JP2008046523A - プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】スペックルノイズの低減に伴う光量ロスを抑制することが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】拡散体7は、各液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの入射側近傍に配設されている。拡散体7の中心には、入射光の光軸と略平行な回転軸7aが垂直に固定されており、モータ8が回転軸7aに対して回転駆動を行うと、拡散体7は、回転軸7aを中心にして回転運動を行う。拡散体7には、回転軸7aを固定する固定部から放射状に延出する4つの扇形の拡散板が空隙を隔てて配置されている。このため、モータ8の駆動により拡散体7が回転すると、液晶ライトバルブ4R,4G,4Bに向かう光が拡散板を透過する状態(第1の状態)、及び光が空隙を通過する状態(第2の状態)の2つの状態が周期的に繰り返される。
【選択図】図1
【解決手段】拡散体7は、各液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの入射側近傍に配設されている。拡散体7の中心には、入射光の光軸と略平行な回転軸7aが垂直に固定されており、モータ8が回転軸7aに対して回転駆動を行うと、拡散体7は、回転軸7aを中心にして回転運動を行う。拡散体7には、回転軸7aを固定する固定部から放射状に延出する4つの扇形の拡散板が空隙を隔てて配置されている。このため、モータ8の駆動により拡散体7が回転すると、液晶ライトバルブ4R,4G,4Bに向かう光が拡散板を透過する状態(第1の状態)、及び光が空隙を通過する状態(第2の状態)の2つの状態が周期的に繰り返される。
【選択図】図1
Description
本発明は、光源から射出された光を変調して投写するプロジェクタに関する。
レーザ光源が射出するレーザ光を変調して画像を形成するプロジェクタが提案されている。レーザ光は、スペクトル幅が非常に狭いため、例えば、赤、緑、青の色光を発する3つのレーザ光源を用いることにより、色再現範囲の広いディスプレイを実現することができる。
一方、レーザ光は、位相が連続的であり、非常にコヒーレンス性が高い。このため、レーザ光により形成された画像をスクリーン上に投写すると、スクリーン上の微小な粗さ等に起因する干渉パターンが形成される。この干渉パターンは、スペックル或いはスペックルノイズと呼ばれ、画像の鮮明度を低下させてしまう原因となる。
特許文献1には、回転可能な拡散素子によりスペックルノイズを低減する技術が提案されている。レーザ光の光路中に挿入した拡散素子を回転させ、干渉パターンを高速に変化させることにより、人間の視覚にスペックルノイズが認識されないようにするものである。
一方、レーザ光は、位相が連続的であり、非常にコヒーレンス性が高い。このため、レーザ光により形成された画像をスクリーン上に投写すると、スクリーン上の微小な粗さ等に起因する干渉パターンが形成される。この干渉パターンは、スペックル或いはスペックルノイズと呼ばれ、画像の鮮明度を低下させてしまう原因となる。
特許文献1には、回転可能な拡散素子によりスペックルノイズを低減する技術が提案されている。レーザ光の光路中に挿入した拡散素子を回転させ、干渉パターンを高速に変化させることにより、人間の視覚にスペックルノイズが認識されないようにするものである。
しかしながら、特許文献1に示された技術では、レーザ光が、絶えず拡散素子を透過する構成であるため、拡散素子による光の拡散、反射、吸収等によって比較的大きな光量ロスが発生し、画像が暗くなってしまうという問題を有している。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スペックルノイズの低減に伴う光量ロスを抑制することが可能なプロジェクタを提供することにある。
本発明のプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を変調して画像を形成する光変調装置と、前記光変調装置で変調された前記光を投写する投写光学系と、前記光の光路の途中に備えられ、前記光を拡散させつつ透過させる拡散部を有する拡散手段と、前記拡散手段に所定の運動を行わせることにより、前記光が前記運動を行っている前記拡散部を透過する第1の状態と、前記光が前記拡散部よりも高い透過率で前記拡散手段を透過する第2の状態とを周期的に切り替える駆動手段とを備えたことを特徴とする。
このプロジェクタによれば、駆動手段が、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えている。光が運動中の拡散部を透過する第1の状態では、運動に伴って干渉パターンが変化するため、視認可能なスペックルノイズを低減することが可能となる。一方、第2の状態では、拡散部よりも高い透過率で光が透過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
このプロジェクタにおいて、前記拡散手段には、前記拡散部と、前記拡散部よりも透過率が高い透過部とが所定の方向に沿って配列され、前記駆動手段は、前記拡散手段に対して、前記所定の方向に周期的な運動を行わせることにより、前記光が前記運動を行っている前記拡散部を透過する第1の状態と、前記光が前記透過部を透過する第2の状態とを周期的に切り替えることが望ましい。
このプロジェクタによれば、駆動手段が、拡散手段に対して周期的な運動を行わせることによって、第1の状態と第2の状態との切り替えを行うため、切り替えのための構成や制御が容易になる。
このプロジェクタにおいて、前記拡散手段には、複数の前記拡散部が、前記所定の方向に沿って前記透過部を隔てて配列されていることが望ましい。
このプロジェクタによれば、拡散手段に、複数の拡散部が、透過部を隔てて配列されている。このため、拡散部を1つのみ備える場合に比べて、1回の運動周期でより多くの切り替えを行うことが可能となり、運動に伴う振動や騒音を抑制することが可能となる。
このプロジェクタにおいて、前記第1の状態が継続する時間は、30msec以上であり、前記第2の状態が継続する時間は、30msec未満であることが望ましい。
このプロジェクタによれば、第2の状態が30msec以上継続せず、第1の状態が30msec以上継続する。人間の視覚は、30msec以上継続する視覚対象を認識することが可能であるが、継続時間が30msec未満である視覚対象を認識することはできない。このため、このプロジェクタによれば、スペックルノイズが生じやすい第2の状態が30msec以上継続せず、スペックルノイズが低減する第1の状態が30msec以上継続するため、第2の状態で生じるスペックルノイズが視認されずに済む。
このプロジェクタにおいて、前記第2の状態に切り替わってから、当該第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、前記第1の状態が累積して30msec以上含まれることが望ましい。
このプロジェクタによれば、第2の状態に切り替わってから、第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、第1の状態が30msec以上含まれる。人間の視覚は、所定の視覚対象が現れてから、その存在時間が累積して30msecに達するまでの期間内に、非存在時間が30msec以上含まれると、その視覚対象を認識することができない。このため、このプロジェクタによれば、スペックルノイズが生じやすい第2の状態に切り替わってから、第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、スペックルノイズが低減する第1の状態が30msec以上含まれるため、第2の状態のときに生じるスペックルノイズが視認されずに済む。
このプロジェクタにおいて、前記第1の状態が継続する時間、及び前記第2の状態が継続する時間はそれぞれ一定であり、前記第1の状態が継続する時間をt1(msec)、前記第2の状態が継続する時間をt2(msec)、任意の自然数をnとしたときに、t2<30/n≦t1の関係を満たすことが望ましい。
前記第1の状態が継続する時間t1、及び前記第2の状態が継続する時間t2がそれぞれ一定であり、t1,t2がt2<30/n≦t1を満たす場合には、第2の状態に切り替わってから、第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、第1の状態が30msec以上存在することになる。人間の視覚は、所定の視覚対象が現れてから、その存在時間が累積して30msecに達するまでの期間内に、非存在時間が30msec以上含まれると、その視覚対象を認識することができない。このため、このプロジェクタによれば、スペックルノイズが生じやすい第2の状態に切り替わってから、第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、スペックルノイズが低減する第1の状態が30msec以上含まれるため、第2の状態のときに生じるスペックルノイズが視認されずに済む。
このプロジェクタにおいて、前記拡散手段は、前記光源と、前記光変調装置との間の光路に配設されていることが望ましい。
このプロジェクタによれば、拡散手段が、光源光を変調する光変調装置の入射側に配設されている。つまり、画像を形成する前の光に対して、拡散手段を透過させることになるため、拡散部の運動に伴って画像が動いてしまうことがなく、安定した画像表示を行うことが可能となる。
光源と、前記光源から射出された光の光路を囲む反射面を有し、前記光を前記反射面で繰り返し反射することにより照度分布を均一化させるロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータから射出された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置で変調された光を投写する投写光学系と、前記光源及び前記ロッドインテグレータの間の光路に備えられ、前記光源から入射した光を前記ロッドインテグレータに向けて射出する複数のレンズが配列されたレンズアレイと、前記レンズアレイに、前記レンズの配列方向に沿って運動を行わせることにより、前記光が、前記複数のレンズを順次透過する第1の状態と、前記レンズよりも高い透過率で前記レンズアレイを透過する第2の状態とを周期的に切り替える駆動手段とを備えたことを特徴とする。
このプロジェクタによれば、駆動手段が、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、光源から射出された光が、レンズアレイが備える複数のレンズを順次透過するため、この過程でロッドインテグレータに対する光の入射角が様々に変化する。異なる角度で入射した光は、異なる経路でロッドインテグレータ内を進行することから、ロッドインテグレータを通過するために要する時間も異なる。このため、ある時点でロッドインテグレータから射出される光には、様々な位相を持った光が混在することになり、光のコヒーレンス性が低下し、スペックルが発生しにくい状態となる。一方、第2の状態では、レンズよりも高い透過率で光が透過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、コヒーレンス性の高いレーザ光を射出する光源(コヒーレント光源)を用い、このレーザ光を変調して投写し、スクリーン等の投写面に画像を表示するものである。また、本実施形態のプロジェクタでは、光源から射出されたレーザ光が、回転する拡散体を透過するようになっており、レーザ光の干渉により生じるスペックルノイズの低減が図られている。
以下、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、コヒーレンス性の高いレーザ光を射出する光源(コヒーレント光源)を用い、このレーザ光を変調して投写し、スクリーン等の投写面に画像を表示するものである。また、本実施形態のプロジェクタでは、光源から射出されたレーザ光が、回転する拡散体を透過するようになっており、レーザ光の干渉により生じるスペックルノイズの低減が図られている。
図1は、本実施形態のプロジェクタの概略構成を示す構成図である。
図1に示すように、プロジェクタ1は、光源としてのレーザ光源装置2R,2G,2Bと、回折光学素子(照明光学系)3と、矩形状(長方形状)の画素領域を有する光変調装置としての液晶ライトバルブ4R,4G,4Bと、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム5と、投写光学系としての投写レンズ6と、拡散手段としての拡散体7と、駆動手段としてのモータ8とを備えている。
図1に示すように、プロジェクタ1は、光源としてのレーザ光源装置2R,2G,2Bと、回折光学素子(照明光学系)3と、矩形状(長方形状)の画素領域を有する光変調装置としての液晶ライトバルブ4R,4G,4Bと、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム5と、投写光学系としての投写レンズ6と、拡散手段としての拡散体7と、駆動手段としてのモータ8とを備えている。
レーザ光源装置2R,2G,2Bは、内部に半導体レーザ(図示せず)を備えており、それぞれ異なる波長域の色光(赤色光R、緑色光G、青色光B)からなるレーザ光を射出する。また、半導体レーザの射出面側には、戻り光が半導体レーザに入射するのを防止して、半導体レーザの発振を安定させるための光アイソレータ(図示せず)が備えられている。さらに、半導体レーザの射出面の反対面には、レーザ光をモニタするためのフォトダイオードが備えられており、これを用いて半導体レーザの光出力が一定となるように制御することができる。レーザ光源装置2R,2G,2Bから射出された各色光R,G,Bは、回折光学素子3及び拡散体7を介して、それぞれ液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの画素領域を照明する。
回折光学素子3は、その外周を支持部材3aによって支持されている。回折光学素子3は、その射出側表面に微細な凹凸構造を有しており、レーザ光源装置2R,2G,2Bから射出されるレーザ光を回折させて、凹凸構造に応じた形状及び大きさの領域を照明する。本実施形態の回折光学素子3には、液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの画素領域の形状に合わせて、矩形の領域を照明可能な凹凸構造が形成されており、画素領域全体を略均一に照明することができる。
液晶ライトバルブ4R,4G,4Bは、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネルを備えており、液晶パネルの内面には、上述した矩形状の画素領域(図示せず)が形成されている。画素領域には、液晶に対して微小領域(画素)毎に駆動電圧を印加可能な透明電極(画素電極)がマトリクス状に配列されており、回折光学素子3からの射出光は、画素領域内のすべての画素を略均一に照明する。図示しないライトバルブ駆動部が、入力された画像信号に基づいて液晶ライトバルブ4R,4G,4Bを駆動すると、レーザ光源装置2R,2G,2Bから射出された光は、それぞれ液晶ライトバルブ4R,4G,4Bで画素毎に変調され、画像信号に応じた画像光が色光毎に形成される。形成された画像光は、クロスダイクロイックプリズム5に入射する。
クロスダイクロイックプリズム5は、各液晶ライトバルブ4R,4G,4Bから射出された各色光からなる画像光を画素毎に合成し、カラー画像を表す画像光を形成する。クロスダイクロイックプリズム5によって合成された画像光は、投写レンズ6によって拡大投写され、スクリーンSC等の投写面上に画像信号に応じた画像が表示される。
拡散体7は、平板状であり、各液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの入射側近傍に、液晶ライトバルブ4R,4G,4Bと略平行に配設されている。拡散体7の中心には、回転軸7aの一端が略垂直に固定されている。回転軸7aは、入射光の光軸と略平行になっており、光が拡散体7の偏心位置に入射されるように、入射光の光軸から所定の距離だけ隔てられている。回転軸7aの他端は、モータ8に接続されており、モータ8が回転軸7aに対して回転駆動を行うと、拡散体7は、回転軸7aを中心にして回転運動を行う。
図2は、拡散体7を示す図であり、光の入射面側から見た正面図である。
図2に示すように、拡散体7は、回転軸7aを固定する固定部7bと、固定部7bから放射状に延出する4つの扇形の拡散板10とを有している。
図2に示すように、拡散体7は、回転軸7aを固定する固定部7bと、固定部7bから放射状に延出する4つの扇形の拡散板10とを有している。
拡散板10は、透光性を有する基板中に透光性微粒子からなる光拡散材が含有された光学素子であり、回折光学素子3から液晶ライトバルブ4R,4G,4Bに向けて射出された光を、拡散させつつ透過させることができる。基板としては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、メチルメタクリレート/スチレン共重合樹脂等、透光性を有する熱可塑性樹脂を使用することができる。また、光拡散材としては、シリカ、アルミナ、ガラスビーズ等の無機物からなるものや、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン樹脂等の有機物からなるものを使用することができる。光拡散材の形状は、不定形、球形、扁平形状、回転楕円体形状等が可能である。
本実施形態では、4つの拡散板10は、いずれも回転方向(θ方向)に50°の角度を有しており、この拡散板10がθ方向に40°の角度を有する空隙を隔てて配置されている。なお、本実施形態では、拡散板10が本発明の拡散部に相当し、拡散板10を隔てる空隙が本発明の透過部に相当する。また、図中に二点鎖線で囲んだ領域Pは、液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの画素領域を表しており、回折光学素子3からの射出光は、この画素領域Pに向かって進行する。
モータ8の駆動により拡散体7がθ方向に回転すると、画素領域Pに向かう光が拡散板10を透過する状態(第1の状態)、及び光が空隙を通過する状態(第2の状態)の2つの状態が周期的に繰り返される。第1の状態では、光は、回転運動する拡散板10を透過することになるため、生成される干渉パターン(スペックルノイズ)が高速に変化し、人間の視覚では、スペックルノイズを認識することはできない。一方、第2の状態は、光が拡散板10を透過しない状態であるため、固定のスペックルノイズが生じてしまう。ただし、第2状態では、拡散板10による光の拡散、反射、吸収がなく、拡散板10を透過する場合に比べて高い透過率で光が通過する。
本実施形態のモータ8は、拡散体7を250rpm(Revolutions Per Minute)、即ち1.5°/msecで回転駆動するようにしている。このとき、画素領域Pに向かう光が、50°の角度を有する1つの拡散板10に入射し続ける時間(継続時間)は、50/1.5=33.3msecとなる。一方、画素領域Pに向かう光が、40°の角度を有する1箇所の空隙を通過し続ける時間は、40/1.5=26.7msecとなる。なお、すべての拡散板10は同一の角度(50°)を有し、すべての空隙も同一の角度(40°)を有するため、拡散体7を一定速度で回転させている限り、それぞれの継続時間は常に一定である。
一般に、人間の視覚の応答速度は、30msec程度といわれている。つまり、人間の視覚は、30msec以上継続して存在する視覚対象を認識することは可能であるが、継続時間が30msec未満である視覚対象を認識することはできない。このため、本実施形態のように、固定のスペックルノイズが生じる第2の状態が存在しても、その継続時間が30msec未満(26.7msec)であって、固定のスペックルノイズが生じない第1の状態が30msec以上(33.3msec)継続すれば、第2の状態で生じるスペックルノイズは視認されないことになる。
次に、この拡散体7を500rpm、即ち3°/msecで回転させた場合を考えると、第1の状態の継続時間は、50/3=16.7msecとなり、第2の状態の継続時間は、40/3=13.3msecとなる。この場合には、第1の状態、第2の状態とも、その継続時間が30msecに達していない。
一般に、人間の視覚は、所定の視覚対象が現れてから、その存在時間の累積が30msecに達するまでの期間内に、非存在時間が累積して30msec以上含まれると、その視覚対象を認識することができない。ここで、拡散体7を500rpmで回転させる場合に、第2の状態(13.3msec)が累積して30msecとなるためには、空隙を3回経なければならず、その間には、第1の状態が2回、即ち16.7×2=33.3msec存在する。つまり、固定のスペックルノイズが現れる第2の状態が、累積して30msecに達するまでの期間内に、固定のスペックルノイズが現れない第1の状態が30msec以上含まれることになるため、この場合にも、第2の状態で生じる固定のスペックルノイズは視認されない。
なお、拡散体7を250rpmで回転させて、第1の状態の継続時間を30msec以上、第2の状態の継続時間を30msec未満とした上記の例においても、第2の状態が累積して30msecとなるためには、空隙を2回経なければならず、その間には、30msec以上の第1の状態が存在する。つまり、この場合も、第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、30msec以上の第1の状態が含まれる場合に該当する。
同様に、この拡散体7を750rpm、即ち4.5°/msecで回転させた場合には、第1の状態の継続時間は、50/4.5=11.1msecとなり、第2の状態の継続時間は、40/4.5=8.9msecとなる。この場合に、第2の状態が累積して30msecとなるためには、空隙を4回経なければならず、その間には、第1の状態が3回、即ち11.1×3=33.3msec存在する。つまり、第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、30msec以上の第1の状態が存在することになるため、この場合にも、第2の状態で生じる固定のスペックルノイズは視認されない。
上記の3つの例(250,500,750rpm)を考慮すると、本実施形態のように、第1の状態の継続時間及び第2の状態の継続時間がそれぞれ一定である場合に、固定のスペックルノイズが視認されないための条件、即ち第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、30msec以上の第1の状態が含まれるための条件は、次式(1)で表されることになる。式中のt1は第1の状態の継続時間(msec)、t2は第2の状態の継続時間(msec)、nは任意の自然数である。
t2<30/n≦t1 …(1)
ここで、拡散板10のθ方向の角度をθ1(°)、空隙のθ方向の角度をθ2(°)、モータ8の回転数(回転速度)をN(°/msec)とすると、t1=θ1/N、t2=θ2/Nで置き換えることができる。
t2<30/n≦t1 …(1)
ここで、拡散板10のθ方向の角度をθ1(°)、空隙のθ方向の角度をθ2(°)、モータ8の回転数(回転速度)をN(°/msec)とすると、t1=θ1/N、t2=θ2/Nで置き換えることができる。
拡散体7を250rpm(1.5°/msec)で回転させる上記の例は、式(1)におけるn=1の場合に該当し、第1の状態(33.3msec)が30msec以上、第2の状態(26.7msec)が30msec未満であるため、式(1)を満たす。また、拡散体7を500rpm(3°/msec)で回転させる上記の例は、n=2の場合に該当し、第1の状態(16.7msec)が15msec以上、第2の状態(13.3msec)が15msec未満であるため、式(1)を満たす。また、拡散体7を750rpm(4.5°/msec)で回転させる上記の例は、n=3の場合に該当し、第1の状態(11.1msec)が10msec以上、第2の状態(8.9msec)が10msec未満であるため、式(1)を満たす。このように、式(1)を満たすように拡散体7の形状やモータ8の回転速度を定めることにより、第2の状態で生じる固定のスペックルノイズが視認されないようにすることが可能となる。
なお、本実施形態のように、拡散板10の角度が50°、空隙の角度が40°の拡散体7を用いる場合には、回転速度(°/msec)が、1.33〜1.67(n=1)、2.67〜3.33(n=2)、4.00〜5.00(n=3)、…等の範囲内であれば、式(1)を満たすことができる。
また、光が空隙を通過する第2の状態の継続時間t2を長くするほど、拡散体7を透過する光量が増大し、光が拡散体7を透過することによる光量の低下を抑制できる。このため、拡散体7の形状を定める際には、式(1)を満たす範囲内で、第2の状態の継続時間t2が長くなるようにすることが望ましい。
以上説明したように、本実施形態のプロジェクタ1によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中の拡散板10を透過する第1の状態と、光が空隙を通過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、拡散板10の運動に伴って干渉パターンが変化するため、視認可能なスペックルノイズを低減することが可能となる。一方、第2の状態では、拡散板10による光の拡散、反射、吸収がなく、拡散板10を透過する場合に比べて高い透過率で光が通過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中の拡散板10を透過する第1の状態と、光が空隙を通過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、拡散板10の運動に伴って干渉パターンが変化するため、視認可能なスペックルノイズを低減することが可能となる。一方、第2の状態では、拡散板10による光の拡散、反射、吸収がなく、拡散板10を透過する場合に比べて高い透過率で光が通過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、拡散体7に周期的な運動(回転運動)を行わせることによって、第1の状態と第2の状態との周期的な切り替えを行うため、切り替えのための構成や制御が容易になる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、拡散体7には、回転方向(θ方向)に沿って、複数の拡散板10が空隙を隔てて配列されている。このため、拡散板10を1つのみ備える場合に比べて、1回の回転周期でより多くの切り替えを行うことが可能となり、回転に伴う振動や騒音を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、拡散体7が、光源光を変調する液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの入射側に配設されている。つまり、画像(画像光)を形成する前の光に対して拡散体7を透過させることになるため、拡散体7の運動に伴って画像が動いてしまうことがなく、安定した画像表示を行うことが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、モータ8が拡散体7を250rpm(1.5°/msec)で回転させることにより、第1の状態の継続時間を30msec以上、第2の状態の継続時間を30msec未満としている。このため、第2の状態で生じる固定のスペックルノイズが人間の視覚に認識されずに済む。また、この拡散体7を500rpm(3°/msec)や750rpm(4.5°/msec)で回転させた場合には、第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、30msec以上の第1の状態が含まれるため、この場合にも、第2の状態で生じる固定のスペックルノイズが視認されずに済む。つまり、第1の状態の継続時間t1(msec)と、第2の状態の継続時間t2(msec)とが一定である場合には、それぞれをt2<30/n≦t1(nは、任意の自然数)の関係を満たすようにすることにより、第2の状態で生じるスペックルノイズを視認させないようにすることが可能となる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、前記第1実施形態とは異なる態様の拡散体7を有している。
以下、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、前記第1実施形態とは異なる態様の拡散体7を有している。
図3は、本実施形態の拡散体7を示す図であり、光の入射面側から見た正面図である。
図3に示すように、本実施形態の拡散体7は、略円盤状の形状を有しており、その中央に備えられた固定部7bには、回転軸7aが固定されている。拡散体7は、前記第1実施形態と同様、光拡散材が含有された基板を備えるものであるが、光拡散材の含有率が位置によって異なっている。具体的には、回転方向(θ方向)に向かって、光拡散材の含有率が相対的に高い部位(高拡散部11)と、光拡散材の含有率が相対的に低い部位(低拡散部12)とが、交互に配列されている。
図3に示すように、本実施形態の拡散体7は、略円盤状の形状を有しており、その中央に備えられた固定部7bには、回転軸7aが固定されている。拡散体7は、前記第1実施形態と同様、光拡散材が含有された基板を備えるものであるが、光拡散材の含有率が位置によって異なっている。具体的には、回転方向(θ方向)に向かって、光拡散材の含有率が相対的に高い部位(高拡散部11)と、光拡散材の含有率が相対的に低い部位(低拡散部12)とが、交互に配列されている。
図4は、拡散体7内の位置による光拡散材の含有率の変化を示すグラフである。
図3及び図4に示すように、高拡散部11には、多くの光拡散材が含有されており、その角度は、前記第1実施形態における拡散板10と同様に50°になっている。一方、低拡散部12には、光拡散材がほとんど含有されておらず、その角度は、前記第1実施形態における空隙と同様に40°に設定されている。なお、本実施形態では、高拡散部11が本発明の拡散部に相当し、低拡散部12が本発明の透過部に相当する。
図3及び図4に示すように、高拡散部11には、多くの光拡散材が含有されており、その角度は、前記第1実施形態における拡散板10と同様に50°になっている。一方、低拡散部12には、光拡散材がほとんど含有されておらず、その角度は、前記第1実施形態における空隙と同様に40°に設定されている。なお、本実施形態では、高拡散部11が本発明の拡散部に相当し、低拡散部12が本発明の透過部に相当する。
前記第1実施形態と同様、モータ8の駆動により拡散体7が回転すると、画素領域Pに向かう光が高拡散部11を透過する状態(第1の状態)、及び光が低拡散部12を透過する状態(第2の状態)の2つの状態が周期的に繰り返される。第1の状態では、光は、回転運動する高拡散部11を透過することになるため、生成される干渉パターンが高速に変化し、人間の視覚では、スペックルノイズを視認することはできない。一方、第2の状態は、光拡散材をほとんど含有しない低拡散部12を透過する状態であるため、固定のスペックルノイズが生じてしまう。ただし、第2の状態では、光拡散材による光の拡散がほとんどないため、高拡散部11を透過する場合に比べて高い透過率で光が透過する。
以上説明したように、本実施形態のプロジェクタ1によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中の高拡散部11を透過する第1の状態と、光が低拡散部12を透過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、高拡散部11の運動に伴って干渉パターンが変化するため、視認可能なスペックルノイズを低減することが可能となる。一方、第2の状態では、高拡散部11を透過する場合に比べて光の拡散が弱く、高い透過率で光が透過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中の高拡散部11を透過する第1の状態と、光が低拡散部12を透過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、高拡散部11の運動に伴って干渉パターンが変化するため、視認可能なスペックルノイズを低減することが可能となる。一方、第2の状態では、高拡散部11を透過する場合に比べて光の拡散が弱く、高い透過率で光が透過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、拡散体7に周期的な運動(回転運動)を行わせることによって、第1の状態と第2の状態との周期的な切り替えを行うため、切り替えのための構成や制御が容易になる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、拡散体7には、回転方向(θ方向)に沿って、複数の高拡散部11が低拡散部12を隔てて配列されている。このため、高拡散部11を1つのみ備える場合に比べて、1回の回転周期でより多くの切り替えを行うことが可能となり、回転に伴う振動や騒音を抑制することが可能となる。
また、本実施形態の拡散体7を用いた場合でも、駆動手段が、前記式(1)を満たす条件で拡散体7を回転運動させることにより、第2の状態で生じるスペックルノイズを視認させないようにすることが可能となる。
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、前記第1及び第2実施形態とは異なる態様の拡散体7を有している。
以下、本発明の第3実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、前記第1及び第2実施形態とは異なる態様の拡散体7を有している。
図5(a)〜(d)は、本実施形態の拡散体7及びその駆動手段を示す図であり、入射面側から見た正面図である。なお、拡散体7に入射する光の光軸上の進行方向を+Z方向としている。
図5(a)〜(d)に示すように、本実施形態の拡散体7は、基板中に光拡散材を含有した略長方形状の拡散板10によって構成されている。この拡散体7(拡散板10)は、前記第1実施形態と同様、各液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの入射側近傍に、各液晶ライトバルブ4R,4G,4Bと略平行に配置されるものであり、図には、液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの画素領域Pが二点鎖線で示されている。プロジェクタ1は、この拡散体7を、入射光の光軸(Z方向)に垂直な±X方向に往復運動させることにより、画素領域Pに向かう光が拡散板10を透過する第1の状態(図5(b)参照)と、光が拡散板10の外側の空間を通過する第2の状態(図5(d)参照)とを周期的に切り替えることができる。なお、本実施形態では、拡散板10が本発明の拡散部に相当し、拡散板10の外側の空間が本発明の透過部に相当する。
図5(a)〜(d)に示すように、本実施形態の拡散体7は、基板中に光拡散材を含有した略長方形状の拡散板10によって構成されている。この拡散体7(拡散板10)は、前記第1実施形態と同様、各液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの入射側近傍に、各液晶ライトバルブ4R,4G,4Bと略平行に配置されるものであり、図には、液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの画素領域Pが二点鎖線で示されている。プロジェクタ1は、この拡散体7を、入射光の光軸(Z方向)に垂直な±X方向に往復運動させることにより、画素領域Pに向かう光が拡散板10を透過する第1の状態(図5(b)参照)と、光が拡散板10の外側の空間を通過する第2の状態(図5(d)参照)とを周期的に切り替えることができる。なお、本実施形態では、拡散板10が本発明の拡散部に相当し、拡散板10の外側の空間が本発明の透過部に相当する。
拡散体7を往復運動させる駆動手段としては、図示するように、往復スライダクランク機構等を用いることができる。往復スライダクランク機構は、モータ21と、中心がモータ21の回転軸に固定されたクランク円板22と、クランク円板22の偏心位置に備えられたクランクピン23と、両端部に孔部が形成され、その一方にクランクピン23が回動可能に嵌挿されるロッド24と、ロッド24の他方の孔部に回動可能に嵌挿される軸25aを備えるとともに、拡散体7が固定される固定部25と、拡散体7の移動方向を規制するためにX方向に沿って配設された一対のガイド部26等を含んでいる。モータ21の駆動によりクランク円板22が回転すると、(a)→(b)→(c)→(d)→(a)→…の順で状態が切り替わり、拡散体7は±X方向への往復運動を行う。なお、駆動手段としては、往復スライダクランク機構に限られず、他の方式を用いるようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態のプロジェクタ1によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中の拡散板10を透過する第1の状態と、光が空間を通過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、拡散板10の運動に伴って干渉パターンが変化するため、視認可能なスペックルノイズを低減することが可能となる。一方、第2の状態では、拡散板10による光の拡散、反射、吸収がなく、拡散板10を透過する場合に比べて高い透過率で光が通過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中の拡散板10を透過する第1の状態と、光が空間を通過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、拡散板10の運動に伴って干渉パターンが変化するため、視認可能なスペックルノイズを低減することが可能となる。一方、第2の状態では、拡散板10による光の拡散、反射、吸収がなく、拡散板10を透過する場合に比べて高い透過率で光が通過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、拡散体7に周期的な運動(往復運動)を行わせることによって、第1の状態と第2の状態との周期的な切り替えを行うため、切り替えのための構成や制御が容易になる。
また、本実施形態の拡散体7を用いた場合でも、駆動手段が、前記式(1)を満たす条件で拡散体7を往復運動させることにより、第2の状態で生じるスペックルノイズを視認させないようにすることが可能となる。
(第4実施形態)
以下、本発明の第4実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、前記第3実施形態と同様、往復運動によって第1及び第2の状態を切り替える構成を有するものであるが、拡散体7の態様が前記第3実施形態とは異なっている。
図6、図7、及び図8(a)、(b)は、往復運動によって第1及び第2の状態を切り替える他の態様の拡散体7を示す説明図である。ここで、図6、図7、及び図8(b)は、光の入射面側(−Z側)から見た正面図であり、図8(a)は、上方(+Y側)から見た平面図である。
以下、本発明の第4実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、前記第3実施形態と同様、往復運動によって第1及び第2の状態を切り替える構成を有するものであるが、拡散体7の態様が前記第3実施形態とは異なっている。
図6、図7、及び図8(a)、(b)は、往復運動によって第1及び第2の状態を切り替える他の態様の拡散体7を示す説明図である。ここで、図6、図7、及び図8(b)は、光の入射面側(−Z側)から見た正面図であり、図8(a)は、上方(+Y側)から見た平面図である。
図6に示す第1の態様では、拡散体7は、往復運動方向(±X方向)に空隙を隔てて配列された複数の拡散板10を有しており、これらが支持枠7cによって保持されている。この支持枠7cを±X方向に往復駆動させることにより、光が拡散板10を透過する第1の状態と、光が空隙を透過する第2の状態とを周期的に切り替えることができる。なお、この態様では、拡散板10が本発明の拡散部に相当し、空隙が本発明の透過部に相当する。
図7に示す第2の態様では、光拡散材の含有率が位置によって異なる1枚の基板を拡散体7として用いている。この拡散体7には、光拡散材の含有率が相対的に高い高拡散部11と、光拡散材の含有率が相対的に低く高拡散部11よりも透過率が高い低拡散部12とが、往復運動方向(±X方向)に沿って交互に配列されている。この拡散体7を±X方向に往復運動させることにより、光が高拡散部11を透過する第1の状態と、光が低拡散部12を透過する第2の状態とを周期的に切り替えることができる。なお、この態様では、高拡散部11が本発明の拡散部に相当し、低拡散部12が本発明の透過部に相当する。
図8に示す第3の態様では、光拡散材を略一様に含有する基板が拡散体7として用いられ、この基板はZ方向に奥行きを有した形状に形成されている。拡散体7は、Y方向から見て(図8(a)参照)、X方向と略平行な平坦部13と、±Z方向への傾斜を有する傾斜部14とが、X方向に向かって交互に配置されている。光拡散材は、略一様に含有されているが、光の進行方向(+Z方向)に沿って拡散体7を見ると(図8(b)参照)、光拡散材の密度は、平坦部13に比べて傾斜部14のほうが高くなる。このため、傾斜部14は、平坦部13に比べて+Z方向に向かう光をより拡散することが可能であり、平坦部13は、傾斜部14に比べて高い透過率で+Z方向に向かう光を透過する。このような拡散体7を±X方向に往復運動させることにより、光が傾斜部14を透過する第1の状態と、光が平坦部13を透過する第2の状態とを切り替えることが可能である。なお、この態様では、傾斜部14が本発明の拡散部に相当し、平坦部13が本発明の透過部に相当する。
以上説明したように、本実施形態のプロジェクタ1によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中の拡散部(拡散板10、高拡散部11、傾斜部14)を透過する第1の状態と、光が透過部(空隙、低拡散部12、平坦部13)を透過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、拡散部の運動に伴って干渉パターンが変化するため、視認可能なスペックルノイズを低減することが可能となる。一方、第2の状態では、拡散部を透過する場合に比べて高い透過率で光が透過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中の拡散部(拡散板10、高拡散部11、傾斜部14)を透過する第1の状態と、光が透過部(空隙、低拡散部12、平坦部13)を透過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、拡散部の運動に伴って干渉パターンが変化するため、視認可能なスペックルノイズを低減することが可能となる。一方、第2の状態では、拡散部を透過する場合に比べて高い透過率で光が透過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、拡散体7に周期的な運動(回転運動)を行わせることによって、第1の状態と第2の状態との周期的な切り替えを行うため、切り替えのための構成や制御が容易になる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、拡散体7には、往復運動方向(±X方向)に沿って、複数の拡散部(拡散板10、高拡散部11、傾斜部14)が、透過部(空隙、低拡散部12、平坦部13)を隔てて配列されている。このため、拡散部を1つのみ備える場合に比べて、1回の往復周期でより多くの切り替えを行うことが可能となり、往復運動に伴う振動や騒音を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態の拡散体7を用いた場合でも、駆動手段が、前記式(1)を満たす条件で拡散体7を往復運動させることにより、第2の状態で生じるスペックルノイズを視認させないようにすることが可能となる。
また、第3の態様の場合には、基板中に光拡散材が略一様に含有されているため、位置によって光拡散材の含有率を変える場合に比べて、基板中に光拡散材を含有させる工程が容易になる。
また、第3の態様の場合には、基板中に光拡散材が略一様に含有されているため、位置によって光拡散材の含有率を変える場合に比べて、基板中に光拡散材を含有させる工程が容易になる。
(第5実施形態)
以下、本発明の第5実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、コヒーレンス性の高いレーザ光を射出する光源(コヒーレント光源)を用い、このレーザ光を変調して投写し、スクリーン等の投写面に画像を表示するものである。また、本実施形態のプロジェクタでは、光源から射出されたレーザ光が、回転するレンズアレイを透過するようになっており、レーザ光の干渉により生じるスペックルノイズの低減が図られている。
以下、本発明の第5実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、コヒーレンス性の高いレーザ光を射出する光源(コヒーレント光源)を用い、このレーザ光を変調して投写し、スクリーン等の投写面に画像を表示するものである。また、本実施形態のプロジェクタでは、光源から射出されたレーザ光が、回転するレンズアレイを透過するようになっており、レーザ光の干渉により生じるスペックルノイズの低減が図られている。
図9は、本実施形態のプロジェクタの概略構成を示す構成図である。
図9に示すように、プロジェクタ1は、光源としてのレーザ光源装置2R,2G,2Bと、レンズアレイ30と、ロッドインテグレータ(照明光学系)31と、光変調装置としての液晶ライトバルブ4R,4G,4Bと、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム5と、投写光学系としての投写レンズ6と、駆動手段としてのモータ8とを備えている。
図9に示すように、プロジェクタ1は、光源としてのレーザ光源装置2R,2G,2Bと、レンズアレイ30と、ロッドインテグレータ(照明光学系)31と、光変調装置としての液晶ライトバルブ4R,4G,4Bと、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム5と、投写光学系としての投写レンズ6と、駆動手段としてのモータ8とを備えている。
レーザ光源装置2R,2G,2Bは、内部に半導体レーザ(図示せず)を備えており、それぞれ異なる波長域の色光(赤色光R、緑色光G、青色光B)からなるレーザ光を射出する。レーザ光源装置2R,2G,2Bから射出されたレーザ光R,G,Bは、レンズアレイ30を介してロッドインテグレータ31に入射する。
ロッドインテグレータ31は、レーザ光源装置2R,2G,2Bから射出された光の照度分布を均一化して液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの画素領域を照明する。ロッドインテグレータ31は、例えば、四角柱形状の透明なガラス部材からなり、一方の底面(入射面31a)から入射する光を、その側面、即ちガラス部材と空気との界面を反射面として、全反射を繰り返しながら他方の底面(射出面31b)に導き、当該射出面31bから液晶ライトバルブ4R,4G,4Bに向けて射出する。なお、ロッドインテグレータ31は、内面に反射面が形成された中空構造とすることも可能である。
液晶ライトバルブ4R,4G,4Bに入射した光は、画素領域で画素毎に変調され、画像信号に応じた画像光が色光毎に形成される。形成された画像光は、クロスダイクロイックプリズム5で合成されてカラー画像を表す画像光となり、投写レンズ6によってスクリーンSC等の投写面上に投写される。
レンズアレイ30は、ロッドインテグレータ31の入射側に配設されており、その中心には、回転軸30aの一端が略垂直に固定されている。回転軸30aは、入射光の光軸と略平行になっており、光がレンズアレイ30の周縁部に入射されるように、入射光の光軸から所定の距離だけ隔てられている。回転軸30aの他端は、モータ8に接続されており、モータ8が回転軸30aに対して回転駆動を行うと、レンズアレイ30は、回転軸30aを中心にして回転運動を行う。
図10は、レンズアレイ30を示す図であり、光の入射面側から見た正面図である。なお、図中に示した領域Sは、レーザ光源装置2R,2G,2Bからのレーザ光が入射する領域を表している。
図10に示すように、レンズアレイ30は、回転軸30aを固定する固定部30bと、固定部30bから放射状に延出する4つの扇形の光学部材40とを有している。4つの光学部材40は、いずれも同一の半径を有するとともに、回転方向(θ方向)に同一角度(50°)を有しており、この光学部材40が、θ方向に40°の角度を有する空隙を隔てて配置されている。各光学部材40の周縁部には、回転方向(θ方向)に沿って複数のレンズ41aを備えたレンズ配列領域41が形成されている。
図10に示すように、レンズアレイ30は、回転軸30aを固定する固定部30bと、固定部30bから放射状に延出する4つの扇形の光学部材40とを有している。4つの光学部材40は、いずれも同一の半径を有するとともに、回転方向(θ方向)に同一角度(50°)を有しており、この光学部材40が、θ方向に40°の角度を有する空隙を隔てて配置されている。各光学部材40の周縁部には、回転方向(θ方向)に沿って複数のレンズ41aを備えたレンズ配列領域41が形成されている。
モータ8の駆動によりレンズアレイ30がθ方向に回転すると、領域Sに向かう光が光学部材40のレンズ配列領域41を透過する状態(第1の状態)、及び光が空隙を通過する状態(第2の状態)の2つの状態が周期的に繰り返される。
ここで、レンズ配列領域41は、その位置によって異なる角度でロッドインテグレータ31の入射面31aに光を射出するように形成されている。このため、第1の状態でロッドインテグレータ31に入射する光は、時間とともにその角度(入射角)が高速に変化する。異なる角度で入射した光は、異なる経路でロッドインテグレータ31内を進行するため、ロッドインテグレータ31を通過するために要する時間も異なる。このため、ある時点でロッドインテグレータ31の射出面31bから射出される光には、様々な位相を持った光が混在している。つまり、コヒーレンス性の低い光がロッドインテグレータ31から射出されることになるため、スペックルノイズが発生しにくい状態となる。
一方、第2の状態は、光が光学部材40を透過しない状態であるため、固定のスペックルノイズが生じてしまう。ただし、第2の状態では、光学部材40による光の拡散、反射、吸収がなく、光学部材40を透過する場合に比べて高い透過率で光が通過する。
前記第1実施形態と同様、モータ8は、レンズアレイ30を、例えば250rpm、即ち1.5°/msecで回転駆動する。このとき、領域Sに向かう光が、50°の角度を有する1つの光学部材40に入射し続ける時間(継続時間)は、50/1.5=33.3msecとなる。一方、領域Sに向かう光が、40°の角度を有する1箇所の空隙を通過し続ける時間は、40/1.5=26.7msecとなる。つまり、第1の状態の継続時間が30msec以上、第2の状態の継続時間が30msec未満であるため、第2の状態で生じる固定のスペックルノイズが視認されずに済む。
また、複数のレンズ41aが、例えば±X方向に配列されたレンズアレイ30を用い、このレンズアレイ30を、前記第3実施形態と同様に、±X方向に往復運動させることにより、第1の状態と第2の状態とを切り替えるようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態のプロジェクタ1によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中のレンズ配列領域41を透過する第1の状態と、光が空隙を透過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、光源から射出された光が、レンズ配列領域41に形成された複数のレンズ41aを順次透過することにより、光のコヒーレンス性が低下し、スペックルが発生しにくい状態となる。一方、第2の状態では、レンズ配列領域41よりも高い透過率で光が透過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、光が運動中のレンズ配列領域41を透過する第1の状態と、光が空隙を透過する第2の状態とを周期的に切り替えている。第1の状態では、光源から射出された光が、レンズ配列領域41に形成された複数のレンズ41aを順次透過することにより、光のコヒーレンス性が低下し、スペックルが発生しにくい状態となる。一方、第2の状態では、レンズ配列領域41よりも高い透過率で光が透過する。つまり、第1の状態と第2の状態とを周期的に切り替えることにより、視認可能なスペックルノイズを低減しつつ、スペックルノイズの低減に伴う光量の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態のプロジェクタ1によれば、レンズアレイ30に周期的な運動(回転運動)を行わせることによって、第1の状態と第2の状態との周期的な切り替えを行うため、切り替えのための構成や制御が容易になる。
なお、第1実施形態と同様に、式(1)を満たすようにレンズアレイ30の形状やモータ8の回転速度を定めることにより、第2の状態で生じるスペックルノイズを視認させないようにすることが可能となる。
(変形例)
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
前記第1〜第4実施形態では、拡散体7を液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの入射側近傍に備えているが、拡散体7を備える位置は前記に限定されず、レーザ光源装置2R,2G,2BからスクリーンSCに至る光路の途中であれば、視認可能なスペックルノイズの低減、及びこれに伴う光量ロスの抑制の効果を得ることができる。
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
前記第1〜第4実施形態では、拡散体7を液晶ライトバルブ4R,4G,4Bの入射側近傍に備えているが、拡散体7を備える位置は前記に限定されず、レーザ光源装置2R,2G,2BからスクリーンSCに至る光路の途中であれば、視認可能なスペックルノイズの低減、及びこれに伴う光量ロスの抑制の効果を得ることができる。
前記第1〜第5実施形態では、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ4R,4G,4Bを用いているが、反射型の液晶ライトバルブ等、反射型の光変調装置を用いることも可能である。また、入射した光の出射方向を、画素としてのマイクロミラー毎に制御することにより、光源から出射した光を変調する微小ミラーアレイデバイス等を用いることもできる。
前記第1〜第5実施形態では、離れた位置に設置されたスクリーン等に画像を投写するプロジェクタを例に説明しているが、透過型のスクリーンを一体的に備え、その背面側から画像を投写するリアプロジェクタにも適用可能である。
前記第1〜第5実施形態では、光源としてレーザ光源装置2R,2G,2Bを用いているが、他の光源装置を用いた場合でも本発明を適用可能である。
1…プロジェクタ、2R,2G,2B…レーザ光源装置、3…回折光学素子、3a…支持部材、4R,4G,4B…液晶ライトバルブ、5…クロスダイクロイックプリズム、6…投写レンズ、7…拡散体、7a…回転軸、7b…固定部、7c…支持枠、8…モータ、10…拡散板、11…高拡散部、12…低拡散部、13…平坦部、14…傾斜部、21…モータ、22…クランク円板、23…クランクピン、24…ロッド、25…固定部、25a…軸、26…ガイド部、30…レンズアレイ、30a…回転軸、30b…固定部、31…ロッドインテグレータ、31a…入射面、31b…射出面、40…光学部材、41…レンズ配列領域、41a…レンズ、P…画素領域、SC…スクリーン。
Claims (8)
- 光源と、
前記光源から射出された光を変調して画像を形成する光変調装置と、
前記光変調装置で変調された前記光を投写する投写光学系と、
前記光の光路の途中に備えられ、前記光を拡散させつつ透過させる拡散部を有する拡散手段と、
前記拡散手段に所定の運動を行わせることにより、前記光が前記運動を行っている前記拡散部を透過する第1の状態と、前記光が前記拡散部よりも高い透過率で前記拡散手段を透過する第2の状態とを周期的に切り替える駆動手段と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタであって、
前記拡散手段には、前記拡散部と、前記拡散部よりも透過率が高い透過部とが所定の方向に沿って配列され、
前記駆動手段は、前記拡散手段に対して、前記所定の方向に周期的な運動を行わせることにより、前記光が前記運動を行っている前記拡散部を透過する第1の状態と、前記光が前記透過部を透過する第2の状態とを周期的に切り替えることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項2に記載のプロジェクタであって、
前記拡散手段には、複数の前記拡散部が、前記所定の方向に沿って前記透過部を隔てて配列されていることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロジェクタであって、
前記第1の状態が継続する時間は、30msec以上であり、前記第2の状態が継続する時間は、30msec未満であることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロジェクタであって、
前記第2の状態に切り替わってから、当該第2の状態が累積して30msecに達するまでの期間内に、前記第1の状態が累積して30msec以上含まれることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロジェクタであって、
前記第1の状態が継続する時間、及び前記第2の状態が継続する時間はそれぞれ一定であり、前記第1の状態が継続する時間をt1(msec)、前記第2の状態が継続する時間をt2(msec)、任意の自然数をnとしたときに、t2<30/n≦t1の関係を満たすことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜6に記載のプロジェクタであって、
前記拡散手段は、前記光源と、前記光変調装置との間の光路に配設されていることを特徴とするプロジェクタ。 - 光源と、
前記光源から射出された光の光路を囲む反射面を有し、前記光を前記反射面で繰り返し反射することにより照度分布を均一化させるロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータから射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置で変調された光を投写する投写光学系と、
前記光源及び前記ロッドインテグレータの間の光路に備えられ、前記光源から入射した光を前記ロッドインテグレータに向けて射出する複数のレンズが配列されたレンズアレイと、
前記レンズアレイに、前記レンズの配列方向に沿って運動を行わせることにより、前記光が、前記複数のレンズを順次透過する第1の状態と、前記レンズよりも高い透過率で前記レンズアレイを透過する第2の状態とを周期的に切り替える駆動手段と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
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