JP2985307B2 - 画像投射装置 - Google Patents

画像投射装置

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JP2985307B2
JP2985307B2 JP3012733A JP1273391A JP2985307B2 JP 2985307 B2 JP2985307 B2 JP 2985307B2 JP 3012733 A JP3012733 A JP 3012733A JP 1273391 A JP1273391 A JP 1273391A JP 2985307 B2 JP2985307 B2 JP 2985307B2
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二郎 山田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、書込み側からの光の入
射に基いて、読出し面に弾性変形による凹凸を形成し、
シュリーレン光学系などの読出し光学系側の光源からの
光を回折、散乱させて、光強度変調を行うライトバルブ
を用いた画像投射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の画像投射装置、即ちプロジェクタ
としてエラストマ、光導電膜などを内蔵したライトバル
ブを用いたものが知られている。これには二つのタイプ
が提案されている。
【0003】一つは、ライトバルブにDC電圧を印加し
て、反射電極膜の表面、即ち読出し面を平坦にしてお
き、その後、光導電膜、即ち書込み面に書込み光(例え
ばレーザ光)を入射させる。このとき、書込み面の光導
電膜に書込み光が当たった箇所だけが、ライトバルブに
かかる電界が強くなり、内蔵されているエラストマを介
して読出し面に凹凸(変形)が形成される。そして、こ
の読出し面にシュリーレン光学系側の光源から光を照射
して該光を回折、散乱させて光強度変調させ、この光変
調された光を、例えばスクリーン等に照射して画像を得
るというものである。
【0004】一つは、光導電膜側、即ち書込み側の透明
電極をくし歯状に加工しておき、この電極と読出し側の
透明電極間に交流電圧を加え、予め読出し面を変形させ
ておく。この状態で、書込み面に書込み光を当てると、
光の当たった部分において、電界の分布がなくなり、そ
の部分の読出し面が平坦になる。そして、上記と同様
に、読出し面にシュリーレン光学系側の光源から光を照
射して該光を回折、散乱させて光強度変調させ、この光
変調された光を例えばスクリーン等に照射して画像を得
るというものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像投射装置のうち、前者のタイプにおいては、D
C電源を印加するため、時間の経過に伴って、光導電膜
に電荷がたまり、最終的にその電荷が光導電膜中に拡散
して、読出し面における光変調を阻害し、書込み光に基
づく画像が得られないという不都合がある。この不都合
を回避するためには、光導電膜にたまる電荷の消去を定
期的(例えば、1フレームごと)に行わなければならず
非常に煩わしい。
【0006】また、後者のタイプにおいては、交流電圧
を印加するため、上記不都合は回避されるが、透明電極
をくし歯状に加工するうえで、高度な微細加工技術が要
求され、それに伴い、多大な製作費用がかかるという不
都合がある。
【0007】本発明は、このような点に鑑みて成された
もので、その目的とするところは、交流電圧を印加する
タイプの利点(即ち、電荷の消去プロセスが不要)を生
かすと共に、高度な微細加工技術を用いずとも安価な光
学系を組むことで高解像度のある画像を得ることができ
る画像投射装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、書込み面1a
への書込み光Wの入射により、読出し面1bに書込み光
Wに準じた光回折パターンが形成されるライトバルブ1
を有し、読出し光学系側3の光源14からの光aを回
折、散乱させて光変調を行い、この光変調に基いて、上
記読出し光学系3によりスクリーン13等に画像を投射
させる画像投射装置Aにおいて、上記ライトバルブ1の
書込み側にパターン形成光学系10を配置し、該パター
ン形成光学系10からのパターン光SPの投射によっ
て、上記ライトバルブ1の読出し面1bに上記パターン
光SPに準じた凹凸が予め形成されるように構成する。
【0009】
【作用】上述の本発明の構成によれば、パターン形成光
学系10を、書込み側に配置して、該パターン形成光学
系10によりライトバルブ1の書込み面1aに例えばス
ペックルパターンSPを発生させ、このスペックルパタ
ーンSPにより、予め読出し面1bに、該スペックルパ
ターンSPに準じた凹凸を形成するようにしたので、こ
の状態で書込み光Wをライトバルブ1の書込み面1aに
照射すると、光Wの当たった箇所において、その電界強
度分布がなくなり、それにより、ライトバルブ1の読出
し面1b中、上記光Wの当たった箇所が平坦化し、読出
し側に配置したシュリーレン光学系などの読出し光学系
3からの光aが上記平坦面において回折されなくなる。
このような光変調によって、読出し光学系3の後方に配
置したスクリーン13上に画像を得ることができる。こ
の場合、ライトバルブ1に交流電圧を印加するため、読
出し面1b側の光導電膜6に電荷がたまるということが
なく、電荷の消去プロセスが不要となる。また、パター
ン形成光学系10により、読出し面1bに微細なスペッ
クルパターンSPを形成するため、読出し面1b側の透
明電極5を高度な微細加工技術でくし歯状に加工する必
要がなく、高解像度を有する画像を安価に得ることがで
きる。
【0010】
【実施例】以下、図1を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
【0011】図1は、本実施例に係る画像投射装置(ラ
イトバルブプロジェクタ)Aを示す構成図である。
【0012】この装置Aは、ライトバルブ1を中央にし
て、その左側、即ち書込み側に書込み光学系2が配置さ
れ、右側、即ち読出し側にシュリーレン光学系などの読
出し光学系3が配置されて構成されている。
【0013】ライトバルブ1は、書込み面1aと読出し
面1bとを有し、書込み面1aから読出し面1bに向か
って順に、ガラス基板4、透明電極5、光導電膜(アモ
ルファスシリコンなど)6、誘電体ミラー(SiO
2 膜)と光吸収膜(TiO2 膜)の集合体7、エラスト
マ8、表面反射電極膜(Al膜)9が積層されて構成さ
れている。そして、このライトバルブ1、特に、表面反
射電極膜9と透明電極5間には、交流電圧(数KHz〜
数10KHz)が印加される。尚、集合体7は、読出し
光学系3における光源14からの光aの書込み側への透
過を防ぐと共に、書込み光Wの読出し側への透過を防ぐ
ために用いられる(クロストーク防止)。
【0014】しかして、本例においては、書込み側にス
ペックルパターン形成光学系10を配して構成される。
このスペックルパターン形成光学系10は、板状のすり
ガラスやオパールガラスなどで形成された拡散板11を
ライトバルブ1の書込み面1aに対抗させて配置するこ
とにより構成される。そして、この拡散板11にパター
ン形成用レーザ光12を照射することにより、該レーザ
光12が拡散板11表面(ライトバルブ側)の凹凸で拡
散、回折され、ライトバルブ1の書込み面1aに不規則
な粒状模様、即ちスペックルパターンSPが投射され
る。ライトバルブ1は読出し面1bに投射された上記ス
ペックルパターンSPに応じた電界強度分布が全面にか
かり、ライトバルブ1の読出し面1bにおいてその電界
強度分布に応じた凹凸、即ちスペックルパターンSPに
応じた凹凸が形成される。換言すれば、後述する書込み
光Wの書込み面1aへの入射前に予めライトバルブ1の
読出し面1bにスペックルパターン形成光学系10から
投射されるスペックルパターンSPに応じた凹凸を形成
する。
【0015】この状態から、例えばスクリーン13上に
画像を得る場合、例えば1水平走査期間に基づく映像信
号の例えばその輝度信号により変調され、かつポリゴン
ミラー、ガルバノミラー、音響光学偏向素子などの光偏
向手段によりラスタ走査されるレーザ光(以後、単に書
き込み光と記す)Wをライトバルブ1の書込み面1aに
入射させる。
【0016】ライトバルブ1は、上記書込み光Wが照射
された箇所において電界強度分布がなくなり、それに伴
い、読出し面1bの上記箇所に対応する箇所が平坦化す
る。この状態において、読み出し光学系3の光源14か
ら光aを反射ミラー15及びシュリーレンレンズ16を
介してライトバルブ1の読出し面1bに照射する。この
光aは、読出し面1bに形成されているスペックルパタ
ーンSPに準じた凹凸で散乱、回折され、この読出し面
1bからシュリーレンレンズ16を隔てて配されたスリ
ット板又はピンホール板17の遮蔽部分17aにおいて
遮光される。一方、書込み光Wによって平坦化された部
分に照射した光aは、回折を受けずに読出し光Rとして
シュリーレンレンズ16及びスリット板又はピンホール
板17のスリット又はピンホール17b並びに投影用レ
ンズ18を通してスクリーン13に入射される。そし
て、書込み光Wが順次ラスタ走査されてライトバルブ1
の書込み面1aに入射されることにより、ラスタ走査さ
れる書込み光Wに準じた読出し光Rが順次スクリーン1
3に入射して、該スクリーン13上に画像が表示され
る。
【0017】ここで、ライトバルブ1の書込み面1aに
形成されるスペックルパターンSPの一つの粒状投影像
の径とスペックルパターン形成光学系10の配置との関
係をみると、一つの粒状投影像の平均径をδx、パター
ン形成用レーザ光12のビーム径をa、ライトバルブ1
と拡散板11間の距離をb、パターン形成用レーザ光1
2の波長をλとしたとき、次の関数式が成立する。 δx =f(λ・b/a)
【0018】この関数式からわかるように、パターン形
成用レーザ光12の波長λ、拡散板11上でのビーム径
a、拡散板11とライトバルブ1間の距離bを調節する
ことでスペックルパターンSPの微細化、即ち、1画素
中に十分な数の粒状投影像が存在するスペックルパター
ンSPを形成することが可能となり、スクリーン13上
に投射される画像の高解像度化が実現できる。尚、本例
においては、粒状投影像の平均径δx を書込み光Wのビ
ーム径を考慮して10〜20μm程度とした。従って、
読出し面1bに形成される凹凸のピッチも10〜20μ
m程度となる。また、拡散板11を面方向に周期的に動
かす、あるいはレーザ光12の照射位置を周期的に変化
させることにより、ライトバルブ1に投射されるスペッ
クルパターン形状が周期的に変化し、任意のスペックル
パターンSPを選択することができる。
【0019】上述のように、本例によれば、パターン形
成光学系10をライトバルブ1の書込み側に配置して、
該パターン形成光学系10によりライトバルブ1の書込
み面1aに例えばスペックルパターンSPを発生させ、
このスペックルパターンSPにより、予め読出し面1b
に該スペックルパターンSPに準じた凹凸を形成するよ
うにしたので、この状態で書込み光(レーザ光)Wをラ
イトバルブ1の書込み面1aに照射することにより、光
Wの当たった箇所において、その電界強度分布がなくな
り、それにより、ライトバルブ1の読出し面1b中、上
記光Wの当たった箇所が平坦化し、読出し側に配置した
シュリーレン光学系などの読出し光学系3からの光aが
上記平坦面において回折されなくなる。このような光変
調によって、読み出し光学系3の後方に配置したスクリ
ーン13上に高解像度の画像を得ることができる。この
場合、ライトバルブ1に交流電圧を印加するため、読出
し面1b側の光導電膜6に電荷がたまるということがな
く、電荷の消去プロセスが不要となる。また、パターン
形成光学系10により、読出し面1bに微細なスペック
ルパターンSPを形成するため、読出し面1b側の透明
電極5を高度な微細加工技術(フォトリソグラフィ技
術)でくし歯状に加工する必要がなく、高解像度を有す
る画像を安価に得ることができる。
【0020】上記実施例では、拡散板11に一つのレー
ザ光12を照射してライトバルブ1の書込み面1aに微
細なスペックルパターンSPを形成するようにしたが、
その他、拡散板11に二つのレーザ光を照射してライト
バルブ1の書込み面1aに規則性のある干渉じまを形成
するようにしてもよい。
【0021】
【発明の効果】本発明に係る画像投射装置によれば、交
流電圧を印加するタイプの利点(電荷の消去プロセスが
不要)を生かすことができると共に、高度な微細加工技
術を用いずとも安価な光学系を組むことで高解像度のあ
る画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る画像投射装置(ライトバルブプ
ロジェクタ)を示す構成図。
【符号の説明】
A 画像投射装置 1 ライトバルブ 1a 書込み面 1b 読出し面 2 書込み光学系 3 読出し光学系 10 スペックルパターン形成光学系 11 拡散板 12 パターン形成用レーザ光 13 スクリーン 14 光源 16 シュリーレンレンズ 18 投影用レンズ W 書込み光 R 読出し光 SP スペックルパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/01 H04N 5/74

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 書込み面への書込み光の入射により、読
    出し面に書込み光に準じた光回折パターンが形成される
    ライトバルブを有し、読出し光学系側の光源からの光を
    回折、散乱させて光変調を行い、この光変調に基いて、
    上記読出し光学系によりスクリーン等に画像を投射させ
    る画像投射装置において、上記ライトバルブの書込み側
    にパターン形成光学系を配置し、該パターン形成光学系
    からのパターン光投射によって、上記ライトバルブの読
    出し面に上記パターン光に準じた凹凸が予め形成される
    ことを特徴とする画像投射装置。
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