JP2011215459A

JP2011215459A - プロジェクター

Info

Publication number: JP2011215459A
Application number: JP2010084915A
Authority: JP
Inventors: 将行 ▲高▼木; Masayuki Takagi; Taisuke Yamauchi; 泰介山内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】小型な構成によって、高解像度、高輝度で、カラーブレイクアップが抑制された
高品質な画像を得ることが可能なプロジェクターを提供すること。
【解決手段】互いに異なる色光である二以上のコヒーレント光を射出する光源部であるレ
ーザーダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと、色光が入射する入射領域を備え、入射領域へ入射
した各色光を画像信号に応じて変調する空間光変調部７と、光源部からのコヒーレント光
を偏向させる偏向部４と、入射領域に対して所定の入射角度をなして空間光変調部７を照
明するように、偏向部４からのコヒーレント光を回折させる回折部５と、を有し、回折部
５は、各色光用に形成された回折領域を備える二以上の回折光学素子１４、１５、１６を
備え、偏向部４は、コヒーレント光を偏向させる角度を時間的に変化させ、コヒーレント
光を入射させる回折光学素子１４、１５、１６を各色光について順次変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクター、特に、ライトバルブ１枚でフルカラー画像を表示する単板
プロジェクターに関する。

近年、携帯電話や携帯メディアプレイヤーの普及に伴い、小さな筐体でも大画面を表示
できる小型プロジェクターの必要性が増している。小型プロジェクターの実現には、構成
部品の削減や簡素化が不可欠となる。１つの空間光変調素子によって複数の色光を変調す
る、いわゆる単板式プロジェクターは、色光ごとの空間光変調素子を使用する場合に比較
して、光学系の簡素化が可能となる。空間光変調素子としては、ＬＣｏＳやＤＭＤ等の反
射型デバイスとＨＴＰＳ等の透過型デバイスとが知られている。反射型デバイスの場合、
反射型デバイスへの入射光と反射型デバイスからの射出光との分離のための分離手段、例
えばＰＢＳプリズムを設けるスペースや、入射光と射出光とで光軸間に角度を持たせ、入
射光と射出光とが重畳するスペースが、小型化を妨げる要因となる。このような観点から
、プロジェクターの小型化には、透過型デバイスが適している。

透過型の液晶パネルを使用する単板方式としては、カラーフィルター（ＣＦ）方式やフ
ィールドシーケンシャル（ＦＳ）方式が知られている。ＣＦ方式は、各画素にＲＧＢのカ
ラーフィルターが設けられた液晶パネルに白色光を照明してカラー表示させる。この場合
、カラーフィルターの透過率が低いために光利用効率が低減する点が課題となる。一方、
ＦＳ方式は、液晶パネルに赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色光を順次照明して
から表示させる。この場合、液晶素子の応答速度の問題や、各色光の同時照明と比較した
場合における輝度の低下、各色光の切り換わりが認識されるカラーブレイクアップなどが
課題となる。

輝度の低下やカラーブレイクアップを低減させる方式として、例えば空間光分離方式が
知られている。空間光分離方式では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各入射領域（以下、適宜「サブ画素」
と称する）で１つの画素を構成する液晶パネルの入射側に、その１つの画素に対応させた
マイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが設けられる。液晶パネルに対してＲＧＢ
の各光束をそれぞれ異なる入射角度で入射させ、各色光をそれぞれのサブ画素へ導くこと
によってカラー表示を実現する。但し、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブ画素によって１つの画素を構成
する場合、液晶パネルの画素数に対して解像度が低下することが問題となる。例えば、Ｘ
ＧＡの解像度（約１００万画素）の液晶パネルを用いる場合、カラー表示の解像度はその
３分の１である約３３万画素となる。解像度を高くするために液晶パネルの画素数を増大
すると、パネルサイズが大きくなり、結局光学系が大きくなってしまう。

例えば、特許文献１には、空間色分離方式における解像度の低下、ＦＳ方式における輝
度低下やカラーブレイクアップを低減させる手法として、空間色分離方式とＦＳ方式とを
組み合わせる技術が提案されている。かかる技術では、マイクロレンズアレイを備える液
晶パネルへそれぞれ異なる角度でＲ、Ｇ、Ｂの各光束を入射させる際に、液晶パネルへの
画像信号の書き込みに応じて、各光束の入射角度をＲ、Ｇ、Ｂで順次入れ替える手段を採
用する。しかし、各光束の角度分離と色順次切り替えとを同時に実現可能とする光学系は
大掛かりとなり、プロジェクターの小型化が非常に困難となるという問題を生じる。

特開平９−２１４９９７号公報

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、小型な構成によって、高解像度、
高輝度で、カラーブレイクアップが抑制された高品質な画像を得ることが可能なプロジェ
クターを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプロジェクターは、互い
に異なる色光である二以上のコヒーレント光を射出する光源部と、前記色光が入射する入
射領域を備え、前記入射領域へ入射した各色光を画像信号に応じて変調する空間光変調部
と、前記光源部からの前記コヒーレント光を偏向させる偏向部と、前記入射領域に対して
所定の入射角度をなして前記空間光変調部を照明するように、前記偏向部からの前記コヒ
ーレント光を回折させる回折部と、を有し、前記回折部は、各色光用に形成された回折領
域を備える二以上の回折光学素子を備え、前記偏向部は、前記コヒーレント光を偏向させ
る角度を時間的に変化させ、前記コヒーレント光を入射させる前記回折光学素子を各色光
について順次変化させることを特徴とする。

本発明は、偏向部及び回折部を設ける構成により、単板方式の空間光変調部に対して空
間光分離方式とＦＳ方式とを適用する。偏向部及び回折部によって、空間光変調部への各
色の光束の入射角度を時間的に変化させることで、各サブ画素には順次異なる色光が集光
されるようになり、１つのサブ画素でフルカラー表示をすることができる。プロジェクタ
ーは、偏向部及び回折部を設けることで、大掛かりな光学系を用いずに、空間光分離方式
とＦＳ方式との併用を可能とする。ＣＦ方式とは異なり、光源部からの各色光によって常
時空間光変調部を照明可能であるため、輝度を低下させずに表示することができる。また
、液晶パネルの画素数を増大させることが不要で、パネルサイズを小さくできる。空間光
変調部全体の照明を逐次的にＲ、Ｇ、Ｂで切り替えるＦＳ方式に比べて、カラーブレイク
アップの抑制が可能である。これにより、小型な構成によって、高解像度、高輝度で、カ
ラーブレイクアップが抑制された高品質な画像を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記偏向部を動作させるための偏向部用駆動部
を有し、前記偏向部は、前記コヒーレント光を偏向させる角度が異なる二以上の偏向領域
を備える偏向素子が色光ごとに設けられ、前記偏向部用駆動部は、前記偏向部を変位させ
ることで、前記偏向素子のうち前記光源部からの前記コヒーレント光が入射する前記偏向
領域を順次変化させることが望ましい。これにより、偏向部は、コヒーレント光が入射す
る回折光学素子における回折領域が順次変化するように、コヒーレント光を偏向させる角
度を時間的に変化させる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記偏向素子は、前記コヒーレント光を回折に
より偏向させるブレーズド格子を備えることが望ましい。これにより、所定の角度でコヒ
ーレント光を偏向させる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記偏向素子は、前記コヒーレント光を屈折に
より偏向させるウェッジプリズムを備えることが望ましい。これにより、所定の角度でコ
ヒーレント光を偏向させる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記偏向部は、印加電圧に応じて前記コヒーレ
ント光を偏向させる電気光学結晶を備えることが望ましい。これにより、偏向部は、回折
領域へコヒーレント光が入射する回折光学素子が順次変化するように、コヒーレント光を
偏向させる角度を時間的に変化させる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記偏向部は、印加電圧に応じて前記コヒーレ
ント光を偏向させる音響光学素子を備えることが望ましい。これにより、偏向部は、回折
領域へコヒーレント光が入射する回折光学素子が順次変化するように、コヒーレント光を
偏向させる角度を時間的に変化させる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記偏向部による前記コヒーレント光を偏向さ
せる角度の変化に同期して前記回折部を動作させるための回折部用駆動部を有することが
望ましい。これにより、空間光変調部を照射する光の輝度ムラを低減させ、良好な輝度分
布の映像を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記回折部用駆動部と前記偏向部用駆動部は、
前記偏向部の動作と前記回折部の動作とが同期するように制御されることが望ましい。こ
れにより、偏向部によるコヒーレント光を偏向させる角度の変化に同期して回折部を動作
させる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記空間光変調部は、前記画像信号がラインご
とに順次書き込まれ、前記回折領域は、前記空間光変調部のうち前記ラインに垂直な方向
について二以上に分割された部分領域ごとに順次前記空間光変調部を照明するように前記
コヒーレント光を回折されることが望ましい。空間光変調部の線順次書き込みに合わせて
各部分領域を照明することにより、輝度を低下させず、高い再現性による表示を実現可能
とし、さらに高品質な画像を得ることができる。

本発明の実施例１に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図。偏向素子の構成例を示す断面模式図。ＣＧＨの断面模式図。ＣＧＨの平面模式図。回折部の断面模式図。時刻ｔ１に偏向部及び回折部を通過した各色光の振る舞いを説明する図。時刻ｔ２に偏向部及び回折部を通過した各色光の振る舞いを説明する図。時刻ｔ３に偏向部及び回折部を通過した各色光の振る舞いを説明する図。空間光変調部のマイクロレンズと画素との対応を説明する図。マイクロレンズによる各色光束の集光について説明する断面模式図。変形例に係る偏向素子の断面模式図。本発明の実施例２に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図。本発明の実施例３に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図。回折部の平面模式図。図１３に示す状態から偏向部を回転動作させた状態の図。図１４に示す状態から回折部を回転動作させた状態の図。本発明の実施例４の回折領域からなる回折光学素子を示す模式図。空間光変調部の線順次書き込みと部分領域の照明との関係を示す図。

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。

図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクター１の概略構成を示す模式図である。プ
ロジェクター１の光源部であるレーザーダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、コヒーレント光
であるレーザー光を射出する。レーザーダイオード２Ｒは、Ｒ光を射出する。レーザーダ
イオード２Ｇは、Ｇ光を射出する。レーザーダイオード２Ｂは、Ｂ光を射出する。コリメ
ーターレンズ３は、レーザーダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからそれぞれ発振したＲ光、Ｇ
光、Ｂ光を平行光束にする。

偏向部４は、コリメーターレンズ３で平行化されたレーザー光を偏向させる。偏向部４
は、基板１１と、基板上に設けられた３つの偏向素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを有する。
偏向素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、色光ごとに設けられ、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光を
偏向させる。偏向部用駆動部８は、基板１１に取り付けられたリニアモーター９の駆動に
より、偏向部４を動作させる。

回折部５は、偏向部４からのレーザー光を回折させる。回折部５は、基板１３と、基板
上に設けられた３つの回折光学素子１４、１５、１６を有する。回折光学素子１４、１５
、１６は、ガウス強度分布を持つレーザービームを、空間光変調部７の矩形形状へ整形し
、さらに光量分布を均一化させる。回折光学素子１４、１５、１６は、例えば、計算機合
成ホログラム（ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｅｄＨｏｌｏｇｒａｍ；ＣＧＨ）で
ある。ＣＧＨは、比較的設計が容易であること、高精度な形状を作製できること、転写が
可能で量産が容易であることが長所として挙げられる。

平行化レンズ６は、回折部５から射出した光束を平行化して、テレセントリック照明光
束とする。空間光変調部７は、平行化レンズ６からの各色光を画像信号に応じて変調する
。空間光変調部７は、例えば、透過型の液晶パネルを備える。投写レンズ（図示省略）は
、空間光変調部７で変調された光をスクリーン（図示省略）に投写する。光軸ＡＸは、投
写レンズを含む光学系の光軸とする。

図２は、偏向素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの構成例を示す断面模式図である。ここでは
、Ｇ光用の偏向素子１２Ｇを代表例として説明する。偏向素子１２Ｇは、例えば樹脂基板
に形成された３つの偏向領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を備える。偏向領域Ａ２、Ａ３の間に位置
する偏向領域Ａ１は、平坦面を備える。平坦面を備える偏向領域Ａ１を介して位置する偏
向領域Ａ２、Ａ３は、ブレーズド格子が形成されている。各偏向領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は
、例えば１ｍｍ幅をなして形成されている。

偏向領域Ａ１の平坦面は、光軸ＡＸに略垂直である。光軸ＡＸに平行に進行し偏向領域
Ａ１へ入射したレーザー光を、そのまま角度を変えずに射出する。光軸ＡＸに平行に進行
し偏向領域Ａ２へ入射したレーザー光は、光軸ＡＸに対して角度θ２だけ偏向されて射出
する。光軸ＡＸに平行に進行し偏向領域Ａ３へ入射したレーザー光は、光軸ＡＸに対して
角度θ３だけ偏向されて射出する。偏向素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、レーザー光を偏
向させる角度が異なる３つの偏向領域を備える。

ブレーズド格子については、以下の（１）に示すグレーティング方程式、及び（２）の
式で表すスネルの法則が成立する。
ｓｉｎθ_ｏｕｔ＝ｍλ／ｄ（１）
ｎ×ｓｉｎθ_Ｂ＝ｓｉｎ（θ_Ｂ＋θ_ｏｕｔ）（２）

但し、λは入射光の波長、ｍは回折次数、ｄは格子周期、θ_ｏｕｔは射出光の射出角度
、θ_Ｂはブレーズ角度、ｎは樹脂基板の屈折率を表す。Ｇ光用の偏向素子１２Ｇの場合、
例えば、波長５３２ｎｍに対してθ_ｏｕｔが所望の角度となるように設計されている。ブ
レーズド格子は特定の次数の回折効率を高くすることが可能であって、設計次第では８０
％以上の回折効率を得ることが可能である。偏向素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、それぞ
れ所望の角度でレーザー光が射出するように、各偏向領域の構成が適宜決定されている。

次に、ＣＧＨについて説明する。図３は、ＣＧＨの断面模式図である。図４は、ＣＧＨ
の平面模式図である。図４におけるハッチングの濃淡は、表面の高低差を表している。回
折光学素子の一種であるＣＧＨは、表面レリーフ型と呼ばれる、樹脂基板上に凹凸パター
ンが形成された構造をなしている。ＣＧＨは、偏向部４から入射する光束を、空間光変調
部７の縦横比において均一な輝度分布を持つ矩形光束へと変換するように設計されている
。ＣＧＨの設計手法としては、例えばフーリエ変換アルゴリズムが用いられる。ＣＧＨの
位相振幅値に対してフーリエ変換を適用することによって、再生像の位相振幅値が導出さ
れる。この手法を用いると、数値計算によって、所望の輝度分布の回折像を作り出すＣＧ
Ｈの設計が可能となる。

ＣＧＨは、例えば、所望の形状を備えるモールド（型）を形成した後、モールドの形状
を基板に熱転写する、いわゆるナノインプリントの手法を用いて製造する。この他、ＣＨ
Ｇは、所望の形状を形成可能であれば、従来用いられる他の手法により製造することとし
ても良い。本実施例の回折光学素子１４、１５、１６は、ＣＧＨに限られず、他の表面レ
リーフ型回折光学素子や、二光束干渉法等によって作製される体積型回折光学素子等を用
いても良い。

図５は、回折部５の断面模式図である。回折光学素子１４は、Ｂ光用に形成された回折
領域１４Ｂ、Ｒ光用に形成された回折領域１４Ｒ、Ｇ光用に形成された回折領域１４Ｇを
備える。回折光学素子１５は、Ｒ光用に形成された回折領域１５Ｒ、Ｇ光用に形成された
回折領域１５Ｇ、Ｂ光用に形成された回折領域１５Ｂを備える。回折光学素子１６は、Ｇ
光用に形成された回折領域１６Ｇ、Ｂ光用に形成された回折領域１６Ｂ、Ｒ光用に形成さ
れた回折領域１６Ｒを備える。

図６から図８は、１フレーム期間（約３３ｍｓ）において偏向部４及び回折部５を通過
した各色光の振る舞いを説明する図である。図６は、１フレームのうちのある時刻ｔ１に
おける状態とする。偏向素子１２ＲのうちＲ光が入射した偏向領域は、回折光学素子１５
の回折領域１５Ｒへ向けてＲ光を偏向させる。回折領域１５Ｒは、射出角度０度のＲ光を
空間光変調部７へ進行させる。ここで、射出角度とは、回折光学素子１４、１５、１６か
らの射出光束の主光線と光軸ＡＸとがなす角度とする。

偏向素子１２ＧのうちＧ光が入射した偏向領域は、回折光学素子１６の回折領域１６Ｇ
へ向けてＧ光を偏向させる。回折領域１６Ｇは、射出角度θ４のＧ光を空間光変調部７へ
進行させる。偏向素子１２ＢのうちＢ光が入射した偏向領域は、回折光学素子１４の回折
領域１４Ｂへ向けてＢ光を偏向させる。回折領域１４Ｂは、射出角度θ５のＢ光を空間光
変調部７へ進行させる。

図７は、時刻ｔ１より後の時刻ｔ２における状態とする。時刻ｔ２において、偏向部４
における各色光の入射位置は、偏向部４の移動により、時刻ｔ１の状態から隣の偏向領域
に移動している。偏向素子１２ＲのうちＲ光が入射した偏向領域は、回折光学素子１４の
回折領域１４Ｒへ向けてＲ光を偏向させる。回折領域１４Ｒは、射出角度が略θ５である
Ｒ光を空間光変調部７へ進行させる。

偏向素子１２ＧのうちＧ光が入射した偏向領域は、回折光学素子１５の回折領域１５Ｇ
へ向けてＧ光を偏向させる。回折領域１５Ｇは、射出角度が略０度のＧ光を空間光変調部
７へ進行させる。偏向素子１２ＢのうちＢ光が入射した偏向領域は、回折光学素子１６の
回折領域１６Ｂへ入射する。回折領域１６Ｂは、射出角度が略θ４であるＢ光を空間光変
調部７へ進行させる。

図８は、時刻ｔ２より後の時刻ｔ３における状態とする。時刻ｔ３において、偏向部４
における各色光の入射位置は、偏向部４の移動により、時刻ｔ２の状態からさらに隣の偏
向領域に移動している。偏向素子１２ＲのうちＲ光が入射した偏向領域は、回折光学素子
１６の回折領域１６Ｒへ向けてＲ光を偏向させる。回折領域１６Ｒは、射出角度が略θ４
であるＲ光を空間光変調部７へ進行させる。

偏向素子１２ＧのうちＧ光が入射した偏向領域は、回折光学素子１４の回折領域１４Ｇ
へ向けてＧ光を偏向させる。回折領域１４Ｇは、射出角度が略θ５であるＧ光を空間光変
調部７へ進行させる。偏向素子１２ＢのうちＢ光が入射した偏向領域は、回折光学素子１
５の回折領域１５Ｂへ入射する。回折領域１５Ｂは、射出角度が略０度のＢ光を空間光変
調部７へ進行させる。

偏向部用駆動部８（図１参照）は、１フレーム期間において一方向へ偏向部４を移動さ
せると、次の１フレーム期間において偏向部４をそれまでとは逆方向へ移動させる。この
とき、各色光の進行状態は、図８に示す状態から図７に示す状態を経て、図６に示す状態
へと変化する。偏向部用駆動部８は、偏向部４を往復変位させることで、偏向素子１２Ｒ
、１２Ｇ、１２Ｂのうちレーザー光が入射する偏向領域を順次変化させる。偏向部４は、
レーザー光を偏向させる角度を時間的に変化させ、レーザー光を入射させる回折光学素子
１４、１５、１６を各色光について順次変化させる。これにより、回折部５は、各色光の
射出角度を順次変化させる。なお、偏向部用駆動部８は、あるフレーム期間内の表示期間
と次のフレーム期間内の表示期間との間に偏向部４を所定の基準位置に戻すこととし、ど
のフレーム期間の表示期間においても同一方向に偏向部４が移動するように、偏向部４を
変位させてもよい。これにより、サブ画素ごと、どのフレーム期間でも色光を変化させる
順序を一定とすることができる。

例えば、約１ｍｍ角の回折光学素子１４、１５、１６の場合、互いに隣接する回折領域
からの射出光束には、１度程度の角度差が生じることとなる。これに対して回折部５と平
行化レンズ６との間の距離は充分な長さ、例えば５０ｍｍ程度とされる。このため、各色
光の射出角度の差は、空間光変調部７での結像位置にほとんど影響を及ぼさず、空間光変
調部７における各色光の透過率の変動も無視可能な程度となる。

図９は、空間光変調部７のマイクロレンズ２０と画素２１との対応を説明する図である
。画素２１は３つのサブ画素２２、２３、２４から構成されている。サブ画素２２、２３
、２４は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光がそれぞれ入射する入射領域であって、液晶パネルの開口部
に相当する。プロジェクター１は、１つの空間光変調部７によって３つの色光を変調する
単板式プロジェクターである。マイクロレンズ２０は、画素２１の入射側に設けられてい
る。マイクロレンズ２０は、画素２１に対応するようにアレイ状に配列され、マイクロレ
ンズアレイを構成する。

図１０は、マイクロレンズ２０による各色光束の集光について説明する断面模式図であ
る。空間色分離方式では、１つの空間光変調部７に対して各色光束をそれぞれ異なる入射
角度で入射させ、マイクロレンズ２０によって、液晶層２５のサブ画素２２、２３、２４
へそれぞれ集光させる。プロジェクター１は、回折部５からの各色光束の射出角度を順次
変化させることで、空間光変調部７への各色光束の入射角度を時間的に変化させる。各サ
ブ画素２２、２３、２４には、順次異なる色光が集光され、各サブ画素２２、２３、２４
のそれぞれでフルカラー表示をすることができる。

プロジェクター１は、特に大掛かりな光学系によらず、偏向部４と回折部５とによって
各光束の角度分離と色順次切り替えとを行う。空間光変調部７にカラーフィルターが不要
であること、光源部からの各色光によって常時空間光変調部を照明可能であることから、
輝度を低下させずに表示することができる。空間光変調部全体の照明を逐次的にＲ、Ｇ、
Ｂで切り替える従来のＦＳ方式に比べて、カラーブレイクアップの抑制が可能である。こ
れにより、小型な構成によって、高解像度、高輝度で、カラーブレイクアップが抑制され
た高品質な画像を得ることができるという効果を奏する。光源部としてレーザーを用いる
ことは、プロジェクター１の小型化を促進する上で有用である。

図１１は、変形例に係る偏向素子２６の断面模式図である。本変形例に係る偏向素子２
６は、平坦面を備える偏向領域Ａ１と、平坦面に対して傾斜を持たせた斜面を備える偏向
領域Ａ２、Ａ３とを備える。斜面を備える偏向領域Ａ２、Ａ３は、屈折によりレーザー光
を偏向させるウェッジプリズムを構成する。偏向領域Ａ２、Ａ３の斜面の傾斜角は、それ
ぞれ所望の角度でレーザー光が射出するように適宜決定されている。本変形例の場合も、
各回折領域へ向けて適宜レーザー光を偏向させることができる。

図１２は、本発明の実施例２に係るプロジェクター３０の概略構成を示す模式図である
。本実施例は、偏向素子として機能する電気光学（ＥｌｅｃｔｒｏＯｐｔｉｃａｌ；Ｅ
Ｏ）結晶３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂを有することを特徴とする。実施例１と同一の部分には
同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ＥＯ結晶３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂは、印加
電圧制御装置３２によって制御される印加電圧に応じてレーザー光を偏向させる。ＥＯ結
晶３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂは、色光ごとに設けられ、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光を偏向さ
せる。

ＥＯ効果は、加えられた電界量によって屈折率が変化する現象である。ＥＯ結晶３１Ｒ
、３１Ｇ、３１Ｂに対して電界分布が生じるように電極を設け、電圧を印加することによ
って、ＥＯ結晶３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ内に屈折率分布を生じさせる。屈折率分布が生じ
たＥＯ結晶３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂに光を入射させると、屈折率の高い向きに光が偏向す
る。本実施例では、ＥＯ結晶３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂの印加電圧を制御することによって
、レーザー光を偏向させる角度を時間的に変化させる。

ＥＯ結晶３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂの代表例としては、例えば、ＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸
リチウム）やＫＴＮ（ニオブ酸カリウムタンタル）などが挙げられる。本実施例では、機
械的な駆動手段を用いずに光束を偏向させることが可能となる。偏向角度を変化させるた
めの可動部分が不要となることで、振動や駆動音、可動部分の摩耗等による劣化を無くす
ことができる。

偏向素子は、ＥＯ結晶３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｒに代えて、音響光学（Ａｃｏｕｓｔｉｃ
Ｏｐｔｉｃａｌ；ＡＯ）素子としても良い。ＡＯ素子は、誘電体に超音波振動を与える
ことによって誘電体内に応力を生じさせ、周期構造を持った屈折率分布を生じさせる。こ
の屈折率周期に対してある入射角で入射した光は、ブラッグ回折によって、入射時とは異
なる角度で射出する。超音波振動の周波数を変調させることで、ブラッグ回折による角度
変化が調整される。ＡＯ素子は、印加電圧の波形を制御することで、レーザー光を偏向さ
せる角度を時間的に変化させる。

図１３は、本発明の実施例３に係るプロジェクター４０の概略構成を示す模式図である
。本実施例は、偏向部４１及び回折部４４を回転動作させることを特徴とする。実施例１
と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。偏向部４１の回転基板に
は、色光ごとの偏向素子（図示省略）が同心円状に形成されている。偏向部用駆動部４３
は、回転基板の中心に取り付けられた回転モーター４２の駆動により、偏向部４１を回転
させる。偏向素子の各偏向領域は、偏向部４１を回転させることによって順次レーザー光
が入射するように形成されている。

図１４は、回折部４４の平面模式図である。回折部４４の回転基板には、色光ごとの回
折領域４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂが形成されている。回転基板の半径方向に一列に並列して
いる一組の回折領域４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂが、１つの回折光学素子に相当する。図１３
に示す回折部用駆動部４６は、回転基板の中心に取り付けられた回転モーター４５の駆動
により、回折部４４を回転させる。偏向部用駆動部４３と回折部用駆動部４６は、偏向部
４１の回転動作と回折部４４の回転動作とが同期するように制御される。

例えば、図１３に示すように、偏向部４１の外縁部から回転中心に向かって、Ｒ光、Ｇ
光、Ｂ光が入射するとする。図１３に示す状態では、偏向部４１は、回折部４４の外縁部
から回転中心に向かって、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が入射するように、各色光を直進させる。こ
のとき、回折部４４のうち各色光束が入射する部分は、外縁部から回転中心に向かって、
Ｒ光用の回折領域４７Ｒ、Ｇ光用の回折領域４７Ｇ、Ｂ光用の回折領域４７Ｂが並列する
状態とされている。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ回折領域４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂで回
折される。

次に、図１３に示す状態から、図１５に示す状態となるように偏向部４１を回転動作さ
せたとする。図１５に示す状態では、偏向部４１は、回折部４４の外縁部から回転中心に
向かって、Ｂ光、Ｒ光、Ｇ光が入射するように、各色光を偏向させる。偏向部４１に対応
して、回折部４４は、図１６に示すように、外縁部から回転中心に向かって、Ｂ光用の回
折領域４７Ｂ、Ｒ光用の回折領域４７Ｒ、Ｇ光用の回折領域４７Ｇが並列する状態となる
ように、図１４の状態から回転している。Ｂ光、Ｒ光、Ｇ光は、それぞれ回折領域４７Ｂ
、４７Ｒ、４７Ｇで回折される。

このように、回折部用駆動部４６は、偏向部４１によるレーザー光を偏向させる角度の
変化に同期して回折部４４を動作させる。偏向部４１及び回折部４４を互いに同期させな
がら回転させることで、空間光変調部７への各色光束の入射角度を時間的に変化させる。
本実施例でも、小型な構成により、高解像度、高輝度で、カラーブレイクアップが抑制さ
れた高品質な画像を得ることができる。さらに、本実施例のプロジェクター４０は、回折
部４４を動作させることで、空間光変調部７を照射する光の輝度ムラを低減させ、良好な
輝度分布の映像を得ることができる。

偏向部４１及び回折部４４は、共通の基板等を用いて一体に形成することとしても良い
。これにより、偏向部４１及び回折部４４は、回転軸を中心に基板を回転させることで、
回転動作を容易に同期させることができる。さらに、本実施例のプロジェクター４０は、
偏向素子として、実施例２で説明するＥＯ結晶やＡＯ素子を用いることとしても良い。

図１７は、本発明の実施例４に係るプロジェクターのうち、回折領域４７Ｒ、４７Ｇ、
４７Ｂからなる回折光学素子の部分を示す模式図である。本実施例は、部分領域ごとに順
次空間光変調部７を照明するように、回折領域４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂにおいてレーザー
光を回折させることを特徴とする。実施例１から３と同一の部分には同一の符号を付し、
重複する説明を省略する。図１７に示す白抜き矢印は、回折部４４（図１６参照）を回転
させる方向を表す。

１フレーム期間において、空間光変調部７の各サブ画素へ入射する色光は、１／３フレ
ーム（サブフレーム）ごとに切り替わる。空間光変調部７は、１サブフレーム期間を周期
として、画像信号がラインごとに順次書き込まれる。回折部４４は、空間光変調部７の線
順次書き込みに合わせて各部分領域を照明するように構成されている。

図１８は、空間光変調部７の線順次書き込みと部分領域５１、５２、５３の照明との関
係を示す図である。部分領域５１、５２、５３は、空間光変調部７の照射領域を水平方向
のラインに対して垂直な垂直方向について分割したものである。時間Ｔ１は、サブフレー
ム期間が開始してから全ラインのうちの１／３の線順次書き込みが完了するまでの時間と
する。回折領域４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂのうち時間Ｔ１においてレーザー光が入射する部
分は、時間Ｔ１の直前に書き込みが完了している部分領域５３を照明するようにレーザー
光を回折させる。

時間Ｔ２は、時間Ｔ１の後、全ラインのうちの２／３の線順次書き込みが完了するまで
の時間とする。回折領域４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂのうち時間Ｔ２においてレーザー光が入
射する部分は、時間Ｔ１において書き込みが完了している部分領域５１を照明するように
レーザー光を回折させる。時間Ｔ３は、時間Ｔ２の後、サブフレーム期間が終了するまで
の時間とする。回折領域４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂのうち時間Ｔ３においてレーザー光が入
射する部分は、時間Ｔ２において書き込みが完了している部分領域５２を照明するように
レーザー光を回折させる。

１つのサブフレーム期間が完了すると、次のサブフレーム期間においても同様にして、
部分領域５３、５１、５２を順次照明する。なお、回折部４４は、部分領域５１、５２、
５３同士が隣接するように光を回折させる場合に限られず、部分領域５１、５２、５３の
一部が重畳するように光を回折させることとしても良い。

本実施例のプロジェクターは、空間光変調部７の線順次書き込みに合わせて各部分領域
５１、５２、５３を照明することで、サブフレーム内の書き込みがなされたラインへ照明
光を集中させる。これにより、輝度を低下させず、高い再現性による表示を実現可能とし
、さらに高品質な画像を得ることが可能となる。なお、回折部４４は、二以上に分割され
た部分領域ごとに順次空間光変調部７を照明可能であれば良い。部分領域は、３つである
場合に限られず、２つあるいは４つ以上であっても良い。

１プロジェクター、２Ｒ、２Ｇ、２Ｂレーザーダイオード、３コリメーターレン
ズ、４偏向部、５回折部、６平行化レンズ、７空間光変調部、８偏向部用駆動
部、９リニアモーター、１１基板、１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ偏向素子、１３基板
、１４、１５、１６回折光学素子、ＡＸ光軸、Ａ１、Ａ２、Ａ３偏向領域、１４Ｒ
、１４Ｇ、１４Ｂ、１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ、１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ回折領域、２０
マイクロレンズ、２１画素、２２、２３、２４サブ画素、２５液晶層、２６偏
向素子、３０プロジェクター、３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ電気光学結晶、３２印加電
圧制御装置、４０プロジェクター、４１偏向部、４２回転モーター、４３偏向部
用駆動部、４４回折部、４５回転モーター、４６回折部用駆動部、４７Ｒ、４７Ｇ
、４７Ｂ回折領域、５１、５２、５３部分領域

Claims

互いに異なる色光である二以上のコヒーレント光を射出する光源部と、
前記色光が入射する入射領域を備え、前記入射領域へ入射した各色光を画像信号に応じ
て変調する空間光変調部と、
前記光源部からの前記コヒーレント光を偏向させる偏向部と、
前記入射領域に対して所定の入射角度をなして前記空間光変調部を照明するように、前
記偏向部からの前記コヒーレント光を回折させる回折部と、を有し、
前記回折部は、各色光用に形成された回折領域を備える二以上の回折光学素子を備え、
前記偏向部は、前記コヒーレント光を偏向させる角度を時間的に変化させ、前記コヒー
レント光を入射させる前記回折光学素子を各色光について順次変化させることを特徴とす
るプロジェクター。
前記偏向部を動作させるための偏向部用駆動部を有し、
前記偏向部は、前記コヒーレント光を偏向させる角度が異なる二以上の偏向領域を備え
る偏向素子が色光ごとに設けられ、
前記偏向部用駆動部は、前記偏向部を変位させることで、前記偏向素子のうち前記光源
部からの前記コヒーレント光が入射する前記偏向領域を順次変化させることを特徴とする
請求項１に記載のプロジェクター。
前記偏向素子は、前記コヒーレント光を回折により偏向させるブレーズド格子を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
前記偏向素子は、前記コヒーレント光を屈折により偏向させるウェッジプリズムを備え
ることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
前記偏向素子は、印加電圧に応じて前記コヒーレント光を偏向させる電気光学結晶を備
えることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
前記偏向素子は、印加電圧に応じて前記コヒーレント光を偏向させる音響光学素子を備
えることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
前記偏向部による前記コヒーレント光を偏向させる角度の変化に同期して前記回折部を
動作させるための回折部用駆動部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一
項に記載のプロジェクター。
前記回折部用駆動部と前記偏向部用駆動部は、前記偏向部の動作と前記回折部の動作と
が同期するように制御されることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクター。
前記空間光変調部は、前記画像信号がラインごとに順次書き込まれ、
前記回折領域は、前記空間光変調部のうち前記ラインに垂直な方向について二以上に分
割された部分領域ごとに順次前記空間光変調部を照明するように前記コヒーレント光を回
折させることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のプロジェクター。