JP2008015064A - Illuminator and projector - Google Patents

Illuminator and projector Download PDF

Info

Publication number
JP2008015064A
JP2008015064A JP2006184130A JP2006184130A JP2008015064A JP 2008015064 A JP2008015064 A JP 2008015064A JP 2006184130 A JP2006184130 A JP 2006184130A JP 2006184130 A JP2006184130 A JP 2006184130A JP 2008015064 A JP2008015064 A JP 2008015064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
phase modulation
light source
unit
intensity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006184130A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Toyooka
隆史 豊岡
Taisuke Yamauchi
泰介 山内
秀也 ▲関▼
Hideya Seki
Takashi Takeda
高司 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2006184130A priority Critical patent/JP2008015064A/en
Publication of JP2008015064A publication Critical patent/JP2008015064A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminator capable of adjusting an entire image to be easy-to-view with high contrast, and obtaining high utilization efficiency of light rays , and to provide a projector. <P>SOLUTION: The illuminator has a light source part 11R supplying coherent light, and a phase modulation part 13R modulating the phase of the coherent light from the light source part 11R and making it incident on a surface to be irradiated. The phase modulation part 13R changes a phase modulation pattern while generating diffracted light in accordance with the phase modulation pattern of the coherent light, thereby making the light rays, which are adjusted in intensity for every unit area set on the surface to be irradiated, on the surface to be irradiated. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクタ、特に、プロジェクタに用いられる照明装置の技術に関する。   The present invention relates to a lighting device and a projector, and more particularly to a technology of a lighting device used for a projector.

画像信号に応じた投写光を用いて画像を表示するプロジェクタには、画像信号に応じて光を変調する空間光変調装置として、例えば液晶表示装置やDMD(Digital Micromirror Device)が用いられる。高コントラストで見易い画像を表示するために、従来、空間光変調装置の制御に応じたダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジで画像を表示するための技術が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。   For a projector that displays an image using projection light corresponding to an image signal, for example, a liquid crystal display device or a DMD (Digital Micromirror Device) is used as a spatial light modulation device that modulates light according to the image signal. In order to display a high-contrast and easy-to-view image, techniques for displaying an image with a dynamic range wider than the dynamic range according to the control of the spatial light modulator have been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2). reference).

特表2003−32080号公報Special table 2003-3080 publication 特開2003−149730号公報JP 2003-149730 A

特許文献1には、遮光板を用いることにより、光源部から空間光変調装置へ入射させる光の強度を調節する技術が提案されている。この場合、空間光変調装置の入射面全体に対して光の強度を一様に調節することとなるため、例えば、画像のうちの明るい部分に着目して光の強度を大きくする調節を行うと、暗く表示すべき部分が明るく表示されるいわゆる黒浮きが生じてしまう。これとは逆に画像のうち暗い部分に着目して光の強度を小さくする調節を行うと、明るく表示すべき部分の明るさが不足してしまう。このため、特に、明るい部分と暗い部分とが共存する画像に対しては、画像全体を見易くするための調節を行うことが非常に困難である。特許文献2に提案される技術は、光源部と空間光変調装置との間に設けられた調光用液晶素子を用いて、空間光変調装置へ入射させる光の強度を調節するものである。調光用液晶素子を用いることにより、空間光変調装置の入射面に対して所望の強度分布で光を入射させることが可能である。しかし、調光用液晶素子へ入射した光のうち空間光変調装置へ入射させる成分以外の成分が調光用液晶素子等にて散乱又は吸収されることとなるため、光の強度を調節することによって光の利用効率が低下してしまう。このように、従来の技術によると、画像全体を見易くするための調節を可能とし、かつ高い光利用効率を実現することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、画像全体を高コントラストで見易くするための調節を可能とし、かつ高い光利用効率を実現するための照明装置、及びプロジェクタを提供することを目的とする。   Patent Document 1 proposes a technique for adjusting the intensity of light incident on the spatial light modulation device from the light source unit by using a light shielding plate. In this case, since the intensity of light is uniformly adjusted with respect to the entire incident surface of the spatial light modulator, for example, when adjustment is performed to increase the intensity of light by focusing on a bright part of the image. In other words, a so-called black float occurs in which a dark display portion is displayed brightly. On the other hand, if the adjustment is made to reduce the light intensity while paying attention to the dark part of the image, the brightness of the part to be displayed brightly becomes insufficient. For this reason, it is very difficult to make adjustments to make the entire image easy to see, particularly for an image in which a bright part and a dark part coexist. The technique proposed in Patent Document 2 is to adjust the intensity of light incident on the spatial light modulator using a light control liquid crystal element provided between the light source unit and the spatial light modulator. By using the light control liquid crystal element, it is possible to make light incident on the incident surface of the spatial light modulator with a desired intensity distribution. However, components other than the component incident on the spatial light modulator out of the light incident on the light control liquid crystal element are scattered or absorbed by the light control liquid crystal element or the like, so the light intensity is adjusted. As a result, the light utilization efficiency decreases. As described above, according to the conventional technique, there is a problem that it is possible to make adjustments to make the entire image easy to see and it is difficult to realize high light utilization efficiency. The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an illumination device and a projector that can be adjusted to make the entire image easy to see with high contrast and realize high light utilization efficiency. With the goal.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、コヒーレント光を供給する光源部と、光源部からのコヒーレント光の位相を変調して被照射面へ入射させる位相変調部と、を有し、位相変調部は、位相変調パターンに応じた回折光を生じさせながらコヒーレント光の位相を変化させることにより、被照射面にて設定された単位領域ごとに強度が調節された光を、被照射面へ入射させることを特徴とする照明装置を提供することができる。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a light source unit that supplies coherent light and a phase modulation unit that modulates the phase of the coherent light from the light source unit and causes the light to enter the irradiated surface. And the phase modulation unit adjusts the intensity for each unit region set on the irradiated surface by changing the phase of the coherent light while generating diffracted light according to the phase modulation pattern. It is possible to provide an illuminating device characterized in that light is incident on an irradiated surface.

位相変調部は、被照射面、例えば空間光変調装置の入射面にて設定された単位領域ごとに所望の強度の光が入射するように、光源部からの光を振り分ける。コヒーレント光を位相変調部へ入射させることで、位相変調部において良好な回折特性を得ることができる。位相変調部を用いて光を振り分けることで、光源部からの光を無駄にすること無く画像の明るさ分布に適合させた強度分布の光を空間光変調装置へ入射させることが可能となる。このため、画像全体を高コントラストで見易くするような調節を可能とし、かつ光源部からのコヒーレント光を有効利用することもできる。位相変調部でコヒーレント光の位相を変調可能とすることで、静止画のみならず動画にも対応して光を振り分けることができる。これにより、画像全体を高コントラストで見易くするための調節を可能とし、かつ高い光利用効率を実現するための照明装置を得られる。   The phase modulation unit distributes light from the light source unit so that light of a desired intensity is incident on each unit region set on the irradiated surface, for example, the incident surface of the spatial light modulator. By making the coherent light incident on the phase modulator, good diffraction characteristics can be obtained in the phase modulator. By distributing the light using the phase modulation unit, it is possible to make the light having an intensity distribution adapted to the brightness distribution of the image incident on the spatial light modulation device without wasting light from the light source unit. For this reason, it is possible to make adjustments so that the entire image is easy to see with high contrast, and it is possible to effectively use coherent light from the light source unit. By enabling the phase of the coherent light to be modulated by the phase modulation unit, light can be distributed not only for still images but also for moving images. As a result, it is possible to make an adjustment for making the entire image easy to see with high contrast, and to obtain an illumination device for realizing high light utilization efficiency.

また、本発明の好ましい態様としては、位相変調部は、液晶素子を備えることが望ましい。液晶素子を用いることで、電圧印加の制御によって容易にコヒーレント光の位相変調パターンを変化させることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the phase modulation unit includes a liquid crystal element. By using a liquid crystal element, the phase modulation pattern of coherent light can be easily changed by controlling voltage application.

また、本発明の好ましい態様としては、液晶素子は、電界制御複屈折モードの液晶素子であることが望ましい。これにより、位相変調部の高速応答を可能とし、かつ低い駆動電圧で十分な位相変調を行うことができる。   As a preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal element is preferably a liquid crystal element of electric field controlled birefringence mode. Thereby, a high-speed response of the phase modulation unit is possible, and sufficient phase modulation can be performed with a low drive voltage.

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、強度が調節されたコヒーレント光を供給することが望ましい。これにより、さらに広範なダイナミックレンジで画像を表示することができる。また、空間光変調装置へ入射させる光の強度に応じて光源部の出力を調節可能とすることで、省電力化を実現できる。   As a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that the light source unit supplies coherent light whose intensity is adjusted. Thereby, an image can be displayed with a wider dynamic range. Further, power saving can be realized by making it possible to adjust the output of the light source unit in accordance with the intensity of light incident on the spatial light modulator.

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、被照射面における平均照度を基準として決定された強度のコヒーレント光を供給することが望ましい。これにより、広範なダイナミックレンジでの画像表示と省電力化を同時に実現できる。   As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the light source unit supplies coherent light having an intensity determined with reference to the average illuminance on the irradiated surface. Thereby, it is possible to simultaneously realize image display and power saving in a wide dynamic range.

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、複数のコヒーレント光を供給し、光源部及び位相変調部の少なくとも一方は、コヒーレント光の強度差に応じて制御されることが望ましい。これにより、複数のコヒーレント光の強度差に応じて、光の強度分布の調節を正確に行うことができる。また、各色間におけるコヒーレント光の強度調整を行う場合、良好なホワイトバランスを得ることもできる。   As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the light source unit supplies a plurality of coherent lights, and at least one of the light source unit and the phase modulation unit is controlled according to the intensity difference of the coherent light. As a result, the light intensity distribution can be accurately adjusted according to the intensity difference between the plurality of coherent lights. In addition, when adjusting the intensity of coherent light between colors, a good white balance can be obtained.

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、略一定の強度のコヒーレント光を供給することが望ましい。この場合、光源部を最大出力として画面全体へ均一に光を照射させる場合よりも高輝度な表示を行ういわゆるピーク輝度制御が可能となる。これにより、さらに広範なダイナミックレンジでの画像表示が可能となる。   As a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that the light source unit supplies coherent light having a substantially constant intensity. In this case, so-called peak luminance control can be performed in which a display with higher luminance than that in the case where light is uniformly emitted to the entire screen with the light source unit as the maximum output. As a result, it is possible to display an image with a wider dynamic range.

さらに、本発明によれば、上記の照明装置からの光を画像信号に応じて変調することにより画像を表示す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。上記の照明装置を用いることにより、画像全体を高コントラストで見易くするための調節を可能とし、かつ高い光利用効率を実現できる。これにより、画像全体が高コントラストで見易く、かつ高い光利用効率で明るい画像を表示可能なプロジェクタを得られる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a projector characterized in that an image is displayed by modulating light from the above-described illumination device according to an image signal. By using the illumination device described above, it is possible to make adjustments to make the entire image easy to see with high contrast, and it is possible to realize high light utilization efficiency. As a result, it is possible to obtain a projector that can easily display a bright image with high light utilization efficiency and easy to see the entire image.

また、本発明の好ましい態様としては、照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を有し、照明装置は、空間光変調装置の入射面にて設定された単位領域ごとに強度が調節された光を、入射面へ入射させることが望ましい。これにより、全体が高コントラストで見易い画像を形成することができる。   In addition, as a preferable aspect of the present invention, a spatial light modulation device that modulates light from the illumination device according to an image signal is provided, and the illumination device is provided for each unit region set on the incident surface of the spatial light modulation device. It is desirable that the light whose intensity is adjusted to be incident on the incident surface. As a result, it is possible to form an easy-to-see image with high contrast as a whole.

また、本発明の好ましい態様としては、単位領域が、入射面より小さく、かつ空間光変調装置における画素の領域より大きいことが望ましい。入射面より小さい複数の単位領域を設定することにより、単位領域ごとの光の強度調節を行うことが可能となる。また、画像全体を高コントラストとするには、位相変調部は、画素より広い領域ごとに光の強度調節を行うこととすれば十分である。画素の領域より大きい単位領域を設定することにより、位相変調部の構成及び駆動を簡易にできる。これにより、構成及び駆動が簡易な位相変調部を用いて、画像に適合させた強度分布の光を空間光変調装置へ入射させることができる。   As a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that the unit region is smaller than the incident surface and larger than the pixel region in the spatial light modulator. By setting a plurality of unit regions smaller than the incident surface, it is possible to adjust the light intensity for each unit region. Further, in order to make the entire image have high contrast, it is sufficient for the phase modulation unit to adjust the light intensity for each region wider than the pixel. By setting a unit region larger than the pixel region, the configuration and driving of the phase modulation unit can be simplified. As a result, light having an intensity distribution adapted to an image can be incident on the spatial light modulator using a phase modulator that is simple in configuration and drive.

また、本発明の好ましい態様としては、照明装置は、光源部からのコヒーレント光の位相を変調させる位相変調部を有し、位相変調部は、画像信号に基づいて生成された位相変調信号に応じて制御されることが望ましい。これにより、画像全体を高コントラストで見易くするための制御を行うことができる。   As a preferred aspect of the present invention, the illumination device includes a phase modulation unit that modulates the phase of the coherent light from the light source unit, and the phase modulation unit corresponds to the phase modulation signal generated based on the image signal. It is desirable to be controlled. Thereby, it is possible to perform control for making the entire image easy to see with high contrast.

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例に係るプロジェクタ100の概略構成を示す。プロジェクタ100は、スクリーン18に光を供給し、スクリーン18で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ100は、赤色(R)光を供給するR光用照明装置10R、緑色(G)光を供給するG光用照明装置10G、及び青色(B)光を供給するB光用照明装置10Bを有する。プロジェクタ100は、照明装置10R、10G、10Bからの光を画像信号に応じて変調することにより画像を表示する。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a projector 100 according to an embodiment of the present invention. The projector 100 is a front projection type projector that views light by supplying light to the screen 18 and observing light reflected by the screen 18. The projector 100 includes an R light illumination device 10R that supplies red (R) light, a G light illumination device 10G that supplies green (G) light, and a B light illumination device 10B that supplies blue (B) light. Have. The projector 100 displays an image by modulating light from the illumination devices 10R, 10G, and 10B according to an image signal.

図2は、R光用照明装置10R、R光用空間光変調装置15R、及びクロスダイクロイックプリズム16を示す。R光用照明装置10Rは、R光用光源部11Rを有する。R光用光源部11Rは、コヒーレント光であるレーザ光を供給する光源部である。R光用光源部11Rは、R光を供給する5つのレーザ光源12Rを有する。5つのレーザ光源12Rは、一列に並列させて配置されている。レーザ光源12Rから供給されるレーザ光は、特定の振動方向の偏光光、例えばs偏光光である。レーザ光源12Rとしては、例えば、半導体レーザを用いることができる。5つのレーザ光源12Rは、いずれも略平行なレーザ光を供給する。   FIG. 2 shows the R light illumination device 10 </ b> R, the R light spatial light modulation device 15 </ b> R, and the cross dichroic prism 16. The R light illumination device 10R includes an R light source unit 11R. The light source unit 11R for R light is a light source unit that supplies laser light that is coherent light. The R light source unit 11R includes five laser light sources 12R that supply R light. The five laser light sources 12R are arranged in parallel in a row. The laser light supplied from the laser light source 12R is polarized light having a specific vibration direction, for example, s-polarized light. For example, a semiconductor laser can be used as the laser light source 12R. All of the five laser light sources 12R supply substantially parallel laser light.

レーザ光源12Rからのレーザ光は、位相変調部13Rへ入射する。位相変調部13Rは、液晶素子20を備える液晶パネルである。位相変調部13Rは、R光用光源部11Rにより供給されるレーザ光に対応して、液晶素子20を配置させている。位相変調部13Rは、各レーザ光源12Rからのレーザ光の位相を変調してR光用空間光変調装置15Rの入射面へ入射させる。R光用空間光変調装置15Rの入射面は、R光用照明装置10Rの被照射面である。   Laser light from the laser light source 12R enters the phase modulation unit 13R. The phase modulation unit 13 </ b> R is a liquid crystal panel including the liquid crystal element 20. The phase modulation unit 13R arranges the liquid crystal element 20 corresponding to the laser beam supplied from the R light source unit 11R. The phase modulation unit 13R modulates the phase of the laser light from each laser light source 12R and makes it incident on the incident surface of the R light spatial light modulation device 15R. The incident surface of the R light spatial light modulator 15R is an irradiated surface of the R light illumination device 10R.

位相変調部13Rは、液晶素子20により形成された位相変調パターンに応じた回折光を生じさせる。位相変調部13Rからの回折光は、フィールドレンズ14Rへ入射する。フィールドレンズ14Rは、位相変調部13Rからの光を平行化し、R光用空間光変調装置15Rへ入射させる。フィールドレンズ14Rは、位相変調部13Rから見て斜め前方であって、位相変調部13Rからのゼロ次光が入射する位置以外の位置に設けられている。   The phase modulation unit 13 </ b> R generates diffracted light corresponding to the phase modulation pattern formed by the liquid crystal element 20. The diffracted light from the phase modulation unit 13R enters the field lens 14R. The field lens 14R collimates the light from the phase modulation unit 13R and causes the light to enter the R light spatial light modulation device 15R. The field lens 14R is provided obliquely in front of the phase modulation unit 13R and at a position other than the position where the zero-order light from the phase modulation unit 13R is incident.

R光用空間光変調装置15Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。R光用空間光変調装置15Rに設けられた不図示の液晶パネルは、2つの透明基板の間に、画像表示のための液晶層を封入する。液晶パネルに入射したs偏光光は、画像信号に応じた変調によりp偏光光に変換される。R光用空間光変調装置15Rは、変調によりp偏光光に変換されたR光を出射する。R光用空間光変調装置15Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム16へ入射する。   The spatial light modulator 15R for R light is a transmissive liquid crystal display device that modulates R light according to an image signal. A liquid crystal panel (not shown) provided in the R light spatial light modulator 15R encloses a liquid crystal layer for image display between two transparent substrates. The s-polarized light incident on the liquid crystal panel is converted into p-polarized light by modulation according to the image signal. The spatial light modulator for R light 15R emits R light converted into p-polarized light by modulation. The R light modulated by the R light spatial light modulator 15R is incident on the cross dichroic prism 16 which is a color synthesis optical system.

図1に戻って、G光用照明装置10G及びB光用照明装置10Bは、いずれもR光用照明装置10Rと同様の構成を有する。G光用照明装置10Gは、G光用光源部11Gを有する。G光用光源部11Gは、コヒーレント光であるレーザ光を供給する光源部である。G光用光源部11Gは、G光を供給する5つのレーザ光源12Gを有する。レーザ光源12Gからのレーザ光は、位相変調部13G、フィールドレンズ14Gを経た後、G光用空間光変調装置15Gへ入射する。G光用空間光変調装置15Gは、G光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。G光用空間光変調装置15Gは、変調によりp偏光光に変換されたG光を出射する。G光用空間光変調装置15Gで変調されたG光は、R光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム16へ入射する。   Returning to FIG. 1, the G light illumination device 10G and the B light illumination device 10B both have the same configuration as the R light illumination device 10R. The G light illumination device 10G includes a G light source 11G. The light source unit 11G for G light is a light source unit that supplies laser light that is coherent light. The G light source unit 11G includes five laser light sources 12G that supply G light. The laser light from the laser light source 12G passes through the phase modulator 13G and the field lens 14G, and then enters the G light spatial light modulator 15G. The G light spatial light modulation device 15G is a transmissive liquid crystal display device that modulates G light according to an image signal. The spatial light modulator for G light 15G emits G light converted into p-polarized light by modulation. The G light modulated by the G light spatial light modulator 15G enters the cross dichroic prism 16 from a side different from the R light.

B光用照明装置10Bは、B光用光源部11Bを有する。B光用光源部11Bは、コヒーレント光であるレーザ光を供給する光源部である。B光用光源部11Bは、B光を供給する5つのレーザ光源12Bを有する。レーザ光源12Bからのレーザ光は、位相変調部13B、フィールドレンズ14Bを経た後、B光用空間光変調装置15Bへ入射する。B光用空間光変調装置15Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。B光用空間光変調装置15Bは、変調によりp偏光光に変換されたB光を出射する。B光用空間光変調装置15Bで変調されたB光は、R光、G光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム16へ入射する。   The B light illumination device 10B includes a B light source 11B. The light source unit 11B for B light is a light source unit that supplies laser light that is coherent light. The B light source unit 11B includes five laser light sources 12B that supply B light. The laser light from the laser light source 12B passes through the phase modulator 13B and the field lens 14B, and then enters the B light spatial light modulator 15B. The B light spatial light modulator 15B is a transmissive liquid crystal display device that modulates the B light according to an image signal. The B light spatial light modulator 15B emits B light converted into p-polarized light by modulation. The B light modulated by the B light spatial light modulator 15B enters the cross dichroic prism 16 from a side different from the R light and the G light.

クロスダイクロイックプリズム16は、互いに略直交するように配置された2つのダイクロイック膜16a、16bを有する。第1ダイクロイック膜16aは、R光を反射し、G光及びB光を透過させる。第2ダイクロイック膜16bは、B光を反射し、R光及びG光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム16は、それぞれ異なる側から入射したR光、G光及びB光を合成し、投写レンズ17の方向へ出射させる。投写レンズ17は、クロスダイクロイックプリズム16で合成された光をスクリーン18へ投写する。   The cross dichroic prism 16 has two dichroic films 16a and 16b arranged so as to be substantially orthogonal to each other. The first dichroic film 16a reflects R light and transmits G light and B light. The second dichroic film 16b reflects B light and transmits R light and G light. The cross dichroic prism 16 combines the R light, G light, and B light incident from different sides and emits the light toward the projection lens 17. The projection lens 17 projects the light combined by the cross dichroic prism 16 onto the screen 18.

なお、位相変調部13R、13G、13Bは、ゼロ次光が入射する位置以外の位置に設けられたフィールドレンズ14R、14G、14Bへ光を入射させる構成に限られない。位相変調部13R、13G、13Bは、回折光をフィールドレンズ14R、14G、14Bへ入射させることが可能であれば良く、ゼロ次光が入射する位置に設けられたフィールドレンズ14R、14G、14Bへ光を入射させることとしても良い。プロジェクタ100は、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる構成に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置やDMDを用いても良い。   The phase modulators 13R, 13G, and 13B are not limited to the configuration that allows light to enter the field lenses 14R, 14G, and 14B provided at positions other than the position where the zero-order light is incident. The phase modulators 13R, 13G, and 13B only need to be able to cause the diffracted light to enter the field lenses 14R, 14G, and 14B, and to the field lenses 14R, 14G, and 14B provided at positions where the zero-order light is incident. Light may be incident. The projector 100 is not limited to a configuration using a transmissive liquid crystal display device as a spatial light modulator. As the spatial light modulation device, a reflective liquid crystal display device or DMD may be used.

照明装置10R、10G、10Bは、レーザ光源12R、12G、12Bを備える光源部11R、11G、11Bを用いることで、色分離のための構成や特定の振動方向の偏光光を供給するための偏光分離素子を省略することが可能となる。レーザ光は、単一波長であるため、色純度が高い、コヒーレンスが高いという特徴を持つ。また、紫外光を含まないため、液晶素子の劣化を低減できるという利点もある。さらに、レーザ光源12R、12G、12Bを小型にできることでプロジェクタ100を小型にできる、レーザ光源12R、12G、12Bの瞬時点灯が可能であるという利点もある。   The illumination devices 10R, 10G, and 10B use the light source units 11R, 11G, and 11B including the laser light sources 12R, 12G, and 12B, so that the configuration for color separation and the polarization for supplying polarized light in a specific vibration direction are used. The separation element can be omitted. Since laser light has a single wavelength, it has the characteristics of high color purity and high coherence. Further, since ultraviolet light is not included, there is an advantage that deterioration of the liquid crystal element can be reduced. Further, there is an advantage that the laser light sources 12R, 12G, and 12B can be miniaturized, so that the projector 100 can be miniaturized and the laser light sources 12R, 12G, and 12B can be turned on instantaneously.

各光源部11R、11G、11Bは、5つのレーザ光源を備える構成に限られず、1つ又は複数のレーザ光源を備える構成であれば良い。光源部11R、11G、11Bは、複数のレーザ光源12R、12G、12Bを一方向に並列させる構成に限らず、アレイ状に配列させても良い。複数のレーザ光源12R、12G、12Bによりレーザ光を供給することで、各光源部11R、11G、11Bを高出力にすることができる。また、光源部11R、11G、11Bにより複数のレーザ光を供給することで、スペックルノイズを低減できるという利点もある。各光源部11R、11G、11Bは、複数のレーザ光源を備える構成に代えて、複数の発光部を有するレーザ光源を備える構成としても良い。   Each light source part 11R, 11G, and 11B is not restricted to the structure provided with five laser light sources, What is necessary is just a structure provided with one or several laser light sources. The light source units 11R, 11G, and 11B are not limited to the configuration in which the plurality of laser light sources 12R, 12G, and 12B are arranged in parallel in one direction, and may be arranged in an array. By supplying laser light from the plurality of laser light sources 12R, 12G, and 12B, each of the light source units 11R, 11G, and 11B can have high output. Moreover, there is an advantage that speckle noise can be reduced by supplying a plurality of laser beams from the light source units 11R, 11G, and 11B. Each light source part 11R, 11G, 11B is good also as a structure provided with the laser light source which has a some light emission part instead of the structure provided with a some laser light source.

各光源部11R、11G、11Bは、半導体レーザからのレーザ光の波長を変換する波長変換素子、例えば、第二高調波発生(Second-Harmonic Generation、SHG)素子を用いる構成としても良い。レーザ光源としては、半導体レーザに代えて、半導体レーザ励起固体(Diode Pumped Solid State、DPSS)レーザや、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ等を用いても良い。   Each of the light source units 11R, 11G, and 11B may be configured to use a wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser light from the semiconductor laser, for example, a second-harmonic generation (SHG) element. As the laser light source, a semiconductor laser pumped solid state (DPSS) laser, a solid laser, a liquid laser, a gas laser, or the like may be used instead of the semiconductor laser.

図3は、位相変調部13R、13G、13Bに設けられる液晶素子20の断面構成を示す。液晶素子20は、第1透明基板21及び第2透明基板24により液晶層32を封止して構成されている。第1透明基板21と液晶層32との間には、第1透明電極22が形成されている。第1透明電極22は、例えば金属酸化物であるITOやIZOにより構成することができる。第1透明電極22と液晶層32との間のうち一部領域に、遮光層23が設けられている。この他、ラビング処理が施された不図示の配向膜が形成されている。   FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of the liquid crystal element 20 provided in the phase modulators 13R, 13G, and 13B. The liquid crystal element 20 is configured by sealing a liquid crystal layer 32 with a first transparent substrate 21 and a second transparent substrate 24. A first transparent electrode 22 is formed between the first transparent substrate 21 and the liquid crystal layer 32. The 1st transparent electrode 22 can be comprised by ITO and IZO which are metal oxides, for example. A light shielding layer 23 is provided in a partial region between the first transparent electrode 22 and the liquid crystal layer 32. In addition, an alignment film (not shown) subjected to a rubbing process is formed.

第2透明基板24上の一部領域には、半導体層25、半導体層25の上に形成されたゲート絶縁膜26、ゲート絶縁膜26の上に形成されたゲート電極27が設けられている。かかる部分は、半導体層25の一部をソース及びドレインとする薄膜トランジスタ(TFT)を構成する。第2透明基板24及びTFTの上には、酸化シリコン等からなる絶縁膜28が形成されている。TFTの上には、絶縁膜28を介して信号線29が設けられている。信号線29は、TFTのソースに接続されている。また、不図示の走査線は、TFTのゲートであるゲート電極27に接続されている。   In a partial region on the second transparent substrate 24, a semiconductor layer 25, a gate insulating film 26 formed on the semiconductor layer 25, and a gate electrode 27 formed on the gate insulating film 26 are provided. Such a portion constitutes a thin film transistor (TFT) having a part of the semiconductor layer 25 as a source and a drain. An insulating film 28 made of silicon oxide or the like is formed on the second transparent substrate 24 and the TFT. A signal line 29 is provided on the TFT via an insulating film 28. The signal line 29 is connected to the source of the TFT. A scanning line (not shown) is connected to a gate electrode 27 that is a gate of the TFT.

絶縁膜28、信号線29、及び走査線の上には、PSG(Phosphosillicate glass)膜30が形成されている。PSG膜30のうちTFTに対応する部分以外の部分の上には、第2透明電極31が設けられる。第2透明電極31は、第1透明電極22と同様、ITOやIZOにより構成することができる。TFT及び第2透明電極31は、画素ごとに形成される。この他、第2透明基板24側にも、配向膜が形成される。第2透明基板24側の配向膜のラビング方向は、第1透明基板21側の配向膜のラビング方向に対して平行かつ逆向きとされる。これにより、液晶素子20は、全体として均一な配向状態を得ることができる。   A PSG (Phosphosillicate glass) film 30 is formed on the insulating film 28, the signal line 29, and the scanning line. A second transparent electrode 31 is provided on a portion of the PSG film 30 other than the portion corresponding to the TFT. Similar to the first transparent electrode 22, the second transparent electrode 31 can be made of ITO or IZO. The TFT and the second transparent electrode 31 are formed for each pixel. In addition, an alignment film is also formed on the second transparent substrate 24 side. The rubbing direction of the alignment film on the second transparent substrate 24 side is parallel and opposite to the rubbing direction of the alignment film on the first transparent substrate 21 side. Thereby, the liquid crystal element 20 can obtain a uniform alignment state as a whole.

液晶素子20は、第1透明基板21、液晶層32及び第2透明電極31を順次透過した光を第2透明基板24から出射させる。液晶素子20は、第1透明基板21へ入射するレーザ光の偏光方向が、第1透明基板21側における液晶分子の配向方向に一致するように配置されている。これにより、光源部11R、11G、11Bからのレーザ光を効率良く液晶素子20へ入射させることができる。   The liquid crystal element 20 causes the second transparent substrate 24 to emit light that sequentially passes through the first transparent substrate 21, the liquid crystal layer 32, and the second transparent electrode 31. The liquid crystal element 20 is arranged so that the polarization direction of the laser light incident on the first transparent substrate 21 coincides with the alignment direction of the liquid crystal molecules on the first transparent substrate 21 side. Thereby, the laser beams from the light source units 11R, 11G, and 11B can be efficiently incident on the liquid crystal element 20.

位相変調部13R、13G、13Bは、例えば、空間光変調装置15R、15G、15Bと同様に、アクティブマトリクス方式により駆動される。液晶素子20としては、電界制御複屈折モードの液晶、例えば強誘電性液晶を用いることができる。低分子で比較的高い複屈折率を備える強誘電性液晶を用いることにより、位相変調部13R、13G、13Bの高速応答を可能とし、かつ低い駆動電圧で十分な位相変調を行うことができる。なお、液晶素子20は、電界制御複屈折モードの液晶であれば強誘電性液晶以外の他の液晶、例えば、ネマティック液晶やツイステッド・ネマティック液晶等を用いても良い。位相変調部13R、13G、13Bは、画素間隔が狭ピッチな液晶素子20を用いることで、大きな回折角を得ることができる。良好な回折特性を得るために、液晶素子20の画素ピッチは10μm以下とすることが好ましい。   The phase modulators 13R, 13G, and 13B are driven by an active matrix method, for example, similarly to the spatial light modulators 15R, 15G, and 15B. As the liquid crystal element 20, a liquid crystal in an electric field control birefringence mode, for example, a ferroelectric liquid crystal can be used. By using a ferroelectric liquid crystal having a low molecular weight and a relatively high birefringence, the phase modulators 13R, 13G, and 13B can respond at high speed, and sufficient phase modulation can be performed with a low driving voltage. The liquid crystal element 20 may be a liquid crystal other than the ferroelectric liquid crystal, for example, a nematic liquid crystal or a twisted nematic liquid crystal as long as it is a liquid crystal in an electric field control birefringence mode. The phase modulation units 13R, 13G, and 13B can obtain a large diffraction angle by using the liquid crystal element 20 having a narrow pixel interval. In order to obtain good diffraction characteristics, the pixel pitch of the liquid crystal element 20 is preferably 10 μm or less.

各位相変調部13R、13G、13Bは、それぞれ液晶素子20にて回折光を生じさせることにより、レーザ光を分岐させる。位相変調部13R、13G、13Bは、液晶素子20を用いてレーザ光を振り分けることにより、図4にてハッチング等を付すように、入射面40にて設定された単位領域41ごとに入射光の強度を変化させる。単位領域41は、例えば、入射面40を64(=8×8)等分した1つと設定することができる。   Each of the phase modulation units 13R, 13G, and 13B splits the laser light by generating diffracted light in the liquid crystal element 20, respectively. The phase modulators 13R, 13G, and 13B distribute the laser light using the liquid crystal element 20, thereby allowing the incident light to be incident on each unit region 41 set on the incident surface 40 so as to be hatched in FIG. Change the intensity. For example, the unit region 41 can be set as one obtained by equally dividing the incident surface 40 into 64 (= 8 × 8).

位相変調部13R、13G、13Bから所定距離z離れた入射面40に形成される位相変調パターンΦと、入射面40における回折光の光波Tとの間には、以下の式が成立する。
T(x,y,z)=a(x,y,z)・exp[−iΦ(x,y,z)]
The following formula is established between the phase modulation pattern Φ formed on the incident surface 40 that is a predetermined distance z away from the phase modulators 13R, 13G, and 13B and the light wave T of the diffracted light on the incident surface 40.
T (x, y, z) = a (x, y, z) · exp [−iΦ (x, y, z)]

ここで、(x、y)は、光軸と直交する面内の座標、a(x,y,z)は、光波の振幅を示す。光波の強度は、振幅a(x,y,z)の2乗で与えられる。目標となる強度分布を得るために最適化された位相変調パターンは、例えば反復フーリエ変換等、所定の演算手法(シミュレーション手法)を用いて得ることができる。位相変調部13R、13G、13Bでレーザ光の位相を変調可能とすることで、静止画のみならず動画にも対応して光を振り分けることができる。なお、照明装置10R、10G、10Bは、位相変調部13R、13G、13Bの位相変調パターンが基準状態であるとき、入射面40へ略均一な強度の光を入射させる。位相変調部13R、13G、13Bは、略均一な強度の光を入射させる状態を基準として位相変調パターンを変化させる。   Here, (x, y) is a coordinate in a plane orthogonal to the optical axis, and a (x, y, z) is the amplitude of the light wave. The intensity of the light wave is given by the square of the amplitude a (x, y, z). A phase modulation pattern optimized for obtaining a target intensity distribution can be obtained by using a predetermined calculation method (simulation method) such as an iterative Fourier transform. By making it possible to modulate the phase of the laser beam by the phase modulators 13R, 13G, and 13B, it is possible to distribute light corresponding to not only a still image but also a moving image. Note that the illumination devices 10R, 10G, and 10B cause light having substantially uniform intensity to enter the incident surface 40 when the phase modulation patterns of the phase modulation units 13R, 13G, and 13B are in the reference state. The phase modulation units 13R, 13G, and 13B change the phase modulation pattern with reference to a state in which light having substantially uniform intensity is incident.

図5は、プロジェクタ100を駆動するためのブロック構成を示す。図中破線で囲んだ部分は、プロジェクタ100のうち照明装置10R、10G、10Bを駆動するための部分である。ADコンバータ50は、外部機器等によりアナログ信号として入力された画像信号をディジタル信号へ切り換える。ディジタル信号処理回路であるDSP(1)51は、ディジタル信号に変換された画像信号から、像の明るさを制御するための明るさパラメータを抽出する。   FIG. 5 shows a block configuration for driving the projector 100. A portion surrounded by a broken line in the figure is a portion for driving the illumination devices 10R, 10G, and 10B in the projector 100. The AD converter 50 switches an image signal input as an analog signal from an external device or the like to a digital signal. The DSP (1) 51, which is a digital signal processing circuit, extracts a brightness parameter for controlling the brightness of the image from the image signal converted into the digital signal.

明るさパラメータは、単位領域41(図4参照)ごとに抽出される。明るさパラメータとしては、例えば、注目するフレームに含まれている画素データの階調数ごとの出現数分布(ヒストグラム)を用いて、出現数が最大階調から一定の割合、例えば1%となる階調数を抽出することができる。例えば、最大階調を明るさパラメータとして抽出する場合、最大階調がノイズや突発的な階調ピークによるものであることにより明るさパラメータとしての信頼性を低下させることが考えられる。そこで、最大階調からある程度の出現数が認められる情報を明るさパラメータとすることで高い信頼性を確保し、正確な明るさ制御が可能となる。なお、最大の明るさからの割合は1%とする場合に限らず、例えば0〜50%の範囲で適宜決定することができる。   The brightness parameter is extracted for each unit region 41 (see FIG. 4). As the brightness parameter, for example, using the appearance number distribution (histogram) for each number of gradations of the pixel data included in the frame of interest, the number of appearances is a certain ratio from the maximum gradation, for example, 1%. The number of gradations can be extracted. For example, when the maximum gradation is extracted as the brightness parameter, it is conceivable that the reliability as the brightness parameter is lowered because the maximum gradation is caused by noise or an unexpected gradation peak. Therefore, by using information that allows a certain number of appearances from the maximum gradation as the brightness parameter, high reliability is ensured and accurate brightness control is possible. The ratio from the maximum brightness is not limited to 1%, and can be determined as appropriate within a range of 0 to 50%, for example.

ディジタル信号処理回路であるDSP(2)52は、DSP(1)51で抽出された明るさパラメータを用いて、入射面40(図4参照)における照度分布を決定する。照度は、明るさパラメータに基づいて、単位領域41ごとに決定される。明るさパラメータから照度への変換には、例えばLUT(look up table)を用いることができる。位相変調信号生成部56は、DSP(2)52からの出力に応じて、位相変調信号を生成する。   The DSP (2) 52, which is a digital signal processing circuit, determines the illuminance distribution on the incident surface 40 (see FIG. 4) using the brightness parameter extracted by the DSP (1) 51. The illuminance is determined for each unit region 41 based on the brightness parameter. For example, an LUT (look up table) can be used for the conversion from the brightness parameter to the illuminance. The phase modulation signal generation unit 56 generates a phase modulation signal in accordance with the output from the DSP (2) 52.

位相変調信号生成部56は、反復フーリエ変換等の演算手法を用いて、位相変調パターンを決定する。位相変調信号生成部56として、高速な演算処理が可能な構成、例えばGPU(Graphics Processing Unit)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)を用いることで、DSP(2)52による出力に応じたリアルタイムな演算処理を可能とすることができる。これにより、予め格納が必要となるデータを少なくでき、メモリ容量を削減することができる。この他、位相変調信号生成部56は、予めLUTに格納されたデータを参照し、演算結果を出力する構成としても良い。この場合、位相変調信号生成部56における演算処理を簡素化できる。また、高速な演算処理を不要とすることで、位相変調信号生成部56の回路構成を簡素化できる。   The phase modulation signal generation unit 56 determines a phase modulation pattern using a calculation method such as iterative Fourier transform. As the phase modulation signal generation unit 56, a configuration capable of high-speed arithmetic processing, for example, a GPU (Graphics Processing Unit) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) is used, so that real-time calculation according to the output from the DSP (2) 52 Processing can be enabled. Thereby, data that needs to be stored in advance can be reduced, and the memory capacity can be reduced. In addition, the phase modulation signal generation unit 56 may be configured to refer to data stored in advance in the LUT and output a calculation result. In this case, the arithmetic processing in the phase modulation signal generation unit 56 can be simplified. Further, by eliminating the need for high-speed arithmetic processing, the circuit configuration of the phase modulation signal generation unit 56 can be simplified.

位相変調駆動部57は、位相変調信号生成部56からの位相変調信号に応じて、位相変調部13R、13G、13Bを駆動する。位相変調部13R、13G、13Bは、画像信号に基づいて生成された位相変調信号に応じて制御される。位相変調部13R、13G、13Bは、位相変調信号に応じて位相変調パターンを変化させることにより、単位領域41ごとに強度が調節された光を、入射面40へ入射させる。   The phase modulation driver 57 drives the phase modulators 13R, 13G, and 13B according to the phase modulation signal from the phase modulation signal generator 56. The phase modulation units 13R, 13G, and 13B are controlled according to the phase modulation signal generated based on the image signal. The phase modulation units 13R, 13G, and 13B cause the light whose intensity is adjusted for each unit region 41 to enter the incident surface 40 by changing the phase modulation pattern according to the phase modulation signal.

DSP(2)52は、明るさパラメータに基づいて決定した光の照度分布を実現するために必要な光源部11R、11G、11Bからの光量を演算する。各光源部11R、11G、11Bの光量は、空間光変調装置の入射面40における光の平均照度を基準として決定される。パルス幅変調(Pulse Width Modulation、PWM)信号生成部58は、DPS(2)52からの出力に基づいてパルス幅が変調されたPWM信号を生成する。光源駆動部59は、PWM信号生成部58からのPWM信号に応じて、光源部11R、11G、11Bを駆動する。光源部11R、11G、11Bは、PWM信号に応じて変調された光を供給する。これにより、光源部11R、11G、11Bは、強度が調節されたレーザ光を供給する。位相変調部13R、13G、13Bの制御によって単位領域41ごとの光の相対強度が決定されるのに対して、光源部11R、11G、11Bの制御により入射面40全体の光の強度が決定される。   The DSP (2) 52 calculates the amount of light from the light source units 11R, 11G, and 11B necessary for realizing the illuminance distribution of light determined based on the brightness parameter. The light quantity of each light source part 11R, 11G, 11B is determined on the basis of the average illumination intensity of the light in the entrance plane 40 of a spatial light modulator. A pulse width modulation (PWM) signal generator 58 generates a PWM signal whose pulse width is modulated based on the output from the DPS (2) 52. The light source drive unit 59 drives the light source units 11R, 11G, and 11B in accordance with the PWM signal from the PWM signal generation unit 58. The light source units 11R, 11G, and 11B supply light modulated according to the PWM signal. As a result, the light source units 11R, 11G, and 11B supply laser light with adjusted intensity. While the relative intensity of light for each unit region 41 is determined by the control of the phase modulation units 13R, 13G, and 13B, the light intensity of the entire incident surface 40 is determined by the control of the light source units 11R, 11G, and 11B. The

入射面40における平均照度をmとすると、位相変調部13R、13G、13Bは、平均照度mより低い照度となる単位領域41から、平均照度mより高い照度となる単位領域41へ回折光を振り分ける。また、光源部11R、11G、11Bを最大出力Lとして入射面40全体を均一に照明するときの照度をnとしたとき、光源部11R、11G、11Bの出力は、最大出力Lのm/n倍とすることができる。例えば、平均照度mを1、最大出力Lのときの照度nを2としたとき、光源部11R、11G、11Bの出力は、L/2にまで減少させることができる。入射面40へ入射させる光の強度に応じて光源部11R、11G、11Bの出力を調節可能とすることで、プロジェクタ100は省電力化を実現できる。   When the average illuminance on the incident surface 40 is m, the phase modulators 13R, 13G, and 13B distribute the diffracted light from the unit area 41 having an illuminance lower than the average illuminance m to the unit area 41 having an illuminance higher than the average illuminance m. . Further, assuming that the light source units 11R, 11G, and 11B have the maximum output L and the illuminance when uniformly illuminating the entire incident surface 40 is n, the outputs of the light source units 11R, 11G, and 11B are m / n of the maximum output L. Can be doubled. For example, when the average illuminance m is 1 and the illuminance n at the maximum output L is 2, the outputs of the light source units 11R, 11G, and 11B can be reduced to L / 2. By making the output of the light source units 11R, 11G, and 11B adjustable according to the intensity of light incident on the incident surface 40, the projector 100 can realize power saving.

ディジタル信号処理回路であるDSP(3)53は、DSP(1)51からの明るさパラメータに基づき、画像信号の階調範囲の伸張を行う。階調範囲の伸張を行うことで、空間光変調装置15R、15G、15Bのダイナミックスレンジを最大限に活用した高コントラストな画像を表示することが可能となる。DAコンバータ54は、DSP(3)53で伸張処理が施された画像信号をアナログ信号に変換する。空間光変調駆動部55は、アナログ信号に変換された画像信号に応じて、空間光変調装置15R、15G、15Bを駆動する。空間光変調装置15R、15G、15Bは、画像信号に応じて照明装置10R、10G、10Bからの光を変調する。   The DSP (3) 53, which is a digital signal processing circuit, expands the gradation range of the image signal based on the brightness parameter from the DSP (1) 51. By extending the gradation range, it is possible to display a high-contrast image that makes the best use of the dynamic range of the spatial light modulators 15R, 15G, and 15B. The DA converter 54 converts the image signal that has been decompressed by the DSP (3) 53 into an analog signal. The spatial light modulation driving unit 55 drives the spatial light modulation devices 15R, 15G, and 15B in accordance with the image signal converted into the analog signal. The spatial light modulators 15R, 15G, and 15B modulate light from the illumination devices 10R, 10G, and 10B according to the image signal.

コヒーレント光であるレーザ光を位相変調部13R、13G、13Bへ入射させる構成とすることで、位相変調部13R、13G、13Bにて良好な回折特性を得ることができる。位相変調部13R、13G、13Bを用いて光を振り分けることで、光源部11R、11G、11Bからの光を無駄にすること無く画像に適合させた照度分布の光を入射面40へ入射させることが可能となる。このため、画像全体を高コントラストで見易くするような調節を可能とし、かつ光源部からのレーザ光を有効利用することもできる。   By adopting a configuration in which laser light that is coherent light is incident on the phase modulators 13R, 13G, and 13B, favorable diffraction characteristics can be obtained in the phase modulators 13R, 13G, and 13B. By distributing the light using the phase modulation units 13R, 13G, and 13B, the light with the illuminance distribution adapted to the image is incident on the incident surface 40 without wasting light from the light source units 11R, 11G, and 11B. Is possible. For this reason, it is possible to make adjustment so as to make it easy to see the entire image with high contrast, and it is also possible to effectively use the laser light from the light source unit.

さらに、入射面40へ入射させる光の強度に応じて光源部11R、11G、11Bの出力を調節することにより、さらに広範なダイナミックレンジで画像を表示することができる。これにより、画像全体を高コントラストで見易くするための調節を可能とし、かつ高い光利用効率を実現することができるという効果を奏する。プロジェクタ100は、画像全体が高コントラストで見易く、かつ高い光利用効率で明るい画像を表示することができる。   Furthermore, by adjusting the output of the light source units 11R, 11G, and 11B according to the intensity of light incident on the incident surface 40, an image can be displayed with a wider dynamic range. As a result, it is possible to make adjustments to make the entire image easy to see with high contrast, and to achieve high light utilization efficiency. The projector 100 can display a bright image with high contrast and high light utilization efficiency.

従来、回折光を生じさせる素子として、微細な凹凸が形成されたフィルム状の回折光学素子が用いられている。フィルム状の回折光学素子を用いる場合と比較すると、液晶素子20を用いる位相変調部13R、13G、13Bは、電圧印加の制御によって位相変調パターンを容易に変化させることが可能であるという利点を有する。また、フィルム状の回折光学素子は、階調数が増加するほど製造が困難となる。例えば、マスクを用いた露光工程を経て回折光学素子を製造する場合、階調数が増加するほど多くのマスクが必要となる。これに対して、位相変調部13R、13G、13Bは、液晶素子20を用いることで、階調数の増加に対して比較的容易に対処可能であるという利点も得られる。   Conventionally, a film-like diffractive optical element in which fine irregularities are formed is used as an element for generating diffracted light. Compared with the case where a film-like diffractive optical element is used, the phase modulation units 13R, 13G, and 13B using the liquid crystal element 20 have an advantage that the phase modulation pattern can be easily changed by controlling voltage application. . In addition, the film-like diffractive optical element becomes difficult to manufacture as the number of gradations increases. For example, when a diffractive optical element is manufactured through an exposure process using a mask, more masks are required as the number of gradations increases. On the other hand, the phase modulators 13R, 13G, and 13B can obtain an advantage that the increase in the number of gradations can be handled relatively easily by using the liquid crystal element 20.

ある単位領域41について隣接するフレーム間において光の強度の差が顕著である場合、ちらつき等として観察者に違和感を与えることがあり得る。位相変調部13R、13G、13Bによる光の強度の調節は、残像として光が積分される時間、例えば2フレーム期間において、例えば2%以内の変化とすることが望ましい。また、隣接する単位領域41同士について光の強度の差が顕著である場合も、画像の不自然さ等、観察者に違和感を与えることがあり得る。光が積分される空間範囲内においても、位相変調部13R、13G、13Bによる光の強度の調節は、例えば2%以内の変化とすることが望ましい。このように、時間的あるいは空間的に光の強度の変化を緩やかにすることで、違和感を低減し、快適な画像観察が可能となる。   When the difference in light intensity between adjacent frames in a certain unit region 41 is significant, it may give the viewer a sense of discomfort as flickering. The adjustment of the light intensity by the phase modulators 13R, 13G, and 13B is desirably a change within, for example, 2% in a time during which light is integrated as an afterimage, for example, two frame periods. In addition, even when the difference in light intensity between adjacent unit regions 41 is significant, the viewer may feel uncomfortable such as unnaturalness of the image. Even within the spatial range in which the light is integrated, the adjustment of the light intensity by the phase modulators 13R, 13G, and 13B is desirably a change within 2%, for example. In this way, by relaxing the change in light intensity temporally or spatially, it is possible to reduce a sense of incongruity and allow comfortable image observation.

位相変調部13R、13G、13Bは、液晶素子20として、電界制御複屈折モードの液晶の他、散乱型液晶を用いる構成としても良い。但し、散乱型液晶を用いる場合、光の散乱により光利用効率が低下する場合があり得る。また、位相変調部13R、13G、13Bは、アナログ信号に応じて位相変調を行う構成の他、ディジタル信号に応じて位相変調を行う構成としても良い。ディジタル信号に応じた位相変調を行う構成としては、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical System)デバイスを用いることができる。但し、ディジタル変調の場合、階調表現が不連続となるために位相変調パターンの細かな再現ができなければ、回折角の十分な制御が困難になる。アナログ信号に応じた位相変調を行う構成は、連続的な階調表現が可能であるから位相変調パターンの細かな再現、回折角の十分な制御により正確な照度分布が得られるという利点がある。   The phase modulators 13 </ b> R, 13 </ b> G, and 13 </ b> B may be configured to use, as the liquid crystal element 20, a scattering type liquid crystal in addition to the liquid crystal in the electric field control birefringence mode. However, when the scattering type liquid crystal is used, the light utilization efficiency may be reduced due to light scattering. The phase modulation units 13R, 13G, and 13B may be configured to perform phase modulation according to a digital signal in addition to a configuration that performs phase modulation according to an analog signal. As a configuration for performing phase modulation according to a digital signal, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) device can be used. However, in the case of digital modulation, since the gradation expression is discontinuous, if the phase modulation pattern cannot be reproduced finely, it is difficult to sufficiently control the diffraction angle. The configuration of performing phase modulation according to an analog signal has an advantage that an accurate illuminance distribution can be obtained by fine reproduction of the phase modulation pattern and sufficient control of the diffraction angle since continuous gradation expression is possible.

照明装置10R、10G、10Bは、画像信号に基づいて強度が調節されたレーザ光を光源部11R、11G、11Bにより供給する構成に限られない。光源部11R、11G、11Bは、略一定の強度のレーザ光を供給することとしても良い。この場合、光源部11R、11G、11Bを最大出力として画面全体へ均一に光を照射させる場合よりも高輝度な表示を行ういわゆるピーク輝度制御が可能となる。ピーク輝度制御は、従来、CRTディスプレイやプラズマディスプレイの特徴とされている。これにより、液晶型のプロジェクタ100において、さらに広範なダイナミックレンジでの画像表示が可能となる。   The illumination devices 10R, 10G, and 10B are not limited to the configuration in which the laser light whose intensity is adjusted based on the image signal is supplied by the light source units 11R, 11G, and 11B. The light source units 11R, 11G, and 11B may supply laser light having a substantially constant intensity. In this case, so-called peak luminance control can be performed in which a display with higher luminance than that in the case of irradiating light uniformly over the entire screen with the light source units 11R, 11G, and 11B as the maximum output. Conventionally, peak luminance control has been a feature of CRT displays and plasma displays. As a result, the liquid crystal projector 100 can display an image with a wider dynamic range.

さらに、DSP(2)52は、図5にて破線矢印で示すように、外部から直接入力された制御信号に応じた調整を行うこととしても良い。DSP(2)52へ直接入力される制御信号とは、各レーザ光の強度差に応じた設定を行うためのものであって、例えば各レーザ光源12R、12G、12Bの個体差による出力のばらつきを補正するものである。光源部11R、11G、11Bは、各レーザ光源12R、12G、12Bの強度差に基づいて設定されたPWM信号に応じて制御される。位相変調部13R、13G、13Bは、各レーザ光源12R、12G、12Bの強度差に基づいて設定された位相変調信号に応じて制御される。これにより、複数のレーザ光源の出力差に応じた効果的な制御ができる。また、各色間におけるレーザ光の強度調整を行うことで、良好なホワイトバランスを得ることもできる。なお、光源部11R、11G、11B、位相変調部13R、13G、13Bのいずれか一方について、レーザ光の強度差に応じて制御することとしても良い。   Furthermore, the DSP (2) 52 may perform adjustment according to a control signal directly input from the outside, as indicated by a dashed arrow in FIG. The control signal directly input to the DSP (2) 52 is for setting according to the difference in intensity of each laser beam. For example, output variation due to individual differences among the laser light sources 12R, 12G, and 12B. Is to correct. The light sources 11R, 11G, and 11B are controlled according to a PWM signal that is set based on the intensity difference between the laser light sources 12R, 12G, and 12B. The phase modulators 13R, 13G, and 13B are controlled according to the phase modulation signal set based on the intensity difference between the laser light sources 12R, 12G, and 12B. Thereby, effective control according to the output difference of a several laser light source can be performed. Also, good white balance can be obtained by adjusting the intensity of the laser light between the colors. Note that any one of the light source units 11R, 11G, and 11B and the phase modulation units 13R, 13G, and 13B may be controlled in accordance with the intensity difference of the laser light.

空間光変調装置15R、15G、15Bの入射面40に設定される単位領域41は、入射面40より小さく、かつ空間光変調装置15R、15G、15Bにおける画素の領域より大きければ良い。入射面40より小さい複数の単位領域41を設定することにより、単位領域41ごとの光の強度調節を行うことが可能となる。また、画像全体を高コントラストとするには、位相変調部13R、13G、13Bは、画素より広い領域ごとに光の強度調節を行うこととすれば十分である。画素の領域より大きい単位領域41を設定することにより、位相変調部13R、13G、13Bの構成及び駆動を簡易にできる。これにより、構成及び駆動が簡易な位相変調部13R、13G、13Bを用いて、画像に適合させた強度分布の光を空間光変調装置15R、15G、15Bへ入射させることができる。   The unit region 41 set on the incident surface 40 of the spatial light modulators 15R, 15G, and 15B may be smaller than the incident surface 40 and larger than the pixel region in the spatial light modulators 15R, 15G, and 15B. By setting a plurality of unit regions 41 smaller than the incident surface 40, it is possible to adjust the light intensity for each unit region 41. In addition, in order to obtain a high contrast for the entire image, it is sufficient for the phase modulation units 13R, 13G, and 13B to adjust the light intensity for each region wider than the pixel. By setting the unit region 41 larger than the pixel region, the configuration and driving of the phase modulation units 13R, 13G, and 13B can be simplified. Thereby, the light of the intensity distribution adapted to the image can be incident on the spatial light modulators 15R, 15G, and 15B using the phase modulators 13R, 13G, and 13B that are simple in configuration and driving.

なお、プロジェクタ100は、フロント投写型のプロジェクタに限られない。スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。また、本発明は、液晶表示装置を用いる直視型のディスプレイに適用しても良い。   The projector 100 is not limited to a front projection type projector. A so-called rear projector may be used in which light is supplied to one surface of the screen and an image is viewed by observing light emitted from the other surface of the screen. Further, the present invention may be applied to a direct view type display using a liquid crystal display device.

以上のように、本発明に係る照明装置は、画像信号に応じた光を投写するプロジェクタに用いる場合に適している。   As described above, the illumination device according to the present invention is suitable for use in a projector that projects light according to an image signal.

本発明の実施例に係るプロジェクタの概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of a projector according to an embodiment of the invention. 照明装置、空間光変調装置、及びクロスダイクロイックプリズムを示す図。The figure which shows an illuminating device, a spatial light modulator, and a cross dichroic prism. 液晶素子の断面構成を示す図。The figure which shows the cross-sectional structure of a liquid crystal element. 空間光変調装置の入射面に設定された単位領域を示す図。The figure which shows the unit area | region set to the entrance plane of a spatial light modulator. プロジェクタを駆動するためのブロック構成を示す図。The figure which shows the block structure for driving a projector.

符号の説明Explanation of symbols

100 プロジェクタ、10R R光用照明装置、10G G光用照明装置、10B B光用照明装置、11R R光用光源部、11G G光用光源部、11B B光用光源部、12R、12G、12B レーザ光源、13R、13G、13B 位相変調部、14R、14G、14B フィールドレンズ、15R R光用空間光変調装置、15G G光用空間光変調装置、15B B光用空間光変調装置、16 クロスダイクロイックプリズム、16a 第1ダイクロイック膜、16b 第2ダイクロイック膜、17 投写レンズ、18 スクリーン、20 液晶素子、21 第1透明基板、22 第1透明電極、23 遮光層、24 第2透明基板、25 半導体層、26 ゲート絶縁膜、27 ゲート電極、28 絶縁膜、29 信号線、30 PSG膜、31 第2透明電極、32 液晶層、40 入射面、41 単位領域、50 ADコンバータ、51 DSP(1)、52 DSP(2)、53 DSP(3)、54 DAコンバータ、55 空間光変調駆動部、56 位相変調信号生成部、57 位相変調駆動部、58 PWM信号生成部、59 光源駆動部   100 projector, 10R R light illumination device, 10G G light illumination device, 10B B light illumination device, 11R R light source unit, 11G G light source unit, 11B B light source unit, 12R, 12G, 12B Laser light source, 13R, 13G, 13B phase modulation unit, 14R, 14G, 14B field lens, 15R R light spatial light modulation device, 15G G light spatial light modulation device, 15BB light spatial light modulation device, 16 cross dichroic Prism, 16a first dichroic film, 16b second dichroic film, 17 projection lens, 18 screen, 20 liquid crystal element, 21 first transparent substrate, 22 first transparent electrode, 23 light shielding layer, 24 second transparent substrate, 25 semiconductor layer , 26 Gate insulating film, 27 Gate electrode, 28 Insulating film, 29 Signal line, 30 PSG film, 3 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 2nd transparent electrode, 32 Liquid crystal layer, 40 Incidence surface, 41 Unit area | region, 50 AD converter, 51 DSP (1), 52 DSP (2), 53 DSP (3), 54 DA converter, 55 Spatial light modulation drive part 56 phase modulation signal generation unit, 57 phase modulation drive unit, 58 PWM signal generation unit, 59 light source drive unit

Claims (11)

コヒーレント光を供給する光源部と、
前記光源部からの前記コヒーレント光の位相を変調して被照射面へ入射させる位相変調部と、を有し、
前記位相変調部は、位相変調パターンに応じた回折光を生じさせながら前記コヒーレント光の位相を変化させることにより、前記被照射面にて設定された単位領域ごとに強度が調節された光を、前記被照射面へ入射させることを特徴とする照明装置。
A light source for supplying coherent light;
A phase modulation unit that modulates the phase of the coherent light from the light source unit and enters the surface to be irradiated; and
The phase modulation unit changes the phase of the coherent light while generating diffracted light according to a phase modulation pattern, thereby adjusting light whose intensity is adjusted for each unit region set on the irradiated surface, An illumination device that is incident on the irradiated surface.
前記位相変調部は、液晶素子を備えることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the phase modulation unit includes a liquid crystal element. 前記液晶素子は、電界制御複屈折モードの液晶素子であることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 2, wherein the liquid crystal element is an electric field controlled birefringence mode liquid crystal element. 前記光源部は、強度が調節された前記コヒーレント光を供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置。   The illumination device according to claim 1, wherein the light source unit supplies the coherent light whose intensity is adjusted. 前記光源部は、前記被照射面における平均照度を基準として決定された強度の前記コヒーレント光を供給することを特徴とする請求項4に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 4, wherein the light source unit supplies the coherent light having an intensity determined with reference to an average illuminance on the irradiated surface. 前記光源部は、複数の前記コヒーレント光を供給し、
前記光源部及び前記位相変調部の少なくとも一方は、前記コヒーレント光の強度差に応じて制御されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の照明装置。
The light source unit supplies a plurality of the coherent lights,
6. The illumination device according to claim 1, wherein at least one of the light source unit and the phase modulation unit is controlled according to an intensity difference of the coherent light.
前記光源部は、略一定の強度の前記コヒーレント光を供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置。   The said light source part supplies the said coherent light of substantially constant intensity | strength, The illuminating device as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の照明装置からの光を画像信号に応じて変調することにより画像を表示することを特徴とするプロジェクタ。   A projector that displays an image by modulating light from the illumination device according to claim 1 in accordance with an image signal. 前記照明装置からの光を前記画像信号に応じて変調する空間光変調装置を有し、
前記照明装置は、前記空間光変調装置の入射面にて設定された単位領域ごとに強度が調節された光を、前記入射面へ入射させることを特徴とする請求項8に記載のプロジェクタ。
A spatial light modulator that modulates light from the illumination device according to the image signal;
The projector according to claim 8, wherein the illumination device causes light having an intensity adjusted for each unit region set on the incident surface of the spatial light modulator to be incident on the incident surface.
前記単位領域が、前記入射面より小さく、かつ前記空間光変調装置における画素の領域より大きいことを特徴とする請求項9に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 9, wherein the unit region is smaller than the incident surface and larger than a pixel region in the spatial light modulation device. 前記照明装置は、光源部からのコヒーレント光の位相を変調させる位相変調部を有し、
前記位相変調部は、前記画像信号に基づいて生成された位相変調信号に応じて制御されることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
The illumination device has a phase modulation unit that modulates the phase of coherent light from the light source unit,
The projector according to claim 8, wherein the phase modulation unit is controlled according to a phase modulation signal generated based on the image signal.
JP2006184130A 2006-07-04 2006-07-04 Illuminator and projector Withdrawn JP2008015064A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006184130A JP2008015064A (en) 2006-07-04 2006-07-04 Illuminator and projector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006184130A JP2008015064A (en) 2006-07-04 2006-07-04 Illuminator and projector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008015064A true JP2008015064A (en) 2008-01-24

Family

ID=39072168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006184130A Withdrawn JP2008015064A (en) 2006-07-04 2006-07-04 Illuminator and projector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008015064A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008089686A (en) * 2006-09-29 2008-04-17 Seiko Epson Corp Lighting system and projector
WO2016152109A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 日本電気株式会社 Control device, controlling method and program recording medium
JP2016177007A (en) * 2015-03-18 2016-10-06 アルプス電気株式会社 Image display device
US10620512B2 (en) 2017-02-28 2020-04-14 Seiko Epson Corporation Projector
JP2020101819A (en) * 2013-12-10 2020-07-02 ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション Acoustooptic beam steering modulator for projection system
JP2021039346A (en) * 2014-07-31 2021-03-11 エムティティ イノベーション インコーポレイテッドMtt Innovation Incorporated Numerical approaches for free-form lensing, area parameterization free-form lensing
KR20210091143A (en) 2018-11-13 2021-07-21 소니그룹주식회사 image display device
US11363242B2 (en) 2014-05-15 2022-06-14 Mtt Innovation Incorporated Optimizing drive schemes for multiple projector systems
JP2022091901A (en) * 2015-10-06 2022-06-21 エムティティ イノベーション インコーポレイテッド Method and device for projecting color image

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008089686A (en) * 2006-09-29 2008-04-17 Seiko Epson Corp Lighting system and projector
JP2020101819A (en) * 2013-12-10 2020-07-02 ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション Acoustooptic beam steering modulator for projection system
US11363242B2 (en) 2014-05-15 2022-06-14 Mtt Innovation Incorporated Optimizing drive schemes for multiple projector systems
JP7460238B2 (en) 2014-07-31 2024-04-02 エムティティ イノベーション インコーポレイテッド Numerical Approach for Freeform Ranging, Area Parameterized Freeform Ranging
JP2022130532A (en) * 2014-07-31 2022-09-06 エムティティ イノベーション インコーポレイテッド Numerical approach for free-form lensing and area parameterization free-form lensing
JP2021039346A (en) * 2014-07-31 2021-03-11 エムティティ イノベーション インコーポレイテッドMtt Innovation Incorporated Numerical approaches for free-form lensing, area parameterization free-form lensing
JP7096298B2 (en) 2014-07-31 2022-07-05 エムティティ イノベーション インコーポレイテッド Numerical approach to freeform ranging, area parameterization freeform ranging
JP2016177007A (en) * 2015-03-18 2016-10-06 アルプス電気株式会社 Image display device
JPWO2016152109A1 (en) * 2015-03-25 2018-02-08 日本電気株式会社 Control device, control method and program
WO2016152109A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 日本電気株式会社 Control device, controlling method and program recording medium
JP2022091901A (en) * 2015-10-06 2022-06-21 エムティティ イノベーション インコーポレイテッド Method and device for projecting color image
JP7460677B2 (en) 2015-10-06 2024-04-02 エムティティ イノベーション インコーポレイテッド Method and apparatus for projecting color images
US10620512B2 (en) 2017-02-28 2020-04-14 Seiko Epson Corporation Projector
KR20210091143A (en) 2018-11-13 2021-07-21 소니그룹주식회사 image display device
US11443705B2 (en) 2018-11-13 2022-09-13 Sony Group Corporation Image display device for displaying moving images

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5011919B2 (en) Lighting device and projector
JP2008015064A (en) Illuminator and projector
US7976170B2 (en) Holographic projection method and holographic projection device
US8045244B2 (en) Holographic projection method and holographic projection device
JP4898121B2 (en) Image projection device
US9022582B2 (en) High dynamic range projection system
JP5386821B2 (en) Light source device and projector
WO2013094011A1 (en) Image projection device and control method for same
JP4604448B2 (en) projector
JP2009198637A (en) Projector
WO2019064985A1 (en) Display device
JP2009122660A (en) Image display apparatus
JP4997931B2 (en) projector
US20080291343A1 (en) Illuminating apparatus and projection image display apparatus
JP2004325477A (en) Display device
JP2009103954A (en) Image display device
JP4207990B2 (en) projector
JP2009199098A (en) Projector and optical device
US20090135313A1 (en) Method for projecting colored video image and system thereof
WO2020088163A1 (en) Projection system and projection control method
JP2008139700A (en) Image display device
JP4992488B2 (en) Lighting device and projector
JP2002139792A (en) Image display device
JP2004325644A (en) Projector
WO2018025506A1 (en) Projection-type display apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20091006