JP2010271443A - プロジェクタ及び映像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光走査器によるレーザ光の走査速度を大きくすることなく、高解像度の映像を表示することができるプロジェクタ及び映像表示方法を提供すること。
【解決手段】レーザ光源１から二次元ＭＥＭＳミラー３に向けてレーザ光２が出射される。二次元ＭＥＭＳミラー３は、レーザ光２を透過型液晶パネル５に向けて二次元状に走査する。透過型液晶パネル５の各画素において、レーザ光２の強度が変調され、そのレーザ光２がスクリーン１０に投影されることで映像９が表示される。表示される映像９の解像度は透過型液晶パネル５の画素の数により定められ、映像９の１フレームが表示される時間内で、二次元ＭＥＭＳミラー３により透過型液晶パネル５の画素全体にレーザ光２が走査されれば、二次元ＭＥＭＳミラー３による走査速度に係わらず高解像度の映像９が表示される。従って、走査速度を大きくすることなく高解像度の映像９を表示することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像をスクリーン等に投影し表示するプロジェクタ及び映像表示方法に関する。

従来から、大画面の映像を表示させる装置としてプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタでは、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等により光源からの光の強度が変調され、その光が大型スクリーン等に投影されることで映像が表示される。

光源として、レーザ光源が用いられたプロジェクタが開発されている（例えば、特許文献１の段落［００７３］、図６等参照）。特許文献１に記載のプロジェクタでは、レーザ光源から射出されたレーザ光が、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等の走査部によりスクリーンに走査されることで映像が表示される。レーザ光が射出される際には、映像信号の輝度レベルに応じてレーザ光源の出力レベルが変調され、これにより表示される映像の階調が表現されている。

特開２００８−２８８６１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクタでは、投影画面上の画素数が多い高解像度の映像が表示されるためには、走査部によるレーザ光の走査速度が大きくなければならない。レーザ光の走査速度が大きく、映像の１フレームが表示される時間内でのレーザ光の走査回数が多くなければ、画素数の多い高解像度の映像は表示されない。

レーザ光の走査速度を大きくするためには、レーザ光を走査する走査部が高速で作動しなければならない。しかしながら、走査部が高速で作動することで、走査部が破壊される場合がある。特に、プロジェクタの小型化を目的として、走査部が小型に形成される場合、高速で作動する走査部が破壊される可能性は大きくなる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、光走査器によるレーザ光の走査速度を大きくすることなく、高解像度の映像を表示することができるプロジェクタ及び映像表示方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るプロジェクタは、レーザ光源と、光変調器と、光走査器とを具備する。
前記レーザ光源は、レーザ光を出射する。
前記光変調器は、映像を表示するために前記レーザ光の強度を変調する。
前記光走査器は、出射された前記レーザ光を前記光変調器に向けて二次元状に走査する。

このプロジェクタによれば、表示される映像の解像度は光変調器によって定められ、光走査器は、この光変調器に向けてレーザ光を走査する。従って、映像の１フレームが表示される時間内で、光走査器により光変調器の全体にレーザ光が走査されれば、光走査器による走査速度に係わらず高解像度の映像が表示される。これにより、光走査器によるレーザ光の走査速度を大きくすることなく、高解像度の映像を表示することができる。

前記光変調器は、前記レーザ光の強度を個々に変調する複数の画素を有してもよい。この場合、走査された前記レーザ光のビーム径は、前記各画素の面積より大きくてもよい。

映像が表示されるためには、映像の１フレームが表示される時間内で、光変調器の画素全体にレーザ光が走査されなければならない。本形態のプロジェクタでは、レーザ光のビーム径が各画素の面積よりも大きいので、少ない走査回数で画素全体に光が走査される。これにより、走査速度を大きくすることなく高解像度の映像を表示することができる。

前記プロジェクタは、レンズ系をさらに具備してもよい。
前記レンズ系は、前記レーザ光源と前記光走査器との間に配置され、出射された前記レーザ光の前記ビーム径を前記各画素の面積よりも大きくする。

このプロジェクタでは、レーザ光源から出射されたレーザ光のビーム径が、レーザ光源と光走査器との間に配置されたレンズ系により各画素の面積よりも大きくされ、そのレーザ光が光走査器により光変調器に走査される。

前記レーザ光源は、第１の偏光面を有する前記レーザ光を出射してもよい。この場合、前記光変調器は、透過型液晶パネルと、偏光板とを有する。
前記透過型液晶パネルは、前記第１の偏光面を回転させながら、前記レーザ光を透過させることが可能である。
前記偏光板は、前記透過型液晶パネルを透過した前記レーザ光のうち、前記第１の偏光面と異なる第２の偏光面を有する前記レーザ光を透過させる。

このプロジェクタでは、光変調器として、透過型液晶パネル及び偏光板が用いられる。レーザ光源により第１の偏光面を有するレーザ光が出射されるので、レーザ光源と透過型液晶パネルとの間に、偏光板を配置する必要が無い。つまり、本形態のプロジェクタでは、液晶パネルの背後に偏光板を１つ配置すれば映像が表示されるので、プロジェクタの小型化に有利であり、またプロジェクタの構造を簡単にすることができる。

前記レーザ光源が、第１の偏光面を有する前記レーザ光を出射する場合、前記光変調器が、反射型液晶パネルと、偏光分離器とを有してもよい。
前記反射型液晶パネルは、前記第１の偏光面を回転させながら、前記レーザ光を反射させることが可能である。
前記偏光分離器は、前記レーザ光を前記反射型液晶パネルに入射し、前記反射型液晶パネルに反射された前記レーザ光のうち、前記第１の偏光面と異なる第２の偏光面を有する前記レーザ光を投影する。

このプロジェクタでは、光変調器として、反射型液晶パネル及び偏光分離器が用いられる。偏光分離器は、第１の偏光面を有するレーザ光を反射し、第２の偏光面を有するレーザ光を透過させる。あるいは、第１の偏光面を有するレーザ光を透過させ、第２の偏光面を有するレーザ光を反射させる。いずれにしても、偏光分離器により反射型液晶パネルにレーザ光が入射され、反射型液晶パネルにより再び偏光分離器に戻るようにレーザ光が反射される。そして偏光分離器により反射又は透過されて、レーザ光は投影される。

前記光変調器は、複数の微小ミラーを有してもよい。
前記複数の微小ミラーは、前記レーザ光を反射させ、前記レーザ光を反射させる角度が制御されることで、前記レーザ光の強度を個々に変調する。

前記レーザ光源は、赤色、緑色、及び青色の前記レーザ光を時分割で出射してもよい。この場合、前記光変調器は、前記赤色、前記緑色、及び前記青色の前記レーザ光の各強度をそれぞれ変調する。これにより、本形態のプロジェクタでは、フルカラーの映像が表示される。

本発明の一形態に係る映像表示方法は、レーザ光を光走査器に向けて出射することを含む。
前記光走査器により、前記レーザ光は光変調器に向けて二次元状に走査される。
前記光変調器により、前記光変調器上を走査された前記レーザ光の強度を変調させることにより映像が表示される。

以上のように、本発明によれば、光走査器によるレーザ光の走査速度を大きくすることなく、高解像度の映像を表示することができる

第１の実施形態に係るプロジェクタの構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示すプロジェクタの平面図である。 二次元ＭＥＭＳミラーにより透過型液晶パネル上に走査されたレーザ光を示す平面図である。 二次元ＭＥＭＳミラーにより透過型液晶パネル上に走査されたレーザ光を示す平面図である。 第２の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。 第３の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。 第４の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。 第５の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。 第６の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。 各色の映像信号と各色の出射信号とが制御部により出力されるタイミングを説明するための図である。 図１０に示すタイミングに対応してスクリーンに投影される３色のフレームを示す図である。 第１の実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
［プロジェクタの構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタの構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示すプロジェクタ１００の平面図である。プロジェクタ１００は、レーザ光２を出射するレーザ光源１と、出射されたレーザ光２を二次元状に走査する二次元ＭＥＭＳミラー３と、レーザ光２の強度を変調する光変調器４とを備える。

レーザ光源１としては、例えば半導体レーザ、ガスレーザ、又は固体レーザ等が用いられる。あるいは、これらのものが波長を変換する結晶等と組み合わされて用いられてもよい。また、波長の異なる複数のレーザ光をダイクロイックミラーやプリズム等で合成し、その合成したレーザ光をレーザ光２として出射するレーザ光源１が用いられてもよい。

本実施形態では、レーザ光源１から出射されるレーザ光２は直線偏光であり、その偏光面は一方向に定められている。例えば、レーザ光源１内でのレーザ光２の経路に、特定の偏光面を有するレーザ光のみを透過させ又は反射させる偏光素子を設けることで、一方向に定められた偏光面を有するレーザ光２がレーザ光源１より出射される。

二次元ＭＥＭＳミラー３は、静電気力や、磁力、又は圧電効果等により傾斜角度が制御されるものである。これによりレーザ光２の反射角度が制御され、レーザ光２が二次元状に走査される。本実施形態では、日本信号社製のＥＳＳ２１２が用いられている。

二次元ＭＥＭＳミラー３の代わりに、一次元ＭＥＭＳミラーが２つ以上用いられ、レーザ光２が二次元状に走査されてもよい。または、ガルバノミラー又はポリゴンミラーが２つ以上用いられて、あるいは、これらが組み合わされてレーザ光２が二次元状に走査されてもよい。

光変調器４は、透過型液晶パネル５及び偏光板６からなる。透過型液晶パネル５は一対の透明電極の間に液晶分子を挟み込んだものであり、透過型液晶パネル５を透過する光の偏光面を回転させることが可能である。透過型液晶パネル５の駆動方式としては、例えばＶＡ（Vertical Alignment）型、ＩＰＳ（In-Plane Switching）型、又はＴＮ（Twisted Nematic）型等が挙げられる。

透過型液晶パネル５は、図示しない複数の画素を有しており、各画素を透過する光の偏光面を、画素ごとに個別に回転させる。この画素の数が、例えば図１で示すスクリーン１０等に表示される映像９の解像度となり、本実施形態では、透過型液晶パネル５の横方向に１９２０個、縦方向に１０８０個の画素が設けられている。また、本実施形態では、各画素の面積よりも大きいビーム径を有するレーザ光２がレーザ光源１より出射されている。

偏光板６は、透過型液晶パネル５を透過した光のうち、一方向の偏光面を有する光のみを透過させる。偏光板６としては板状のものに限られず、例えばフィルム状のものが用いられてもよい。本実施形態では、レーザ光源１より出射されるレーザ光２の偏光面と、略直行する偏光面を有する光のみを透過させる偏光板６が用いられる。

また図２に示すように、プロジェクタ１００は、レーザ光源１、二次元ＭＥＭＳミラー３、及び透過型液晶パネル５の駆動を統括的に制御する制御部７を備えている。例えば、制御部７は、レーザ光源１を駆動するレーザドライバ、二次元ＭＥＭＳミラー３を駆動するドライバ、透過型液晶パネル５を駆動する液晶ドライバ等を有している。

例えば、制御部７は、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェア及びハードウェアの両方で実現されてもよい。ハードウェアは、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＮＩＣ（Network Interface Card）、ＷＮＩＣ（Wireless NIC）等を含む。ソフトウェアを構成する各種プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶デバイスに格納される。

［プロジェクタの動作］
制御部７に映像信号５０が入力されると、液晶ドライバはこの映像信号５０に基づいて、透過型液晶パネル５の各画素に電圧を加えることにより、透過型液晶パネル５が映像を生成する。また、制御部７は、レーザ光源１に出射信号５５を出力し、二次元ＭＥＭＳミラー３に走査信号６０を出力する。出射信号５５を受けたレーザ光源１は一定の強度を有するレーザ光２を二次元ＭＥＭＳミラー３に向けて出射する。二次元ＭＥＭＳミラー３は、走査信号６０に応じて、レーザ光２を透過型液晶パネル５に向けて二次元状に走査する。

図３及び図４は、二次元ＭＥＭＳミラー３により透過型液晶パネル５上に走査されたレーザ光２を示す平面図である。図３及び図４では、透過型液晶パネル５の複数の画素は省略して図示されている。

まず、透過型液晶パネル５の左上の位置ａより、透過型液晶パネル５の右上の位置ｂに向けて、レーザ光２が走査される。位置ｂは、位置ａよりも、透過型液晶パネル５上において下側に位置するので、レーザ光２は位置ａから位置ｂに向けて斜めに走査される。

次に、位置ｂから、位置ａの下側の位置ｃに向けて、レーザ光２が斜めに走査される。位置ｃからは位置ｂの下側の位置ｄまで、位置ｄからは位置ｃの下側の位置ｅまで、その後も同様に図３に示すアルファベットを順番に辿って、レーザ光２が走査される。図３では、走査されたレーザ光２の中心の軌跡を破線で示している。

なお、位置ａから位置ｂまで走査されるレーザ光２のスポットが作る軌跡と、位置ｃから位置ｄまで走査されるレーザ光２のスポットが作る軌跡との間に、レーザ光２が照射されない領域である隙間ができないようにレーザ光２は走査される。他の位置においても同様にレーザ光２は走査され、これにより、二次元状に走査されたレーザ光２のスポットが作る軌跡の中に、レーザ光２が照射されない領域がなくなる。

また、位置ｂから位置ｍまで走査される領域には、レーザ光２が２回走査される重複領域が含まれる。一定の強度のレーザ光２が２回走査されたこの重複領域では、均一な照度分布が得られる。従ってこの領域内に、透過型液晶パネル５の画素全体が配置される有効画素領域Ｚ（図４において破線で囲う領域）を設置すれば、照度分布が均一な映像９が得られる。この有効画素領域Ｚにおいて、レーザ光２が各画素に入射する。

液晶ドライバにより各画素に加えられた電圧は、画素ごとに設けられた例えばコンデンサ等により保持されており、この電圧の大きさに応じて、各画素に入射したレーザ光２の偏光面が液晶分子により回転される。偏光面を回転されたレーザ光２は次に偏光板６に入射するが、偏光面の回転の程度により、偏光板６を透過するレーザ光２の強度がそれぞれ異なる。なお液晶分子により偏光面が回転されなかったレーザ光２は、偏光板６により遮断される。つまり、各画素に加えられる電圧に応じて、その画素に入射したレーザ光２の光の強度が変調され、このレーザ光２が投影されることで映像９が表示される。

このプロジェクタ１００によれば、表示される映像９の解像度は透過型液晶パネル５の画素の数により定められ、二次元ＭＥＭＳミラー３は、この透過型液晶パネル５に向けてレーザ光２を走査する。従って、映像９の１フレームが表示される時間（典型的には、１／６０秒）内で、二次元ＭＥＭＳミラー３により透過型液晶パネル５の画素全体にレーザ光２が走査されれば、二次元ＭＥＭＳミラー３による走査速度に係わらず高解像度の映像９が表示される。

本実施形態のプロジェクタ１００では、レーザ光２のビーム径が各画素の面積よりも大きいので、透過型液晶パネル５の横方向に１９２０個、縦方向に１０８０個並ぶ複数の画素全体を、位置ａから位置ｎまでの少ない走査回数で走査することができる。これにより、走査速度を大きくすることなく高解像度の映像９を表示することができる。

レーザ光２のビーム径が大きいほど、少ない走査回数で、透過型液晶パネル５の画素全体にレーザ光２が走査される。従って、二次元ＭＥＭＳミラー３の走査速度を小さくすることができる。所望の走査速度（走査回数）が実現できるように、レーザ光２のビーム径が適宜設定される。

また、本実施形態のプロジェクタ１００では、レーザ光源１により直線偏光であるレーザ光２が出射され、レーザ光２の偏光面は一方向に定められている。従って、レーザ光源１と透過型液晶パネル５との間に偏光板を配置する必要が無く、透過型液晶パネル５のレーザ光２が出射される側に偏光板６を１つ配置すれば映像９が表示される。これにより、プロジェクタ１００の小型化に有利であり、またプロジェクタ１００の構造を簡単にすることができる。

図１及び図２には、二次元ＭＥＭＳミラー３により走査されるレーザ光２が作る軌跡を、破線の四角錘Ｘ及び三角形Ｙでそれぞれ示している。レーザ光２は指向性が高いので、二次元ＭＥＭＳミラー３上に位置する四角錘Ｘ及び三角形Ｙの頂点Ｖから直線状にレーザ光２が投影され映像９が表示される。これにより、例えば投影レンズ等の結像装置が用いられなくても、映像９がぼやけることなく表示される。結像装置が用いられないのでフォーカス調整が不要となり、スクリーン１０をプロジェクタ１００からどの距離に設置してもぼけのない映像９が表示される。また結像装置が用いられないので、プロジェクタ１００の小型化に有利であり、またプロジェクタ１００の構造を簡単にすることができる。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明したプロジェクタ１００における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。

本実施形態に係るプロジェクタ２００は、第１の実施形態に係るプロジェクタ１００において、レーザ光源１と二次元ＭＥＭＳミラー３との間にレンズ系２２０を配置したものである。レンズ系２２０は、レーザ光源１から出射されたレーザ光２のビーム径を、透過型液晶パネル５の各画素の面積よりも大きくするものである。このレンズ系２２０によりビーム径が大きくされたレーザ光２が、二次元ＭＥＭＳミラー３により、透過型液晶パネル５上に走査される。

レンズ系２２０は、レーザ光源１から出射されたレーザ光２を拡散させる凹レンズ２２０ａと、凹レンズ２２０ａにより拡散されたレーザ光２を集光する凸レンズ２２０ｂとで構成されている。しかしながらこの構成に限られず、単体の凹レンズや凸レンズが、レンズ系２２０として用いられてもよいし、レンズが２つ以上組み合わされて用いられてもよい。

レーザ光源１の構造を適宜設定してレーザ光源１のビーム径を大きくしてもよいが、本実施形態のように、レーザ光源１の外部に上記のレンズが設置されることで、レーザ光源１の構造を簡単にすることができる。

＜第３の実施形態＞
図６は、本発明の第３の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。本実施形態に係るプロジェクタ３００は、光変調器３０４として、反射型液晶パネル３０５と、偏光ビームスプリッタ３０６が用いられたものである。

反射型液晶パネル３０５は、反射電極と透明電極との間に液晶分子を挟み込んだものであり、透明電極側から入射した光を反射電極にて反射するものである。光が反射される際には、反射電極と透明電極に加えられる電圧に応じて、光の偏光面が回転する。このようなものとして、例えばＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）方式の液晶パネル等が挙げられる。反射型液晶パネル３０５は、第１の実施形態で説明した透過型液晶パネル５と同様に、複数の画素を有しており、この画素の数が、表示される映像の解像度となる。

偏光ビームスプリッタ３０６は、偏光ビームスプリッタ３０６に入射する光をその偏光面により分離させるものである。本実施形態の偏光ビームスプリッタ３０６はプリズム型であり、例えばガラスを材料とした三角柱状のプリズム３０６ａが２つ接着されて構成されている。２つのプリズム３０６ａの接着面３０６ｂには、誘電体多層膜や金属薄膜等の光学薄膜が真空蒸着法やスパッタ法等により形成され、接着面３０６ｂに対してＳ偏光となる光を反射させ、Ｐ偏光となる光を透過させる。偏光ビームスプリッタ３０６として、平面型のものが用いられてもよい。

［プロジェクタの動作］
映像信号に基づいて、反射型液晶パネル３０５の各画素に電圧が加えられる。この際、レーザ光源３０１は偏光ビームスプリッタ３０６の接着面３０６ｂに対してＳ偏光となるレーザ光３０２を二次元ＭＥＭＳミラー３０３に向けて出射する。出射されたレーザ光３０２は、二次元ＭＥＭＳミラー３０３により偏光ビームスプリッタ３０６の接着面３０６ｂに向けて二次元状に走査される。なお、走査されるレーザ光３０２の接着面３０６ｂに対する入射角度は、略４５度である。

偏光ビームスプリッタ３０６の接着面３０６ｂに走査されたレーザ光３０２はＳ偏光なので、接着面３０６ｂにより、進行方向を略９０度曲げられて反射される。反射されたレーザ光３０２は反射型液晶パネル３０５の各画素に入射し、電圧が加えられた液晶分子により偏光面が回転される。反射型液晶パネル３０５の反射電極によりレーザ光３０２は反射され、再び偏光ビームスプリッタ３０６の接着面３０６ｂに入射する。

反射型液晶パネル３０５の各画素にて、偏光面を回転されたレーザ光３０２は、偏光ビームスプリッタ３０６の接着面３０６ｂを透過し、スクリーン１０に投影される。この際、偏光面の回転の程度により、接着面３０６ｂを透過したレーザ光３０２の強度がそれぞれ異なる。従って、各画素に加えられる電圧が制御されることで、各画素に入射したレーザ光３０２の強度が変調されることになり、このレーザ光３０２が投影されることで映像が表示される。

第１の実施形態で説明した透過型液晶パネル５では、一対の透明電極に接続される配線等により、各画素においてレーザ光２が通ることができる面積が小さくなる。つまり、透過型液晶パネル５では、各画素の開口率が小さい。これに対して、本実施形態の反射型液晶パネル３０５は、反射電極及び透明電極に接続される配線等は、反射電極の、液晶分子が設けられている側とは反対側に設けられる。つまり、反射型液晶パネル３０５では、透過型液晶パネル５と比べて、各画素の開口率が大きい。従って、レーザ光２の利用効率が高くなり、輝度の高い映像が表示される。また、各画素の液晶分子内での偏光の乱れが少ないため、表示される映像のコントラストが高くなる。

＜第４の実施形態＞
図７は、本発明の第４の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。本実施形態に係るプロジェクタ４００は、光変調器４０４として、反射型液晶パネル４０５と、ワイヤグリッド偏光板４０６が用いられたものである。ワイヤグリッド偏光板４０６は、第３の実施形態で説明した偏光ビームスプリッタ３０６と同様に、ワイヤグリッド偏光板４０６に入射する光を、その偏光面により分離させるものである。

ワイヤグリッド偏光板４０６は、透明基板上に形成された例えばアルミニウムやタングステン等の金属薄膜が、一方向に延びる周期的に形成された微細な溝構造を有するものである。金属薄膜は、例えば真空蒸着法やスパッタ法等により形成される。金属薄膜を分断する微小な溝は、例えば干渉露光法とエッチング法とを組み合わせることにより形成される。干渉露光法に代えて、電子線描画法、又はＸ線リソグラフィー法等が、エッチング法と組み合わされてもよい。本実施形態のワイヤグリッド偏光板４０６は、光が入射する入射面４０６ｂに対して、Ｐ偏光となる光を透過させ、Ｓ偏光となる光を反射させる。

［プロジェクタの動作］
レーザ光源４０１により、ワイヤグリッド偏光板４０６の入射面４０６ｂに対してＰ偏光となるレーザ光４０２が出射される。出射されたレーザ光４０２は、二次元ＭＥＭＳミラー４０３によりワイヤグリッド偏光板４０６の入射面４０６ｂに向けて二次元状に走査される。

ワイヤグリッド偏光板４０６の入射面４０６ｂに走査されたレーザ光４０２はＰ偏光なので、入射面４０６ｂを透過し、反射型液晶パネル４０５の各画素に入射する。入射したレーザ光４０２は、各画素で偏光面を回転され、ワイヤグリッド偏光板４０６に向けて反射される。そして、ワイヤグリッド偏光板４０６の入射面４０６ｂで反射され、スクリーン等に投影される。この際、偏光面の回転の程度により、入射面４０６ｂにより反射されるレーザ光４０２の強度がそれぞれ異なる。このレーザ光４０２が投影されることで映像が表示される。

二次元ＭＥＭＳミラー４０３により、ワイヤグリッド偏光板４０６の入射面４０６ｂに走査されるレーザ光４０２は、走査される位置によって入射面４０６ｂに対する入射角度が異なってくる。しかしながら、ワイヤグリッド偏光板４０６は、第３の実施形態で説明した偏光ビームスプリッタ３０６と比べて、入射する光の入射角度に対する偏光分離機能が高い。例えば、入射角度が４５度であるレーザ光４０２に対するＰ偏光の透過率及びＳ偏光の反射率よりも、４５度と異なる入射角度であるレーザ光４０２に対するＰ偏光の透過率及びＳ偏光の反射率が下がってしまうということが起こりにくい。従って、ワイヤグリッド偏光板４０６が用いられた本実施形態のプロジェクタ４００では、偏光ビームスプリッタ３０６が用いられたプロジェクタ３００よりも、輝度、及びコントラストが高い映像が表示される。

＜第５の実施形態＞
図８は、本発明の第５の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。本実施形態に係るプロジェクタ５００は、光変調器５０４として、複数の微小ミラーが二次元状に並べられたものが用いられる。複数の微小ミラーは、典型的にはＭＥＭＳ技術により形成され、静電気力や、磁力、又は圧電効果等により傾斜角度が制御される。このようなものとしては、例えば、ＤＬＰ（登録商標）（Digital Light Processing）方式のプロジェクタに用いられるＤＭＤ（登録商標）（Digital Micro-mirror Device）等が挙げられる。表示される映像の画素と各微小ミラーとが対応しており、複数の微小ミラーの数が、表示される映像の解像度となる。

図８（Ａ）では、二次元ＭＥＭＳミラー５０３により光変調器５０４に走査されたレーザ光５０２が、スクリーン１０に投影された場合を示している。以後、この状態をＯＮ状態という。ＯＮ状態では、傾斜角度を制御された複数の微小ミラーにより、レーザ光５０２がスクリーン１０に向けて反射される。

図８（Ｂ）は、微小ミラーに走査されたレーザ光５０２が、スクリーン１０に投影されない場合を示している。以後、この状態をＯＦＦ状態という。ＯＦＦ状態では、傾斜角度が制御された複数の微小ミラーにより、レーザ光５０２を吸収し遮断する遮断部５３０に向けて、レーザ光５０２が反射される。

複数の微小ミラーは傾斜角度が個別に制御され、各微小ミラーごとで、入射するレーザ光５０２に対して上記のＯＮ状態及びＯＦＦ状態をとることができる。従って、各微小ミラーの傾斜角度が高速で制御され、ＯＮ状態とＯＦＦ状態が高速で切り替わることで、各微小ミラーに入射するレーザ光５０２の強度が変調される。二次元ＭＥＭＳミラー５０３により光変調器５０４に走査されたレーザ光５０２の強度が、個別に駆動する各微小ミラーによりそれぞれ変調され、そのレーザ光５０２が投影されることで映像が表示される。

本実施形態のプロジェクタ５００では、上記の各実施形態で用いられた偏光板、偏光ビームスプリッタ、及びワイヤグリッド偏光板等の光学素子が不要である。従って、プロジェクタ５００の小型化に有利であり、また、プロジェクタ５００の構造を簡単にすることができる。

＜第６の実施形態＞
図９は、本発明の第６の実施形態に係るプロジェクタを概略的に示す平面図である。本実施形態に係るプロジェクタ６００は、赤色、緑色、及び青色のレーザ光６０２Ｒ、６０２Ｇ、及び６０２Ｂを時分割で出射するレーザ光源６０１を有している。その他の構成は、第１の実施形態に係るプロジェクタ１００と同様である。

レーザ光源６０１は、赤色レーザ光６０２Ｒを出射する赤色レーザ光源６０１Ｒと、緑色レーザ光６０２Ｇを出射する緑色レーザ光源６０１Ｇと、青色レーザ光６０２Ｂを出射する青色レーザ光源６０１Ｂとを有する。各色のレーザ光６０２Ｒ、６０２Ｇ、及び６０２Ｂのビーム径はそれぞれ略等しく、透過型液晶パネル６０５の画素の面積よりも大きい。

赤色レーザ光源６０１Ｒ及び青色レーザ光源６０１Ｂとしては、例えば半導体レーザが用いられる。緑色レーザ光源６０１Ｇとしては、例えば、赤外線光を出射する半導体レーザとＳＨＧ（Second Harmonic Generation）素子とを組み合わせたものが用いられる。

各色のレーザ光源６０１Ｒ、６０１Ｇ、及び６０１Ｂから出射された各色のレーザ光６０２Ｒ、６０２Ｇ、及び６０２Ｂは、レーザ光源６０１の内部に設けられたダイクロイックミラー６２５に向けて出射される。ダイクロイックミラー６２５は、所定（範囲）の波長の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる光学素子である。このダイクロイックミラー６２５により、各色のレーザ光６０２Ｒ、６０２Ｇ、及び６０２Ｂが適宜選択されて反射又は透過される。ダイクロイックミラー６２５がレーザ光源６０１内の適当な位置に設けられることで、レーザ光源６０１から出射される各色のレーザ光６０２Ｒ、６０２Ｇ、及び６０２Ｂの各光軸が等しくなるように揃えられる。

［プロジェクタの動作］
制御部６０７に映像信号６５０が入力されると、制御部６０７はこの映像信号６５０から、赤色映像信号６５０Ｒと、緑色映像信号６５０Ｇと、青色映像信号６５０Ｂとを検出し、これらを液晶ドライバに出力する。液晶ドライバは、この各色の映像信号６５０Ｒ、６５０Ｇ、及び６５０Ｂに基づいて、透過型液晶パネル６０５の各画素に電圧を加える。また、制御部６０７は、各色のレーザ光源６０１Ｒ、６０１Ｇ、及び６０１Ｂに、各色の出射信号６５５Ｒ、６５５Ｇ、及び６５５Ｂをそれぞれ出力する。なお図９では、制御部６０７により二次元ＭＥＭＳミラー６０３に出力される走査信号は省略して図示されている。

図１０は、各色の映像信号６５０Ｒ、６５０Ｇ、及び６５０Ｂと、各色の出射信号６５５Ｒ、６５５Ｇ、及び６５５Ｂとが制御部６０７により出力されるタイミングを説明するための図である。図１１は、図１０に示すタイミングに対応してスクリーン１０に投影される３色のフレームＲ₁、Ｇ₁、及びＢ₁を示す図である。

図１０に示すように、制御部６０７が、液晶ドライバに赤色映像信号６５０Ｒを出力する。これと同期するように、制御部６０７が、レーザドライバを介して赤色レーザ光源６０１Ｒに赤色出射信号６５５Ｒを出力する。（ステップ１）。図１０のステップ１では、赤色出射信号６５５Ｒが出力された状態をＯＮ状態として図示している。

赤色レーザ光源６０１Ｒは、赤色出射信号６５５Ｒを受けている間、一定強度の赤色レーザ光６０２Ｒを出射する。出射された赤色レーザ光６０２Ｒは二次元ＭＥＭＳミラー６０３に入射され、二次元ＭＥＭＳミラー６０３により、透過型液晶パネル６０５の画素全体に走査される。これにより図１１で示す赤色レーザ光６０２Ｒのみで作成された赤色フレームＲ₁がスクリーン１０に投影される。

次に、制御部６０７は、緑色映像信号６５０Ｇを液晶ドライバに出力し、これと同期するように、レーザドライバを介して緑色レーザ光源６０１Ｇに緑色出射信号６５５Ｇを出力する（ステップ２）。緑色出射信号６５５Ｇを受けた緑色レーザ光源６０１Ｇは、緑色レーザ光６０２Ｇを出射する。緑色レーザ光６０２Ｇは、二次元ＭＥＭＳミラー６０３により透過型液晶パネル６０５の画素全体に走査され、図１１で示す緑色フレームＧ₁がスクリーン１０に投影される。

次に、制御部６０７は、青色映像信号６５０Ｂを液晶ドライバに出力し、青色出射信号６５５Ｂを青色レーザ光源６０１Ｂに出力する。（ステップ３）。青色レーザ光源６０１Ｂから出射された青色レーザ光６０２Ｂは、二次元ＭＥＭＳミラー６０３により透過型液晶パネル６０５の画素全体に走査される。これにより、図１１で示す青色フレームＢ₁がスクリーン１０に投影される。

このステップ１からステップ３の動作が、映像の１フレームが表示される時間内で行われることで、３色のフレームＲ₁、Ｇ₁、及びＢ₁が時分割でスクリーン１０に投影され、フルカラーの映像が表示される。ステップ４以後も同様のステップが続く。

１フレームが表示される時間内に、３色のフレームＲ₁、Ｇ₁、及びＢ₁が複数回ずつ投影されてもよい。例えば、赤色フレームＲ₁、緑色フレームＧ₁、青色フレームＢ₁が順に投影され、再び赤色フレームＲ₁、緑色フレームＧ₁、青色フレームＢ₁が順に投影される。つまり、１フレームが表示される時間内に、３色のフレームＲ₁、Ｇ₁、及びＢ₁が合計で６つ投影されてもよい。これにより、色度が滑らかに変化するフルカラーの映像が得られる。

１フレームが表示される時間内に、３色のフレームＲ₁、Ｇ₁、及びＢ₁が複数回ずつ投影される場合、透過型液晶パネル６０５の画素全体を走査する回数が多く必要となる。本実施形態では、少ない走査回数で透過型液晶パネル６０５の画素全体を走査することができるので、３色のフレームＲ₁、Ｇ₁、及びＢ₁を複数回ずつ投影させることが容易である。

また、３色のフレームＲ₁、Ｇ₁、及びＢ₁が時分割で投影されることで、フルカラーの映像が表示されるので、透過型液晶パネル６０５に、例えばカラーフィルタや、赤色、緑色、及び青色をそれぞれ表示させるサブ画素等を設ける必要がない。これにより、透過型液晶パネル６０５の構造を簡単にすることができる。

上記で説明した他の実施形態においても、本実施形態のように３色のレーザ光を出射するレーザ光源が用いられることで、フルカラーの映像が表示される。

＜変形例＞
本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更され得る。

例えば、上記の各実施形態に係るプロジェクタでは、偏光面が一方向に定められたレーザ光が出射されるので、光源と光変調器との間に偏光板が配置されなくても、映像が表示される。しかしながら、表示される映像の輝度やコントラストをより向上させるために、光源と光変調器との間に偏光板が配置され、出射されるレーザ光の偏光面がさらに揃えられてもよい。

また、第３の実施形態で用いられた偏光ビームスプリッタ、及び第４の実施形態で用いられたワイヤグリッド偏光板に限られず、他の偏光分離器が用いられてもよい。また、光変調器として、ＧＬＶ（Grating Light Valve）素子と回折した光のみを透過させるフィルムとを組み合わせたものが用いられてもよい。

二次元ＭＥＭＳミラーによりレーザ光を二次元状に走査させる方法も、上記で説明したものに限られない。例えば、第１の実施形態において、透過型液晶パネルの有効画素領域Ｚを複数の領域で区切り、その領域ごとにレーザ光２が走査されてもよい。その他、映像の１フレームが表示される時間内において、透過型液晶パネル５の画素全体にレーザ光２が照射されるのであれば、どのような走査方法が用いられてもよい。

図１２は、第１の実施形態に係るプロジェクタ１００の変形例を示す図である。このプロジェクタ１００では、２つのレーザ光源１ａ及び１ｂと、２つの二次元ＭＥＭＳミラー３ａ及び３ｂとが用いられる。

図１２で示すように、レーザ光源１ａから出射されたレーザ光２ａが二次元ＭＥＭＳミラー３ａにより、透過型液晶パネル５の有効画素領域Ｚの下半分の領域Ｚ₁に走査される。レーザ光源１ｂから出射されたレーザ光２ｂは、二次元ＭＥＭＳミラー３ｂにより、有効画素領域Ｚの上半分の領域Ｚ₂に走査される。

このように、複数のレーザ光源及び二次元ＭＥＭＳミラーが用いられ、区切られた有効画素領域の各領域ごとにレーザ光が走査されてもよい。これにより、各二次元ＭＥＭＳミラーの走査速度を大きくすることなく、透過型液晶パネルの画素全体にレーザ光が照射される。第１の実施形態のみならず、他の実施形態にて、複数のレーザ光源及び二次元ＭＥＭＳミラーが用いられてもよい。

各実施形態で説明したプロジェクタは、フロント型のプロジェクタとして用いられてもよいし、リア型のプロジェクタとして用いられてもよい。

１、３０１、４０１、５０１、６０１…レーザ光源
２、３０２、４０２、５０２…レーザ光
３、３０３、４０３、５０３、６０３…ＭＥＭＳミラー
４、３０４、４０４、５０４、６０４…光変調器
５、６０５…透過型液晶パネル
６、６０６…偏光板
９…映像
１００、２００、３００、４００、５００、６００…プロジェクタ
３０５、４０５…反射型液晶パネル
３０６…偏光ビームスプリッタ
４０６…ワイヤグリッド偏光板
６０１Ｒ…赤色レーザ光源
６０１Ｇ…緑色レーザ光源
６０１Ｂ…青色レーザ光源
６０２Ｒ…赤色レーザ光
６０２Ｇ…緑色レーザ光
６０２Ｂ…青色レーザ光

Claims (8)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   映像を表示するために前記レーザ光の強度を変調する光変調器と、
   出射された前記レーザ光を前記光変調器に向けて二次元状に走査する光走査器と
   を具備するプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタであって、
   前記光変調器は、前記レーザ光の強度を個々に変調する複数の画素を有し、
   走査された前記レーザ光のビーム径は、前記各画素の面積より大きい
   プロジェクタ。
3. 請求項２に記載のプロジェクタであって、
   前記レーザ光源と前記光走査器との間に配置され、出射された前記レーザ光の前記ビーム径を前記各画素の面積よりも大きくするレンズ系をさらに具備するプロジェクタ。
4. 請求項１に記載のプロジェクタであって、
   前記レーザ光源は、第１の偏光面を有する前記レーザ光を出射し、
   前記光変調器は、
   前記第１の偏光面を回転させながら、前記レーザ光を透過させることが可能な透過型液晶パネルと、
   前記透過型液晶パネルを透過した前記レーザ光のうち、前記第１の偏光面と異なる第２の偏光面を有する前記レーザ光を透過させる偏光板とを有する
   プロジェクタ。
5. 請求項１に記載のプロジェクタであって、
   前記レーザ光源は、第１の偏光面を有する前記レーザ光を出射し、
   前記光変調器は、
   前記第１の偏光面を回転させながら、前記レーザ光を反射させることが可能な反射型液晶パネルと、
   前記レーザ光を前記反射型液晶パネルに入射し、前記反射型液晶パネルに反射された前記レーザ光のうち、前記第１の偏光面と異なる第２の偏光面を有する前記レーザ光を投影する偏光分離器とを有する
   プロジェクタ。
6. 請求項１に記載のプロジェクタであって、
   前記光変調器は、複数の微小ミラーを有し、
   前記複数の微小ミラーは、前記レーザ光を反射させ、前記レーザ光を反射させる角度が制御されることで、前記レーザ光の強度を個々に変調する
   プロジェクタ。
7. 請求項１に記載のプロジェクタであって、
   前記レーザ光源は、赤色、緑色、及び青色の前記レーザ光を時分割で出射し、
   前記光変調器は、前記赤色、前記緑色、及び前記青色の前記レーザ光の各強度をそれぞれ変調する
   プロジェクタ。
8. レーザ光を光走査器に向けて出射し、
   前記光走査器により、前記レーザ光を光変調器に向けて二次元状に走査し、
   前記光変調器により、前記光変調器上を走査された前記レーザ光の強度を変調させることにより映像を表示する
   映像表示方法。

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