JP2008191279A - Image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示面上に画像を投写する画像表示装置、特に、レーザ光のような可干渉性を有する光を用いて画像を投写する画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device that projects an image on a display surface, and more particularly to an image display device that projects an image using coherent light such as laser light.
画像を投写する画像表示装置であるプロジェクタ(投写表示装置)において、投写画像の色再現性や、明るさ、コントラスト等の向上を図るために、レーザ光を用いることが提案されている。しかしながら、レーザ光を用いたプロジェクタでは、レーザ光の可干渉性(コヒーレンス)に起因して「スペックル」と呼ばれるギラギラしたチラツキが投写画像に発生するという問題がある。 In a projector (projection display device) that is an image display device that projects an image, it has been proposed to use laser light in order to improve color reproducibility, brightness, contrast, and the like of a projected image. However, in a projector using laser light, there is a problem in that a flickering flicker called “speckle” occurs in a projected image due to coherence of the laser light.
この問題を解決する方法として、例えば、特許文献1に記載の例のように、中間像を形成し、形成した中間像を投写する構成とするとともに、中間像形成位置に拡散板を配置し、配置した拡散板を拡散面に沿った方向で往復移動(振動)させ、あるいは、拡散面内で回転させることによりスペックルを抑制することが開示されている。 As a method for solving this problem, for example, as in the example described in Patent Document 1, an intermediate image is formed and the formed intermediate image is projected, and a diffusion plate is disposed at the intermediate image formation position. It is disclosed that speckles are suppressed by reciprocating (vibrating) the arranged diffusion plate in the direction along the diffusion surface or rotating the diffusion plate within the diffusion surface.
しかしながら、中間像形成位置に配置された拡散板を上記のように振動させたり回転させたりした場合には、拡散面の位置が中間像形成面に対して垂直な方向へずれてしまう可能性があり、この結果、投写画像のボケを引き起こす可能性がある。 However, when the diffusion plate arranged at the intermediate image forming position is vibrated or rotated as described above, the position of the diffusion surface may be shifted in a direction perpendicular to the intermediate image forming surface. As a result, the projected image may be blurred.
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、レーザ光のような可干渉性を有する光を用いて画像を投写する画像表示装置において、投写画像のボケの発生を抑制しつつ、スペックルを抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses occurrence of blurring of a projected image in an image display apparatus that projects an image using coherent light such as laser light. However, it aims at providing the technique which can suppress a speckle.
上記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の画像表示装置は、
表示面上に画像を投写する画像表示装置であって、
可干渉性を有する光を発する光源と、
前記光源からの光を用いて中間像を形成する中間像形成部と、
前記中間像からの光を、前記表示面上に結像させる結像光学系と、
前記中間像が形成される中間像形成面からずれた位置であって、前記中間像形成部内を含む前記中間像形成部から前記結像光学系までの光の経路のいずれかの位置に拡散面を有し、前記拡散面に沿った面内における拡散性を時間的に変化させる拡散性変動部と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve at least a part of the above problems, an image display device of the present invention includes:
An image display device that projects an image on a display surface,
A light source that emits coherent light;
An intermediate image forming unit that forms an intermediate image using light from the light source;
An imaging optical system for forming light from the intermediate image on the display surface;
A diffusing surface at a position shifted from the intermediate image forming surface on which the intermediate image is formed, at any position on the light path from the intermediate image forming unit to the imaging optical system, including the inside of the intermediate image forming unit A diffusivity variation part that temporally changes the diffusivity in a plane along the diffusion surface;
It is characterized by providing.
上記画像表示装置では、中間像形成面からずれた位置に有する拡散面の拡散性を時間的に変化させることにより、従来技術で問題となった投写画像のボケの発生を抑制しつつ、スペックルを抑制することが可能となる。 In the above image display device, by changing the diffusivity of the diffusing surface at a position shifted from the intermediate image forming surface over time, the occurrence of blurring of the projected image, which has been a problem in the prior art, is suppressed, and speckles are generated. Can be suppressed.
上記画像表示装置において、
前記拡散性変動部は、
前記拡散面を構成する拡散素子と、
前記拡散素子を前記拡散面に沿った方向で揺動させる拡散面揺動部と、
を備えることにより実現できる。
In the above image display device,
The diffusivity variation part is
A diffusion element constituting the diffusion surface;
A diffusion surface swinging portion that swings the diffusion element in a direction along the diffusion surface;
It is realizable by providing.
ここで、前記拡散面揺動部による前記拡散素子の揺動は、前記拡散面に沿った面内における前記いずれかの方向に沿って前記拡散板を振動させることにより実現されるようにしてもよい。あるいは、前記拡散面揺動部による前記拡散素子の揺動は、前記拡散面に沿った面内において前記拡散素子を回転させることにより実現されるようにしてもよい。 Here, the oscillating movement of the diffusing element by the diffusing surface oscillating portion may be realized by oscillating the diffusing plate along any one of the directions in the plane along the diffusing surface. Good. Alternatively, the oscillating movement of the diffusing element by the diffusing surface oscillating portion may be realized by rotating the diffusing element in a plane along the diffusing surface.
いずれのようにしても、容易に、拡散面の拡散性を時間的に変化させることができる。 In any case, the diffusivity of the diffusing surface can be easily changed over time.
なお、前記拡散面を構成する拡散素子は前記拡散面に沿った面内においてランダムな位相特性を有するランダム位相板を適用することができる。また、アンチグレアフィルムを用いた拡散素子を適用するようにしてもよい。 Note that a random phase plate having random phase characteristics in a plane along the diffusion surface can be applied to the diffusion element constituting the diffusion surface. Further, a diffusing element using an antiglare film may be applied.
上記画像表示装置において、
前記拡散性変動部は、
前記拡散面に対応し、前記拡散面に沿って複数の領域に区分された位相制御面を有し、各領域の電極に印加される駆動電圧に応じて、前記各領域から射出される光の位相特性を制御する位相制御デバイスと、
前記各領域の電極に前記駆動電圧を印加する位相制御デバイス駆動部と、を備え、
前記位相制御デバイス駆動部は、
前記領域ごとに、それぞれ、ランダムに変化する電圧を前記駆動電圧として印加して、前記領域ごとに、それぞれ、ランダムに位相特性を変化させることにより、前記位相制御面としての前記拡散面に沿った面内における拡散性を時間的に変化させることによっても実現できる。
In the above image display device,
The diffusivity variation part is
The phase control surface corresponding to the diffusion surface and divided into a plurality of regions along the diffusion surface, and according to the drive voltage applied to the electrodes of each region, the light emitted from each region A phase control device for controlling the phase characteristics;
A phase control device drive unit that applies the drive voltage to the electrodes in each region,
The phase control device driver is
For each of the regions, a randomly changing voltage is applied as the driving voltage, and the phase characteristics are changed randomly for each of the regions, thereby along the diffusion surface as the phase control surface. This can also be realized by changing the in-plane diffusivity with time.
ここで、前記位相制御デバイスは、液晶デバイスあるいは透明圧電デバイスを適用することにより実現可能である。 Here, the phase control device can be realized by applying a liquid crystal device or a transparent piezoelectric device.
上記いずれかの画像表示装置において、
前記中間像形成部は
前記光源からの光を前記画像に応じて変調することにより前記画像を表す光を射出する光変調デバイスと、
前記光変調デバイスからの光を前記中間像形成面上で前記中間像として結像させる中間像結像光学系と、を備え、
前記中間像形成部から前記結像光学系までの光の経路は、前記光変調デバイスから前記結像光学系までの光の経路であるようにすればよい。
In any of the above image display devices,
The intermediate image forming unit emits light representing the image by modulating light from the light source according to the image; and
An intermediate image forming optical system that forms light from the light modulation device as the intermediate image on the intermediate image forming surface;
The light path from the intermediate image forming unit to the imaging optical system may be a light path from the light modulation device to the imaging optical system.
あるいは、
前記中間像形成部は、前記光源からの光に基づく前記画像を表す光を走査する走査デバイスを備え、
前記中間像形成部から前記結像光学系までの光の経路は、前記走査デバイスから前記結像光学系までの光の経路であるようにしてもよい。
Or
The intermediate image forming unit includes a scanning device that scans light representing the image based on light from the light source,
The light path from the intermediate image forming unit to the imaging optical system may be a light path from the scanning device to the imaging optical system.
また、前記走査デバイスを備える前記中間像形成部は、さらに、前記走査デバイスからの光を前記中間像形成面上で前記中間像として結像させる中間像結像光学系を備えるようにしてもよい。 In addition, the intermediate image forming unit including the scanning device may further include an intermediate image forming optical system that forms light from the scanning device as the intermediate image on the intermediate image forming surface. .
上記いずれのようにしても、容易に中間像形成部を構成することができる。 In any case, the intermediate image forming unit can be easily configured.
なお、中間像結像光学系はテレセントリック光学系であることが好ましい。 The intermediate image forming optical system is preferably a telecentric optical system.
中間像結像光学系をテレセントリック光学系とすれば、光の利用効率を向上させることが可能である。 If the intermediate image forming optical system is a telecentric optical system, the light utilization efficiency can be improved.
上記いずれかの画像表示装置において、
前記拡散面は、前記中間像形成面を中心とする前記結像光学系の焦点深度の外側の近傍位置に配置されることが好ましい。
In any of the above image display devices,
The diffusing surface is preferably disposed at a position near the outside of the focal depth of the imaging optical system with the intermediate image forming surface as a center.
また、テレセントリック光学系である中間像結像光学系を備える画像表示装置において、
前記拡散面は、前記中間像結像光学系内の瞳の位置に配置されることも好ましい。
In addition, in an image display apparatus including an intermediate image forming optical system that is a telecentric optical system,
It is also preferable that the diffusing surface is disposed at a pupil position in the intermediate image forming optical system.
上記のように、結像光学系の焦点深度の外側の近傍位置あるいは結像光学系の瞳の位置に拡散面が配置されることにより、より効果的にスペックルを抑制することが可能となる。 As described above, the speckle can be more effectively suppressed by disposing the diffusion surface at a position near the outside of the focal depth of the imaging optical system or at the pupil position of the imaging optical system. .
上記いずれかの画像表示装置において、
前記拡散面を第2の拡散面とし、
前記中間像形成面の位置に、第1の拡散面を構成する拡散素子を備えることも好ましい。
In any of the above image display devices,
The diffusion surface as a second diffusion surface;
It is also preferable to provide a diffusing element constituting the first diffusing surface at the position of the intermediate image forming surface.
上記のように、中間像形成面の位置に第1の拡散面を構成する拡散素子を備えることにより、より効果的にスペックルを抑制することが可能となる。 As described above, it is possible to more effectively suppress speckle by providing the diffusion element constituting the first diffusion surface at the position of the intermediate image forming surface.
なお、前記第2の拡散面の拡散性は前記第1の拡散面の拡散性より小さくすることができる。 The diffusivity of the second diffusion surface can be made smaller than that of the first diffusion surface.
また、前記第1の拡散面を構成する拡散素子の拡散粒子サイズは、前記中間像の画素の大きさよりも小さいことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the diffusion particle size of the diffusion element constituting the first diffusion surface is smaller than the pixel size of the intermediate image.
このようにすれば、中間像形成面に形成された中間像から射出される光を効果的に拡散することが可能である。 In this way, it is possible to effectively diffuse the light emitted from the intermediate image formed on the intermediate image forming surface.
また、前記第1の拡散面を構成する拡散素子は、射出する光の拡がりの角度を所望の角度範囲に設定可能な拡散素子により構成されることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the diffusing element constituting the first diffusing surface is constituted by a diffusing element capable of setting the angle of spread of the emitted light within a desired angle range.
このようにすれば、結像光学系から射出される光の損失の低減と、結像光学系から射出される光の強度の低減とのバランスや、利用可能な結像光学系の条件等を考慮した構成が容易となる。 In this way, the balance between the reduction in the loss of light emitted from the imaging optical system and the reduction in the intensity of the light emitted from the imaging optical system, the conditions of the usable imaging optical system, etc. The considered configuration is easy.
なお、前記射出する光の拡がりの角度を所望の角度範囲に設定可能な拡散素子はホログラムを利用した拡散素子であり、前記ホログラムの凹凸ピッチは、前記中間像の画素の大きさよりも小さいことが好ましい。 The diffusion element capable of setting the angle of spread of the emitted light to a desired angle range is a diffusion element using a hologram, and the uneven pitch of the hologram is smaller than the size of the pixel of the intermediate image. preferable.
このようにすれば、中間像形成面に形成された中間像から射出される光を効果的に拡散するとともに、結像光学系から射出される光の損失の低減と、結像光学系から射出される光の強度の低減とのバランスや、利用可能な結像光学系の条件等を考慮した構成が容易となる。 This effectively diffuses the light emitted from the intermediate image formed on the intermediate image forming surface, reduces the loss of light emitted from the imaging optical system, and emits the light from the imaging optical system. The configuration in consideration of the balance with the reduction of the intensity of the emitted light, the conditions of the usable imaging optical system, and the like becomes easy.
以上説明した態様は、表示面上に画像を投写する画像表示装置の態様について示したが、これに限定されるものではなく、この画像表示装置を構成するための表示光学系の態様等の種々の態様でも実現可能である。 Although the aspect described above has shown the aspect of the image display apparatus that projects an image on the display surface, the present invention is not limited to this, and various aspects such as the aspect of the display optical system for configuring the image display apparatus are included. This embodiment can also be realized.
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
B.第2実施例:
C.第3実施例:
D.変形例:
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
B. Second embodiment:
C. Third embodiment:
D. Variation:
A.第1実施例:
図1は、本発明の第1実施例としてのプロジェクタ10Aの概略構成を示す説明図である。このプロジェクタ10Aは、赤(R),緑(G),青(B)の各色の液晶ライトバルブ120R,120G,120Bと、各色のレーザ光照明装置110R,110G,110Bと、クロスダイクロイックプリズム130と、2つの投写光学系140,150と、2つの拡散素子160,170と、を備えている。各構成要素は、それぞれの中心軸(図中に点鎖線で示す。)を含む面が互いに平行となるように配置されている。なお、図中においては、簡略化のため、プロジェクタ10Aの構成要素のうち本発明の説明に関係する光学要素のみを示し、他の要素は省略している。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
各色のレーザ光照明装置110R,110G,110Bは、それぞれ対応する色の液晶ライトバルブ120R,120G,120Bに、それぞれ対応する色のレーザ光を照明光として照射する機能を有している。
Each color laser
赤色レーザ光照明装置110Rは、赤色レーザ光LBrを射出する赤色レーザ光源装置111Rと、赤色レーザ光源装置111Rから射出された赤色レーザ光LBrの照度分布を均一化させるためのインテグレータ光学系112Rと、インテグレータ光学系112Rから射出された赤色レーザ光LBrを、その主光線が赤色液晶ライトバルブ120Rの光入射面(中心軸に垂直な面)に垂直となるように、入射させるためのフィールドレンズ113Rと、を備えている。同様に、緑色レーザ光照明装置110Gは緑色レーザ光源装置111Gとインテグレータ光学系112Gとフィールドレンズ113Gとを備え、青色レーザ光照明装置110Bは青色レーザ光源装置111Bとインテグレータ光学系112Bとフィールドレンズ113Bとを備えている。
The red laser
各色のレーザ光源装置111R,111G,111Bは、半導体レーザおよび対応する色の波長のレーザ光のみを射出する波長変換素子により構成される。なお、波長変換素子は必須の構成要素ではなく、半導体レーザの出力波長に応じて適宜備えられる構成要素である。また、半導体レーザを構成するレーザダイオードの出力は単体では小さいので、通常は、複数のレーザダイオードをアレイ状に並べたレーザダイオードアレイを半導体レーザとして用いる。
Each color laser
赤色液晶ライトバルブ120Rは、赤色レーザ光照明装置110Rから射出された赤色レーザ光LBrを、表示する画像の各色の画像情報に応じて変調し、各色の画像を表す光学像を形成するための画像光を射出する機能を有している。緑色液晶ライトバルブ120Gおよび青色液晶ライトバルブ120Bも同様である。すなわち、各色の液晶ライトバルブ120R,120G,120Bは本発明の光変調デバイスに相当する。
The red liquid crystal
クロスダイクロイックプリズム130は、各色の液晶ライトバルブ120R,120G,120Bから射出された各色の画像光を合成する色光合成光学系としての機能を有しており、合成した画像光を第1の投写光学系140に導く。
The cross dichroic prism 130 has a function as a color light combining optical system that combines the image light of each color emitted from the liquid crystal
第1の投写光学系(「投写レンズ」とも呼ばれる。)140は、クロスダイクロイックプリズム130から射出された画像光を結像させて中間像を形成する機能を有している。この第1の投写光学系140は本発明の中間像結像光学系に相当する。
The first projection optical system (also referred to as “projection lens”) 140 has a function of forming an intermediate image by forming image light emitted from the cross dichroic prism 130. The first projection
第2の投写光学系150は、中間像形成面IPS上に形成された中間像から射出された画像光をスクリーンSC上で結像させる機能を有している。この第2の投写光学系150は本発明の結像光学系に相当する。
The second projection
なお、光変調デバイスである液晶ライトバルブ120R,120G,120B、クロスダイクロイックプリズム130、および、第1の投写光学系140が、本実施例における本発明の中間像形成部に相当する。
The liquid crystal
2つの拡散素子160,170は、例えば、透過型の拡散板により構成される。
The two diffusing
図2は、2つの拡散素子160,170の配置について示す説明図である。図2(A)は2つの拡散素子160,170の配置を光の進行方向に沿って示す平面図であり、図2(B)は第2の投写光学系150側から見た正面図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the arrangement of the two
図2(A)に示すように、第1の拡散素子160は、拡散面162が中間像形成面IPSに一致するように固定配置されている。なお、中間像形成面IPSに一致する位置には、中間像形成面IPSの近傍位置、すなわち、中間像形成面IPSを基準とする第1の投写光学系140の焦点深度内にある位置も含まれる。
As shown in FIG. 2A, the
また、第2の拡散素子170は、拡散面172が中間像形成面IPSよりも第1の投写光学系140側にずれた位置に配置されている。より具体的には、第2の投写光学系150の物点側の焦点位置に相当する中間像形成面IPSを基準とする焦点深度外であって、第1の拡散素子160側に極力近い位置に、その拡散面172が第1の拡散素子160の拡散面162に対向するように配置されている。
Further, the
第2の拡散素子170は、図2(A)に示すように、回転駆動部180の回転軸182に接続されており、図2(B)に示すように、回転駆動部180が回転軸182を回転させることにより、第2の拡散素子170の拡散面172が拡散面内において回転する。この回転によって、第1の投写光学系140から射出される画像光が通過する拡散面172内の位置が変化し、第2の拡散素子170を通過する画像光の拡散性が時間的に変化し続けることになる。これにより、スクリーンSC上の投写画像に発生するスペックルパターンが時々刻々と変化するため、スペックルが時間的に平滑化されて均一化されることにより、レーザ光の可干渉性に起因して発生するスペックルを低減することが可能となる。ただし、時々刻々と変化するスペックルパターンを時間的に平滑化して均一化するためには、第2の拡散素子170の回転速度を人間の目の応答速度よりも高速に設定することが好ましい。なお、回転駆動部180が本実施例における本発明の拡散面揺動部に相当し、第2の拡散素子170および回転駆動部180が本実施例における本発明の拡散性変動部に相当する。
As shown in FIG. 2A, the
ここで、上記したように、第2の拡散素子170の拡散面172は、第2の投写光学系150の焦点深度外に配置されている。このため、第2の拡散素子170の拡散面172上において、仮に、中間像が結像されたとしても、その中間像をスクリーンSC上で結像しないため、投写画像に対してボケを発生させてしまう可能性は低い。
Here, as described above, the diffusing
以上説明したように、本実施例のプロジェクタ10Aは、中間像形成面IPSに一致するように拡散面162を配置した第1の拡散素子160によって、中間像形成面IPS上の中間像から射出される光の角度(拡散角度)の範囲を拡げるとともに、第2の拡散素子170の拡散面172を拡散面内で回転させることにより、拡散面172を通過する光の拡散性を時々刻々と変化させることができるので、投写画像に発生するスペックルを効果的に低減することが可能となる。また、第2の拡散素子170の配置位置は中間像形成面IPSからずれた位置であり、第2の拡散素子170を回転させても、従来例において問題となっていた投写画像のボケの発生を抑制することができる。
As described above, the
ところで、第2の投写光学系150から射出される画像光は、レーザ光を光源とするものであるため、その強度が人間の可視可能な強度範囲内であることが望ましい。このため、第2の投写光学系150から射出される画像光は、所望の強度範囲内となるように、拡散性を高めたほうが好ましい。一方、投写画像の明るさは、一般に明るいほうが望ましい。
By the way, since the image light emitted from the second projection
このため、第1の拡散素子160は、第2の投写光学系150から射出される画像光の強度が所望の強度範囲内となるように、できるだけ拡散性(拡散角度)を大きくする一方、投写画像を形成するための画像光の損失をできるだけ小さくするために、第2の投写光学系150として呑み込み角の大きい投写光学系、すなわち、Fナンバが小さく、かつ、入射瞳の口径が大きい投写光学系を用いることが好ましい。ただし、あまり拡散性を大きくしすぎると、投写光学系の製造が難しくなり、高額となる。したがって、第1の拡散素子160の拡散性は、スクリーンSC上に投写画像を結像するために第2の投写光学系150から射出される画像光の損失の低減と、第2の投写光学系150から射出される画像光の強度の低減との相反する関係のバランスや、利用可能な投写光学系のFナンバおよびレンズ口径等を考慮しつつ、可能な限り大きくすることが好ましい。
For this reason, the
なお、一般的な拡散板では、入射する光の角度に対して射出する光の角度(拡散角度)の範囲を所望の範囲に設定することが困難であるため、この要望を満たす拡散素子として、例えば、ホログラムや回折格子を利用した拡散素子を用いることが好ましい。このような拡散素子を用いれば、射出する光の拡散角度の範囲を所望の範囲に設定することが可能であり、第2の投写光学系150から射出される画像光の損失の低減と、第2の投写光学系150から射出される画像光の強度の低減とのバランスや、利用可能な投写光学系のFナンバや口径等の種々の条件を考慮した構成が実現可能となる。
In addition, in a general diffusion plate, it is difficult to set the range of the angle of light emitted (diffusion angle) with respect to the angle of incident light to a desired range. For example, it is preferable to use a diffusion element using a hologram or a diffraction grating. If such a diffusing element is used, the range of the diffusion angle of the emitted light can be set to a desired range, and the loss of image light emitted from the second projection
また、第1の拡散素子160として用いられる拡散板は、拡散面162を構成する拡散粒子やホログラム、回折格子の大きさが、中間像形成面IPS上に結像される中間像の画素の大きさよりも小さいことが好ましい。このようにすれば、中間像の各画素から射出される光を効果的に拡散することが可能である。
In addition, the diffusion plate used as the
一方、第2の拡散素子170の目的は、第1の投写光学系140から射出された画像光が通過する拡散面の拡散性を時間的に変化させて、発生するスペックルパターンを時間的に重畳して均一化することにあるため、第2の拡散素子170の拡散面172における拡散性は時間的に変化すればよく、その大きさは第1の拡散素子160の拡散性よりも小さくてよい。逆に、第1の拡散素子160の拡散性よりも大きくすると、光の損失を招く可能性がある。したがって、第2の拡散素子170は、第1の拡散素子160の拡散性よりも小さい拡散性を有するものであればよい。例えば、アンチグレアフィルムを用いた拡散板やランダム位相板等を用いることができる。
On the other hand, the purpose of the
なお、第1の拡散素子160は省略することも可能であるが、スペックルをより効果的に低減しつつ、従来技術において問題となっていた投写画像のボケの発生を抑制するため、および、第2の投写光学系150から射出される画像光を所望の強度範囲内とするためには、第1の拡散素子160を省略しないほうが望ましい。
The
また、第1の投写光学系140の投写倍率は、装置の小型化を考慮して2倍以下とすることが好ましく、第2の投写光学系150の投写倍率よりも小さくすることが好ましい。また、第1の投写光学系140のFナンバは、構成するレンズ枚数の低減および製造コストの低減を考慮すれば、第2の投写光学系150のFナンバよりも大きく、小型なものを用いることが好ましい。
The projection magnification of the first projection
また、上記実施例のプロジェクタ10Aでは、光変調デバイスとして透過型の液晶デバイスを用いた液晶ライトバルブを例に説明したが、反射型の液晶デバイスを用いた液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(「DMD」と呼ばれる。テキサスインスツルメント社の商標)等の種々の光変調デバイスを用いることができる。
In the
また、上記実施例のプロジェクタ10Aは、第2の拡散素子170を拡散面内で回転させる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば、拡散面振動部を備えて、拡散面内のいずれかの方向で振動させる構成等、拡散面揺動部を備えて、第2の拡散素子を拡散面に沿った方向で揺動させる構成とすればよい。ただし、振動では、振動方向が切り換わる際に、拡散性の変動が一旦停止する期間が発生するため、回転のほうがスペックルの低減には有利である。
In addition, the
また、上記実施例のプロジェクタ10Aでは、第2の拡散素子170の配置位置を第2の投写光学系150の焦点深度外であって、第1の拡散素子160の入射側の近傍に配置する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、第2の投写光学系150の焦点深度外であって、光変調デバイスである各色の青色液晶ライトバルブ120R,120G,120Bから第1の拡散素子160までの光の経路のいずれかの位置に配置されていてもよい。また、第1の拡散素子160の入射側に限定されるものではなく、第2の投写光学系150の焦点深度外であって、第2の投写光学系150までの光の経路のいずれかの位置に配置されていてもよい。ただし、可能な限り、第1の拡散素子160に近い位置に配置するほうが、スペックルを低減する効果が高い。また、第1の投写レンズ140内にある瞳の位置に第2の拡散素子170を配置するようにしてもよい。
In the projector 10 </ b> A of the above embodiment, the
B.第2実施例:
図3は、本発明の第2実施例としてのプロジェクタ10Bの概略構成を示す説明図である。このプロジェクタ10Bは、第1実施例のプロジェクタ10A(図1)の第2の拡散素子170および回転駆動部180で構成される拡散性変動部を、位相制御デバイス210および位相制御デバイス210の動作を制御する位相制御デバイス駆動部220で構成される拡散性変動部に置き換えた点を除いて、第1実施例のプロジェクタ10Aの構成と同じである。そこで、以下では、構成の異なる位相制御デバイス210およびその位相制御デバイス駆動部220について説明を加えることとする。
B. Second embodiment:
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
図4は、位相制御デバイス210の位相制御面212を拡大して示す説明図である。位相制御デバイス210は、拡散面に相当する位相制御面212がその面方向に沿って複数の領域に区分されている。図の例は、位相制御面212が6行8列のマトリクス状の領域A11〜A68に区分されている例を示している。ただし、区分領域の数は、図示および説明を容易にするための例示であって、これに限定されるものではない。各領域A11〜A68の図示しない電極には、それぞれ、位相制御デバイス駆動部220において生成される制御電圧V11〜V68が印加される。各領域A11〜A68は、印加された制御電圧V11〜V68の大きさに応じて、通過する光の位相を制御することができる。このような位相制御デバイスとしては、例えば、液晶デバイスや透明圧電デバイス等を用いることができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the
ここで、各領域A11〜A68に印加する制御電圧V11〜V68の値をそれぞれランダムに時間的に変化させることにより、各領域の位相特性を時間的にランダムに変化させることができ、この結果として、拡散面としての位相制御面212から射出される光の拡散性を時間的に変化させることが可能である。これにより、第1実施例で説明した第2の拡散素子を拡散面に沿った方向で揺動させた場合と同様の効果を得ることができる。この結果、位相制御デバイス210を通過する第1の投写光学系140から射出された画像光(図中クロスハッチで示す。)の拡散性を時々刻々と変化させて、投写画像に発生するスペックルを効果的に低減することができる。また、位相制御デバイス210および第1の拡散素子160は固定されているので、従来例において問題となっていた投写画像のボケを発生させることはない。
Here, by changing the values of the control voltages V11 to V68 applied to the respective regions A11 to A68 randomly and temporally, the phase characteristics of the respective regions can be randomly changed temporally. As a result, It is possible to temporally change the diffusibility of light emitted from the
なお、本実施例においても、第1実施例において説明した第1および第2の拡散面における拡散性に関する制限や、第1および第2の投写光学系に関する制限は、同様に適用される。 Also in this embodiment, the restrictions on the diffusibility on the first and second diffusing surfaces and the restrictions on the first and second projection optical systems described in the first embodiment are similarly applied.
C.第3実施例:
図5は、本発明の第3実施例としてのプロジェクタ10Cの概略構成を示す説明図である。このプロジェクタ10Cは、第1実施例のプロジェクタ10A(図1)のR,G,B各色に対応する、レーザ光照明装置110R,110G,110B、および、液晶ライトバルブ120R,120G,120Bと、クロスダイクロイックプリズム130を、R,G,B各色に対応するレーザ光源装置110RC,110GC,110BCと、2次元スキャナ230とに置き換えた構成を有しており、その他の、第1の投写光学系140、第2の拡散素子170、第1の拡散素子160、および、第2の投写光学系150の構成は同じである。なお、第2の投写光学系150は図示を省略している。
C. Third embodiment:
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a
このプロジェクタ10Cは、R,G,B各色に対応するレーザ光源装置110RC,110GC,110BCから射出された各色の略平行なレーザ光が、2次元スキャナ230によって、水平方向および垂直方向の2次元方向に高速に走査され、2次元方向に走査された各レーザ光が、それぞれ、第1の投写光学系140によって、第1の拡散素子160の拡散面162に対応する中間像形成面IPS上で結像されて、中間像形成面IPS上に中間像が形成されるものである。すなわち、本実施例のプロジェクタ10Cは、走査型の中間像形成部を用いた構成のプロジェクタである。
In the
なお、R,G,B各色のレーザ光源装置110RC,110GC,110BCには変調回路250が接続されており、この変調回路250は、図示しない制御回路から供給される画像情報に応じて、各色のレーザ光源装置110RC,110GC,110BCが発するレーザ光の強度を変調する。これにより、中間像形成面IPS上で結像される中間像は、画像情報に応じた画像となる。
Note that a
また、2次元スキャナ230は、2次元スキャナの走査方向を制御する制御回路240によって制御される。
The two-
なお、2次元スキャナ230としては、例えば、1つのミラーを2次元方向に振動させることができるMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーデバイスを用いることにより実現できる。また、1次元のMEMSミラーデバイスを2つ組み合わせて構成することも可能である。
Note that the two-
本実施例のプロジェクタ10Cのように走査型の中間像形成部を用いた構成のプロジェクタにおいても、第1実施例のプロジェクタ10Aと同様に、投写画像のボケを抑制しつつ投写画像に発生するスペックルを効果的に低減することができる。
In the projector having the configuration using the scanning type intermediate image forming unit such as the
なお、本実施例のプロジェクタ10Cは、第1実施例のプロジェクタ10AのR,G,B各色に対応する、レーザ光照明装置110R,110G,110B、および、液晶ライトバルブ120R,120G,120Bと、クロスダイクロイックプリズム130を、R,G,B各色に対応するレーザ光源装置110RC,110GC,110BCと、2次元スキャナ230とに置き換えた構成を例に説明したが、第2実施例のプロジェクタ10BのR,G,B各色に対応する、レーザ光照明装置110R,110G,110B、および、液晶ライトバルブ120R,120G,120Bと、クロスダイクロイックプリズム130を、R,G,B各色に対応するレーザ光源装置110RC,110GC,110BCと、2次元スキャナ230とに置き換えることも可能である。
The
また、本実施例のプロジェクタ10Cは、2次元スキャナによる走査型の中間像形成部を用いたプロジェクタを例に説明したが、走査方向に垂直な方向に並ぶ1列の画素を有する光変調デバイスと、1次元スキャナによる走査型の中間像形成部を用いることも可能である。
Further, the
また、本実施例においても、第1実施例において説明した第1および第2の拡散面における拡散性に関する制限や、第1および第2の投写光学系に関する制限は、同様に適用される。ただし、第2の拡散素子の配置位置に関する制限のうち、第1の拡散素子160の入射側に配置する場合の制限に関しては、第2の投写光学系150の焦点深度外であって、2次元スキャナ230から第1の拡散素子160までの光の経路のいずれかの位置に制限される。
Also in this embodiment, the restrictions on the diffusibility on the first and second diffusing surfaces described in the first embodiment and the restrictions on the first and second projection optical systems are similarly applied. However, among the restrictions on the arrangement position of the second diffusing element, the restriction on the arrangement on the incident side of the
D.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能である。
D. Variation:
In addition, this invention is not restricted to said Example and embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it is possible to implement in various forms.
例えば、上記実施例では、第1の拡散素子160として、通過する光の角度を拡げる透過型の拡散素子を例に説明したが、反射する光の角度を拡げる反射型の拡散素子を用いる構成としてもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施例では、可干渉性を有する光としてレーザ光を用いた場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、LEDの発光光等、可干渉性を有する光を用いる場合にも本発明を適用可能である。 In the above-described embodiment, the case where laser light is used as coherent light has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and coherent light such as light emitted from an LED is used. In this case, the present invention can be applied.
10A,10B,10C…プロジェクタ
110R,110G,110B…レーザ光照明装置
110RC,110GC,110BC…レーザ光源装置
112R,112G,112B…インテグレータ光学系
113R,113G.113B…フィールドレンズ
120R,120G,120B…液晶ライトバルブ
130…クロスダイクロイックプリズム
140…第1の投写光学系
150…第2の投写光学系
160…第1の拡散素子
162…拡散面
170…第2の拡散素子
172…拡散面
180…回転駆動部
182…回転軸
210…位相制御デバイス
212…位相制御面
220…制御回路
240…制御回路
250…変調回路
SC…スクリーン
IPS…中間像形成面
10A, 10B, 10C ...
Claims (19)
可干渉性を有する光を発する光源と、
前記光源からの光を用いて中間像を形成する中間像形成部と、
前記中間像からの光を、前記表示面上に結像させる結像光学系と、
前記中間像が形成される中間像形成面からずれた位置であって、前記中間像形成部内を含む前記中間像形成部から前記結像光学系までの光の経路のいずれかの位置に拡散面を有し、前記拡散面に沿った面内における拡散性を時間的に変化させる拡散性変動部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 An image display device that projects an image on a display surface,
A light source that emits coherent light;
An intermediate image forming unit that forms an intermediate image using light from the light source;
An imaging optical system for forming light from the intermediate image on the display surface;
A diffusing surface at a position shifted from the intermediate image forming surface on which the intermediate image is formed, at any position on the light path from the intermediate image forming unit to the imaging optical system, including the inside of the intermediate image forming unit A diffusivity variation part that temporally changes the diffusivity in a plane along the diffusion surface;
An image display device comprising:
前記拡散性変動部は、
前記拡散面を構成する拡散素子と、
前記拡散素子を前記拡散面に沿った方向で揺動させる拡散面揺動部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
The diffusivity variation part is
A diffusion element constituting the diffusion surface;
A diffusion surface swinging portion that swings the diffusion element in a direction along the diffusion surface;
An image display device comprising:
前記拡散面揺動部による前記拡散素子の揺動は、前記拡散面に沿った面内における前記いずれかの方向に沿って前記拡散板を振動させることにより実現されることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 2,
The image display characterized in that the oscillating of the diffusing element by the diffusing surface oscillating portion is realized by oscillating the diffusing plate along one of the directions in a plane along the diffusing surface. apparatus.
前記拡散面揺動部による前記拡散素子の揺動は、前記拡散面に沿った面内において前記拡散素子を回転させることにより実現されることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 2,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the oscillating motion of the diffusing element by the diffusing surface oscillating portion is realized by rotating the diffusing element in a plane along the diffusing surface.
前記拡散素子は前記拡散面に沿った面内においてランダムな位相特性を有するランダム位相板であることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to any one of claims 2 to 4,
The image display device, wherein the diffusion element is a random phase plate having random phase characteristics in a plane along the diffusion surface.
前記拡散素子はアンチグレアフィルムを用いた拡散素子であることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to any one of claims 2 to 4,
The image display device, wherein the diffusion element is a diffusion element using an antiglare film.
前記拡散性変動部は、
前記拡散面に対応し、前記拡散面に沿って複数の領域に区分された位相制御面を有し、各領域の電極に印加される駆動電圧に応じて、前記各領域から射出される光の位相特性を制御する位相制御デバイスと、
前記各領域の電極に前記駆動電圧を印加する位相制御デバイス駆動部と、を備え、
前記位相制御デバイス駆動部は、
前記領域ごとに、それぞれ、ランダムに変化する電圧を前記駆動電圧として印加して、前記領域ごとに、それぞれ、ランダムに位相特性を変化させることにより、前記位相制御面としての前記拡散面に沿った面内における拡散性を時間的に変化させる
ことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
The diffusivity variation part is
The phase control surface corresponding to the diffusion surface and divided into a plurality of regions along the diffusion surface, and according to the drive voltage applied to the electrodes of each region, the light emitted from each region A phase control device for controlling the phase characteristics;
A phase control device drive unit that applies the drive voltage to the electrodes in each region,
The phase control device driver is
For each of the regions, a randomly changing voltage is applied as the driving voltage, and the phase characteristics are changed randomly for each of the regions, thereby along the diffusion surface as the phase control surface. An image display device characterized by temporally changing in-plane diffusivity.
前記位相制御デバイスは、液晶デバイスあるいは透明圧電デバイスであることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 7,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the phase control device is a liquid crystal device or a transparent piezoelectric device.
前記中間像形成部は
前記光源からの光を前記画像に応じて変調することにより前記画像を表す光を射出する光変調デバイスと、
前記光変調デバイスからの光を前記中間像形成面上で前記中間像として結像させる中間像結像光学系と、を備え、
前記中間像形成部から前記結像光学系までの光の経路は、前記光変調デバイスから前記結像光学系までの光の経路である
ことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to any one of claims 1 to 8,
The intermediate image forming unit emits light representing the image by modulating light from the light source according to the image; and
An intermediate image forming optical system that forms light from the light modulation device as the intermediate image on the intermediate image forming surface;
The light path from the intermediate image forming unit to the imaging optical system is a light path from the light modulation device to the imaging optical system.
前記中間像形成部は、前記光源からの光に基づく前記画像を表す光を走査する走査デバイスを備え、
前記中間像形成部から前記結像光学系までの光の経路は、前記走査デバイスから前記結像光学系までの光の経路である
ことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to any one of claims 1 to 8,
The intermediate image forming unit includes a scanning device that scans light representing the image based on light from the light source,
The light path from the intermediate image forming unit to the imaging optical system is a light path from the scanning device to the imaging optical system.
前記中間像形成部は、さらに、前記走査デバイスからの光を前記中間像形成面上で前記中間像として結像させる中間像結像光学系を備える
ことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 10,
The intermediate image forming unit further includes an intermediate image forming optical system that forms light from the scanning device as the intermediate image on the intermediate image forming surface.
前記中間像結像光学系はテレセントリック光学系であることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 9 or 11,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the intermediate image forming optical system is a telecentric optical system.
前記拡散面は、前記中間像形成面を中心とする前記結像光学系の焦点深度の外側の近傍位置に配置されることを特徴とする画像表示装置。 An image display device according to any one of claims 1 to 12,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the diffusion surface is disposed at a position near the outside of a focal depth of the imaging optical system with the intermediate image forming surface as a center.
前記拡散面は、前記中間像結像光学系内の瞳の位置に配置されることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 12,
The image display apparatus, wherein the diffusion surface is disposed at a position of a pupil in the intermediate image imaging optical system.
前記拡散面を第2の拡散面とし、
前記中間像形成面の位置に、第1の拡散面を構成する拡散素子を備えることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to any one of claims 1 to 14,
The diffusion surface as a second diffusion surface;
An image display device comprising a diffusion element constituting a first diffusion surface at a position of the intermediate image forming surface.
前記第2の拡散面の拡散性は前記第1の拡散面の拡散性より小さいことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 15,
An image display device characterized in that the diffusivity of the second diffusing surface is smaller than that of the first diffusing surface.
前記第1の拡散面を構成する拡散素子の拡散粒子サイズは、前記中間像の画素の大きさよりも小さいことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 15 or 16, wherein
An image display device, wherein a diffusion particle size of a diffusion element constituting the first diffusion surface is smaller than a pixel size of the intermediate image.
前記第1の拡散面を構成する拡散素子は、射出する光の拡がりの角度を所望の角度範囲に設定可能な拡散素子により構成されることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 15 or 16, wherein
The image display device, wherein the diffusing element constituting the first diffusing surface is constituted by a diffusing element capable of setting a spread angle of emitted light within a desired angle range.
前記射出する光の拡がりの角度を所望の角度範囲に設定可能な拡散素子はホログラムを利用した拡散素子であり、前記ホログラムの凹凸ピッチは、前記中間像の画素の大きさよりも小さいことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 18,
The diffusion element capable of setting the angle of spread of the emitted light to a desired angle range is a diffusion element using a hologram, and the uneven pitch of the hologram is smaller than the size of the pixel of the intermediate image. An image display device.
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