JPWO2012033171A1 - 投射装置および投射型映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像光を投射するためには、複数の投射装置が必要となる。このとき、空間光変調器および投射光学系は複数必要であるが、各空間光変調器を照明する照明装置を共通化することで、投射装置を小型化できると考えられる。
さらに、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、光学式プロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプ交換を行う必要がある。また、各原色成分の光を取り出すために、ダイクロイックミラーなどの比較的大型な光学系を利用する必要があるため、上述のように装置全体が大型化するという難点がある。
コヒーレント光を複数の領域に拡散するよう各位置に情報が多重記録されたホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体に入射して前記複数の領域に拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射して拡散された前記コヒーレント光は、複数の空間光変調器を重ねて照明する。
複数の被照明領域へ各被照明領域に対応する散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を含み、ホログラム記録媒体の各位置に散乱板の像が多重記録された光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記各被照明領域と重なる位置にそれぞれ配置される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ前記各被照明領域に前記各散乱板の像を再生する。
コヒーレント光を拡散し得るホログラム記録媒体を含み、ホログラム記録媒体は複数の領域を有する、光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の前記各領域に入射して拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記ホログラム記録媒体の前記各領域に存在する各位置に入射して拡散された前記コヒーレント光は、それぞれ、対応する空間光変調器を重ねて照明する。
複数の被照明領域へ各被照明領域に対応する散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を含み、ホログラム記録媒体は前記各散乱板の像に対応する複数の領域を有する、光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記複数の被照明領域と重なる位置にそれぞれ配置される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の前記各領域に存在する各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれの領域に対応する散乱板の像を対応する被照明領域に再生する。
前記発散光束を構成する各光を一定の方向に進ませて平行光束を構成し、当該平行光束を前記ホログラム記録媒体に入射させる平行光生成手段をさらに有しても良い。
前記光源は、複数のコヒーレント光を放射する複数の光源部を有し、
前記複数の光源部から放射された前記複数のコヒーレント光は、前記走査デバイス上の同一点に照射され、
前記走査デバイス上の前記同一点で反射された各コヒーレント光は、それぞれ前記同一点からの発散光束を構成し、当該各発散光束は前記ホログラム記録媒体における対応する領域に入射されても良い。
前記光源は、複数のコヒーレント光を略平行な方向に放射する複数の光源部を有し、
前記複数の光源部から放射された前記各コヒーレント光は、前記走査デバイス上の対応する点に照射され、
前記走査デバイス上の前記各点で反射された各コヒーレント光は、対応する各点からの発散光束を構成し、当該各発散光束は前記ホログラム記録媒体における対応する領域に入射されても良い。
複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
それぞれが入射光の進行方向を変化させ得る複数の光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記各光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記各光拡散素子に入射して進行方向が変化させられたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記光学素子の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、対応する光拡散素子によって進行方向を変化させられて対応する空間光変調器を重ねて照明する。
複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
それぞれが入射光の進行方向を変化させて複数の被照明領域のうちの対応する被照明領域を照明し得る複数の光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記各光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記複数の被照明領域と重なる位置にそれぞれ配置される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記照射装置から前記光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ対応する光拡散素子によって進行方向を変化させられて対応する被照明領域を照明する。
前記光拡散素子は、レンズアレイであってもよい。
上述した本発明による第1〜第6の投射装置のいずれかと、
前記各空間光変調器上に得られる各変調画像をそれぞれ投射されるスクリーンと、を備える。
〔第1の基本形態の構成〕
まず、コヒーレント光を投射する照明装置および投射装置を含み且つスペックルを目立たなくさせた上で複数の映像を表示できる投射型映像表示装置の構成を、主として図1〜図5を参照して説明する。
即ち、ホログラム記録媒体55は、被照明領域LZ1〜LZ3へ各被照明領域に対応する散乱板の像を再生し得る。また、ホログラム記録媒体55の各位置に散乱板6−1〜6−3の像5−1〜5−3が多重記録されている。換言すると、ホログラム記録媒体55は、コヒーレント光を複数の領域に拡散するよう各位置に情報が多重記録されている。
次に、以上の構成からなる照明装置40、投射装置20および投射型映像表示装置10の作用について説明する。
第2の基本形態は、第1の基本形態とは異なるホログラム記録媒体を用いて複数の映像を表示する投射装置および投射型映像表示装置に関する。具体的には、第2の基本形態のホログラム記録媒体は、3つの領域を有し、その各領域に拡散板の像が記録されたものである。
〔第2の基本形態の構成〕
まず、投射型映像表示装置の構成を、図6を参照して、第1の基本形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、以上の構成からなる照明装置40、投射装置20および投射型映像表示装置10の作用について説明する。
図1〜8に例示された一具体例に基づいて説明してきた第1及び第2の基本形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
第1及び第2の基本形態では、各空間光変調器30−1〜30−3が対応する被照明領域LZ−1〜LZ−3と重なる位置に配置される一例について説明したが、各空間光変調器30−1〜30−3は対応する被照明領域LZ−1〜LZ−3と厳密に重なる位置に配置されていなくてもよい。例えば、図1の第1の基本形態の構成において、空間光変調器30−1は、被照明領域LZ−1より光学素子50側に配置されてもよく、被照明領域LZ−1より投射光学系25−1側に配置されてもよい。空間光変調器30−2,30−3についても同様である。つまり、第1の基本形態においては、ホログラム記録媒体55の各位置に入射して拡散されたコヒーレント光が、複数の空間光変調器30−1〜30−3を重ねて照明するように、ホログラム記録媒体55と空間光変調器30−1〜30−3が配置されていればよい。また、第2の基本形態においては、ホログラム記録媒体55aの各領域55a−1〜55a−3に存在する各位置に入射して拡散されたコヒーレント光が、それぞれ、対応する空間光変調器30−1〜30−3を重ねて照明するように、ホログラム記録媒体55aと空間光変調器30−1〜30−3が配置されていればよい。
第2の基本形態では、コヒーレント光がホログラム記録媒体55a上を走査することで、被照明領域LZ1〜LZ3の何れかが一つずつ照明される。これに対して、図9に示す様に、3つのレーザ光源(光源部)61a−1〜61a−3を用いて、コヒーレント光がホログラム記録媒体55aの各領域55a−1〜55a−3を同時に走査するようにして、被照明領域LZ1〜LZ3の全てが同時に照明されるように構成しても良い。
また、第2の基本形態と同様の効果も得られる。
図10に示すように、3つのレーザ光源61a−1〜61a−3を平行に配置して、再生照明光La1〜La3を発散光として、ホログラム記録媒体55aへ入射させても良い。つまり、この構成では、レーザ光源61a−1〜61a−3から放射されるコヒーレント光が平行光のまま走査デバイス65の三箇所に入射され、各箇所からホログラム記録媒体55aに向けて、発散光としてコヒーレント光が反射されることになる。
この構成によっても、ホログラム記録媒体55aの領域55a−1は、レーザ光源61a−1から照射されるコヒーレント光を再生照明光La1として受ける。同様に、ホログラム記録媒体55aの領域55a−2は、レーザ光源61a−2から照射されるコヒーレント光を再生照明光La2として受け、領域55a−3は、レーザ光源61a−3から照射されるコヒーレント光を再生照明光La3として受ける。
また、第2の基本形態および第2の基本形態の第1の変形例と同様の効果も得られる。
なお、レーザ光源61a−1〜61a−3として、3つのレーザ光源が一体的に構成されたレーザアレイを用いても良い。
上述した第1及び第2の形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置40に起因したものである。そして、この照明装置40を、種々の既知な空間光変調器、投射光学系、スクリーン等と組み合わせても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。この点から、空間光変調器、投射光学系、スクリーンは、例示したものに限られず、種々の既知な部材、部品、装置等を用いることができる。
また、ホログラム記録媒体55,55aが、空間光変調器30−1〜30−3の入射面に対応した形状を有した平面状の散乱板6−1〜6−3を用いて、干渉露光法により作製される例を示したが、これに限られず、ホログラム記録媒体55,55aが、何らかのパターンを有した散乱板を用いて、干渉露光法により作製されてもよい。この場合、ホログラム記録媒体55,55aによって、何らかのパターンを持った散乱板の像が再生されるようになる。言い換えると、光学素子50(ホログラム記録媒体55,55a)は、何らかのパターンを持った被照明領域LZ1〜LZ3を照明するようになる。この光学素子50を用いる場合、空間光変調器30−1〜30−3を、さらには投射光学系25−1〜25−3をも上述の第1および第2の基本形態から省き、スクリーン15−1〜15−3を被照明領域LZ1〜LZ3と重なる位置に配置することによって、スクリーン15−1〜15−3上にホログラム記録媒体55,55aに記録された何らかのパターンを表示することが可能となる。この表示装置においても、コヒーレント光がホログラム記録媒体55,55a上を走査するように、照射装置60が光学素子50にコヒーレント光を照射することによって、スクリーン15−1〜15−3上でのスペックルを目立たなくさせることができる。
上述した第1及び第2の基本形態では、照射装置60が、レーザ光源61aと、走査デバイス65と、を有する例を示した。走査デバイス65は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス66からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス65は、図11に示すように、ミラーデバイス66のミラー(反射面66a)が、第1の回動軸線RA1だけでなく、第1の回動軸線RA1と交差する第2の回動軸線RA2を中心としても回動可能となっていてもよい。図11は、この変形例を第1の基本形態に適用した一例を示す。図11に示された例では、ミラー66aの第2の回動軸線RA2は、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系のY軸と平行に延びる第1回動軸線RA1と、直交している。そして、ミラー66aが、第1軸線RA1および第2軸線RA2の両方を中心として回動可能なため、照射装置60からのコヒーレント光の光学素子50への入射点IPは、ホログラム記録媒体55の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図11に示されているように、コヒーレント光の光学素子50への入射点IPが円周上を移動するようにすることもできる。このとき、第1の基本形態と同様に、各入射点IPに入射したコヒーレント光は、被照明領域LZ1〜LZ3を同時に照明することができる。なお、図11では、理解を容易にするため、被照明領域LZ1,LZ3への再生光は図示を省略している。
この変形例を第2の基本形態に適用する場合、入射点IPがホログラム記録媒体55aの領域55a−1〜55a−3を移動するような走査経路とすれば良い。
この変形例は第2の基本形態にも適用できる。
上述した形態において、光学素子50が、フォトポリマーを用いた透過型の体積型ホログラム55,55aからなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子50は複数のホログラム記録媒体55,55aを含んでいてもよい。また、光学素子50は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子50は、既に説明したように、反射型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、レリーフ型(エンボス型)のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。
一方、透過型のホログラム記録媒体は、回折可能なスペクトルが広く、レーザ光源の許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞を積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型のホログラム記録媒体は、積層構造にするのが困難である。
上述した第1及び第2の基本形態において、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55,55a(またはレンズアレイ)が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が二次元的な被照明領域LZ1〜LZ3を照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55,55a(またはレンズアレイ)が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が二次元的な被照明領域LZ1〜LZ3を照明してもよい(図11を参照しながら、既に説明した態様)。
なお、以上において上述した第1及び第2の基本形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
以上の説明では、投射型映像表示装置10が3つのスクリーン15−1〜15−3を備える一例について説明したが、2つのスクリーンや、4つ以上のスクリーンを備えても良い。これらの場合、第1の基本形態においては、投射装置が、スクリーンの数と同数の散乱板の像が多重記録されたホログラム記録媒体と、それぞれスクリーンの数と同数の空間光変調器と投射光学系とを備えるようにすれば良い。また、第2の基本形態においては、投射装置が、スクリーンの数と同数の領域に分割されたホログラム記録媒体と、それぞれスクリーンの数と同数の空間光変調器と投射光学系とを備えるようにすれば良い。その上で、ホログラム記録媒体の各領域に散乱板の像を記録しておけば良い。
Claims (16)
- 複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
コヒーレント光を複数の領域に拡散するよう各位置に情報が多重記録されたホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体に入射して前記複数の領域に拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射して拡散された前記コヒーレント光は、複数の空間光変調器を重ねて照明する、
投射装置。 - 複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
コヒーレント光を拡散し得るホログラム記録媒体を含み、ホログラム記録媒体は複数の領域を有する、光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の前記各領域に入射して拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記ホログラム記録媒体の前記各領域に存在する各位置に入射して拡散された前記コヒーレント光は、それぞれ、対応する空間光変調器を重ねて照明する、
投射装置。 - 前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有する、請求項1に記載の投射装置。
- 前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、当該発散光束は前記ホログラム記録媒体に入射される、請求項3に記載の投射装置。
- 前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、
前記発散光束を構成する各光を一定の方向に進ませて平行光束を構成し、当該平行光束を前記ホログラム記録媒体に入射させる平行光生成手段をさらに有する、請求項3に記載の投射装置。 - 前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記光源は、複数のコヒーレント光を放射する複数の光源部を有し、
前記複数の光源部から放射された前記複数のコヒーレント光は、前記走査デバイス上の同一点に照射され、
前記走査デバイス上の前記同一点で反射された各コヒーレント光は、それぞれ前記同一点からの発散光束を構成し、当該各発散光束は前記ホログラム記録媒体における対応する領域に入射される、請求項2に記載の投射装置。 - 前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記光源は、複数のコヒーレント光を略平行な方向に放射する複数の光源部を有し、
前記複数の光源部から放射された前記各コヒーレント光は、前記走査デバイス上の対応する点に照射され、
前記走査デバイス上の前記各点で反射された各コヒーレント光は、対応する各点からの発散光束を構成し、当該各発散光束は前記ホログラム記録媒体における対応する領域に入射される、請求項2に記載の投射装置。 - 複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
それぞれが入射光の進行方向を変化させ得る複数の光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記各光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記各光拡散素子に入射して進行方向が変化させられたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記光学素子の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、対応する光拡散素子によって進行方向を変化させられて対応する空間光変調器を重ねて照明する、
投射装置。 - 前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記各光拡散素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有する、請求項8に記載の投射装置。
- 前記光拡散素子は、レンズアレイである、請求項8に記載の投射装置。
- 前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有する、請求項2に記載の投射装置。
- 前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、当該発散光束は前記ホログラム記録媒体に入射される、請求項11に記載の投射装置。
- 前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、
前記発散光束を構成する各光を一定の方向に進ませて平行光束を構成し、当該平行光束を前記ホログラム記録媒体に入射させる平行光生成手段をさらに有する、請求項11に記載の投射装置。 - 請求項1に記載の投射装置と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像をそれぞれ投射されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。 - 請求項2に記載の投射装置と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像をそれぞれ投射されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。 - 請求項8に記載の投射装置と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像をそれぞれ投射されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
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