JP2012237968A - 投射装置および投射制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】投射装置20は、光学素子50と、照射装置60と、光変調器30と、中間光学系70と、投射光学系80とを備える。投射装置20は、走査デバイス65により、ホログラム記録媒体55上をコヒーレント光で走査して、ホログラム記録媒体55で拡散されたコヒーレント光を中間光学系70に入射して、この中間光学系70でコヒーレント光の発散角を抑制した上で、被照明領域LZを照明する。これにより、ホログラム記録媒体55で拡散されたコヒーレント光のうち、被照明領域LZの照明に利用されないコヒーレント光の割合を低減でき、被照明領域LZの照明強度の向上が図れる。
【選択図】図1
Description
コヒーレント光が前記光学素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記光学素子の各位置に入射されて拡散されたコヒーレント光によって照明される光変調器と、
前記光変調器で生成される変調画像を拡散面に投射する投射光学系と、
前記光学素子と前記光変調器との間に配置され、前記光学素子で拡散されたコヒーレント光の拡散角度を抑制する中間光学系と、を備え、
前記光学素子から拡散されたコヒーレント光は、前記中間光学系にて拡散角度が抑制された後、前記光変調器を重ねて照明することを特徴とする投射装置が提供される。
また、本発明の一態様では、コヒーレント光を拡散し得る光学素子と、
前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、該コヒーレント光を前記光学素子上で走査させる走査デバイスと、
前記光学素子で拡散されたコヒーレント光の拡散角度を抑制する中間光学系とを備え、 前記光学素子から拡散されたコヒーレント光は、前記中間光学系にて拡散角度が抑制された後、被照明領域を重ねて照明することを特徴とする投射制御装置が提供される。
例えば、赤、緑、青の複数のレーザ光源を用いて構成して場合には白色になる。あるいは、各レーザ光源ごとに、別個の走査デバイス65を設けてもよい。
次に、以上の構成からなる投射装置20の作用および効果について説明する。
ここでいうモードとは、互いに無相関なスペックルパターンのことである。例えば、複数のレーザ光源61から同一のスクリーンに異なる方向からコヒーレント光を投射した場合、レーザ光源61の数だけ、モードが存在することになる。また、同一のレーザ光源61からのコヒーレント光を、単位時間毎に異なる方向からスクリーンに投射した場合、人間の目で分解不可能な時間の間にコヒーレント光の入射方向が変化した回数だけ、モードが存在することになる。そして、このモードが多数存在する場合には、光の干渉パターンが無相関に重ねられて平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルが目立たなくなるものと考えられている。
前掲の非特許文献1には、スクリーン上に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト(単位%)という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべきテストパターン映像を表示した際に、スクリーン上に実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、スクリーン上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることを示す。
照射装置60からのコヒーレント光の一部は、ホログラム記録媒体55で回折されることなく当該ホログラム記録媒体55を透過する。このような光は0次光と呼ばれる。0次光が被照明領域LZに入射してしまうと、周囲と比較して明るさ(輝度)が急激に上昇する点状領域、線状領域、面状領域等の異常領域が被照明領域LZ内に発生してしまう。
反射型ホロは、透過型ホロに比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞を積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、0次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。
上述した形態では、照射装置60が、レーザ光源61と走査デバイス65とを有する例を説明した。走査デバイス65は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス66からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス65は、図10に示すように、ミラーデバイス66のミラー(反射面66a)が、第1の回動軸線RA1だけでなく、第1の回動軸線RA1と交差する第2の回動軸線RA2を中心としても回動可能となっていてもよい。図10に示された例では、ミラー66aの第2の回動軸線RA2は、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系のY軸と平行に延びる第1回動軸線RA1と、直交している。そして、ミラー66aが、第1軸線RA1および第2軸線RA2の両方を中心として回動可能なため、照射装置60からのコヒーレント光の光学素子50への入射点IPは、ホログラム記録媒体55の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図10に示されているように、コヒーレント光の光学素子50への入射点IPが円周上を移動するようにすることもできる。
上述した形態において、光学素子50が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム55からなる例を示したが、これに限られない。また、光学素子50は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子50は、透過型の体積型ホログラム記録媒体55を含んでいてもよいし、レリーフ型(エンボス型)のホログラム記録媒体55を含んでいてもよい。
上述した形態において、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55またはレンズアレイが各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するように構成され、これにより、照明装置40が二次元的な被照明領域LZを照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55またはレンズアレイが各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するように構成され、これにより、図10に示したように、照明装置40が二次元的な被照明領域LZを照明してもよい。
光学素子、55 ホログラム記録媒体、58 ホログラム感光材料、60 照射装置、61 光源、65 走査デバイス、66 ミラーデバイス(反射デバイス)、66a ミラー(反射面)、67 集光レンズ、70 中間光学系、80 投射光学系、LZ 被照明領域
Claims (17)
- コヒーレント光を拡散し得る光学素子と、
コヒーレント光が前記光学素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記光学素子の各位置に入射されて拡散されたコヒーレント光によって照明される光変調器と、
前記光変調器で生成される変調画像を拡散面に投射する投射光学系と、
前記光学素子と前記光変調器との間に配置され、前記光学素子で拡散されたコヒーレント光の拡散角度を抑制する中間光学系と、を備え、
前記光学素子から拡散されたコヒーレント光は、前記中間光学系にて拡散角度が抑制された後、前記光変調器を重ねて照明することを特徴とする投射装置。 - 前記光学素子と前記中間光学系との距離が前記中間光学系の焦点距離に一致するように、前記中間光学系は位置決めされることを特徴とする請求項1に記載の投射装置。
- 前記光変調器と前記中間光学系との距離が前記中間光学系の焦点距離に一致するように、前記中間光学系は位置決めされることを特徴とする請求項1または2に記載の投射装置。
- 前記投射光学系の前記光変調器側は、テレセントリックであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の投射装置。
- 前記光学素子は、ホログラム記録媒体であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の投射装置。
- 前記ホログラム記録媒体で拡散されて前記中間光学系にて拡散角度が抑制されたコヒーレント光の主光線の方向が前記光変調器の光軸に略平行になるように、前記ホログラム記録媒体の干渉縞が形成されることを特徴とする請求項5に記載の投射装置。
- 前記ホログラム記録媒体は、体積型ホログラムであることを特徴とする請求項5または6に記載の投射装置。
- 前記ホログラム記録媒体は、計算機合成ホログラムであることを特徴とする請求項5または6に記載の投射装置。
- 前記ホログラム記録媒体は、表面レリーフ型のホログラフィックディフューザであることを特徴とする請求項5または6に記載の投射装置。
- 前記光学素子は、複数のレンズを有するマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の投射装置。
- 前記光変調器は、空間光変調器であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の投射装置。
- 前記空間光変調器は、前記照射装置からのコヒーレント光を透過または反射させて変調画像を生成することを特徴とする請求項11に記載の投射装置。
- 前記空間光変調器は、マイクロミラーデバイス、または反射型あるいは透過型LCOS、または透過型の液晶パネルであることを特徴とする請求項11に記載の投射装置。
- 前記照射装置は、
コヒーレント光を放射する光源と、
前記光源から放射された前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、該コヒーレント光を前記光学素子上で走査させる走査デバイスと、を有することを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の投射装置。 - 前記中間光学系と前記光変調器との間に配置され、前記中間光学系で拡散角度が抑制されたコヒーレント光により形成される中間像を前記光変調器に写像するリレー光学系を備えることを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載の投射装置。
- 前記中間光学系と前記リレー光学系との間に配置されるインテグレーダロッドを備えることを特徴とする請求項15に記載の投射装置。
- コヒーレント光を拡散し得る光学素子と、
前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、該コヒーレント光を前記光学素子上で走査させる走査デバイスと、
前記光学素子で拡散されたコヒーレント光の拡散角度を抑制する中間光学系とを備え、
前記光学素子から拡散されたコヒーレント光は、前記中間光学系にて拡散角度が抑制された後、被照明領域を重ねて照明することを特徴とする投射制御装置。
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