JP2011100093A - 投写型映像表示装置及び拡散光学素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】
スペックルノイズの除去及び輝度低下抑制を適切に両立することを可能とする投写型映像表示装置及び拡散光学素子を提供する。
【解決手段】
投写型映像表示装置100は、可干渉性を有する光を出射する光源ユニット110と、光源ユニット110から出射された光を変調するDMD500とを備える。投写型映像表示装置は、光源ユニット110とDMD500との間に設けられた拡散光学素子600と、第1モードと第2モードとを制御する制御ユニット800とを備える。制御ユニット800は、第1モードにおいて、第2モードよりも高い拡散度で、光源ユニット110から出射される光を拡散するように拡散光学素子600を制御する。
【選択図】図7
スペックルノイズの除去及び輝度低下抑制を適切に両立することを可能とする投写型映像表示装置及び拡散光学素子を提供する。
【解決手段】
投写型映像表示装置100は、可干渉性を有する光を出射する光源ユニット110と、光源ユニット110から出射された光を変調するDMD500とを備える。投写型映像表示装置は、光源ユニット110とDMD500との間に設けられた拡散光学素子600と、第1モードと第2モードとを制御する制御ユニット800とを備える。制御ユニット800は、第1モードにおいて、第2モードよりも高い拡散度で、光源ユニット110から出射される光を拡散するように拡散光学素子600を制御する。
【選択図】図7
Description
本発明は、可干渉性を有する光を出射する光源を備えた投写型映像表示装置、可干渉性を有する光を拡散する拡散光学素子に関する。
従来、光源と、光源から出射された光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射された光を投写面上に投写する投写ユニットとを有する投写型映像表示装置が知られている。
近年では、主に映像光の高輝度化を図るために、投写型映像表示装置の光源としてレーザ光源を用いることが試みられている。
ここで、レーザ光源から出射されるレーザ光は可干渉性(コヒーレンシ)を有するため、スペックルノイズが問題になる。スペックルノイズとは、投写ユニットから出射された映像光が投写面上で散乱し、散乱光が干渉することによって生じるノイズである。なお、スペックルノイズを低減する手法としては、以下に示す手法が提案されている。
第1手法は、レーザ光の進行方向と平行な回転軸を中心として回転する円盤形状の拡散板によってレーザ光を拡散する手法である(例えば、特許文献1)。第2手法は、2つの拡散板によってレーザ光を拡散する手法である(例えば、特許文献2)。
ところで、第1手法及び第2手法では、スペックルノイズを低減するために拡散板を用いるが、拡散板によってレーザ光を拡散すると、投写面上に投写される光の輝度が低下する。すなわち、スペックルノイズを除去する効果及び投写面に表示される映像の輝度は、トレードオフの関係を有する。
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、スペックルノイズの除去及び輝度低下抑制を適切に両立することを可能とする投写型映像表示装置及び拡散光学素子を提供することを目的とする。
第1の特徴に係る投写型映像表示装置は、可干渉性を有する光を出射する光源(光源ユニット110)と、前記光源から出射された光を変調する光変調素子(DMD500)と、前記光変調素子から出射された光を投写面に投写する投写ユニット(投写ユニット150)とを備える。投写型映像表示装置は、前記光源と前記光変調素子との間に設けられており、前記光源から出射される光を拡散するとともに、前記光源から出射される光を透過する拡散光学素子(拡散光学素子600)と、第1モードと第2モードとを制御する制御部(制御ユニット800)とを備える。前記制御部は、前記第1モードにおいて、前記第2モードよりも高い拡散度で、前記光源から出射される光を拡散するように前記拡散光学素子を制御する。
第1の特徴において、前記拡散光学素子は、前記光源から出射される光の進行方向において、複数の拡散面を有する。前記制御部は、前記複数の拡散面が異なる動作パターンで動作するように前記拡散光学素子を制御する。
第1の特徴において、前記拡散光学素子は、第1回転軸を中心として回転する第1回転体と、前記第1回転軸と平行な第2回転軸を中心として回転する第2回転体と、前記第1回転体及び前記第2回転体に無端ループ状に巻き掛けられた帯状の拡散シートとを含む。前記帯状の拡散シートは、前記光源から出射される光の進行方向において、2つの拡散面を構成する。前記制御部は、前記第1回転体及び前記第2回転体の回転に伴って、2つの拡散面が互いに逆方向に移動するように前記拡散光学素子を制御する。
第1の特徴において、前記制御部は、前記複数の拡散面のうち、1つの拡散面が止まるときに、他の拡散面が動くように前記拡散光学素子を制御する。
第1の特徴において、前記拡散光学素子は、第1拡散板及び第2拡散板を含む。前記制御部は、前記第1拡散板及び前記第2拡散板が異なる方向に沿って振動するように前記拡散光学素子を制御する。
第1の特徴において、前記拡散光学素子は、拡散度が異なる複数の拡散領域を有する。前記制御部は、前記第2モードにおいて、前記第1モードで用いる拡散領域よりも低い拡散度を有する拡散領域を用いて、前記光源から出射される光を拡散するように前記拡散光学素子を制御する。
第2の特徴に係る拡散光学素子は、可干渉性を有する光を拡散するとともに、可干渉性を有する光を透過する。拡散光学素子は、第1回転軸を中心として回転する第1回転体と、前記第1回転軸と平行な第2回転軸を中心として回転する第2回転体と、前記第1回転体及び前記第2回転体に無端ループ状に巻き掛けられた帯状の拡散シートとを備える。前記帯状の拡散シートは、互いに逆方向に移動する2つの拡散面を構成する。
本発明によれば、スペックルノイズの除去及び輝度低下抑制を適切に両立することを可能とする投写型映像表示装置及び拡散光学素子を提供することができる。
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
[実施形態の概要]
実施形態に係る投写型映像表示装置は、可干渉性を有する光を出射する光源と、光源から出射された光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射された光を投写面に投写する投写ユニットとを備える。投写型映像表示装置は、光源と光変調素子との間に設けられており、光源から出射される光を拡散するとともに、光源から出射される光を透過する拡散光学素子と、第1モードと第2モードとを制御する制御部とを備える。制御部は、第1モードにおいて、第2モードよりも高い拡散度で、光源から出射される光を拡散するように拡散光学素子を制御する。
実施形態に係る投写型映像表示装置は、可干渉性を有する光を出射する光源と、光源から出射された光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射された光を投写面に投写する投写ユニットとを備える。投写型映像表示装置は、光源と光変調素子との間に設けられており、光源から出射される光を拡散するとともに、光源から出射される光を透過する拡散光学素子と、第1モードと第2モードとを制御する制御部とを備える。制御部は、第1モードにおいて、第2モードよりも高い拡散度で、光源から出射される光を拡散するように拡散光学素子を制御する。
実施形態では、制御部は、第1モードにおいて、第2モードよりも高い拡散度で、光源から出射される光を拡散するように拡散光学素子を制御する。すなわち、第1モードでは、第2モードと比べて、拡散度が高いため、スペックルノイズが効果的に除去される。一方で、第2モードでは、第1モードと比べて、拡散度が低いため、輝度低下が抑制される。すなわち、モードの切り替えによって、スペックルノイズの除去及び輝度低下抑制を適切に両立することができる。
[第1実施形態]
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100を示す斜視図である。図2は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100を側方から見た図である。
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100を示す斜視図である。図2は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100を側方から見た図である。
図1及び図2に示すように、投写型映像表示装置100は、筐体200を有しており、投写面300に映像を投写する。以下においては、投写型映像表示装置100が壁面に設けられた投写面300に映像光を投写するケースについて例示する(壁面投写)。
このようなケースにおける筐体200の配置を壁面投写配置と称する。具体的には、投写型映像表示装置100は、壁面420と、壁面420に略垂直な床面410とに沿って配置される。
第1実施形態では、投写面300に平行な水平方向を“幅方向”と称する。投写面300の法線方向を“奥行き方向”と称する。幅方向及び奥行き方向の双方に直交する方向を“高さ方向”と称する。
筐体200は、略直方体形状を有する。奥行き方向における筐体200のサイズ及び高さ方向における筐体200のサイズは、幅方向における筐体200のサイズよりも小さい。奥行き方向における筐体200のサイズは、反射ミラー(図2に示す凹面ミラー152)から投写面300までの投写距離と略等しい。幅方向において、筐体200のサイズは、投写面300のサイズと略等しい。高さ方向において、筐体200のサイズは、投写面300が設けられる位置に応じて定められる。
具体的には、筐体200は、投写面側側壁210と、前面側側壁220と、底面板230と、天板240と、第1側面側側壁250と、第2側面側側壁260とを有する。
投写面側側壁210は、投写面300と略平行な第1配置面(第1実施形態では、壁面420)と対向する板状の部材である。前面側側壁220は、投写面側側壁210の反対側に設けられた板状の部材である。底面板230は、床面410と対向する板状の部材である。天板240は、底面板230の反対側に設けられた板状の部材である。第1側面側側壁250及び第2側面側側壁260は、幅方向において筐体200の両端を形成する板状の部材である。
筐体200は、光源ユニット110と、電源ユニット120と、冷却ユニット130と、色分離合成ユニット140と、投写ユニット150とを収容する。投写面側側壁210は、投写面側凹部160A及び投写面側凹部160Bを有する。前面側側壁220は、前面側凸部170を有する。天板240は、天板凹部180を有する。第1側面側側壁250は、ケーブル端子190を有する。
光源ユニット110は、複数の光源(図3に示す固体光源111W)によって構成されるユニットである。各光源は、LD(Laser Diode)などの半導体レーザ素子である。第1実施形態では、複数の固体光源111Wは、可干渉性を有する白色光Wを出射する。光源ユニット110の詳細については後述する。
電源ユニット120は、投写型映像表示装置100に電力を供給するユニットである。例えば、電源ユニット120は、光源ユニット110及び冷却ユニット130に電力を供給する。
冷却ユニット130は、光源ユニット110に設けられた複数の光源を冷却するユニットである。具体的には、冷却ユニット130は、各光源を載置する冷却ジャケットを冷却することによって、各光源を冷却する。
なお、冷却ユニット130は、各光源以外にも、電源ユニット120や光変調素子(後述するDMD500)を冷却するように構成されている。
色分離合成ユニット140は、白色光Wを分離して、赤成分光R、緑成分光G及び青成分光Bを分離する。さらに、色分離合成ユニット140は、赤成分光R、緑成分光G及び青成分光Bを再合成して、映像光を投写ユニット150に出射する。色分離合成ユニット140の詳細については後述する(図3を参照)。
投写ユニット150は、色分離合成ユニット140から出射された光(映像光)を投写面300に投写する。具体的には、投写ユニット150は、色分離合成ユニット140から出射された光を投写面300上に投写する投写レンズ群(図3に示す投写レンズ群151)と、投写レンズ群から出射された光を投写面300側に反射する反射ミラー(図3に示す凹面ミラー152)とを有する。投写ユニット150の詳細については後述する。
投写面側凹部160A及び投写面側凹部160Bは、投写面側側壁210に設けられており、筐体200の内側に窪む形状を有する。投写面側凹部160A及び投写面側凹部160Bは、筐体200の端まで延びている。投写面側凹部160A及び投写面側凹部160Bには、筐体200の内側に連通する通気口が設けられる。
第1実施形態では、投写面側凹部160A及び投写面側凹部160Bは、筐体200の幅方向に沿って延びている。例えば、投写面側凹部160Aには、筐体200の外側の空気を筐体200の内側に入れるための吸気口が通気口として設けられる。投写面側凹部160Bには、筐体200の内側の空気を筐体200の外側に出すための排気口が通気口として設けられる。
前面側凸部170は、前面側側壁220に設けられており、筐体200の外側に張り出す形状を有する。前面側凸部170は、筐体200の幅方向において、前面側側壁220の略中央に設けられる。筐体200の内側において前面側凸部170によって形成される空間には、投写ユニット150に設けられた反射ミラー(図3に示す凹面ミラー152)が収容される。
天板凹部180は、天板240に設けられており、筐体200の内側に窪む形状を有する。天板凹部180は、投写面300側に向けて下る傾斜面181を有する。傾斜面181は、投写ユニット150から出射された光を投写面300側に透過(投写)する透過領域を有する。
ケーブル端子190は、第1側面側側壁250に設けられており、電源端子や映像端子などの端子である。なお、ケーブル端子190は、第2側面側側壁260に設けられていてもよい。
(光源ユニット、色分離合成ユニット及び投写ユニットの構成)
以下において、第1実施形態に係る光源ユニット、色分離合成ユニット及び投写ユニットの構成について、図面を参照しながら説明する。図3は、第1実施形態に係る光源ユニット110、色分離合成ユニット140及び投写ユニット150を示す図である。第1実施形態では、DLP(Digital Light Processing)方式(登録商標)に対応する投写型映像表示装置100を例示する。
以下において、第1実施形態に係る光源ユニット、色分離合成ユニット及び投写ユニットの構成について、図面を参照しながら説明する。図3は、第1実施形態に係る光源ユニット110、色分離合成ユニット140及び投写ユニット150を示す図である。第1実施形態では、DLP(Digital Light Processing)方式(登録商標)に対応する投写型映像表示装置100を例示する。
図3に示すように、光源ユニット110は、複数の固体光源111W、複数の光ファイバー113W及びバンドル部114Wを有する。固体光源111Wは、上述したように、可干渉性を有する白色光Wを出射するLDなどの半導体レーザ素子である。固体光源111Wには、光ファイバー113Wが接続される。
各固体光源111Wに接続された光ファイバー113Wは、バンドル部114Wで束ねられる。すなわち、各固体光源111Wから出射された光は、各光ファイバー113Wによって伝達されて、バンドル部114Wに集められる。固体光源111Wは、固体光源111Wを冷却するための冷却ジャケット(不図示)に載置される。
色分離合成ユニット140は、ロッドインテグレータ10W、レンズ21W、レンズ23、ミラー34及びミラー35を有する。また、色分離合成ユニット140は、拡散光学素子600を有する。
ロッドインテグレータ10Wは、光入射面と、光出射面と、光入射面の外周から光出射面の外周に亘って設けられる光反射側面とを有する。ロッドインテグレータ10Wは、バンドル部114Wで束ねられた光ファイバー113Wから出射される白色光Wを均一化する。すなわち、ロッドインテグレータ10Wは、光反射側面で白色光Wを反射することによって、白色光Wを均一化する。
なお、ロッドインテグレータ10Wは、光反射側面がミラー面によって構成された中空ロッドであってもよい。また、ロッドインテグレータ10Wは、ガラスなどによって構成された中実ロッドであってもよい。
レンズ21Wは、白色光Wが各DMD500に照射されるように、白色光Wを略平行光化するレンズである。レンズ23は、白色光Wの拡大を抑制しながら、白色光Wを各DMD500に略結像するためのレンズである。ミラー34及びミラー35は、白色光Wを反射する。
色分離合成ユニット140は、レンズ40と、プリズム50と、プリズム60と、プリズム70と、プリズム80と、プリズム90と、複数のDMD;Digital Micromirror Device(DMD500R、DMD500G及びDMD500B)とを有する。
レンズ40は、各色成分光が各DMD500に照射されるように、白色光Wを略平行光化するレンズである。
プリズム50は、透光性部材によって構成されており、面51及び面52を有する。プリズム50(面51)とプリズム60(面61)との間にはエアギャップが設けられており、白色光Wが面51に入射する角度(入射角)が全反射角よりも大きいため、白色光Wは面51で反射される。一方で、プリズム50(面52)とプリズム70(面71)との間にはエアギャップが設けられるが、白色光Wが面52に入射する角度(入射角)が全反射角よりも小さいため、面51で反射された白色光Wは面52を透過する。
プリズム60は、透光性部材によって構成されており、面61を有する。
プリズム70は、透光性部材によって構成されており、面71及び面72を有する。プリズム50(面52)とプリズム70(面71)との間にはエアギャップが設けられており、面72で反射された青成分光B及びDMD500Bから出射された青成分光Bが面71に入射する角度(入射角)が全反射角よりも大きいため、面72で反射された青成分光B及びDMD500Bから出射された青成分光Bは面71で反射される。
面72は、赤成分光R及び緑成分光Gを透過して、青成分光Bを反射するダイクロイックミラー面である。従って、面51で反射された光のうち、赤成分光R及び緑成分光Gは面72を透過し、青成分光Bは面72で反射される。面71で反射された青成分光Bは面72で反射される。
プリズム80は、透光性部材によって構成されており、面81及び面82を有する。プリズム70(面72)とプリズム80(面81)との間にはエアギャップが設けられており、面81を透過して面82で反射された赤成分光R及びDMD500Rから出射された赤成分光Rが再び面81に入射する角度(入射角)が全反射角よりも大きいため、面81を透過して面82で反射された赤成分光R及びDMD500Rから出射された赤成分光Rは面81で反射される。一方で、DMD500Rから出射されて面81で反射された後に面82で反射された赤成分光Rが再び面81に入射する角度(入射角)が全反射角よりも小さいため、DMD500Rから出射されて面81で反射された後に面82で反射された赤成分光Rは面81を透過する。
面82は、緑成分光Gを透過して、赤成分光Rを反射するダイクロイックミラー面である。従って、面81を透過した光のうち、緑成分光Gは面82を透過し、赤成分光Rは面82で反射される。面81で反射された赤成分光Rは面82で反射される。DMD500Gから出射された緑成分光Gは面82を透過する。
ここで、プリズム70は、赤成分光R及び緑成分光Gを含む合成光と青成分光Bとを面72によって分離する。プリズム80は、赤成分光Rと緑成分光Gとを面82によって分離する。すなわち、プリズム70及びプリズム80は、各色成分光を分離する色分離素子として機能する。
なお、第1実施形態では、プリズム70の面72のカットオフ波長は、緑色に相当する波長帯と青色に相当する波長帯との間に設けられる。プリズム80の面82のカットオフ波長は、赤色に相当する波長帯と緑色に相当する波長帯との間に設けられる。
一方で、プリズム70は、赤成分光R及び緑成分光Gを含む合成光と青成分光Bとを面72によって合成する。プリズム80は、赤成分光Rと緑成分光Gとを面82によって合成する。すなわち、プリズム70及びプリズム80は、各色成分光を合成する色合成素子として機能する。
プリズム90は、透光性部材によって構成されており、面91を有する。面91は、緑成分光Gを透過するように構成されている。なお、DMD500Gへ入射する緑成分光G及びDMD500Gから出射された緑成分光Gは面91を透過する。
DMD500R、DMD500G及びDMD500Bは、複数の微少ミラーによって構成されており、複数の微少ミラーは可動式である。各微少ミラーは、基本的に1画素に相当する。DMD500Rは、各微少ミラーの角度を変更することによって、投写ユニット150側に赤成分光Rを反射するか否かを切り替える。同様に、DMD500G及びDMD500Bは、各微少ミラーの角度を変更することによって、投写ユニット150側に緑成分光G及び青成分光Bを反射するか否かを切り替える。
投写ユニット150は、投写レンズ群151と、凹面ミラー152とを有する。
投写レンズ群151は、色分離合成ユニット140から出射された光(映像光)を凹面ミラー152側に出射する。
凹面ミラー152は、投写レンズ群151から出射された光(映像光)を反射する。凹面ミラー152は、映像光を集光した上で、映像光を広角化する。例えば、凹面ミラー152は、投写レンズ群151側に凹面を有する非球面ミラーである。
凹面ミラー152で集光された映像光は、天板240に設けられた天板凹部180の傾斜面181に設けられた透過領域を透過する。傾斜面181に設けられた透過領域は、凹面ミラー152によって映像光が集光される位置近傍に設けられることが好ましい。
凹面ミラー152は、上述したように、前面側凸部170によって形成される空間に収容される。例えば、凹面ミラー152は、前面側凸部170の内側に固定されることが好ましい。また、前面側凸部170の内側面の形状は、凹面ミラー152に沿った形状であることが好ましい。
ここで、第1実施形態では、色分離合成ユニット140は、上述したように、拡散光学素子600を有する。拡散光学素子600は、光源ユニット110から出射される光の光路上において、光源ユニット110とDMD500との間に設けられており、光源ユニット110から出射された光のスペックルノイズを低減するユニットである。言い換えると、拡散光学素子600は、スペックルを低減するために、白色光Wの空間コヒーレンスを低減させる光学素子である。具体的には、拡散光学素子600は、ロッドインテグレータ10Wによって均一化された白色光Wを拡散するとともに白色光Wを透過する。例えば、拡散光学素子600の構成としては、以下に示す構成が考えられる。
(第1構成例)
第1構成例では、図4に示すように、拡散光学素子600は、駆動装置610と、拡散板620とを有する。
第1構成例では、図4に示すように、拡散光学素子600は、駆動装置610と、拡散板620とを有する。
駆動装置610は、アーム611によって拡散板620と接続されており、アーム611の駆動によって拡散板620を制御する。
拡散板620は、光源ユニット110から出射される光の光路上において、光源ユニット110とDMD500との間に配置される。拡散板620は、光源ユニット110から出射される光を拡散するとともに、光源ユニット110から出射される光を透過する。
具体的には、拡散板620は、拡散度が異なる複数の領域(拡散領域621、拡散領域622、拡散領域623)を有する。第1実施形態では、拡散領域621の拡散度は、拡散領域622の拡散度よりも高く、拡散領域622の拡散度は、拡散領域623の拡散度よりも高い。
ここで、第1構成例では、駆動装置610は、拡散領域621〜拡散領域623のうち、ロッドインテグレータ10Wから出射される光が照射される領域をアーム611の駆動によって切り替える。また、駆動装置610は、ロッドインテグレータ10Wから出射される光が照射される領域をアーム611の駆動によって振動させる。
(第2構成例)
第2構成例では、図5に示すように、拡散光学素子600は、第1構成例と同様に、駆動装置610と、拡散板620とを有する。
第2構成例では、図5に示すように、拡散光学素子600は、第1構成例と同様に、駆動装置610と、拡散板620とを有する。
ここで、第2構成例では、駆動装置610は、回動体612と接続されており、回動体612を駆動する。駆動装置610は、拡散領域621〜拡散領域623のうち、ロッドインテグレータ10Wから出射される光が照射される領域を回動体612の駆動によって切り替える。また、駆動装置610は、第1構成例と同様に、ロッドインテグレータ10Wから出射される光が照射される領域をアーム611の駆動によって振動させる。
(第3構成例)
第3構成例では、図6に示すように、ロッドインテグレータ10Wの光入射側にスペックル低減ユニット600Aが設けられており、ロッドインテグレータ10Wの光出射側にスペックル低減ユニット600Bが設けられる。スペックル低減ユニット600A及びスペックル低減ユニット600Bの構成は、拡散光学素子600と同様である。
第3構成例では、図6に示すように、ロッドインテグレータ10Wの光入射側にスペックル低減ユニット600Aが設けられており、ロッドインテグレータ10Wの光出射側にスペックル低減ユニット600Bが設けられる。スペックル低減ユニット600A及びスペックル低減ユニット600Bの構成は、拡散光学素子600と同様である。
また、スペックル低減ユニット600Aに設けられる拡散板620Aは、ロッドインテグレータ10Wに入射する光路上に配置可能に構成される。スペックル低減ユニット600Bに設けられる拡散板620Bは、ロッドインテグレータ10Wから出射される光の光路上に配置可能に構成される。
なお、第3構成例では、拡散板620A及び拡散板620Bは、単一の拡散度を有する領域のみによって構成されてもよい。但し、拡散板620Aの拡散度は、拡散板620Bの拡散度と異なってもよい。
例えば、第3構成例では、スペックル低減ユニット600Bに設けられた駆動装置610Bは、ロッドインテグレータ10Wから出射される光の光路に拡散板620Bが配置されるようにアーム611Bを駆動可能である。また、駆動装置610Bは、ロッドインテグレータ10Wから出射される光の光路から拡散板620Bを外すようにアーム611Bを駆動可能である。
なお、スペックル低減ユニット600Aに設けられた駆動装置610Aは、ロッドインテグレータ10Wから出射される光の光路に拡散板620Aが配置されるようにアーム611Aを駆動可能であってもよい。また、駆動装置610Aは、ロッドインテグレータ10Wから出射される光の光路から拡散板620Aを外すようにアーム611Aを駆動可能であってもよい。
(制御ユニットの構成)
以下において、第1実施形態に係る制御ユニットについて、図面を参照しながら説明する。図7は、第1実施形態に係る制御ユニット800を示すブロック図である。制御ユニット800は、投写型映像表示装置100に設けられており、投写型映像表示装置100を制御する。
以下において、第1実施形態に係る制御ユニットについて、図面を参照しながら説明する。図7は、第1実施形態に係る制御ユニット800を示すブロック図である。制御ユニット800は、投写型映像表示装置100に設けられており、投写型映像表示装置100を制御する。
なお、制御ユニット800は、映像入力信号を映像出力信号に変換する。映像入力信号は、赤入力信号Rin、緑入力信号Gin及び青入力信号Binによって構成される。映像出力信号は、赤出力信号Rout、緑出力信号Gout及び青出力信号Boutによって構成される。映像入力信号及び映像出力信号は、1フレームを構成する複数の画素毎に入力される信号である。
また、第1実施形態では、制御ユニット800は、光源ユニット110から出射される光の拡散度が異なる複数のモード(少なくとも第1モード及び第2モード)を制御する。ここで、拡散度が高いほど、スペックルノイズを除去する効果が高い。一方で、拡散度が高いほど、DMD500に導かれる有効光が減少するため、投写面300に表示される映像の輝度が低下する。すなわち、スペックルノイズを除去する効果及び投写面300に表示される映像の輝度は、トレードオフの関係を有する。
第1実施形態では、制御ユニット800は、光源ユニット110から出射される光の拡散度が異なる複数のモードの制御によって、スペックルノイズの除去を優先するか、映像の輝度を優先するかを制御する。
図7に示すように、制御ユニット800は、外部インタフェース810及びモード制御部820を有する。
外部インタフェース810は、操作部910に接続されており、操作部910から操作信号を取得する。なお、操作部910は、投写型映像表示装置100(筐体200)に設けられていてもよく、リモートコントローラに設けられていてもよい。
ここで、操作信号は、例えば、図8に示すように、映像の輝度を優先するレベルを示す信号である。図8では、3つのレベルが例示されており、レベル1が選択された場合に、映像の輝度が最も優先される。すなわち、レベル1が選択された場合に、光源ユニット110から出射される光の拡散度が最も低くなるようにモードが選択される。一方で、レベル3が選択された場合に、スペックルノイズの除去が最も優先される。すなわち、レベル3が選択された場合に、光源ユニット110から出射される光の拡散度が最も高くなるようにモードが選択される。
或いは、操作信号は、例えば、図9に示すように、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離を示す信号である。ここで、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離が大きいほど、スペックルノイズが観測されにくい。従って、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離が大きいほど、光源ユニット110から出射される光の拡散度が低いモードが選択される。
外部インタフェース810は、撮像装置920A及び撮像装置920Bに接続されており、撮像装置920A及び撮像装置920Bから撮像画像を取得する。ここで、撮像装置920A及び撮像装置920Bは、図10に示すように、投写型映像表示装置100(筐体200)に設けられており、投写型映像表示装置100に対して投写面300の反対側を撮像する。すなわち、撮像装置920A及び撮像装置920Bは、視聴者を撮像する。
なお、撮像装置920A及び撮像装置920Bから取得される撮像画像によって、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離が特定可能である。
モード制御部820は、光源ユニット110から出射される光の拡散度が異なる複数のモードを制御する。詳細には、第1に、モード制御部820は、外部インタフェース810によって取得される情報に基づいて、複数のモードの中からモードを選択する。
例えば、映像の輝度を優先するレベルを示す操作信号が外部インタフェース810によって取得される場合に、モード制御部820は、輝度を優先するレベルに基づいて、複数のモードの中からいずれのモードを選択する。或いは、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離を示す操作信号が外部インタフェース810によって取得される場合には、モード制御部820は、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離に基づいて、複数のモードの中からいずれのモードを選択する。或いは、撮像画像が外部インタフェース810によって取得される場合には、モード制御部820は、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離を特定し、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離に基づいて、複数のモードの中からいずれのモードを選択する。
例えば、映像の輝度を優先するレベルを示す操作信号が外部インタフェース810によって取得される場合に、モード制御部820は、輝度を優先するレベルに基づいて、複数のモードの中からいずれのモードを選択する。或いは、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離を示す操作信号が外部インタフェース810によって取得される場合には、モード制御部820は、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離に基づいて、複数のモードの中からいずれのモードを選択する。或いは、撮像画像が外部インタフェース810によって取得される場合には、モード制御部820は、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離を特定し、投写面300(スクリーン)と視聴者との間の距離に基づいて、複数のモードの中からいずれのモードを選択する。
第2に、モード制御部820は、選択されたモードに基づいて、拡散光学素子600に設けられた駆動装置610を制御する。
例えば、複数のモードが3種類であり、拡散光学素子600が図4に示す第1構成例である場合には、モード制御部820は、選択されたモードに基づいて、拡散領域621〜拡散領域623のうち、ロッドインテグレータ10Wから出射される光が照射される領域を切り替えるように駆動装置610(アーム611)を制御する。例えば、スペックルノイズ除去が最も優先されるモードが選択された場合に、ロッドインテグレータ10Wから出射される光が拡散領域621に照射されるように駆動装置610(アーム611)を制御する。一方で、映像の輝度が最も優先されるモードが選択された場合に、ロッドインテグレータ10Wから出射される光が拡散領域623に照射されるように駆動装置610(アーム611)を制御する。
同様に、複数のモードが3種類であり、拡散光学素子600が図5に示す第2構成例である場合には、モード制御部820は、選択されたモードに基づいて、拡散領域621〜拡散領域623のうち、ロッドインテグレータ10Wから出射される光が照射される領域を切り替えるように駆動装置610(回動体612)を制御する。
或いは、複数のモードが2種類であり、拡散光学素子600が図6に示す第3成例である場合には、モード制御部820は、ロッドインテグレータ10Wから出射される光を透過する拡散光学素子の枚数を制御する。具体的には、スペックルノイズ除去が優先されるモードが選択された場合に、モード制御部820は、ロッドインテグレータ10Wから出射される光から拡散板620Bを外れるように駆動装置610(アーム611B)を制御する。一方で、映像の輝度が優先されるモードが選択された場合に、モード制御部820は、ロッドインテグレータ10Wから出射される光の光路上に拡散板620Bが配置されるように駆動装置610(アーム611B)を制御する。
第3に、モード制御部820は、ロッドインテグレータ10Wから出射される光の光路上に配置された拡散板(拡散領域)を所定動作パターンで動作するように駆動装置610(アーム611)を制御する。
(作用及び効果)
第1実施形態では、制御ユニット800は、第1モード(例えば、スペックルノイズの除去が優先されるモード)において、第2モード(例えば、映像の輝度が優先されるモード)よりも高い拡散度で、光源ユニット110から出射される光を拡散するように拡散光学素子600を制御する。すなわち、第1モードでは、第2モードと比べて、拡散度が高いため、スペックルノイズが効果的に除去される。一方で、第2モードでは、第1モードと比べて、拡散度が低いため、輝度低下が抑制される。すなわち、モードの切り替えによって、スペックルノイズの除去及び輝度低下抑制を適切に両立することができる。
第1実施形態では、制御ユニット800は、第1モード(例えば、スペックルノイズの除去が優先されるモード)において、第2モード(例えば、映像の輝度が優先されるモード)よりも高い拡散度で、光源ユニット110から出射される光を拡散するように拡散光学素子600を制御する。すなわち、第1モードでは、第2モードと比べて、拡散度が高いため、スペックルノイズが効果的に除去される。一方で、第2モードでは、第1モードと比べて、拡散度が低いため、輝度低下が抑制される。すなわち、モードの切り替えによって、スペックルノイズの除去及び輝度低下抑制を適切に両立することができる。
[変更例1]
以下において、第1実施形態の変更例1について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第1実施形態との相違点について主として説明する。
以下において、第1実施形態の変更例1について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第1実施形態との相違点について主として説明する。
具体的には、変更例1では、第1実施形態と比べて、拡散光学素子600の構成が異なっている。
(拡散光学素子の構成)
以下において、変更例1に係る拡散光学素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図11及び図12は、変更例1に係る拡散光学素子600を示す図である。
以下において、変更例1に係る拡散光学素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図11及び図12は、変更例1に係る拡散光学素子600を示す図である。
図11及び図12に示すように、拡散光学素子600は、一対の回転体(回転体651及び回転体652)と、回転体651及び回転体652に無端ループ状に巻き掛けられた帯状の拡散シート653とを有する。
回転体651は、回転軸S1を中心に回転可能である。回転体652は、回転軸S1と略平行な回転軸S2を中心に回転可能である。回転軸S1又は回転軸S2の何れかには、駆動装置(不図示)が接続される。例えば、駆動装置はモータであり、モータは、回転軸S1を回転させる。ここで、回転体651が回転すると、帯状の拡散シート653を介して回転体651の回転力が回転体652に伝達される。これによって、回転体652も回転する。すなわち、2つのモータを使用せずに、1つのモータの駆動によって、回転体651及び回転体652の双方を回転させることができる。
回転体651及び回転体652のそれぞれは、円柱状であり、互いに略等しい形状を有する。回転体651と回転体652との間には、ロッドインテグレータ10Wの光出射面から出射される光束の径と同程度の間隔が設けられている。
帯状の拡散シート653は、光透過性の部材により形成されている。帯状の拡散シート653には、微少な凹凸が刻まれている。帯状の拡散シート653は、ロッドインテグレータ10Wから出射される白色光Wを拡散するとともに白色光Wを透過する。帯状の拡散シート653は、ロッドインテグレータ10Wから出射される光束の径と同程度の幅を有している。
帯状の拡散シート653は、白色光Wの進行方向に離間して配置された拡散面F1及び拡散面F2を構成する。拡散面F1及び拡散面F2のそれぞれの大きさは光束の径と同程度である。拡散面F1及び拡散面F2のそれぞれは、回転体651及び回転体652の回転に伴って連続的に移動する。拡散面F1の移動方向は、拡散面F2の移動方向とは逆方向である。
変更例1では、拡散面F1は、所定の方向に連続的に移動する第1の拡散面である。拡散面F2は、所定の方向(拡散面F1の移動方向)とは反対の方向に連続的に移動する第2の拡散面である。
ロッドインテグレータ10Wから出射される白色光Wは、まず拡散面F1を透過し、次いで拡散面F2を透過する。白色光Wが拡散面F1を透過する際、拡散面F1によって白色光Wが拡散される。白色光Wが拡散面F2を透過する際、拡散面F2によって白色光Wが拡散される。
なお、回転軸S1及び回転軸S2の向きは、ロッドインテグレータ10Wの光軸に対して略垂直であればよい。すなわち、拡散面F1及び拡散面F2は、ロッドインテグレータ10Wの光軸に対して略垂直であればよい。
例えば、図12(a)に示すように、拡散光学素子600は、回転軸S1及び回転軸S2の向きが投写型映像表示装置100の高さ方向となるように配置されてもよい。図12(a)に示すケースでは、拡散面F1及び拡散面F2は、投写型映像表示装置100の高さ方向に沿って移動する。
或いは、図12(b)に示すように、拡散光学素子600は、回転軸S1及び回転軸S2の向きが投写型映像表示装置100の幅方向となるように配置されてもよい。図12(a)に示すケースでは、拡散面F1及び拡散面F2は、投写型映像表示装置100の幅方向に沿って移動する。
(作用及び効果)
変更例1では、白色光Wが拡散面F1及び拡散面F2によって拡散し、拡散面F1及び拡散面F2が連続的に移動する。言い換えると、拡散面F1及び拡散面F2が静止せずに、拡散面F1及び拡散面F2が常に移動する。従って、スペックルノイズの低減効果を常に維持することができる。
変更例1では、白色光Wが拡散面F1及び拡散面F2によって拡散し、拡散面F1及び拡散面F2が連続的に移動する。言い換えると、拡散面F1及び拡散面F2が静止せずに、拡散面F1及び拡散面F2が常に移動する。従って、スペックルノイズの低減効果を常に維持することができる。
変更例1では、回転体651及び回転体652に無端ループ状に巻き掛けられた帯状の拡散シート653によって拡散面F1及び拡散面F2が構成される。従って、拡散光学素子600のサイズをロッドインテグレータ10Wから出射される光束のサイズと同程度とすることができる。従って、拡散光学素子600の小型化が可能であり、投写型映像表示装置100の小型化を図ることがきる。
変更例1では、1つのモータによって回転体651及び回転体652を回転するため、省電力化を図ることができる。
変更例1では、ロッドインテグレータ10Wの光出射側に拡散光学素子600が設けられる。従って、ロッドインテグレータ10Wの光入射側に拡散光学素子600が設けられるケースと比べて、光利用効率の低下を抑制することができる。詳細には、ロッドインテグレータ10Wの光入射側に拡散光学素子600が設けられるケースでは、拡散光学素子600によって拡散される光束の一部がロッドインテグレータ10Wに入射しない可能性がある。
但し、図13に示すように、ロッドインテグレータ10Wの光入射側に拡散光学素子600が設けられてもよい。このようなケースでは、回転体651及び回転体652に無端ループ状に巻き掛けられた帯状の拡散シート653によって拡散面F1及び拡散面F2のサイズは、ロッドインテグレータ10Wの光入射面よりも小さいことが好ましい。
従って、図13に示すケースでは、ロッドインテグレータ10Wの光出射側に拡散光学素子600が設けられるケースと比べて、拡散光学素子600の小型化が可能である。
[変更例2]
以下において、第1実施形態の変更例2について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第1実施形態との相違点について主として説明する。
以下において、第1実施形態の変更例2について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第1実施形態との相違点について主として説明する。
具体的には、変更例2では、第1実施形態と比べて、拡散光学素子600の構成が異なっている。
(拡散光学素子の構成)
以下において、変更例1に係る拡散光学素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図14は、変更例2に係る拡散光学素子600を示す図である。
以下において、変更例1に係る拡散光学素子の構成について、図面を参照しながら説明する。図14は、変更例2に係る拡散光学素子600を示す図である。
図14に示すように、拡散光学素子600は、複数の拡散板(拡散板661及び拡散板662)によって構成される。拡散板661及び拡散板662は、ロッドインテグレータ10Wの光出射側に配置される。
変更例1において、拡散板661は、所定の方向に沿って振動する第1の拡散板である。拡散板662は、拡散板661とは異なる方向に振動する。すなわち、制御ユニット800は、拡散板661及び拡散板662が異なる方向に沿って振動するように拡散光学素子600を制御する。
拡散板661及び拡散板662は、光透過性の部材により形成され、微少な凹凸が刻まれている。拡散板661及び拡散板662は、ロッドインテグレータ10Wから出射される白色光Wを拡散するとともに白色光Wを透過する。
ここで、制御ユニット800は、拡散板661及び拡散板662のうち、一方の拡散板が止まるときに、他の拡散板が動くように拡散光学素子600を制御する。
例えば、拡散板661(拡散面F1)の振動位相をφとし、拡散板662(拡散面F2)の振動位相をφ’とした場合に、制御ユニット800は、φ’≠φ+nπの関係が満たされるように、拡散光学素子600を制御する。
なお、拡散板661及び拡散板662の縦横のサイズは、ロッドインテグレータ10Wの光出射面(光出射面から出射される光束のサイズ)と同程度以上であればよい。図14では、拡散板661及び拡散板662の縦横のサイズがレンズ21Wのサイズと同程度であるケースについて例示している。
なお、図15(a)及び図15(b)に示すように、拡散板661及び拡散板662の振動方向は同じであってもよい。例えば、拡散板661及び拡散板662の振動方向は、図15(a)に示すように、ロッドインテグレータ10Wの光軸wに対して垂直な方向(D1方向)であってもよい。或いは、拡散板661及び拡散板662の振動方向は、図15(b)に示すように、ロッドインテグレータ10Wの光軸wと同じ方向(D2方向)であってもよい。
また、図16(a)及び図16(b)に示すように、拡散板661及び拡散板662の振動方向は異なっていてもよい。例えば、図16(a)に示すように、拡散板661の振動方向がD3方向であり、拡散板662の振動方向がD1方向であってもよい。或いは、図16(b)に示すように、拡散板661の振動方向がD1方向であり、拡散板662の振動方向がD2方向であってもよい。
(作用及び効果)
第2実施形態では、白色光Wが拡散板661(拡散面F1)及び拡散板662(拡散面F2)によって拡散し、拡散板661(拡散面F1)及び拡散板662(拡散面F2)のうち、少なくともいずれか一方が常に移動する。従って、スペックルノイズの低減効果を常に維持することができる。
第2実施形態では、白色光Wが拡散板661(拡散面F1)及び拡散板662(拡散面F2)によって拡散し、拡散板661(拡散面F1)及び拡散板662(拡散面F2)のうち、少なくともいずれか一方が常に移動する。従って、スペックルノイズの低減効果を常に維持することができる。
[変更例3]
以下において、第1実施形態の変更例3について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第2変更例との相違点について主として説明する。具体的には、変更例3では、拡散板661及び拡散板662の配置が異なっている。
以下において、第1実施形態の変更例3について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第2変更例との相違点について主として説明する。具体的には、変更例3では、拡散板661及び拡散板662の配置が異なっている。
例えば、図17に示すように、ロッドインテグレータ10Wの光入射側に拡散板661及び拡散板662が配置されてもよい。或いは、図18に示すように、ロッドインテグレータ10Wの光入射側に拡散板661が配置され、ロッドインテグレータ10Wの光出射側に拡散板662が配置されてもよい。
[その他の実施形態]
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
実施形態では、光源ユニット110から出射される光の光路上に設けられる拡散面が1つ或いは2つであるケースにして例示した。しかしながら、光源ユニット110から出射される光の光路上に設けられる3つの拡散面が設けられていてもよい。このようなケースでは、3つの拡散面のうち、少なくとも2つの拡散面が振動していればよい。
実施形態では、光源ユニット110が白色光Wを出射する固体光源111Wを有するケースについて例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。光源ユニット110が赤成分光Rを出射する赤固体光源、緑成分光Gを出射する緑固体光源及び青成分光Bを出射する青固体光源を有していてもよい。このようなケースでは、赤成分光R、緑成分光G及び青成分光Bのそれぞれの光路上に、拡散光学素子600が配置される。
実施形態では、DLP方式(登録商標)に対応する投写型映像表示装置100について例示した。また、実施形態では、壁面投写を行う投写型映像表示装置100について例示した。しかしながら、実施形態は、可干渉性を有する光を出射する光源が用いられる投写型映像表示装置であれば、どのような投写型映像表示装置にも適用可能である。
実施形態では、スクリーンと視聴者との距離に応じてモードを選択するケースについて例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。投写画像の大きさ(ズームの程度)や輝度、スクリーンの種類などを検出して、スクリーンと視聴者との距離及び検出結果に応じて、モードを選択してもよい。
10W…ロッドインテグレータ、21W…レンズ、23…レンズ、34,35…ミラー、40…レンズ、50,60,70,80…プリズム、100…投写型映像表示装置、110…光源ユニット、111W…固体光源、113W…光ファイバー、114W…バンドル部、120…電源ユニット、130…冷却ユニット、140…色分離合成ユニット、150…投写ユニット、151…投写レンズ群、152…凹面ミラー、160A…投写面側凹部、160B…投写面側凹部、170…前面側凸部、180…天板凹部、181…傾斜面、190…ケーブル端子、200…筐体、210…投写面側側壁、220…前面側側壁、230…底面板、240…天板、250…第1側面側側壁、260…第2側面側側壁、300…投写面、410…床面、420…壁面、500…DMD、600…拡散光学素子、610…駆動装置、611…アーム、612…回動体、620…拡散板、621〜623…拡散領域、800…制御ユニット、810…外部インタフェース、820…モード制御部、910…操作部、920…撮像装置
Claims (7)
- 可干渉性を有する光を出射する光源と、前記光源から出射された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射された光を投写面に投写する投写ユニットとを備えた投写型映像表示装置であって、
前記光源と前記光変調素子との間に設けられており、前記光源から出射される光を拡散するとともに、前記光源から出射される光を透過する拡散光学素子と、
第1モードと第2モードとを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第1モードにおいて、前記第2モードよりも高い拡散度で、前記光源から出射される光を拡散するように前記拡散光学素子を制御することを特徴とする投写型映像表示装置。 - 前記拡散光学素子は、前記光源から出射される光の進行方向において、複数の拡散面を有しており、
前記制御部は、前記複数の拡散面が異なる動作パターンで動作するように前記拡散光学素子を制御することを特徴とする請求項1に記載の投写型映像表示装置。 - 前記拡散光学素子は、第1回転軸を中心として回転する第1回転体と、前記第1回転軸と平行な第2回転軸を中心として回転する第2回転体と、前記第1回転体及び前記第2回転体に無端ループ状に巻き掛けられた帯状の拡散シートとを含み、
前記帯状の拡散シートは、前記光源から出射される光の進行方向において、2つの拡散面を構成しており、
前記制御部は、前記第1回転体及び前記第2回転体の回転に伴って、2つの拡散面が互いに逆方向に移動するように前記拡散光学素子を制御することを特徴とする請求項2に記載の投写型映像表示装置。 - 前記制御部は、前記複数の拡散面のうち、1つの拡散面が止まるときに、他の拡散面が動くように前記拡散光学素子を制御することを特徴とする請求項2に記載の投写型映像表示装置。
- 前記拡散光学素子は、第1拡散板及び第2拡散板を含み、
前記制御部は、前記第1拡散板及び前記第2拡散板が異なる方向に沿って振動するように前記拡散光学素子を制御することを特徴とする請求項2に記載の投写型映像表示装置。 - 前記拡散光学素子は、拡散度が異なる複数の拡散領域を有しており、
前記制御部は、前記第2モードにおいて、前記第1モードで用いる拡散領域よりも低い拡散度を有する拡散領域を用いて、前記光源から出射される光を拡散するように前記拡散光学素子を制御することを特徴とする請求項1に記載の投写型映像表示装置。 - 可干渉性を有する光を拡散するとともに、可干渉性を有する光を透過する拡散光学素子であって、
第1回転軸を中心として回転する第1回転体と、
前記第1回転軸と平行な第2回転軸を中心として回転する第2回転体と、
前記第1回転体及び前記第2回転体に無端ループ状に巻き掛けられた帯状の拡散シートとを備え、
前記帯状の拡散シートは、互いに逆方向に移動する2つの拡散面を構成することを特徴とする拡散光学素子。
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