プロジェクター
【課題】簡易かつ小型な構成で、高品質な画像を得ることが可能なプロジェクターを提供すること。
【解決手段】互いに異なる波長域の色光であるコヒーレント光を射出する複数の光源部と、複数の光源部から入射したコヒーレント光を回折させ、回折光を射出する回折光学素子１２と、回折光学素子１２から入射した回折光の光束を平行化させる平行化レンズ１４と、平行化レンズ１４から入射した光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置１５と、回折光学素子１２を動かすことにより、回折光学素子１２におけるコヒーレント光の入射位置を変化させる駆動手段である回転モーター１３と、を有し、回折光学素子１２には、コヒーレント光を回折させる複数のホログラム構造が形成され、コヒーレント光を入射させるホログラム構造を駆動手段の駆動により時間的に変化させる。
【解決手段】互いに異なる波長域の色光であるコヒーレント光を射出する複数の光源部と、複数の光源部から入射したコヒーレント光を回折させ、回折光を射出する回折光学素子１２と、回折光学素子１２から入射した回折光の光束を平行化させる平行化レンズ１４と、平行化レンズ１４から入射した光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置１５と、回折光学素子１２を動かすことにより、回折光学素子１２におけるコヒーレント光の入射位置を変化させる駆動手段である回転モーター１３と、を有し、回折光学素子１２には、コヒーレント光を回折させる複数のホログラム構造が形成され、コヒーレント光を入射させるホログラム構造を駆動手段の駆動により時間的に変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター、特に、回折光学素子による回折光を利用して画像を表示するプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
一つの空間光変調装置によって複数の色光を変調する、いわゆる単板式プロジェクターは、色光ごとに設けられた複数の空間光変調装置を用いる場合に比較して、プロジェクターを簡易な構成とし、小型にできるという利点がある。従来、単板式プロジェクターの一つとして、空間光変調装置に対して互いに異なる入射角度で各色光を入射させることにより、各画素へ各色光を振り分けるカラー表示方式を採用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、単板式プロジェクターにおいて、回折光学素子を用いて、各画素へ各色光を振り分ける技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。回折光学素子は、コヒーレント光であるレーザー光を回折させることにより、照射領域の整形及び拡大、照射領域における光量分布の均一化を行う。回折光学素子に複数の機能を持たせることで、プロジェクターは、さらにコンパクトにできる。回折光学素子としては、例えば、計算機合成ホログラム（Computer Generated Hologram；ＣＧＨ）を用いる。ＣＧＨは、比較的設計が容易であること、高精度な形状を作製できること、転写によって容易に複製品を作製できることが長所として挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−６０５３８号公報
【特許文献２】特開２００７−２８６１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、デジタルホログラムであるＣＧＨを用いる場合、例えば回折光同士が干渉し合うことにより、照射領域において粒状の照度ムラが生じる場合がある。照射領域における照度ムラは、画像の光量分布へ影響を及ぼすことで、画像の品質を低下させる原因となり得る。本発明は、簡易かつ小型な構成で、高品質な画像を得ることが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプロジェクターは、互いに異なる波長域の色光であるコヒーレント光を射出する複数の光源部と、前記複数の光源部から入射した前記コヒーレント光を回折させ、回折光を射出する回折光学素子と、前記回折光学素子から入射した前記回折光の光束を平行化させる平行化レンズと、前記平行化レンズから入射した光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、前記回折光学素子を動かすことにより、前記回折光学素子における前記コヒーレント光の入射位置を変化させる駆動手段と、を有し、前記回折光学素子には、前記コヒーレント光を回折させる複数のホログラム構造が形成され、前記コヒーレント光を入射させる前記ホログラム構造を前記駆動手段の駆動により時間的に変化させることを特徴とする。
【０００６】
回折光学素子には、回折光の方向、照射領域の形状を同じとし、照度ムラの出方が異なるように設計された複数のホログラム構造を用意する。ホログラム構造のそれぞれに光が入射するように回折光学素子を高速に動かし、コヒーレント光を入射させるホログラム構造を時間的に変化させる。コヒーレント光を入射させるホログラム構造を時間的に変化させることにより、各ホログラム構造から射出させる回折光を照射領域の位置で時間的に重畳させる。照度ムラの出方が異なる回折光を時間的に重畳させることにより、照度ムラを目立たなくさせ、画像の光量分布への影響を低減させる。プロジェクターは、複数の色光を変調する空間光変調装置と回折光学素子とを用いることで、簡易かつ小型な構成にできる。これにより、プロジェクターを簡易かつ小型な構成とし、高品質な画像を得ることができる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、前記コヒーレント光を入射させる前記ホログラム構造を前記駆動手段の駆動により連続的に変化させることが望ましい。これにより、各色光を入射させるホログラム構造を時間的に変化させる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、前記駆動手段は、前記回折光学素子を回転させることが望ましい。これにより、各色光を入射させるホログラム構造を時間的に変化させるように、回折光学素子を動かすことができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、複数の色光のうちピーク波長が長い色光ほど、前記回折光学素子のうち前記駆動手段による回転中心から離れた位置へ入射させることが望ましい。デジタルホログラムによる照度ムラは、光が長波長であるほど低周波のムラとなって目立ち易くなる。回転中心から離れた位置へ長波長の光を入射させることで、より多くのホログラム構造からの回折光を時間的に重畳させる。照度ムラのパターンを時間的により多く重畳させることで、照度ムラが生じ易い長波長の光について、照度ムラを目立たなくすることができる。これにより、画像全体について、照度ムラを低減させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、一つの前記回折光学素子を有し、前記回折光学素子へ複数の色光が入射することが望ましい。一つの回折光学素子へ各色光を入射させる構成とすることで回折光学素子を回転させるための駆動手段を一つにでき、機械的な不具合の発生を低減させることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、二つ以上の前記回折光学素子を有し、それぞれの前記回折光学素子へ異なる色光が入射することが望ましい。複数の色光を複数の回折光学素子へ振り分けることにより、回折光学素子の径を小さくできる。これにより、プロジェクターの小型化、薄型化が可能となる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、前記駆動手段は、前記回折光学素子を揺動させることが望ましい。これにより、回折光学素子における各色光の入射位置が変化するように、回折光学素子を動かすことができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、前記駆動手段は、第１の方向へ前記回折光学素子を揺動させる第１駆動手段と、前記第１の方向に略垂直な第２の方向へ前記回折光学素子を揺動させる第２駆動手段と、を有し、前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段は、互いに異なる周期で前記回折光学素子を揺動させることが望ましい。これにより、多くのホログラム構造へ光を入射させることにより多くの照度ムラのパターンを時間的に重畳可能とし、照度ムラの効果的な低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図２】回折光学素子の平面模式図である。
【図３】実施例２に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図４】実施例３に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図５】図４に示す構成の一部についての斜視図である。
【図６】デジタルホログラムによる照度ムラについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクター１０の概略構成を示す模式図である。プロジェクター１０は、一つの空間光変調装置１５によって三つの色光を変調する、いわゆる単板式プロジェクターである。赤色（Ｒ）光用光源部１１Ｒ、緑色（Ｇ）光用光源部１１Ｇ、青色（Ｂ）光用光源部１１Ｂは、コヒーレント光であるレーザー光を射出する光源部であって、互いに異なる波長域の色光を射出する。Ｒ光用光源部１１Ｒは、Ｒ光を射出するレーザー光源であって、例えば、半導体レーザーを備える。Ｇ光用光源部１１Ｇは、Ｇ光を射出するレーザー光源であって、例えば、半導体励起固体（Diode Pumped Solid State：ＤＰＳＳ）レーザーを備える。Ｂ光用光源部１１Ｂは、Ｂ光を射出するレーザー光源であって、例えば、半導体レーザーを備える。なお、各色光は、コリメーターレンズにより光束を平行化することとしても良い。
【００１７】
回折光学素子１２は、各色光用光源部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから入射したレーザー光を回折させ、回折光を射出する。回折光学素子１２は、ガウス強度分布を持つレーザービームを、空間光変調装置１５の矩形形状へ整形し、さらに光量分布を均一化させる。プロジェクター１０は、例えば、回折光学素子１２で生じた一次回折光を変調することにより、画像を表示する。平行化レンズ１４は、回折光学素子１２から入射した回折光の光束を平行化させる。回折光学素子１２及び平行化レンズ１４は、空間光変調装置１５の照射領域の位置で各色光を重畳させる。回転モーター１３は、回折光学素子１２を回転させる駆動手段である。回転モーター１３は、回折光学素子１２を回動させることにより、回折光学素子１２へ入射する各色光の入射位置を変化させる。
【００１８】
空間光変調装置１５は、平行化レンズ１４から入射した光を画像信号に応じて変調する。空間光変調装置１５は、例えば、透過型液晶表示装置である。空間光変調装置１５は、複数のマイクロレンズをアレイ状に並列させたマイクロレンズアレイ（図示省略）を有する。マイクロレンズアレイを構成する複数のマイクロレンズは、空間光変調装置１５の照射領域における画素と同じピッチで設けられている。空間光変調装置１５の照射領域における画素は、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用の各サブ画素により構成されている。マイクロレンズに対して互いに異なる入射角度で入射した各色光は、画素内のそれぞれのサブ画素へ集光される。マイクロレンズアレイを設けることにより、マイクロレンズに入射した各色光を異なる位置に集光させ、各サブ画素に各色光を高精度に分配することができる。投写レンズ１６は、空間光変調装置１５で変調された光をスクリーン（図示省略）に投写させる。なお、マイクロレンズアレイは、空間光変調装置１５に付属するものである場合に限られず、空間光変調装置１５とは別のものとしても良い。
【００１９】
図２は、回折光学素子１２の平面模式図である。回折光学素子１２は、微小な凹凸が表面に施された表面レリーフ型の回折光学素子の一つである。回折光学素子１２は、回転モーター１３の回転軸２０を中心とする円形状をなしている。回折光学素子１２の表面には、Ｂ光用回折領域１７、Ｇ光用回折領域１８、Ｒ光用回折領域１９が形成されている。Ｂ光用回折領域１７、Ｇ光用回折領域１８、Ｒ光用回折領域１９は、回転軸２０を中心として同心円状に設けられている。各領域のうち、Ｂ光用回折領域１７は、回折光学素子１２のうち回転軸２０に最も近い中央部に設けられている。Ｒ光用回折領域１９は、回折光学素子１２のうち回転軸２０から最も離れた外縁部に設けられている。Ｇ光用回折領域１８は、Ｂ光用回折領域１７及びＲ光用回折領域１９の間に設けられている。
【００２０】
各回折領域１７、１８、１９には、それぞれ複数のＣＧＨ構造（ホログラム構造）２１、２２、２３が形成されている。ＣＧＨ構造２１、２２、２３は、各回折領域１７、１８、１９において、回転軸２０を中心とする同心円状に並列させて設けられている。各ＣＧＨ構造２１、２２、２３には、それぞれ複数の凹凸が形成されている。ＣＧＨ構造２１、２２、２３は、凹凸の幅、配置パターンを含む表面条件が最適化されている。
【００２１】
Ｂ光用回折領域１７に形成されたＣＧＨ構造２１は、Ｂ光ＬＢに対して表面条件が最適化されている。各ＣＧＨ構造２１は、Ｂ光ＬＢを回折させる。各ＣＧＨ構造２１は、空間光変調装置１５の照射領域へＢ光ＬＢを進行させる以外に、Ｂ光ＬＢについて、ＣＧＨ構造２１同士で照度ムラの出方が変化するように設計されている。
【００２２】
Ｇ光用回折領域１８に形成されたＣＧＨ構造２２は、Ｇ光ＬＧに対して表面条件が最適化されている。各ＣＧＨ構造２２は、Ｇ光ＬＧを回折させる。各ＣＧＨ構造２２は、空間光変調装置１５の照射領域へＧ光ＬＧを進行させる以外に、Ｇ光ＬＧについて、ＣＧＨ構造２２同士で照度ムラの出方が変化するように設計されている。
【００２３】
Ｒ光用回折領域１９に形成されたＣＧＨ構造２３は、Ｒ光ＬＲに対して表面条件が最適化されている。各ＣＧＨ構造２３は、Ｒ光ＬＲを回折させる。各ＣＧＨ構造２３は、空間光変調装置１５の照射領域へＲ光ＬＲを進行させる以外に、Ｒ光ＬＲについて、ＣＧＨ構造２３同士で照度ムラの出方が変化するように設計されている。
【００２４】
回折光学素子１２の表面条件を最適化する設計手法としては、例えば反復フーリエ変換等、所定の演算手法（シミュレーション手法）を用いる。回折光学素子１２は、例えば、所望の形状を備えるモールド（型）を形成した後、モールドの形状を基板に熱転写する、いわゆるナノインプリントの手法を用いて製造する。この他、回折光学素子１２は、所望の形状を形成可能であれば、従来用いられる他の手法により製造することとしても良い。
【００２５】
Ｂ光用光源部１１Ｂから射出されたＢ光ＬＢは、Ｂ光用回折領域１７へ入射する。Ｇ光用光源部１１Ｇから射出されたＧ光ＬＧは、Ｇ光用回折領域１８へ入射する。Ｒ光用光源部１１Ｒから射出されたＲ光ＬＲは、Ｒ光用回折領域１９へ入射する。回転モーター１３が回折光学素子１２を回転させることにより、Ｂ光ＬＢは、Ｂ光用回折領域１７に並列させたＣＧＨ構造２１へ順次入射する。Ｇ光ＬＧは、Ｇ光用回折領域１８に並列させたＣＧＨ構造２２へ順次入射する。Ｒ光ＬＲは、Ｒ光用回折領域１９に並列させたＣＧＨ構造２３へ順次入射する。
【００２６】
このように、回折光学素子１２を回動させることにより、Ｂ光ＬＢを入射させるＣＧＨ構造２１、Ｇ光ＬＧを入射させるＣＧＨ構造２２、Ｒ光ＬＲを入射させるＣＧＨ構造２３を、それぞれ連続的に変化させる。これにより、各色光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲを入射させるＣＧＨ構造２１、２２、２３を時間的に変化させる。Ｂ光用回折領域１７のＣＧＨ構造２１から射出したＢ光ＬＢ、Ｇ光用回折領域１８のＣＧＨ構造２２から射出したＧ光ＬＧ、Ｒ光用回折領域１９のＣＧＨ構造２３から射出したＲ光ＬＲは、いずれも平行化レンズ１４を経て、空間光変調装置１５の位置で時間的に重畳される。
【００２７】
デジタルホログラムであるＣＧＨは、例えば、回折光同士が干渉し合うことにより、粒状の照度ムラを生じさせる場合がある。本実施例に係るプロジェクター１０は、照度ムラの出方が異なる回折光を時間的に重畳させることにより、照度ムラを目立たなくさせ、画像の光量分布への影響を低減させることが可能となる。デジタルホログラムによる照度ムラは、光が長波長であるほど低周波のムラとなって目立ち易くなる。例えば、図６に照度ムラの出方を表すように、４５０ｎｍのＢ光の照度ムラと６４０ｎｍのＲ光の照度ムラとでは、長波長であるＲ光のほうが粗い照度ムラが生じることとなる。
【００２８】
図１及び図２に示すように、本実施例のプロジェクター１０は、回転中心に近い側からＢ光ＬＢ、Ｇ光ＬＧ、Ｒ光ＬＲの順になるように、回折光学素子１２へ各色光を入射させる。各色光のうちピーク波長が長い色光ほど回転中心から離れた位置へ入射させることにより、ピーク波長が長い色光ほど、回折光学素子１２を一回転させる間に時間的に重畳させる照度ムラのパターンを多くすることが可能となる。照度ムラのパターンを時間的に多く重畳させることにより、照度ムラが生じ易い長波長の色光について、照度ムラを目立たせなくすることができる。これにより、画像全体について、照度ムラを低減させることが可能となる。プロジェクター１０は、複数の色光を変調する空間光変調装置１５とＣＧＨ１２とを用いることで、簡易かつ小型な構成にできる。以上により、プロジェクター１０を簡易かつ小型な構成とし、高品質な画像を得られるという効果を奏する。
【００２９】
本実施例に係るプロジェクター１０において、空間光変調装置１５へ入射させる各色光の入射角度は、照射領域とマイクロレンズとの距離、及びサブ画素の間隔によって定まる。照射領域とマイクロレンズとの距離を長くし、またサブ画素の間隔を短くすることにより、マイクロレンズへ入射する各色光の入射角度を小さくできる。マイクロレンズへ入射する各色光の入射角度を小さくできるほど、回折光学素子１２へ入射させる各色光の間隔を短くでき、回折光学素子１２を小型にすることが可能となる。回折光学素子１２を小型にできるほど、プロジェクター１０は、小型化、薄型化が可能となる。なお、空間光変調装置１５における画素の開口率はサブ画素の間隔に依存するため、サブ画素の間隔は、空間光変調装置１５の透過率との関係に応じて、適切に設定されることが望ましい。
【００３０】
デジタルホログラムによる照度ムラを低減させる手法としては、光を拡散させる拡散板を配置する手法も採り得る。例えば、回折光学素子１２及び平行化レンズ１４の間の光路中に拡散板を設けると、平行化レンズ１４からの光束の平行度が低下することで、マイクロレンズによる集光スポットが拡大することとなる。集光スポットの拡大は、空間光変調装置１５の透過率の低下や混色を引き起こす場合がある。これに対して、本実施例に係るプロジェクター１０は、平行化レンズ１４からの光束の平行度を保持したまま照度ムラを低減可能であるため、高い光利用効率及び良好な色再現性を得られるという利点がある。また、本実施例に係るプロジェクター１０は、レーザー光のコヒーレンス性によって生じるスペックルノイズを低減させる効果も得られる。
【００３１】
本実施例では、一つの回折光学素子１２へ各色光を入射させる構成とすることで、回折光学素子１２を回転させるための駆動手段を一つにでき、機械的な不具合の発生を低減させることができる。なお、駆動手段は、回折光学素子１２を連続して回転させることが可能であれば良く、回転モーター１３以外のものであっても良い。駆動手段は、レーザー光を入射させるホログラム構造を連続的に変化させるものに限られず、段階的に変化させるものであっても良い。
【実施例２】
【００３２】
図３は、本発明の実施例２に係るプロジェクター３０の概略構成を示す模式図である。本実施例に係るプロジェクター３０は、二つの回折光学素子３１、３２を有することを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。第１回折光学素子３１は、Ｇ光用光源部１１Ｇから入射したＧ光を回折させ、回折光を射出する。第２回折光学素子３２は、Ｒ光用光源部１１Ｒから入射したＲ光、Ｂ光用光源部１１Ｂから入射したＢ光を回折させ、回折光を射出する。第１回転モーター３３は、第１回折光学素子３１を回転させる駆動手段である。第２回転モーター３４は、第２回折光学素子３２を回転させる駆動手段である。
【００３３】
第１回折光学素子３１、第２回折光学素子３２は、いずれも円形状をなしている。第１回折光学素子３１の円形状の径は、第２回折光学素子３２の円形状の径より小さい。第１回折光学素子３１の表面には、Ｇ光用回折領域が形成されている。第２回折光学素子３２の表面には、Ｒ光用回折領域及びＢ光用回折領域が形成されている。Ｂ光用回折領域は、第２回折光学素子３２のうち中央部に設けられている。Ｒ光用回折領域は、第２回折光学素子３２のうち外縁部に設けられている。
【００３４】
第１回折光学素子３１のＧ光用回折領域には、Ｇ光について表面条件が最適化されたＣＧＨ構造が設けられている。第２回折光学素子３２のＲ光用回折領域には、Ｒ光について表面条件が最適化されたＣＧＨ構造が設けられている。第２回折光学素子３２のＢ光用回折領域には、Ｂ光について表面条件が最適化されたＣＧＨ構造が設けられている。なお、本実施例では、各回折領域、ＣＧＨ構造の図示を省略している。
【００３５】
第１回折光学素子３１から射出したＧ光、第２回折光学素子３２から射出したＲ光、Ｂ光は、いずれも平行化レンズ１４を経て、空間光変調装置１５の位置で時間的に重畳される。本実施例の場合も、プロジェクター３０を簡易かつ小型な構成とし、高品質な画像を得ることができる。本実施例では、第１回折光学素子３１にＧ光、第２回折光学素子３２にＲ光及びＢ光と、各色光を振り分けることにより、第１回折光学素子３１、第２回折光学素子３２の径を小さくできる。これにより、プロジェクター３０のさらなる小型化、薄型化が可能となる。
【００３６】
第１回折光学素子３１にＧ光、第２回折光学素子３２にＲ光及びＢ光をそれぞれ入射させることにより、ピーク波長が長い色光ほど、第１回折光学素子３１、第２回折光学素子３２をそれぞれ一回転させる間に時間的に重畳させる照度ムラのパターンを多くすることが可能となる。これにより、本実施例でも、照度ムラが生じ易い長波長の色光について、照度ムラを目立たせなくすることができる。なお、プロジェクター３０は、二つ以上の回折光学素子を備え、それぞれへ異なる色光を入射させる構成であれば良く、各回折光学素子の配置、各回折光学素子へ入射させる色光の組み合わせ等、適宜変形しても良い。
【実施例３】
【００３７】
図４は、本発明の実施例３に係るプロジェクター４０の概略構成を示す模式図である。本実施例に係るプロジェクター４０は、回折光学素子４１を揺動させる駆動手段を有することを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。回折光学素子４１は、各色光用光源部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから入射したレーザー光を回折させ、回折光を射出する。振動発生部４２は、回折光学素子４１を揺動させる駆動手段である。振動発生部４２は、回折光学素子４１を揺動させることにより、回折光学素子４１へ入射する各色光の入射位置を変化させる。
【００３８】
図５は、図４に示す構成の一部についての斜視図である。回折光学素子４１は、矩形形状をなしている。回折光学素子４１の表面には、各色光用光源部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに対応するように並列されたＲ光用回折領域４３、Ｇ光用回折領域４４、Ｂ光用回折領域４５が形成されている。また、回折光学素子４１は、固定治具４６によって振動発生部４２に固定されている。
【００３９】
Ｒ光用回折領域４３には、Ｒ光ＬＲについて表面条件が最適化されたＣＧＨ構造２３が設けられている。Ｇ光用回折領域４４には、Ｇ光ＬＧについて表面条件が最適化されたＣＧＨ構造２２が設けられている。Ｂ光用回折領域４５には、Ｂ光ＬＢについて表面条件が最適化されたＣＧＨ構造２１が設けられている。ＣＧＨ構造２１、２２、２３は、各回折領域４５、４４、４３において二次元方向に並列させて設けられている。
【００４０】
振動発生部４２は、第１アクチュエーター４７及び第２アクチュエーター４８を有する。第１アクチュエーター４７、第２アクチュエーター４８は、リニアモーターの動力とバネの復元力とを利用し、特定の方向について往復運動をするリニア振動アクチュエーターである。リニア振動アクチュエーターは、小型で、高効率かつ高速な往復運動を得ることができるという特長を持つ。第１アクチュエーター４７は、第１の方向であるＹ軸方向への振動を発生させる第１駆動手段として機能する。第２アクチュエーター４８は、第２の方向であるＸ軸方向への振動を発生させる第２駆動手段として機能する。ここで、Ｘ軸及びＹ軸は、回折光学素子４１の入射面に平行、かつ互いに垂直な軸であるとする。
【００４１】
第１アクチュエーター４７は、固定治具４６を介して、Ｙ軸方向へ回折光学素子４１を揺動させる。第２アクチュエーター４８は、第１アクチュエーター４７及び固定治具４６を介して、Ｘ軸方向へ回折光学素子４１を揺動させる。振動発生部４２が回折光学素子４１を揺動させることにより、Ｂ光ＬＢを入射させるＣＧＨ構造２１、Ｇ光ＬＧを入射させるＣＧＨ構造２２、Ｒ光ＬＲを入射させるＣＧＨ構造２３を、それぞれ連続的に変化させる。これにより、各色光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲを入射させるＣＧＨ構造２１、２２、２３を時間的に変化させる。
【００４２】
第１アクチュエーター４７及び第２アクチュエーター４８は、互いに異なる周期で回折光学素子４１を揺動させる。Ｘ軸方向及びＹ軸方向について互いに異なる周期で回折光学素子４１を揺動させることにより、各回折領域４３、４４、４５において多くのＣＧＨ構造２１、２２、２３へ光を入射させることが可能となる。多くのＣＧＨ構造２１、２２、２３へ各色光を入射させることにより多くの照度ムラのパターンを時間的に重畳可能とし、照度ムラの効果的な低減ができる。
【００４３】
仮に、第１アクチュエーター４７及び第２アクチュエーター４８を同じ周期で回折光学素子４１を揺動させる場合、回折光学素子４１は、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜め方向への直線運動、又は軌道が同一な円運動を繰り返すこととなる。これに対して、第１アクチュエーター４７及び第２アクチュエーター４８を互いに異なる周期で駆動させることで、回折光学素子４１の動作を多様にでき、より多くのＣＧＨ構造２１、２２、２３へ光を入射させることが可能となる。
【００４４】
なお、駆動手段は、二次元方向へ連続して回折光学素子４１を揺動させることが可能であれば良く、二つのリニア振動アクチュエーターを備える構成以外のものであっても良い。プロジェクターは、フロント投写型プロジェクター、リアプロジェクターのいずれであっても良い。フロント投写型プロジェクターは、スクリーンに光を投写させ、スクリーンで反射する光を観察することで画像を鑑賞するプロジェクターである。リアプロジェクターは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出される光を観察することで画像を鑑賞するプロジェクターである。
【符号の説明】
【００４５】
１０ プロジェクター、１１Ｒ Ｒ光用光源部、１１Ｇ Ｇ光用光源部、１１Ｂ Ｂ光用光源部、１２ 回折光学素子、１３ 回転モーター、１４ 平行化レンズ、１５ 空間光変調装置、１６ 投写レンズ、１７ Ｂ光用回折領域、１８ Ｇ光用回折領域、１９ Ｒ光用回折領域、２０ 回転軸、２１、２２、２３ ＣＧＨ構造、３０ プロジェクター、３１ 第１回折光学素子、３２ 第２回折光学素子、３３ 第１回転モーター、３４ 第２回転モーター、４０ プロジェクター、４１ 回折光学素子、４２ 振動発生部、４３ Ｒ光用回折領域、４４ Ｇ光用回折領域、４５ Ｂ光用回折領域、４６ 固定治具、４７ 第１アクチュエーター、４８ 第２アクチュエーター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター、特に、回折光学素子による回折光を利用して画像を表示するプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
一つの空間光変調装置によって複数の色光を変調する、いわゆる単板式プロジェクターは、色光ごとに設けられた複数の空間光変調装置を用いる場合に比較して、プロジェクターを簡易な構成とし、小型にできるという利点がある。従来、単板式プロジェクターの一つとして、空間光変調装置に対して互いに異なる入射角度で各色光を入射させることにより、各画素へ各色光を振り分けるカラー表示方式を採用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、単板式プロジェクターにおいて、回折光学素子を用いて、各画素へ各色光を振り分ける技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。回折光学素子は、コヒーレント光であるレーザー光を回折させることにより、照射領域の整形及び拡大、照射領域における光量分布の均一化を行う。回折光学素子に複数の機能を持たせることで、プロジェクターは、さらにコンパクトにできる。回折光学素子としては、例えば、計算機合成ホログラム（Computer Generated Hologram；ＣＧＨ）を用いる。ＣＧＨは、比較的設計が容易であること、高精度な形状を作製できること、転写によって容易に複製品を作製できることが長所として挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−６０５３８号公報
【特許文献２】特開２００７−２８６１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、デジタルホログラムであるＣＧＨを用いる場合、例えば回折光同士が干渉し合うことにより、照射領域において粒状の照度ムラが生じる場合がある。照射領域における照度ムラは、画像の光量分布へ影響を及ぼすことで、画像の品質を低下させる原因となり得る。本発明は、簡易かつ小型な構成で、高品質な画像を得ることが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプロジェクターは、互いに異なる波長域の色光であるコヒーレント光を射出する複数の光源部と、前記複数の光源部から入射した前記コヒーレント光を回折させ、回折光を射出する回折光学素子と、前記回折光学素子から入射した前記回折光の光束を平行化させる平行化レンズと、前記平行化レンズから入射した光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、前記回折光学素子を動かすことにより、前記回折光学素子における前記コヒーレント光の入射位置を変化させる駆動手段と、を有し、前記回折光学素子には、前記コヒーレント光を回折させる複数のホログラム構造が形成され、前記コヒーレント光を入射させる前記ホログラム構造を前記駆動手段の駆動により時間的に変化させることを特徴とする。
【０００６】
回折光学素子には、回折光の方向、照射領域の形状を同じとし、照度ムラの出方が異なるように設計された複数のホログラム構造を用意する。ホログラム構造のそれぞれに光が入射するように回折光学素子を高速に動かし、コヒーレント光を入射させるホログラム構造を時間的に変化させる。コヒーレント光を入射させるホログラム構造を時間的に変化させることにより、各ホログラム構造から射出させる回折光を照射領域の位置で時間的に重畳させる。照度ムラの出方が異なる回折光を時間的に重畳させることにより、照度ムラを目立たなくさせ、画像の光量分布への影響を低減させる。プロジェクターは、複数の色光を変調する空間光変調装置と回折光学素子とを用いることで、簡易かつ小型な構成にできる。これにより、プロジェクターを簡易かつ小型な構成とし、高品質な画像を得ることができる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、前記コヒーレント光を入射させる前記ホログラム構造を前記駆動手段の駆動により連続的に変化させることが望ましい。これにより、各色光を入射させるホログラム構造を時間的に変化させる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、前記駆動手段は、前記回折光学素子を回転させることが望ましい。これにより、各色光を入射させるホログラム構造を時間的に変化させるように、回折光学素子を動かすことができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、複数の色光のうちピーク波長が長い色光ほど、前記回折光学素子のうち前記駆動手段による回転中心から離れた位置へ入射させることが望ましい。デジタルホログラムによる照度ムラは、光が長波長であるほど低周波のムラとなって目立ち易くなる。回転中心から離れた位置へ長波長の光を入射させることで、より多くのホログラム構造からの回折光を時間的に重畳させる。照度ムラのパターンを時間的により多く重畳させることで、照度ムラが生じ易い長波長の光について、照度ムラを目立たなくすることができる。これにより、画像全体について、照度ムラを低減させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、一つの前記回折光学素子を有し、前記回折光学素子へ複数の色光が入射することが望ましい。一つの回折光学素子へ各色光を入射させる構成とすることで回折光学素子を回転させるための駆動手段を一つにでき、機械的な不具合の発生を低減させることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、二つ以上の前記回折光学素子を有し、それぞれの前記回折光学素子へ異なる色光が入射することが望ましい。複数の色光を複数の回折光学素子へ振り分けることにより、回折光学素子の径を小さくできる。これにより、プロジェクターの小型化、薄型化が可能となる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、前記駆動手段は、前記回折光学素子を揺動させることが望ましい。これにより、回折光学素子における各色光の入射位置が変化するように、回折光学素子を動かすことができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、前記駆動手段は、第１の方向へ前記回折光学素子を揺動させる第１駆動手段と、前記第１の方向に略垂直な第２の方向へ前記回折光学素子を揺動させる第２駆動手段と、を有し、前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段は、互いに異なる周期で前記回折光学素子を揺動させることが望ましい。これにより、多くのホログラム構造へ光を入射させることにより多くの照度ムラのパターンを時間的に重畳可能とし、照度ムラの効果的な低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図２】回折光学素子の平面模式図である。
【図３】実施例２に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図４】実施例３に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図５】図４に示す構成の一部についての斜視図である。
【図６】デジタルホログラムによる照度ムラについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクター１０の概略構成を示す模式図である。プロジェクター１０は、一つの空間光変調装置１５によって三つの色光を変調する、いわゆる単板式プロジェクターである。赤色（Ｒ）光用光源部１１Ｒ、緑色（Ｇ）光用光源部１１Ｇ、青色（Ｂ）光用光源部１１Ｂは、コヒーレント光であるレーザー光を射出する光源部であって、互いに異なる波長域の色光を射出する。Ｒ光用光源部１１Ｒは、Ｒ光を射出するレーザー光源であって、例えば、半導体レーザーを備える。Ｇ光用光源部１１Ｇは、Ｇ光を射出するレーザー光源であって、例えば、半導体励起固体（Diode Pumped Solid State：ＤＰＳＳ）レーザーを備える。Ｂ光用光源部１１Ｂは、Ｂ光を射出するレーザー光源であって、例えば、半導体レーザーを備える。なお、各色光は、コリメーターレンズにより光束を平行化することとしても良い。
【００１７】
回折光学素子１２は、各色光用光源部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから入射したレーザー光を回折させ、回折光を射出する。回折光学素子１２は、ガウス強度分布を持つレーザービームを、空間光変調装置１５の矩形形状へ整形し、さらに光量分布を均一化させる。プロジェクター１０は、例えば、回折光学素子１２で生じた一次回折光を変調することにより、画像を表示する。平行化レンズ１４は、回折光学素子１２から入射した回折光の光束を平行化させる。回折光学素子１２及び平行化レンズ１４は、空間光変調装置１５の照射領域の位置で各色光を重畳させる。回転モーター１３は、回折光学素子１２を回転させる駆動手段である。回転モーター１３は、回折光学素子１２を回動させることにより、回折光学素子１２へ入射する各色光の入射位置を変化させる。
【００１８】
空間光変調装置１５は、平行化レンズ１４から入射した光を画像信号に応じて変調する。空間光変調装置１５は、例えば、透過型液晶表示装置である。空間光変調装置１５は、複数のマイクロレンズをアレイ状に並列させたマイクロレンズアレイ（図示省略）を有する。マイクロレンズアレイを構成する複数のマイクロレンズは、空間光変調装置１５の照射領域における画素と同じピッチで設けられている。空間光変調装置１５の照射領域における画素は、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用の各サブ画素により構成されている。マイクロレンズに対して互いに異なる入射角度で入射した各色光は、画素内のそれぞれのサブ画素へ集光される。マイクロレンズアレイを設けることにより、マイクロレンズに入射した各色光を異なる位置に集光させ、各サブ画素に各色光を高精度に分配することができる。投写レンズ１６は、空間光変調装置１５で変調された光をスクリーン（図示省略）に投写させる。なお、マイクロレンズアレイは、空間光変調装置１５に付属するものである場合に限られず、空間光変調装置１５とは別のものとしても良い。
【００１９】
図２は、回折光学素子１２の平面模式図である。回折光学素子１２は、微小な凹凸が表面に施された表面レリーフ型の回折光学素子の一つである。回折光学素子１２は、回転モーター１３の回転軸２０を中心とする円形状をなしている。回折光学素子１２の表面には、Ｂ光用回折領域１７、Ｇ光用回折領域１８、Ｒ光用回折領域１９が形成されている。Ｂ光用回折領域１７、Ｇ光用回折領域１８、Ｒ光用回折領域１９は、回転軸２０を中心として同心円状に設けられている。各領域のうち、Ｂ光用回折領域１７は、回折光学素子１２のうち回転軸２０に最も近い中央部に設けられている。Ｒ光用回折領域１９は、回折光学素子１２のうち回転軸２０から最も離れた外縁部に設けられている。Ｇ光用回折領域１８は、Ｂ光用回折領域１７及びＲ光用回折領域１９の間に設けられている。
【００２０】
各回折領域１７、１８、１９には、それぞれ複数のＣＧＨ構造（ホログラム構造）２１、２２、２３が形成されている。ＣＧＨ構造２１、２２、２３は、各回折領域１７、１８、１９において、回転軸２０を中心とする同心円状に並列させて設けられている。各ＣＧＨ構造２１、２２、２３には、それぞれ複数の凹凸が形成されている。ＣＧＨ構造２１、２２、２３は、凹凸の幅、配置パターンを含む表面条件が最適化されている。
【００２１】
Ｂ光用回折領域１７に形成されたＣＧＨ構造２１は、Ｂ光ＬＢに対して表面条件が最適化されている。各ＣＧＨ構造２１は、Ｂ光ＬＢを回折させる。各ＣＧＨ構造２１は、空間光変調装置１５の照射領域へＢ光ＬＢを進行させる以外に、Ｂ光ＬＢについて、ＣＧＨ構造２１同士で照度ムラの出方が変化するように設計されている。
【００２２】
Ｇ光用回折領域１８に形成されたＣＧＨ構造２２は、Ｇ光ＬＧに対して表面条件が最適化されている。各ＣＧＨ構造２２は、Ｇ光ＬＧを回折させる。各ＣＧＨ構造２２は、空間光変調装置１５の照射領域へＧ光ＬＧを進行させる以外に、Ｇ光ＬＧについて、ＣＧＨ構造２２同士で照度ムラの出方が変化するように設計されている。
【００２３】
Ｒ光用回折領域１９に形成されたＣＧＨ構造２３は、Ｒ光ＬＲに対して表面条件が最適化されている。各ＣＧＨ構造２３は、Ｒ光ＬＲを回折させる。各ＣＧＨ構造２３は、空間光変調装置１５の照射領域へＲ光ＬＲを進行させる以外に、Ｒ光ＬＲについて、ＣＧＨ構造２３同士で照度ムラの出方が変化するように設計されている。
【００２４】
回折光学素子１２の表面条件を最適化する設計手法としては、例えば反復フーリエ変換等、所定の演算手法（シミュレーション手法）を用いる。回折光学素子１２は、例えば、所望の形状を備えるモールド（型）を形成した後、モールドの形状を基板に熱転写する、いわゆるナノインプリントの手法を用いて製造する。この他、回折光学素子１２は、所望の形状を形成可能であれば、従来用いられる他の手法により製造することとしても良い。
【００２５】
Ｂ光用光源部１１Ｂから射出されたＢ光ＬＢは、Ｂ光用回折領域１７へ入射する。Ｇ光用光源部１１Ｇから射出されたＧ光ＬＧは、Ｇ光用回折領域１８へ入射する。Ｒ光用光源部１１Ｒから射出されたＲ光ＬＲは、Ｒ光用回折領域１９へ入射する。回転モーター１３が回折光学素子１２を回転させることにより、Ｂ光ＬＢは、Ｂ光用回折領域１７に並列させたＣＧＨ構造２１へ順次入射する。Ｇ光ＬＧは、Ｇ光用回折領域１８に並列させたＣＧＨ構造２２へ順次入射する。Ｒ光ＬＲは、Ｒ光用回折領域１９に並列させたＣＧＨ構造２３へ順次入射する。
【００２６】
このように、回折光学素子１２を回動させることにより、Ｂ光ＬＢを入射させるＣＧＨ構造２１、Ｇ光ＬＧを入射させるＣＧＨ構造２２、Ｒ光ＬＲを入射させるＣＧＨ構造２３を、それぞれ連続的に変化させる。これにより、各色光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲを入射させるＣＧＨ構造２１、２２、２３を時間的に変化させる。Ｂ光用回折領域１７のＣＧＨ構造２１から射出したＢ光ＬＢ、Ｇ光用回折領域１８のＣＧＨ構造２２から射出したＧ光ＬＧ、Ｒ光用回折領域１９のＣＧＨ構造２３から射出したＲ光ＬＲは、いずれも平行化レンズ１４を経て、空間光変調装置１５の位置で時間的に重畳される。
【００２７】
デジタルホログラムであるＣＧＨは、例えば、回折光同士が干渉し合うことにより、粒状の照度ムラを生じさせる場合がある。本実施例に係るプロジェクター１０は、照度ムラの出方が異なる回折光を時間的に重畳させることにより、照度ムラを目立たなくさせ、画像の光量分布への影響を低減させることが可能となる。デジタルホログラムによる照度ムラは、光が長波長であるほど低周波のムラとなって目立ち易くなる。例えば、図６に照度ムラの出方を表すように、４５０ｎｍのＢ光の照度ムラと６４０ｎｍのＲ光の照度ムラとでは、長波長であるＲ光のほうが粗い照度ムラが生じることとなる。
【００２８】
図１及び図２に示すように、本実施例のプロジェクター１０は、回転中心に近い側からＢ光ＬＢ、Ｇ光ＬＧ、Ｒ光ＬＲの順になるように、回折光学素子１２へ各色光を入射させる。各色光のうちピーク波長が長い色光ほど回転中心から離れた位置へ入射させることにより、ピーク波長が長い色光ほど、回折光学素子１２を一回転させる間に時間的に重畳させる照度ムラのパターンを多くすることが可能となる。照度ムラのパターンを時間的に多く重畳させることにより、照度ムラが生じ易い長波長の色光について、照度ムラを目立たせなくすることができる。これにより、画像全体について、照度ムラを低減させることが可能となる。プロジェクター１０は、複数の色光を変調する空間光変調装置１５とＣＧＨ１２とを用いることで、簡易かつ小型な構成にできる。以上により、プロジェクター１０を簡易かつ小型な構成とし、高品質な画像を得られるという効果を奏する。
【００２９】
本実施例に係るプロジェクター１０において、空間光変調装置１５へ入射させる各色光の入射角度は、照射領域とマイクロレンズとの距離、及びサブ画素の間隔によって定まる。照射領域とマイクロレンズとの距離を長くし、またサブ画素の間隔を短くすることにより、マイクロレンズへ入射する各色光の入射角度を小さくできる。マイクロレンズへ入射する各色光の入射角度を小さくできるほど、回折光学素子１２へ入射させる各色光の間隔を短くでき、回折光学素子１２を小型にすることが可能となる。回折光学素子１２を小型にできるほど、プロジェクター１０は、小型化、薄型化が可能となる。なお、空間光変調装置１５における画素の開口率はサブ画素の間隔に依存するため、サブ画素の間隔は、空間光変調装置１５の透過率との関係に応じて、適切に設定されることが望ましい。
【００３０】
デジタルホログラムによる照度ムラを低減させる手法としては、光を拡散させる拡散板を配置する手法も採り得る。例えば、回折光学素子１２及び平行化レンズ１４の間の光路中に拡散板を設けると、平行化レンズ１４からの光束の平行度が低下することで、マイクロレンズによる集光スポットが拡大することとなる。集光スポットの拡大は、空間光変調装置１５の透過率の低下や混色を引き起こす場合がある。これに対して、本実施例に係るプロジェクター１０は、平行化レンズ１４からの光束の平行度を保持したまま照度ムラを低減可能であるため、高い光利用効率及び良好な色再現性を得られるという利点がある。また、本実施例に係るプロジェクター１０は、レーザー光のコヒーレンス性によって生じるスペックルノイズを低減させる効果も得られる。
【００３１】
本実施例では、一つの回折光学素子１２へ各色光を入射させる構成とすることで、回折光学素子１２を回転させるための駆動手段を一つにでき、機械的な不具合の発生を低減させることができる。なお、駆動手段は、回折光学素子１２を連続して回転させることが可能であれば良く、回転モーター１３以外のものであっても良い。駆動手段は、レーザー光を入射させるホログラム構造を連続的に変化させるものに限られず、段階的に変化させるものであっても良い。
【実施例２】
【００３２】
図３は、本発明の実施例２に係るプロジェクター３０の概略構成を示す模式図である。本実施例に係るプロジェクター３０は、二つの回折光学素子３１、３２を有することを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。第１回折光学素子３１は、Ｇ光用光源部１１Ｇから入射したＧ光を回折させ、回折光を射出する。第２回折光学素子３２は、Ｒ光用光源部１１Ｒから入射したＲ光、Ｂ光用光源部１１Ｂから入射したＢ光を回折させ、回折光を射出する。第１回転モーター３３は、第１回折光学素子３１を回転させる駆動手段である。第２回転モーター３４は、第２回折光学素子３２を回転させる駆動手段である。
【００３３】
第１回折光学素子３１、第２回折光学素子３２は、いずれも円形状をなしている。第１回折光学素子３１の円形状の径は、第２回折光学素子３２の円形状の径より小さい。第１回折光学素子３１の表面には、Ｇ光用回折領域が形成されている。第２回折光学素子３２の表面には、Ｒ光用回折領域及びＢ光用回折領域が形成されている。Ｂ光用回折領域は、第２回折光学素子３２のうち中央部に設けられている。Ｒ光用回折領域は、第２回折光学素子３２のうち外縁部に設けられている。
【００３４】
第１回折光学素子３１のＧ光用回折領域には、Ｇ光について表面条件が最適化されたＣＧＨ構造が設けられている。第２回折光学素子３２のＲ光用回折領域には、Ｒ光について表面条件が最適化されたＣＧＨ構造が設けられている。第２回折光学素子３２のＢ光用回折領域には、Ｂ光について表面条件が最適化されたＣＧＨ構造が設けられている。なお、本実施例では、各回折領域、ＣＧＨ構造の図示を省略している。
【００３５】
第１回折光学素子３１から射出したＧ光、第２回折光学素子３２から射出したＲ光、Ｂ光は、いずれも平行化レンズ１４を経て、空間光変調装置１５の位置で時間的に重畳される。本実施例の場合も、プロジェクター３０を簡易かつ小型な構成とし、高品質な画像を得ることができる。本実施例では、第１回折光学素子３１にＧ光、第２回折光学素子３２にＲ光及びＢ光と、各色光を振り分けることにより、第１回折光学素子３１、第２回折光学素子３２の径を小さくできる。これにより、プロジェクター３０のさらなる小型化、薄型化が可能となる。
【００３６】
第１回折光学素子３１にＧ光、第２回折光学素子３２にＲ光及びＢ光をそれぞれ入射させることにより、ピーク波長が長い色光ほど、第１回折光学素子３１、第２回折光学素子３２をそれぞれ一回転させる間に時間的に重畳させる照度ムラのパターンを多くすることが可能となる。これにより、本実施例でも、照度ムラが生じ易い長波長の色光について、照度ムラを目立たせなくすることができる。なお、プロジェクター３０は、二つ以上の回折光学素子を備え、それぞれへ異なる色光を入射させる構成であれば良く、各回折光学素子の配置、各回折光学素子へ入射させる色光の組み合わせ等、適宜変形しても良い。
【実施例３】
【００３７】
図４は、本発明の実施例３に係るプロジェクター４０の概略構成を示す模式図である。本実施例に係るプロジェクター４０は、回折光学素子４１を揺動させる駆動手段を有することを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。回折光学素子４１は、各色光用光源部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから入射したレーザー光を回折させ、回折光を射出する。振動発生部４２は、回折光学素子４１を揺動させる駆動手段である。振動発生部４２は、回折光学素子４１を揺動させることにより、回折光学素子４１へ入射する各色光の入射位置を変化させる。
【００３８】
図５は、図４に示す構成の一部についての斜視図である。回折光学素子４１は、矩形形状をなしている。回折光学素子４１の表面には、各色光用光源部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに対応するように並列されたＲ光用回折領域４３、Ｇ光用回折領域４４、Ｂ光用回折領域４５が形成されている。また、回折光学素子４１は、固定治具４６によって振動発生部４２に固定されている。
【００３９】
Ｒ光用回折領域４３には、Ｒ光ＬＲについて表面条件が最適化されたＣＧＨ構造２３が設けられている。Ｇ光用回折領域４４には、Ｇ光ＬＧについて表面条件が最適化されたＣＧＨ構造２２が設けられている。Ｂ光用回折領域４５には、Ｂ光ＬＢについて表面条件が最適化されたＣＧＨ構造２１が設けられている。ＣＧＨ構造２１、２２、２３は、各回折領域４５、４４、４３において二次元方向に並列させて設けられている。
【００４０】
振動発生部４２は、第１アクチュエーター４７及び第２アクチュエーター４８を有する。第１アクチュエーター４７、第２アクチュエーター４８は、リニアモーターの動力とバネの復元力とを利用し、特定の方向について往復運動をするリニア振動アクチュエーターである。リニア振動アクチュエーターは、小型で、高効率かつ高速な往復運動を得ることができるという特長を持つ。第１アクチュエーター４７は、第１の方向であるＹ軸方向への振動を発生させる第１駆動手段として機能する。第２アクチュエーター４８は、第２の方向であるＸ軸方向への振動を発生させる第２駆動手段として機能する。ここで、Ｘ軸及びＹ軸は、回折光学素子４１の入射面に平行、かつ互いに垂直な軸であるとする。
【００４１】
第１アクチュエーター４７は、固定治具４６を介して、Ｙ軸方向へ回折光学素子４１を揺動させる。第２アクチュエーター４８は、第１アクチュエーター４７及び固定治具４６を介して、Ｘ軸方向へ回折光学素子４１を揺動させる。振動発生部４２が回折光学素子４１を揺動させることにより、Ｂ光ＬＢを入射させるＣＧＨ構造２１、Ｇ光ＬＧを入射させるＣＧＨ構造２２、Ｒ光ＬＲを入射させるＣＧＨ構造２３を、それぞれ連続的に変化させる。これにより、各色光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲを入射させるＣＧＨ構造２１、２２、２３を時間的に変化させる。
【００４２】
第１アクチュエーター４７及び第２アクチュエーター４８は、互いに異なる周期で回折光学素子４１を揺動させる。Ｘ軸方向及びＹ軸方向について互いに異なる周期で回折光学素子４１を揺動させることにより、各回折領域４３、４４、４５において多くのＣＧＨ構造２１、２２、２３へ光を入射させることが可能となる。多くのＣＧＨ構造２１、２２、２３へ各色光を入射させることにより多くの照度ムラのパターンを時間的に重畳可能とし、照度ムラの効果的な低減ができる。
【００４３】
仮に、第１アクチュエーター４７及び第２アクチュエーター４８を同じ周期で回折光学素子４１を揺動させる場合、回折光学素子４１は、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜め方向への直線運動、又は軌道が同一な円運動を繰り返すこととなる。これに対して、第１アクチュエーター４７及び第２アクチュエーター４８を互いに異なる周期で駆動させることで、回折光学素子４１の動作を多様にでき、より多くのＣＧＨ構造２１、２２、２３へ光を入射させることが可能となる。
【００４４】
なお、駆動手段は、二次元方向へ連続して回折光学素子４１を揺動させることが可能であれば良く、二つのリニア振動アクチュエーターを備える構成以外のものであっても良い。プロジェクターは、フロント投写型プロジェクター、リアプロジェクターのいずれであっても良い。フロント投写型プロジェクターは、スクリーンに光を投写させ、スクリーンで反射する光を観察することで画像を鑑賞するプロジェクターである。リアプロジェクターは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出される光を観察することで画像を鑑賞するプロジェクターである。
【符号の説明】
【００４５】
１０ プロジェクター、１１Ｒ Ｒ光用光源部、１１Ｇ Ｇ光用光源部、１１Ｂ Ｂ光用光源部、１２ 回折光学素子、１３ 回転モーター、１４ 平行化レンズ、１５ 空間光変調装置、１６ 投写レンズ、１７ Ｂ光用回折領域、１８ Ｇ光用回折領域、１９ Ｒ光用回折領域、２０ 回転軸、２１、２２、２３ ＣＧＨ構造、３０ プロジェクター、３１ 第１回折光学素子、３２ 第２回折光学素子、３３ 第１回転モーター、３４ 第２回転モーター、４０ プロジェクター、４１ 回折光学素子、４２ 振動発生部、４３ Ｒ光用回折領域、４４ Ｇ光用回折領域、４５ Ｂ光用回折領域、４６ 固定治具、４７ 第１アクチュエーター、４８ 第２アクチュエーター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長域の色光であるコヒーレント光を射出する複数の光源部と、
前記複数の光源部から入射した前記コヒーレント光を回折させ、回折光を射出する回折光学素子と、
前記回折光学素子から入射した前記回折光の光束を平行化させる平行化レンズと、
前記平行化レンズから入射した光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記回折光学素子を動かすことにより、前記回折光学素子における前記コヒーレント光の入射位置を変化させる駆動手段と、を有し、
前記回折光学素子には、前記コヒーレント光を回折させる複数のホログラム構造が形成され、
前記コヒーレント光を入射させる前記ホログラム構造を前記駆動手段の駆動により時間的に変化させることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記コヒーレント光を入射させる前記ホログラム構造を前記駆動手段の駆動により連続的に変化させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記回折光学素子を回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
複数の色光のうちピーク波長が長い色光ほど、前記回折光学素子のうち前記駆動手段による回転中心から離れた位置へ入射させることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクター。
【請求項５】
一つの前記回折光学素子を有し、前記回折光学素子へ複数の色光が入射することを特徴とする請求項３又は４に記載のプロジェクター。
【請求項６】
二つ以上の前記回折光学素子を有し、それぞれの前記回折光学素子へ異なる色光が入射することを特徴とする請求項３又は４に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記回折光学素子を揺動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記駆動手段は、第１の方向へ前記回折光学素子を揺動させる第１駆動手段と、前記第１の方向に略垂直な第２の方向へ前記回折光学素子を揺動させる第２駆動手段と、を有し、
前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段は、互いに異なる周期で前記回折光学素子を揺動させることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクター。
【請求項１】
互いに異なる波長域の色光であるコヒーレント光を射出する複数の光源部と、
前記複数の光源部から入射した前記コヒーレント光を回折させ、回折光を射出する回折光学素子と、
前記回折光学素子から入射した前記回折光の光束を平行化させる平行化レンズと、
前記平行化レンズから入射した光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記回折光学素子を動かすことにより、前記回折光学素子における前記コヒーレント光の入射位置を変化させる駆動手段と、を有し、
前記回折光学素子には、前記コヒーレント光を回折させる複数のホログラム構造が形成され、
前記コヒーレント光を入射させる前記ホログラム構造を前記駆動手段の駆動により時間的に変化させることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記コヒーレント光を入射させる前記ホログラム構造を前記駆動手段の駆動により連続的に変化させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記回折光学素子を回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
複数の色光のうちピーク波長が長い色光ほど、前記回折光学素子のうち前記駆動手段による回転中心から離れた位置へ入射させることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクター。
【請求項５】
一つの前記回折光学素子を有し、前記回折光学素子へ複数の色光が入射することを特徴とする請求項３又は４に記載のプロジェクター。
【請求項６】
二つ以上の前記回折光学素子を有し、それぞれの前記回折光学素子へ異なる色光が入射することを特徴とする請求項３又は４に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記回折光学素子を揺動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記駆動手段は、第１の方向へ前記回折光学素子を揺動させる第１駆動手段と、前記第１の方向に略垂直な第２の方向へ前記回折光学素子を揺動させる第２駆動手段と、を有し、
前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段は、互いに異なる周期で前記回折光学素子を揺動させることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８４００９（Ｐ２０１３−８４００９Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−７１９９（Ｐ２０１３−７１９９）
【出願日】平成２５年１月１８日（２０１３．１．１８）
【分割の表示】特願２００９−５６０３５（Ｐ２００９−５６０３５）の分割
【原出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月１８日（２０１３．１．１８）
【分割の表示】特願２００９−５６０３５（Ｐ２００９−５６０３５）の分割
【原出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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