JP4407345B2 - Spatial light modulator - Google Patents
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Description
本発明は、空間光変調装置、特に既存のプロジェクタに後付けして用いられる空間光変調装置に関するものである。 The present invention relates to a spatial light modulation device, and more particularly to a spatial light modulation device that is retrofitted to an existing projector.
画像表示装置として、液晶パネル(液晶表示装置)、CRT表示装置、プラズマディスプレイ装置等のドットマトリックス画像表示装置が多く用いられている。ドットマトリックス画像表示装置は、二次元的に周期的に配列された多数の画素によって画像を表現する。この時、この周期的配列構造に起因する、いわゆるサンプリングノイズが発生し、画質が劣化する(画像がざらついて見える)現象がみられる。そして、画質が劣化する現象を低減する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As an image display device, a dot matrix image display device such as a liquid crystal panel (liquid crystal display device), a CRT display device, or a plasma display device is often used. The dot matrix image display device expresses an image by a large number of pixels arranged two-dimensionally and periodically. At this time, a so-called sampling noise is generated due to the periodic arrangement structure, and a phenomenon in which the image quality is deteriorated (the image looks rough) is observed. And the method of reducing the phenomenon in which an image quality deteriorates is proposed (for example, refer patent document 1).
しかしながら、ドットマトリックス画像表示装置においては、画素と画素との間の領域は、不要光を低減するためにブラックマトリックスと呼ばれる遮光部が設けられている。近年、画像表示装置の使用態様として、大画面を比較的近距離から観察する場合が多くなってきている。このため、観察者がブラックマトリックスの像を認識してしまう場合がある。このように、従来のドットマトリックス画像表示装置は、ブラックマトリックスの像のため、スムーズさの少ない画像、又はざらつきを有する画像等のように画質が劣化するという問題点を有している。上述の特許文献1では、光学的ローパスフィルタの標本化周波数を、空間的光変調装置の画素の配列の基本周波数ベクトルによって定めている。しかしながら、ブラックマトリックス像の中心部分にまで屈折光を到達させることができない。このため、特許文献1の構成では、ブラックマトリックスの像に起因する画質の劣化を低減することは困難である。 However, in a dot matrix image display device, a region between pixels is provided with a light shielding portion called a black matrix in order to reduce unnecessary light. In recent years, as a usage mode of an image display device, a large screen is often observed from a relatively short distance. For this reason, the observer may recognize the black matrix image. As described above, the conventional dot matrix image display device has a problem that the image quality is deteriorated due to the black matrix image, such as an image with less smoothness or an image having roughness. In Patent Document 1 described above, the sampling frequency of the optical low-pass filter is determined by the fundamental frequency vector of the pixel array of the spatial light modulator. However, the refracted light cannot reach the central portion of the black matrix image. For this reason, with the configuration of Patent Document 1, it is difficult to reduce image quality degradation caused by a black matrix image.
特に、既存のドットマトリックス画像表示装置、例えばブラックマトリックス像の認識を低減するための構成を備えていないプロジェクタに対しては、あとから投写像の画質の劣化を低減することは困難である。さらに、観察者は、投写する画像の種類、例えば、文字画像や動画像等の種類に応じて、スムーズさの程度やシームレスの程度を所望の値に選択したいときがある。このようなとき、従来技術の構成では、既存のプロジェクタに対して、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択できない点、及びスムーズさの程度やシームレスの程度を調整することはできない点が問題である。 In particular, it is difficult for an existing dot matrix image display device, for example, a projector that does not have a configuration for reducing the recognition of a black matrix image, to later reduce the deterioration of the image quality of the projected image. Further, the observer may want to select a desired smoothness level or a seamless level according to the type of image to be projected, for example, the type of character image or moving image. In such a case, with the configuration of the conventional technology, it is not possible to select the smoothness effect of the projected image or the presence or absence of the seamless effect later, and the degree of smoothness or the degree of seamlessness is adjusted with respect to the existing projector. The problem is that you can't.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ブラックマトリックス像の認識を低減でき、スムーズでシームレスな良好な画像を得ることができる空間光変調装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a spatial light modulation device that can reduce the recognition of a black matrix image and can obtain a smooth, seamless, good image.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、投写光を射出するプロジェクタと投写光が投影される投影面との間の光路中に配置される空間光変調装置であって、プロジェクタの画素部と遮光部とを有する変調部からの光を屈折する屈折面と、前記変調部からの光を透過させる平坦面とを有し、屈折面は、屈折面から所定距離だけ離れた投影面において、変調部の画素部の投影像を遮光部の投影像上へ導くような屈折面の向き、及び屈折面と光軸に対し略垂直方向に形成される基準面とのなす角度、を有することを特徴とする空間光変調装置を提供できる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, there is provided a spatial light modulation device arranged in an optical path between a projector that emits projection light and a projection surface on which the projection light is projected. A refracting surface that refracts light from a modulation unit having a pixel unit and a light shielding unit of the projector, and a flat surface that transmits light from the modulation unit, and the refracting surface is a predetermined distance from the refracting surface. The direction of the refracting surface that guides the projection image of the pixel portion of the modulation unit onto the projection image of the light shielding unit, and the reference surface formed in a direction substantially perpendicular to the optical axis on the projection surface that is far away It is possible to provide a spatial light modulation device characterized by having an angle formed.
一の画素部からの光は屈折面又は平坦面に入射する。屈折面に入射した光は、屈折面で屈折されて光路を所定方向へ折り曲げられる。このとき、屈折面の向き、及び屈折面と基準面とのなす角度に応じて、光路が折り曲げられる方向と、その大きさ(屈折角)とを制御できる。本発明では、屈折面から所定距離だけ離れた投影面において、屈折された光が形成する画素部の投影像が、遮光部の投影像上へ導かれるように構成されている。この結果、屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、遮光部の投影像の領域に重畳的に画素部の投影像が形成される。従って、投影面において、観察者が遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。特に、本空間光変調装置は、投写光を射出するプロジェクタと投写光が投影される投影面との間の光路中に配置される。このため、既存のドットマトリックス画像表示装置、例えばブラックマトリックス像の認識を低減するための構成を備えていないプロジェクタに対して、本空間光変調装置を配置することで、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択すること、及びスムーズさの程度やシームレスの程度を調整することできる。従って、ブラックマトリックス像の認識を低減でき、スムーズでシームレスな良好な画像を得ることができる空間光変調装置を提供できる。 Light from one pixel portion enters a refracting surface or a flat surface. The light incident on the refracting surface is refracted by the refracting surface and the optical path is bent in a predetermined direction. At this time, the direction in which the optical path is bent and its size (refraction angle) can be controlled according to the direction of the refracting surface and the angle between the refracting surface and the reference surface. In the present invention, the projection image of the pixel portion formed by the refracted light is guided onto the projection image of the light shielding portion on the projection surface that is separated from the refracting surface by a predetermined distance. As a result, a projection image of the pixel portion is formed in a superimposed manner on the projection image region of the light shielding portion on the projection plane that is separated from the refracting portion by a predetermined distance. Therefore, on the projection surface, it is possible to observe a smooth image with a reduced feeling of roughness without the observer recognizing the light shielding portion. In particular, the spatial light modulation device is disposed in an optical path between a projector that emits projection light and a projection surface on which the projection light is projected. For this reason, by arranging this spatial light modulator for an existing dot matrix image display device, for example, a projector that does not have a configuration for reducing the recognition of a black matrix image, the smoothness of the projected image can be achieved later. It is possible to select the presence or absence of a seamless effect or a seamless effect, and to adjust the degree of smoothness or the degree of seamlessness. Accordingly, it is possible to provide a spatial light modulation device that can reduce the recognition of a black matrix image and can obtain a smooth, seamless, good image.
また、本発明の好ましい態様によれば、屈折面は、円錐形状の斜面であることが望ましい。投影面において遮光部の投影像の領域に重畳的に画素部の投影像を形成するためには、画素部と屈折面とのアライメントが必要となる。円錐形状の斜面は、その中心軸に対して回転対称な形状である。このため、画素部に対して、アライメントを行わなくとも、所定方向に画素部の投影像を形成できる。 Moreover, according to the preferable aspect of this invention, it is desirable that a refractive surface is a cone-shaped slope. In order to form the projected image of the pixel portion in a superimposed manner on the projected image area of the light shielding portion on the projection surface, alignment of the pixel portion and the refractive surface is necessary. The conical slope has a rotationally symmetric shape with respect to its central axis. For this reason, a projected image of the pixel portion can be formed in a predetermined direction without performing alignment on the pixel portion.
また、本発明の好ましい態様によれば、屈折面は、多角錐形状の斜面であることが望ましい。多角錐形状は、3角錐、4角錐、5角錐、6角錐などの任意の形状とすることができる。多角錐形状の斜面の方向と角度とを制御することで、屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、遮光部の投影像の領域に重畳的に画素部の投影像が形成される。従って、投影面において、観察者が遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。 Moreover, according to the preferable aspect of this invention, it is desirable for a refractive surface to be a polygonal-pyramidal slope. The polygonal pyramid shape may be an arbitrary shape such as a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a pentagonal pyramid, or a hexagonal pyramid. By controlling the direction and angle of the inclined surface of the polygonal pyramid shape, the projection image of the pixel portion is formed in a superimposed manner on the projection image area of the light shielding portion on the projection plane that is separated from the refracting portion by a predetermined distance. Therefore, on the projection surface, it is possible to observe a smooth image with a reduced feeling of roughness without the observer recognizing the light shielding portion.
また、本発明の好ましい態様によれば、プロジェクタは、投写光を投写するための投写レンズを有し、空間光変調装置は、投写レンズに着脱自在に取り付けられる着脱部を有することが望ましい。本空間光変調装置を、投写レンズに取り付けることにより、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the projector has a projection lens for projecting projection light, and the spatial light modulator has a detachable part that is detachably attached to the projection lens. By attaching the spatial light modulation device to the projection lens, it is possible to obtain the effect of smoothness of the projected image and the seamless effect later.
また、本発明の好ましい態様によれば、空間光変調装置は、プロジェクタの本体部に着脱自在に取り付けられる着脱部を有することが望ましい。本空間光変調装置を、プロジェクタ本体に取り付けることにより、後から投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。 Further, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the spatial light modulator has a detachable part that is detachably attached to the main body of the projector. By attaching the spatial light modulation device to the projector main body, it is possible to obtain the smoothness effect and the seamless effect of the projected image later.
また、本発明の好ましい態様によれば、空間光変調装置は、プロジェクタの本体部から離れた光路内に挿脱自在に配置できる挿脱部を有することが望ましい。本空間光変調装置を、プロジェクタの本体から離れた投写光の光路内に単に配置することにより、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the spatial light modulation device has an insertion / removal unit that can be removably disposed in an optical path away from the main body of the projector. By simply disposing the spatial light modulation device in the optical path of the projection light away from the main body of the projector, it is possible to obtain the smoothness effect and the seamless effect of the projected image later.
以下に、本発明に係る空間光変調装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。 Embodiments of a spatial light modulation device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this Example.
図1は、本発明の実施例1に係る空間光変調装置130の概略構成を示す。図1では、空間光変調装置130をプロジェクタ100に用いたときの構成を示す。後述するプロジェクタ100は、投写レンズ114から投写光を射出する。射出された投写光は、スクリーン116に投写される。そして、空間光変調装置130はスタンド台部131上に固着されている。空間光変調装置130は、投写光を射出するプロジェクタ100と投写光が投影される投影面であるスクリーン116との間の光路中に配置されている。空間光変調装置130とスクリーン116とは所定距離Lだけ隔てられている。なお、空間光変調装置130の構成については、図3を用いて後述する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
図2は、空間光空変調装置130を用いるプロジェクタ100の概略構成を示す。まず、プロジェクタ100の説明を先にして、次に、プロジェクタ100との関係において空間光変調装置130の説明をする。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
光源部である超高圧水銀ランプ101は、第1色光である赤色光(以下、「R光」という。)、第2色光である緑色光(以下、「G光」という。)、及び第3色光である青色光(以下、「B光」という。)を含む光を供給する。インテグレータ104は、超高圧水銀ランプ101からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子105にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばs偏光光に変換される。s偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するR光透過ダイクロイックミラー106Rに入射する。以下、R光について説明する。R光透過ダイクロイックミラー106Rは、R光を透過し、G光、B光を反射する。R光透過ダイクロイックミラー106Rを透過したR光は、反射ミラー107に入射する。反射ミラー107は、R光の光路を90度折り曲げる。光路を折り曲げられたR光は、第1色光であるR光を画像信号に応じて変調する第1色光用空間光変調装置110Rに入射する。第1色光用空間光変調装置110Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第1色光用空間光変調装置110Rに入射するR光は、s偏光光のままの状態である。
The ultra-high
第1色光用空間光変調装置110Rは、λ/2位相差板123R、ガラス板124R、第1偏光板121R、液晶パネル120R、及び第2偏光板122Rを有する。液晶パネル120Rの詳細な構成については後述する。λ/2位相差板123R及び第1偏光板121Rは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板124Rに接する状態で配置される。これにより、第1偏光板121R及びλ/2位相差板123Rが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図1において、第2偏光板122Rは独立して設けられているが、液晶パネル120Rの射出面や、クロスダイクロイックプリズム112の入射面に接する状態で配置しても良い。
The first color light spatial
第1色光用空間光変調装置110Rに入射したs偏光光は、λ/2位相差板123Rによりp偏光光に変換される。p偏光光に変換されたR光は、ガラス板124R及び第1偏光板121Rをそのまま透過し、液晶パネル120Rに入射する。液晶パネル120Rに入射したp偏光光は、画像信号に応じた変調により、R光がs偏光光に変換される。液晶パネル120Rの変調により、s偏光光に変換されたR光が、第2偏光板122Rから射出される。このようにして、第1色光用空間光変調装置110Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112に入射する。
The s-polarized light incident on the first color light spatial
次に、G光について説明する。R光透過ダイクロイックミラー106Rで反射された、G光とB光とは光路を90度折り曲げられる。光路を折り曲げられたG光とB光とは、B光透過ダイクロイックミラー106Gに入射する。B光透過ダイクロイックミラー106Gは、G光を反射し、B光を透過する。B光透過ダイクロイックミラー106Gで反射されたG光は、第2色光であるG光を画像信号に応じて変調する第2色光用空間光変調装置110Gに入射する。第2色光用空間光変調装置110GはG光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第2色光用空間光変調装置110Gは、液晶パネル120G、第1偏光板121G及び第2偏光板122Gを有する。液晶パネル120Gの詳細に関しては後述する。
Next, the G light will be described. The light paths of the G light and the B light reflected by the R light transmitting
第2色光用空間光変調装置110Gに入射するG光は、s偏光光に変換されている。第2色光用空間光変調装置110Gに入射したs偏光光は、第1偏光板121Gをそのまま透過し、液晶パネル120Gに入射する。液晶パネル120Gに入射したs偏光光は、画像信号に応じた変調により、G光がp偏光光に変換される。液晶パネル120Gの変調により、p偏光光に変換されたG光が、第2偏光板122Gから射出される。このようにして、第2色光用空間光変調装置110Gで変調されたG光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112に入射する。
The G light incident on the second color light spatial
次に、B光について説明する。B光透過ダイクロイックミラー106Gを透過したB光は、2枚のリレーレンズ108と、2枚の反射ミラー107とを経由して、第3色光であるB光を画像信号に応じて変調する第3色光用空間光変調装置110Bに入射する。第3色光用空間光変調装置110Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。
Next, the B light will be described. The B light transmitted through the B light transmitting
なお、B光にリレーレンズ108を経由させるのは、B光の光路の長さがR光及びG光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ108を用いることにより、B光透過ダイクロイックミラー106Gを透過したB光を、そのまま第3色光用空間光変調装置110Bに導くことができる。第3色光用空間光変調装置110Bは、λ/2位相差板123B、ガラス板124B、第1偏光板121B、液晶パネル120B、及び第2偏光板122Bを有する。なお、第3色光用空間光変調装置110Bの構成は、上述した第1色光用空間光変調装置110Rの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
The reason why the B light passes through the
第3色光用空間光変調装置110Bに入射するB光は、s偏光光に変換されている。第3色光用空間光変調装置110Bに入射したs偏光光は、λ/2位相差板123Bによりp偏光光に変換される。p偏光光に変換されたB光は、ガラス板124B及び第1偏光板121Bをそのまま透過し、液晶パネル120Bに入射する。液晶パネル120Bに入射したp偏光光は、画像信号に応じた変調により、B光がs偏光光に変換される。液晶パネル120Bの変調により、s偏光光に変換されたB光が、第2偏光板122Bから射出される。第3色光用空間光変調装置110Bで変調されたB光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112に入射する。このように、色分離光学系を構成するR光透過ダイクロイックミラー106RとB光透過ダイクロイックミラー106Gとは、超高圧水銀ランプ101から供給される光を、第1色光であるR光と、第2色光であるG光と、第3色光であるB光とに分離する。
The B light incident on the spatial light modulator for
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112は、2つのダイクロイック膜112a、112bをX字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜112aは、B光を反射し、R光、G光を透過する。ダイクロイック膜112bは、R光を反射し、B光、G光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム112は、第1色光用空間光変調装置110R、第2色光用空間光変調装置110G、及び第3色光用空間光変調装置110Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。投写レンズ114は、クロスダイクロイックプリズム112で合成された光をスクリーン116に投写する。これにより、スクリーン116上でフルカラー画像を得ることができる。そして、スクリーン116とプロジェクタ100との間の光路中に空間光変調装置130が配置されている。
The cross
なお、上述のように、第1色光用空間光変調装置110R及び第3色光用空間光変調装置110Bからクロスダイクロイックプリズム112に入射される光は、s偏光光となるように設定される。また、第2色光用空間光変調装置110Gからクロスダイクロイックプリズム112に入射される光は、p偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム112に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム112において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜112a、112bは、通常、s偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜112a、112bで反射されるR光及びB光をs偏光光とし、ダイクロイック膜112a、112bを透過するG光をp偏光光としている。
As described above, the light incident on the cross
図3−1は、空間光変調装置130をスクリーン116側からみた正面構成を示す。透明基板333上に複数の円錐形状が形成されている。各円錐形状は、上部に平坦面331を有する台形円錐形状である。また、円錐形状の斜面332は、屈折面の機能を有する。
FIG. 3A illustrates a front configuration of the spatial
図3−2は、空間光変調装置130の斜視構成を示す。屈折面である斜面332は、液晶パネル120R、120G、120Bの変調部からの光を屈折する。また、平坦面331は、液晶パネル120R、120G、120Bの変調部からの光を、そのまま透過する。
FIG. 3-2 illustrates a perspective configuration of the spatial
図4−1は、液晶パネル120Rを正面から見た平面構成を示す。3つの液晶パネル120R、120G、120Bは変調する光の波長領域が異なるだけであり、基本的構成は同一である。このため、液晶パネル120Rを代表例にして以後の説明を行う。遮光部であるブラックマトリックス部402は、超高圧水銀ランプ101から入射したR光を遮光することにより、スクリーン116側へ射出しない。ブラックマトリックス部402は、略直交する方向に格子状に形成されている。また、ブラックマトリックス部402に囲まれている矩形状の領域は開口部401を形成する。開口部401は、超高圧水銀ランプ101からのR光を通過させる。投写された画像における画素部を形成するのは、開口部401と、液晶パネル120Rの液晶層やTFT基板を透過して変調を受けた光である。この光は、開口部401を透過する光であるので、開口部401の位置、大きさと、画素部の位置、大きさとはそれぞれ対応している。また、図4−1からも明らかなように、開口部401とブラックマトリックス部402とは、周期的に繰り返して配列している。
FIG. 4A illustrates a planar configuration of the
図4−2は、スクリーン116における投影像を示す。屈折面である斜面332は、斜面332から所定距離L(図1参照)だけ離れた投影面であるスクリーン116において、変調部の画素部の投影像である屈折開口部像401Paをブラックマトリックス部402の投影像上へ導くような斜面332の向き、及び斜面332と光軸AXに対し略垂直方向に形成される基準面である透明基板333とのなす角度θを有する。
FIG. 4B shows a projected image on the
これにより、一の画素部である開口部401から平坦面331に入射した光は、そのまま透過する。そのまま、透過した光は、スクリーン116上に直接透過開口部像401Pを形成する。また、一の画素部である開口部401から屈折面である斜面332に入射した光は、斜面332で屈折されて光路を所定方向へ折り曲げられる。このとき、斜面332の向き、及び斜面332と基準面である透明基板333とのなす角度θに応じて、光路が折り曲げられる方向と、その大きさ(屈折角)とを制御できる。
Thereby, light incident on the
本実施例では、上述したように、斜面332から所定距離Lだけ離れたスクリーン116において、屈折された光が形成する開口部401の屈折開口部像401Paが、ブラックマトリックス部402の投影像上へ導かれるように構成されている。従って、斜面332から所定距離Lだけ離れたスクリーン116において、ブラックマトリックス部402の投影像の領域に重畳的に開口部の屈折開口部像401Paが形成される。このため、スクリーン116において、観察者が遮光部であるブラックマトリックス部402の像を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。
In the present embodiment, as described above, the refraction opening image 401Pa of the
空間光変調装置130は、プロジェクタ100の本体部から離れた光路内に挿脱自在に配置できる挿脱部であるスタンド台部131を有している。従って、空間光変調装置130を、プロジェクタ100の本体から離れた投写光の光路内に単に配置することにより、後から投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。
The spatial
このように、空間光変調装置130は、投写光を射出するプロジェクタ100と投写光が投影されるスクリーン116との間の光路中に配置される。このため、既存のドットマトリックス画像表示装置、例えばブラックマトリックス像の認識を低減するための構成を備えていないプロジェクタ100に対して、空間光変調装置100を配置することで、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択すること、及びスムーズさの程度やシームレスの程度を調整することできる。従って、ブラックマトリックス像の認識を低減でき、スムーズでシームレスな良好な画像を得ることができる。
As described above, the spatial
さらに、スクリーン116においてブラックマトリックス部402の投影像の領域に重畳的に開口部401の投影像を形成するためには、開口部401と斜面332とのアライメントが必要となる場合がある。円錐形状の斜面332は、光軸AXに平行な中心軸Cに対して回転対称な形状である。このため、図4−2に示すように、屈折開口部像401Paは、直接透過開口部像401Pの周囲へ拡がるように形成される。従って、本実施例では、開口部401と斜面332とのアライメントを行わなくとも、解像度を小さくせずにブラックマトリックス部402像の認識を低減できる。
Further, in order to form the projected image of the
なお、平坦面331と斜面332との面積比が、スクリーン116における、直接透過開口部像401Pの強度と屈折開口部像401Paの強度との比に対応する。
The area ratio between the
また、空間光変調装置130を配置する位置を変えることで、シームレスやスムーズさの程度を調整できる。空間光変調装置130と、プロジェクタ100内の液晶パネル120R、120G、120Bの変調面との間隔を変えることにより、スクリーン116における屈折光の到達位置が異なってくる。従って、空間光変調装置130を配置する位置を変えることで、スムーズさの程度やシームレスの程度を所望の量に設定できる。
Further, the degree of seamlessness and smoothness can be adjusted by changing the position where the spatial
さらに、空間光変調装置130の大きさは、投写レンズ114からの投写光を過不足なく屈折及び直接透過できる領域があれば十分である。このため、空間光変調装置130の大きさは、プロジェクタ100の本体の形状や投写レンズ114の形状には依存しない。
Further, the spatial
図5は、実施例2に係る空間光変調装置530の概略構成を示す。図5では、空間光変調装置530を上述したプロジェクタ100に用いたときの構成を示す。実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。空間光変調装置530は、プロジェクタ100の本体部に着脱自在に取り付けられる着脱部501を有する。着脱部501と空間光変調装置530とは、枠体500を介して一体的に形成されている。また、空間光変調装置530とスクリーン116とは所定距離Lだけ隔てられている。これにより、空間光変調装置530を、プロジェクタ100の本体に取り付けることにより、後から投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。
FIG. 5 illustrates a schematic configuration of the spatial
図6−1は、空間光変調装置530をスクリーン116側からみた正面構成を示す。透明基板533上に複数の4角錐形状が形成されている。各4角錐形状は、上部に平坦面531を有する台形4角錐形状である。また、4角錐形状の斜面532は、屈折面の機能を有する。
FIG. 6A illustrates a front configuration of the spatial
図6−2は、空間光変調装置530の斜視構成を示す。屈折面である斜面532は、液晶パネル120R、120G、120Bの変調部からの光を屈折する。また、平坦面531は、液晶パネル120R、120G、120Bの変調部からの光を、そのまま透過する。
FIG. 6B shows a perspective configuration of the spatial
図7は、スクリーン116における投影像を示す。屈折面である斜面532は、斜面532から所定距離L(図1参照)だけ離れた投影面であるスクリーン116において、変調部の画素部の投影像である屈折開口部像501Paをブラックマトリックス部402の投影像上へ導くような斜面532の向き、及び斜面532と光軸AXに対し略垂直方向に形成される基準面である透明基板533とのなす角度θ(図6−2)を有する。
FIG. 7 shows a projected image on the
これにより、一の画素部である開口部401から平坦面531に入射した光は、そのまま透過する。そのまま、透過した光は、スクリーン116上に直接透過開口部像501Pを形成する。また、一の画素部である開口部401から屈折面である斜面532に入射した光は、斜面532で屈折されて光路を所定方向へ折り曲げられる。このとき、斜面532の向き、及び斜面532と基準面である透明基板533とのなす角度θに応じて、光路が折り曲げられる方向と、その大きさ(屈折角)とを制御できる。
Accordingly, light incident on the
本実施例では、実施例1と同様に、斜面532から所定距離Lだけ離れたスクリーン116において、屈折された光が形成する開口部401の屈折開口部像501Paが、ブラックマトリックス部402の投影像上へ導かれるように構成されている。従って、斜面532から所定距離Lだけ離れたスクリーン116において、ブラックマトリックス部402の投影像の領域に重畳的に開口部の屈折開口部像501Paが形成される。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the refraction opening image 501Pa of the
実施例1では、図4−2で説明したように、円錐形状の斜面332を屈折面として用いているため、屈折開口部像401Paは、直接透過開口部像401Pの周囲に同心円状に拡がるように形成されている。これに対して、本実施例では、図7に示すように、屈折開口部像401Paは、矩形の直接透過開口部像401Pの周囲に隣接するように形成されている。これにより、スクリーン116において、観察者が遮光部であるブラックマトリックス部402の像を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。
In the first embodiment, as described with reference to FIG. 4B, since the
また、空間光変調装置530と、液晶パネル120R、120G、120Bの変調面とのアライメントを行うことが望ましい。4角錐形状の配列方向と、格子状のブラックマトリックス部402の方向とを一致させておくと、最も投写像のシームレスやスムーズな効果を得られる。例えば、プロジェクタ100の筐体からなる本体の筐体と変調面のブラックマトリックス部402との位置合わせが予め行われている場合を考える。この場合、プロジェクタ100の本体の筐体に対して、図5で示すように着脱部501で挟み込むように固定する。これにより、容易に空間光変調装置530と変調面のブラックマトリックス部402とのアライメントを行うことができる。
Further, it is desirable to perform alignment between the spatial
また、空間光変調装置530を光軸AXに沿った方向へスライドできるように構成しても良い。空間光変調装置530と、プロジェクタ100内の液晶パネル120R、120G、120Bの変調面との間隔を変えることにより、スクリーン116における屈折光の到達位置が異なってくる。従って、空間光変調装置530を光軸AXに沿ってスライドさせることで、スムーズさの程度やシームレスの程度を所望の量に設定できる。
Further, the spatial
さらに好ましくは、枠体500にねじ式の微調整機構を設けることが望ましい。そして、ねじを調整することで、変調面と空間光変調装置530との相対的なアライメント、特に光軸AX周りの回転方向のアライメントの微調整を行うことができる。
More preferably, it is desirable to provide the
なお、本実施例では、4角錐形状を用いて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、3角錐、5角錐、6角錐などの多角錐形状や、台形円錐形状でも良い。なお、実施例1で述べたような台形円錐形状の斜面を用いるときは、光軸AX周りの回転方向のアライメントは不要である。 In addition, although the present Example demonstrated using 4 pyramid shape, this invention is not limited to this. For example, a polygonal pyramid shape such as a triangular pyramid, a pentagonal pyramid, a hexagonal pyramid, or a trapezoidal cone shape may be used. When the trapezoidal conical slope as described in the first embodiment is used, alignment in the rotational direction around the optical axis AX is not necessary.
次に、図1に戻って、実施例1のスタンド型の空間光変調装置130に、角錐形状の斜面を用いて上述のアライメントが必要となったときの構成を説明する。通常、プロジェクタ100は、例えば、観察者にとって横長の画面の水平方向、垂直方向がスクリーン116の辺と平行となるように設置面GNDに置かれる。そして、空間光変調装置130は、設置面GND又はこれに平行な面に配置する。このとき、空間光変調装置130は、光軸AXに対して平坦面531(図6−2)が略垂直となるように、例えば重りを用いて鉛直方向をキャリブレーションできるように構成する。これにより、実施例1において、実施例2のような角錐形状を用いたときのアライメントを容易に行うことができる。
Next, returning to FIG. 1, the configuration when the above-described alignment is necessary for the stand-type spatial
図8は、空間光変調装置530の変形例を示す。本変形例の空間光変調装置530は、断面形状がL字型形状をしている。空間光変調装置530は、L字型形状のうち着脱部801をプロジェクタ100の本体の下部に差し込むようにして設置面GNDに対して配置する。空間光変調装置530の斜面532と平坦面531と、着脱部801との位置関係を予め設定しておく。また、プロジェクタ100の本体も設置面GNDに対して、略水平に配置されている。これにより、容易に空間光変調装置530と変調面のブラックマトリックス部402とのアライメントを行うことができる。
FIG. 8 shows a modification of the spatial
図9−1は、本発明の実施例3に係る空間光変調装置930の斜視構成を示す。実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の空間光変調装置930は、着脱部である爪部901で投写レンズ114に着脱自在に設けられる。図9−1は、空間光変調装置901を投写レンズ114に対して取り付ける前の状態を示す。
FIG. 9A illustrates a perspective configuration of the spatial
図9−2は、空間光変調装置930を正面から見た構成を示す。着脱部である爪部901は、空間光変調装置930の円形状のマウント枠902の略1/4ずつに等分した位置に形成されている。4つの爪部901は、投写レンズ114のレンズ鏡筒の内周部分に係合する。これにより、空間光変調装置930は、投写レンズ114に装着して固着される。また、図9−2に示すように、時計における12時の位置に黒色の三角印で示す位置合わせマークが形成されている。空間光変調装置930が、実施例2のような多角錐形状のとき、位置合わせマークと、投写レンズ114の所定位置とを一致させるように、空間光変調装置930を投写レンズ114に装着する。これにより、不図示のプロジェクタ本体の変調面と空間光変調装置530との相対的なアライメント、特に光軸AX周りの回転方向のアライメントを行うことができる。
FIG. 9-2 shows a configuration of the spatial
例えば、スムーズさの効果やシームレスの効果をあまり必要としない投写像のときは、空間光変調装置930を投写レンズ114から外しておく。スムーズさの効果やシームレスの効果を必要とする投写像のときは、空間光変調装置930を投写レンズ114に装着する。これにより、観察者は、容易に、スムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択できる。なお、実施例1で述べたような台形円錐形状の斜面を用いるときは、光軸AX周りの回転方向のアライメントは不要である。
For example, the spatial
図10は、本実施例の変形例を示す。空間光変調装置1030は、円形のマウント枠1002には、実施例3と同様に着脱部である爪部1001が形成されている。爪部1001は、投写レンズ114のレンズ鏡筒に対して外側から係合するように構成されている。これにより、観察者は、容易に、スムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択できる。なお、上記各実施例では、空間光変調装置として液晶パネルを用いるプロジェクタに本発明を適用する例について説明している。しかしながら、本発明はこれに限られず、例えば、空間光変調装置としてテキサスインスツルメント社製のDMD(商標)を用いるプロジェクタにも適用することができる。
FIG. 10 shows a modification of this embodiment. In the
100 プロジェクタ、114 投写レンズ、116 スクリーン、131 スタンド台部、AX 光軸、GND 設置面、101 超高圧水銀ランプ、104 インテグレータ、105 偏光変換素子、106R R光透過ダイクロイックミラー、107 反射ミラー、108 リレーレンズ、110R、110G、110B 各色光用空間光変調装置、112 クロスダイクロイックプリズム、112a、112b ダイクロイック膜、121R、121G、121B 第1偏光板、120R、120G、120B 液晶パネル、122R、122G、122B 第2偏光板、130 空間光変調装置、331 平坦面、332 斜面、333 透明基板、θ 角度、C 軸、401 開口部、402 ブラックマトリックス部、401P 直接透過開口部像、401Pa 屈折開口部像、500 枠体、501 着脱部、530 空間光変調装置、531 平坦面、532 斜面、533 透明基板、501P 直接透過開口部像、501Pa 屈折開口部像、801 着脱部、930 空間光変調装置、901 爪部、902 マウント枠、1001 爪部、1002 マウント枠、1030 空間光変調装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
される空間光変調装置であって、
前記プロジェクタの画素部と遮光部とを有する変調部からの光を屈折する屈折面と、前
記変調部からの光を透過させる平坦面とを有し、
前記屈折面は、前記屈折面から所定距離だけ離れた前記投影面において、前記変調部の
画素部の投影像を前記遮光部の投影像上へ導くような前記屈折面の向き、及び前記屈折面
と光軸に対し略垂直方向に形成される基準面とのなす角度、を有することを特徴とする空
間光変調装置。 A spatial light modulator disposed in an optical path between a projector that emits projection light and a projection surface on which the projection light is projected,
A refracting surface that refracts light from a modulation unit having a pixel unit and a light shielding unit of the projector, and a flat surface that transmits light from the modulation unit;
The refracting surface has an orientation of the refracting surface that guides the projection image of the pixel unit of the modulation unit onto the projection image of the light shielding unit, and the refracting surface on the projection surface that is separated from the refracting surface by a predetermined distance. And a reference plane formed in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
置。 The spatial light modulator according to claim 1, wherein the refractive surface is a conical slope.
装置。 The spatial light modulator according to claim 1, wherein the refractive surface is a polygonal pyramid-shaped inclined surface.
前記空間光変調装置は、前記空間光変調装置に備え付けられた爪部により、前記投写レンズの鏡筒に内部若しくは外部から係合することで着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の空間光変調装置。 The projector has a projection lens for projecting the projection light,
Claim wherein the spatial light modulator is that by the claw portion that is installed in the spatial light modulator, and wherein the benzalkonium mounted detachably by engaging the internal or external to the barrel of the projection lens The spatial light modulation device according to any one of 1 to 3.
前記投写レンズに着脱自在に取り付けられる請求項1〜3のいずれか一項に記載の空間光変調装置と、 The spatial light modulation device according to any one of claims 1 to 3, which is detachably attached to the projection lens;
を備えるプロジェクタシステム。 A projector system comprising:
前記プロジェクタの本体部に着脱自在に取り付けられる請求項1〜3のいずれか一項に記載の空間光変調装置と、The spatial light modulation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the spatial light modulation device is detachably attached to a main body of the projector;
を備えるプロジェクタシステム。 A projector system comprising:
前記空間光変調装置に備え付けられた爪部により、前記投写レンズの鏡筒に内部若しくは外部から係合することで着脱自在に取り付けられる請求項1〜3のいずれか一項に記載の空間光変調装置と、 The spatial light modulation according to claim 1, wherein the spatial light modulation unit is detachably attached to the lens barrel of the projection lens from the inside or the outside by a claw provided on the spatial light modulation device. Equipment,
を備えるプロジェクタシステム。 A projector system comprising:
前記プロジェクタの本体部に着脱自在に取り付けられ、装着時には前記プロジェクタの本体部を前記着脱部で挟み込んで固定される請求項1〜3のいずれか一項に記載の空間光変調装置と、The spatial light modulation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the spatial light modulation device is detachably attached to the main body of the projector, and is fixed by sandwiching the main body of the projector between the attachment and detachment portions when attached.
を備えるプロジェクタシステム。 A projector system comprising:
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