JP2008051963A - 画像投射装置 - Google Patents
画像投射装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008051963A JP2008051963A JP2006226809A JP2006226809A JP2008051963A JP 2008051963 A JP2008051963 A JP 2008051963A JP 2006226809 A JP2006226809 A JP 2006226809A JP 2006226809 A JP2006226809 A JP 2006226809A JP 2008051963 A JP2008051963 A JP 2008051963A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- optical unit
- scanning optical
- light modulation
- modulation device
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
【解決手段】走査光学部130に、1次元型の光変調装置の長手方向と略直交する方向に走査する主走査光学部108と、1次元型の光変調装置の長手方向に走査する副走査光学部107とを設ける。副走査光学部107によって例えばフレーム毎に上下移動することで、画像の横筋を抑制ないしは回避することができる。ポリゴンミラーの面倒れ誤差を補正できる。
【選択図】図2
Description
この場合、第1及び第2の電極31及び32は3本ずつ6本で一組の光変調素子11が構成され、この光変調素子11が基体(図示せず)上に例えば1080組、第1及び第2の電極31及び32の矢印Yで示す幅方向に並置配列して形成され、回折格子型の光変調装置50が構成される。
ここで、図17に示すように、隣接する第1の電極31の間の距離をdとし、また第1及び第2の電極31及び32に入射する光(入射角:θi)の波長をλ、回折角をθmとすると、
d×[sin(θi)−sin(θm)]=m×λ
で表すことができる。ここで、mは次数であり、0,±1,±2・・・の値をとる。
そして、第1及び第2の電極31及び32の頂面の高さの差Δhが(λ/4)のとき、回折光の光強度は最大の値となる。すなわち、第2の電極32に印加する電圧を変化させることで、第1及び第2の電極31及び32の頂面の高さの差Δhを変化させることができ、その結果、回折光の強度を変化させて、階調制御を行うことができる。
また、特にポリゴンミラーを走査手段として用いる場合、ミラー面の面倒ればらつきによって、走査された画像がフレーム毎に上下移動してしまう恐れがある。このような上下移動が生じると、縦解像度が劣化してしまう。横長の画像を高フレームレートで表示するには走査手段としてポリゴンミラーを用いることが有利であるが、ポリゴンミラーの各ミラー面を高精度に作製することは現状では難しく、製造上のコストを非常に増大させるという問題がある。このため、このような走査手段による投影位置の誤差を補正することが求められている。
また、本発明は、上述の画像投射装置において、副走査光学部は、主走査光学部によって形成される画像のフレームにおいて1画素間隔に相当する角度の整数倍分だけ1次元型の光変調装置の長手方向に光軸角を変化させると共に、変化させた光軸角に相当する画素数分の移動に対応して、1次元型の光変調装置に入力する画像信号を補償する信号処理部が設けられる構成とする。
また、このような微小振動等の移動に対応して画像信号を予め信号処理部で補償することによって、画像が乱れることがなく、良好に画像を表示することが可能となる。
図1は、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。図1に示すように、この画像投射装置は、変調光学部110、投射光学部120、走査光学部130を有し、変調光学部110には、光源、照明光学系、光変調装置、色合成部及び光選択部が少なくとも配置される。この場合、例えば光の3原色である赤、緑及び青色のレーザ光(矢印LR、LG及びLBで示す)を射出する光源100R、100G及び100Bを備える。そしてこれらの光源100R、100G及び100Bから射出された各色光は、照明光学系101R、101G及び101Bを通過した後、図示しないミラーによって光路を曲げて1次元型の光変調装置102R、102G及び102Bに入射される。信号処理部200からの信号SR、SG及びSBに基づいて、これら光変調装置において反射又は回折により変調された光は、同様に図示しないミラーにより光路を曲げてL型プリズム等の色合成部104に入射され、色合成部104において一本の光束に纏められて例えば3原色の光LTとして射出される。この合成された光LTの光路上に光選択部105、いわゆる空間フィルターが配置され、ここにおいて1次元画像光が選択される。選択された画像光の射出光路上に投影レンズ106、更に回転ミラー等より成る副走査光学部107、ガルバノミラーやポリゴンミラー等より成る主走査光学部108が配置され、投射光学部120及び走査光学部130が構成される。そして主走査光学部108の例えば矢印rで示す回転により1次元状の画像光が矢印L1、L2、L3、・・・で示すように走査され、スクリーン150等の表面の画像生成面150Sにおいて矢印Sで示す方向に順次画像が投影される。
また、光選択部105は例えばオフナー光学系として構成され、空間フィルターとして例えばシュリーレンフィルター105Sを通過した1本の光束が投影レンズ106により副走査光学部107及び主走査光学部108を介してスクリーン150上に結像される構成とする。なお、シュリーレンフィルター105Sは、例えばフーリエ面に配置される。
一方、第2の電極32が図16及び図17の右側に示した状態である駆動時には、第1及び第2の31及び32で構成される回折格子により回折された±1次(m=±1)の回折光はシュリーレンフィルター105Sを通過する。
このような構成にすることで、スクリーン150に投影すべき光のオン/オフを制御することができる。また上述したように、第2の電極32に印加する電圧を変化させることで、第2の電極32の頂面と第1の電極31の頂面の高さの差Δhを変化させることができ、その結果、回折光の強度を変化させて、階調制御を行うことができる。
またその他の1次元型の光変調装置としては、例えばアレー状液晶素子、アレーLD(レーザダイオード)、アレーLED(発光ダイオード)などの光変調機能付発光素子を光源及び光変調装置に換えて用いることも可能である。
この場合、光源100(図示しないが例えば赤、緑及び青色の3原色の光源100R、100G及び100Bに対応)から出射された光は照明光学系101(101R、101G及び101Bに対応)によって所定の形状の光束に整形されて光変調装置102(102R、102G及び102Bに対応)に照射される。光変調装置102によって、画像等の情報に対応して変調された光は、図示しない色合成部で合成されて、光選択部105及び投影レンズ106に入射される。投影レンズ106の入射前の位置に1次元像46が結像され、ここにおいて光散乱素子いわゆるディフューザを配置する構成としてもよい。
例えば図3に示すミラー41の回転等によって光軸を上下に1画素幅移動させた場合は、そのままであると画像生成面150Sに投影された画像も1画素幅移動してしまうので、後述するように、光変調装置102に入力する画像信号を逆方向に1画素分移動させて変調するようにする。
画像におけるスジを目立たなくするためには、なるべく多くの画素を平均化することが望ましい。そのためには副走査光学部107によって、画像の投射位置を図4に示すように周期的に移動させればよい。図4において、横軸は1フレーム単位の時間、縦軸は1画素幅を単位とする画像生成面150S上の位置を示す。この例においては、一方へ4画素、他方へ4画素移動するので、元の位置の画素を加えて9画素分を平均化することができる。
図4に示すように、1フレームの画像描画中は副走査光学部107をある位置で静止するようにし、画像信号がこの光変調装置102に入力されていない時間、すなわち図2における非表示領域48a及び48bを主走査光学部108により走査している時間に、この副走査光学部107の例えば1画素分の移動を完了すれば、画像すなわち図2中のスクリーン150上における2次元像47に影響を与えることはない。
画像信号が1秒あたり120フレームすなわち1フレーム約8ミリ秒である場合、画像信号が光変調装置102に入力されない時間は約2ミリ秒である。この間に1画素分の17μm程度の移動を完了することが望ましい。この程度の移動速度は、投射距離にもよるが、副走査光学部107においてピエゾ素子やリニアモータ等を用いて十分で可能であり、かつ負荷は低く、動作は十分可能である。
図5に示すように、この場合各フレームF1、F2、F3、・・・毎に、各光変調素子M1、M2、M3、・・・M1085、M1086、M1087、M1088に入力する画像信号P1、P2、・・・P1079、P1080が順次1画素分ずつ移動するように割り当てられる。図5の例では8フレーム目まで1画素分ずつ移動させた後、9フレーム目に8画素分逆向きに移動させて元の割り当て位置に戻す場合を示す。このような信号の割り当てを行い、同時に、図1及び図2に示す副走査光学部107によって上下に1画素分に対応する角度分、順次光軸を変化させることによって、画像生成面150S上においては、各画素の配置位置がずれることなく、すなわち画像が上下にぶれることなく良好に表示される。この場合、上述の図4において説明した例と同様に、元の位置の画像信号を含めて9画素分の平均化を行うことができる。
なお、図5においては、8フレームの間に1画素分ずつ信号の割り当て位置をずらした後、9フレーム目に元の割り当て位置に戻す例を示すが、10フレーム目以降17フレーム目まで逆方向に1画素分ずつ割り当て位置を移動させて戻すことも可能である。
なお、光変調装置に設ける光変調素子の数及び表示する1次元像の画素数はこの例に限定されるものではない。
また、移動1回あたりの画像の移動幅に本質的な制限はないが、上述した図3における振動素子や図7に示す例のような回転移動機構等を設ける場合に、これらの駆動部への負荷を軽減するためには、1画素幅とすることが好ましい。つまり、副走査光学部107を駆動するモータ等の駆動部の負荷を軽減するには、例えば図4に示す例のように、連続して同一方向に1画素分画像を移動させる走査を行い、次に逆方向に連続して1画素分移動させる走査を行うことをくり返す平均化を行うことが望ましい。
更に、平均化する画素の数に本質的な制限はないが、できるだけ多くの画素を平均化した方がスジの低減効果が大きい。
なお、1回あたりの移動幅を数画素分程度に大きくすることによって、例えばランダムに副走査光学部107によって画素の上下移動を行うことも可能であり、この場合は周期性がなくなるので、横スジの平均化によるちらつきの周期性を抑制ないしは回避して、より確実にスジの低減化を図り、より良好な画像の表示を行うことが可能となる。
これに対し、本発明の画像投射装置においては、上下に画像を走査する副走査光学部を設けることから、この画像の上下移動分を相殺するように副走査光学部を制御することによって、良好に画像を表示することができる。
すなわちこの場合、図9に示すように、予めポリゴンミラー108Aによる面倒れ精度誤差を測定しておき、ポリゴンミラー108Aの回転角度を回転角度検出部64によって検出し、角度信号Saが副走査光学部107を駆動する副走査光学部駆動制御部62に出力される。そして、ポリゴンミラー108Aの面倒れ精度誤差に対応して、画像光を偏向するように駆動信号Smを副走査光学部107の図示しない駆動部に出力する。
このようにして、副走査光学部107により予め面倒れ精度誤差を補償されて上下方向に偏向された光がポリゴンミラー108Aにより反射され、ライン状の画像光として、例えばスクリーン150に投影され、矢印Sで示すように走査されて画像が表示される。ポリゴンミラー108Aは回転軸cを中心に矢印r2で示すように回転される。
このような構成とすることによって、ポリゴンミラー108Aの面倒れ精度仕様を大幅に緩和することができ、結果的にコストの低減化を図ることが可能となる。
なお、従来は、円筒面状のスクリーンに映像を投影する場合、例えば液晶パネルやDMD(Digital Micro-mirror Device)などの2次元空間光変調素子を用いる場合は、四隅が歪んでしまうため円筒面状のスクリーンの全ての領域で鮮明な画像を投影することは難しく、スクリーンを多面体構成として投影することしかできなかった。しかしながら、本発明の画像投射装置を用いることにより、横長の画像としても切れ目がなく、且つ円筒面状のスクリーンの四隅まで歪のない優れた画質の画像を表示することが可能となる。円筒面状のスクリーンとすることによって、平面状スクリーンを用いる場合と比較して容易に広視野角を得ることができ、また広視野角とする場合においても、画像投射装置を増加することなく、高精細を保って投影することが可能となる。
また、上述の例においては、投射光学部の後段に走査光学部130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であるが、光が透過する領域は投影レンズ106のいわば芯の部分しか使用しないので、スクリーン150における四隅の劣化が少なく、したがって上述の構成とすることによって、スクリーン150の四隅までくっきりした画質に優れた映像を投影することが可能である。
この場合、副走査光学部により走査角を、光変調装置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1フレーム毎に例えば図3に示すミラー41が傾斜するように構成する。この傾斜角度は、光変調装置の画素の間隔と、光変調装置から投射レンズを介してスクリーン等の画像生成面に達する距離に対応して選定される。
このような構成とする場合、図11に示すように、副走査光学部によって、スクリーン上において上向きに走査される画像光LAと、下向きに走査される画像光LBは、スクリーン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。
特に、暗い階調においては1次元型の光変調装置の各光変調素子の製造ばらつきがそのまま画像にスジとなって現れるので、特にスジの低減効果が大きい。例えば、最もコントラストの低い1500:1程度の画素においても6画素平均化すれば5000:1に改善するので、6画素以上平均化するのが望ましい。また中間階調から明るい階調にかけても、1次元型の光変調装置によって光強度と電圧の関係には個性があるので、やはりスジを低減する効果がある。
また、主走査光学部としてポリゴンミラーを用いる場合は、ポリゴンミラーの各ミラー面の面倒れ精度誤差が大きい場合でも、副走査光学部により誤差を相殺する角度制御を行うことによって、縦方向の解像度劣化はおこらず、ミラー製造コストを大幅に低減できる効果がある。
更に、同じ副走査光学部をフレーム毎に1画素の半分に相当する角度ずらすことによって、インターレース映像として解像度を倍増することもできる。
共通の副走査光学部をつかうことで、スジの低減、ポリゴンミラーの低コスト化、インターレース解像度倍増を同時に達成できる。
Claims (6)
- 1次元型の光変調装置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、前記1次元型の光変調装置の長手方向と略直交する方向に走査する主走査光学部と、前記1次元型の光変調装置の長手方向に走査する副走査光学部とを備える
ことを特徴とする画像投射装置。 - 前記副走査光学部は、前記主走査光学部によって形成される画像のフレームにおいて1画素間隔に相当する角度の整数倍分だけ前記1次元型の光変調装置の長手方向に光軸角を変化させると共に、
変化させた前記光軸角に相当する画素数分の移動に対応して、前記1次元型の光変調装置に入力する画像信号を補償する信号処理部が設けられることを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。 - 前記主走査光学部がポリゴンミラーであることを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。
- 前記副走査光学部により、前記ポリゴンミラーの個別ミラー面倒れ誤差を相殺するように前記1次元型の光変調装置の投影画像の長手方向に光軸角が補正されることを特徴とする請求項3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、ほぼ円筒形状の画像生成面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。
- 前記主走査光学部によって形成される画像のフレーム毎に、前記1次元型の光変調装置の1画素間隔の略半分に相当する移動量をもって前記副走査光学部により走査されることを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006226809A JP5119627B2 (ja) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | 画像投射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006226809A JP5119627B2 (ja) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | 画像投射装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008051963A true JP2008051963A (ja) | 2008-03-06 |
JP5119627B2 JP5119627B2 (ja) | 2013-01-16 |
Family
ID=39236090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006226809A Expired - Fee Related JP5119627B2 (ja) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | 画像投射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5119627B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102253487A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 常晓旺 | 激光扫描式图像投影仪 |
WO2012004888A1 (ja) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | 株式会社ユーテック | 圧電体回折格子、プロジェクター、発光装置及び表示装置 |
JP2015007780A (ja) * | 2014-07-17 | 2015-01-15 | 株式会社ユーテック | 発光装置及び表示装置 |
CN104950434A (zh) * | 2014-03-27 | 2015-09-30 | 精工爱普生株式会社 | 光学器件以及图像显示装置 |
CN105278217A (zh) * | 2014-07-01 | 2016-01-27 | 精工爱普生株式会社 | 光学器件以及图像显示装置 |
US10216079B2 (en) | 2015-09-25 | 2019-02-26 | Yazaki Corporation | Scanning projector screen, and scanning projector system |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10574954B2 (en) * | 2018-10-30 | 2020-02-25 | Silicon Light Machines Corporation | Compensation method for a scanning system with spatial light modulator |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07218849A (ja) * | 1994-02-09 | 1995-08-18 | Olympus Optical Co Ltd | 映像表示装置 |
JP2001042237A (ja) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 映像表示装置 |
JP2002350757A (ja) * | 2001-05-28 | 2002-12-04 | Canon Inc | 画像表示装置 |
JP2006091471A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Sony Corp | 光出射装置及び表示装置 |
JP2006113229A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
-
2006
- 2006-08-23 JP JP2006226809A patent/JP5119627B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07218849A (ja) * | 1994-02-09 | 1995-08-18 | Olympus Optical Co Ltd | 映像表示装置 |
JP2001042237A (ja) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 映像表示装置 |
JP2002350757A (ja) * | 2001-05-28 | 2002-12-04 | Canon Inc | 画像表示装置 |
JP2006091471A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Sony Corp | 光出射装置及び表示装置 |
JP2006113229A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102253487A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 常晓旺 | 激光扫描式图像投影仪 |
WO2011143834A1 (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-24 | Chang Xiaowang | 激光扫描式图像投影仪 |
WO2012004888A1 (ja) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | 株式会社ユーテック | 圧電体回折格子、プロジェクター、発光装置及び表示装置 |
JP5703440B2 (ja) * | 2010-07-09 | 2015-04-22 | 株式会社ユーテック | 圧電体回折格子、プロジェクター、発光装置及び表示装置 |
CN104950434A (zh) * | 2014-03-27 | 2015-09-30 | 精工爱普生株式会社 | 光学器件以及图像显示装置 |
JP2015187678A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | セイコーエプソン株式会社 | 光学デバイスおよび画像表示装置 |
CN105278217A (zh) * | 2014-07-01 | 2016-01-27 | 精工爱普生株式会社 | 光学器件以及图像显示装置 |
CN105278217B (zh) * | 2014-07-01 | 2019-01-08 | 精工爱普生株式会社 | 光学器件以及图像显示装置 |
JP2015007780A (ja) * | 2014-07-17 | 2015-01-15 | 株式会社ユーテック | 発光装置及び表示装置 |
US10216079B2 (en) | 2015-09-25 | 2019-02-26 | Yazaki Corporation | Scanning projector screen, and scanning projector system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5119627B2 (ja) | 2013-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5119627B2 (ja) | 画像投射装置 | |
JP3895711B2 (ja) | 画素移動手段を具備する高解像度ディスプレイ | |
US7891818B2 (en) | System and method for aligning RGB light in a single modulator projector | |
US7619599B2 (en) | Optical scanning device, method of controlling optical scanning device, and image display apparatus | |
US7489714B2 (en) | Speckle reduction laser and laser display apparatus having the same | |
EP1860889B1 (en) | Projection display system | |
US20090091666A1 (en) | Image Projection Apparatus | |
KR20030097329A (ko) | 광스캐너를 구비하는 화상 표시 장치 | |
JP2011215172A (ja) | レーザープロジェクタ | |
JP2012145755A (ja) | 画像表示装置 | |
KR100424766B1 (ko) | 영상 투사 장치 | |
US8107133B2 (en) | Image production apparatus | |
US7369298B2 (en) | Optical scanner and laser image projector using the same | |
US20140002804A1 (en) | Laser Scanning Projection System with Reduced Speckle Contrast and Speckle Contrast Reducing Method | |
JP2009157111A (ja) | 画像表示装置 | |
US7810933B2 (en) | Image projection apparatus | |
US7593151B2 (en) | Display unit and scanning method therefor | |
US5991083A (en) | Image display apparatus | |
JP2006138926A (ja) | 画像表示装置および方法、並びに駆動装置および方法 | |
JP3804821B2 (ja) | 光変調装置及び投映システム | |
JP2010032810A (ja) | 光変調装置組立体及びこれを用いた画像形成装置とその駆動方法 | |
US8451353B1 (en) | Multiple-linear-array MEMS display chips | |
JP2007264076A (ja) | 画像投射装置 | |
JP4882407B2 (ja) | 映像投射装置 | |
JP2007310174A (ja) | 画像投影装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090813 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120501 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120621 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120925 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121008 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |