JP2013228426A - 光変調素子およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によって、スペックルパターンの低減を図ることにより画像品質の低下を抑制することのできる光変調素子を提供すること。
【解決手段】光変調素子４２は、基部４１に対して回動可能に設けられ、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とに姿勢が変化する可動部４２１ａと、可動部４２１ａの上方に設けられ、可視光線を反射する光反射部４２１ｂと、可動部４２１ａの上方に設けられ、温度変化によって変形する変形部４２３と、を有する。また、変形部４２３は、不可視光線を吸収することにより昇温し、表面形状が湾曲凸面状に変化する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光変調素子およびプロジェクターに関するものである。

従来から、スクリーン上に画像を投射するプロジェクターとして、光源から出射される光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）に入射させ、このＤＭＤによって所定方向に反射された像光を投射レンズでスクリーン上に結像させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されているように、このようなプロジェクターでは、多数のマイクロミラーがマトリクス状に配列されている。また、各マイクロミラーの姿勢（ＯＮ／ＯＦＦ）を独立して制御できるようになっており、光源からの光は、マイクロミラーがＯＮのときにスクリーンに反射し、ＯＦＦのときには装置内部の光吸収体に反射して外部へは投射されない。ＤＭＤでは、１つのマイクロミラーが１画素を構成しており、各マイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦ制御を独立して行うことにより、各画素に所望の色の光を投射し、スクリーンに所望の画像を投射することができる。

ここで、近年では、省エネ、高効率、水銀規制などの関係から、光源としてＬＤ（半導体レーザー）などの個体光源を用いることが考えられている。しかしながら、ＬＤ光源から出射されるレーザー光は、コヒーレントな光であるため、光源としてＬＤ光源を用いた場合には、スクリーンにスペックルパターンと呼ばれる明暗の斑点模様（干渉模様）が現れてしまい、画像（映像）の品質が低下するという問題がある。

特開２００７−２０６３９７号公報

本発明の目的は、簡単な構成によって、スペックルパターンの低減を図ることにより画像品質の低下を抑制することのできる光変調素子およびプロジェクターを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光変調素子は、基部に対して回動可能に設けられ、前記基部に対する角度が異なる第１状態と第２状態とに姿勢が変化する可動部と、
前記可動部の上方に設けられ、可視光線を反射する光反射部と、
前記可動部の上方に設けられ、温度変化によって変形する変形部と、を有することを特徴とする。
これにより、簡単な構成で、スペックルパターンの低減を図ることにより画像品質の低下を抑制することのできる光変調素子を提供することができる。

本発明の光変調素子では、前記変形部は、不可視光線を吸収することにより昇温し、変形することが好ましい。
これにより、簡単な構成で変形部を変形させることができる。
本発明の光変調素子では、前記変形部は、前記光反射部と前記可動部との間に位置し、
前記光反射部は、不可視光線を透過することが好ましい。
これにより、光変調素子の構成が簡単となる。

本発明の光変調素子では、前記光反射部は、前記変形部と前記可動部との間に位置し、
前記変形部は、可視光線を透過することが好ましい。
これにより、光変調素子の構成が簡単となる。
本発明の光変調素子では、前記変形部は、昇温によって表面形状が変化することが好ましい。
このように変形部の表面形状を変化させることにより、光反射部が第１状態で反射した光の軸を経時的に変化させることができる。そのため、スペックルが低減される。

本発明の光変調素子では、前記変形部は、昇温によって表面が湾曲凸面状に変形することが好ましい。
これにより、光反射部が第１状態で反射した光の軸が経時的に連続して変化するため、軸の揺らぎを所定の範囲内に確実に収めることができる。
本発明の光変調素子では、前記変形部は、昇温によって表面が湾曲凹面状に変形することが好ましい。
これにより、光反射部が第１状態で反射した光の軸が経時的に連続して変化するため、軸の揺らぎを所定の範囲内に確実に収めることができる。
本発明の光変調素子では、前記変形部は、樹脂材料中に不可視光線を吸収する吸収体を分散させた材料で構成されていることが好ましい。
これにより、変形部の構成が簡単となる。

本発明のプロジェクターは、照明光を出射する照明装置と、
複数の光変調素子を有し、該光変調素子の姿勢を画像情報に基づいて第１状態と第２状態とに切り替えることによって前記照明光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置の前記各光変調素子が前記第１状態で反射した光を像光として投射する投射光学系と、
前記光変調装置の前記各光変調素子が前記第１状態で反射した光の光軸を経時的に変化させる光軸変化手段と、を有し、
前記光軸変化手段は、前記各光変調素子に設けられ、かつ、温度変化によって変形する変形部と、前記変形部の温度を変化させる温度変化手段とを有していることを特徴とする。
これにより、簡単な構成で、スペックルパターンの低減を図ることにより画像品質の低下を抑制することのできるプロジェクターを提供することができる。

本発明のプロジェクターでは、前記温度変化手段は、不可視光線を出射する光源装置を有し、
前記変形部は、前記光源装置から出射された不可視光線を吸収することにより昇温し変形することが好ましい。
これにより、簡単な構成で変形部を変形させることができる。

本発明のプロジェクターでは、前記光変調素子は、基部に対して回動可能に設けられ、前記基部に対する姿勢が変化する可動部と、前記可動部の上方に設けられた前記変形部と、前記可動部と前記変形部の間に設けられ、可視光線を反射する光反射部と、を有し、
前記変形部は、可視光線を透過することが好ましい。
これにより、プロジェクターの構成が簡単となる。

本発明のプロジェクターでは、前記光変調素子は、基部に対して回動可能に設けられ、前記基部に対する姿勢が変化する可動部と、前記可動部の上方に設けられ、可視光線を反射する光反射部と、前記可動部と前記光反射部の間に設けられた前記変形部と、を有し、
前記光反射部は、不可視光線を透過することが好ましい。
これにより、プロジェクターの構成が簡単となる。

本発明のプロジェクターでは、前記変形部は、１階調を表示する時間よりも短い時間で変形することが好ましい。
これにより、効果的にスペックルを低減することができる。
本発明のプロジェクターでは、前記光源装置は、１フレームを表示する時間よりも短い時間で前記不可視光線の光量を変化させることが好ましい。
これにより、効果的にスペックルを低減することができる。

本発明のプロジェクターでは、前記光源装置は、１階調を表示する時間よりも短い時間で前記不可視光線の光量を変化させることが好ましい。
これにより、より効果的にスペックルを低減することができる。
本発明のプロジェクターでは、前記光源装置は、前記照明光と同じ側から前記光変調装置へ照射されることが好ましい。
これにより、より確実に光変調素子に不可視光線を照射することができる。
本発明のプロジェクターでは、前記照明装置は、コヒーレントな光を出射することが好ましい。
これにより、照明装置の省電力駆動が可能となる。

本発明のプロジェクターの第１実施形態を示す概略図である。 図１に示すプロジェクターが有する光変調装置の平面図である。 図２に示す光変調装置が有する光変調素子の側面図である。 図３に示す光変調素子の駆動を説明する側面図である。 図３に示す光変調素子が有する変形部の変形を説明する側面図である。 図５に示す変形部の変形例を示す側面図である。 変形部の変形による効果を説明するための側面図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクターが有する光変調素子の側面図である。 本発明の第３実施形態に係るプロジェクターが有する光源装置および均一照明光学系を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るプロジェクターが有する光源装置を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るプロジェクターが有する光変調素子の側面図である。

以下、本発明の光変調素子およびプロジェクターを図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の光変調素子を適用したプロジェクター（本発明のプロジェクター）の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明のプロジェクターの第１実施形態を示す概略図、図２は、図１に示すプロジェクターが有する光変調装置の平面図、図３は、図２に示す光変調装置が有する光変調素子の側面図、図４は、図３に示す光変調素子の駆動を説明する側面図、図５は、図３に示す光変調素子が有する変形部の変形を説明する側面図、図６は、図５に示す変形部の変形例を示す側面図、図７は、変形部の変形による効果を説明するための側面図である。

図１に示すように、プロジェクター１は、光源装置２と、均一照明光学系３と、光変調装置４と、投射光学系５と、アブソーバー（吸収体）６と、光軸変化手段８とを有している。このようなプロジェクター１は、光源装置２から射出された光束（光）を与えられた画像情報に応じて光変調装置４によって変調することにより光像を形成し、この光像を投射光学系５からスクリーン上に拡大投射するための光学機器である。また、光軸変化手段８によって、光像の軸が経時的に変化するように構成されている。光軸変化手段８は、後述するように、赤外線出射装置（温度変化手段）７と、変形部４２３とで構成されている。

以下、これら各構成について順次説明する。
（光源装置）
光源装置２は、コヒーレント光であるレーザー光を射出する光源部として機能する。光源装置２は、レーザー光である光を射出するレーザー光源であって、例えば、半導体レーザーを備えている。このような構成とすることにより、光源装置２の省電力駆動を図ることができる。

なお、光源装置２の構成としては、これに限定されない。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）等の固体光源を備えていてもよい。このような光源を用いることにより、半導体レーザーに比べて、スペックルノイズを低減することができる。また、光源装置２は、例えば、発光管であるランプ本体（超高圧水銀ランプなど）と、リフレクター（反射鏡）とを備えた構成としてもよい。このような構成では、ランプ本体から放射された光束は、リフレクターで反射されて前方側に収束される。さらに、光源装置２は、半導体レーザーと上記のＬＥＤ、ＳＬＤ、超高圧水銀ランプ、等と、が組み合わされていてもよい。

（均一照明光学系３）
均一照明光学系３は、一例としてロッドインテグレーター３１と、カラーホイール３２と、レンズ３３とを有している。このような均一照明光学系３では、光源装置２から射出された光束をロッドインテグレーター３１に角度をつけて入射する。これにより、ロッドインテグレーター３１内で複数回の反射をおこし、ロッドインテグレーター３１の出射面に均一な照度を確保する。ロッドインテグレーター３１から出射された均一分布の光束は、カラーホイール３２により、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光に色分離される。カラーホイール３２により色分離された各色光は、レンズ３３を通して光変調装置４の画像形成領域４’に拡大投影されることにより、画像形成領域４’上に色ごとに均一な照度分布の光束を形成する。なお、本実施形態では、カラーホイールによる色分離を行っているが、異なる方法で色分離を行ってもよい。例えば、固体光源のように光のＯＮ／ＯＦＦの切替を高速（１フレームよりも短い時間）に行うことができる光源の場合、各色の光源の点灯タイミングをずらすことで色分離を行うことが可能である。

ロッドインテグレーター３１は、システム光軸ＯＡに沿って延びる四角柱状の透明部材からなる光学系であり、システム光軸ＯＡに垂直な矩形断面を有し、入射側の端に反射ミラー３１１を設けた構造となっている。
カラーホイール３２は、図示しないモーター等の駆動源によって回転可能に設けられている。また、カラーホイール３２には、ロッドインテグレーター３１の出射側の端に形成された射出ポートと対向するフィルター面３２１が形成されており、このフィルター面３２１には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のフィルターが領域を隔てて形成されている。なお、カラーホイール３２は、ロッドインテグレーター３１の入射側に設けられていてもよい。

光源装置２から射出される光束は、ロッドインテグレーター３１の入射側の端に設けられた反射ミラー（図示せず）の中央に設けられた光入射孔を介してロッドインテグレーター３１の内部に導入される。ロッドインテグレーター３１を通過して射出ポートから出射された光束は、均一な照明分布を有するものとなり、このような光束は、回転するカラーホイール３２に入射する。カラーホイール３２に入射した光束は、カラーホイール３２のフィルター面３２１（Ｒ、Ｇ、Ｂのフィルター）によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に時系列的に色分離される。Ｒ、Ｇ、Ｂの３色への分離は、スクリーンに表示する画像のフレーム周波数よりも高速な周波数で行う。これにより、フルカラー画像を表示することが可能となる。
色分離された光束は、レンズ３３および複数のリレーミラー３４を介して、均一な照明光として光変調装置４の画像形成領域４’（後述する各光変調素子４２のマイクロミラー４２１が配列されている面）へ入射する。このとき、照明光は、光変調装置４の画像形成領域４’に対して斜めから照射される。

（光変調装置）
図２に示すように、光変調装置４は、基板４１と、基板上に配列された複数の光変調素子４２（例えば、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）。ただし「ＤＭＤ」は、米国テキサスインスツルメント株式会社の登録商標）と、を有している。このような光変調装置４は、光変調素子４２の正面方向に延びる中心軸が投射光学系５の方向に延びるデバイス軸Ａ１となるように配置されている。

複数の光変調素子４２は、基板４１上にマトリクス状に配置されており、その数としては、特に限定されない。プロジェクター１では、１つの光変調素子４２が１画素を構成するため、光変調素子４２は、画素数分、例えば、横×縦＝１２８０×１０２４、６４０×４８０のように配置される。
次に、光変調素子４２の構成について説明するが、複数の光変調素子４２は、互いに同様の構成を有しているため、以下では、１つの光変調素子４２について代表して説明する。

図３に示すように、光変調素子４２は、板状をなし、回動中心軸Ａ０まわりに回動可能に基板４１に支持されている可動板（可動部）４２１ａと、可動板４２１ａの上面に形成され、可視光線を反射する膜状の光反射部４２１ｂとを有している。
そして、光変調素子４２は、可動板４２１ａの姿勢を変化させる駆動機構４２２と、可動板４２１ａの上方に設けられた変形部４２３とを有している。

可動板４２１ａは、例えば、シリコン基板を一般的な半導体微細加工技術によって加工することにより得られる。また、光反射部４２１ｂは、例えば、可動板４２１ａの上面に蒸着等によってアルミニウムの薄膜を製膜することにより得られる。
駆動機構４２２は、基板４１の平面視にて、回動中心軸Ａ０を介して対向配置された一対の電極４２２ａ、４２２ｂを有している。また、各電極４２２ａ、４２２ｂは、可動板４２１ａと対向配置されている。図示しない電圧印加手段によって、電極４２２ａ、４２２ｂに電圧を印加すると、電極４２２ａ、４２２ｂと可動板４２１ａとの間に静電気力が発生し、これにより、可動板４２１ａの姿勢が回動中心軸Ａ０まわりに変化する。

このような光変調素子４２では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、可動板４２１ａは、電極４２２ａとの間の静電気力によって電極４２２ａ側へ傾斜した第１状態（以下「ＯＮ状態」と言う）と、電極４２２ｂとの間の静電気力によって電極４２２ｂ側へ傾斜した第２状態（以下「ＯＦＦ状態」と言う）とに変化する。
また、可動板４２１ａは、ＯＮ状態では自然状態（電極４２２ａ、４２２ｂのいずれにも電圧が印加されていない状態）に対して約＋１２°傾斜しており、ＯＦＦ状態では自然状態に対して約−１２°傾斜している。なお、ＯＮ状態での傾斜角は、特に限定されるものではなく、目的を達成することができる限り、＋１２°よりも小さくても大きくてもよい。ＯＦＦ状態での傾斜角についても同様である。

変形部４２３は、膜状をなしており、光反射部４２１ｂの上面に形成されている。また、変形部４２３は、光反射部４２１ｂの上面全域を覆っている。このような変形部４２３は、可視光線（３６０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度の波長の光）を透過するが、赤外線（可視光線よりも波長が長い不可視光線）を吸収する性質を有している。言い換えれば、変形部４２３は、可視光線の帯域には吸収帯を持っていないが、赤外線の帯域に吸収帯を持っている。

変形部４２３の可視光線透過率は、高いほど好ましく、例えば９０％以上であるのが好ましく、９５％以上であるのがより好ましい。これにより、可視光線の吸収が十分に抑えられ、明るい画像をスクリーンに投射することができる。また、変形部４２３の赤外線吸収率は、高いほど好ましく、例えば、９０％以上であるのが好ましく、９５％以上であるのがより好ましい。これにより、変形部４２３を容易かつ確実に変形させることができる。

このような変形部４２３は、赤外線ＩＲを吸収することにより昇温し、この昇温による熱膨張によって変形する。このように、変形部４２３を、赤外線ＩＲを吸収することによる昇温により変形するよう構成することにより、変形部４２３の構成が簡単となるとともに、変形部４２３を簡単に変形させることができる。
具体的には、昇温によって、図５（ａ）に示すように、自然状態（熱膨張していない状態）にて平坦な表面４２３ａが、図５（ｂ）に示すように湾曲凸面状に変形する。図５（ａ）に示す状態での変形部４２３の温度をＴ０とし、図５（ｂ）に示す状態のときの変形部４２３の温度をＴ１（Ｔ１＞Ｔ０）としたとき、変形部４２３は、その温度がＴ０からＴ１に上昇するに連れて図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態へ徐々に変形し、反対に、温度がＴ１からＴ０に低下するに連れて図５（ｂ）の状態から図５（ａ）の状態へ徐々に変化する。

ここで、特に限定されないが、プロジェクター１内の環境温度を考慮すると、変形部４２３の温度は、例えば、０℃以上、７０℃以下程度の範囲に収まっているのが好ましい。すなわち、Ｔ０、Ｔ１が共にこの温度範囲内に収まっており、この温度範囲内で図５に示す変形が生じるのが好ましい。
また、変形部４２３の厚さとしては、特に限定されないが、３μｍ以上、２０μｍ以下程度の範囲であるのが好ましい。これにより、変形部４２３が過度に厚くなるのを防止しつつ、上述したような表面の変形を十分に生じさせることができる。

なお、変形部４２３の熱膨張による変形は、上述のように表面の形状が変化するものに限定されず、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、表面が平坦な面を保ったまま、厚さが変化するものであってもよい。これによっても、図５に示す変形と同様の効果を発揮することができる。
このような変形部４２３は、上述のような機能を発揮することができれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料中に赤外線を吸収する微粒子（色素）を含有した材料で構成することができる。これにより、変形部４２３の構成が簡単となるととともに、その形成も容易となる。

前記樹脂材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等が挙げられる。

これらの中でも、線熱膨張係数が大きい材料（例えば、線熱膨張係数が１０×１０^−６／ｋ以上の材料）が好ましい。これにより、上述した熱変形の度合い（単位温度あたりの変形量）を大きくすることができるため、より効果を発揮することできる変形部４２３を構成することができる。また、言い換えれば、少ない温度変化で十分な変形が得られるため、変形部４２３へ赤外線を照射する赤外線出射装置７の省電力駆動を行うことができる。また、プロジェクター１内の過度な温度上昇を抑えることができるため、プロジェクター１の信頼性が向上する。このような材料としては、例えば、ポリプロピレン（１１０×１０^−６／ｋ）、アクリル樹脂（７０×１０^−６／ｋ）、シリコーン樹脂（２００〜３００×１０^−６／ｋ）が挙げられる。これらの材料は、比較的安価であり、さらに取扱いが容易である点においても有利である。

また、前記微粒子（色素）としては、赤外線を吸収することができれば、特に限定されず、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の無機化合物、フッ素系フタロシアニン、ジイミニウム系近赤外線吸収色素、ニッケル錯体等の有機化合物が挙げられる。
なお、本実施形態の変形部４２３は、１層で構成されているが、これに限定されず、２層以上の複数の層が積層して構成されていてもよい。例えば、線熱膨張係数の異なる樹脂材料を用いて形成された層を互いに重ね合わせることにより、熱膨張による表面の変位をより大きくすることができる。

このような光変調素子４２は、可動板４２１ａがＯＮ状態のときに可動板４２１ａ上に設けられた光反射部４２１ｂによって照明光をデバイス軸Ａ１方向へ反射し、可動板４２１ａがＯＦＦ状態のときに可動板４２１ａ上に設けられた光反射部４２１ｂによって照明光をデバイス軸Ａ１に対して回動中心軸Ａ０まわりに傾斜した出射光軸Ａ３方向へ反射する。デバイス軸Ａ１方向には投射光学系５が配置されており、出射光軸Ａ３方向にはアブソーバー６が配置されている（図１参照）。そのため、ＯＮ状態の光変調素子４２によって反射された照明光は、投射光学系５へと導かれるが、ＯＦＦ状態の光変調素子４２によって反射された照明光は、アブソーバー６へと導かれる。

光変調装置４は、図示しないＰＣ等から与えられた画像情報に基づいて各光変調素子４２のＯＮ状態／ＯＦＦ状態を独立して適宜切り替えることにより、画像形成領域４’にて所定の像光を形成する。そして、形成された像光は、投射光学系５に向けて出射される。この際、各光変調素子４２のＯＮ状態／ＯＦＦ状態の切り替えをフレーム周波数（１フレームの画像を表示する時間）よりも高速で行い、ＯＮ状態の時間比率を変更することにより階調（濃淡）の表現が可能となる。例えば、２５６階調の表現能力を実現したい場合には、フレーム周波数の１／２５６の周波数でＯＮ状態／ＯＦＦ状態の切り替えを行えばよい。

（投射光学系）
投射光学系５は、投射レンズ５１を備えており、投射光学系５に向けて出射された像光をスクリーンへ投射する。これにより、スクリーンに前記像光が拡大投射され、画像が表示される。
（アブソーバー）
アブソーバー６は、光変調装置４の変調時において、ＯＦＦ状態の光変調素子４２によって反射された光を吸収するためのものである。このようなアブソーバー６は、高い光吸収性を有しており、画像の投射に寄与しない不要光を吸収することができる。これにより、迷光の発生を防止することができる。

（赤外線出射装置）
赤外線出射装置７は、光変調装置４の画像形成領域４’に赤外線ＩＲを照射するためのものである。このような赤外線出射装置７の構成は、上記のような機能を発揮することができれば、特に限定されない。例えば、図１に示すように、赤外線出射装置７は、光源である赤外線ランプ７１と、リフレクター７２とを有している。赤外線ランプ７１から射出された放射状の光束は、リフレクター７２で反射されて平行光束となり、この平行光束が光変調装置４（画像形成領域４’）に照射される。

なお、光変調装置４の画像形成領域４’に赤外線ＩＲをより均一に照射するために、例えば、前述した均一照明光学系３が有するようなロッドインテグレーターや結像レンズをさらに備えていてもよい。
また、赤外線出射装置７は、照明光と同じ側から光変調装置４へ赤外線ＩＲを照射するように構成されている。これにより、照明光と同様に、光変調装置４の各光変調素子４２のマイクロミラー４２１（変形部４２３）に、より確実に赤外線ＩＲを照射することができる。なお、光源装置２に赤外線出射装置７を組み込むことによって、より確実にＯＮ状態の光変調素子４２に赤外線ＩＲを照射することができる。この際、カラーホイール３２を用いる場合には、カラーホイール３２が赤外線を透過するように構成される。

また、このような赤外線出射装置７は、フレーム周波数（１フレームの画像を表示する時間）よりも短い時間で赤外線ＩＲの光量を変化させることができ、さらには、１階調を表示する時間よりも短い時間で赤外線ＩＲの光量を変化させることができるように構成されている。すなわち、赤外線出射装置７は、一階調を表示する時間をＴ（例えば、６０フレーム／ｓｅｃ、２５６階調の場合には、約２１μｓｅｃ）とすれば、時間Ｔ内に、赤外線出射装置７から出射される赤外線ＩＲの光量を変化させることができるように構成されている。具体的には、例えば、赤外線出射装置７は、時間Ｔ内にて赤外線ランプ７１のＯＮ／ＯＦＦを複数回繰り返すことができるように構成されている。

このような赤外線出射装置７からの赤外線ＩＲが各光変調素子４２の変形部４２３に照射されると、各光変調素子４２の変形部４２３がその赤外線ＩＲを吸収することにより変形する。これにより、次のような効果が得られる。
すなわち、図７（ａ）に示すように、光変調素子４２がＯＮ状態であって、変形部４２３の表面４２３ａが平坦面をなしている場合には、像光（光反射部４２１ｂで反射された照明光）の軸Ａ７は、デバイス軸Ａ１とほぼ平行となる。これに対して、図７（ｂ）に示すように、光変調素子４２がＯＮ状態であって、赤外線の吸収により変形部４２３の表面４２３ａが湾曲凸面状に変形している場合には、像光の軸Ａ８は、デバイス軸Ａ１に対して傾斜する。これは、変形部４２３の表面４２３ａの形状が変化し、表面４２３ａとの境界で生じる屈折の度合が変化することに起因する。

このように、像光の軸の揺らぎ（以下単に「軸の揺らぎ」と言う）を発生させることにより、スクリーンに表示されるスペックルのパターンが経時的に変化するため、スペックルパターンの低減を図ることができる。
特に、赤外線出射装置７から出射される赤外線ＩＲの光量を、１階調を表示する時間Ｔよりも短い時間で変化させることにより、変形部４２３の表面４２３ａを時間Ｔよりも短い時間で上記のように変形させることができ、時間Ｔよりも短い時間で軸の揺らぎを発生させることができる。そのため、スクリーンに表示されるスペックルのパターンが時間Ｔよりも短い周期で変化するため、より効果的に、スペックルパターンの低減を図ることができる。

また、本実施形態では、変形部４２３の表面４２３ａが平坦面と湾曲凸面との間で変形するため、像光の軸の急峻な変化が防止される。すなわち、像光の軸が経時的に連続して変化するため、軸の揺らぎを所定の範囲内に確実に治めることができる。なお、軸の揺らぎは、デバイス軸Ａ１に対して±１〜３°以内で発生するのが好ましい。これにより、過度な軸の揺らぎが防止され、画像のブレの発生などの画像品質の低下を防止しつつ、上述の効果をより効果的に発揮することができる。

以上説明したように、プロジェクター１は、各光変調素子４２に設けられ、温度変化によって変形する変形部４２３と、変形部４２３の温度を変化させる赤外線出射装置（温度変化手段）７とにより構成され、光変調装置４の各光変調素子４２がＯＮ状態で反射した光の軸を経時的に変化させる光軸変化手段８を有するため、スクリーンに表示されるスペックルの低減を図ることができる。また、このような光軸変化手段８は、その構成が比較的簡単であるため、プロジェクター１の複雑化を招くことを防止することもできる。

なお、本実施形態では、変形部４２３が赤外線を吸収して変形する構成について説明したが、変形部４２３が紫外線を吸収して変形する構成であってもよい。この場合にも、赤外線の場合と同様の効果を発揮することができる。
また、この場合には、変形部４２３は、樹脂材料中に紫外線を吸収する微粒子（色素）を含有した材料で構成すればよい。前記樹脂材料としては、上述した材料と同様のものを用いることができる。また、前記微粒子としては、例えば、ＣｅＯ_２（酸化セリウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＴｉＯ_２（酸化チタン）等の無機化合物、アゾメチン系化合物、インドール系化合物等の有機化合物等が挙げられる。
また、赤外線出射装置７にかえて紫外線出射装置を用いればよい。紫外線出射装置の構成としては、特に限定されないが、例えば、前述した赤外線出射装置７の赤外線ランプ７１を紫外線ランプに換えた構成とすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明のプロジェクターの第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係るプロジェクターが有する光変調素子の側面図である。
以下、第２実施形態のプロジェクターについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本発明の第２実施形態にかかるプロジェクターは、各光変調素子に形成さえた変形部の構成がことなる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態の変形部４２３’は、赤外線ＩＲを吸収することにより昇温し、この昇温による熱膨張によって変形する。具体的には、昇温によって、図８（ａ）に示すように、自然状態（熱膨張していない状態）にて平坦な表面４２３ａ’が、図８（ｂ）に示すように湾凹面状に変形する。

このような変形部４２３’の構成材料としては、昇温によって収縮する負の線膨張係数を有する材料を用いることができる。このような材料としては、例えば、ＺｒＷ_２Ｏ_８（タングステン酸ジルコニウム）、Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ｎＳｉＯ_２（シリコン酸化物）、Ｂｉ_０．９５Ｌａ_０．０５ＮｉＯ_３などが挙げられる。これらの材料は、所定温度範囲内において負の熱膨張が現れる。そのため、変形部４２３’の温度を前記温度範囲内で変化させることにより、図８（ａ）、（ｂ）の間で変形させることができる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明のプロジェクターの第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の第３実施形態に係るプロジェクターが有する光源装置および均一照明光学系を示す図である。
以下、第３実施形態のプロジェクターについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態にかかるプロジェクターは、光源装置および均一照明光学系の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

（光源装置２Ａ）
図９に示すように、光源装置２Ａは、赤色のレーザー光ＲＲを出射するレーザー光源２１Ｒと、緑色のレーザー光ＧＧを出射するレーザー光源２１Ｇと、青色のレーザー光ＢＢを出射するレーザー光源２１Ｂとを有している。これらレーザー光源２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｂからは、異なるタイミングでレーザー光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢが出射される。言い換えれば、例えば、レーザー光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢがこの順番で順に出射され、かつ、その出射が繰り返される。このようなレーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂとしては、例えば、端面発光半導体レーザー、面発光半導体レーザーなどの半導体レーザーを用いることができる。

また、光源装置２Ａは、各レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからのレーザー光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢをロッドインテグレーター３１へ導くレンズ２２と、レンズ２２を通過したレーザー光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢを拡散させる拡散板２３とを有している。このような光源装置では、拡散板２３によって拡散されたレーザー光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢがロッドインテグレーター３１に入射する。

（均一照明光学系３Ａ）
均一照明光学系３Ａは、一例としてロッドインテグレーター３１と、レンズ３３とを有している。すなわち、均一照明光学系３Ａは、前述した第１実施形態の均一照明光学系３からカラーホイール３２を省略した構成である。このような構成にできるのは、前述したように、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからは、レーザー光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢが順に出射されるため、前述した第１実施形態のようにカラーホイール３２によって色分離する必要がないためである。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明のプロジェクターの第４実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第４実施形態に係るプロジェクターが有する光源装置を示す図である。
以下、第４実施形態のプロジェクターについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第４実施形態にかかるプロジェクターは、光源装置の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

（光源装置２Ｂ）
光源装置２Ｂは、レーザー光を射出するレーザー光源２４Ｂと、ランプ（例えば、超高圧水銀ランプ）２５Ｂとを有している。レーザー光源２４Ｂから出射されるレーザー光の色は、特に限定されないが、ランプ２５Ｂから出射される光の色成分（赤、緑、青）のうち不足している色成分とするのが好ましい。すなわち、例えば、一般的なランプ２５Ｂでは、赤色の成分が不足しがちであるため、レーザー光源２４Ｂは、赤色のレーザー光を出射するのが好ましい。これにより、ランプ２５Ｂからの光をレーザー光源２４Ｂからのレーザー光で補うことができる。
また、光源装置２Ｂは、レーザー光源２４Ｂからのレーザー光およびランプ２５Ｂからの光をロッドインテグレーター３１へ導くレンズ２６Ｂを有している。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明のプロジェクターの第５実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第５実施形態に係るプロジェクターが有する光変調素子の側面図である。
以下、第５実施形態のプロジェクターについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本発明の第５実施形態にかかるプロジェクターは、各光変調素子に形成さえた変形部の構成がことなる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１１（ａ）に示すように、本実施形態の光変調素子では、可動板４２１ａと、光反射部４２１ｂとの間に、変形部４２３が設けられている。言い換えれば、可動板４２１ａの上面に膜状の変形部４２３が形成されており、変形部４２３の上面に膜状の光反射部４２１ｂが形成されている。
この場合、光反射部４２１ｂは、可視光線ＶＲを反射するが、赤外線ＩＲを透過する性質を有している。このような光反射部４２１ｂとしては、上記のような機能を有していれば、特に限定されないが、例えば、誘電体多層膜で構成することができる。

一方、変形部４２３は、光反射部４２１ｂを透過した赤外線ＩＲを吸収し、赤外線ＩＲを吸収することにより昇温し、この昇温による熱膨張によって変形する。図１１（ｂ）に示すように、このような変形部４２３の変形に伴って、光反射部４２１ｂの表面形状が変形し、前述した第１実施形態と同様に軸の揺らぎが発生する。これにより、スクリーンに表示されるスペックルのパターンが経時的に変化するため、スペックルパターンの低減を図ることができる。

このような構成によれば、変形部４２３が可視光線透過性を有していなくてもよいため、変形部４２３の構成の選択性が高まる。
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
以上、本発明の光変調素子およびプロジェクターについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…プロジェクター ２、２Ａ、２Ｂ…光源装置 ２１Ｒ…レーザー光源 ２１Ｇ…レーザー光源 ２１Ｂ…レーザー光源 ２２…レンズ ２３…拡散板 ２４Ｂ…レーザー光源 ２５Ｂ…ランプ ２６Ｂ…レンズ ３、３Ａ…均一照明光学系 ３１…ロッドインテグレーター ３１１…反射ミラー ３１１ａ…光入射孔 ３１２…射出ポート ３２…カラーホイール ３２１…フィルター面 ３３…レンズ ３４…リレーミラー ４…光変調装置 ４’…画像形成領域 ４１…基板 ４２…光変調素子 ４２１…マイクロミラー ４２１ａ…可動板 ４２１ｂ…光反射部 ４２２…駆動機構 ４２２ａ、４２２ｂ…電極 ４２３、４２３’…変形部 ４２３ａ、４２３ａ’…表面 ５…投射光学系 ５１…投射レンズ ６…アブソーバー ７…赤外線出射装置 ７１…赤外線ランプ ７２…リフレクター ８…光軸変化手段 Ａ０…回動中心軸 Ａ１…デバイス軸 Ａ３…出射光軸 Ａ７、Ａ８…軸 ＩＲ…赤外線 ＲＲ、ＧＧ、ＢＢ…レーザー光

Claims (17)

1. 基部に対して回動可能に設けられ、前記基部に対する角度が異なる第１状態と第２状態とに姿勢が変化する可動部と、
   前記可動部の上方に設けられ、可視光線を反射する光反射部と、
   前記可動部の上方に設けられ、温度変化によって変形する変形部と、を有することを特徴とする光変調素子。
2. 前記変形部は、不可視光線を吸収することにより昇温し、変形する請求項１に記載の光変調素子。
3. 前記変形部は、前記光反射部と前記可動部との間に位置し、
   前記光反射部は、不可視光線を透過する請求項２に記載の光変調素子。
4. 前記光反射部は、前記変形部と前記可動部との間に位置し、
   前記変形部は、可視光線を透過する請求項２に記載の光変調素子。
5. 前記変形部は、昇温によって表面形状が変化する請求項４に記載の光変調素子。
6. 前記変形部は、昇温によって表面が湾曲凸面状に変形する請求項５に記載の光変調素子。
7. 前記変形部は、昇温によって表面が湾曲凹面状に変形する請求項５に記載の光変調素子。
8. 前記変形部は、樹脂材料中に不可視光線を吸収する吸収体を分散させた材料で構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の光変調素子。
9. 照明光を出射する照明装置と、
   複数の光変調素子を有し、該光変調素子の姿勢を画像情報に基づいて第１状態と第２状態とに切り替えることによって前記照明光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置の前記各光変調素子が前記第１状態で反射した光を像光として投射する投射光学系と、
   前記光変調装置の前記各光変調素子が前記第１状態で反射した光の光軸を経時的に変化させる光軸変化手段と、を有し、
   前記光軸変化手段は、前記各光変調素子に設けられ、かつ、温度変化によって変形する変形部と、前記変形部の温度を変化させる温度変化手段とを有していることを特徴とするプロジェクター。
10. 前記温度変化手段は、不可視光線を出射する光源装置を有し、
    前記変形部は、前記光源装置から出射された不可視光線を吸収することにより昇温し変形する請求項９に記載のプロジェクター。
11. 前記光変調素子は、基部に対して回動可能に設けられ、前記基部に対する姿勢が変化する可動部と、前記可動部の上方に設けられた前記変形部と、前記可動部と前記変形部の間に設けられ、可視光線を反射する光反射部と、を有し、
    前記変形部は、可視光線を透過する請求項１０に記載のプロジェクター。
12. 前記光変調素子は、基部に対して回動可能に設けられ、前記基部に対する姿勢が変化する可動部と、前記可動部の上方に設けられ、可視光線を反射する光反射部と、前記可動部と前記光反射部の間に設けられた前記変形部と、を有し、
    前記光反射部は、不可視光線を透過する請求項１０に記載のプロジェクター。
13. 前記変形部は、１階調を表示する時間よりも短い時間で変形する請求項１０ないし１２のいずれかに記載のプロジェクター。
14. 前記光源装置は、１フレームを表示する時間よりも短い時間で前記不可視光線の光量を変化させる請求項１０ないし１３のいずれかに記載のプロジェクター。
15. 前記光源装置は、１階調を表示する時間よりも短い時間で前記不可視光線の光量を変化させる請求項１４に記載のプロジェクター。
16. 前記光源装置は、前記照明光と同じ側から前記光変調装置へ照射される請求項９ないし１５のいずれかに記載のプロジェクター。
17. 前記照明装置は、コヒーレントな光を出射する請求項９ないし１６のいずれかに記載のプロジェクター。

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