JP2005004066A

JP2005004066A - アパーチャ

Info

Publication number: JP2005004066A
Application number: JP2003169464A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Someno; 義博染野; Hitoshi Kitagawa; 均北川
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】アパーチャを通過した後の光の回折光成分を最小限に抑えることが可能なアパーチャを提供する。
【解決手段】平板状のアパーチャ本体１１に貫通孔１２を形成してなり、該貫通孔１２は照光部３に向かう光を通過させると共にその光の散乱光成分Ｒを除去するアパーチャ１において、上記アパーチャ本体１１の厚さｄは、該アパーチャ本体１１の屈折率をｎｆ、上記貫通孔１２の中心軸を基準とする径方向の位置をｙ、上記貫通孔１２に入射する光の波長をλ、上記照光部３とアパーチャ本体１１との距離をＬとすると、次の数式（１）

を満たす。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアパーチャ本体に形成した貫通孔にコヒーレント光を入射させてコヒーレント光の散乱光成分を除去するアパーチャに関し、より詳細にはアパーチャ本体の貫通孔の直径がコヒーレント光の波長と近接しているアパーチャに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクリーン上に画像を照射するプロジェクタ装置においては、空間光変調器（液晶パネル）においてコヒーレント光を通過または反射させて、スクリーンに照射する画像の画素パターンを形成している。
ここで、空間光変調器（液晶パネル）にコヒーレント光を通過または反射させると、コヒーレント光が空間光変調器（液晶パネル）を通過又は反射したときに散乱光成分を有するようになり、このままスクリーンに照射すると、この散乱光成分が隣接する画素パターンと干渉するため、画素パターンの境界が不明瞭になることから、スクリーン上の画像ににじみが発生する。そのため従来から、例えば特許文献１に示すように、空間光変調器（液晶パネル）の後ろに、貫通孔が形成された平板状のアパーチャを配置し、空間光変調器（液晶パネル）を通過または反射させることによって生じたコヒーレント光の散乱光成分を除去している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３１６８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、画像を構成するコヒーレント光の画素パターンの大きさは１〜２μｍ程度であることから、アパーチャの貫通孔の直径も１〜２μｍ程度となる。ここでコヒーレント光は、例えば波長が４０５ｎｍ帯の青色光等であり、アパーチャの貫通孔の直径と近接している。このように、貫通孔の直径と貫通孔を通過するコヒーレント光の波長が近接している場合には、コヒーレント光が貫通孔を通過したときに発生する回折光の回折角が大きくなることがわかっている。この回折光の回折角は、光の波長が４０５ｎｍ、貫通孔の直径が１．５μｍのときに約１゜程度であるが、アパーチャからスクリーンまでの距離が数ｍあることを考えると、このような回折光は無視できない。すなわち、この回折光がスクリーン上で隣接する画素パターンと干渉して、画素パターンの境界が不明瞭となることから、スクリーン上の画像ににじみが発生する。
【０００５】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、アパーチャを通過した後の光の回折光成分を最小限に抑えることが可能なアパーチャを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、平板状のアパーチャ本体に貫通孔を形成してなり、該貫通孔は照光部に向かう光を通過させると共にその光の散乱光成分を除去するアパーチャにおいて、上記アパーチャ本体の厚さｄは、該アパーチャ本体の屈折率をｎｆ、上記貫通孔の中心軸を基準とする径方向の位置をｙ、上記貫通孔に入射する光の波長をλ、上記照光部とアパーチャ本体との距離をＬとすると、次の数式（１）
【数３】

を満たすことを特徴として構成されている。
【０００７】
また本発明は、上記アパーチャ本体の透過率Ｔは、該アパーチャ本体の貫通孔の直径をＤとすると、次の数式（２）
【数４】

を満たすことを特徴として構成されている。
【０００８】
また本発明は、上記アパーチャ本体は複数の貫通孔を縦横に略等間隔で形成してなり、各貫通孔の周辺部分の厚さｄは各貫通孔の中心軸を基準とする径方向の位置をｙとして上記数式（１）を満たすと共に、各貫通孔の周辺部分の透過率Ｔは各貫通孔の直径をＤとして上記数式（２）を満たすことを特徴として構成されている。
【０００９】
また本発明は、上記アパーチャ本体は吸収媒質によって形成されてなることを特徴として構成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の実施形態におけるアパーチャによる散乱光成分の除去を示す概念図、図２は本発明の実施形態におけるアパーチャの正面図、図３は貫通孔周辺の拡大断面図である。
本実施形態におけるアパーチャ１は図１に示すように、プロジェクタ装置内において、コヒーレント光を通過させて画像の画素パターンを形成する空間光変調器たる液晶パネル２の後段に設けられるものである。ここで、本実施形態においては、コヒーレント光には波長が４０５ｎｍ帯の青色光を使用する。
【００１１】
このアパーチャ１は図１、図２に示すように、方形状のアパーチャ本体１１に、複数の微細な貫通孔１２、１２を設けて形成されるものである。アパーチャ本体１１はプラスティック樹脂などの吸収媒質の材料からなり、大きさは前段の液晶パネル２と同程度である。なお、本実施形態ではアパーチャ本体１１は方形状としているが、円形状など他の形状でもよい。
一方このアパーチャ本体１１に形成される複数の貫通孔１２、１２は、液晶パネル２の画素パターンに対応するようにして縦横に整列して形成されており、直径は約１μｍである。このようなアパーチャ１にコヒーレント光を通過させることにより、図１に示すようにコヒーレント光が液晶パネル２を通過した際に発生した散乱光Ｒの大部分を、アパーチャ本体１１の貫通孔１２、１２以外の部分で吸収・反射してコヒーレント光から除去している。
【００１２】
ところで、本発明におけるアパーチャ１のように、貫通孔１２を通過させるコヒーレント光の波長と貫通孔１２の直径が近接している場合には、コヒーレント光が貫通孔１２を通過したときに発生する回折光Ｋの回折角が大きくなり、最終的に画像が照射されるスクリーン３上における回折光Ｋの影響が無視できなくなる。すなわち、回折光Ｋがスクリーン３に照射されることにより、画素パターンの境界が不明瞭となり、スクリーン３上の画像ににじみが発生する。
この回折光Ｋ成分を小さくする方法として、貫通孔１２の周辺部分１３において散乱光Ｒの一部を透過させて逆位相にし、この透過した散乱光Ｒによって回折光Ｋを打ち消す方法がある。
【００１３】
以下、このアパーチャ本体１１の各貫通孔１２の周辺部分１３についてより詳細に見ていくことにする。この貫通孔１２の周辺部分１３は図３に示すように、貫通孔１２の中心軸から周方向外側に向かって略放物線状となるように形成されている。具体的には、アパーチャ本体１１の厚さｄが、アパーチャ本体１１の屈折率をｎｆ、貫通孔１２の中心軸を基準とする径方向の位置をｙ、貫通孔１２に入射するコヒーレント光の波長をλ、照光部であるスクリーン３とアパーチャ本体１１との距離をＬとすると、以下の数式（１）
【数５】

を満たすようにアパーチャ本体１１の貫通孔１２の周辺部分１３を形成する。これにより、貫通孔１２を通過したコヒーレント光の回折光Ｋとアパーチャ本体１１内を透過した散乱光Ｒの位相差が各回折角で−πとなり、回折光Ｋとアパーチャ本体１１内を透過した散乱光Ｒが互いに打ち消し合い、回折光Ｋ成分を十分小さくとすることが可能となる。
【００１４】
この貫通孔１２を通過したコヒーレント光の回折光Ｋと、アパーチャ本体１１内を透過した散乱光Ｒの強度が等しい場合には、回折光Ｋと散乱光Ｒは互いに完全に打ち消し合って回折光Ｋは消えてしまう。このように貫通孔１２を通過したコヒーレント光の回折光Ｋと、アパーチャ本体１１内を透過した散乱光Ｒの強度を等しくするには、周辺部分１３の透過率Ｔを調整する必要がある。すなわち、アパーチャ本体１１の透過率Ｔが、貫通孔１２の直径をＤとすると、以下の数式（２）
【数６】

を満たすように、周辺部分１３の形状を補正することにより、アパーチャ本体１１内を透過する散乱光Ｒの強度を回折光Ｋの強度と等しくすることができる。なお、アパーチャ本体１１をプラスティック樹脂などの吸収媒質の材料から形成すれば、周辺部分１３が数式（１）を満たす形状に形成することにより、ガウシアン型透過率が得られ、このガウシアン型透過率は数式（２）を満たす透過率Ｔと近似しているので、周辺部分１３の形状補正は小さくて済む。
【００１５】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態においてはプロジェクタ装置に使用するアパーチャについて説明したが、本発明に係るアパーチャの用途は特にこれに限られるものではなく、貫通孔の直径が通過する光の波長と近接するアパーチャ本体によって散乱光成分を除去する必要のある光学装置であれば適用可能である。また、上記実施形態においては、アパーチャ本体は複数の貫通孔が形成されたものとしたが、貫通孔の数が１つのアパーチャであっても、本発明は同様に適用可能である。さらに、このアパーチャの表面には、必要であれば多層膜フィルタなどを成膜し、特定の波長の光のみを通過又は反射させるようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上本発明によれば、アパーチャ本体の厚さｄは数式（１）を満たすことから、貫通孔を通過した光の回折光とアパーチャ本体内を透過した散乱光の位相差が各回折角で−πとなり、回折光とアパーチャ本体内を透過した散乱光が互いに打ち消し合い、回折光成分を十分小さくとすることが可能となる。
【００１７】
また本発明によれば、アパーチャ本体の透過率Ｔは数式（２）を満たすことから、貫通孔を通過した光の回折光と、アパーチャ本体内を透過した散乱光の強度が等しくなり、回折光と散乱光は互いに完全に打ち消し合って回折光成分を消すことができる。
【００１８】
また本発明によれば、アパーチャ本体は吸収媒質によって形成されてなることから、アパーチャ本体の貫通孔の周辺部分が数式（１）を満たす形状に形成することによりガウシアン型透過率が得られ、この透過率は数式（２）を満たす透過率と近似しているので、アパーチャ本体の貫通孔の周辺部分の形状補正が小さくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるアパーチャによる散乱光成分の除去を示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態におけるアパーチャの正面図である。
【図３】貫通孔周辺の拡大断面図である。
【符号の説明】
１アパーチャ
２液晶パネル
３スクリーン
１１アパーチャ本体
１２貫通孔
１３周辺部分
Ｋ回折光
Ｒ散乱光

Claims

平板状のアパーチャ本体に貫通孔を形成してなり、該貫通孔は照光部に向かう光を通過させると共にその光の散乱光成分を除去するアパーチャにおいて、
上記アパーチャ本体の厚さｄは、該アパーチャ本体の屈折率をｎｆ、上記貫通孔の中心軸を基準とする径方向の位置をｙ、上記貫通孔に入射する光の波長をλ、上記照光部とアパーチャ本体との距離をＬとすると、次の数式（１）

を満たすことを特徴とするアパーチャ。
上記アパーチャ本体の透過率Ｔは、該アパーチャ本体の貫通孔の直径をＤとすると、次の数式（２）

を満たすことを特徴とする請求項１記載のアパーチャ。
上記アパーチャ本体は複数の貫通孔を縦横に略等間隔で形成してなり、各貫通孔の周辺部分の厚さｄは各貫通孔の中心軸を基準とする径方向の位置をｙとして上記数式（１）を満たすと共に、各貫通孔の周辺部分の透過率Ｔは各貫通孔の直径をＤとして上記数式（２）を満たすことを特徴とする請求項２記載のアパーチャ。
上記アパーチャ本体は吸収媒質によって形成されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアパーチャ。