JP2007264076A

JP2007264076A - 画像投射装置

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Publication number: JP2007264076A
Application number: JP2006085828A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Taguchi; 歩田口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】１次元型の光変調素子を走査して画像を投射するにあたって生じる横線又は縦線の発生を抑制する。
【解決手段】１次元型の光変調素子を備える変調光学部と、投射光学部と、走査光学部とを有する画像投射装置において、走査光学部に、ポリゴンミラー２０が設けられ、ポリゴンミラー２０の少なくとも１つのミラー面２０１〜２０６を、その垂線方向ｖ１〜ｖ６が、ポリゴンミラー２１の回転軸と直交する面２０ｕの面内に沿う方向から所定の傾斜角θ１〜θ６をもって傾斜した方向となる面として構成する。反射光が偏向されて例えば上下に移動するため、光変調素子の不均一性による横筋を拡散させ、均一性を向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、１次元型の光変調素子により画像情報に対応して変調した光を投射して画像を表示する画像投射装置に関する。

プロジェクターやプリンターなどの画像表示装置において、画像の解像度を上げる手法として、１次元型の光変調素子からのライン状の光束を光走査手段で走査しながら画像形成手段に投影し、２次元画像を形成する方法が知られている。このような１次元型の画像表示用の光変調素子として、米国Silicon Light Machine社が開発した静電駆動方式による回折格子型の光変調素子、いわゆる回折ライトバルブ（ＧＬＶ：grating light valve）が知られている（例えば特許文献１参照。）。
この回折格子型の光変調素子は、光の回折を利用したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の一種であり、光スイッチングの作用とともに、光の階調を電気的にコントロールすることが可能となっている。そしてこの光変調素子を多数配置して１次元アレイ構造とし、光変調されたライン状の光、すなわち１次元画像をスキャンミラーで走査することによって、２次元画像が得られる。
そのため、通常の２次元表示装置と比較して、このＧＬＶ型光変調素子を用いる場合は、画面の縦方向の画素数は１次元アレイの画素数と同じになるが、横方向は少なくとも１画素幅あれば良いので、２次元画像表示に必要な画素（ピクセル）数は少なくて済む。またこの光回折変調素子は、その光変調機能を発現する領域の寸法を小さく構成することが可能であり、高い解像度、高速なスイッチング速度及び広い帯域幅の表示が可能である。さらに、低い印加電圧で動作されるので、非常に小型化された表示装置を実現することが期待されている。

このＧＬＶ型光変調素子の動作原理を、図１３〜図１５を参照して簡単に説明する。図１３は、１次元画像を表示するＧＬＶ型、すなわち回折格子型構成の光変調素子の一例の要部の概略斜視構成図である。図１３に示すように、この光変調素子４１は、シリコン等より成る基板上に、ポリシリコン薄膜などから成る共通電極１２が形成され、この共通電極１２と所定の間隔を保って、条帯（ストリップ）状の第１の電極４０ａ〜４０ｄと、第２の電極４１ａ〜４１ｃとが交互に形成されている。第１の電極４０ａ〜４０ｄは、駆動電圧電源４３に接続され、第２の電極４１ａ〜４１ｃは、固定電位とされる。また、図示しないがこれら第１の電極４０ａ〜４０ｄ、第２の電極４１ａ〜４１ｃの少なくとも上面はアルミ又はアルミ合金等より成る反射膜が形成されており、反射部材として作用する。
光変調素子３１の動作時には、第１の電極４０ａ〜４０ｄが駆動電圧に応じて、反射膜の反射面と直交する方向に移動可能であり、第１の電極４０ａ〜４０ｄの反射面の高さ（例えば基板に対する距離）を変えることができる。第２の電極４１ａ〜４１ｃは例えば固定されており、反射面の高さは不変である。
なお、１つの画素（ピクセル）に対応する光変調素子内の第１の電極及び第２の電極の数は適宜変更可能である。

この光変調素子においては、各電極が非動作時に表面がほぼ一平面上に配置される通常型構成のＧＬＶと、各電極が基準面（例えば光変調素子の基板面）から所定の角度をもって傾斜されて配置されるいわゆるブレーズ型ＧＬＶとが提案されている。これらの各タイプの光変調素子の一例の概略断面構成図を図１４及び図１５に模式的に示す。図１４及び図１５において、図１３と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図１４及び図１５の例においては、一例として１画素に対応する光回折変調素子の第１及び第２の電極の数を３本ずつとした場合を示す。

通常型では、図１３に動作時の一例を示すように、第１の電極４０ａ〜４０ｃの移動量Ｚ１を例えば入射光の波長λに対しλ／４とすると、入射方向と逆向きに反射される０次回折光（図示せず）と、±１次回折光Ｌｒ（＋１）及びＬｒ（−１）が回折光として反射される。例えば＋１次回折光のみを利用することにより、１本の回折光だけを空間フィルタを通してスクリーン上に結像し、画像表示用に利用することができる。非動作時（駆動電圧をゼロとする場合）には＋１次回折光は生じないため、このオフ状態は画面の暗状態に対応し、表示画面が黒になる。すなわち、第１の電極４０ａ〜４０ｃへの駆動電圧を外部からの画像情報に対応して調整して、移動量Ｚ１を制御することによって、画素のオン／オフとこの間の階調表示が可能となる。

一方ブレーズ型では、図１５に示すように、基準面Ａ（図示しないが例えば光回折変調素子の基板面と平行な面）から例えば角度θをもって各電極４０ａ〜４０ｃ、４１ａ〜４１ｃを傾斜して配置する。この時角度θは好適には電極１本分の周期に対して１／４λとなる。そして、動作時には、一対の第１の電極４０ａ〜４０ｃと第２の電極４１ａ〜４１ｃの表面が一平面を成すように、第１の電極４０ａ〜４０ｃを移動させる。このときその移動量Ｚ２は、入射光の波長λに対してλ／４（つまり２本の電極周期ごとに１／２λの段差）となるように動作させると、＋１次回折光のみが出射される。従って、この＋１次回折光を用いて、１本の回折光だけを空間フィルタを通してスクリーン上に結像することができる。すなわちブレーズ型の光変調素子を用いる場合は、反射回折光のうち１本の回折光を利用する構成とすることにより、光利用効率を高めることができる。

米国特許公開2003/0035189A1号明細書

上述したようなＧＬＶ型構成の光変調素子などの１次元型の光変調素子を用いた画像投射装置においては、光変調素子が簡潔に構成できる反面、各素子の電圧応答特性が不均一である場合、すなわち上述の電極の高さなどにばらつきが生じて回折角度が不均一となると、走査により描画面上に横筋となって反映されてしまう。このような横筋を解決するためには、例えば光変調素子の均一性を高めることが考えられる。しかしながら、人間の視覚感度は横筋（あるいは走査方向が上下であればたて筋）に対して敏感であり、例えば、画像信号による光強度に対して０．１％程度の横筋成分が画像に挿入されただけでも人間の目では検出される。また完全な黒の面を表示させようとした場合については各素子の黒のコントラストが１００００：１以上であっても横筋として視認することが可能であり、画像を認識する上で妨害感を生じさせてしまう。

１次元型の光変調素子としては、上述のＧＬＶ型の光変調素子の他、例えば液晶素子、ＭＥＭＳ（Micro Mechanical Electric Systems、微小電気機械素子）型光変調素子、或いはＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子をアレー状に配置した光変調素子などが適用可能である。
しかしながら、このように全光量領域に渡り、全画素について０．１％以下の均一性を保持し、かつ黒のコントラストとして１００００：１を実現するような１次元型の光変調素子は、いずれの種類においても製造プロセス上非常に困難である。また、各画素の不均一性を事前に検出し、検出された不均一性を補正するよう各画素への補正を行うことも考えられるが、駆動時の素子温度や経年の変化などにより適切な補正係数が変動することから、このような補正によって確実に上述したような横線（縦線）の発生を回避することは難しい。

以上の問題に鑑みて、本発明は、１次元型の光変調素子を走査して画像を投射するにあたって生じる横線又は縦線の発生を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、１次元型の光変調素子を備える変調光学部と、投射光学部と、走査光学部とを有する画像投射装置において、走査光学部に、ポリゴンミラーが設けられ、ポリゴンミラーの少なくとも１つのミラー面を、その垂線方向が、ポリゴンミラーの回転軸と直交する面内に沿う方向から所定の傾斜角をもって傾斜した方向となる面として構成する。
また、本発明の画像投射装置において、ポリゴンミラーの各ミラー面における傾斜角の違いによる１次元画像の偏向を予め補正する画像信号偏向補正部を設ける構成としてもよい。

上述したように、本発明の画像投射装置によれば、１次元型の光変調素子によって変調されたライン状の光束をポリゴンミラーによって走査して投射し、スクリーンなどに結像して画像を表示するものであり、特にポリゴンミラーのミラー面が、通常は回転軸と直交する面に対し鉛直な面とされ、すなわちその垂線方向が、回転軸と直交する面内に沿う方向とされるものであるのに対し、本発明においては、垂線方向が、回転軸と直交する面内に沿う方向から傾斜した方向となるミラー面を含む構成とするものである。
このようなポリゴンミラーを用いて、１次元型の光変調素子によって画像情報等に対応して変調された光を走査すると、そのミラー面の傾斜角によって例えば画像が上下に偏向されることとなる。したがって、光変調素子の不均一による横線が上下方向に拡散され、人間の目に殆ど認識されない程度に抑えることが可能である。
また、このポリゴンミラーの傾斜による偏向を予め補正する画像信号補正部を設けることによって、画像のぶれを抑えるとともに、ミラー面の傾斜をより大きくすることが可能となり、更に効果的に画像の不均一性を抑えることが可能となる。

本発明によれば、１次元型の光変調素子を走査して画像を投射するにあたって生じる横線又は縦線の発生を抑制することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１は本発明構成の画像投射装置の一実施形態例の概略構成図である。本発明の画像投射装置５０は、例えば大型スクリーン用プロジェクタ、特にディジタル画像のプロジェクタとして、または、コンピュータ画像投影用等に用いられるものであり、１次元型の光変調素子により光を変調して出射する変調光学部１０と、変調光学部１０から出射される光を、スクリーン３０に結像する投射レンズ等の投射光学部９７と、１次元型の光変調素子の長手方向と直交する方向に走査して、スクリーン３０に画像を表示する走査光学部、この場合ポリゴンミラー２０を備える構成とされる。

そしてこの例においては、変調光学部１０に、半導体レーザなどのコヒーレントな光を射出するレーザ光源８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂと、各レーザ光源に対して、それぞれ光路上に順次設けられたミラー８４Ｒ、８４Ｇ、８４Ｂ、各色照明光学系（レンズ群）８６Ｒ、８６Ｇ、８６Ｂ、及び光変調素子として機能する１次元型の光変調素子８８Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂとを備えている。各色照明光学系（レンズ群）８６Ｒ、８６Ｇ、８６Ｂは、１次元型の光変調素子８８Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂに対して効率よく光源からの光を照射するように光束形状を整える機能を有する。また、光変調素子８８Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂによりそれぞれ光強度が変調された各光の光路上に例えば複数の色光を合成するダイクロイックミラー等の色合成フィルタ９０が配置され、その出射側の光路上に、空間フィルタ９２、ディフューザ９４、ミラー９６を備える構成とされる。この変調光学部１０から出射された変調光が、投射光学部９７を介してポリゴンスキャナ２０により走査されて、スクリーン３０に結像される。このスクリーン３０は、例えばポリゴンスキャナ２０の回転中心軸をほぼ中心位置とするほぼ円筒面として構成し得る。

この変調光学部１０において、カラー画像表示を行う場合は、光源として例えば３原色である赤、緑及び青色の光束を射出するレーザ光源をそれぞれ含む構成としてもよい。すなわち、レーザ光源８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂとしては、それぞれ赤色光（例えば波長６４２ｎｍ、光出力約３Ｗ）、緑色光（例えば波長５３２ｎｍ、光出力約２Ｗ）、青色光（波長４５７ｎｍ、光出力約１．５Ｗ）のレーザを射出するレーザダイオード等を用いることができる。なお、レーザ光の波長及び光出力はこれらに限定されるものではない。
また光変調素子８８Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂとしては、例えば上述した静電駆動方式によるＭＥＭＳデバイスである例えばＧＬＶ型、すなわち回折格子型の光変調素子を用いることができ、またその他半導体レーザダイオードもしくは半導体発光ダイオードをアレー状に配置した光変調素子や、液晶画像素子を１次元状に配列した光変調素子などを用いることができる。

このような構成の変調光学部１０において、レーザ光源８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂから射出された赤色、緑色及び青色の各レーザ光は、それぞれミラー８４Ｒ、８４Ｇ、８４Ｂを経て各色照明光学系８６Ｒ、８６Ｇ、８６Ｂから各光変調素子８８Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂに同期入力される。
更に、各レーザ光は、例えばＧＬＶ型の光変調素子８８Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂによって回折されることにより画像情報等に対応して変調され、これら３色の変調光が色合成フィルタ９０によって合成され、続いて空間フィルタ９２によって信号成分のみが取り出される。
次いで、このＲＧＢの画像信号は、ディフューザ９４によってレーザスペックルが低減され、ミラー９６及びレンズ９７を経て、画像信号と同期する走査照明系である例えばミラー面が４面のポリゴンスキャナ２０によって空間に展開され、スクリーン３０上にフルカラー画像として投影される。

このように、レンズ９７の後にスキャナ２０を配置するいわゆるポストプロジェクションと呼ばれる構成とする場合、光が透過する領域はレンズ９７のいわば芯の部分しか使用しないので、円筒形状のスクリーン３０に投影する場合は、画像の四隅の劣化が少なく、したがってスクリーン３０の四隅までくっきりした画質に優れた画像を表示することが可能である。

そして本発明の画像投射装置５０において用いるポリゴンミラー２０は、図２にその一例の概略斜視構成図を示すように、そのミラー面、図示の例では第１〜第６の面２０１〜２０６を、その矢印ｖ１〜ｖ６で示す垂線方向が、ポリゴンミラー２１の回転軸と直交する面、図示の例では上面２０ｕの面内に沿う方向、すなわち破線で示す方向から所定の傾斜角θ１〜θ６をもって傾斜した方向となる面として構成する。図示の例では、各傾斜角θ１〜θ６は、それぞれ上面２０ｕに対し鉛直な面内における垂線方向からの角度としてそれぞれ示す。このように、上面２０ｕに対し鉛直な方向に傾斜させてミラー面を構成する場合は、反射される画像光はスクリーン３０の上下に偏向して投影される。なお、本発明において用いるポリゴンミラーとしては、図２に示す６面のミラー面を有する形状に限定されることなく、３面以上のポリゴンミラーを用いることが可能である。

一方、通常のポリゴンミラーの概略斜視構成図を図３に示す。一般的なポリゴンミラー２１は、例えば６面もミラー面を有する場合、その第１面２１１〜第６面２１６はそれぞれ、矢印ｖ１１、ｖ１２、・・・、ｖ１６で示す垂線方向が全て、回転軸と直交する面、例えば上面２１ｕの面内に沿う方向となる。この場合、１次元画像の走査軌跡も全てのミラー面において同一の軌跡を通る。
このような一般的なポリゴンミラーを用いて１次元型の光変調素子からの光を走査する走査光学部の一例を図４に示す。図４において、光源１５１から出射された光は、レンズ１５２により矢印Ｌｉ１で示すように１次元型の光変調素子１５３に効率よく照明され、光変調素子１５３において画像情報等に対応して変調された光は、矢印Ｌ１ｍで示すように、投射レンズ１５４を介してポリゴンミラー１２０のミラー面で反射されて、矢印Ｌｓ１で示すようにスクリーン１３０に投影されて、スクリーン１３０上で結像される。ポリゴンミラー１２０の回転軸をｃ１、回転方向を矢印ｒ１、更に画像光のスクリーン１３０上での走査方向を矢印ｓ１で示す。このとき、光変調素子１５３の一部に欠陥等により不均一な画素が存在すると、実線Ｌで示すように、スクリーン１３０上に走査方向ｓ１に沿った横筋Ｌｄが発生する。図５に、このような横筋Ｌｄ１、Ｌｄ２、・・が発生した状態のスクリーン１３０上での表示画像の一例を模式的に示す。上述したように、１次元画像の走査軌跡はポリゴンミラーの全ての面において同一の軌跡を通るので、原画像にはないこのような横筋が発生する。

なお、この画像表示素子の不均一性としては、仮に目標光強度に対して０．１％程度の誤差を発生させる不均一性であっても、人間の視覚特性上識別することが可能である。さらに画像の暗部（Ｏｆｆ時）においては、各画素のコントラストが１万分の１程度の漏れ光を発生させただけでも横筋が知覚可能となる。上述したように、このような微小な誤差、不均一性の発生を製造プロセス上取り除くことは極めて困難であり、歩留まり及び生産性の低下、ひいてはコスト高を招来する恐れがある。

これに対し、本発明の画像投射装置においては、上述の図２において説明したように、ポリゴンミラーの少なくとも１つの面、図２の例では全ての面の垂線方向が、回転軸と直交する面内に沿う方向から所定の傾斜角をもつ方向となるように構成することから、各ミラー面で反射される光はミラー面毎にこの場合スクリーンの上下方向に偏向され、スクリーン等に結像されて表示される１次元画像は、上下に表示位置が移動して走査されることとなる。これによって、１次元型の光変調素子がもつ不均一性、すなわち製造過程で生じる回折角度のばらつき等による変調度の不均一性を、いわば上下方向に拡散することができるので、結果的に人間の目に横筋を見えにくくすることができ、画像の均一性を向上させることが可能となる。

このようなポリゴンミラーを用いた本発明の実施形態例に係る画像投射装置の走査光学部の一例の概略斜視構成図を図６に示す。この例においては、ポリゴンミラーの各ミラー面における前記傾斜角の違いによる１次元画像の偏向を予め補正する画像信号偏向補正部を設け、さらに、ポリゴンミラーにより走査される光のスクリーン上での歪を補正する画像信号歪補正部を設ける例を示す。
すなわちこの場合、図６に示すように、画像信号Ｓｇから１次元型の光変調素子に出力するために画像信号をライン状に切り出す画像信号切り出し部６１、画像信号偏向補正部６２、画像信号歪補正部６３が設けられ、画像信号歪補正部６３から１次元型の光変調素子８８に補正した画像信号Ｓｍが出力される。そして図示しない光源からの光Ｌｉは、光変調素子８８において補正された画像信号に基づき変調されて矢印Ｌｍで示すように出射され、上述したポリゴンミラー２０により反射され、ライン状の画像光Ｌｓとして、例えば平面状のスクリーン３１に投影され、矢印Ｓで示すようにスクリーン３１上を走査されて画像が表示される。直この場合、ポリゴンミラー２０は回転軸ｃを中心に矢印ｒで示すように回転され、回転角度検出部６４によってその回転角度が検出されて、回転角度信号Ｓａが画像信号偏向補正部６２及び画像信号画像信号歪補正部６３に出力される構成となっている。

上述したように、本発明の画像投射装置においては、ポリゴンミラーのミラー面を傾斜させることによって、反射される画像光が偏向され、例えば上下方向に偏向させる場合は、各ポリゴンミラー面の回転により形成される１次元画像の軌跡はミラー面毎に上下に躍動することとなる。したがって、図７Ａに示す原画像は、例えば図７Ｂに示すように上下に躍動した画像の重ね合わせとなる。

このような画像の重ね合わせが生じないように、画像信号偏向補正部５において、例えばミラー面毎に画像の偏向による例えば上下移動を補正する。すなわちミラー面の傾斜方向が上向きである場合は、画像の位置を下方に補正し、ミラー面の傾斜方向が下向きである場合は画像の位置を上方に補正する。これにより、スクリーン３１上の像は、ポリゴンミラーのミラー面の傾斜による１次元画像が上下に躍動することなく、原画像と同じ画像を図７Ｃに示すように定位置に表示することが可能となる。一方、１次元型の光変調素子による不均一性の影響は、画像がミラー面毎に上下に躍動することから、この場合空間的に上下に拡散されるため、画像への影響は十分に軽減される。

具体的には、ミラー面の傾斜角はポリゴンミラーとスクリーンとの距離によってほぼ選定される。本発明者が検討した結果、１０〜２０ピクセル（画素）分の例えば上下方向の偏向により、人間の眼に有意な効果を生じさせることができ、横線が殆ど視認できない程度に不均一性が解消されることが確認された。ポリゴンミラーとスクリーンとの間隔にもよるが、例えばミラー面の垂線方向を回転軸に沿う方向から１°傾斜させると、光は２°偏向され、スクリーン上において十分横線の低減化を図ることが可能となる。
このようにミラー面を例えば上方、下方に傾斜させることによって、スクリーンの上部及び下部において画像を表示できない無効領域が生じ、この部分は暗レベルにする必要がある。したがって、傾斜角を大きくしすぎるとこの無効領域が広くなってしまうので、傾斜角は実用的には１０°以下程度、更に望ましくは５°以下程度に抑えることが望ましい。

なお、この例においては、スクリーン３１として平面状のスクリーンを用いるものであるが、上述したように画像信号歪補正部６４を設けることによって、ポリゴンミラー２０により走査される画像光のスクリーン３１上での歪を補正することができる。
これについて説明すると、１次元型の光変調素子８８によって変調されたライン状の画像光を走査すると、円筒形状、すなわちポリゴンミラー２０の回転軸をほぼ中心軸とする円筒形状のスクリーン３０に投影する場合は、図８に模式的に走査した光を矢印で示すように、スクリーン３０の左端から右端まで歪を生じることなく投影されるので、画像に歪を生じることがない。
一方、図９に示すように、スクリーン３１が平面状の場合は、ミラー面に対し入射光が入射角度を有する場合は、破線矢印で示すように真横に走査されずに、実線矢印で示すように湾曲した軌跡を描くこととなる。つまり、左端及び右端において、中央部と比べて拡大された画像となってしまう。本発明においては、ポリゴンミラーのミラー面を傾斜させることから、平面状のスクリーンに投影する場合は、このような歪を補正することが特に重要である。

このような画像の歪を解消するために、画像信号歪補正部６４において、例えば図１０Ａに示す平面状の画像を、図１０Ｂに示すように画面中央で拡大され、左端及び右端において上下に縮小された画像に予め補正しておく。この補正により、平面状のスクリーン３１に画像を投影する場合においても、原画像と同一の画像を、歪が生じることなく表示することが可能となる。
以上の画像信号の補正は、ポリゴンミラー２０の回転角度検出部６４から得られる回転角度信号Ｓａに基づいて、各ミラー面の走査開始時及び走査終了時に合わせて信号出力タイミングが調整されることによって、ミラー面毎の信号の補正を確実に行うことができる。

以上説明したように、本発明の画像投射装置によれば、光変調素子の不均一性に起因する画像表示面上に現れる横線又は縦線の発生を抑制ないし回避することができ、画像認識に対する妨害感を改善して、画像の均一性を向上することができる。
このため本発明によれば、光変調素子自体の均一性を高めるために行う例えば製造プロセスにおける検査工程などを簡易化し、製造プロセスの簡易化を図ることが可能となる。
このように、本発明によれば、ポリゴンミラーの形状を変更するのみの簡易な構成によって画像均一化を達成することができ、ひいては画像投射装置全体の製造価格の低減化が可能となる。

なお、上述の例においては、１次元型の光変調素子としてＧＬＶ型の光変調素子を用いる例を説明したが、本発明の画像投射装置において、このような１次元型の光変調素子に換えて、例えばアレーＬＥＤ、アレーレーザなどの列状に配置された発光素子の駆動出力変調による光変調機能付発光素子や、あるいは光源からの光を液晶素子やＤＭＤ素子などの微小な２次元型光変調素子をアレー状に配列した光変調素子を用いる場合にも適用可能である。
また、１次元画像を変調する１つの光変調素子に換えて、ライン状に配列された複数の光変調素子によって１次元画像を変調する構成とする場合においても本発明を適用することが可能である。

次に、本発明の画像投射装置において、ポリゴンミラーのミラー面の傾斜角を、光変調素子の１画素間隔の半分の間隔に対応する角度として変化させる構成とする場合について説明する。
この場合、ポリゴンミラーのミラー面の傾斜角を、光変調素子によってライン状に配列された画素間の間隔に対し、ほぼ半分の間隔に対応して例えば隣接するミラー面が傾斜するように構成する。この傾斜角度は、光変調素子の画素の間隔と、光変調素子から投射レンズを介してスクリーンに達する距離に対応して選定される。例えば、１つおきのミラー面がそれぞれ僅かに上方向、下方向に傾斜した面として構成する。
このような構成とする場合、図１１に示すように、スクリーン３０上において上向きのミラー面から反射される画像光ＬＡと、下向きのミラー面から反射される画像光ＬＢは、スクリーン３０の上下方向に半画素分ずれて表示される。これにより、インターレース方式の表示が可能となり、解像度をほぼ２倍に向上させることが可能である。

図１２にこの場合の各ミラー面により表示される画素を模式的に示す。図１１に示す上向きのミラー面からの画像光の各画素Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・は、矢印Ｓで示す走査方向にそれぞれＡ１´、Ａ２´、Ａ３´、・・・と画像情報に対応して変化して表示される。隣接する下向きのミラー面からの画像光Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、・・・は、画素の間隔、この場合画素Ａ１及びＡ２の間隔のほぼ半分であるいわば半画素分下方向にずれて表示される。

上述のＧＬＶ型などの回折格子型光変調素子においては、画素間を隙間なく構成することが可能であるが、このようなポリゴンミラーを用いて画像を表示する場合は、画素間の輝度の低い領域を補間することが可能であり、或いは、画素の間を離間させて構成することも可能となる。また、その他の構成の１次元型に配列される例えばアレー状液晶素子、アレーＬＤ、アレーＬＥＤなどの光変調機能付発光素子を光変調素子に換えて用いる場合、画素間が区切られ、いわば画素間に暗レベルの領域が存在する。このような光変調素子を用いる場合においても、上述の構成によるポリゴンミラーによりインターレース方式の表示を行うことによって、このような隙間を補間することができ、より良好な画質をもって画像を表示することが可能となる。画素間の間隔が大きくなるほど、このような補間により画質の向上を図る効果が得られる。
なお、上述の例においてはポリゴンミラーの傾斜角を２方向としたが、３方向以上に選定し、画素の配列方向に、例えば画素の１／３、１／４、・・・などにずらして偏向させて画像を表示することも可能である。つまり、１つのミラー面により投影されるライン状の画像光の１画素の間に２以上の任意の数の画素を僅かにずらして表示することが可能であり、すなわちポリゴンミラーの傾斜角をｎ（ｎは２以上の自然数）個の方向に選定し、画素間を１／ｎずつずらして偏向させて画像を表示することができる。この場合、光変調素子の画素間隔に対応して、画素間を補間する画素数を任意に選定することが可能である。これにより、光変調素子の特性に限定されることなく、ポリゴンミラーのミラー面の角度を選定するという簡易な構成によって、画質を良好に保持することが可能となり、また光変調素子の設計自由度を高めることが可能である。

なお、本発明は、上述の各実施形態例において説明した構成に限定されることなく、例えば光源として単色の光源を用いる場合、２色の光源を用いる場合、また赤、緑及び青色以外の３色の光源を用いる場合や、さらに４色の光源を用いる場合などにおいても適用可能である。また、光変調素子としても上述したように各種の１次元型構成の光変調素子が適用可能であって、本発明構成を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の実施形態例に係る画像投射装置の一例の概略構成図である。本発明の実施形態例に係る画像投射装置に用いるポリゴンミラーの一例の概略斜視構成図である。従来のポリゴンミラーの一例の概略斜視構成図である。ポリゴンミラーを用いた画像投射装置の走査光学部の一例の概略斜視構成図である。不均一性が発生した表示画像の説明図である。本発明の実施形態例による画像投射装置の一例の要部の概略斜視構成図である。Ａは原画像の模式的な平面図である。Ｂはポリゴンミラーの偏向により移動した画像の模式的な平面図である。Ｃは画像信号偏向補正部により補正された画像の模式的な平面図である。円筒形状のスクリーンに投影した画像の軌跡を示す模式的な平面図である。平面状のスクリーンに投影した画像の軌跡を示す模式的な平面図である。Ａは画像信号歪補正部により補正した画像情報を模式的に示す平面図である。Ｂは補正後の画像信号を平面状のスクリーンに投影した画像を模式的に示す平面図である。本発明の実施形態例に係る画像投射装置の画素の表示態様の説明図である。本発明の実施形態例に係る画像投射装置の画素の表示態様の説明図である。１次元型の光変調素子の一例の概略斜視構成図である。１次元型の光変調素子の一例の回折態様の説明図である。１次元型の光変調素子の一例の回折態様の説明図である。

符号の説明

１０．変調光学部、２０．ポリゴンミラー、２０ｕ．上面、２１．ポリゴンミラー、３０．スクリーン、３１．スクリーン、５０．画像投射装置、８２Ｒ．光源、８２Ｇ．光源、８２Ｂ．光源、８６Ｒ．照明光学系、８６Ｇ．照明光学系、８６Ｂ．照明光学系、８８Ｒ．光変調素子、８８Ｇ．光変調素子、８８Ｂ．光変調素子、９０．色合成フィルタ、９２．空間フィルタ、９４．ディフューザ、９６．ミラー、９７．投射光学部、２０１．第１の面、２０２．第２の面、２０３．第３の面、２０４．第４の面、２０５．第５の面、２０６．第６の面

Claims

１次元型の光変調素子を備える変調光学部と、投射光学部と、走査光学部とを有する画像投射装置において、
前記走査光学部に、ポリゴンミラーが設けられ、
前記ポリゴンミラーの少なくとも１つのミラー面は、その垂線方向が、前記ポリゴンミラーの回転軸と直交する面内に沿う方向から所定の傾斜角をもって傾斜した方向となる面である
ことを特徴とする画像形成装置。
前記ポリゴンミラーの各ミラー面における前記傾斜角の違いによる１次元画像の偏向を予め補正する画像信号偏向補正部が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
前記ポリゴンミラーにより走査される光のスクリーン上での歪を補正する画像信号歪補正部が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
前記走査光学部から投射される光が、ほぼ円筒形状のスクリーンに結像される
ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
前記ポリゴンミラーのミラー面の傾斜角が、前記光変調素子の１画素間隔の半分の間隔に対応する角度として変化されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。