WO2008072376A1 - Spatial phase modulation element, video display method using the spatial phase modulation element, and projection device using the spatial phase modulation element - Google Patents

Spatial phase modulation element, video display method using the spatial phase modulation element, and projection device using the spatial phase modulation element Download PDF

Info

Publication number
WO2008072376A1
WO2008072376A1 PCT/JP2007/001382 JP2007001382W WO2008072376A1 WO 2008072376 A1 WO2008072376 A1 WO 2008072376A1 JP 2007001382 W JP2007001382 W JP 2007001382W WO 2008072376 A1 WO2008072376 A1 WO 2008072376A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phase modulation
spatial phase
modulation element
spatial
mirror
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/001382
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Horikawa
Original Assignee
Olympus Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corporation filed Critical Olympus Corporation
Publication of WO2008072376A1 publication Critical patent/WO2008072376A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/06Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H2001/0208Individual components other than the hologram
    • G03H2001/0224Active addressable light modulator, i.e. Spatial Light Modulator [SLM]
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00Active addressable light modulator
    • G03H2225/20Nature, e.g. e-beam addressed
    • G03H2225/24Having movable pixels, e.g. microelectromechanical systems [MEMS]
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00Active addressable light modulator
    • G03H2225/30Modulation
    • G03H2225/32Phase only

Definitions

  • Spatial phase modulation element image display method using spatial phase modulation element, and projection apparatus equipped with spatial phase modulation element
  • LG of the conventional spatial phase modulation element has a low aperture ratio because the switch structure for driving the liquid crystal existing in each pixel limits the aperture area through which the light is transmitted, and the light utilization efficiency There was a technical problem that was bad.
  • LG0S has a technical problem that the light quantity decreases due to light reciprocating in the liquid crystal and the structure is complicated.
  • DMD it is necessary to perform phase modulation using light intensity modulation because phase modulation of light cannot be performed directly, and there is a technical problem that the diffraction efficiency is lowered in principle.
  • the projection apparatus 1 as described above has a simple configuration of the illumination optical system and can use a small projection lens 13, and can be miniaturized.
  • this projector 1 uses LG0S11 as the spatial phase modulation element, so the light utilization efficiency is low, and the removal of the 0th-order diffracted light 16 is insufficient, and the 0th-order diffracted light is included in the projected image. There was a technical problem that the image was not clear due to the effect of incident 16 remaining.
  • GLV Gram Light Valve
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 are disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4 as a conventional element for diffracting light, but this is done by moving a fixed strip-shaped mirror up and down to cause interference.
  • the light intensity of the image is modulated by 0N / 0FF of the light by reflection and non-reflection, but not the phase modulation of the light.
  • Patent Document 1 US—5493439
  • Patent Document 4 US— 5982553
  • a problem to be solved is that an input position that becomes an obstacle in an operation of manually scanning and inputting a high-definition diagram cannot be visually confirmed.
  • each section used for light phase modulation or light phase modulation is dried.
  • a substrate including a switch circuit for performing the operation, a plurality of elastic members arranged at the partition positions, an electrode for deforming each elastic member, and connected to the plurality of elastic members.
  • a novel spatial phase modulation element composed of a mirror that changes the angle.
  • We also propose a new image display method that displays a diffraction pattern on a spatial phase modulation element and projects the image by irradiating it with light to generate diffracted light.
  • a projection device is provided that includes a spatial phase modulation element and realizes an image display method.
  • the novel spatial phase modulation element provided in the present invention has a simple configuration, good light utilization efficiency and diffraction efficiency, and is inexpensive.
  • the new image display method using a spatial phase modulation element suppresses unnecessary diffraction orders, separates the diffracted light for displaying the image from the 0th order diffracted light, and shields the 0th order diffracted light to provide a clearer image.
  • a projection apparatus that can realize an image display method including at least a spatial phase modulation element, a condensing lens, and a trap can be configured with a simple illumination optical system that uses a ⁇ plate, and uses a simple projection lens. Or the projection lens can be omitted, and the light utilization efficiency is good and the cost can be reduced.
  • the novel spatial phase modulation element includes a substrate including a switch circuit that performs phase modulation, a plurality of elastic members arranged at the partition positions, an electrode that deforms each elastic member, and a plurality of Spatial phase modulation with almost no light loss can be achieved by using a mirror whose deformation or height changes as the elastic member deforms.
  • the novel spatial phase modulation element of the present invention has a simple reflection type configuration and can be reduced in cost.
  • by continuously deforming the mirror and changing the height unnecessary diffraction orders can be suppressed and diffraction efficiency is good. Control is simple because the deformation of the elastic member can be controlled in binary by applying a voltage to the electrode.
  • the amount of change in the mirror height due to deformation of the elastic member is set to ⁇ / 4, it is possible to create a phase difference of light between the mirror without deformation of the elastic member and the mirror with deformation of the elastic member. Can diffract light.
  • the diffraction efficiency can be improved by continuously controlling the deformation amount of the elastic member.
  • the maximum amount of change in mirror height due to deformation of the elastic member By suppressing the ⁇ / 2 to ⁇ / 2, it is possible to perform optimal control with a maximum phase difference of one wavelength.
  • the spatial phase modulation element As another embodiment, in the present invention, the spatial phase modulation element, a substrate including a switch circuit that drives each section for phase modulation, a plurality of elastic members, an electrode for deforming the elastic members,
  • This spatial phase modulation element is a reflection type and has a simple structure, and can be reduced in cost.
  • the control can be simplified by binary control of the deformation of the elastic member. Furthermore, by setting the amount of change in the height of the mirror to ⁇ / 4, it is possible to cause a phase difference in the light and fold it. In addition, the diffraction efficiency can be improved by continuously controlling the deformation amount of the elastic member. Furthermore, optimal control is possible by suppressing the maximum change in the mirror height to ⁇ / 2.
  • the pitch P of the spatial phase modulation element is the pitch P of the spatial phase modulation element.
  • the height changes depending on the substrate including a switch circuit that performs phase modulation, a plurality of elastic members, an electrode that deforms the elastic members, and the deformation of the plurality of elastic members.
  • a substrate including a switch circuit that drives each section, a plurality of elastic members, an electrode that deforms the elastic members, and an upper portion of each elastic member are provided.
  • MM D Magnetic Mirror Device
  • SPM Spatial Phase Modulator
  • a novel holographic projection method using a spatial phase modulation element is provided.
  • a projection apparatus including a spatial phase modulation element including an MMD that can realize the video display method is provided.
  • FIG. 2A As an embodiment, there is shown a perspective view in which a mirror element of an MM D (Magic Mirror Device) element composed of one mirror according to the present invention is arranged on a substrate.
  • MM D Magnetic Mirror Device
  • FIG. 2B shows a perspective view in which a substantially square mirror element is two-dimensionally arranged on a substrate in an MMD element composed of a plurality of mirror elements.
  • FIG. 3A A cross-sectional view of the MMD element shown in FIG. 2A along line I I ⁇ A is shown as one embodiment.
  • FIG. 4A As another embodiment, a sectional view taken along line IV-A of the MMD element shown in FIG. 2B is shown.
  • FIG. 4B As another embodiment, a cross-sectional view of the MMD element of FIG. 4A during phase modulation of light is shown.
  • FIG. 5A As one embodiment, an example is shown in which the electrode arrangement of the MMD element shown in FIGS. 3A and 3B is different.
  • FIG. 5B As one embodiment, an example is shown in which the electrode arrangement of the MMD element shown in FIGS. 4A and 4B is different.
  • FIG. 6 As an embodiment, in the MMD element of the present invention, a schematic diagram in which a support and an elastic member are arranged over the entire substrate.
  • FIG. 7A shows an example of the shape of the support and the elastic member used in the MMD element of the present invention as one embodiment.
  • FIG. 7B As another embodiment, an MMD element which is a spatial phase modulation element of the present invention is used.
  • FIG. 7A shows an example of a pillar having a different shape.
  • FIG. 8 shows one embodiment of a novel video display method using a transmissive spatial phase modulation element.
  • FIG. 9 shows a flow chart of signal processing of a signal input to a spatial phase modulation element when spatial phase distribution information is displayed on the spatial phase modulation element as one embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a switch circuit provided on a substrate of a spatial phase modulation element in one embodiment.
  • FIG. 11 This diagram schematically shows how the readout light is diffracted by the spatial phase distribution information displayed by the spatial phase modulation element and the diffracted light is projected onto the screen.
  • FIG. 13 shows a plan view of a projection apparatus including a transmissive spatial phase modulation element capable of realizing a novel video display method as one embodiment.
  • FIG. 14 shows a plan view of a projection apparatus provided with a reflective spatial phase modulation element as another embodiment.
  • FIG. 15 shows a plan view of a projection apparatus having a configuration different from that of FIG. 14 using a reflective spatial phase modulation element as a further different embodiment.
  • FIG. 16A As an embodiment, a plan view of a projection apparatus that is configured as a multi-plate type using a reflective spatial phase modulation element and displays a full color image is shown.
  • FIG. 16B As one embodiment, a side view of FIG. 16 A, which is a projection device configured with a multi-plate type using a reflective spatial phase modulation element and performing full color display of an image, is shown. .
  • FIG. 2A and FIG. 2B are perspective views of the MMD elements 2 and 3 which are the reflection type spatial phase modulation elements (SPM) of the present invention.
  • SPM spatial phase modulation elements
  • a plurality of partition portions are provided on the spatial phase modulation element.
  • This partition part is the area on the spatial phase modulation element divided into a number of small sections, each of which has the desired phase by controlling the physical state of each section independently. Diffracted light can be emitted.
  • the MMD element basically includes a mirror composed of an electrode (not shown), an elastic member (not shown), a column (not shown), and mirrors 31, 41.
  • One element 30, 40 is arranged on the substrate 37.
  • the mirror used for the MMD element may be the integral type 31, or the integral type 31 may be divided into a plurality of substantially square shapes 41.
  • the electrode for the mirror a plurality of electrodes may correspond to one mirror, or the operation of the mirror may be controlled in a one-to-one correspondence.
  • control is performed with a plurality of electrodes for one mirror, it is necessary to use a mirror having flexibility.
  • FIG. 2A shows a state in which the MMD element 2 is configured by associating a plurality of electrodes with one mirror -31 as an example.
  • one mirror corresponds to one substantially square mirror 41, and a plurality of mirror elements 40 while maintaining a constant spacing between mirror sections in the vertical and horizontal directions, the so-called pitch.
  • the pitch of each mirror may not be constant. It is desirable that the distance between the mirrors be as close as possible to the extent that the mirrors do not interfere during operation.
  • FIG. 3A shows a cross-sectional view of the MMD element of FIG.
  • An insulating layer 36 is overlaid on a substrate 37 including a switch circuit that drives each section of the MM D element 2 to perform phase modulation of light, and an elastic member 3 is stacked on the insulating layer 36. 4 is provided.
  • An electrode 35 connected to a switch circuit is provided below each elastic member 34.
  • a support 33 is provided on the elastic member 34, and the support 33 is integrally connected to the mirror 31 through a thin film 32.
  • the mirror 31 here is flexible and can be bent.
  • the mirror 31 is formed of a highly reflective metal or dielectric multilayer film.
  • the thin film 32 is formed of a material that is rich in flexibility and durability.
  • the thin film 32 is preferably made of a flexible organic film or Si 2 N 3 .
  • the thin film 32 may be omitted.
  • a flexible metal or a conductive organic film is used for the elastic member 34.
  • An organic film coated with a conductive material may be used for the electrode 35.
  • AI, Cu, W or the like is used as a conductor.
  • the insulating layer 36, S i 0 2 and S i G etc. can and Mochiiruko, the substrate 37 can be used for S i. Therefore, by using a mirror, it is possible to provide a spatial phase modulation element with high light utilization efficiency that can reflect light almost 100%.
  • FIG. 3B shows a cross-sectional view of the MMD element of FIG. 3A during light phase modulation.
  • the Coulomb force acts between the mirror 31 and the electrode 35, whereby the elastic member 34 approaches the substrate 37 and has flexibility.
  • the mirror 31 is curved so that the surface of the mirror 31 is recessed.
  • a mirror height change ⁇ h occurs.
  • the phase modulation is enabled by the difference in the optical path between the incident light reflected by the non-curved mirror and the incident light reflected by the curved mirror. . If the mirror is bent and recessed, that is, the mirror height change ⁇ h is 1/4 wavelength, it is reflected back and forth by 1/2 wavelength, that is, uncurved mirror.
  • the phase difference of ⁇ can be created by reciprocating between the reflected light and the light reflected by the curved mirror.
  • the phase can be inverted by a binary operation in which the voltage is applied to the electrode by 0N / 0FF.
  • the mirror height change ⁇ h is bent by a maximum of 1/2 wavelength, the reflected light reflected by the curved mirror is not curved. Not Mira Compared with the reflected light that is reflected at one point, it is possible to create a phase difference of up to one wavelength by reciprocation.
  • the depression of the elastic member 34 that is, the amount of change in mirror height ⁇ h due to the curvature of the mirror can be controlled by the voltage.
  • the amount of change ⁇ h in the height of this mirror and successively and slowly changing the height of the integrated mirror 31 unnecessary effects caused by binary one-phase modulation due to binary operation are eliminated. It is possible to suppress the diffraction order.
  • the elastic member 34 can be returned to the initial state by the restoring force of the elastic member 34 by setting the voltage to zero after the voltage is applied and then depressed.
  • phase modulation can be performed by applying a voltage to a specific electrode 35 and curving a specific part of the mirror 31 connected together, and the change in the height of the mirror 31 can be continuously measured.
  • the generation of unnecessary diffraction orders can be suppressed by performing gently, and higher diffraction efficiency than binary one modulation can be obtained.
  • FIG. 4A shows a cross-sectional view of the MMD element shown in FIG. 2B along line I V—A.
  • the integrated mirror 31 is divided into a plurality of parts, and the support 33, the elastic member 34, and the electrode 35 are arranged so as to have a one-to-one correspondence with each divided mirror 41.
  • FIG. 3A and FIG. 3B have the same configuration as the MMD element. In this configuration, when the thin film 42 is used in the lower part of the mirror, a hard organic film or Si may be used for the thin film 42.
  • the transistor circuit 103 in the section (X1, Y1) becomes 0N, and the electrode 104 is driven according to the drive signal of the signal line Y1.
  • a voltage is applied to.
  • a charge is accumulated between the elastic member 106 of the MMD element and the electrode 104 due to the capacitor 105, and a Coulomb force is generated according to the charge. This charge is maintained until the next signal.
  • the number M of partitions in the horizontal direction of the spatial phase modulation element is preferably 192 or more.
  • the size of one section is 6.4 m.
  • the size of one section in FIG. 13 may be double the size of one section of the spatial phase modulation element shown in FIG.
  • the size of the division is 17 m, and in the case of the super high vision, the size of the division is 1.6 m.
  • the number M of partition columns of the transmissive spatial phase modulation element is set to the number N of pixel columns of the video to be displayed.
  • the optical arrangement shown in Fig. 14 also requires correction corresponding to the arrangement position of each optical element. This correction is caused by the spatial phase distribution displayed on the spatial phase modulation element being diffracted toward the screen 145. This means that the spatial phase distribution of the image obtained by Fourier transform is corrected so as to be projected.
  • Figure 15 shows a projection apparatus equipped with a different reflective spatial phase modulation element.
  • the projector 7 in FIG. 15 has at least a light source 151, a condenser lens 152, a reflective spatial phase modulation element 153, and a trap 154. Spatial filters are omitted here. This optical configuration is very simple, requires low cost, and can be miniaturized.
  • the colors are sequentially displayed in a time-sharing manner using red, green, and blue illumination lights, for example, R, G, and B lasers. It is possible to display full color.
  • the normal one-color video display is 60 Hz, so when switching between the three colors, 180 Hz is the minimum requirement. In order to reduce the color break phenomenon, switching between three colors of 54 OHz or more is preferable. Therefore, the switching speed of the spatial phase distribution corresponding to the image of the spatial phase modulation element for full color display must be at least 18 OHz.
  • FIG. 16A and FIG. 16 B show a projection apparatus 8 that has a multi-plate configuration using a plurality of reflective spatial phase modulation elements and performs full color display of an image.
  • the diffracted light emitted after being phase-modulated by the spatial phase distribution information for blue video displayed on the spatial phase modulation element 163b passes through the collimator 161b again to become a substantially parallel light beam, The light enters the color synthesis prism 167.
  • the blue zero-order diffracted light here is reflected by the spatial phase modulation element 163b, then again passes through the collimator 161b, is totally reflected by the total reflection prism 162b, and is blocked by reaching the trap 166b.
  • diffracted light can be obtained by the same principle as that of the blue spatial phase modulation element 163b.
  • the diffracted light emitted from the spatial phase modulation element enters the color combining prism 167.
  • the 0th-order diffracted light of red and green is removed by the trap 166 in the same way as the blue 0-order folded light.
  • the diffracted lights emitted from the portions corresponding to the blue, green, and red spatial phase modulation elements 163b, 163g, and 163r are incident on the color combining prism 167, and the diffracted lights of the respective colors are combined.
  • the projection light 168 becomes a diffracted light 170 through the projection lens 168 and is projected onto the screen 169, so that a full color image can be projected.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

Provided is a spatial phase modulation element formed by: a substrate including a switch circuit for performing optical phase modulation or driving each of the sections for performing the optical phase modulation; a plurality of elastic members arranged at the partition positions; an electrode arranged below the elastic member; and a mirror. Moreover, it is possible to provide a novel video display method using the spatial phase modulation element and a projection device for realizing the video display method.

Description

明 細 書  Specification
空間位相変調素子および空間位相変調素子を用いた映像表示方法と 空間位相変調素子を備えた投影装置  Spatial phase modulation element, image display method using spatial phase modulation element, and projection apparatus equipped with spatial phase modulation element
技術分野  Technical field
[0001] 本発明は、 光の位相変調を行うデバイスおよび投影装置 (display)の技術分 野に係り、 特に、 光の利用効率を高めた新規の空間位相変調素子および前記 空間位相変調素子含む空間位相変調素子を用いた新規の回折光投影 (holograp hie projection)方法と前記映像表示方法を実現する為の投影装置に関する。 背景技術  TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a technical field of a device for performing phase modulation of light and a projection apparatus (display), and more particularly, a novel spatial phase modulation element with improved light utilization efficiency and a space including the spatial phase modulation element The present invention relates to a novel holographic projection method using a phase modulation element and a projection apparatus for realizing the video display method. Background art
[0002] 一般的な空間位相変調素子には、 透過型液晶(Liquid Grystaに LG)や反射型 液晶(Li quid Crystal On Si I icon丄 G0S)、 または DMD(Digtal Micro-mirror D evice)がある。 また、 特許文献 1では、 短冊状の柔軟性を有するマイクロミ ラ一を電極に電圧を印加してクーロン力で引っ張ることでマイクロミラ一を 窪ませることで湾曲させ、 光の位相を調節する素子が開示されている。  [0002] Common spatial phase modulation elements include transmissive liquid crystal (Liquid Grysta to LG), reflective liquid crystal (Liquid Crystal On Si I icon 丄 G0S), or DMD (Digtal Micro-mirror Device). . In Patent Document 1, an element that adjusts the phase of light by bending a micromirror by recessing the micromirror by applying a voltage to the electrode and pulling it with a Coulomb force. It is disclosed.
[0003] 上記において、 従来の空間位相変調素子の LGは、 画素毎に存在する液晶を 駆動する為のスィッチ構造が光の透過する開口面積を制限するために開口率 が低く、 光の利用効率が悪いと言う技術的問題があった。 また、 LG0Sでは、 光が液晶の中を往復する事で光量の低下が生じ、 且つ、 構造が複雑であると 言う技術的問題があった。 そして、 DMDでは、 直接に光の位相変調を行う事が できない為に光強度変調を利用して位相変調を行う必要があり、 回折効率が 原理的に低くなる技術的問題があった。  In the above, LG of the conventional spatial phase modulation element has a low aperture ratio because the switch structure for driving the liquid crystal existing in each pixel limits the aperture area through which the light is transmitted, and the light utilization efficiency There was a technical problem that was bad. In addition, LG0S has a technical problem that the light quantity decreases due to light reciprocating in the liquid crystal and the structure is complicated. In DMD, it is necessary to perform phase modulation using light intensity modulation because phase modulation of light cannot be performed directly, and there is a technical problem that the diffraction efficiency is lowered in principle.
[0004] さらに、 短冊状の柔軟性を有するマイクロミラーを電極のクーロン力で窪 ませることで湾曲させて光の位相を変調する素子では、 短冊状の長手方向に 垂直な方向に特有の回折光を生じる他、 一方向だけが画素毎に繋がるために 最適な回折パターンを得ることができない、 と言う技術的問題があった。 こ のように従来の空間位相変調素子には、 光の位相変調を行う際にそれぞれ欠 点があった。 [0005] 一方で、 従来の一般的な投影装置は、 光源、 照明光学系、 映像表示素子お よび投影レンズによって構成されており、 液晶などの映像表示装置に一度映 像を表示した後に投影レンズによって映像を拡大表示する方法を用いている 。 この投影装置における映像のカラ一表示には、 単板の色順次 (カラ _シ_ ケンシャル) 方式と多板方式の二つの方式があり、 多板式では、 映像表示素 子に対する色分離/合成光学系が必要であった。 [0004] Further, in an element that modulates the phase of light by bending a strip-shaped flexible micromirror with the Coulomb force of the electrode, the diffracted light peculiar to the direction perpendicular to the longitudinal direction of the strip In addition, there is a technical problem that an optimum diffraction pattern cannot be obtained because only one direction is connected to each pixel. As described above, the conventional spatial phase modulation elements have their respective drawbacks when performing phase modulation of light. [0005] On the other hand, a conventional general projection apparatus includes a light source, an illumination optical system, an image display element, and a projection lens. After the image is displayed once on an image display apparatus such as a liquid crystal, the projection lens is displayed. The method of enlarging and displaying the video is used. There are two types of color display of images in this projection device: single-plate color sequential (color_sequential) method and multi-plate method. In multi-plate type, color separation / synthesis optics for image display elements A system was needed.
[0006] 従来における投影装置では、 高圧水銀ランプなどのインコヒ一レント光源 が用いられている。 この場合、 映像表示素子に効率良く且つ均一に照明する 為に大型で複雑な光学系を必要とし、 そして、 映像表示素子に表示された高 精細な映像を投影する為に精度の高い大型の投影レンズが必要となる。 した がって、 従来の投影装置では、 装置が大型化し、 コストが高くなると言う技 術的問題があった。 更に、 映像のカラー表示に伴い、 非常に複雑な色分離/ 合成光学系が必要となる事で投影装置がより大型で高価になってしまう技術 的問題があった。  [0006] In a conventional projection apparatus, an incoherent light source such as a high-pressure mercury lamp is used. In this case, a large and complex optical system is required to illuminate the image display element efficiently and uniformly, and a large projection with high accuracy is required to project a high-definition image displayed on the image display element. A lens is required. Therefore, the conventional projection apparatus has a technical problem that the apparatus becomes large and the cost is high. Furthermore, along with the color display of the image, there is a technical problem that a very complicated color separation / combination optical system is required, which makes the projection apparatus larger and expensive.
[0007] このような従来の投影装置の技術的問題を解決する手段として、 特許文献  As means for solving the technical problem of such a conventional projection apparatus, Patent Literature
2や非特許文献 1では、 空間位相変調素子として、 LG0Sを用いた図 1で示し ているような投影装置が開示されている。  2 and Non-Patent Document 1 disclose a projection apparatus as shown in FIG. 1 using LG0S as a spatial phase modulation element.
[0008] 以下に、 図 1の LG0Sを用いた投影装置の簡略化した全体構成および原理を 述べる。  [0008] In the following, a simplified overall configuration and principle of the projection apparatus using the LG0S of Fig. 1 will be described.
図 1の投影装置 1は、 照明光を射出する光源 1 0、 光の位相変調を行う空 間位相変調素子の LG0S11、 偏光ビームスプリッタ (PBS) 12、 回折光の投影を 行う投影レンズ 13によって構成されており、 本投影装置 1からの回折光 15をス クリーン 14に投影する。  The projection apparatus 1 in FIG. 1 includes a light source 10 that emits illumination light, a spatial phase modulation element LG0S11 that performs phase modulation of light, a polarization beam splitter (PBS) 12, and a projection lens 13 that projects diffracted light. The diffracted light 15 from the projection device 1 is projected onto the screen 14.
[0009] 図 1の投影装置 1において、 光源 10、 例えばレーザー、 からの直線偏光の光 は PBS12に入射し、 PBS12内で入射された光は、 空間位相変調素子である LG0S1 1に向けて反射される。 ここで、 PBS12と LG0S11の間には不図示の λ /4板が設 けられている。 PBS12で反射した光は、 λ /4板を通過して LG0S11に入射し、 そ の入射した光を映像情報に応じて LG0S11で位相変調して回折光 15および 0次 回折光 16を射出し、 それぞれの回折光をスクリーン 14にむけて反射する。 尚 、 この時の LG0S11における位相変調の有無によって位相差 πのバイナリ一変 調を得ることができる。 In the projection apparatus 1 of FIG. 1, linearly polarized light from the light source 10, eg, a laser, is incident on the PBS 12, and the incident light in the PBS 12 is reflected toward the LG0S11 1 that is a spatial phase modulation element. Is done. Here, a λ / 4 plate (not shown) is provided between PBS12 and LG0S11. The light reflected by the PBS 12 passes through the λ / 4 plate and enters the LG0S11. The incident light is phase-modulated by the LG0S11 according to the video information, and is diffracted by the 15th and 0th orders. Diffracted light 16 is emitted, and each diffracted light is reflected toward the screen 14. It should be noted that a binary modulation of the phase difference π can be obtained depending on the presence or absence of phase modulation in LG0S11 at this time.
[0010] そして、 LG0S11で位相変調を受けて反射した回折光 15は、 λ/4板を再び通 過し、 PBS12を透過した後に、 投影レンズ 13を介して映像がスクリーン 14に拡 大投影される。 一方で、 LG0S11で反射した 0次回折光 16は、 回折光 15と角度 によって分離され、 λ/4板を再び通過した後に PBS12を透過して直進し、 一部 がスクリーンに投影される可能性がある。  [0010] Then, the diffracted light 15 reflected by the phase modulation at LG0S11 passes through the λ / 4 plate again, passes through the PBS 12, and is then projected on the screen 14 through the projection lens 13. The On the other hand, the 0th-order diffracted light 16 reflected by LG0S11 is separated from the diffracted light 15 by an angle, and after passing through the λ / 4 plate again, passes through the PBS 12 and travels straight. is there.
[0011] 以上のような投影装置 1は、 照明光学系の構成が簡単で、 且つ、 小型の投影 レンズ 13を用いる事ができ、 小型化することが可能である。 しかしながら、 この投影装置 1では、 空間位相変調素子として LG0S11を使用している為に光の 利用効率が低く、 また、 0次回折光 16の除去が不十分であり、 投影映像の中 に 0次回折光 16が入射して影響が残る為に画像の鮮明さに欠けると言う技術 的問題があった。  The projection apparatus 1 as described above has a simple configuration of the illumination optical system and can use a small projection lens 13, and can be miniaturized. However, this projector 1 uses LG0S11 as the spatial phase modulation element, so the light utilization efficiency is low, and the removal of the 0th-order diffracted light 16 is insufficient, and the 0th-order diffracted light is included in the projected image. There was a technical problem that the image was not clear due to the effect of incident 16 remaining.
[0012] また、 従来における光を回折させる素子として特許文献 3および特許文献 4で GLV (Grating Light Valve) を開示しているが、 これは固定された短 冊状のミラ一を上下させ、 干渉により反射、 無反射による光の 0N/0FFを行う 事で映像の光強度の変調を行うものであり、 光の位相変調を行うものではな かった。  [0012] In addition, GLV (Grating Light Valve) is disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4 as a conventional element for diffracting light, but this is done by moving a fixed strip-shaped mirror up and down to cause interference. The light intensity of the image is modulated by 0N / 0FF of the light by reflection and non-reflection, but not the phase modulation of the light.
特許文献 1 : US— 5493439公報  Patent Document 1: US—5493439
特許文献 2: WO/2005/059881公報  Patent Document 2: WO / 2005/059881 Publication
特許文献 3: US— 5841579公報  Patent Document 3: US—5841579
特許文献 4: US— 5982553公報  Patent Document 4: US— 5982553
非特許文献 1 : SID2006 Digest 2018  Non-Patent Document 1: SID2006 Digest 2018
発明の開示  Disclosure of the invention
[0013] 解決しょうとする問題点は、 高精細な図を手送りで走査入力する操作にお いて障害となる入力位置を目視確認できない点である。  [0013] A problem to be solved is that an input position that becomes an obstacle in an operation of manually scanning and inputting a high-definition diagram cannot be visually confirmed.
本発明では、 光の位相変調あるいは光の位相変調に用いる各区画のドライ ブを行う為のスィッチ回路を含む基板と、 区画位置に配置された複数の弾性 部材と、 各弾性部材を変形させる電極と、 複数の弾性部材に接続されており 、 弾性部材の変形によって高さを変化させるミラーで構成される新規の空間 位相変調素子を提供する。 また、 空間位相変調素子に回折パターンを表示し 、 それに光を照射して回折光を生じさせる事で映像の投影を行う新規の映像 表示方法を提案する。 そして、 空間位相変調素子を備え、 映像表示方法を実 現する為の投影装置を提供する。 According to the present invention, each section used for light phase modulation or light phase modulation is dried. A substrate including a switch circuit for performing the operation, a plurality of elastic members arranged at the partition positions, an electrode for deforming each elastic member, and connected to the plurality of elastic members. Provided is a novel spatial phase modulation element composed of a mirror that changes the angle. We also propose a new image display method that displays a diffraction pattern on a spatial phase modulation element and projects the image by irradiating it with light to generate diffracted light. Then, a projection device is provided that includes a spatial phase modulation element and realizes an image display method.
[0014] 本発明で提供される新規の空間位相変調素子は、 簡易的な構成で光の利用 効率および回折効率が良く、 廉価である。 また、 空間位相変調素子を用いた 新規の映像表示方法では、 不要な回折次数を抑え、 映像を表示する回折光と 0次回折光を分離した上で 0次回折光を遮光する事でより鮮明な映像を投影 できる。 そして、 空間位相変調素子と集光レンズと トラップを少なくとも備 えた映像表示方法を実現できる投影装置は、 λ板の使用をひかえた簡単な照 明光学系で構成でき、 簡易的な投影レンズを用いるか、 または投影レンズが 省略可能であり、 光の利用効率が良く、 廉価とする事ができる。  [0014] The novel spatial phase modulation element provided in the present invention has a simple configuration, good light utilization efficiency and diffraction efficiency, and is inexpensive. The new image display method using a spatial phase modulation element suppresses unnecessary diffraction orders, separates the diffracted light for displaying the image from the 0th order diffracted light, and shields the 0th order diffracted light to provide a clearer image. Can be projected. A projection apparatus that can realize an image display method including at least a spatial phase modulation element, a condensing lens, and a trap can be configured with a simple illumination optical system that uses a λ plate, and uses a simple projection lens. Or the projection lens can be omitted, and the light utilization efficiency is good and the cost can be reduced.
[0015] 本発明では、 新規の空間位相変調素子を、 位相変調を行うスィッチ回路を 含む基板と、 区画位置に配置された複数の弾性部材と、 各弾性部材を変形さ せる電極と、 複数の弾性部材が変形することで変形または高さが変化するミ ラーとで構成することにより、 光量損失がほとんどない空間位相変調が可能 となる。 また、 本発明の新規の空間位相変調素子は、 反射型の簡単な構成で あり低コスト化も可能となる。 さらに、 ミラーの変形や高さの変化を連続的 に行う事で、 不要な回折次数を抑えることができ回折効率が良い。 そして、 電極に電圧を印加することで弾性部材の変形をバイナリ一制御できることで 制御が単純である。 更に、 弾性部材の変形によるミラーの高さの変化量を λ / 4とすることにより、 弾性部材の変形がないミラーと弾性部材の変形をして いるミラーとで光の位相差を作り出すことができ、 光を回折することができ る。 その上、 弾性部材の変形量を連続的に制御することにより、 回折効率を 向上できる。 また、 ここで弾性部材の変形によるミラーの高さの最大変化量 を λ / 2に抑えることにより光の位相差を最大 1波長分とした最適な制御が可 能となる。 [0015] In the present invention, the novel spatial phase modulation element includes a substrate including a switch circuit that performs phase modulation, a plurality of elastic members arranged at the partition positions, an electrode that deforms each elastic member, and a plurality of Spatial phase modulation with almost no light loss can be achieved by using a mirror whose deformation or height changes as the elastic member deforms. In addition, the novel spatial phase modulation element of the present invention has a simple reflection type configuration and can be reduced in cost. In addition, by continuously deforming the mirror and changing the height, unnecessary diffraction orders can be suppressed and diffraction efficiency is good. Control is simple because the deformation of the elastic member can be controlled in binary by applying a voltage to the electrode. Furthermore, by setting the amount of change in the mirror height due to deformation of the elastic member to λ / 4, it is possible to create a phase difference of light between the mirror without deformation of the elastic member and the mirror with deformation of the elastic member. Can diffract light. In addition, the diffraction efficiency can be improved by continuously controlling the deformation amount of the elastic member. Also, here the maximum amount of change in mirror height due to deformation of the elastic member By suppressing the λ / 2 to λ / 2, it is possible to perform optimal control with a maximum phase difference of one wavelength.
[001 6] 別の形態として、 本発明では、 空間位相変調素子を、 位相変調用の各区画 をドライブするスィッチ回路を含む基板と、 複数の弾性部材と、 弾性部材を 変形させる電極と、 各弾性部材の上部に設けられたミラーとで構成すること により、 光量損失がほとんどない空間位相変調が可能となる。 この空間位相 変調素子は、 反射型で簡単な構造であり低コスト化も可能となる。 また、 弾 性部材の変形をバイナリー制御することにより制御が単純化できる。 更に、 ミラ一の高さの変化量を λ / 4とすることにより、 光に位相差をもたらし、 回 折することができる。 その上、 弾性部材の変形量を連続的に制御することに より、 回折効率を向上できる。 更に、 ミラーの高さの最大変化量を λ / 2に抑 えることにより最適な制御が可能となる。  [001 6] As another embodiment, in the present invention, the spatial phase modulation element, a substrate including a switch circuit that drives each section for phase modulation, a plurality of elastic members, an electrode for deforming the elastic members, By using a mirror provided on the upper part of the elastic member, spatial phase modulation with almost no light loss can be achieved. This spatial phase modulation element is a reflection type and has a simple structure, and can be reduced in cost. Also, the control can be simplified by binary control of the deformation of the elastic member. Furthermore, by setting the amount of change in the height of the mirror to λ / 4, it is possible to cause a phase difference in the light and fold it. In addition, the diffraction efficiency can be improved by continuously controlling the deformation amount of the elastic member. Furthermore, optimal control is possible by suppressing the maximum change in the mirror height to λ / 2.
[001 7] また、 空間位相変調素子の区画列数 Μを表示したい画像の区画列数 Νに対し て、  [001 7] Also, for the number of partition rows Ν of the image to be displayed, the number of partition rows 空間 of the spatial phase modulation element
[0018] [数 1 ]  [0018] [Equation 1]
Μ≥Ν Μ≥Ν
[001 9] とすることにより、 高精細で画質の優れた投影装置を提供できる。 By adopting [001 9], it is possible to provide a projection apparatus with high definition and excellent image quality.
更に、 空間位相変調素子の区画列数 Μを表示したい画像の画素列数 Νに対し て、  Furthermore, for the number of pixel columns 画像 of the image to be displayed, the number of partition columns 空間 of the spatial phase modulation element
[0020] [数 2]  [0020] [Equation 2]
Μ > 2Ν Μ> 2Ν
[0021 ] とすることにより、 画像表示を行う回折光と画像表示にとって不要な 0次回 折光とを分離した高精細で高画質の表示を行うことができる。 また、 区画間のピッチ Pが、 [0021] By doing so, it is possible to perform high-definition and high-quality display in which diffracted light for image display and zero-order folding light unnecessary for image display are separated. Also, the pitch P between compartments is
[0022] [数 3] [0022] [Equation 3]
PP
一 N  One N
[0023] の空間位相変調素子を用いることにより、 比較的大きな区画で高精細、 高画 質の画像を投影することができ、 空間位相変調素子に対する負担を軽減でき る。 ここで、 Dは空間位相変調素子の幅、 Nは表示したい画像の画素列数 Nであ る。  [0023] By using the spatial phase modulation element, a high-definition and high-quality image can be projected in a relatively large section, and the burden on the spatial phase modulation element can be reduced. Here, D is the width of the spatial phase modulation element, and N is the number N of pixel columns of the image to be displayed.
[0024] 更に、 空間位相変調素子のピッチ Pを、  Furthermore, the pitch P of the spatial phase modulation element is
[0025] [数 4] [0025] [Equation 4]
Pぐ P
2N  2N
[0026] とすることにより、 高精細、 高画質の映像表示を最適に行うことができる。 Thus, high-definition and high-quality video display can be optimally performed.
以上をふまえた上で、 空間位相変調素子のピッチを、 6 . 4〜3 . 2 U m とすることにより最適な投影装置用の空間位相変調素子とすることができる  Based on the above, by setting the pitch of the spatial phase modulation element to 6.4 to 3.2 U m, an optimum spatial phase modulation element for the projection apparatus can be obtained.
[0027] 本発明の投影装置では、 位相変調を行うスィッチ回路を含む基板と、 複数 の弾性部材と、 該弾性部材を変形させる電極と、 該複数の弾性部材の変形に よって高さが変化するミラーで構成される空間位相変調素子を用いることに より、 小型で安価かつ高性能の投影が可能となる。 [0027] In the projection device of the present invention, the height changes depending on the substrate including a switch circuit that performs phase modulation, a plurality of elastic members, an electrode that deforms the elastic members, and the deformation of the plurality of elastic members. By using a spatial phase modulation element composed of a mirror, a small, inexpensive and high-performance projection becomes possible.
[0028] また、 別の形態として本発明の投影装置では、 各区画をドライブするスィ ツチ回路を含む基板と、 複数の弾性部材と、 弾性部材を変形させる電極と、 各弾性部材の上部に設けられたミラーと、 で構成される空間位相変調素子を 用いることにより、 小型で安価かつ高性能の投影が可能となる。  [0028] As another form, in the projection apparatus of the present invention, a substrate including a switch circuit that drives each section, a plurality of elastic members, an electrode that deforms the elastic members, and an upper portion of each elastic member are provided. By using a mirror and a spatial phase modulation element composed of: a small, inexpensive and high-performance projection becomes possible.
[0029] 本発明では、 簡易的な構成で光の利用効率および回折効率を高めた反射型 の空間位相変調素子(Spatial Phase Modulater :SPM)である MM D (Magic Mir ror Device)素子を提供する。 また、 空間位相変調素子を用いた新規の回折光 投影 (holographic projection)方法を提供する。 更に、 前記映像表示方法を 実現できる MM Dも含む空間位相変調素子を備えた投影装置を提供する。 図面の簡単な説明 [0029] In the present invention, a reflection type with improved light utilization efficiency and diffraction efficiency with a simple configuration. An MM D (Magic Mirror Device) element, which is a Spatial Phase Modulator (SPM), is provided. In addition, a novel holographic projection method using a spatial phase modulation element is provided. Furthermore, a projection apparatus including a spatial phase modulation element including an MMD that can realize the video display method is provided. Brief Description of Drawings
[図 1 ]空間位相変調素子として LCOSを用いた従来の投影装置を示している [Figure 1] Shows a conventional projector using LCOS as a spatial phase modulator
[図 2A]—つの実施形態として、 本発明の 1枚のミラ一からなる MM D (Magic Mirror Device)素子のミラ一素子を基板上に配置した斜視図を示している。 [FIG. 2A] As an embodiment, there is shown a perspective view in which a mirror element of an MM D (Magic Mirror Device) element composed of one mirror according to the present invention is arranged on a substrate.
[図 2B]_つの実施形態として、 複数のミラ一素子からなる MM D素子におい て略方形状のミラー素子を基板上に二次元に配置した斜視図を示している。 [FIG. 2B] FIG. 2B shows a perspective view in which a substantially square mirror element is two-dimensionally arranged on a substrate in an MMD element composed of a plurality of mirror elements.
[図 3A]—つの実施形態として、 図 2 Aで示した MM D素子の線 I I卜 Aにおける 断面図を示している。 [FIG. 3A] —A cross-sectional view of the MMD element shown in FIG. 2A along line I I 卜 A is shown as one embodiment.
[図 3B]_つの実施形態として、 図 3 Aの MM D素子の光の位相変調時におけ る断面図を示している。  [FIG. 3B] FIG. 3B shows a cross-sectional view of the MMD element of FIG. 3A during phase modulation of light as one embodiment.
[図 4A]別の実施形態として、 図 2 Bで示した MMD素子の線 IV-Aにおける断 面図を示している。  [FIG. 4A] As another embodiment, a sectional view taken along line IV-A of the MMD element shown in FIG. 2B is shown.
[図 4B]別の実施形態として、 図 4 Aの MM D素子の光の位相変調時における 断面図を示している。  [FIG. 4B] As another embodiment, a cross-sectional view of the MMD element of FIG. 4A during phase modulation of light is shown.
[図 5A]—つの実施形態として、 図 3 Aおよび図 3 Bで示した MM D素子の電 極の配置が異なる例を示している。  [FIG. 5A] —As one embodiment, an example is shown in which the electrode arrangement of the MMD element shown in FIGS. 3A and 3B is different.
[図 5B]—つの実施形態として、 図 4 Aおよび図 4 Bで示した MM D素子の電 極の配置が異なる例を示している。  [FIG. 5B] —As one embodiment, an example is shown in which the electrode arrangement of the MMD element shown in FIGS. 4A and 4B is different.
[図 6]_つの実施形態として、 本発明の MMD素子において、 基板上に支柱と 弾性部材を全体にわたつて配置した模式図である。  [FIG. 6] As an embodiment, in the MMD element of the present invention, a schematic diagram in which a support and an elastic member are arranged over the entire substrate.
[図 7A]_つの実施形態として、 本発明の MM D素子に用いられる支柱と弾性 部材の形状の例を示している。  FIG. 7A shows an example of the shape of the support and the elastic member used in the MMD element of the present invention as one embodiment.
[図 7B]別の実施形態として、 本発明の空間位相変調素子である MM D素子に 用いられる図 7 Aとは形状の異なる支柱の例を示している。 [FIG. 7B] As another embodiment, an MMD element which is a spatial phase modulation element of the present invention is used. FIG. 7A shows an example of a pillar having a different shape.
[図 8]透過型の空間位相変調素子を用いた新規の映像表示方法の一つの実施形 態を示している。  FIG. 8 shows one embodiment of a novel video display method using a transmissive spatial phase modulation element.
[図 9]一つの実施形態として、 空間位相分布情報を空間位相変調素子に表示す る際に空間位相変調素子に入力される信号における信号処理のフローチヤ一 ト図を示している。  FIG. 9 shows a flow chart of signal processing of a signal input to a spatial phase modulation element when spatial phase distribution information is displayed on the spatial phase modulation element as one embodiment.
[図 10] _つの実施形態における空間位相変調素子の基板に設けられたスイツ チ回路の模式図である。  FIG. 10 is a schematic diagram of a switch circuit provided on a substrate of a spatial phase modulation element in one embodiment.
[図 1 1 ]空間位相変調素子で表示されている空間位相分布情報によって読み出 し光が回折され、 その回折光がスクリーンに投影される様子を模式的に示し ている。  [Fig. 11] This diagram schematically shows how the readout light is diffracted by the spatial phase distribution information displayed by the spatial phase modulation element and the diffracted light is projected onto the screen.
[図 12] _つの実施形態として、 透過型の空間位相変調素子に表示されている 格子間隔 dの回折格子に入射する読み出し光の照明光の入射角 Θ R = 0 ° とし 、 照明光波長 λ = 0 . 5 mとした時の回折光の射出角 0 Sと回折格子の間隔 dとの関係を表した図である。 [FIG. 12] As one embodiment, the incident light incident angle Θ R = 0 ° incident on the diffraction grating with the grating interval d displayed on the transmissive spatial phase modulation element and the illumination light wavelength λ FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the exit angle 0 S of diffracted light and the distance d between diffraction gratings when = 0.5 m.
[図 13]—つの実施形態として、 新規の映像表示方法を実現できる透過型の空 間位相変調素子を備えた投影装置の平面図を示している。  FIG. 13 shows a plan view of a projection apparatus including a transmissive spatial phase modulation element capable of realizing a novel video display method as one embodiment.
[図 14]別の実施形態として、 反射型の空間位相変調素子を備えた投影装置の 平面図を示している。 FIG. 14 shows a plan view of a projection apparatus provided with a reflective spatial phase modulation element as another embodiment.
[図 15]さらに異なる実施形態として、 反射型の空間位相変調素子を用いて図 1 4と異なる構成した投影装置の平面図を示している。  FIG. 15 shows a plan view of a projection apparatus having a configuration different from that of FIG. 14 using a reflective spatial phase modulation element as a further different embodiment.
[図 1 6A] _つの実施形態として、 反射型の空間位相変調素子を用いて多板式の 構成し、 映像のフルカラ一表示を行う投影装置の平面図を示している。  [FIG. 16A] As an embodiment, a plan view of a projection apparatus that is configured as a multi-plate type using a reflective spatial phase modulation element and displays a full color image is shown.
[図 1 6B] _つの実施形態として、 反射型の空間位相変調素子を用いて多板式の 構成し、 映像のフルカラ一表示を行う投影装置である図 1 6 Aの側面図を示 している。 [FIG. 16B] As one embodiment, a side view of FIG. 16 A, which is a projection device configured with a multi-plate type using a reflective spatial phase modulation element and performing full color display of an image, is shown. .
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下では、 図面を参照しながら本発明の実施形態の例について説明する。 図 2 Aおよび図 2 Bは、 本発明の反射型の空間位相変調素子 (S PM) で ある MM D素子 2, 3の斜視図である。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2A and FIG. 2B are perspective views of the MMD elements 2 and 3 which are the reflection type spatial phase modulation elements (SPM) of the present invention.
[0032] 空間位相変調素子上には、 複数の区画部分を設けている。 この区画部分は 空間位相変調素子上の領域を細かな多数の区画に区切ったもので、 そのそれ ぞれの区画の物理的な状態を独立に制御することによって、 そのそれぞれが 所望の位相を持つた回折光を出射することができる。  A plurality of partition portions are provided on the spatial phase modulation element. This partition part is the area on the spatial phase modulation element divided into a number of small sections, each of which has the desired phase by controlling the physical state of each section independently. Diffracted light can be emitted.
[0033] 図 2 Aおよび図 2 Bのように、 MM D素子は、 基本的には不図示の電極、 不図示の弾性部材、 不図示の支柱、 ミラ一 31, 41で構成されているミラ一素子 30, 40を基板 37上に配置することからなる。 例えば、 MM D素子に用いられる ミラ一は、 一体型 31としても良く、 または一体型 31を複数に分割して略方形 型 41としても良い。 ミラ一に対する電極は、 一つのミラーに複数の電極を対 応させても良く、 一対一に対応させてミラーの動作を制御するようにしても 構わない。 ここで一つのミラ一に対して複数の電極で制御する場合には、 柔 軟性を有するミラ一を用いる必要がある。 図 2 Aでは、 例として一つのミラ -31に対して複数の電極を対応させ、 MMD素子 2を構成している様子を示して いる。 また、 図 2 Bでは、 例として一つの略方形型のミラ一 41に対して一つ の電極を対応させ、 縦横にミラーの区画間の間隔、 いわゆるピッチを一定に しながら複数のミラー素子 40を配置して MMD素子 3を構成している様子を示し ている。 この時に、 各ミラーのピッチは一定でなくても良い。 また、 この各 ミラー間の間隔は、 互いのミラーが動作時に干渉しない程度に極限まで近づ ける事が望ましい。 ここで例えば、 横 X縦で 1 980 X 1 080の解像度の 映像を表示するのに必要なミラ一の数は、 1 920 X 1 080 = 2, 073, 600個である。  [0033] As shown in FIGS. 2A and 2B, the MMD element basically includes a mirror composed of an electrode (not shown), an elastic member (not shown), a column (not shown), and mirrors 31, 41. One element 30, 40 is arranged on the substrate 37. For example, the mirror used for the MMD element may be the integral type 31, or the integral type 31 may be divided into a plurality of substantially square shapes 41. As for the electrode for the mirror, a plurality of electrodes may correspond to one mirror, or the operation of the mirror may be controlled in a one-to-one correspondence. Here, in the case where control is performed with a plurality of electrodes for one mirror, it is necessary to use a mirror having flexibility. FIG. 2A shows a state in which the MMD element 2 is configured by associating a plurality of electrodes with one mirror -31 as an example. Further, in FIG. 2B, as an example, one mirror corresponds to one substantially square mirror 41, and a plurality of mirror elements 40 while maintaining a constant spacing between mirror sections in the vertical and horizontal directions, the so-called pitch. This shows how the MMD element 3 is configured by arranging. At this time, the pitch of each mirror may not be constant. It is desirable that the distance between the mirrors be as close as possible to the extent that the mirrors do not interfere during operation. Here, for example, the number of mirrors required to display an image having a resolution of 1 980 X 1 080 in horizontal X length is 1 920 X 1 080 = 2, 073,600.
[0034] 以下では、 図 2 Aおよび図 2 Bの線 I I卜 Aおよび線 IV-Aで示される MM D素 子 2, 3の断面を参照して、 本発明の MM D素子の詳細を述べる。  [0034] The details of the MMD element of the present invention will be described below with reference to the cross sections of the MMD elements 2 and 3 indicated by lines II 卜 A and IV-A in FIGS. 2A and 2B. .
図 3 Aは、 図 2 Aの MMD素子の線 I I卜 Aにおける断面図を示している。  FIG. 3A shows a cross-sectional view of the MMD element of FIG.
[0035] MM D素子 2の各区画をドライブして光の位相変調を行うスィツチ回路を含 む基板 37上には、 絶縁層 36が重ねられており、 その絶縁層 36の上に弾性部材 3 4が設けられている。 そして、 各弾性部材 34の下方には、 スィッチ回路に接続 された電極 35が設けられている。 さらに、 弾性部材 34の上には支柱 33があり 、 その支柱 33は、 薄膜 32を介してミラ一 31と一体に繋がっている。 ここでの ミラ一 31は柔軟性を有し湾曲する事ができる。 好ましくは、 このミラ一 31を 反射率の高い金属または誘電体多層膜で形成する。 また、 薄膜 32は、 柔軟性 と耐久性に富む材料で形成する。 薄膜 32には、 好ましくは、 柔軟性のある有 機フィルムや S i 2N3などを用いる。 なお、 薄膜 32は無くてもよい。 弾性部材 34 には、 柔軟金属や導電性有機フィルムを用いる。 この有機フィルムに導電性 素材をコーティングしたものを用いても良い。 電極 35には、 伝導体として A I、 C u、 W等を用いる。 そして、 絶縁層 36には、 S i 02や S i Gなどを用いるこ とができ、 基板 37には、 S iを用いることができる。 したがって、 ミラ一を用 いる事で光をほぼ 100%反射できる光の利用効率の良い空間位相変調素子を提 供することができる。 An insulating layer 36 is overlaid on a substrate 37 including a switch circuit that drives each section of the MM D element 2 to perform phase modulation of light, and an elastic member 3 is stacked on the insulating layer 36. 4 is provided. An electrode 35 connected to a switch circuit is provided below each elastic member 34. Further, a support 33 is provided on the elastic member 34, and the support 33 is integrally connected to the mirror 31 through a thin film 32. The mirror 31 here is flexible and can be bent. Preferably, the mirror 31 is formed of a highly reflective metal or dielectric multilayer film. The thin film 32 is formed of a material that is rich in flexibility and durability. The thin film 32 is preferably made of a flexible organic film or Si 2 N 3 . The thin film 32 may be omitted. For the elastic member 34, a flexible metal or a conductive organic film is used. An organic film coated with a conductive material may be used. For the electrode 35, AI, Cu, W or the like is used as a conductor. Then, the insulating layer 36, S i 0 2 and S i G etc. can and Mochiiruko, the substrate 37 can be used for S i. Therefore, by using a mirror, it is possible to provide a spatial phase modulation element with high light utilization efficiency that can reflect light almost 100%.
図 3 Bは、 図 3 Aの M M D素子の光の位相変調時における断面図を示して いる。  FIG. 3B shows a cross-sectional view of the MMD element of FIG. 3A during light phase modulation.
図 3 Bでは、 図 3 Aの初期状態から電極 35に電圧を印加することでミラ 一 31と電極 35との間にクーロン力が働くことによって弾性部材 34が基板 37に 近づき、 柔軟性を有するミラー 31の表面が窪むように湾曲する。 この時、 ミ ラーの高さの変化量△ h が生じる。 ここで、 湾曲していないミラ一で反射さ れる入射光と湾曲しているミラーで反射される入射光とでミラーの高さの違 いによる光路差が生じる事で位相の変調を可能とする。 そして、 ミラーが湾 曲して窪んでいる量、 すなわちミラーの高さの変化量△ h が、 1 / 4波長分 である場合は、 往復で 1 / 2波長、 すなわち湾曲していないミラーで反射され る光と湾曲しているミラーで反射される光とで往復して πの位相差を作り出 すことができる。 このように本発明の M M D素子では、 電極に電圧を 0N/0FF するバイナリー動作によって位相を反転させることが可能となる。 また、 同 様にして、 ミラーの高さの変化量 Δ h が最大 1 / 2波長分湾曲するようにす ると、 湾曲しているミラ一で反射される反射光は、 他の湾曲していないミラ 一で反射される反射光と比べて往復で最大 1波長分の位相差を作り出すこと ができる。 In FIG. 3B, by applying a voltage to the electrode 35 from the initial state of FIG. 3A, the Coulomb force acts between the mirror 31 and the electrode 35, whereby the elastic member 34 approaches the substrate 37 and has flexibility. The mirror 31 is curved so that the surface of the mirror 31 is recessed. At this time, a mirror height change Δh occurs. Here, the phase modulation is enabled by the difference in the optical path between the incident light reflected by the non-curved mirror and the incident light reflected by the curved mirror. . If the mirror is bent and recessed, that is, the mirror height change Δh is 1/4 wavelength, it is reflected back and forth by 1/2 wavelength, that is, uncurved mirror. The phase difference of π can be created by reciprocating between the reflected light and the light reflected by the curved mirror. As described above, in the MMD element of the present invention, the phase can be inverted by a binary operation in which the voltage is applied to the electrode by 0N / 0FF. Similarly, when the mirror height change Δh is bent by a maximum of 1/2 wavelength, the reflected light reflected by the curved mirror is not curved. Not Mira Compared with the reflected light that is reflected at one point, it is possible to create a phase difference of up to one wavelength by reciprocation.
[0037] ここで、 弾性部材 34の弾性定数を適切に選択する事で電圧によって弾性部 材 34の窪み、 すなわちミラーの湾曲によるミラーの高さの変化量△ h を制御 する事が可能である。 また、 このミラーの高さの変化量△ h を制御し、 順次 、 連続的且つ緩やかに一体型のミラ一 31の高さを変化させることで、 バイナ リー動作によるバイナリ一位相変調で生じる不要な回折次数を抑えることが 可能である。  [0037] Here, by appropriately selecting the elastic constant of the elastic member 34, the depression of the elastic member 34, that is, the amount of change in mirror height Δh due to the curvature of the mirror can be controlled by the voltage. . In addition, by controlling the amount of change Δh in the height of this mirror and successively and slowly changing the height of the integrated mirror 31, unnecessary effects caused by binary one-phase modulation due to binary operation are eliminated. It is possible to suppress the diffraction order.
[0038] なお、 弾性部材 34は、 電圧を印加されて窪んだ後に、 電圧をゼロにする事 によつて弾性部材 34の復元力により初期状態まで戻ることができる。  It should be noted that the elastic member 34 can be returned to the initial state by the restoring force of the elastic member 34 by setting the voltage to zero after the voltage is applied and then depressed.
以上に述べたように、 特定の電極 35に電圧を印加し、 一体に繋がったミラ 一 31の特定部分を湾曲させることで位相変調をすることができ、 ミラー 31の 高さの変化を連続的に、 且つ緩やかに行う事で不要な回折次数の発生が抑え られ、 さらに、 バイナリ一変調よりも高い回折効率を得られる。  As described above, phase modulation can be performed by applying a voltage to a specific electrode 35 and curving a specific part of the mirror 31 connected together, and the change in the height of the mirror 31 can be continuously measured. In addition, the generation of unnecessary diffraction orders can be suppressed by performing gently, and higher diffraction efficiency than binary one modulation can be obtained.
[0039] 図 4 Aは、 図 2 Bで示している M M D素子の線 I V— Aにおける断面図を示し ている。  FIG. 4A shows a cross-sectional view of the MMD element shown in FIG. 2B along line I V—A.
図 4 Aの M M D素子では、 一体型のミラ一 31を複数に分割し、 分割した各 ミラー 41に一対一の対応となるように支柱 33、 弾性部材 34、 電極 35を配置し たこと以外は、 図 3 Aおよび図 3 Bにおける M M D素子と同様の構成である 。 この構成において薄膜 42をミラーの下部分に用いる場合には、 薄膜 42に固 い有機フィルムや S iなどを用いても良い。  In the MMD element of Fig. 4A, the integrated mirror 31 is divided into a plurality of parts, and the support 33, the elastic member 34, and the electrode 35 are arranged so as to have a one-to-one correspondence with each divided mirror 41. FIG. 3A and FIG. 3B have the same configuration as the MMD element. In this configuration, when the thin film 42 is used in the lower part of the mirror, a hard organic film or Si may be used for the thin film 42.
[0040] この構成においても、 図 3 Aおよび図 3 Bと同様にミラ一を用いているの で、 光をほぼ 100%で反射でき、 光の利用効率の良い空間位相変調素子を提供 する事ができる。 [0040] In this configuration as well, since a mirror is used as in FIGS. 3A and 3B, it is possible to provide a spatial phase modulation element that can reflect light at almost 100% and has high light utilization efficiency. Can do.
図 4 Bは、 図 4 Aの M M D素子の光の位相変調時における断面図を示してい る。  FIG. 4B shows a cross-sectional view of the MMD element of FIG. 4A during light phase modulation.
[0041 ] 図 4 Bでは、 図 4 Aの状態から電極 35に電圧を印加する事で各ミラ一 41と 各電極 35との間に働くクーロン力によつて弾性部材 34が基板 37に近づいてい る様子を示している。 ここで弾性部材 34が基板 37に近づくことに伴って、 支 柱 33を介して弾性部材 34上にあるミラー 41が下方に移動する。 このミラー 41 が下方に移動することにより、 ミラー 41に入射する光に対し、 電圧が印加さ れていない他のミラーと下方に移動しているミラ一とでミラ一の高さの変化 量 A h 2、 すなわち光路差が、 生じる事で光の位相変調を可能とする。 ミラー の高さの変化量 A h 2が、 光の位相の 1 / 4波長分である場合は、 往復で 1 / 2波長、 すなわち電圧が印加されていない他のミラーと下方に移動している ミラーとの入射光において往復で πの位相差を作り出すことができる。 この ように、 電極に電圧を 0N/0FFするバイナリ一制御をすることで位相を反転さ せることが可能となる。 また、 同様にして、 ミラーの高さの変化量△ h 2が 1 / 2波長分になるように移動させると、 他の電圧が印加されていないミラー と下方に移動しているミラーとの光において往復で最大 1波長分の位相差を 作り出すことができる。 [0041] In FIG. 4B, by applying a voltage to the electrode 35 from the state of FIG. 4A, the elastic member 34 approaches the substrate 37 by the Coulomb force acting between each mirror 41 and each electrode 35. It shows how it works. Here, as the elastic member 34 approaches the substrate 37, the mirror 41 on the elastic member 34 moves downward via the support pillar 33. When this mirror 41 moves downward, the amount of change in the height of the mirror A with respect to the light incident on the mirror 41 between other mirrors to which no voltage is applied and the mirror moving downward A h 2 , that is, the optical path difference is generated, so that phase modulation of light is possible. When the mirror height change A h 2 is 1/4 wavelength of the light phase, it moves 1/2 wavelength back and forth, that is, down to other mirrors to which no voltage is applied. A phase difference of π can be created by reciprocating the incident light with the mirror. In this way, it is possible to invert the phase by performing binary one control to make the electrode voltage 0N / 0FF. Similarly, the variation △ h 2 of the height of the mirror is moved so that the 1/2 wavelengths, light of a mirror which is moved to the mirror and lower other voltage is not applied A phase difference of up to one wavelength can be created in both directions.
[0042] 図 4 Aおよび図 4 Bの空間位相変調素子は、 図 3 Aおよび図 3 Bと同様に、 弾性部材 34の変形をバイナリ一制御することによって制御を単純化する事が でき、 更にミラーの高さの変化量△ h 2を λ / 4とする事で光の位相差を作り 出すことで回折する事ができる。 また、 ミラーの高さの最大変化量△ 2を / 2に抑えることにより光の位相差の最大を 1波長とすることで最適な制御 ができる。 そして、 弾性部材 34の弾性定数を適切に選択する事で印加電圧値 による弾性部材 34の窪み量、 すなわちミラー 41の高さの変化量 Δ h 2を制御す る事が可能である。 このミラ一 41の高さを連続的に変化させることでバイナ リー動作によるバイナリ一位相変調で生じる不要な回折次数を抑えることが 可能である。 The spatial phase modulation element shown in FIGS. 4A and 4B can simplify the control by performing binary control on the deformation of the elastic member 34, as in FIGS. 3A and 3B. Diffraction can be performed by creating a phase difference of light by setting the mirror height change Δh 2 to λ / 4. In addition, optimal control can be achieved by setting the maximum phase difference of light to one wavelength by limiting the maximum change in mirror height △ 2 to / 2. The depression amount of the elastic member 34 of the elastic constant elastic due to the applied voltage value by selecting appropriately the member 34, i.e. it is possible that control the variation delta h 2 of the height of the mirror 41. By continuously changing the height of this mirror 41, it is possible to suppress unnecessary diffraction orders caused by binary one-phase modulation by binary operation.
[0043] なお、 弾性部材 34は、 電圧を印加されて窪んだ後に、 電圧をゼロにする事 でその弾性部材 34の復元力によって初期状態まで戻る。  It should be noted that the elastic member 34 returns to the initial state by the restoring force of the elastic member 34 by setting the voltage to zero after being depressed by applying a voltage.
以上に述べたように、 特定の電極 35に電圧を印加し、 ミラ一 41の高さを変 化させることで位相変調を行うことができ、 ミラ一 41の高さの変化を連続的 に行うことで不要な回折次数の発生が抑えられ、 さらに、 バイナリ一変調よ りも高い回折効率を得られる。 As described above, it is possible to perform phase modulation by applying a voltage to a specific electrode 35 and changing the height of the mirror 41, and continuously changing the height of the mirror 41. Therefore, the generation of unnecessary diffraction orders can be suppressed. Higher diffraction efficiency can be obtained.
[0044] なお、 本発明に用いる弾性部材の構造やバイナリ一制御に関しては、 US-pa tent5, 835, 255や US- patent6, 040, 937などを参考にすることができる。 但し、 これらの文献は、 フアブリペローエタロンの原理を用いて、 カラ一表示を行 う素子に関する技術について述べられており、 その点では本発明とは異なる ものである。  Note that US-patent 5, 835, 255, US-patent 6, 040, 937, etc. can be referred to for the structure and binary control of the elastic member used in the present invention. However, these documents describe a technique related to an element that performs color display using the principle of the Fabry-Perot etalon, which is different from the present invention.
[0045] 図 5 Aは、 図 3 Aおよび図 3 Bの M M D素子における電極の配置が異なる 例を示している。  FIG. 5A shows an example in which the arrangement of the electrodes in the MMD elements of FIG. 3A and FIG. 3B is different.
図 5 Aでは、 図 3 A、 図 3 Bの絶縁層 36内上方に設けられている電極 35を 絶縁層 36上に設けた構成を表している。 絶縁層 36内上方の電極 35の配置を絶 縁層 36上の電極 51の配置に変えた以外は、 全て同じである。  FIG. 5A shows a configuration in which the electrode 35 provided above the insulating layer 36 in FIGS. 3A and 3B is provided on the insulating layer 36. All are the same except that the arrangement of the electrode 35 above the insulating layer 36 is changed to the arrangement of the electrode 51 on the insulating layer 36.
[0046] 図 5 Bは、 図 5 A同様に、 図 4 A、 図 4 Bの M M D素子における電極の配 置が異なる例を示している。 FIG. 5B shows an example in which the arrangement of the electrodes in the MMD elements in FIGS. 4A and 4B is different, as in FIG. 5A.
図 5 Bでは、 図 4 A、 図 4 Bの絶縁層 36内上方に設けられている電極 35を 絶縁層 36上に設けた構成を表している。 絶縁層 36内の電極 35の配置を絶縁層 3 FIG. 5B shows a configuration in which the electrode 35 provided above the insulating layer 36 in FIGS. 4A and 4B is provided on the insulating layer 36. Place the electrode 35 in the insulating layer 36 in the insulating layer 3
6上の電極 51の配置に変えた以外は、 全て同じである。 All are the same except that the arrangement of electrodes 51 on 6 is changed.
[0047] 図 6は、 本発明の反射型の空間位相変調素子である M M D素子における基 板 37上の支柱 33と弾性部材 34の全体配置を示している模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the overall arrangement of the support pillars 33 and the elastic members 34 on the base plate 37 in the MMD element which is the reflective spatial phase modulation element of the present invention.
本図では、 図 3 Aおよび図 3 Bならびに図 4 Aおよび図 4 Bに示されている M In this figure, the M shown in Figures 3A and 3B and Figures 4A and 4B
M D素子 2, 3における弾性部材 33および支柱 34を、 基板 37上に二次元的に縦横 に配置している様子を模式的に示している。 A mode that the elastic member 33 and the support | pillar 34 in MD element 2 and 3 are arrange | positioned two-dimensionally vertically and horizontally on the board | substrate 37 is shown typically.
[0048] 次に、 図 7 Aおよび図 7 Bを参照とし、 支柱 33の形状の具体例について述べ る。 Next, a specific example of the shape of the column 33 will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
図 7 Aでは、 支柱 33の断面を円形状としている。  In FIG. 7A, the cross section of the column 33 is circular.
図 7 Bでは、 支柱 33aの断面を方形としている。  In Fig. 7B, the cross section of the support 33a is rectangular.
[0049] もちろん、 支柱の断面形状はこれ以外の形状であっても良く、 楕円状や長 方形等の任意の断面を適宜選択しても良い。 [0049] Of course, the cross-sectional shape of the column may be other than this, and an arbitrary cross-section such as an ellipse or a rectangle may be appropriately selected.
なお、 弾性部材 34は、 図 3 A等に示されるように基板 37上に対して支柱を 中心とした対象な形状としているが、 非対称な形状であっても良く、 また、 基板 37との接触部が支柱を中心とした片側のみに存在する形状とすることも できる。 Note that the elastic member 34 has a support with respect to the substrate 37 as shown in FIG. Although the target shape is centered, it may be asymmetrical, or it may be a shape in which the contact portion with the substrate 37 exists only on one side centered on the support column.
[0050] 次に、 上記の空間位相変調素子を用いた新規の映像表示方法および透過型 の空間位相変調素子を備えた投影装置についての詳細を明らかにする。  [0050] Next, details of a novel video display method using the spatial phase modulation element and a projection apparatus including a transmissive spatial phase modulation element will be clarified.
図 8は、 透過型の空間位相変調素子を用いた新規の映像表示方法の一つの 実施形態を示している。  FIG. 8 shows an embodiment of a novel video display method using a transmissive spatial phase modulation element.
[0051 ] 図 8では、 不図示の光源から発した照明光の光束 85を集光レンズ 81によつ て集光した上で透過型の空間位相変調素子 82に照射し、 空間位相変調素子 82 において変調かつ回折された回折光 87をスクリーン 84に投影する投影装置 4を 示している。 0は回折角である。  In FIG. 8, a luminous flux 85 of illumination light emitted from a light source (not shown) is condensed by a condensing lens 81 and then irradiated to a transmissive spatial phase modulation element 82 to obtain a spatial phase modulation element 82. 4 shows a projection device 4 that projects the diffracted light 87 modulated and diffracted in FIG. 0 is the diffraction angle.
[0052] この投影装置 4では、 照明光束 85を集光レンズ 81で収束光とすることにより 、 0次回折光 86をトラップ 83で補足でき、 スクリーン 84に 0次回折光が投影 されることによる映像のコントラストを低下させるのを防いでいる。 なお、 図 8において、 スクリーン 84は、 空間位相変調素子 82の近辺に描かれている 力 実際は、 空間位相変調素子 82の十分遠方にある。  In this projection device 4, the illumination light beam 85 is converted into convergent light by the condensing lens 81, so that the 0th-order diffracted light 86 can be captured by the trap 83, and the 0th-order diffracted light is projected on the screen 84. This prevents the contrast from being lowered. In FIG. 8, the screen 84 is a force drawn in the vicinity of the spatial phase modulation element 82. Actually, the screen 84 is sufficiently far from the spatial phase modulation element 82.
[0053] また、 この構成を用いる際には、 基本的には投影レンズを必要としないが 、 スクリーン 84との距離を調節する場合や回折光 87の広がり角を変更したい 場合には、 投影レンズを設けてもよい。 投影レンズを設ける場合でも、 映像 表示素子に描かれた映像を投影する従来の投影装置とは違い、 空間位相変調 された光を投影するので簡易的なレンズで済ますことができる。  [0053] In addition, when this configuration is used, a projection lens is basically not required. However, when adjusting the distance from the screen 84 or changing the spread angle of the diffracted light 87, the projection lens is used. May be provided. Even when a projection lens is provided, a simple lens can be used because it projects spatially phase-modulated light, unlike a conventional projection device that projects an image drawn on an image display element.
[0054] 図 9は、 空間位相変調素子に入力される信号の信号処理のフローチャート 図を示している。  FIG. 9 shows a flowchart of signal processing of a signal input to the spatial phase modulation element.
以下に、 信号が空間位相変調素子に入力されるまでの処理の流れを詳述す る。  The processing flow until the signal is input to the spatial phase modulation element is described in detail below.
[0055] はじめに、 外部回路から映像データ 91が入力され、 映像データ(画像) 91は 、 フーリエ変換されて空間位相分布の情報となる。 し力、し、 このままでは空 間位相分布とともに強度分布が生じるので、 予め映像データ 91にランダムな 位相情報 92を重畳しておく。 そして、 ランダム位相を映像データに付加した 後にフーリエ変換 93を行う。 このランダムな位相を付加する方法は、 キノフ オームとして知られている技術であり、 例えば、 W. H. Lee : " Computer-ge nerated holograms: techniques and appl ications, in Progress in Opti cs, E. Wolf, ed. , (North-Hol land, Amsterdam, 1978) , Vol .16, pp.119-232 などに詳しく述べらている。 このようにランダムな位相情報を映像データ 91 に重畳することによって、 空間位相分布上の強度が平均化され、 位相情報だ けで映像情報を満たす空間分布を得ることができる。 [0055] First, video data 91 is input from an external circuit, and the video data (image) 91 is subjected to Fourier transform to become spatial phase distribution information. In this state, the intensity distribution is generated together with the spatial phase distribution. The phase information 92 is superimposed. After the random phase is added to the video data, Fourier transform 93 is performed. This method of adding random phases is a technique known as Kynoff Ohm, eg, WH Lee: “Computer-generated holograms: techniques and applications, in Progress in Optics, E. Wolf, ed. , (North-Hol land, Amsterdam, 1978), Vol.16, pp.119-232, etc. By superimposing random phase information on video data 91 in this way, It is possible to obtain a spatial distribution that satisfies the video information using only the phase information.
[0056] ランダム位相を付与された映像データは、 フーリェ変換 93をされることで 位相だけの空間位相分布情報となる。 そして、 位相だけの空間位相分布情報 に光学配置に基づく補正処理 94を施した後に、 S PMドライバ 95に入力する 。 S PMドライバ 95では、 空間位相変調素子 (SPM) を駆動させる駆動信号を 作成する。 この駆動信号を空間位相変調素子に与えて空間位相変調素子 (SPM ) 上に投影したい映像に対応した空間位相分布情報を表示することができる [0056] The video data to which the random phase is given becomes the spatial phase distribution information of only the phase by performing the Fourier transform 93. Then, after applying the correction processing 94 based on the optical arrangement to the spatial phase distribution information of only the phase, it is input to the SPM driver 95. The SPM driver 95 creates a drive signal for driving the spatial phase modulation element (SPM). By applying this drive signal to the spatial phase modulation element, the spatial phase distribution information corresponding to the image to be projected on the spatial phase modulation element (SPM) can be displayed.
[0057] ここで信号処理の一つの例として、 空間位相変調素子である本発明の MM D素子が 3 X 3の区画であると仮定して、 信号と空間位相変調素子の動作を 簡単に説明する。 図 1 0では、 3 X 3の区画の MMD素子の基板に設けられ たスィツチ回路であるトランジスタ回路 103を 2 X 2だけを示した。 図 1 0に おいて、 MMD素子の駆動回路では、 各区画の信号線 101の Y1から Y3まで順 次映像信号を送り、 一方で各区画の走査線 102の X1から X3まで順次走査信号を 送るような通常の X_Y走査を行うものとする。 ここで、 信号線 Υ1から駆動信 号を送り、 走査線 Χ1から 0Νの走査信号を送ると、 区画 (X1、 Y1) のトランジ スタ回路 103が 0Nとなり、 信号線 Y1の駆動信号にしたがって電極 104に電圧が 印加される。 この時、 MMD素子の弾性部材 106と電極 104の間は、 キャパシター 105となっていることで電荷が蓄積され、 電荷に応じてクーロン力が生じる。 この電荷は、 次に信号が来るまで維持される。 Here, as one example of signal processing, assuming that the MMD element of the present invention, which is a spatial phase modulation element, is a 3 × 3 section, the operation of the signal and the spatial phase modulation element will be briefly described. To do. In FIG. 10, only 2 X 2 is shown as the transistor circuit 103 which is a switch circuit provided on the substrate of the MMD element in the 3 X 3 section. In Fig. 10, the MMD element drive circuit sends sequential video signals from Y1 to Y3 of the signal line 101 in each section, while sequentially sending scanning signals from X1 to X3 of the scanning line 102 in each section. Such normal X_Y scanning shall be performed. Here, when a drive signal is sent from the signal line 走 査 1 and a scan signal from the scan line Ν1 to 0 送 る is sent, the transistor circuit 103 in the section (X1, Y1) becomes 0N, and the electrode 104 is driven according to the drive signal of the signal line Y1. A voltage is applied to. At this time, a charge is accumulated between the elastic member 106 of the MMD element and the electrode 104 due to the capacitor 105, and a Coulomb force is generated according to the charge. This charge is maintained until the next signal.
[0058] 次に、 信号線 Y2から駆動信号が送られ、 走査線 X1から 0Nの走査信号を送 られると区画 (X1、 Y2) の電極 104に電圧が印加される。 同様に、 区画 (Χ1、 Υ 3 ) に信号線 Υ 3から駆動信号が送られ走査線 Χ 1で走査された後に、 次に区 画 (X2、 YD に信号線 Y 1から駆動信号が送られ、 走査線 Χ 2から ONの走査信 号が送られることで駆動信号の情報を空間位相変調素子に反映してゆく。 こ のようにして随時、 空間位相変調素子全体に情報が書き込まれ、 光の位相変 調をできるようになる。 以上のような動作を制御する事により、 空間位相変 調素子 (SPM) 上に投影したい映像に対応した空間位相分布情報を表示する事 ができる。 [0058] Next, a drive signal is sent from the signal line Y2, and a scan signal of 0N is sent from the scan line X1. When applied, a voltage is applied to the electrodes 104 in the compartments (X1, Y2). Similarly, a drive signal is sent from the signal line Υ3 to the section (Χ1, Υ3) and scanned by the scan line Χ1, and then a drive signal is sent from the signal line Y1 to the partition (X2, YD). The information of the drive signal is reflected in the spatial phase modulation element by sending an ON scanning signal from the scanning line Χ 2. In this way, information is written to the entire spatial phase modulation element as needed. By controlling the operation as described above, it is possible to display spatial phase distribution information corresponding to the image to be projected on the spatial phase modulation element (SPM).
[0059] また、 ここでの光学配置に基づく補正処理 94とは、 例えば、 図 8に示す光 学配置の場合では、 集光レンズによって透過型の空間位相変調素子上に照射 される光が、 図 8に図示されているスクリーン 84に向って回折されるように 、 空間位相変調素子上に表示される空間位相分布を補正することを意味する  Further, the correction processing 94 based on the optical arrangement here is, for example, in the case of the optical arrangement shown in FIG. 8, the light irradiated on the transmissive spatial phase modulation element by the condenser lens is Means correcting the spatial phase distribution displayed on the spatial phase modulation element to be diffracted towards the screen 84 illustrated in FIG.
[0060] なお、 この一連のデータ処理は、 映像が実時間で表示できるように外部回 路において高速で実行される。 例えば、 ここでの外部回路として FPGAや AS I G が用いられる。 Note that this series of data processing is executed at high speed in an external circuit so that video can be displayed in real time. For example, FPGA or AS I G is used as the external circuit here.
次に、 一つの実施形態として図 8に示されているような透過型の空間位相 変調素子に表示された空間位相分布情報に読み出し光を入射することで回折 光を作り、 画像をスクリーンに投影する方法について述べる。  Next, as one embodiment, diffracted light is generated by inputting read light into the spatial phase distribution information displayed on the transmission type spatial phase modulation element as shown in FIG. 8, and the image is projected onto the screen. How to do is described.
[0061 ] 図 1 1は、 透過型の空間位相変調素子で読み出し光が回折される様子を示 している。 [0061] FIG. 11 shows how the readout light is diffracted by the transmissive spatial phase modulation element.
図 1 1においては、 簡単のために空間位相変調素子に回折格子 1 1 1が表示さ れている場合を考える。 ここでの空間位相変調素子には、 投影したい画像に 対応した空間位相分布情報、 例えばフーリエ変換情報、 を表示している。 こ の空間位相変調素子に表示されている回折格子 1 1 1に読み出し光 (reference l i ght) 、 すなわち照明光束 1 12を入射させると、 信号光、 すなわち回折光 (d i ff ract i on I i ght) 1 13が射出される。 この回折光 1 13を適切な距離に配置した スクリーン 1 14に投影することで画像を得ることができる。 [0062] 以下では、 この回折光の投影方法の数学的な原理を簡単に説明するために 、 例として透過型の空間位相変調素子に一定の格子間隔 dを有する単純な回 折格子 111が表示された場合において図 1 1を参照しながら説明してゆく。 In Fig. 11, consider the case where a diffraction grating 1 1 1 is displayed on the spatial phase modulator for simplicity. The spatial phase modulation element here displays spatial phase distribution information corresponding to the image to be projected, for example, Fourier transform information. When reading light (reference li ght), that is, illumination light beam 112, is incident on the diffraction grating 1 1 1 displayed on this spatial phase modulation element, signal light, that is, diffracted light (di ff ract i on I i ght ) 1 13 is fired. An image can be obtained by projecting the diffracted light 1 13 onto a screen 1 14 arranged at an appropriate distance. [0062] In the following, in order to briefly explain the mathematical principle of the method of projecting diffracted light, a simple diffraction grating 111 having a constant grating spacing d is displayed as an example in a transmissive spatial phase modulation element. In this case, the explanation will be made with reference to FIG.
[0063] 表示される回折格子の間隔を dとした場合には、 図 1 1における読み出し 光 112の照明光束の入射角 0 Rと回折光の射出角 0 sとの間には、 [0063] When the displayed diffraction grating interval is d, the incident angle 0 R of the illumination light beam of the readout light 112 in Fig. 11 and the exit angle 0 s of the diffracted light are
[0064] [数 5]  [0064] [Equation 5]
, λ 一 , λ one
d = (1)  d = (1)
[0065] の関係がある。 例えば、 ここでは簡単のために、 eR=o度とすると、 [0065] There is a relationship. For example, for simplicity, if e R = o degrees,
[0066] [数 6] ά = ^~ ~ (2) [0066] [Equation 6] ά = ^ ~ ~ (2)
[0067] とすることができる。 また、 ここで読み出し光の波長 λを とした場合 、 回折格子の間隔 dと回折光の射出角 0Sの間には、 図 1 2のような対応表が 得られる。 [0067] Further, when the wavelength λ of the readout light is assumed here, a correspondence table as shown in FIG. 12 is obtained between the distance d of the diffraction grating and the exit angle 0 S of the diffracted light.
図 1 2は、 透過型の空間位相変調素子に表示された格子間隔 dを有する回 折格子への読み出し光である照明光束の入射角 Θ R = 0° および波長 λ = 0. 5 とした時の回折光の射出角 0Sと回折格子の間隔 dとの対応関係を表し た図である。 Figure 12 shows the incident angle Θ R = 0 ° and the wavelength λ = 0.5 for the illumination beam that is the readout light to the diffraction grating with the grating spacing d displayed on the transmissive spatial phase modulator. FIG. 6 is a diagram showing a correspondence relationship between an exit angle 0 S of the diffracted light and an interval d of the diffraction grating.
[0068] 図 1 2からも明らかであるように、 回折格子 111の格子間隔 dを小さくする と回折光 113の射出角 0Sを大きくすることができる。 この関係を好適に用い る事により、 映像を投影する回折光 113と映像表示に不必要な空間位相変調素 子によって回折されない 0次回折光とを分離する事が可能となる。 As is clear from FIG. 12, the emission angle 0 S of the diffracted light 113 can be increased by reducing the grating interval d of the diffraction grating 111. By suitably using this relationship, it is possible to separate the diffracted light 113 that projects an image from the 0th-order diffracted light that is not diffracted by a spatial phase modulation element that is unnecessary for image display.
[0069] 次に、 実際に映像データ、 すなわち画像を表示する場合を考える。 空間位 相変調素子の位相分布情報表示面の横幅を Dとすると、 波長 λの照明光束を 空間位相変調素子に照射した時の、 回折光による広がり角 θ δは、 Next, consider a case where video data, that is, an image is actually displayed. When the horizontal width of the phase distribution information display surface of the spatial phase modulation element is D, the spread angle θ δ due to the diffracted light when the illumination light beam of wavelength λ is irradiated to the spatial phase modulation element is
[0070] [数 7] θδ =—[rad] (3) [0070] [Equation 7] θ δ = — [rad] (3)
[0071] で表される。 これは、 位相分布情報表示面の横幅が Dである空間位相変調素 子が、 スクリーンに投影できる映像の精細度を表している。 ここで例として 、 位相分布情報表示面の横幅 D=0. 6 inchで、 空間位相変調素子の縦横比が 4/ 5である透過型の空間位相変調素子を考える。 この時の透過型の空間位 相変調素子における位相分布情報表示面の横幅 Dは、 0. 6 X 4/5 X 25. 4= 1 2. 2 mmであり、 読み出し光の波長 λを 0.5 mとして、 その回折に よる広がり角 0 sは、 2. 35 X 1 0-3度となる。 すなわち、 この位相分布情 報表示面の横幅 D=0. 6 inchの透過型の空間位相変調素子の表現できる映像 の精細度は、 角度分解能で、 2. 35 X 1 0_3度であることを意味している [0071] This represents the definition of the image that can be projected onto a screen by a spatial phase modulation element with a horizontal width of D on the phase distribution information display surface. Here, as an example, consider a transmission type spatial phase modulation element in which the width of the phase distribution information display surface is D = 0. 6 inch and the aspect ratio of the spatial phase modulation element is 4/5. At this time, the horizontal width D of the phase distribution information display surface in the transmission type spatial phase modulation element is 0.6 X 4/5 X 25. 4 = 1 2.2 mm, and the wavelength λ of the readout light is 0.5 m as a spread angle 0 s by the diffraction becomes 2. 35 X 1 0- 3 degrees. In other words, the resolution of the image that can be expressed by the transmissive spatial phase modulation element with the horizontal width D = 0.6 inch of this phase distribution information display surface is 2.35 X 1 0_ 3 degrees in angular resolution. Means
[0072] 次に、 映像を投影する為に必要な画素数を表現するために空間位相変調素 子に課される条件を検討する。 表示したい画像が N TS C (National Televi si on Standard Committee) の映像の場合、 すなわち横方向の画素数を 720 とすると、 回折光の回折角 0の変化は、 最低 2. 35 X 1 0-3X 720= 1 . 7度必要となる。 HDTV (High Definition Television) の場合は、 横 方向の画素数が 1 920とすると、 最低 4. 5度の回折角 0の変化が必要と なる。 スーパ一ハイビジョンの場合は、 横方向の画素数は 7680であり、 必要な回折角 0の変化は 1 8度に達する。 これらの映像を投影するには、 ( 2) 式より、 空間位相変調素子に間隔 d = 1 7、 6. 4、 1. 6 mの回折 格子を表示することが必要になる。 したがって、 空間位相変調素子には、 そ れだけ細かい格子間隔 dの空間位相分布情報を表示する能力が必要となる。 [0072] Next, the conditions imposed on the spatial phase modulation element in order to express the number of pixels necessary for projecting an image will be examined. If the image you want to display is an NTS C (National Television Standard Committee) video, that is, if the number of pixels in the horizontal direction is 720, the change in the diffraction angle 0 of the diffracted light is at least 2. 35 X 1 0- 3 X 720 = 1.7 degrees is required. In the case of HDTV (High Definition Television), if the number of pixels in the horizontal direction is 1,920, a change in diffraction angle 0 of at least 4.5 degrees is required. In the case of Super Hi-Vision, the number of pixels in the horizontal direction is 7680, and the required change in diffraction angle 0 reaches 18 degrees. In order to project these images, it is necessary to display a diffraction grating with a spacing of d = 17, 7, 6.4, or 1.6 m on the spatial phase modulation element according to Eq. (2). Therefore, the spatial phase modulation element needs to have the ability to display spatial phase distribution information with such a fine lattice spacing d.
[0073] ここで、 格子間隔 dの回折格子の空間位相分布情報を表示するには、 空間 位相変調素子を構成する区画間のピッチを Pとして、  [0073] Here, in order to display the spatial phase distribution information of the diffraction grating having the grating interval d, the pitch between the sections constituting the spatial phase modulation element is P,
[0074] [数 8] d = 2P (4) [0074] [Equation 8] d = 2P (4)
[0075] を満たす空間位相変調素子が必要となる。 ここで、 N TSC、 HDTV, ス 一パーハイビジョンに対応する空間位相変調素子の 1区画の大きさは、 8. 5 m、 3. 2 m、 0. 8 m程度が好ましい。 A spatial phase modulation element that satisfies the conditions is required. Here, the size of one section of the spatial phase modulation element corresponding to NTSC, HDTV, and Super Hi-Vision is preferably about 8.5 m, 3.2 m, and 0.8 m.
[0076] 区画間のピッチが Pである空間位相変 素子は、 (4) 式よりも小さな格 子間隔 dの回折格子を表示できないので, (2) 式で表される回折角 0Sが、 表示できる最も大きな回折角となる。 こ,:で、 簡単のため、 回折光の回折角 0Sがそれほど大きくないと仮定すると、 (2) 式は、 [0076] Since the spatial phase change element with the pitch P between sections cannot display a diffraction grating with a lattice spacing d smaller than that in Eq. (4), the diffraction angle 0 S expressed by Eq. (2) is The largest diffraction angle that can be displayed. For simplicity, assuming that the diffraction angle 0 S of the diffracted light is not so large, the equation (2) is
[0077] [数 9]
Figure imgf000020_0001
[0077] [Equation 9]
Figure imgf000020_0001
[0078] と、 近似することができる。 さらに、 ここで表示したい画像の横方向の画素 列数を Nとして、 0次回折光を避けて画像を表示するためには、 表示したい 画像の横方向の画素列数 Nを表示するのに必要な回折光の広がり角 N ■ 0δが 、 回折角 0Sより小さいことが必要である。 従って、 0次回折光を避けて画像 を表示するためには、 [0078] and can be approximated. Furthermore, in order to display the image by avoiding the 0th-order diffracted light, where N is the number of pixel columns in the horizontal direction of the image to be displayed, it is necessary to display the number N of pixel columns in the horizontal direction of the image to be displayed. It is necessary that the diffracted light spreading angle N 1 0 δ is smaller than the diffraction angle 0 S. Therefore, to display the image by avoiding the 0th order diffracted light,
[0079] [数 10]  [0079] [Equation 10]
Νθδ8 (6) Νθ δ8 (6)
[0080] の条件を満たすことが必要となる。 この条件式に (3) (5) 式を代入 すると、 It is necessary to satisfy the condition of [0080]. Substituting (3) and (5) into this conditional expression,
[0081] [数 11] [0081] [Equation 11]
^>2Ν (7) [0082] が得られる。 ここで、 D/Pは、 表示したい画像に対応する空間位相変調素 子の横方向の区画列数であり、 この空間位相変調素子の横方向の区画列数 M とすると、 ^> 2Ν (7) [0082] is obtained. Here, D / P is the number of partition rows in the horizontal direction of the spatial phase modulation element corresponding to the image to be displayed. If the number of partition rows in the horizontal direction of this spatial phase modulation element is M,
[0083] [数 12]  [0083] [Equation 12]
M>2N (8) M> 2N (8)
[0084] となる。 これが表示したい画像に対応した空間位相変調素子の横方向の必要 な区画列数であり、 空間位相変調素子において空間位相分布情報を表現する 為の必要な条件となる。 [0084] This is the necessary number of division columns in the horizontal direction of the spatial phase modulation element corresponding to the image to be displayed, and is a necessary condition for expressing the spatial phase distribution information in the spatial phase modulation element.
また、 空間位相変調素子を構成する区画間のピッチ Pは、 (7) より In addition, the pitch P between the sections constituting the spatial phase modulation element is
[0085] [数 13] [0085] [Equation 13]
2N 2N
[0086] と表すこともできる。 [0086] can also be expressed.
以上より、 空間位相変調素子の横方向の区画列数 Mを、 表示したい画像の画 素列数 Nに対して、  From the above, the number M of horizontal division columns of the spatial phase modulation element is set to the number N of pixel columns of the image to be displayed.
[0087] [数 14] [0087] [Equation 14]
M>2N M> 2N
[0088] とすることにより、 高精細、 高画質の優れた投影装置を提供できる。 Thus, it is possible to provide an excellent projection device with high definition and high image quality.
さらに、 空間位相変調素子の横幅 D、 表示したい画像の画素列数 Nとして、 空間位相変調素子を構成する区画間のピッチ Pを  Furthermore, the width P of the spatial phase modulation element and the pitch P between the sections constituting the spatial phase modulation element are defined as the width D of the spatial phase modulation element and the number N of pixel columns of the image to be displayed.
[0089] [数 15] p< D [0089] [Equation 15] p < D
2N [0090] とした空間位相変調素子を用いることにより、 高精細、 高画質の画像表示を 最適に行うことができる。 2N [0090] By using the spatial phase modulation element described above, high-definition and high-quality image display can be optimally performed.
次に、 上述した条件を満たす空間位相変調素子を備えた投影装置について 述べる。  Next, a projection apparatus provided with a spatial phase modulation element that satisfies the above-described conditions will be described.
[0091 ] 図 1 3は、 透過型の空間位相変調素子を用いて構成した投影装置を示してい る。  FIG. 13 shows a projection apparatus configured using a transmissive spatial phase modulation element.
図 1 3における透過型の空間位相変調素子を備えた投影装置 5は、 光源 130 、 照明光のノイズを除く為の空間フィルタ 131、 コリメータ 132、 集光レンズ 1 33、 透過型の空間位相変調素子 134、 0次回折光トラップ 135を有する。 この ように、 λ板などを省くことができる簡単な光学構成で済み、 投影レンズが 不要である。  In FIG. 13, the projector 5 having a transmissive spatial phase modulation element includes a light source 130, a spatial filter 131 for removing illumination noise, a collimator 132, a condenser lens 1 33, and a transmissive spatial phase modulation element. 134 and a 0th-order diffracted light trap 135. In this way, a simple optical configuration that can omit the λ plate is sufficient, and no projection lens is required.
[0092] 図 1 3において、 光源 130、 例えばレーザ一、 からの照明光は、 空間フィル タ 131およびコリメータ 132を通り、 集光レンズ 133によって集光された後に透 過型の空間位相変調素子 134に照明光束 137として入射する。 空間位相変調素 子 134に入射した照明光は、 映像データを変換した映像情報で変調された空間 位相変調素子 134によって位相変調され、 回折光 139を生じる。 回折光 139は、 スクリーン 136に投影され、 スクリーン 136上に所望の画像を表示する事がで きる。 ここで、 空間位相変調素子 134において回折されない 0次回折光をトラ ップ 135で遮蔽することで、 表示される画像に悪影響を及ぼさない工夫をして いる。 図 1 3では、 回折光 139の広がり角 2 0内にトラップ 135が描かれてい るが、 実際には、 スクリーン 136はトラップ 135の位置から十分遠方にあるの で、 トラップ 135の影は、 スクリーン 136上に表示される画像にほとんど悪影 響を及ぼさない。  In FIG. 13, illumination light from a light source 130, for example, a laser beam, passes through a spatial filter 131 and a collimator 132, is collected by a condenser lens 133, and then is transmitted through a spatial phase modulation element 134. Is incident as illumination light beam 137. Illumination light that has entered the spatial phase modulation element 134 is phase-modulated by the spatial phase modulation element 134 that is modulated by video information obtained by converting video data, and generates diffracted light 139. The diffracted light 139 is projected onto the screen 136 and a desired image can be displayed on the screen 136. Here, the trap 135 prevents the 0th-order diffracted light that is not diffracted by the spatial phase modulation element 134 so that the displayed image is not adversely affected. In FIG. 13, the trap 135 is drawn within the divergence angle 20 of the diffracted light 139, but in reality, the screen 136 is far away from the position of the trap 135, so the shadow of the trap 135 The image displayed on 136 has little adverse effect.
[0093] スクリーン 136上には、 映像データ 91を変換した映像情報で変調され、 空間 位相変調素子 134から回折された回折光 139が投影される。 この一連の動作処 理中で行われる図 9に示す補正処理 94は、 空間位相変調素子 134上に表示され る空間位相分布が図 1 3に示されたスクリーン 136に向かって回折するように フーリェ変換 93で得られる映像の空間位相分布を補正することを意味する。 補正は各光学要素の配置位置に対応して行われる。 空間位相変調素子に表示 され、 補正されたフーリエ変換データは、 遠方位置のスクリーン 136で再びフ 一リエ変換されて所望の映像を再現できる。 On the screen 136, the diffracted light 139 modulated by the video information obtained by converting the video data 91 and diffracted from the spatial phase modulation element 134 is projected. The correction processing 94 shown in FIG. 9 performed during this series of operation processing is performed so that the spatial phase distribution displayed on the spatial phase modulation element 134 is diffracted toward the screen 136 shown in FIG. This means that the spatial phase distribution of the video obtained in the conversion 93 is corrected. The correction is performed corresponding to the arrangement position of each optical element. The Fourier transform data displayed and corrected on the spatial phase modulation element is again subjected to Fourier transform on the screen 136 at a far position, and a desired image can be reproduced.
[0094] ここで、 図 1 3の構成において所望の映像を得る為の透過型の空間位相変 調素子 134に課される条件を以下で検討する。 Here, the conditions imposed on the transmission type spatial phase modulation element 134 for obtaining a desired image in the configuration of FIG. 13 will be examined below.
図 1 3のような構成の場合は、 回折光 139が 0次回折光を挟んで生じている ことでマイナス 1次の回折光を考慮した条件が必要となる。  In the case of the configuration shown in FIG. 13, since the diffracted light 139 is generated with the 0th-order diffracted light sandwiched between them, a condition considering the minus first-order diffracted light is necessary.
[0095] 図 1 1では、 プラス 1次またはマイナス 1次の片方だけの回折光 113に基づい て所望の映像を得る為の空間位相変調素子 111に課される条件を導出した。 し たがって、 図 1 3のような構成の場合は、 図 1 1における回折角 0 3カ《2倍に なっていると考えればよいので、 (6 ) 式は、 In FIG. 11, the conditions imposed on the spatial phase modulation element 111 for obtaining a desired image based on the diffracted light 113 of only one of the plus first order or the minus first order are derived. Therefore, in the case of the configuration shown in Fig. 13, it can be considered that the diffraction angle in Fig. 11 is 0 3 times << 2 times, so equation (6) is
[0096] [数 16] [0096] [Equation 16]
Νθδ≤2θ8 d o ) (Νθ δ ≤2θ 8 do)
[0097] となり、 空間位相変調素子に求められる条件は、 [0097] The condition required for the spatial phase modulation element is
[0098] [数 17] [0098] [Equation 17]
Μ≥Ν (! 1 } Μ≥Ν (! 1}
[0099] となる。 ここで、 例えば HDTVの映像信号を表示する場合、 空間位相変調素子 の横方向の区画列数 Mは、 1 9 2 0以上が好ましい。 この時に空間位相変調素 子の横幅 Dが 0 . 6インチである場合の 1つの区画の大きさは、 6 . 4 mで ある。 つまり、 図 1 3における 1つの区画の大きさが、 図 8で示される空間 位相変調素子の 1つの区画の大きさに対して倍で構わないことになる。 そし て、 NTSGの場合ならば、 区画の大きさは、 1 7 mであり、 スーパ一ハイビ ジョンの場合は、 区画の大きさは、 1 . 6 mとなる。 [0099] Here, for example, when displaying an HDTV video signal, the number M of partitions in the horizontal direction of the spatial phase modulation element is preferably 192 or more. At this time, when the horizontal width D of the spatial phase modulation element is 0.6 inches, the size of one section is 6.4 m. In other words, the size of one section in FIG. 13 may be double the size of one section of the spatial phase modulation element shown in FIG. In the case of NTSG, the size of the division is 17 m, and in the case of the super high vision, the size of the division is 1.6 m.
[0100] また、 区画間のピッチ Pは、  [0100] Also, the pitch P between compartments is
[0101 ] [数 18] [0101] [Equation 18]
P≤~ ( ι 2 )P≤ ~ (ι 2)
N Z ) N Z)
[0102] という条件が課される。 [0102] is imposed.
以上より、 透過型の空間位相変調素子の区画列数 Mを、 表示したい映像の画 素列数 Nに対して、  From the above, the number M of partition columns of the transmissive spatial phase modulation element is set to the number N of pixel columns of the video to be displayed.
[0103] [数 19] [0103] [Equation 19]
M≥N M≥N
[0104] とすることにより、 映像表示を行う回折光と不要な 0次回折光を分離するこ とが可能であり、 高精細で高画質の表示を行うことができる。 Thus, it is possible to separate diffracted light for image display from unnecessary 0th-order diffracted light, and display with high definition and high image quality can be performed.
さらに、 空間位相変調素子の横幅 D、 表示したい映像の画素列数 N、 空間位 相変調素子の区画ピッチ Pを  Furthermore, the width D of the spatial phase modulation element, the number of pixel columns N of the image to be displayed, and the partition pitch P of the spatial phase modulation element
[0105] [数 20]  [0105] [Equation 20]
N N
[0106] とすることにより、 比較的に大きな画素で高精細、 高画質の映像を投影する ことができ、 空間位相変調素子に対する負担を軽減できる。 With this configuration, it is possible to project a high-definition and high-quality image with relatively large pixels, and the burden on the spatial phase modulation element can be reduced.
図 1 4では、 反射型の空間位相変調素子を備えて構成した投影装置を示し ている。  Fig. 14 shows a projection apparatus configured with a reflective spatial phase modulation element.
[0107] 図 1 4の投影装置 6は、 光源 141、 反射型の空間位相変調素子 143、 トラップ  Projector 6 in FIG. 14 includes light source 141, reflective spatial phase modulator 143, trap
144、 レンズ 142を少なくとも有する。 ここでは、 空間フィルタを省略してあ る。 この光学構成は、 非常に簡単であり、 低コストで済む上に、 小型化も可 能である。  144 and at least a lens 142. Here, the spatial filter is omitted. This optical configuration is very simple, low cost and can be miniaturized.
[0108] この投影装置 6では、 図 1 3で用いられている透過型の空間位相変調素子と は異なり、 反射型の空間位相変調素子 143によって回折光 148を生じさせ、 レ ンズ 142を介してスクリーン 145に投影する。 空間位相変調素子 143では、 0次 回折光 147も反射されるが、 反射された 0次回折光をトラップ 144によって遮 蔽されるように構成し、 スクリーン 145上に表示される映像に悪影響を及ぼさ ないようにしている。 [0108] In this projection device 6, the transmission type spatial phase modulation element used in Fig. 13 and In contrast, the diffracted light 148 is generated by the reflective spatial phase modulation element 143 and projected onto the screen 145 through the lens 142. The spatial phase modulation element 143 also reflects the 0th-order diffracted light 147, but it is configured so that the reflected 0th-order diffracted light is shielded by the trap 144 and does not adversely affect the image displayed on the screen 145. I am doing so.
[0109] 図 1 4の光学配置においても各光学要素の配置位置に対応した補正を必要 とし、 この補正は、 空間位相変調素子に表示される空間位相分布がスクリー ン 145に向かって回折されて投影されるようにフーリエ変換で得られる映像の 空間位相分布を補正することを意味する。  [0109] The optical arrangement shown in Fig. 14 also requires correction corresponding to the arrangement position of each optical element. This correction is caused by the spatial phase distribution displayed on the spatial phase modulation element being diffracted toward the screen 145. This means that the spatial phase distribution of the image obtained by Fourier transform is corrected so as to be projected.
[01 10] 図 1 5に、 さらに異なる反射型の空間位相変調素子を備えた投影装置を示 す。  [01 10] Figure 15 shows a projection apparatus equipped with a different reflective spatial phase modulation element.
図 1 5の投影装置 7は、 光源 151、 集光レンズ 152、 反射型の空間位相変調素 子 153、 トラップ 154を少なくとも有する。 ここでは空間フィルタは省略して ある。 この光学構成は、 非常に簡単であり、 低コストで済む上に、 小型化も 可能である。  The projector 7 in FIG. 15 has at least a light source 151, a condenser lens 152, a reflective spatial phase modulation element 153, and a trap 154. Spatial filters are omitted here. This optical configuration is very simple, requires low cost, and can be miniaturized.
[01 1 1 ] 図 1 5の投影装置では、 光源 151、 例えばレーザ一、 からの照明光を集光レ ンズ 152によって照明光束 156とし、 反射型の空間位相変調素子 153に入射する ようにする。 そして、 反射型の空間位相変調素子 153によって照明光束が位相 変調され、 回折光 158が射出され、 前記回折光 158がスクリーン 155に投影され る。 この空間位相変調素子 153では、 0次回折光 157も反射され、 回折光 158の 広がり角 0内に射出される事になるが、 トラップ 154によって遮蔽されるよう に構成することでスクリーン 155上に表示される映像に悪影響を及ぼさないよ うにしている。  [01 1 1] In the projection apparatus of FIG. 15, the illumination light from the light source 151, for example, the laser beam, is converted into the illumination light beam 156 by the condensing lens 152 and is incident on the reflective spatial phase modulation element 153. . Then, the illumination light beam is phase-modulated by the reflective spatial phase modulation element 153, the diffracted light 158 is emitted, and the diffracted light 158 is projected onto the screen 155. In this spatial phase modulation element 153, the 0th-order diffracted light 157 is also reflected and emitted within the divergence angle 0 of the diffracted light 158, but displayed on the screen 155 by being configured to be shielded by the trap 154. The video is not adversely affected.
[01 12] 図 1 5の光学配置においても各光学要素の配置位置に対応した補正を必要 とし、 この補正は、 空間位相変調素子に表示される空間位相分布がスクリー ン 155に向かって回折されて投影されるようにフーリエ変換で得られる映像の 空間位相分布を補正することを意味する。  [01 12] The optical arrangement of FIG. 15 also requires correction corresponding to the arrangement position of each optical element, and this correction causes the spatial phase distribution displayed on the spatial phase modulation element to be diffracted toward the screen 155. This means that the spatial phase distribution of the image obtained by the Fourier transform is corrected so that it is projected.
[01 13] 以上、 図 1 4および図 1 5では、 反射型の空間位相変調素子を備えた投影 装置を示したが、 投影レンズを用いない投影装置において、 投影レンズを設 けても構わない。 空間位相変調素子 153の大きさに対してスクリーン 155まで の距離が長い場合は、 焦点調節する必要がないため、 投影レンズをなくすこ とが可能である。 一方で、 空間位相変調素子 153の大きさに対してスクリーン 155までの距離が近い場合は、 焦点調節の為に投影レンズが必要な場合がある 。 また、 画角の大きさを変更したい、 すなわちズーム機能を付加したい場合 は、 ズーム機能を担う投影レンズが必要になる。 しかしながら、 この時に付 加される投影レンズにおいても、 従来の投影装置に用いられている投影レン ズょりも廉価で小型な物を使用する事ができる。 [01 13] As described above, in FIGS. 14 and 15, the projections equipped with the reflective spatial phase modulation elements are shown. Although the apparatus is shown, a projection lens may be provided in a projection apparatus that does not use a projection lens. When the distance to the screen 155 is long with respect to the size of the spatial phase modulation element 153, since it is not necessary to adjust the focus, the projection lens can be eliminated. On the other hand, if the distance to the screen 155 is close to the size of the spatial phase modulation element 153, a projection lens may be necessary for focus adjustment. In addition, if you want to change the size of the field of view, that is, if you want to add a zoom function, you need a projection lens that takes care of the zoom function. However, even with the projection lens added at this time, the projection lens used in the conventional projection apparatus can be inexpensive and small.
[0114] そしてさらに、 図 1 4、 図 1 5のいずれの実施形態においても赤色、 緑色 、 青色の照明光、 例えば R、 G、 Bのレーザー、 を用いて時分割で各色を順次表 示する事でフルカラーの表示が可能である。 ここで、 通常の一色の映像表示 は、 60Hzなので、 三色の切り替えを行う場合には、 1 80Hzが最低限必要 となる。 また、 カラ一ブレイク現象を低減する為には 54 OHz以上の三色の 切り替えが好ましい。 よって、 フルカラー表示を行う場合の空間位相変調素 子の映像に対応する空間位相分布の切替え速度は、 最低でも 1 8 OHz以上が 必要とされる。 [0114] Further, in any of the embodiments of Figs. 14 and 15, the colors are sequentially displayed in a time-sharing manner using red, green, and blue illumination lights, for example, R, G, and B lasers. It is possible to display full color. Here, the normal one-color video display is 60 Hz, so when switching between the three colors, 180 Hz is the minimum requirement. In order to reduce the color break phenomenon, switching between three colors of 54 OHz or more is preferable. Therefore, the switching speed of the spatial phase distribution corresponding to the image of the spatial phase modulation element for full color display must be at least 18 OHz.
[0115] 次に、 図 1 6Aおよび図 1 6 Bは、 反射型の空間位相変調素子を複数個用い て多板式の構成し、 映像のフルカラ一表示を行う投影装置 8について示してい る。  Next, FIG. 16A and FIG. 16 B show a projection apparatus 8 that has a multi-plate configuration using a plurality of reflective spatial phase modulation elements and performs full color display of an image.
図 1 6 Aは投影装置 8の平面図であり、 図 1 6Bは、 図 1 6 Aの青色に対応す る空間位相変調素子 163bを含んでいる部分を視線方向 Iから見た時の側面図を 示している。  16A is a plan view of the projection device 8, and FIG. 16B is a side view of the portion including the spatial phase modulation element 163b corresponding to the blue color in FIG. Is shown.
[0116] 投影装置 8は、 R、 G、 Bの各色の光源、 各色の光源に対応したコリメータ 161 r、 161g、 161b, 各色の光源に対応した全反射プリズム 162r、 162g、 162b, 各 色の光源に対応した反射型の空間位相変調素子 163r、 163g、 163b, 各色の光 源に対応した 0次回折光トラップ 166r、 166g、 166b, 各色の回折光を合成す る為の色合成プリズム 167、 投影レンズ 168を有する。 [0117] 図 1 6 Bにおいて、 光源、 例えば青色のレーザ _164b、 から発した青色照明 光は、 全反射プリズム 162bで反射された後に、 コリメータ 161 bにより平行光 となり、 青色に対応する反射型の空間位相変調素子 163bに入射する。 そして 、 空間位相変調素子 163bに表示されている青色映像用の空間位相分布情報に よつて位相変調されて射出された回折光は、 コリメ一タ 161 bを再び通過して 略平行な光束となり、 色合成プリズム 167に入射する。 また、 ここでの青色の 0次回折光は、 空間位相変調素子 163bで反射された後に、 再びコリメータ 161 bを通って、 全反射プリズム 162bで全反射し、 トラップ 166bに到達することで 遮蔽される。 [0116] The projection device 8 includes R, G, B light sources, collimators 161r, 161g, 161b corresponding to the light sources of each color, total reflection prisms 162r, 162g, 162b, corresponding to the light sources of each color, Reflective spatial phase modulators corresponding to the light source 163r, 163g, 163b, 0th-order diffracted light traps corresponding to each color light source It has a lens 168. [0117] In FIG. 16B, the blue illumination light emitted from the light source, for example, the blue laser _164b, is reflected by the total reflection prism 162b and then becomes parallel light by the collimator 161b. The light enters the spatial phase modulation element 163b. Then, the diffracted light emitted after being phase-modulated by the spatial phase distribution information for blue video displayed on the spatial phase modulation element 163b passes through the collimator 161b again to become a substantially parallel light beam, The light enters the color synthesis prism 167. The blue zero-order diffracted light here is reflected by the spatial phase modulation element 163b, then again passes through the collimator 161b, is totally reflected by the total reflection prism 162b, and is blocked by reaching the trap 166b. .
[0118] ここで図 1 6 Aにおける緑色、 赤色の空間位相変調素子 163g、 163rに対応す る部分においても、 青色の空間位相変調素子 163bと同様の原理によって回折 光を得ることができ、 それぞれの空間位相変調素子から射出した回折光が色 合成プリズム 167に入射する。 なお、 赤色、 緑色の 0次回折光は、 青色 0次回 折光と同様にトラップ 166によって取り除かれる。 図 1 6 Aにおいて、 青色、 緑色、 赤色の空間位相変調素子 163b、 163g、 163rに対応する部分から射出し たそれぞれの回折光は、 色合成プリズム 167に入射し、 各色の回折光が合成さ れ、 投影レンズ 168を介して回折光 170となりスクリーン 169に投影されること でフルカラーの映像を映し出す事ができる。  Here, also in the portions corresponding to the green and red spatial phase modulation elements 163g and 163r in FIG. 16A, diffracted light can be obtained by the same principle as that of the blue spatial phase modulation element 163b. The diffracted light emitted from the spatial phase modulation element enters the color combining prism 167. The 0th-order diffracted light of red and green is removed by the trap 166 in the same way as the blue 0-order folded light. In FIG. 16A, the diffracted lights emitted from the portions corresponding to the blue, green, and red spatial phase modulation elements 163b, 163g, and 163r are incident on the color combining prism 167, and the diffracted lights of the respective colors are combined. Then, the projection light 168 becomes a diffracted light 170 through the projection lens 168 and is projected onto the screen 169, so that a full color image can be projected.
[0119] この多板式構成においては、 常時、 光を照らしており、 色順次式と違って 光の切り替える必要がない為にカラ一ブレイク現象の心配はない。  [0119] In this multi-plate configuration, light is constantly illuminated, and unlike the color sequential method, there is no need to switch light, so there is no worry of a color break phenomenon.
以上のように、 反射型の空間位相変調素子を複数個用いて構成し、 映像の フルカラー表示を行う小型で廉価かつ高性能の投影装置を提供できる。  As described above, it is possible to provide a small, inexpensive and high-performance projection apparatus that is configured by using a plurality of reflective spatial phase modulation elements and performs full color display of an image.
本発明は、 上述の実施形態としての例に限らず、 その趣旨を逸脱しない範囲 で様々な変更が可能である。  The present invention is not limited to the examples described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

Claims

請求の範囲  The scope of the claims
[1 ] 位相変調を行うまたは位相変調を行う為の各区画をドライブする為のスィ ツチ回路を含む基板と、  [1] A substrate including a switch circuit for performing phase modulation or driving each section for performing phase modulation;
前記基板上における複数の区画相当位置にそれぞれ配置された複数の弾性 部材と、  A plurality of elastic members respectively disposed at positions corresponding to a plurality of sections on the substrate;
前記各弾性部材の下方位置に配置された複数の電極と、  A plurality of electrodes disposed below each elastic member;
前記複数の弾性部材に接続され前記電極に電圧が印加されることによって 当該電極の対応する位置部分の前記弾性体が変形する一つのミラーと、 を備えることを特徴とする空間位相変調素子。  A spatial phase modulation element comprising: a mirror that is connected to the plurality of elastic members and deforms the elastic body at a position corresponding to the electrode when a voltage is applied to the electrode.
[2] 位相変調を行うまたは位相変調を行う為の各区画をドライブする為のスィ ツチ回路を含む基板と、 [2] A substrate including a switch circuit for driving each section for performing phase modulation or phase modulation;
前記基板上における複数の区画相当位置にそれぞれ配置された複数の弾性 部材と、  A plurality of elastic members respectively disposed at positions corresponding to a plurality of sections on the substrate;
前記各弾性部材の下方位置に配置された複数の電極と、  A plurality of electrodes disposed below each elastic member;
前記各弾性部材にそれぞれ接続され前記電極に電圧が印加されることによ つて高さ位置が変化する複数のミラーと、  A plurality of mirrors that are connected to the respective elastic members and whose height positions are changed by applying a voltage to the electrodes;
を備えることを特徴とする空間位相変調素子。  A spatial phase modulation element comprising:
[3] 前記電極への電圧の印加を制御することにより、 前記ミラーの変形または 高さの変化をバイナリー制御できる [3] By controlling the application of voltage to the electrodes, the deformation or height change of the mirror can be binary controlled
ことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の空間位相変調素子。  3. The spatial phase modulation element according to claim 1, wherein the spatial phase modulation element is provided.
[4] 前記電極への電圧の印加を制御するにより、 前記ミラーの変形または高さ の変化を連続的に制御できる [4] By controlling the application of voltage to the electrode, deformation or height change of the mirror can be controlled continuously.
ことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の空間位相変調素子。  3. The spatial phase modulation element according to claim 1, wherein the spatial phase modulation element is provided.
[5] 前記ミラーの変形または高さの変化による変化量を前記電極に電圧が印加 されていないミラ一への入射光に対して位相差 λ / 4になるように制御した ことを特徴とする請求項 3または請求項 4記載の空間位相変調素子。 [5] The amount of change due to deformation or height change of the mirror is controlled to be a phase difference λ / 4 with respect to the incident light to the mirror without voltage applied to the electrode. 5. The spatial phase modulation element according to claim 3 or claim 4.
[6] 前記ミラーの変形または高さの変化による変化量を前記電極に電圧が印加 されていないミラ一への入射光に対して位相差 2になるようにした ことを特徴とする請求項 3または請求項 4記載の空間位相変調素子。 [6] The amount of change due to deformation or height change of the mirror is set to a phase difference of 2 with respect to the incident light to the mirror where no voltage is applied to the electrode. 5. The spatial phase modulation element according to claim 3 or 4, wherein:
[7] 前記空間位相変調素子の区画列数 が、 表示したい画像の画素列数 Nに対し て、 [7] With respect to the number N of pixel columns of the image to be displayed, the number of partition columns of the spatial phase modulation element is
[数 21 ]  [Number 21]
M > 2N の関係式を満たすことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の空間位相 変調素子。 3. The spatial phase modulation element according to claim 1, wherein a relational expression of M> 2N is satisfied.
[8] 前記空間位相変調素子の区画列数 が、 表示したい画像の画素列数 Nに対し て、  [8] With respect to the number N of pixel columns of the image to be displayed,
[数 22]  [Number 22]
M≥N の関係式を満たすことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の空間位相 変調素子。 3. The spatial phase modulation element according to claim 1, wherein the relational expression of M≥N is satisfied.
[9] 前記空間位相変調素子の位相分布情報表示面の幅 D、 表示したい画像の画素 列数 N、 前記空間位相変調素子を構成する区画間のピッチを Pとした時に [9] When the width D of the phase distribution information display surface of the spatial phase modulation element, the number of pixel columns N of the image to be displayed, and the pitch between the sections constituting the spatial phase modulation element are P
[数 23] [Equation 23]
2N の関係式を満たすことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の空間位相 変調素子。 3. The spatial phase modulation element according to claim 1, wherein the relational expression 2N is satisfied.
[10] 前記空間位相変調素子の位相分布情報表示面の幅 D、 表示したい画像の画素 列数 N、 前記空間位相変調素子を構成する区画間のピッチを Pとした時に [数 24] [10] When the width D of the phase distribution information display surface of the spatial phase modulation element, the number of pixel columns N of the image to be displayed, and the pitch between the sections constituting the spatial phase modulation element are P [Number 24]
N の関係式を満たすことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の空間位相 変調素子。 3. The spatial phase modulation element according to claim 1, wherein the relational expression of N is satisfied.
[1 1 ] 前記空間位相変調素子を構成する区画間のピッチが、 6 . 4 m〜3 . 2 mである  [1 1] The pitch between the sections constituting the spatial phase modulation element is 6.4 m to 3.2 m.
ことを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の空間位相変調素子。  3. The spatial phase modulation element according to claim 1, wherein the spatial phase modulation element is provided.
[12] 光源からの一つまたは複数の照明光を一つまたは複数の空間位相変調素子 に入射するステップと、 [12] entering one or more illumination lights from the light source into one or more spatial phase modulation elements;
前記照明光を位相変調する為の映像データを処理し、 空間位相分布情報にし て前記空間位相変調素子に表示する空間位相分布情報処理ステップと、 前記空間位相分布情報を用いて、 前記空間位相変調素子に入射した前記照明 光から回折光を射出し、 前記回折光と 0次回折光とを射出角で分離するステ ップと、  A spatial phase distribution information processing step of processing video data for phase modulating the illumination light and displaying it as spatial phase distribution information on the spatial phase modulation element; and using the spatial phase distribution information, the spatial phase modulation information A step of emitting diffracted light from the illumination light incident on the element, and separating the diffracted light and 0th-order diffracted light at an emission angle;
トラップを用いて前記 0次回折光を遮蔽するステップと、  Shielding the zero-order diffracted light using a trap;
前記空間位相変調素子によって生じ前記 0次回折光と分離された前記回折光 をスクリーンに投影するステップと、  Projecting the diffracted light generated by the spatial phase modulation element and separated from the zero-order diffracted light onto a screen;
を含む、  including,
ことを特徴とする映像表示方法。  A video display method characterized by the above.
[13] 前記空間位相分布情報処理ステツプが、  [13] The spatial phase distribution information processing step comprises:
前記映像デ一タにランダムな位相情報を重畳するステップと、 前記ラン ダムな位相情報を付加された前記映像データをフーリエ変換し、 空間位相分 布情報とするステップと、  Superimposing random phase information on the video data; Fourier transforming the video data to which the random phase information is added to obtain spatial phase distribution information;
前記空間位相分布情報に対して光学配置に基づいた補正を行う補正処理ス テツプと、  A correction processing step for correcting the spatial phase distribution information based on an optical arrangement;
前記補正をした空間位相分布情報を前記空間位相変調素子に表示する SPM駆 動ステップと、 を含む、 ことを特徴とする請求項 1 2記載の映像表示方法。 An SPM driver that displays the corrected spatial phase distribution information on the spatial phase modulator. The video display method according to claim 12, further comprising: a moving step.
[14] 前記空間位相変調素子として透過型の空間位相変調素子または反射型の空 間位相変調素子を用いる、 [14] As the spatial phase modulation element, a transmission type spatial phase modulation element or a reflection type spatial phase modulation element is used.
ことを特徴とする請求項 1 2記載の映像表示方法。  The video display method according to claim 12, wherein:
[15] 位相変調を行うまたは位相変調を行う為の各区画をドライブする為のスィ ツチ回路を含む基板と、 [15] a substrate including a switch circuit for driving each section for performing phase modulation or phase modulation;
前記基板上の複数の区画相当位置にそれぞれ配置された複数の弾性部材と 前記各弾性部材の下方位置に配置された複数の電極と、  A plurality of elastic members respectively disposed at positions corresponding to a plurality of sections on the substrate; a plurality of electrodes disposed at positions below the respective elastic members;
前記複数の弾性部材に接続され前記電極に電圧が印加されることによって 当該電極に対応する位置部分が変形する一つのミラーと  A mirror that is connected to the plurality of elastic members and deforms at a position corresponding to the electrode by applying a voltage to the electrode;
で構成される空間位相変調素子を含むことを特徴とする投影装置。  A projection apparatus comprising: a spatial phase modulation element configured by:
[16] 位相変調を行うまたは位相変調を行う為の各区画をドライブする為のスィ ツチ回路を含む基板と、 [16] a substrate including a switch circuit for driving each section for performing phase modulation or phase modulation;
前記基板上の複数の区画相当位置にそれぞれ配置された複数の弾性部材と 前記各複数の弾性部材の下方位置に配置された複数の電極と、 前記各弾性部材にそれぞれ接続され前記電極に電圧が印加されることによ つて高さ位置が変化する複数のミラーと  A plurality of elastic members respectively disposed at positions corresponding to a plurality of sections on the substrate; a plurality of electrodes disposed at positions below the plurality of elastic members; and a voltage applied to the electrodes connected to the respective elastic members. A plurality of mirrors whose height positions change when applied
で構成される空間位相変調素子を含むことを特徴とする投影装置。  A projection apparatus comprising: a spatial phase modulation element configured by:
[17] 照明光束を集光する集光レンズと、 [17] A condensing lens that condenses the illumination beam;
0次回折光を遮光するトラップと、  A trap that blocks 0th-order diffracted light;
をさらに備えることを特徴とする請求項 1 5または請求項 1 6記載の投影 装置。  The projection apparatus according to claim 15, further comprising:
[18] 空間フィルタと、  [18] Spatial filter,
コリメータと、  A collimator,
をさらに備えることを特徴とする請求項 1 7記載の投影装置。  The projection apparatus according to claim 17, further comprising:
[19] 光源と、 空間位相変調素子と、 [19] a light source; A spatial phase modulation element;
前記空間位相変調素子によって生じる 0次回折光が収束するように集光す る集光レンズと、  A condensing lens that condenses the zero-order diffracted light generated by the spatial phase modulation element so as to converge;
前記 0次回折光を遮蔽するトラップと、  A trap for shielding the 0th-order diffracted light;
含むことを特徴とする投影装置。  A projection apparatus comprising:
[20] 前記空間位相変調素子の区画列数 が、 表示したい画像の画素列数 Nに対し て、  [20] With respect to the number of pixel columns N of the image to be displayed,
[数 25]  [Equation 25]
M > 2N の関係式を満たす前記空間位相変調素子を含む、 Including the spatial phase modulation element satisfying a relational expression of M> 2N,
ことを特徴とする請求項 1 5または請求項 1 6記載の投影装置。  The projection device according to claim 15 or claim 16, wherein:
[21 ] 前記空間位相変調素子の区画列数 が、 表示したい画像の画素列数 Nに対し て、 [21] With respect to the number N of pixel columns of an image to be displayed, the number of partition columns of the spatial phase modulation element is
[数 26]  [Equation 26]
M≥N の関係式を満たす前記空間位相変調素子を含む、 Including the spatial phase modulation element satisfying the relational expression of M≥N,
ことを特徴とする請求項 1 5または請求項 1 6記載の投影装置。 前記空間位相変調素子の位相分布情報表示面の幅 D、 表示したい画像の画素 列数 N、 前記空間位相変調素子を構成する区画間のピッチを Pとした時に The projection device according to claim 15 or claim 16, wherein: When the width D of the phase distribution information display surface of the spatial phase modulation element, the number of pixel columns N of the image to be displayed, and the pitch between the sections constituting the spatial phase modulation element are P
[数 27] の関係式を満たす前記空間位相変調素子を含む、 [Equation 27] Including the spatial phase modulation element that satisfies the following relational expression:
ことを特徴とする請求項 1 5または請求項 1 6記載の投影装置。  The projection device according to claim 15 or claim 16, wherein:
[23] 前記空間位相変調素子の位相分布情報表示面の幅 D、 表示したい画像の画素 列数 N、 前記空間位相変調素子を構成する区画間のピッチを Pとした時に[23] When the width D of the phase distribution information display surface of the spatial phase modulation element, the number of pixel columns N of the image to be displayed, and the pitch between the sections constituting the spatial phase modulation element are P
[数 28] [Equation 28]
N の関係式を満たす前記空間位相変調素子を含む、 Including the spatial phase modulation element satisfying the relational expression of N,
ことを特徴とする請求項 1 5または請求項 1 6記載の投影装置。  The projection device according to claim 15 or claim 16, wherein:
[24] 前記空間位相変調素子を構成する区画間のピッチが、 6 . 4 m〜3 . 2 mである [24] The pitch between the sections constituting the spatial phase modulation element is 6.4 m to 3.2 m.
前記空間位相変調素子を含む、  Including the spatial phase modulation element,
ことを特徴とする請求項 1 5または請求項 1 6記載の投影装置。  The projection device according to claim 15 or claim 16, wherein:
PCT/JP2007/001382 2006-12-14 2007-12-11 Spatial phase modulation element, video display method using the spatial phase modulation element, and projection device using the spatial phase modulation element WO2008072376A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US86998806P 2006-12-14 2006-12-14
US60/869,988 2006-12-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008072376A1 true WO2008072376A1 (en) 2008-06-19

Family

ID=39511409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/001382 WO2008072376A1 (en) 2006-12-14 2007-12-11 Spatial phase modulation element, video display method using the spatial phase modulation element, and projection device using the spatial phase modulation element

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2008072376A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2423729A4 (en) * 2009-04-23 2017-05-31 Konica Minolta Holdings, Inc. Light reflection mechanism, optical interferometer and spectral analyzer
EP2534093A4 (en) * 2010-02-11 2017-10-11 Mezmeriz, Inc. Microelectromechanical system with reduced speckle contrast
CN112462517A (en) * 2019-09-09 2021-03-09 三星电子株式会社 Multi-image display device using holographic projection

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0894945A (en) * 1994-09-14 1996-04-12 Texas Instr Inc <Ti> Phase-contrast image projector based on space optical modulator
JPH10239600A (en) * 1997-02-26 1998-09-11 Hitachi Ltd Compensating optical device, optical space communication device using it, laser range finder, and laser finishing machine
JP2001305440A (en) * 2000-04-26 2001-10-31 Canon Inc Light modulation element, and projection optical system using the same
WO2005059881A2 (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Cambridge University Technical Services Limited Apparatus and method for displaying a holographic video image sequence

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0894945A (en) * 1994-09-14 1996-04-12 Texas Instr Inc <Ti> Phase-contrast image projector based on space optical modulator
JPH10239600A (en) * 1997-02-26 1998-09-11 Hitachi Ltd Compensating optical device, optical space communication device using it, laser range finder, and laser finishing machine
JP2001305440A (en) * 2000-04-26 2001-10-31 Canon Inc Light modulation element, and projection optical system using the same
WO2005059881A2 (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Cambridge University Technical Services Limited Apparatus and method for displaying a holographic video image sequence

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BANKS L. ET AL.: "Real-time Diffractive Video Projector Employing LCOS SLM", SID DIGEST, June 2006 (2006-06-01), pages 1993 - 1996 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2423729A4 (en) * 2009-04-23 2017-05-31 Konica Minolta Holdings, Inc. Light reflection mechanism, optical interferometer and spectral analyzer
EP2534093A4 (en) * 2010-02-11 2017-10-11 Mezmeriz, Inc. Microelectromechanical system with reduced speckle contrast
CN112462517A (en) * 2019-09-09 2021-03-09 三星电子株式会社 Multi-image display device using holographic projection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6657111B2 (en) Compact 3D depth acquisition system
JP5312748B2 (en) Holographic projection method and holographic projection apparatus
US7976170B2 (en) Holographic projection method and holographic projection device
TWI432708B (en) Projector based on tunable individually-addressable fabry-perot filters
US7431464B2 (en) Projection display system with diffractive linear display device
EP1860889B1 (en) Projection display system
KR100919537B1 (en) Display apparatus of the diffractive optical modulator having multiple light source for reducing the speckle
WO2012111698A1 (en) Scanning image display device, and image display method for same
US7248408B2 (en) Color display apparatus using one panel diffractive-type optical modulator
TW200529664A (en) Single panel color image projection system
KR20060121668A (en) Optical modulator and mobile unit using the projector of optical modulator
EP2174176A1 (en) Coherent imaging method of laser projection and apparatus thereof
CN110998418B (en) Phase modulator, illumination system, and projector
JP4998002B2 (en) projector
JP2001201710A (en) Optical scanner and projector
JP2010271443A (en) Projector and picture-displaying method
JP2002162573A (en) Spatial optical modulator and image display device
WO2008072376A1 (en) Spatial phase modulation element, video display method using the spatial phase modulation element, and projection device using the spatial phase modulation element
US7495814B2 (en) Raster scanning-type display device using diffractive optical modulator
JP2008145546A (en) Projection apparatus
JP3871940B2 (en) Illumination device and display device
JP2008145614A (en) Spatial phase modulator and projection device
JP5707984B2 (en) projector
JP5148868B2 (en) Spatial phase modulation element and projection apparatus
KR100890291B1 (en) Raster scanning type display apparatus using the diffraction optical modulation

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07849815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07849815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP