束を供給することができる。なお、第１光源部１０１Ｒと、第２光源部１０１Ｇと、第３光源部１０１Ｂとは、互いに所定の空間的間隔で配置されている。
【００２０】
第１光源部１０１ＲからのＲ光、第２光源部１０１ＧからのＧ光、第３光源部１０１ＢからのＢ光は、それぞれ平行化レンズ１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂに入射する。平行化レンズ１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂは、それぞれ第１光源部１０１ＲからのＲ光、第２光源部１０１ＧからのＧ光、第３光源部１０１ＢからのＢ光を平行光に変換する。平行化レンズ１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂからの光は、それぞれ光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂに入射する。光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれライン状光束に整形する。光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂによるライン状光束の整形の詳細については、後述する。
【００２１】
光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂにより整形された各色光のライン状光束は、光走査部である回転プリズム１１０に入射する。回転プリズム１１０は、各色光のライン状光束を、光束の長手方向に対し略垂直方向に走査させる。回転プリズム１１０によるライン状光束の走査の詳細については、後述する。
【００２２】
回転プリズム１１０により走査される各色光のライン状光束は、空間光変調装置である透過型液晶表示装置１２０に入射する。透過型液晶表示装置１２０は、回転プリズム１１０により走査された各色光のライン状光束を、画像信号に応じてそれぞれ変調し、射出する。投写レンズ１３０は、透過型液晶表示装置１２０により変調された光を投写する。なお、前述のように、各光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、互いに所定の空間的間隔をおいて配置されている。このため、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光のライン状光束は、透過型液晶表示装置１２０に、所定の空間的間隔で入射する。
【００２３】
以下、Ｒ光を代表例として、ライン状光束の整形について説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、ライン状光束を整形するための構成例を示す。光整形部１０３Ｒは、２つのシリンドリカルレンズ１０４Ｒ、１０５Ｒより構成される。第１光源部１０１ＲからのＲ光は、平行化レンズ１０２Ｒで平行光に変換されたのち、シリンドリカルレンズ１０４Ｒに入射する。シリンドリカルレンズ１０４Ｒは、図２（ｂ）に示すようにｙｚ面内では入射光を屈折し、図２（ｃ）に示すようにｚｘ面内では入射光を屈折せずそのまま透過する。このため、シリンドリカルレンズ１０４Ｒは、入射したＲ光を、ｙ軸方向に長手方向を有するライン状に整形して、シリンドリカルレンズ１０５Ｒに入射させる。シリンドリカルレンズ１０５Ｒは、入射したライン光を、ｙ軸方向に一定の長さをもつ光束に整形する。これにより、Ｒ光は、ライン状の光束に整形される。Ｇ光、Ｂ光の場合もＲ光と同様にして、ライン状の光束に整形される。
【００２４】
なお、ライン状光束の整形のための光整形部には、シリンドリカルレンズに限らず、回折素子、ホログラム光学素子などを用いることもできる。また、光整形部にスリットを用いることもできる。スリットの透過光は、適当なレンズ系によりライン状光束に整形することができる。
【００２５】
次に、回転プリズム１１０による各色光のライン状光束の走査について説明する。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、回転プリズム１１０により各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂが透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２を走査する様子を示す。なお、前述のように、各光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、互いに所定の空間的間隔をおいて配置されている。このため、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、回転プリズム１１０に、所定の空間的間隔で入射する。これにより、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２において、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂを所定の空間的間隔で走査させることができる。また、回転プリズム１１０は、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂが略等しい速度で走査されるように、略等しい速度で回転軸ＡＸ_１を中心として回転させる。
【００２６】
回転プリズム１１０が図３（ａ）に示す状態にあるとき、回転プリズム１１０のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂの入射面は、入射光に対して略垂直となっている。このとき、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは偏向することなく、回転プリズム１１０を透過する。回転プリズム１１０が矢印の方向に時計回りに回転すると、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、回転プリズム１１０の入射面及び出射面において偏向される。これにより、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、変調領域１２２において矢印Ａ_１の方向に走査される。
【００２７】
回転プリズム１１０が図３（ａ）に示すように時計回りに回転すると、Ｂ光のライン状光束Ｌ_Ｂは、図３（ａ）に示す変調領域１２２の最下部に到達する。そのとき、回転プリズム１１０において、Ｂ光のライン状光束Ｌ_Ｂは、Ｒ光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｇ光のライン状光束Ｌ_Ｇの入射面と隣り合う面に入射する。そして、Ｂ光のライン状光束Ｌ_Ｂは、変調領域１２２の最上部から矢印Ａ_１の方向に走査し、図３（ｂ）に示す状態になる。さらに回転プリズム１１０が回転すると、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、図３（ｃ）に示す状態を経て、図３（ａ）に示す状態に戻る。このようにして、変調領域１２２において、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、矢印Ａ_１の方向にＬ_Ｒ、Ｌ_Ｂ、Ｌ_Ｇの順に連続的にくり返して走査される。
【００２８】
図４（ａ）、（ｂ）に基づいて、各色光のライン状光束の走査と、透過型液晶表示装置１２０の駆動との関係について説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２を示す。図４（ａ）、（ｂ）において、斜線部分で示す領域ＡＲＡ_ＲはＲ光のライン状光束、斜線部分で示す領域ＡＲＡ_ＧはＧ光のライン状光束、斜線部分で示す領域ＡＲＡ_ＢはＢ光のライン状光束がそれぞれ照射し、変調されている。矢印Ａ_１は、変調領域１２２における各色光のライン状光束の走査方向を示す。
【００２９】
図４（ａ）、（ｂ）において、実線で示すラインｌ_Ｒは、透過型液晶表示装置１２０がＲ光用に駆動するために画像信号の読み込みを開始した画素の位置を示す。実線で示すラインｌ_Ｇは、透過型液晶表示装置１２０がＧ光用に駆動するために画像信号の読み込みを開始した画素の位置を示す。実線で示すラインｌ_Ｂは、透過型液晶表示装置１２０がＢ光用に駆動するために画像信号の読み込みを開始した画素の位置を示す。以下、ラインｌ_Ｒ、ｌ_Ｇ、ｌ_Ｂを読み込みラインという。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、変調領域１２２は、長辺ｍと短辺ｎとを有する長方形をなしている。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束は、光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂにより、変調領域１２２の長辺ｍの方向に平行で、かつ変調領域１２２の長辺ｍと略同じ長さのライン状に形成されている。また、各色光のライン状光束は、変調領域１２２においてそれぞれ所定の空間的間隔をおいて照射している。例えば、各色光のライン状光束は、変調領域１２２において少なくとも１０画素分の間隔をおいて照射している。各色光のライン状光束は、図４（ａ）に示す状態から、矢印Ａ_１の方向に走査される。各色光のライン状光束が走査する矢印Ａ_１の方向は、各色光のライン状光束の長手方向に対し略垂直方向である。
【００３１】
図４（ａ）に示す状態から、各色光のライン状光束が矢印Ａ_１の方向に走査されると、Ｒ光のライン状光束は、変調領域１２２の端部である長辺ｍ_２に到達する。変調領域１２２の一方の長辺ｍ_２に到達したＲ光のライン状光束は、Ｇ光のライン状光束に続いて、変調領域１２２の他方の長辺ｍ_１から矢印Ａ_１の方向に再び走査される。そして図４（ｂ）に示す状態になる。図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態から、各色光のライン状光束がそれぞれ短辺ｎの長さの略３分の１を走査した状態を示す。Ｇ光、Ｂ光のライン状光束についてもＲ光のライン状光束と同様に、変調領域１２２の長辺ｍ_２に到達した後、変調領域１２２の長辺ｍ_１から再び走査する。
【００３２】
このように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２において、略等しい速度で、連続的にくり返して走査される。このため、各色光のライン状光束は、常に一定の空間的間隔で走査される。さらに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束が同時に照射するように走査される。
【００３３】
次に、透過型液晶表示装置１２０において領域ＡＲＡ_Ｒに対応している画素と、読み込みラインｌ_Ｇとを代表例として、透過型液晶表示装置１２０の駆動について説明する。領域ＡＲＡ_Ｒに対応している画素では、Ｒ光を変調するための駆動がされている。領域ＡＲＡ_Ｒに照射しているＲ光は、画像信号に応じて変調され、射出されている。領域ＡＲＡ_Ｒに対応している画素は、Ｒ光のライン状光束が走査した後、Ｇ光用に駆動するための画像信号の読み込みを行う。図４（ａ）に示す変調領域１２２において、領域ＡＲＡ_Ｒの短辺ｎ方向下側近傍に読み込みラインｌ_Ｇがあるのは、Ｒ光のライン状光束の変調を行った画素から順次、Ｇ光用に駆動するための読み込みを行うことを示す。透過型液晶表示装置１２０は、Ｇ光用に駆動するための読み込みを行った画素を、画像信号に応じて駆動する。透過型液晶表示装置１２０は、Ｇ光用に駆動された画素において、Ｇ光を変調する。透過型液晶表示装置１２０において領域ＡＲＡ_Ｇ、領域ＡＲＡ_Ｂに対応している画素についても、領域ＡＲＡ_Ｒに対応している画素と同様、Ｂ光用又はＲ光用に駆動するための読み込み、及び駆動を行う。
【００３４】
読み込みラインｌ_Ｇは、図４（ａ）に示す状態から、矢印Ａ_１の方向に移動する。矢印Ａ_１の方向に移動した読み込みラインｌ_Ｇは、変調領域１２２の端部である長辺ｍ_２に対応する画素に到達する。読み込みラインｌ_Ｇは、変調領域１２２の一方の長辺ｍ_２に対応する画素に到達すると、変調領域１２２の他方の長辺ｍ_１に対応する画素の読み込みを始める。読み込みラインｌ_Ｇは、変調領域１２２の長辺ｍ_１から再び矢印Ａ_１の方向に移動する。そして図４（ｂ）に示す状態になる。読み込みラインｌ_Ｂ、読み込みラインｌ_Ｒについても、読み込みラインｌ_Ｇと同様にして移動を行う。
【００３５】
このようにして、各色光についての読み込みラインｌ_Ｒ、ｌ_Ｇ、ｌ_Ｂは、各色光のライン状光束の走査と同様に、略等しい速度で、連続的にくり返して移動する。そして、各色光用についての読み込みラインの移動速度は、各色光のライン状光束の走査と略等しい速度である。このため、各色光についての読み込みラインの移動と各色光のライン状光束の走査とは、常に一定の空間的間隔で行われる。透過型液晶表示装置１２０は、各色光について、読み込みラインの移動がライン状光束の走査と常に一定の空間的間隔で行われるように駆動する。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、領域ＡＲＡ_Ｒと読み込みラインｌ_Ｇとの空間的間隔ｄ_１は、読み込みラインｌ_Ｇと領域ＡＲＡ_Ｇとの空間的間隔ｄ_２に比較して小さい。領域ＡＲＡ_Ｒと読み込みラインｌ_Ｇとの空間的間隔ｄ_１を小さくすることにより、Ｇ光用に駆動するための読み込みを行ってからＧ光のライン状光束が走査するまでの時間的間隔がより大きくなる。透過型液晶表示装置１２０は、この時間的間隔を利用することによって、入射光に対する透過率が所定値になるまで液晶分子を十分に変位させることができる。このため、透過型液晶表示装置１２０は、画像信号に十分に応答して光を変調することができる。Ｇ光のライン状光束が走査した後のＢ光用の駆動、Ｂ光のライン状光束が走査した後のＲ光用の駆動についても、Ｒ光のライン状光束が走査した後のＧ光用の駆動と同様に行われる。
【００３７】
このようにして各色光のライン状光束の走査と、透過型液晶表示装置１２０の画像信号の読み込みを行う。このため、透過型液晶表示装置１２０の駆動速度を向上させることが困難であっても、画像信号に十分応答して光を変調することができる。これにより、簡易な構成で、コントラストの高い良質な投写像を得られるという効果を奏する。
【００３８】
回転プリズム１１０は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束が同時に透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２を照射するように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束を走査させる。このため、映像の１フレーム中、常に、３色の変調光を投写することができる。これにより、簡易な構成で、３板式プロジェクタと略同一の明るさの投写像を得られるという効果を奏する。また、常にＲ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束が同時に照射するのではなく、２色のライン状光束が同時に変調領域１２２を照射する構成としてもよい。これにより、常に１色の変調光が投写される従来のカラーシーケンシャル照明の単板式プロジェクタに比較して、明るく高コントラストな投写像を得られるという効果を奏する。さらに、１色のライン状光束が変調領域１２２を照射する構成としても良い。これにより、従来のカラーシーケンシャル照明と同等の明るさで、高コントラストな投写像を得られるという効果を奏する。なお、本実施形態では、各色光について１つのライン状光束を走査することとしているが、各色光について複数のライン状光束を走査する構成としても良い。
【００３９】
本実施形態のプロジェクタは、透過型液晶表示装置１２０にＲ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを設ける必要がない。透過型液晶表示装置１２０にＲ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを設けないため、コストを低減することができる。また、カラーフィルタを設ける必要もないので、投写像を形成しない光を低減することもできる。これにより、低コストで明るいプロジェクタを得られるという効果を奏する。
【００４０】
さらに、上記説明において、光走査部に回転プリズム１１０を用いているが、光走査部にはポリゴンミラー、ガルバノミラーを用いても良い。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に基づいて、光走査部にポリゴンミラーを用いる変形例について説明する。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光走査部にポリゴンミラーを用いる構成例を示す。ポリゴンミラーは、回転軸ＡＸ_２を中心とする複数のミラー面をもつ偏向器である。ポリゴンミラー１１２は、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂをミラー面で反射しながら、回転軸ＡＸ_２を中心として回転する。これにより、ポリゴンミラー１１２は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２において、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂを走査させる。
【００４１】
ポリゴンミラー１１２のうち、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すミラー面Ｆ_１で各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂが反射している場合を考える。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ポリゴンミラー１１２が矢印Ｐの方向に回転することにより、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは変調領域１２２において走査される。図５（ｃ）の状態からさらにポリゴンミラー１１２が回転すると、ミラー面Ｆ_１に続いてミラー面Ｆ_２で各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂが反射する。ミラー面Ｆ_２で各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂが反射している場合もミラー面Ｆ_１の場合と同様に、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは変調領域１２２において走査される。このようにして、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、変調領域１２２において、一定の空間的間隔を保ち、矢印Ｘの方向に一体的に走査される。
【００４２】
以上のようにして、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは走査するため、映像の１フレーム期間中、少なくとも１色の変調光を投写することができる。これにより、簡易な構成で、明るい投写像を得られるという効果を奏する。なお、ミラー面とミラー面とのつなぎ目の頂点に各色光のライン状光束が照射する時には、変調領域１２２を走査する色光が途切れることはあるが、時間的に微小であり投写像の明るさへの影響は無視しても良い程度である。
【００４３】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に基づいて、光走査部にガルバノミラーを用いる変形例について説明する。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光走査部にガルバノミラーを用いる構成例を示す。ガルバノミラーは、回転軸を中心とする単一のミラー面からなる偏向器である。ガルバノミラー１１４は、回転軸ＡＸ_３を中心として反射面を回動することにより、変調領域１２２において各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂを走査させる。
【００４４】
ガルバノミラー１１４の反射面は、図６（ａ）に示す状態から矢印Ｐ_１の方向に回動する。このとき、変調領域１２２において、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは矢印Ｘの方向に走査される。ガルバノミラー１１４が矢印Ｐ_１の方向に回動すると、Ｒ光のライン状光束Ｌ_Ｒが変調領域１２２の一方の長辺ｍ_２に到達する。図６（ｃ）に示すように、Ｒ光のライン状光束Ｌ_Ｒが変調領域１２２の長辺ｍ_２に到達した後、ガルバノミラー１１４は、矢印Ｐ_１とは逆の矢印Ｐ_２の方向に回動する。ガルバノミラー１１４が矢印Ｐ_２の方向に回動することにより、Ｒ光のライン状光束Ｌ_Ｒは、矢印Ｙの方向に走査される。
【００４５】
各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、図６（ｃ）の状態から矢印Ｙの方向に走査されると、再び図６（ｂ）の状態に戻る。そのままガルバノミラー１１４が矢印Ｐ_２の方向に回動すると、Ｂ光のライン状光束Ｌ_Ｂは、変調領域１２２の他方の長辺ｍ_１に到達する。Ｂ光のライン状光束Ｌ_Ｂが変調領域１２２の長辺ｍ_１に到達すると、図６（ａ）に示すように、ガルバノミラー１１４は回動方向を再び矢印Ｐ_１の方向に転換する。このように、各色光のライン状光束Ｌ_Ｒ、Ｌ_Ｇ、Ｌ_Ｂは、変調領域１２２において、一定の空間的間隔を保ち、矢印Ｘの方向と矢印Ｙの方向とを往復する形式で一体的に走査される。
【００４６】
光走査部にポリゴンミラー１１２又はガルバノミラー１１４を用いることにより、簡易な構成で、各色光のライン状光束を走査することができる。さらに、光走査部に音響光学変調器、ＭＥＭＳティルトミラーデバイスなどを用いても、各色光のライン状光束を走査することができる。なお、ポリゴンミラー１１２、ガルバノミラー１１４を用いる場合には、ライン状光束は、ポリゴンミラー１１２又はガルバノミラー１１４のミラー面に対向する位置から照射する必要がある。
【００４７】
さらに、本実施形態の光走査部は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２の短辺ｎの方向に、各色光のライン状光束を走査させることとしているが、変調領域１２２の長辺ｍの方向に走査させる構成としても良い。この場合、光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂは、各色光のライン状光束を、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２の短辺ｎの方向に平行なライン形状に整形することを要する。
【００４８】
本実施形態では各光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１ＢにＬＥＤを用いているが、レーザ光発生装置を用いても良い。レーザ光は、単色性、指向性が高いことを特徴とする。レーザ光の指向性は高いため、レーザ光を光源光として用いた場合、各光源部からの光を平行光にする平行化レンズが不要となる。これにより、簡易な構成で、色再現性の良い投写像を得られるという効果を奏する。
【００４９】
各光源部にレーザ光発生装置を用いるとき、光走査部には、非線形光学素子で作成された回折格子を用いることができる。非線形光学素子は、電界を印加することにより、長さが変化する、屈折率が変化する等の性質をもつ。非線形光学素子の表面に回折格子を設け、非線形光学素子を伝播した光がその回折格子によって外に出るような状態にする。この状態で非線形光学素子に電圧を印加すると、出射する光の方向を変化させることができる。これにより、簡易な構成でライン状光束を走査することができる。非線形光学素子には、例えば、ニオブ酸リチウムを用いることができる。
【００５０】
（第２実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す。第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第２実施形態に係るプロジェクタ７００は、スクリーンの一方の面に変調光を投写し、スクリーンの他方の面から投写像を鑑賞するリアプロジェクタである。
【００５１】
リアプロジェクタ７００は、投写光を形成する投写光学系７３０を内部に有する筐体７１０と、筐体７１０の前面に透過型スクリーン７４０とを有する。筐体７１０の内部に有する投写光学系７３０は、第１実施形態のプロジェクタ１００と同一の構成を有する。各色光のライン状光束は、光走査部である回転プリズム１１０によって、透過型液晶表示装置１２０を走査する。透過型液晶表示装置１２０を走査する各色光のライン状光束は、画像信号に応じて変調されて、透過型スクリーン７４０に照射される。図７（ｂ）に、透過型液晶表示装置１２０で変調された各色光のライン状光束がスクリーン７４０に照射している様子を示す。
【００５２】
投写レンズ１３０は、スクリーン７４０の第１面Ｓ_１側に対して斜め方向から投写光を入射させる。スクリーン７４０は、投写レンズ１３０から投写される光を第１面Ｓ_１側から入射し、第２面Ｓ_２側から射出して投写像を表示する。スクリーン７４０に対して斜め方向から投写光を入射する構成とすることにより、小さな走査角度で大きな画像が表示できるという効果を奏する。さらに、リアプロジェクタ７００の筐体を薄型にすることができるという効果を奏する。
【００５３】
スクリーン７４０には、光偏向部である回折格子７４２が設けられている。回折格子７４２は、投写レンズ１３０からの光を、スクリーン７４０に対し略垂直方向に主軸を有する拡散光に変換して、スクリーン７４０の第２面Ｓ_２側から射出する。スクリーン７４０に設けられている回折格子７４２は、投写レンズ１３０に近い部分では粗いピッチで、投写レンズ１３０から遠い部分では、細かいピッチで設けられている。これにより、投写像の歪みを低減することができるという効果を奏する。
【００５４】
なお、光偏向部には、フレネルレンズ、又はマイクロプリズムを用いることもできる。図８（ａ）、（ｂ）に、フレネルレンズを示す。図８（ａ）は、透過型液晶表示装置１２０、回転プリズム１１０と、フレネルレンズ７５２との位置関係を、光源部からｚ軸の正方向に目視した様子を示す。フレネルレンズ７５２は、点Ｏを中心とする円形レンズの一部分である。図８（ｂ）は、光偏向部にフレネルレンズ７５２を用いた場合のスクリーン７４０の断面を示すものである。フレネルレンズ７５２の表面には、光偏向を行うレンズ部分が複数配置されている。図９は、光偏向部にマイクロプリズム７６２を用いた場合のスクリーン７４０の断面を示したものである。スクリーン７４０の表面には、光偏向を行うマイクロプリズムが複数配置されている。
【００５５】
フレネルレンズ７５２、マイクロプリズム７６２のいずれも、回折格子７４２と同様、投写レンズ１３０からの光を、スクリーン７４０に対し略垂直方向に主軸を有する拡散光に変換して、第２面Ｓ_２側から射出する。また、フレネルレンズ７５２のレンズ部分、マイクロプリズム７６２のいずれも、投写レンズ１３０に近い部分では粗いピッチで、投写レンズ１３０から遠い部分では、細かいピッチで設けられている。これにより、フレネルレンズ７５２、マイクロプリズム７６２を用いる場合のいずれも、回折格子７４２を用いる場合と同様、投写像の歪みを低減することができるという効果を奏する。
【００５６】
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態に係るプリンタ１０００の概略構成を示す図である。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。照明装置１０１０は、上記第１実施形態で示した光源部と、光整形部と、光走査部とを有する。照明装置１０１０からのライン状光束は、空間光変調装置であるティルトミラーデバイス１０２０に入射する。ティルトミラーデバイス１０２０には、例えば、テキサスインスツルメンツ社のディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いることができる。ティルトミラーデバイス１０２０により反射された光は、結像レンズ１０３０により印画紙片Ｐ上に結像する。なお、結像レンズ１０３０と印画紙片Ｐとの間には光路を折り曲げるための反射ミラー１０４０が設けられている。
【００５７】
ＤＭＤであるティルトミラーデバイス１０２０は、例えば１６μｍ四方の微小ミラーを１μｍ間隔で２次元的に基板状に配列した素子である。各微小ミラーをそれぞれ回転制御することにより、各微小ミラーに対応する領域のオン／オフを制御する。本実施形態の場合、照明装置１０１０内のカラーフィルタ（不図示）を透過した光を結像レンズ１０３０の方向に反射するようにティルトミラーデバイス１０２０の微小ミラーを制御する。これにより、当該微小ミラーに対応する印画紙片Ｐ上の微小領域が露光される。
【００５８】
一方、カラーフィルタ（不図示）を透過した光を結像レンズ１０３０以外の方向に反射するようにティルトミラーデバイス１０２０の微小ミラーを制御する。このとき、当該微小ミラーに対応する印画紙片Ｐ上の微小領域は露光されない。このような制御を個々の微小ミラーについて行うことにより、印画紙片Ｐ上の所定領域１０５０にドットによる画像が露光される（潜像が形成される）。
【００５９】
ティルトミラーデバイス１０２０は、印画紙片Ｐの搬送方向に直交する方向の複数の走査線を同時に露光可能なように、微小ミラーが２次元的に配列されている。例えば１９２走査線分のミラーアレイとして構成されている。印画紙片Ｐは、矢印Ａ_３方向に連続的に搬送されている。そして、ティルトミラーデバイス１０２０は、時系列的に照明されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光を印画紙片Ｐ上にカラー画像を形成するように反射し、露光させる。これにより、印画紙片Ｐ上にフルカラー像を得ることができる。なお、印画紙に露光するタイプのプリンタの動作の詳細に関しては、例えば特開２００１−１３３８９５号公報に記載されている。
【００６０】
本発明によれば、従来のカラーシーケンシャル照明に比較して、露光が早く良質な印画像を得られる。なお、本発明に係る光学装置の例として印画紙に露光するプリンタを用いて説明したが、プリンタに限られるものではない。明るく、均一な照度分布の照明光を必要とする光学装置であれば、容易に本発明を適用することができる。例えば、本発明は、スキャナ、半導体露光装置などにも効果的に適用できる。また、各実施形態の空間光変調装置は、各実施形態で説明したものに限られず、従来知られている空間光変調装置を適宜用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】ライン状光束を整形するための構成例を示す図。
【図３】回転プリズムによるライン状光束の走査を説明する図。
【図４】ライン状光束と空間光変調装置の駆動との関係を説明する図。
【図５】光走査部にポリゴンミラーを用いる変形例を説明する図。
【図６】光走査部にガルバノミラーを用いる変形例を説明する図。
【図７】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図８】光偏向部にフレネルレンズを用いる場合の構成を示す図。
【図９】光偏向部にマイクロプリズムを用いる場合の構成を示す図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るプリンタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
１００プロジェクタ
１０１Ｒ第１光源部
１０１Ｇ第２光源部
１０１Ｂ第３光源部
１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ平行化レンズ
１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ光整形部
１０４Ｒ，１０５Ｒシリンドリカルレンズ
１１０回転プリズム
１１２ポリゴンミラー
１１４ガルバノミラー
１２０透過型液晶表示装置
１２２変調領域
１３０投写レンズ
１４０スクリーン
７００リアプロジェクタ
７１０筐体
７３０投写光学系
７４０スクリーン
７４２回折格子
７５２フレネルレンズ
７６２マイクロプリズム
１０００プリンタ
１０１０照明装置
１０２０ティルトミラーデバイス
１０３０結像レンズ
１０４０反射ミラー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector and an optical device, and particularly to a projector using a solid-state light emitting element or a laser light generator as a light source.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A projector is an image display device that displays an image by projecting light representing an image according to an image signal supplied from an image supply device such as a computer. As the spatial light modulator of the projector, for example, a liquid crystal display device or a tilt mirror device is used. As a method for performing high-speed display using a liquid crystal display device, for example, there is a method proposed in Patent Document 1.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-111733 A
[0004]
As a projector, a so-called single-panel projector using one spatial light modulator and a so-called three-panel projector using three spatial light modulators are known. The single-panel projector sequentially emits, for example, red light (hereinafter, referred to as “R light”), green light (hereinafter, referred to as “G light”), and blue light (hereinafter, referred to as “B light”). Lighting (color sequential lighting) modulates each color light in a time-division manner. When a liquid crystal display device is used in a single-panel projector, there is a method of irradiating a white illumination light to a liquid crystal display device in which R light pixels, G light pixels, and B light pixels are arranged. In this case, the illumination light is modulated in each color light pixel. On the other hand, the three-plate projector modulates the R light, the G light, and the B light with different spatial light modulators. Regardless of whether a liquid crystal display device or a tilt mirror device is used, the single-panel projector has an advantage that it can have a simpler configuration than the three-panel projector.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It is assumed that a single-panel projector uses a liquid crystal display device in which R light pixels, G light pixels, and B light pixels are arranged. In this case, there is an advantage that it is not necessary to separate the illumination light into R light, G light, and B light before irradiating the liquid crystal display device with the illumination light. However, the liquid crystal display device requires independent pixels for R light, G light, and B light, and thus requires three times as many pixels as a normal liquid crystal display device. For this reason, it is necessary to increase the area of the liquid crystal display device, which causes a problem that the cost is increased.
[0006]
Each color light pixel of the liquid crystal display device is provided with a color filter that transmits each color light. For example, a color filter provided in a pixel for R light transmits only R light and absorbs or reflects G light and B light. Of the light incident on the R light pixel, only the R component light is used as projection light. Of the light incident on the R light pixel, the G component and B component light are not used for forming the projection light. As for the pixels for G light and the pixels for B light, as in the case of the pixels for R light, part of the incident light is not used for forming projection light. For this reason, there is a problem that the projected image becomes dark.
[0007]
In a single-panel projector, consider a case in which a spatial light modulator is color-sequentially illuminated. In the case of performing color sequential illumination, one frame of an image includes a subframe that projects modulated light of R light, a subframe that projects modulated light of G light, and a subframe that projects modulated light of B light. Is done. In color sequential illumination, only one color modulated light is always projected during one frame period of an image. The three-plate projector always projects modulated light of R light, G light, and B light during one frame period of an image. Therefore, when performing color sequential illumination in a single-panel projector, there is a problem that the brightness of the projected image is reduced to approximately one third as compared with the brightness of the projected image of the three-panel projector.
[0008]
Each spatial light modulator of the three-panel projector is driven for each one frame period of an image. In contrast, the spatial light modulator of the single-panel projector needs to divide one frame of video into three sub-frames and drive each sub-frame period. Further, the spatial light modulator of the single-panel projector always modulates another color light for each sub-frame period. In the three-panel projector, each spatial light modulator always modulates the same color light. For this reason, it is necessary to drive the spatial light modulator of the single-panel projector so that the transmission or reflection of the incident light greatly fluctuates as compared with each spatial light modulator of the three-panel projector. From the above, the single-panel projector needs to drive the spatial light modulator at a higher speed than the three-panel projector. However, the liquid crystal display device requires a certain period of time to displace liquid crystal molecules by applying a voltage and to set a transmittance or a reflectance to incident light to a predetermined value. Therefore, in particular, in a single-panel projector using a liquid crystal display device, when high-speed display is required, it is difficult to sufficiently modulate light in response to an image signal. If the spatial light modulator cannot be driven sufficiently in response to an image signal, there is a problem that the contrast of a projected image is reduced.
[0009]
The single-panel projector can have a simpler configuration than the three-panel projector. However, as described above, when a liquid crystal display device provided with pixels for each color is used, there are problems that the cost is high and the projected image is dark. In addition, when performing color sequential illumination, there is a problem that it is difficult to improve the brightness and contrast of a projected image. The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a projector having a simple configuration, low cost, a bright and high-contrast projected image, and an optical device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to an embodiment of the present invention, there is provided a first light source unit that supplies a first color light, a second light source unit that supplies a second color light, and a second light source unit that supplies a third color light. The three light source units, the first color light from the first light source unit, the second color light from the second light source unit, and the third color light from the third light source unit are respectively shaped into linear light fluxes. A light shaping unit, a light scanning unit that scans the line light beam in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the line light beam, and the line light beam scanned by the light scanning unit according to an image signal. Respectively, and a projection lens for projecting the light modulated by the spatial light modulation device, and the light scanning unit includes the first color light, the second color light, And converting the linear luminous flux of the third color light into a modulation area of the spatial light modulator. In each predetermined spatial intervals Oite, and at a substantially equal speed, it is possible to provide a projector, characterized in that to scan continuously repeated.
[0011]
The linear luminous flux of each color light is scanned at a predetermined spatial interval. The spatial light modulator can perform driving for color light to be scanned next sequentially from the pixel scanned by the linear light beam. Driving of the spatial light modulator is performed using a time interval between the scanning of one linear light beam and the scanning of the next linear light beam. For this reason, even if it is difficult to improve the driving speed of the spatial light modulator, it is possible to modulate the light sufficiently in response to the image signal. As a result, a high-quality, high-contrast projected image can be obtained with a simple configuration. Further, it is not necessary to provide the R light pixel, the G light pixel, and the B light pixel in the spatial light modulator. Since the projector of the present invention does not need to include the R light pixel, the G light pixel, and the B light pixel, the cost can be reduced. Further, since there is no need to provide a color filter, light that does not form a projected image can be reduced. Thus, a bright projector can be obtained at low cost.
[0012]
In a preferred aspect of the present invention, the light scanning unit is configured to simultaneously emit light beams of at least two colors among the linear light beams of the first color light, the second color light, and the third color light. It is preferable that the linear light flux of the first color light, the second color light, and the third color light be scanned so as to irradiate the modulation area of (i). The conventional single-plate type projector of color sequential illumination always projects one color of modulated light during one frame period of an image. According to the present invention, the linear light beam is scanned such that the light beams of at least two colors simultaneously irradiate the modulation area of the spatial light modulator. Therefore, at least two colors of modulated light can be projected during one frame period of an image. Thereby, a bright projection image can be obtained with a simple configuration.
[0013]
More preferably, the light scanning unit is configured to control the first color light so that the linear light beams of the first color light, the second color light, and the third color light simultaneously irradiate a modulation area of the spatial light modulator. It is desirable to scan the linear light flux of the second color light and the third color light. The three-plate projector always projects modulated light of R light, G light, and B light during one frame period of an image. According to a further preferred aspect of the present invention, the linear light beam is scanned such that the light beams of the respective colors of R, G, and B are simultaneously irradiated on the modulation area of the spatial light modulator. Therefore, during one frame period of an image, modulated light of three colors can always be projected. Thus, a projection image having substantially the same brightness as that of the three-panel projector can be obtained with a simple configuration.
[0014]
In a preferred aspect of the present invention, it is preferable that each of the first light source unit, the second light source unit, and the third light source unit includes a solid state light emitting device. By using the solid-state light emitting elements, it is possible to supply color lights having different wavelength ranges from the respective light source units. Thereby, it is possible to supply the linear light beams having different wavelength regions to the modulation region of the spatial light modulator.
[0015]
In a preferred aspect of the present invention, each of the first light source unit, the second light source unit, and the third light source unit is preferably a laser light generator. Laser light is characterized by high monochromaticity and high directivity. Since the directivity of the laser light is high, a parallelizing lens for converting the light from each light source into parallel light is not required. As a result, a projected image with good color reproducibility can be obtained with a simple configuration.
[0016]
In a preferred aspect of the present invention, the projection lens further includes a screen that receives light projected from the projection lens from a first surface side, emits light from a second surface side, and displays a projected image. It is desirable that the projection light be incident on the first surface side of the screen from an oblique direction. A so-called rear projector is a device that projects modulated light on one surface of a screen and views a projected image from the other surface of the screen. According to the present invention, in the rear projector, the projection light enters the screen from an oblique direction. Thus, a large image can be displayed at a small scanning angle. Further, the housing of the rear projector can be made thin.
[0017]
In a preferred aspect of the present invention, the screen is a light deflecting unit that converts light from the projection lens into diffused light having a main axis in a direction substantially perpendicular to the screen, and emits the diffused light from the second surface side. It is desirable to have In the rear projector, the light polarizing unit converts light from the projection lens into diffused light having a main axis in a direction substantially perpendicular to the screen and emits the light. Thereby, distortion of the projected image can be reduced.
[0018]
According to the present invention, the first light source unit that supplies the first color light, the second light source unit that supplies the second color light, the third light source unit that supplies the third color light, and the first light source unit A light shaping unit for shaping the first color light, the second color light from the second light source unit, and the third color light from the third light source unit into a linear light beam; A light scanning unit that scans in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the linear light beam, and a spatial light modulator that modulates and emits the linear light beam scanned by the light scanning unit in accordance with an image signal, respectively. And an imaging lens that images light modulated by the spatial light modulator on a predetermined surface, wherein the light scanning unit is configured to control the first color light, the second color light, and the third color light. The linear luminous flux is passed through a predetermined space in the modulation area of the spatial light modulator. At intervals, and at a substantially equal speed, it is possible to provide an optical device, characterized in that to scan continuously repeated. As a result, a high quality printed image can be obtained with a simple configuration.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a projector according to a first embodiment of the invention. The projector 100 includes a first light source unit 101R that supplies R light that is a first color light, a second light source unit 101G that supplies G light that is a second color light, and a third light source unit 101G that supplies B light that is a third color light. And a light source unit 101B. The first light source unit 101R, the second light source unit 101G, and the third light source unit 101B have light emitting diode elements (hereinafter, referred to as “LEDs”) that are solid state light emitting elements. By using LEDs, color light having different wavelength ranges can be supplied from each of the light source units 101R, 101G, and 101B. Thereby, it is possible to supply a linear light beam having a different wavelength range, which will be described later. The first light source unit 101R, the second light source unit 101G, and the third light source unit 101B are arranged at a predetermined spatial interval from each other.
[0020]
The R light from the first light source unit 101R, the G light from the second light source unit 101G, and the B light from the third light source unit 101B enter the collimating lenses 102R, 102G, and 102B, respectively. The parallelizing lenses 102R, 102G, and 102B convert the R light from the first light source 101R, the G light from the second light source 101G, and the B light from the third light source 101B into parallel light, respectively. Light from the collimating lenses 102R, 102G, and 102B enters the light shaping units 103R, 103G, and 103B, respectively. The light shaping units 103R, 103G, and 103B shape the R light, the G light, and the B light into linear light beams. The details of the shaping of the linear light beam by the light shaping units 103R, 103G, and 103B will be described later.
[0021]
The linear luminous fluxes of the respective color lights shaped by the light shaping units 103R, 103G, and 103B enter a rotating prism 110 that is an optical scanning unit. The rotating prism 110 scans the linear luminous flux of each color light in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the luminous flux. The details of the scanning of the linear light beam by the rotating prism 110 will be described later.
[0022]
The linear luminous flux of each color light scanned by the rotating prism 110 enters a transmission type liquid crystal display device 120 which is a spatial light modulator. The transmissive liquid crystal display device 120 modulates and emits the linear luminous flux of each color light scanned by the rotating prism 110 according to an image signal. The projection lens 130 projects the light modulated by the transmission type liquid crystal display device 120. Note that, as described above, the light source units 101R, 101G, and 101B are arranged at a predetermined spatial interval from each other. For this reason, the linear luminous flux of each of the R light, the G light, and the B light enters the transmissive liquid crystal display device 120 at a predetermined spatial interval.
[0023]
Hereinafter, the shaping of the linear luminous flux will be described using the R light as a representative example. 2A, 2B, and 2C show configuration examples for shaping a linear light beam. The light shaping unit 103R includes two cylindrical lenses 104R and 105R. The R light from the first light source 101R is converted into parallel light by the parallelizing lens 102R, and then enters the cylindrical lens 104R. The cylindrical lens 104R refracts the incident light in the yz plane as shown in FIG. 2B, and transmits the incident light without refraction in the zx plane as shown in FIG. 2C. For this reason, the cylindrical lens 104R shapes the incident R light into a line having a longitudinal direction in the y-axis direction, and causes the linear light to enter the cylindrical lens 105R. The cylindrical lens 105R shapes the incident line light into a light beam having a certain length in the y-axis direction. Thus, the R light is shaped into a linear light flux. In the case of the G light and the B light, the light is shaped into a linear light beam in the same manner as the R light.
[0024]
The light shaping unit for shaping the linear light beam is not limited to a cylindrical lens, but may be a diffractive element, a hologram optical element, or the like. Further, a slit can be used in the light shaping unit. The light transmitted through the slit can be shaped into a linear light beam by an appropriate lens system.
[0025]
Next, scanning of the linear luminous flux of each color light by the rotating prism 110 will be described. FIGS. 3A, 3B and 3C show a linear prism L of each color light by the rotating prism 110. _R , L _G , L _B 5 shows a state in which the modulation region 122 of the transmission type liquid crystal display device 120 is scanned. Note that, as described above, the light source units 101R, 101G, and 101B are arranged at a predetermined spatial interval from each other. For this reason, the linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Enters the rotating prism 110 at a predetermined spatial interval. Accordingly, in the modulation region 122 of the transmission type liquid crystal display device 120, the linear luminous flux L of each color light is emitted. _R , L _G , L _B Can be scanned at predetermined spatial intervals. In addition, the rotating prism 110 outputs a linear luminous flux L of each color light. _R , L _G , L _B Are scanned at approximately the same speed so that ₁ Rotate around.
[0026]
When the rotating prism 110 is in the state shown in FIG. _R , L _G , L _B Is substantially perpendicular to the incident light. At this time, the linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Pass through the rotating prism 110 without being deflected. When the rotating prism 110 rotates clockwise in the direction of the arrow, the linear light flux L of each color light is emitted. _R , L _G , L _B Are deflected at the entrance and exit surfaces of the rotating prism 110. Thereby, the linear luminous flux L of each color light is obtained. _R , L _G , L _B Is the arrow A in the modulation region 122 ₁ Is scanned in the direction of.
[0027]
When the rotating prism 110 rotates clockwise as shown in FIG. 3A, the linear light flux L of the B light _B Reaches the bottom of the modulation area 122 shown in FIG. At this time, the linear prism L of the B light is _B Is a linear light beam L of R light _R , G linear light flux L _G Is incident on the surface adjacent to the incident surface of. Then, the linear light flux L of the B light _B Is the arrow A from the top of the modulation area 122 ₁ 3B, and the state shown in FIG. When the rotating prism 110 further rotates, the linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Returns to the state shown in FIG. 3A through the state shown in FIG. In this manner, in the modulation area 122, the linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Is the arrow A ₁ L in the direction of _R , L _B , L _G Are sequentially and repeatedly scanned.
[0028]
The relationship between the scanning of the linear luminous flux of each color light and the driving of the transmissive liquid crystal display device 120 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B show a modulation region 122 of the transmission type liquid crystal display device 120. FIG. 4A and 4B, a region ARA indicated by a hatched portion is shown. _R Is a linear light flux of R light, an area ARA indicated by a hatched portion _G Is a linear light flux of G light, an area ARA indicated by a hatched portion _B Are respectively radiated and modulated by linear light beams of B light. Arrow A ₁ Indicates the scanning direction of the linear luminous flux of each color light in the modulation area 122.
[0029]
In FIGS. 4A and 4B, a line l indicated by a solid line _R Indicates the position of the pixel at which the transmission type liquid crystal display device 120 starts reading the image signal in order to drive for the R light. Line l indicated by a solid line _G Indicates the position of the pixel at which the transmission type liquid crystal display device 120 starts reading the image signal in order to drive for the G light. Line l indicated by a solid line _B Indicates the position of a pixel at which reading of an image signal has started in order for the transmission type liquid crystal display device 120 to drive for B light. Hereinafter, line l _R , L _G , L _B Is called a reading line.
[0030]
As shown in FIG. 4A, the modulation region 122 has a rectangular shape having a long side m and a short side n. The linear light fluxes of the R light, the G light, and the B light are parallel to the long side m of the modulation region 122 by the light shaping units 103R, 103G, and 103B and have substantially the same length as the long side m of the modulation region 122. Are formed in a line shape. Further, the linear luminous fluxes of the respective color lights are radiated at predetermined spatial intervals in the modulation region 122. For example, the linear luminous flux of each color light is emitted at an interval of at least 10 pixels in the modulation area 122. The linear luminous flux of each color light is changed from the state shown in FIG. ₁ Is scanned in the direction of. Arrow A scanned by the linear luminous flux of each color light ₁ Is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the linear luminous flux of each color light.
[0031]
From the state shown in FIG. 4A, the linear luminous flux of each color light is indicated by an arrow A. ₁ Is scanned, the linear light flux of the R light becomes the long side m which is the end of the modulation area 122. ₂ To reach. One long side m of the modulation region 122 ₂ The linear light flux of the R light that has reached the second long side m of the modulation area 122 follows the linear light flux of the G light. ₁ Arrow A from ₁ Is scanned again in the direction of. Then, the state shown in FIG. FIG. 4B shows a state in which the linear luminous flux of each color light scans approximately one third of the length of the short side n from the state of FIG. 4A. Similarly to the linear light flux of the R light, the linear light flux of the G light and the B light has the longer side m of the modulation region 122. ₂ , The longer side m of the modulation region 122 ₁ Scan again from.
[0032]
In this manner, the linear luminous fluxes of the R light, the G light, and the B light are continuously and repeatedly scanned in the modulation region 122 of the transmission type liquid crystal display device 120 at substantially the same speed. Therefore, the linear luminous flux of each color light is always scanned at a constant spatial interval. Further, the linear light beams of the R light, the G light, and the B light are scanned in the modulation region 122 of the transmission type liquid crystal display device 120 so that the linear light beams of the R light, the G light, and the B light are simultaneously irradiated.
[0033]
Next, in the transmission type liquid crystal display device 120, the area ARA _R And the read line l _G The driving of the transmissive liquid crystal display device 120 will be described as a representative example. Area ARA _R Are driven to modulate the R light. Area ARA _R Is modulated according to the image signal and emitted. Area ARA _R The pixel corresponding to scans the image signal for driving for the G light after scanning with the linear light flux of the R light. In the modulation area 122 shown in FIG. _R Near the lower side of the short side n direction _G Indicates that reading for driving for G light is sequentially performed from the pixels on which the linear light flux of R light has been modulated. The transmissive liquid crystal display device 120 drives a pixel that has been read for driving for G light in accordance with an image signal. The transmissive liquid crystal display device 120 modulates G light in a pixel driven for G light. In the transmission type liquid crystal display device 120, the area ARA _G , Area ARA _B Are also assigned to the region ARA _R As in the case of the pixel corresponding to, reading and driving for driving for B light or R light are performed.
[0034]
Read line l _G Is the arrow A from the state shown in FIG. ₁ Move in the direction of. Arrow A ₁ Read line l moved in the direction of _G Is the long side m which is the end of the modulation region 122 ₂ Reaches the pixel corresponding to. Read line l _G Is one long side m of the modulation region 122 ₂ Reaches the pixel corresponding to the other long side m of the modulation region 122 ₁ Start reading the pixel corresponding to. Read line l _G Is the long side m of the modulation region 122 ₁ Arrow A again ₁ Move in the direction of. Then, the state shown in FIG. Read line l _B , Read line l _R Also read line l _G Move in the same manner as in.
[0035]
In this way, the read line l for each color light _R , L _G , L _B Moves continuously and repeatedly at substantially the same speed as in the scanning of the linear luminous flux of each color light. The moving speed of the reading line for each color light is substantially equal to the scanning speed of the linear light beam of each color light. For this reason, the movement of the read line for each color light and the scanning of the linear luminous flux of each color light are always performed at a constant spatial interval. The transmissive liquid crystal display device 120 is driven such that, for each color light, the movement of the reading line is always performed at a constant spatial interval with the scanning of the linear light beam.
[0036]
As shown in FIG. _R And read line l _G Spatial spacing d ₁ Is the read line l _G And area ARA _G Spatial spacing d ₂ Small compared to. Area ARA _R And read line l _G Spatial spacing d ₁ Is reduced, the time interval from when reading for driving for G light is performed to when scanning with the linear light beam of G light is increased. By utilizing the time interval, the transmission type liquid crystal display device 120 can sufficiently displace the liquid crystal molecules until the transmittance for incident light becomes a predetermined value. Thus, the transmissive liquid crystal display device 120 can modulate light sufficiently in response to an image signal. The driving for the B light after the scanning with the linear light beam of the G light and the driving for the R light after the scanning with the linear light beam of the B light are also performed for the G light after the scanning with the linear light beam of the R light. Is performed in a similar manner to
[0037]
In this way, scanning of the linear luminous flux of each color light and reading of the image signal of the transmission type liquid crystal display device 120 are performed. For this reason, even if it is difficult to improve the driving speed of the transmissive liquid crystal display device 120, it is possible to modulate the light sufficiently in response to the image signal. As a result, it is possible to obtain a high-contrast high-quality projected image with a simple configuration.
[0038]
The rotating prism 110 scans the linear light beams of the R, G, and B lights so that the linear light beams of the R, G, and B lights simultaneously irradiate the modulation region 122 of the transmission type liquid crystal display device 120. . Therefore, three colors of modulated light can be always projected in one frame of the video. This has an effect that a projection image having substantially the same brightness as that of the three-panel projector can be obtained with a simple configuration. Further, instead of always irradiating the linear light beams of the R light, the G light, and the B light at the same time, a configuration may be employed in which the linear regions of the two colors irradiate the modulation region 122 simultaneously. As a result, there is an effect that a bright and high-contrast projected image can be obtained as compared with a conventional single-plate type projector of color sequential illumination that always projects one color of modulated light. Further, a configuration in which a linear light beam of one color irradiates the modulation region 122 may be adopted. Thereby, there is an effect that a high-contrast projected image can be obtained with the same brightness as that of the conventional color sequential illumination. In this embodiment, one line light beam is scanned for each color light. However, a configuration in which a plurality of line light beams are scanned for each color light may be adopted.
[0039]
In the projector according to the present embodiment, it is not necessary to provide the transmissive liquid crystal display device 120 with the R light pixel, the G light pixel, and the B light pixel. Since the transmissive liquid crystal display device 120 is not provided with the R light pixel, the G light pixel, and the B light pixel, the cost can be reduced. Further, since there is no need to provide a color filter, light that does not form a projected image can be reduced. Thereby, there is an effect that a bright projector can be obtained at low cost.
[0040]
Further, in the above description, the rotating prism 110 is used in the optical scanning unit, but a polygon mirror or a galvanometer mirror may be used in the optical scanning unit. A modified example in which a polygon mirror is used for an optical scanning unit will be described with reference to FIGS. FIGS. 5A, 5B, and 5C show configuration examples in which a polygon mirror is used in an optical scanning unit. The polygon mirror has a rotation axis AX ₂ This is a deflector having a plurality of mirror surfaces centered on. The polygon mirror 112 controls the linear light flux L of each color light. _R , L _G , L _B Is reflected on the mirror surface, and the rotation axis AX ₂ Rotate around. Accordingly, the polygon mirror 112 causes the linear luminous flux L of each color light in the modulation area 122 of the transmission type liquid crystal display device 120. _R , L _G , L _B Is scanned.
[0041]
Of the polygon mirror 112, the mirror surface F shown in FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c) ₁ And the linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Consider the case where is reflected. As shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C, when the polygon mirror 112 rotates in the direction of the arrow P, the linear light flux L of each color light is emitted. _R , L _G , L _B Are scanned in the modulation area 122. When the polygon mirror 112 further rotates from the state shown in FIG. ₁ Followed by mirror surface F ₂ And the linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Is reflected. Mirror surface F ₂ And the linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Is reflected on the mirror surface F ₁ As in the case of the above, the linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Are scanned in the modulation area 122. Thus, the linear luminous flux L of each color light is obtained. _R , L _G , L _B Are scanned integrally in the direction of arrow X while maintaining a constant spatial interval in the modulation area 122.
[0042]
As described above, the linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Since scanning is performed, modulated light of at least one color can be projected during one frame period of an image. This provides an effect that a bright projection image can be obtained with a simple configuration. When the linear luminous flux of each color light irradiates the vertex of the joint between the mirror surfaces, the color light for scanning the modulation area 122 may be interrupted, but it is minute in time and decreases in the brightness of the projected image. Is negligible.
[0043]
Based on FIGS. 6A, 6B, and 6C, a modified example in which a galvanomirror is used for an optical scanning unit will be described. FIGS. 6A, 6B, and 6C show configuration examples in which a galvanomirror is used in an optical scanning unit. The galvanometer mirror is a deflector having a single mirror surface centered on the rotation axis. The galvanomirror 114 has a rotation axis AX ₃ , The linear luminous flux L of each color light in the modulation area 122 is rotated. _R , L _G , L _B Is scanned.
[0044]
The reflecting surface of the galvanomirror 114 moves from the state shown in FIG. ₁ In the direction of. At this time, the linear light flux L of each color light is _R , L _G , L _B Is scanned in the direction of arrow X. Galvano mirror 114 points to arrow P ₁ , The linear light beam L of the R light _R Is one long side m of the modulation region 122 ₂ To reach. As shown in FIG. 6C, the linear light beam L of the R light _R Is the long side m of the modulation region 122 ₂ Is reached, the galvanomirror 114 turns the arrow P ₁ Arrow P opposite to ₂ In the direction of. Galvano mirror 114 points to arrow P ₂ , The linear light flux L of the R light _R Is scanned in the direction of arrow Y.
[0045]
Linear luminous flux L of each color light _R , L _G , L _B Is returned from the state of FIG. 6C to the state of FIG. The galvanomirror 114 is pointed by the arrow P ₂ , The linear light flux L of the B light _B Is the other long side m of the modulation region 122 ₁ To reach. Linear light flux L of B light _B Is the long side m of the modulation region 122 ₁ 6, the galvanomirror 114 changes its rotation direction again to the arrow P, as shown in FIG. ₁ Turn in the direction of. Thus, the linear luminous flux L of each color light is _R , L _G , L _B Are scanned integrally in the modulation area 122 in a manner of reciprocating in the direction of arrow X and the direction of arrow Y while maintaining a constant spatial interval.
[0046]
By using the polygon mirror 112 or the galvanometer mirror 114 for the light scanning unit, it is possible to scan the linear luminous flux of each color light with a simple configuration. Furthermore, even if an acousto-optic modulator, a MEMS tilt mirror device, or the like is used for the light scanning unit, it is possible to scan the linear luminous flux of each color light. When the polygon mirror 112 and the galvanometer mirror 114 are used, it is necessary to irradiate the linear light beam from a position facing the mirror surface of the polygon mirror 112 or the galvanometer mirror 114.
[0047]
Further, the light scanning unit of the present embodiment scans the linear luminous flux of each color light in the direction of the short side n of the modulation area 122 of the transmission type liquid crystal display device 120. May be configured to scan in the direction of. In this case, the light shaping units 103R, 103G, and 103B need to shape the linear luminous flux of each color light into a line shape parallel to the short side n of the modulation region 122 of the transmission type liquid crystal display device 120.
[0048]
In the present embodiment, LEDs are used for each of the light source units 101R, 101G, and 101B, but a laser light generator may be used. Laser light is characterized by high monochromaticity and high directivity. Since the directivity of laser light is high, when laser light is used as light source light, a parallelizing lens for converting light from each light source unit into parallel light is not required. As a result, there is an effect that a projection image with good color reproducibility can be obtained with a simple configuration.
[0049]
When a laser light generator is used for each light source unit, a diffraction grating made of a nonlinear optical element can be used for the optical scanning unit. The nonlinear optical element has properties such that the length changes and the refractive index changes when an electric field is applied. A diffraction grating is provided on the surface of the nonlinear optical element so that light that has propagated through the nonlinear optical element exits through the diffraction grating. When a voltage is applied to the nonlinear optical element in this state, the direction of emitted light can be changed. This makes it possible to scan a linear light beam with a simple configuration. For the nonlinear optical element, for example, lithium niobate can be used.
[0050]
(2nd Embodiment)
FIG. 7A shows a schematic configuration of a projector according to a second embodiment of the invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted. The projector 700 according to the second embodiment is a rear projector that projects modulated light on one surface of a screen and views a projected image from the other surface of the screen.
[0051]
The rear projector 700 includes a housing 710 having a projection optical system 730 for forming projection light therein, and a transmission screen 740 on the front surface of the housing 710. The projection optical system 730 provided inside the housing 710 has the same configuration as the projector 100 of the first embodiment. The linear luminous flux of each color light scans the transmission type liquid crystal display device 120 by the rotating prism 110 which is an optical scanning unit. The linear luminous flux of each color light that scans the transmissive liquid crystal display device 120 is modulated according to an image signal, and is irradiated on the transmissive screen 740. FIG. 7B shows a state in which a linear luminous flux of each color light modulated by the transmission type liquid crystal display device 120 irradiates the screen 740.
[0052]
The projection lens 130 is connected to the first surface S of the screen 740. ₁ The projection light is made incident on the side from an oblique direction. The screen 740 transmits light projected from the projection lens 130 to the first surface S ₁ Incident on the second surface S ₂ Eject from the side to display the projected image. With a configuration in which projection light is incident on the screen 740 from an oblique direction, there is an effect that a large image can be displayed at a small scanning angle. Further, there is an effect that the housing of the rear projector 700 can be made thin.
[0053]
The screen 740 is provided with a diffraction grating 742 serving as a light deflecting unit. The diffraction grating 742 converts the light from the projection lens 130 into diffused light having a main axis in a direction substantially perpendicular to the screen 740, and ₂ Inject from the side. The diffraction grating 742 provided on the screen 740 is provided at a coarse pitch in a portion close to the projection lens 130 and at a fine pitch in a portion far from the projection lens 130. Thereby, there is an effect that distortion of the projected image can be reduced.
[0054]
Note that a Fresnel lens or a microprism can also be used for the light deflection unit. FIGS. 8A and 8B show a Fresnel lens. FIG. 8A shows the positional relationship among the transmission type liquid crystal display device 120, the rotating prism 110, and the Fresnel lens 752 as viewed from the light source unit in the positive direction of the z-axis. The Fresnel lens 752 is a part of a circular lens centered on the point O. FIG. 8B shows a cross section of the screen 740 when the Fresnel lens 752 is used for the light deflecting unit. On the surface of the Fresnel lens 752, a plurality of lens portions for performing light deflection are arranged. FIG. 9 shows a cross section of the screen 740 when the microprism 762 is used for the light deflecting unit. On the surface of the screen 740, a plurality of microprisms for performing light deflection are arranged.
[0055]
Like the diffraction grating 742, both the Fresnel lens 752 and the microprism 762 convert light from the projection lens 130 into diffused light having a main axis in a direction substantially perpendicular to the screen 740, and the second surface S ₂ Inject from the side. Both the lens portion of the Fresnel lens 752 and the microprism 762 are provided at a coarse pitch in a portion near the projection lens 130 and at a fine pitch in a portion far from the projection lens 130. As a result, both in the case of using the Fresnel lens 752 and the microprism 762, there is an effect that the distortion of the projected image can be reduced as in the case of using the diffraction grating 742.
[0056]
(Third embodiment)
FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a printer 1000 according to the third embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. The lighting device 1010 includes the light source unit, the light shaping unit, and the light scanning unit described in the first embodiment. The linear luminous flux from the illumination device 1010 enters a tilt mirror device 1020 which is a spatial light modulator. As the tilt mirror device 1020, for example, a digital micro mirror device (DMD) manufactured by Texas Instruments can be used. The light reflected by the tilt mirror device 1020 forms an image on the printing paper piece P by the imaging lens 1030. A reflection mirror 1040 for bending the optical path is provided between the imaging lens 1030 and the printing paper piece P.
[0057]
The tilt mirror device 1020, which is a DMD, is an element in which, for example, 16 μm square micromirrors are two-dimensionally arranged in a substrate at 1 μm intervals. By controlling the rotation of each micromirror, on / off of a region corresponding to each micromirror is controlled. In the case of the present embodiment, the micro mirror of the tilt mirror device 1020 is controlled so that the light transmitted through the color filter (not shown) in the illumination device 1010 is reflected in the direction of the imaging lens 1030. Thereby, a minute area on the printing paper piece P corresponding to the minute mirror is exposed.
[0058]
On the other hand, the micro mirror of the tilt mirror device 1020 is controlled so that light transmitted through a color filter (not shown) is reflected in a direction other than the imaging lens 1030. At this time, a minute area on the printing paper piece P corresponding to the minute mirror is not exposed. By performing such control for each of the micromirrors, a predetermined area 1050 on the printing paper piece P is exposed to a dot image (a latent image is formed).
[0059]
In the tilt mirror device 1020, micro mirrors are two-dimensionally arranged so that a plurality of scanning lines in a direction orthogonal to the transport direction of the printing paper piece P can be exposed at the same time. For example, it is configured as a mirror array for 192 scanning lines. The photographic paper piece P is indicated by the arrow A ₃ Transported continuously in the direction. Then, the tilt mirror device 1020 reflects and exposes the R light, the G light, and the B light that are illuminated in time series so as to form a color image on the printing paper piece P. Thereby, a full-color image can be obtained on the printing paper piece P. The details of the operation of a printer of the type that exposes photographic paper are described in, for example, JP-A-2001-133895.
[0060]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, compared with the conventional color sequential illumination, exposure is quick and a high quality printed image can be obtained. In addition, as an example of the optical device according to the present invention, a printer that exposes photographic paper has been described. However, the present invention is not limited to the printer. The present invention can be easily applied to any optical device that requires illumination light having a bright and uniform illuminance distribution. For example, the present invention can be effectively applied to a scanner, a semiconductor exposure apparatus, and the like. Further, the spatial light modulator of each embodiment is not limited to those described in each embodiment, and a conventionally known spatial light modulator can be appropriately used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projector according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example for shaping a linear light beam.
FIG. 3 is a diagram illustrating scanning of a linear light beam by a rotating prism.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a linear light beam and driving of a spatial light modulator.
FIG. 5 is a diagram illustrating a modified example in which a polygon mirror is used for an optical scanning unit.
FIG. 6 is a diagram illustrating a modified example in which a galvanomirror is used for an optical scanning unit.
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to a second embodiment of the invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration in a case where a Fresnel lens is used for a light deflecting unit.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration in a case where a microprism is used for a light deflecting unit.
FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a printer according to a third embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
100 projector
101R first light source unit
101G second light source unit
101B third light source unit
102R, 102G, 102B Parallelizing lens
103R, 103G, 103B Light shaping unit
104R, 105R cylindrical lens
110 rotating prism
112 Polygon mirror
114 Galvo mirror
120 transmissive liquid crystal display
122 Modulation area
130 Projection lens
140 screen
700 rear projector
710 case
730 Projection optical system
740 screen
742 diffraction grating
752 Fresnel lens
762 micro prism
1000 Printer
1010 Lighting device
1020 Tilt mirror device
1030 imaging lens
1040 Reflecting mirror

Claims

A first light source unit that supplies a first color light;
A second light source unit for supplying a second color light,
A third light source unit for supplying a third color light;
A light shaping unit that shapes the first color light from the first light source unit, the second color light from the second light source unit, and the third color light from the third light source unit into a linear light flux, respectively; ,
An optical scanning unit that scans the linear light beam in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the linear light beam,
A spatial light modulator that modulates the linear luminous flux scanned by the optical scanning unit according to an image signal, and emits the modulated light.
And a projection lens that projects light modulated by the spatial light modulator,
The light scanning unit, the first color light, the second color light, the linear light flux of the third color light, at a predetermined spatial interval in the modulation region of the spatial light modulator, respectively, at substantially the same speed, A projector characterized in that scanning is continuously repeated.

The light scanning unit, the first color light, the second color light, the light beam of at least two colors of the linear light beam of the third color light simultaneously irradiates the modulation region of the spatial light modulation device, The projector according to claim 1, wherein the linear light flux of the first color light, the second color light, and the third color light is scanned.

The projector according to claim 1, wherein each of the first light source unit, the second light source unit, and the third light source unit includes a solid state light emitting device.

The projector according to claim 1, wherein each of the first light source unit, the second light source unit, and the third light source unit is a laser light generator.

A screen that receives light projected from the projection lens from a first surface side and emits light from a second surface side to display a projected image;
The projector according to claim 1, wherein the projection lens causes projection light to enter the first surface side of the screen from an oblique direction.

6. The screen according to claim 5, wherein the screen has a light deflecting unit that converts light from the projection lens into diffused light having a main axis in a direction substantially perpendicular to the screen and emits the light from the second surface side. The projector according to 1.

A first light source unit that supplies a first color light;
A second light source unit for supplying a second color light,
A third light source unit for supplying a third color light;
A light shaping unit that shapes the first color light from the first light source unit, the second color light from the second light source unit, and the third color light from the third light source unit into a linear light flux, respectively; ,
An optical scanning unit that scans the linear light beam in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the linear light beam,
A spatial light modulator that modulates the linear luminous flux scanned by the optical scanning unit according to an image signal, and emits the modulated light;
Having an imaging lens that images light modulated by the spatial light modulator on a predetermined surface,
The light scanning unit, the first color light, the second color light, the linear light flux of the third color light, at a predetermined spatial interval in the modulation region of the spatial light modulator, respectively, at substantially the same speed, An optical device characterized in that scanning is continuously repeated.