JP2012237812A - Illumination device, projection video display device, and light deflecting device - Google Patents

Illumination device, projection video display device, and light deflecting device Download PDF

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JP2012237812A JP2011105455A JP2011105455A JP2012237812A JP 2012237812 A JP2012237812 A JP 2012237812A JP 2011105455 A JP2011105455 A JP 2011105455A JP 2011105455 A JP2011105455 A JP 2011105455A JP 2012237812 A JP2012237812 A JP 2012237812A
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coherent light
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Inventor
Yukio Taniguchi
幸夫 谷口
Makio Kurashige
牧夫 倉重
Yasuyuki Oyagi
康之 大八木
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Dainippon Printing Co Ltd
大日本印刷株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination device that illuminates an illumination object area (image forming area) without causing a conspicuous speckle noise, and to provide a projection video display device thereof.SOLUTION: The illumination device includes a light source 11 for emitting coherent light, and a light deflecting spatial modulation element 15 for deflecting the coherent light emitted by the light source 11. The deflected coherent light emitted by the light deflecting spatial modulation element 15 illuminates the illumination object area by temporally superposing the illumination while temporally changing an incident angle to each point in the illumination object area.

Description

本発明は、レーザー光などのコヒーレント光を使用する照明装置、及び、コヒーレント光を光源に用いて光変調素子を照明し、スクリーン上に映像を投射する投射型映像表示装置、そしてそれらに用いられる光偏向装置に関するものである。 The present invention relates to a lighting device that uses coherent light such as laser light, and illuminates the light modulation element using a coherent light source, a projection type image display apparatus for projecting an image on a screen, and used them to an optical deflection device.

光源からの照明光を、液晶やMEMSなどの光変調素子(マイクロディスプレイ)を用いて映像化し、スクリーンに投影するプロジェクタ(投射型映像表示装置)が知られている。 The illumination light from the light source, and imaging using a light modulating element such as a liquid crystal or a MEMS (micro-display), a projector for projecting on a screen (projection type image display apparatus) is known. このようなプロジェクタでは、その光源に高圧水銀ランプなどの白色光源を用いたものが知られており、液晶などの2次元光変調素子を照明し得られた画像を投射光学系で拡大してスクリーン上に映像を投射している。 In such a projector, to expand is known that using a white light source such as a high pressure mercury lamp in the light source, an image that has been obtained by illuminating a two-dimensional light modulator such as a liquid crystal in a projection optical system screen and projecting the image on top.

しかしながら、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短くプロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプを交換する必要がある。 However, high-intensity discharge lamp such as, when the lifetime has used such a relatively short projector, it is necessary to frequently replace the lamp. また、装置自体が大型化してしまうという欠点もある。 There is also a drawback that the apparatus itself becomes bulky. さらには、環境負荷の観点から水銀を使用する高圧水銀ランプの仕様は好ましいものとはいえない。 Furthermore, the specification of a high pressure mercury lamp using the mercury from the viewpoint of environmental load can not be said to be preferable. このような欠点を解消するため、レーザー光を光源として使用するプロジェクタも提案されている。 To solve such a disadvantage has been proposed a projector that uses a laser beam as a light source. 半導体レーザーは、高圧水銀ランプなどと比較して高寿命であり、また、装置全体の小型化を図ることも可能である。 The semiconductor laser is compared to long life and high-pressure mercury lamp, It is also possible to reduce the overall size of the apparatus.

このように、プロジェクタの次世代光源として期待されているレーザー光は直進性に優れるため、LEDなどと比較しても光入射効率の向上を図ることができると考えられる。 Thus, the laser beam which is expected as a projector of the next generation light source is excellent in linearity, as compared such as LED is considered possible to improve the light incident efficiency. しかしながら、レーザー光を光源として用いた場合、コヒーレンスの高さに起因するスペックルノイズが発生し、映像を見難くしてしまう欠点がある。 However, in the case of using a laser beam as a light source, speckle noise occurs due to the height of coherence, there is a disadvantage that hardly watching the video.

スペックルノイズは、コヒーレントなレーザー光を光源とした場合、照射対象表面の微少凹凸からの散乱光が干渉することで生ずる斑点状のノイズであって、プロジェクタで発生した場合には画質劣化の原因となるのみならず、観察者に対して生理的不快感をもたらすこともある。 Speckle noise, when the light source coherent laser beam, a spot-like noise generated by the scattered light from the minute irregularities of the irradiation target surface interferes, when generated by the projector causes deterioration of image quality not become only sometimes bring about physiological discomfort to the viewer. このスペックルノイズを低減するため、レーザー光が通過する拡散板を振動させる、レーザースペクトルの波長スペクトルを拡大する、レーザー光の照射対象となるスクリーン自体を振動させるなど、各種試みが行われている。 To reduce this speckle noise vibrates the diffuser laser beam passes, to expand the wavelength spectrum of the laser spectrum, such as to vibrate the screen itself to be an irradiation target of the laser beam, various attempts have been made . このようなスペックルノイズ低減の試みとして、特許文献1には、コヒーレント光が通過する拡散素子を回転運動させることで、スペックルノイズの低減を図る無スペックル・ディスプレイ装置が開示されている。 As an attempt of such speckle noise reduction, Patent Document 1, by rotating movement diffusion element coherent light passes, no speckle display apparatus is disclosed to reduce the speckle noise.

特開平6−208089号公報 JP-6-208089 discloses

しかしながら、特許文献1に開示されるスペックルノイズ低減方法では、拡散素子到達前に生じていたスペックルノイズ(干渉パターン)は平均化できるものの、拡散中心からスクリーンへの入射光線角度はスクリーン上のいずれの点においても不変であるため、スクリーン各点の光散乱特性も一定となり、結果としてスクリーン上で発生するスペックルノイズの除去効果は殆ど得られないという問題があった。 However, the speckle noise reduction method disclosed in Patent Document 1, speckle noise that occurs before reaching the diffusion element (interference pattern) although it averaged, incident light angle to the screen from the diffusion center on the screen since it is also unchanged at any point, the light scattering characteristic of the screen each point also becomes constant, the effect of removing speckle noise generated on the screen as a result has a problem that almost not be obtained.

このような、コヒーレント光を原因として生ずるスペックルは、コヒーレント光を光源として使用する投射型映像表示装置(プロジェクタ)のみならず、コヒーレント光を使用する様々な照明装置において問題となっている。 Such speckles arising causes the coherent light is not only the projection type image display apparatus using a coherent light as the light source (projector), has become a problem in a variety of lighting devices using coherent light.

本発明は、コヒーレント光を光源とした場合に生ずるスペックルの抑制を図る照明装置、及び、このような照明装置を利用した投射型映像表示装置を提供することを目的とするものである。 The present invention relates to a lighting device to achieve the suppression of speckle occurring when the coherent light as a light source, and it is an object to provide a projection type image display apparatus using such an illumination device.

本発明に係る照明装置は、 Lighting device according to the present invention,
コヒーレント光を出射する光源と、 A light source for emitting coherent light,
前記光源から出射されたコヒーレント光を偏向する偏向用空間変調素子を備え、 Comprising a deflection spatial modulation element for deflecting the coherent light emitted from the light source,
前記偏向用空間変調素子から出射される偏向されたコヒーレント光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする。 Coherent light deflected and emitted from the deflecting spatial modulation element is configured to illuminate over time superimposed the illuminated area is illuminated over time by changing the incident angle to each point of the illuminated area it is characterized in.

さらに本発明に係る照明装置は、 Further lighting device according to the present invention,
前記偏向用空間変調素子の偏向方向によらず、前記偏向用空間変調素子から出射されるコヒーレント光は、前記被照明領域全体を照明することを特徴とする。 Regardless of the deflection direction of the deflecting spatial modulation element, a coherent beam emitted from the deflecting spatial modulation element is characterized by illuminating the entire illuminated area.

さらに本発明に係る照明装置において、 In addition the illumination apparatus according to the present invention,
前記偏向用空間変調素子は、可変回折型素子を含んで構成されることを特徴とする。 The deflection spatial modulation element, characterized in that it is configured to include a variable diffractive element.

さらに本発明に係る照明装置において、 In addition the illumination apparatus according to the present invention,
前記偏向用空間変調素子は、位相変調素子を含んで構成されることを特徴とする。 The deflection spatial modulation element, characterized in that it is configured to include a phase modulator.

さらに本発明に係る照明装置において、 In addition the illumination apparatus according to the present invention,
前記光源と前記偏向用空間変調素子の間に、ビーム成型手段が配置されていることを特徴とする。 Between the light source and the deflecting spatial modulation element, characterized in that the beam shaping means is disposed.

また、本発明に係る投射型映像表示装置は、 Further, the projection type image display device according to the present invention,
コヒーレント光を出射する光源と、 A light source for emitting coherent light,
前記光源から出射されたコヒーレント光を偏向する偏向用空間変調素子と、 A deflection spatial modulation element for deflecting the coherent light emitted from the light source,
像が形成される像形成領域を有する光変調素子と、 A light modulation device having an image forming area where the image is formed,
前記光変調素子の像をスクリーンに投影する投射光学系と、を備え 前記偏向用空間変調素子から出射される偏向されたコヒーレント光は、前記像形成領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする。 Coherent light deflected a projection optical system and is emitted from the deflection spatial modulation element comprises a projecting an image on a screen of the light modulation element, as well as over time overlaid illuminating the image formation area, the characterized by illumination time changing the incident angle to each point of the image formation region.

さらに、本発明に係る投射型映像表示装置において、 Furthermore, in the projection type image display apparatus according to the present invention,
前記偏向用空間変調素子からの出射されるコヒーレント光は、前記投射光学系に対する光軸を中心として対称に角度変化することを特徴とする。 The coherent light emitted from the deflecting spatial modulation element, characterized in that the angle varies symmetrically about the optical axis with respect to the projection optical system.

また、本発明に係る光偏向装置は、 Further, the optical deflecting device according to the present invention,
コヒーレント光が入射されるとともに、入射されたコヒーレント光を偏向して出射する偏向用空間変調素子を備え、 With coherent light is incident, comprising a deflection spatial modulation element for emitting deflects the incident coherent light,
前記偏向用空間変調素子から出射される偏向されたコヒーレント光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする。 Coherent light deflected and emitted from the deflecting spatial modulation element is configured to illuminate over time superimposed the illuminated area is illuminated over time by changing the incident angle to each point of the illuminated area it is characterized in.

本発明の照明装置によれば、偏向用空間変調素子でコヒーレント光を偏向させることで、偏向用空間変調素子から出射される照明光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することとなり、被照明領域で発生するスペックルを時間的に変化させ、観察者に不可視の状態とさせることが可能となる。 According to the illumination device of the present invention, by deflecting the coherent light deflection spatial modulation element, the illumination light emitted from the deflection spatial modulation element is configured to illuminate over time superimposed illuminated area, the over time changing the incident angle to each point of the illuminated area will be illuminated, by changing the speckle generated in the area to be illuminated in time, it is possible to invisible state to the observer. さらに、本発明の投射型映像表示装置では、スクリーンに対しても時間的に異なる角度で照射することで、スクリーン上で発生するスペックルを効果的に抑制することができる。 Furthermore, in the projection type image display device of the present invention, by irradiating at different angles in time and with respect to the screen, it is possible to effectively suppress speckle occurring on the screen.

本発明の実施形態に係る照明装置を備えた投射型映像表示装置の構成を示す図 Diagram illustrating the configuration of a projection display provided with a lighting device according to an embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る照明装置の構成を示す図 It shows a configuration of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る偏向用空間変調素子(可変回折型素子)の構成を示す図 Diagram showing a configuration of a deflection spatial modulation device according to an embodiment of the present invention (variable diffractive element) 本発明の他の実施形態に係る偏向用空間変調素子(位相変調素子)の構成と位相変化の様子を示す図 Shows how the configuration and phase variation of the deflection spatial modulation device according to another embodiment of the present invention (phase modulation element) 本発明の他の実施形態に係る偏向用空間変調素子(位相変調素子)における位相変化の様子を示す図 It shows how the phase change in the deflection spatial modulation device according to another embodiment of the present invention (phase modulation element)

では、本発明の実施形態に係る照明装置、及び、投射型映像表示装置について図面を参照しつつ説明を行う。 In the illumination device according to the embodiment of the present invention, and, described with reference to the drawings projection type image display apparatus performs. 図1は、本発明の実施形態に係る照明装置を備えた投射型映像表示装置の構成を示す図である。 Figure 1 is a diagram showing a configuration of a projection type image display apparatus including an illumination device according to an embodiment of the present invention. なお、以下に説明する図面は、模式的に示した図であって、実際の形状、寸法、配置とは異なる場合もある。 Incidentally, the drawings described below, a view which schematically shows the actual shape, size, may differ from the arrangement.

本実施形態の投射型映像表示装置10は、照明装置と、映像を形成するための光変調素子31、光変調素子31で形成された映像をスクリーン41に投射する投射光学系32などを備えている。 Projection type image display device 10 of the present embodiment is provided with an illumination device, the light modulation element 31 for forming an image, a projection optical projects an image formed by the light modulation element 31 onto a screen 41 system 32, etc. there. なお、図では、映像が投影されるスクリーン41面をX−Y平面、それに直交する軸をZ軸としている。 In the figure, the X-Y plane of the screen 41 faces the image is projected, an axis orthogonal to it as a Z-axis. スクリーン41には、スクリーン41で反射された映像を観察する反射型スクリーン、あるいは、スクリーン41を透過した映像を観察する透過型スクリーンどちらを使用することもできる。 The screen 41, a reflective screen to observe the image reflected by the screen 41 or may be used either transmissive screen to observe the image transmitted through the screen 41.

本実施形態の照明装置は、光源11と、偏向用空間変調素子15を有して構成されている。 Lighting apparatus of the present embodiment includes a light source 11 is configured to have a polarizing spatial light modulator 15.

光源11には、コヒーレント光としてのレーザー光を出射する半導体レーザーなどの発光素子111が使用される。 The light source 11, the light emitting element 111 such as a semiconductor laser for emitting a laser light as the coherent light is used. 本実施形態の光源11は、発光素子111の後段に配置されたビームエキスパンダー112を含んで構成されている。 Light source 11 of the present embodiment is configured to include a beam expander 112 disposed downstream of the light emitting element 111. ビームエキスパンダー112は、凸レンズ112a、112bの組みで構成され、光変調素子31の像形成領域を照明するに十分な口径に拡大されている。 Beam expander 112 is composed of a set of convex lenses 112a, 112b, and is enlarged to a sufficient diameter to illuminate the image formation area of ​​the optical modulator 31. このような構成以外に、凹レンズと凸レンズの組み合わせなど適宜形態を採用することができる。 In addition to this configuration, it is possible to employ an appropriate form such as a combination of a concave lens and a convex lens. 光源11から偏向用空間変調素子15に出射されたコヒーレント光は、平行または略平行なコヒーレント光として出射することが好ましい。 Coherent light emitted to the deflection spatial modulation element 15 from the light source 11 is preferably emitted as parallel or approximately parallel coherent light. 後段に配置される偏向用空間変調素子15の各点を同じ条件で照明することが可能となる。 It is possible to illuminate each point of deflection spatial modulation element 15 which is disposed downstream in the same conditions.

光源11から出射されたコヒーレント光は、偏向用空間変調素子15を照明する。 Coherent light emitted from the light source 11 illuminates the deflecting spatial modulation element 15. なお、光源11から出射されるコヒーレント光に対して、その断面方向の強度分布の均一化を図るビーム成型手段を設けておくことが好ましい。 Incidentally, with respect to the coherent light emitted from the light source 11, it is preferable to provide a beam forming device made uniform intensity distribution of the cross-sectional direction. 設計例として、ビームエキスパンダー112の後段にビーム成型手段を設けることで、偏向用空間変調素子15を均一な強度で照明することが可能となる。 As a design example, by providing the beam shaping means downstream of the beam expander 112, it becomes possible to illuminate a polarizing spatial light modulator 15 with a uniform intensity. ビーム成型手段は、屈折や回折等の効果によりビームの断面強度分布を変える素子で、ホログラムや屈折型素子などが用いられる。 Beam shaping means, by the effect of refraction or diffraction like the element changing the cross-sectional intensity distribution of the beam, such as a hologram or refractive element is used.

偏向用空間変調素子15は、光源11にて出射されたコヒーレント光の方向を時間的に変化させる光学素子である。 Deflection spatial modulation element 15 is an optical element for temporally changing the direction of the emitted coherent light in the light source 11. 本実施形態の偏向用空間変調素子15には、電気的に回折条件を変化させることで出射方向を変化させる可変回折型素子、あるいは、位相変調素子などが用いられる。 The deflection spatial modulation element 15 of the present embodiment, the variable diffractive element to change the emission direction by changing the electrical diffraction condition, or such as a phase modulation element is used. このような偏向用空間変調素子15は可動部を有していないため、装置の小型化、メンテナンス性能の向上を図ることが可能となる。 Since such deflection spatial modulation element 15 has no moving parts, the size of the apparatus, it is possible to improve the maintenance performance. 本実施形態では、偏向用空間変調素子15を、被照明領域を有する光変調素子31に近接させて配置させているが、偏向用空間変調素子15と光変調素子31は、互いに密着させて配置することとしてもよい。 In the present embodiment, a polarizing spatial light modulator 15, although is disposed close to the light modulation device 31 having an illuminated area, deflecting spatial modulation element 15 and the light modulation element 31 is brought into close contact with each other arranged it is also possible to be.

光源11から入射するコヒーレント光は、この偏向用空間変調素子15にて時間的に方向が変化する偏向光Laとなり、被照明領域としての光変調素子31の像形成領域を照明する。 Coherent light incident from the light source 11 is deflected light La becomes the direction changes temporally in this deflection spatial modulation element 15, to illuminate the image formation area of ​​the optical modulator 31 as the illuminated area. 図では、最外端付近の偏向光La(t1)とLa(t2)の様子が示されているが、実際には、偏向光Laは、このLa(t1)とLa(t2)の間を経時的に連続移動もしくは間欠移動することとなる。 In the figure it is shown how the deflected light La in the vicinity of the outermost end (t1) and La (t2) is, in fact, deflected light La is between the La (t1) and La (t2) so that the time and continuously move or intermittent movement.

光変調素子31は、映像信号に基づいて像が形成される像形成領域を有するディスプレイであって、本実施形態では透過型の液晶表示素子が用いられている。 Light modulation element 31, a display having an image forming area where the image is formed based on the video signal, is used a transmission type liquid crystal display device of the present embodiment. 光変調素子31としては、このような透過型のもの以外に、MEMSなどの反射型のものを利用することも可能である。 The light modulation element 31, other than those of such transmission, it is also possible to use a reflective type, such as MEMS. 偏向用空間変調素子15からの偏向光Laは、時間の経過に伴い入射角度を変化させつつ光変調素子31に入射し、像形成領域に表示される像に基づいて変調光Lbに変換される。 Deflected light La from the deflecting spatial modulation element 15 is incident on the light modulation element 31 while changing the incident angle with the lapse of time, is converted into modulated light Lb on the basis of the image displayed on the image forming region .

投射光学系32は、光変調素子31からの変調光Lbを映像再生光Lcに拡大変換してスクリーン41に投射する。 The projection optical system 32, the modulated light Lb from the optical modulation element 31 to expand converted into a video reproduction light Lc is projected on the screen 41. 本実施形態では、この投射光学系32の後段に絞り33が設けられている。 In the present embodiment, the diaphragm 33 is provided downstream of the projection optical system 32.

では、この投射型映像表示装置10において、スペックルを抑制するための主要構成である照明装置について、その原理などを詳細に説明する。 In, in the projection type image display device 10, for a main configuration lighting apparatus for suppressing the speckle is described like in detail the principle. 図2は、本発明の実施形態に係る照明装置の構成を示す図であって、偏向用空間変調素子15による照明の様子を示した図である。 Figure 2 is a diagram showing a configuration of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention, is a diagram showing a state of illumination by the deflection spatial modulation element 15. なお、このように被照明領域に対して配置された偏向用空間変調素子は、本発明でいう光偏向装置を構成するものである。 In this way deflection spatial modulation element disposed against the illuminated region is to constitute the optical deflecting device in the present invention.

図2に示されるように、時刻t1のときの偏向光La(t1)は、光変調素子31における像形成領域の少なくとも一部の領域を照明する。 As shown in FIG. 2, the deflected light La at time t1 (t1) illuminates at least part of the region of the imaging region in the light modulation element 31. 時刻t2のときの偏向光La(t2)も同様に、像形成領域の少なくとも一部の領域を照明する。 Deflected light La at time t2 (t2) likewise illuminate at least part of the area of ​​the imaging region. この図に示されるように照明装置は、入射角度を時間的に変化させつつ被照明領域としての像形成領域全体を照明することとなる。 The lighting device as shown in the figure, the illuminating the entire image forming area of ​​the incident angle as the illuminated area while temporally changing. 被照明領域は、偏向用空間変調素子15の偏向方向によらず、常に照明している領域に設定されることが輝度の均一化を図る上で好ましい。 The illuminated region, irrespective of the deflection direction of the deflecting spatial modulation element 15, always be set in the area that is illuminated preferable in achieving uniform luminance.

偏向用空間変調素子15に入射される光源11からのコヒーレント光は、平行光あるいは略平行光とすることが好ましい。 Coherent light from the light source 11 to be incident on the deflecting spatial modulation element 15 is preferably collimated or nearly collimated light. 光源11からのコヒーレント光を平行光あるいは略平行光とすることで、偏向用空間変調素子15の各点に入射するコヒーレント光を同じ条件で照明することが可能となり、偏向用空間変調素子15の各点における偏向条件の設計が容易となる。 Coherent light from the light source 11 by a parallel beam or a substantially parallel light, it is possible to illuminate the coherent light incident on each point of deflection spatial modulation element 15 under the same conditions, the deflection spatial modulation element 15 design of deflection condition at each point is facilitated. さらに、偏向用空間変調素子15から出射される偏向光Laについて平行または略平行とすることで、光変調素子31の像形成領域の各点を同じ条件で照明し、例えば、光変調素子31全体を均一に照明するなどの改善が図られる。 Furthermore, the deflected light La emitted from the deflection spatial modulation element 15 by parallel or substantially parallel, to illuminate each point of the image formation region of the light modulation element 31 in the same conditions, e.g., the entire light modulation device 31 uniformly improved, such as illumination is achieved.

さらに、偏向用空間変調素子15から出射される変調光Lbは、投射光学系32の光軸すなわち光変調素子31と直交する方向に対して対称となるように角度変化することが好ましい。 Further, the modulated light Lb emitted from the deflection spatial modulation element 15, it is preferable to angle change so as to be symmetrical with respect to a direction perpendicular to the optical axis or the light modulation element 31 of the projection optical system 32. 図に示されるように光軸に対して最外端付近の変調光Lb(t1)とLb(t2)が光軸となす角度を同一とすることで、結像性能を面内で等方的にすることができる。 By modulating light Lb (t1) and Lb near the outermost end with respect to the optical axis (t2) is equal to the angle formed between the optical axis as shown in FIG, isotropic imaging performance in a plane it can be.

図1に戻り、光変調素子31で変調された変調光Lbは、投射光学系32で拡大され映像再生光Lcとしてスクリーン41上に投射され、反射、あるいは、透過される映像を観察者に観察させる。 Returning to Figure 1, the modulated modulated light Lb in the light modulation element 31 is projected onto the screen 41 as a magnified image reproducing light Lc in the projection optical system 32, reflected, or viewing an image to be transmitted to the viewer make. このときスクリーン41の面上で拡散されるコヒーレント光は互いに干渉することでスペックルを生じさせる。 In this case the coherent light is diffused on the surface of the screen 41 causes the speckle by interfering with one another. しかしながら、本実施形態では、偏向用空間変調素子15によってコヒーレント光が偏向されるため、結果としてスクリーン41に投射する映像再生光Lcの入射角度を経時的に変化させ、このスペックルを極めて効果的に目立たなくしている。 However, in the present embodiment, since the coherent light is deflected by the deflection spatial modulation element 15, the results over time by changing the incident angle of the image reproducing light Lc which projected on the screen 41 as a very effective this speckle They are inconspicuous in.

図1に示されるスクリーン上の点P1において、例えば、時刻t1における映像再生光Lc(t1)と、時刻t2における映像再生光Lc(t2)が異なる入射角度で照射されることとなる。 At point P1 on the screen shown in FIG. 1, for example, a video reproduction light Lc (t1) at time t1, so that the video reproduction light Lc (t2) is irradiated with different incident angles at time t2. 図に示す他の点P2や図示しない他の点においても同様であって、映像再生光Lcは、入射角度を時間的に変化させつつスクリーン41上に映像を投射する。 Be the same in other respects without other point P2 and shown as shown in FIG, video playback light Lc projects the image onto the screen 41 while temporally changing the incident angle. したがって、ごく短い時間ではスクリーン上に形成されるスペックルも、映像再生光Lcが時間によって異なる入射角度で照射されることで視覚の応答時間内で時間的に平均化され、スクリーン41に投射される像を観察する観察者には十分に目立たない状態となる。 Therefore, even speckles in a very short time is formed on the screen, are temporally averaged over the visual response time by the video reproducing light Lc is irradiated with different incident angles with time, it is projected onto the screen 41 the state of not sufficiently noticeable to an observer observing the that image.

以上、図1、図2における本実施形態を用いて投射型映像表示装置、及び、それに用いられる照明装置について説明したが、これらの装置において入射光を偏向させる偏向用空間変調素子15について説明する。 Above, FIG. 1, the projection type image display apparatus using the present embodiment in FIG. 2, and has been described lighting apparatus for use therein, will be described deflected spatial modulation element 15 that deflect the incident light in these devices . 本実施形態で使用する偏向用空間変調素子15は、電気的駆動により入射光の偏向方向を可変させる光学素子であって、可変回折型素子、あるいは、位相変調素子などが使用可能である。 Deflection spatial modulation element 15 used in this embodiment is an optical element for varying the polarization direction of the incident light by electrically driving the variable diffractive element, or such as a phase modulation element can be used.

図3は、本発明の実施形態に係る偏向用空間変調素子(可変回折型素子)の構成を示す図であり、図4は、本発明の他の実施形態に係る偏向用空間変調素子(位相変調素子)の構成と位相変化の様子を示す図であり、図5は、本発明の他の実施形態に係る偏向用空間変調素子(位相変調素子)における位相変化の様子を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing the structure of a deflection spatial modulation element (variable diffractive element) according to an embodiment of the present invention, FIG. 4, the deflection spatial modulation device according to another embodiment of the present invention (phase are diagrams illustrating a manner in the configuration of the phase variation of the modulation element), FIG. 5 is a diagram showing a state of a phase change in the deflection spatial modulation element (phase modulation element) according to another embodiment of the present invention.

図3の偏向用空間変調素子15は、可変回折型素子を利用した実施形態であって、この実施形態では、可変回折型素子として振幅変調型の液晶素子を利用したものとしている。 Deflection spatial modulation element 15 in FIG. 3 is an embodiment which utilizes a variable diffractive element, in this embodiment, it is assumed that utilizes a liquid crystal element of the amplitude modulation type as a variable diffractive element. 偏向用空間変調素子15を構成する液晶素子は、液晶151によって回折格子を形成する。 The liquid crystal element constituting a polarizing spatial light modulator 15 forms a diffraction grating by the liquid crystal 151. この液晶151によって形成される回折格子のピッチを時間的に変化させて回折角度を変えることで、光源11から入射されるコヒーレント光の出射方向を時間的に変化させることが可能となっている。 The pitch of the diffraction grating formed by the liquid crystal 151 by changing the diffraction angle temporally varied, it is possible to the emission direction of the coherent light incident from the light source 11 is temporally varied. 本実施形態では、偏向用空間変調素子15の入射面に対して斜めにコヒーレント光を入射させることで、0次光を逃がすとともに、回折光を素子の法線方向に出射させることが可能としている。 In this embodiment, by incident coherent light at an angle to the incident plane of the deflection spatial modulation element 15, together with the escape 0-order light and the diffracted light can be emitted in the normal direction of the element .

可変回折型素子としては、この液晶素子以外に、音響光学素子など通過する光の位相を変調する光学素子を用いることとしてもよい。 The variable diffractive element, in addition to the liquid crystal element, it is also possible to use an optical element for modulating the phase of light passing through such an acousto-optic element. あるいは、反射させる光について位相を変調するマイクロミラーデバイスを用いることも可能である。 Alternatively, it is also possible to use a micro-mirror device for modulating the phase for light to be reflected.

図4の偏向用空間変調素子15は、位相変調素子を利用した実施形態であって、この実施形態では、位相のみの変調を行う液晶素子を利用したものとしている。 Deflection spatial modulation element 15 in FIG. 4 is an embodiment using a phase modulation element, in this embodiment, it is assumed that utilizes a liquid crystal device for modulating the phase only. 図4(a)は、この構成例を示した図であって、偏向用空間変調素子15は、透明基材153、154の間に封入された液晶層152を有して構成されている。 4 (a) is a diagram showing an example of this configuration, the deflection spatial modulation element 15 is configured with a liquid crystal layer 152 sealed between the transparent substrate 153. 液晶層152には、部分毎に配設された画素電極152aと、共通電極152bが設けられており、部分毎に経時的に屈折率を変化させることで透過光の位相を変化させることが可能となっている。 The liquid crystal layer 152, and the pixel electrodes 152a disposed in each partial has a common electrode 152b is provided, it is possible to change the phase of transmitted light by changing over time the refractive index in each part It has become.

図4(b)は、位相変化の基本型を示した図であって、図4(a)の構成図と対応した形で位相分布が示されている。 4 (b) is a diagram showing the basic form of the phase change, the phase distribution is shown in a diagram with the corresponding shape of FIG. 4 (a). 画素電極152aに印加するバイアスを時間的に変化させることで、例えば、時刻t1、t2に示すような位相分布を形成することが可能である。 Be to temporally vary the bias applied to the pixel electrode 152a, for example, it is possible to form a phase distribution as shown at time t1, t2. このような位相分布では、図4(a)に示すように時刻t1では、走査光La(t1)が、時刻t2では、走査光La(t2)の状態に偏向させることが可能となる。 In such a phase distribution, at time t1 as shown in FIG. 4 (a), the scanning light La (t1) is, at time t2, it is possible to deflect the status of the scanning light La (t2). 実際には、t1の位相状態とt2の位相状間を多段階あるいは連続的に変化させることで、走査光Laについても多段階あるいは連続的に方向を変化させることが可能となる。 In fact, between phase-like phase states and t2 of t1 multistep or by continuously changing, it is possible also to change the multi-stage or continuously direction for scanning light La.

図5は、位相変化の他の形態を示した図であって、位相分布をキノフォーム型に、すなわち0〜2πで繰り返すパターンを時間的に変更することで、偏向条件を経時的に変更し、図4(b)の場合と同様に偏向方向を変化させるものである。 Figure 5 is a view showing another embodiment of a phase change, the kinoform type phase distribution, i.e. by temporally changing a pattern repeated in 0~2Pai, over time and change the deflection condition , thereby changing the same deflection direction as that in Figure 4 (b). この図は、図4(b)と同様、図4(a)の構成図と対応した形で位相分布が示されたものであって、図5(a)は、時刻t1における位相状態、図5(e)は、時刻t2における位相状態が示されている。 This figure, similar to FIG. 4 (b), be those phase distribution is shown in a form associated with the block diagram of FIG. 4 (a), FIG. 5 (a), the phase state at time t1, FIG. 5 (e), the phase state is shown at time t2. 図5(a)から図5(e)、図5(e)から図5(a)間の位相形状を時間的に変化させることで、光源11から入射されるコヒーレント光を偏向させている。 FIGS. 5 (a) Fig. 5 (e), by causing temporally changing the phase shape between FIGS. 5 (a) from FIG. 5 (e), the which deflects the coherent light incident from the light source 11. なお、位相分布は、0〜2π以外の範囲に設定されたフレネルレンズ型を用いることとしてもよい。 The phase distribution may be used Fresnel lens mold that is set in a range other than 0~2Pai.

このように偏向用空間変調素子15として位相変調素子を利用した場合には、前述の可変回折型素子を利用する場合と異なり0次光が発生しないため、光の利用効率の向上が図られる。 Thus when utilizing a phase modulating element as a deflecting spatial modulation element 15, since the 0-order light unlike the case of using a variable diffractive element described above does not occur, improving the light utilization efficiency can be improved. また、図に示すように偏向用空間変調素子15の入射面に対して垂直にコヒーレント光を入射させることも可能となる。 It is also possible to incident coherent light perpendicular to the incident plane of the deflection spatial modulation element 15 as shown in FIG.

以上、本実施形態によれば、スペックルノイズが目立たない照明装置、並びに、この照明装置にて光変調素子31を照明することでスペックルノイズが目立たない映像を提供することのできる投射型映像表示装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the lighting apparatus speckle noise inconspicuous, as well as, a projection type image that can provide an image speckle noise inconspicuous by illuminating the light modulation element 31 at the illuminating device it is possible to provide a display device. 特に、本実施形態では、偏向用空間変調素子15にて光源11からのコヒーレント光を電気的に偏向させることで、可動部を有さないとともに、装置の小型化そしてメンテナンス性能の向上が図られている。 In particular, in the present embodiment, the coherent light from the light source 11 at the deflection spatial modulation element 15 by causing electrically deflected, with no moving parts, is achieved improvement in miniaturization and maintenance performance of the apparatus ing.

なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。 The present invention is not limited only to these embodiments, embodiments configured by combining the configurations of the respective embodiments also appropriately and serves as a scope of the present invention.

10…投射型映像表示装置11…光源111…発光素子112…ビームエキスパンダー112a、112b…凸レンズ15…偏向用空間変調素子151…液晶152…液晶層152a…画素電極152b…共通電極153、154…透明基材31…光変調素子32…投射光学系33…絞り41…スクリーン 10 ... projection type image display device 11 ... light source 111 ... light emitting element 112 ... beam expander 112a, 112b ... lens 15 ... deflection spatial modulation element 151 ... LCD 152 ... liquid crystal layer 152a ... pixel electrode 152 b ... common electrode 153 and 154 ... transparent substrate 31 ... light modulation element 32 ... projection optical system 33 ... stop 41 ... screen

Claims (8)

  1. コヒーレント光を出射する光源と、 A light source for emitting coherent light,
    前記光源から出射されたコヒーレント光を偏向する偏向用空間変調素子を備え、 Comprising a deflection spatial modulation element for deflecting the coherent light emitted from the light source,
    前記偏向用空間変調素子から出射される偏向されたコヒーレント光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする 照明装置。 Coherent light deflected and emitted from the deflecting spatial modulation element is configured to illuminate over time superimposed the illuminated area is illuminated over time by changing the incident angle to each point of the illuminated area lighting apparatus characterized by.
  2. 前記偏向用空間変調素子の偏向方向によらず、前記偏向用空間変調素子から出射されるコヒーレント光は、前記被照明領域全体を照明することを特徴とする 請求項1に記載の照明装置。 Wherein regardless of the deflection direction of the deflecting spatial modulation element, a coherent beam emitted from the deflecting spatial modulation element, the illumination device according to claim 1, characterized in that to illuminate the entire illuminated area.
  3. 前記偏向用空間変調素子は、可変回折型素子を含んで構成されることを特徴とする 請求項1または請求項2に記載の照明装置。 The deflection spatial modulation element, the illumination device according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is configured to include a variable diffractive element.
  4. 前記偏向用空間変調素子は、位相変調素子を含んで構成されることを特徴とする 請求項1から請求項3の何れか1項に記載の照明装置。 The deflection spatial modulation element, the illumination device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is configured to include a phase modulator.
  5. 前記光源と前記偏向用空間変調素子の間に、ビーム成型手段が配置されていることを特徴とする 請求項1から請求項4の何れか1項に記載の照明装置。 Between the light source and the deflecting spatial modulation element, the illumination device according to claim 1, characterized in that the beam shaping means is disposed to any one of claims 4.
  6. コヒーレント光を出射する光源と、 A light source for emitting coherent light,
    前記光源から出射されたコヒーレント光を偏向する偏向用空間変調素子と、 A deflection spatial modulation element for deflecting the coherent light emitted from the light source,
    像が形成される像形成領域を有する光変調素子と、 A light modulation device having an image forming area where the image is formed,
    前記光変調素子の像をスクリーンに投影する投射光学系と、を備え 前記偏向用空間変調素子から出射される偏向されたコヒーレント光は、前記像形成領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする 投射型映像表示装置。 Coherent light deflected a projection optical system and is emitted from the deflection spatial modulation element comprises a projecting an image on a screen of the light modulation element, as well as over time overlaid illuminating the image formation area, the projection display apparatus characterized by illuminating over time changing the incident angle to each point of the image formation region.
  7. 前記偏向用空間変調素子からの出射されるコヒーレント光は、前記投射光学系に対する光軸を中心として対称に角度変化することを特徴とする 請求項6に記載の投射型映像表示装置。 The coherent light emitted from the deflecting spatial modulation element, a projection type video display according to claim 6, characterized in that the angular change symmetrically about the optical axis with respect to the projection optical system.
  8. コヒーレント光が入射されるとともに、入射されたコヒーレント光を偏向して出射する偏向用空間変調素子を備え、 With coherent light is incident, comprising a deflection spatial modulation element for emitting deflects the incident coherent light,
    前記偏向用空間変調素子から出射される偏向されたコヒーレント光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする 光偏向装置。 Coherent light deflected and emitted from the deflecting spatial modulation element is configured to illuminate over time superimposed the illuminated area is illuminated over time by changing the incident angle to each point of the illuminated area optical deflecting device, characterized in that.
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