(57)【要約】【課題】適切な明るさの映像表示と省エネルギー性との両立を簡略な構成で実現したホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置を提供すること。【解決手段】映像データをフーリエ変換によって空間周波数情報に変換し、前記空間周波数情報を情報表示手段に与え、前記情報表示手段上に前記空間周波数情報を位相分布として表示させ、前記情報表示手段に対して、光源によって光を照射し、前記映像データに基づいて、前記光源によって照射される光の光量を調節し、前記光源によって照射され且つ前記情報表示手段によって前記空間周波数情報で変調された回折光を、投影手段に投影する。【選択図】      図２
2008216578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像データをフーリエ変換によって空間周波数情報に変換するフーリエ変換ステップと、
前記空間周波数情報を情報表示手段に与える情報付与ステップと、
前記情報表示手段上に前記空間周波数情報を表示させる表示ステップと、
前記情報表示手段に対して、光源によって光を照射する照射ステップと、
前記映像データに基づいて、前記光源によって照射される光の光量を調節する光量調節ステップと、
前記光源によって照射され且つ前記情報表示手段によって前記空間周波数情報で変調された回折光を、投影面に投影する投影ステップと、
を有することを特徴とするホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項２】
前記フーリエ変換ステップにおいては、
前記映像データにランダムな位相を重畳した後、前記フーリエ変換を施すことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項３】
前記光源は、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含み、
前記光量調節ステップにおいては、前記映像データに基づいて、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色光源による光の光量を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項４】
前記情報表示手段における前記空間周波数情報が書き換えられている間は、前記光源から入射する光の光量を零にすることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項５】
前記光量調節ステップにおける前記光量の調節は、前記光源自体を制御することによって行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項６】
前記光量調節ステップにおける前記光量の調節は、前記光源が発する光をフィルタリングするフィルター手段によって行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項７】
前記照射ステップにおいて、前記光源によって前記情報表示手段を照射する光は、前記情報表示手段を均一に照射する光であることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項８】
光を照射する為の光源と、
映像データをフーリエ変換によって空間周波数情報に変換するデータ処理手段と、
前記空間周波数情報を表示する情報表示手段と、
前記情報表示手段に対して、前記光源によって光を照射する為の光学系と、
前記映像データに基づいて、前記光源による光の光量を調節する光量制御手段と、を有し、
前記光源によって照射され且つ前記情報表示手段によって前記空間周波数情報で変調された回折光を投影面に投影することを特徴とするホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項９】
前記データ処理手段は、前記映像データにランダムな位相を重畳した後、前記フーリエ変換を施すことを特徴とする請求項８に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項１０】
前記光源は、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含み、
前記光量制御手段は、前記映像データに基づいて、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色光源による光の光量を制御することを特徴とする請求項８または請求項９に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項１１】
前記情報表示手段における前記空間周波数情報が書き換えられている間は、前記光源から入射する光の光量を零にすることを特徴とする請求項８乃至請求項１０に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項１２】
前記光量制御手段は、前記光源自体を制御することによって行うことを特徴とする請求項８乃至請求項１１に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項１３】
前記光量制御手段は、前記光源が発する光をフィルタリングするフィルター手段であることを特徴とする請求項８乃至請求項１１に記載のホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項１４】
前記光学系は、前記光源が発する光によって前記情報表示手段を均一に照射する光学系であることを特徴とする請求項８乃至請求項１２に記載のホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項１５】
少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む光源と、
映像データにランダムな位相を重畳した後にフーリエ変換によって空間位相情報に変換するデータ処理手段と、
前記空間位相情報を表示する空間光位相変調素子と、
前記空間光位相変調素子に対して、前記光源が発する光を照射する為の光学系と、
前記空間光位相変調素子における前記空間位相情報の書き換え動作の間は、前記光源から入射する光の光量を零にする制御手段と
を具備することを特徴とするホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項１６】
前記制御は、前記光源のドライバを制御することで、前記映像データに基づいて前記光源による光の光量を調節することを特徴とする請求項１５に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項１７】
前記光源は、半導体レーザから成ることを特徴とする請求項１６に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項１８】
前記空間光位相変調素子は、反射型液晶デバイスから成ることを特徴とする請求項１７に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項１９】
前記空間光位相変調素子は、反射型ミラーデバイスから成ることを特徴とする請求項１７に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２０】
前記制御手段は、更に、
前記光源からの照明光を、前記空間光位相変調素子における表示有効範囲外の領域には照射しないように制御することを特徴とする請求項１７乃至請求項１９に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２１】
前記空間光位相変調素子で反射される０次光をトラップする手段を含むことを特徴とする請求項１８乃至請求項１９に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２２】
０次光トラップは光の強度を測定可能な光センサ機能を有し、
前記制御手段は、前記０次光トラップの出力情報に基づいて、前記光源による光の光量を制御することを特徴とする請求項１５に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２３】
０次光トラップは光の強度を測定可能な光センサ機能を有し、
前記制御手段は、前記０次光トラップの出力情報と前記映像データとに基づいて、前記光源による光の光量を制御することを特徴とする請求項１５に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２４】
前記制御手段は、前記映像データによる映像の各シーンにおける光量の総光量値に基づいて、前記光源による光の光量を制御することを特徴とする請求項８に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２５】
前記制御手段は、
Ｔを階調のビット数、Ｍ、Ｎをそれぞれ投影映像の縦横の画素数とし、各画素の明るさを
【数１】
2008216578.tif 000010
として、前記総光量値を、
【数２】
2008216578.tif 000011
によって算出することを特徴とする請求項２４に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２６】
前記制御手段は、
Ｈを投影映像の総光量値、Ｓを０次光の光量、Ｋを比例係数としたときに、
【数３】
2008216578.tif 000012
によって算出する値に基づいて前記光源による光の光量を制御することを特徴とする請求項２３に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２７】
前記データ処理手段の計算精度は１２ビット以上であることを特徴とする請求項８または請求項１８に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２８】
光を照射する為の光源と、
少なくとも１２ビット以上の計算精度を有し、映像データをフーリエ変換によって空間位相情報を含む空間周波数情報に変換するデータ処理手段と、
前記空間位相情報を含む空間周波数情報を表示する空間光位相変調素子と、
前記空間光位相変調素子に対して、前記光源が発する光を照射する為の光学系と、
を具備することを特徴とするホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項２９】
前記データ処理手段は、
映像データに対してサブフレーム単位で互いに異なるランダムな位相を重畳した後、当該映像データを空間位相情報を含む情報に変換することを特徴とする請求項１５又は請求項２８に記載のホログラフィックプロジェクション装置。
【請求項３０】
映像データに対してサブフレーム単位で互いに異なるランダムな位相を重畳した後、当該映像データをフーリエ変換によって空間位相情報に変換するフーリエ変換ステップと、
前記空間位相情報を情報表示手段に与える情報付与ステップと、
前記情報表示手段上に前記空間位相情報を位相分布として表示させる表示ステップと、
前記情報表示手段に対して、光源が発する光を照射する照射ステップと、
前記光源のドライバを制御することで、前記光源によって照射される光の光量を、前記映像データに基づいて調節する光量調節ステップと、
前記光源によって照射され且つ前記情報表示手段によって前記空間位相情報で変調された回折光を、投影面に投影する投影ステップと、
を有することを特徴とするホログラフィックプロジェクション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、映像をスクリーンに投影するプロジェクタ装置としては、例えば透過型液晶（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ:以降、ＬＣと称する）を用いたプロジェクタ装置、反射型液晶（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ: 以降、ＬＣＯＳと称する）を用いたプロジェクタ装置、あるいはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたプロジェクタがある。
【０００３】
例えば液晶を用いたプロジェクタ装置においては、次のようにして映像をスクリーンに投影する。すなわち、まず映像データに従って液晶に投影したい映像を表示する。その後、照明光によって該液晶を照明し、その透過光或いは反射光を投影レンズによって投影し、該液晶に表示された映像をスクリーンに拡大表示する。
【０００４】
また、ＤＭＤを用いたプロジェクタ装置では、映像データに従ってＤＭＤを構成する画素に相当するマイクロミラーをＯＮ／ＯＦＦさせることによって当該ＤＭＤに映像を表示させ、投影レンズによって映像をスクリーンに投影する。
【０００５】
上記のようなプロジェクタ装置は、液晶等の画像表示素子に一度映像を表示させ、該表示を投影レンズによって拡大投影表示する方法を採っており、光源、照明光学系、画像表示素子及び投影レンズから構成されている。
【０００６】
そして、色順次式では、光源の色を切り替えるカラーフィルタを更に要する。また、色毎に複数の画像表示素子を用いる方式では、画像表示素子周囲に設けられた色分離・合成光学系を更に要する。
【０００７】
一般に、光源としては、高圧水銀ランプなどのインコヒーレント光源が用いられており、画像表示素子に効率良く且つ均一に光を照明するために複雑な照明光学系を必要とする。その結果、照明光学系は大型化し、コストが高くなる欠点がある。
【０００８】
また、画像表示素子に表示された高精細な映像を投影するためには精度の高い投影レンズが必要となり、投影レンズが大型化し、コストも高くなる欠点がある。
【０００９】
更に、カラー化に伴って、カラーフィルタを設けたり、非常に複雑な画像表示素子周囲の色合成・分離光学系が必要となり、プロジェクタ装置の大型化と高コスト化が促進されてしまう。
【００１０】
このような事情から、例えば図７に示すような空間光位相変調素子（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ:以降、ＳＰＭと称する）を用いたプロジェクタ装置（ホログラフィックプロジェクション装置とも称される）が提案されている。なお、このようなプロジェクタ装置は、例えば特許文献１に詳細に開示されている。
【００１１】
すなわち、例えば特許文献１に開示されているプロジェクタ装置では、図７に示すように、光源（レーザ）１００からの直線偏向の光をＰＢＳ(Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ)１０２に入射させ、続いてＰＢＳ１０２内で反射させてＳＰＭであるＬＣＯＳ１０４に入射させる。なお、ＰＢＳ１０２とＬＣＯＳ１０４の間には図示されていないλ/４板が設けられている。
【００１２】
映像データに従ってＬＣＯＳ１０４で位相変調を受けた回折光１０５は、反射してλ/４板を再び通過し、ＰＢＳ１０２を透過して投影レンズ１０６を介してスクリーン１０８に拡大投影される。ここで、前記ＬＣＯＳ１０４による位相変調の有無により位相差πのバイナリー変調が得られる。一方、０次光１０７は、前記投影レンズ１０６へ入射しない。
【００１３】
このように、例えば特許文献１には、簡単な照明光学系を使用し且つ簡単な投影レンズで構成される、小型のプロジェクタ装置が開示されている。
【００１４】
前記特許文献１に開示されている手法は、回折により映像を投影する手法であり、投影する映像の明るさは、空間光位相変調素子の回折効率で決定される。例えば、位相差πのバイナリー変調の場合は、約４０％の回折効率である。そして、位相の変調数を細かくしていくと回折効率は向上する。また、位相の変調数を連続させると、回折効率は理想的には１００％に達する。
【００１５】
なお、回折される光は、光源に対して総計で一定の割合である。しかしながら、映像には明るいシーン、暗いシーンがあり、光量の総計は変化する。したがって、光源の明るさが一定の場合、例えば本来は暗い映像のシーンであっても明るく表示されてしまう。従って、映像データに基づいて各シーン毎に各シーンの明るさの総量を計算し、最大明るさのシーンに対して、それぞれのシーンの明るさが適切になるようにＳＰＭに入射する光量を調整する必要がある。
【００１６】
このような課題の解決に関連する技術として、例えばドットパターンの文字を描く場合に、文字によってドット数が違うので、当該ドット数を数えることによって、光源であるレーザの出力を増減して、文字の明るさを等しくなるようにする技術が、特許文献２に開示されている。
【特許文献１】ＷＯ  ２００５/０５９８８１Ａ３
【特許文献２】ＵＳ５，５８９，９５５Ａ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、前記特許文献２に開示された技術では、ドットパターンの文字を描く場合のみにしか対応ができない。
【００１８】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、適切な明るさの映像表示と省エネルギー性との両立を簡略な構成で実現したホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置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】
【００１９】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１の態様によるホログラフィックプロジェクション方法は、
映像データをフーリエ変換によって空間周波数情報に変換するフーリエ変換ステップと、
前記空間周波数情報を情報表示手段に与える情報付与ステップと、
前記情報表示手段上に前記空間周波数情報を表示させる表示ステップと、
前記情報表示手段に対して、光源によって光を照射する照射ステップと、
前記映像データに基づいて、前記光源によって照射される光の光量を調節する光量調節ステップと、
前記光源によって照射され且つ前記情報表示手段によって前記空間周波数情報で変調された回折光を、投影面に投影する投影ステップと、
を有することを特徴とする。これにより、適切な明るさの映像を表示することができる。
【００２０】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２の態様によるホログラフィックプロジェクション方法は、前記第１の態様に係るホログラフィックプロジェクション方法であって、
前記フーリエ変換ステップにおいては、
前記映像データにランダムな位相を重畳した後、前記フーリエ変換を施すことを特徴とする。これにより、フーリエ変換した情報を表示する素子として空間光位相変調素子を用いることで、回折効率を向上させることができる。
【００２１】
前記の目的を達成する為に、本発明の第３の態様によるホログラフィックプロジェクション方法は、前記第１の態様又は前記第２の態様に係るホログラフィックプロジェクション方法であって、
前記光源は、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含み、
前記光量調節ステップにおいては、前記映像データに基づいて、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色光源による光の光量を制御することを特徴とする。これにより、適切な明るさのＲ，Ｇ，Ｂの各映像を表示することができ、カラーバランスに優れた映像を表示することが可能となる。
【００２２】
前記の目的を達成する為に、本発明の第４の態様によるホログラフィックプロジェクション方法は、前記第１の態様乃至前記第３の態様に係るホログラフィックプロジェクション方法であって、
前記情報表示手段における前記空間周波数情報が書き換えられている間は、前記光源から入射する光の光量を零にすることを特徴とする。これにより、不要な回折光が映像に重畳されるのを防ぎ、鮮明な映像を提供できる。
【００２３】
前記の目的を達成する為に、本発明の第５の態様によるホログラフィックプロジェクション方法は、前記第１の態様乃至前記第４の態様に係るホログラフィックプロジェクション方法であって、
前記光量調節ステップにおける前記光量の調節は、前記光源自体を制御することによって行うことを特徴とする。これにより、光強度変調素子を不要とし、より簡単で故障の少ない低コストのプロジェクション装置を提供できる。
【００２４】
前記の目的を達成する為に、本発明の第６の態様によるホログラフィックプロジェクション方法は、前記第１の態様乃至前記第４の態様に係るホログラフィックプロジェクション方法であって、
前記光量調節ステップにおける前記光量の調節は、前記光源が発する光をフィルタリングするフィルター手段によって行うことを特徴とする。これにより、光源の制御手段を省略することが可能となる。
【００２５】
前記の目的を達成する為に、本発明の第７の態様によるホログラフィックプロジェクション方法は、前記第１の態様乃至前記第５の態様に係るホログラフィックプロジェクション方法であって、
前記照射ステップにおいて、前記光源によって前記情報表示手段を照射する光は、前記情報表示手段を均一に照射する光であることを特徴とする。これにより、表示されたフーリエ変換情報の各画素への寄与度を同一に保ち、映像の計算処理を軽減できる。
【００２６】
前記の目的を達成する為に、本発明の第８の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、
光を照射する為の光源と、
映像データフーリエ変換によって空間周波数情報に変換するデータ処理手段と、
前記空間周波数情報を表示する情報表示手段と、
前記情報表示手段に対して、前記光源によって光を照射する為の光学系と、
前記映像データに基づいて、前記光源による光の光量を調節する光量制御手段と、を有し、
前記光源によって照射され且つ前記情報表示手段によって前記空間周波数情報で変調された回折光を投影面に投影することを特徴とする。これにより、適切な明るさの映像を表示できる装置を提供することができる。
【００２７】
前記の目的を達成する為に、本発明の第９の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第８の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記データ処理手段は、前記映像データにランダムな位相を重畳した後、前記フーリエ変換を施すことを特徴とする。これにより、回折効率の高い空間光変調素子をフーリエ変換結果の表示素子として用いることができ、明るい表示の投影映像を得ることができるプロジェクション装置を実現できる。
【００２８】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１０の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第８の態様又は前記第９の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記光源は、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含み、
前記光量制御手段は、前記映像データに基づいて、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色光源による光の光量を制御することを特徴とする。これにより、カラーバランスの優れたプロジェクション装置を提供できる。
【００２９】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１１の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第８の態様乃至前記第１０の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記情報表示手段における前記空間周波数情報が書き換えられている間は、前記光源から入射する光の光量を零にすることを特徴とする。これにより、正しいフーリエ変換情報を表示していない瞬間の表示素子からの不要な回折光を防ぐことができ、コントラストの良い鮮明な映像を提供できる。
【００３０】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１２の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第８の態様乃至前記第１１の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記光量制御手段は、前記光源自体を制御することによって行うことを特徴とする。これにより、光強度を変調する素子を別途用いる必要が無く、より簡素で故障の少ない低コストのプロジェクション装置を実現できる。
【００３１】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１３の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第８の態様乃至前記第１１の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記光量制御手段は、前記光源が発する光をフィルタリングするフィルター手段であることを特徴とする。これにより、光源の制御手段を省略することができる。また、応答速度の遅い光源を用いることができる。
【００３２】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１４の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第８の態様乃至前記第１２の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記光学系は、前記光源が発する光によって前記情報表示手段を均一に照射する光学系であることを特徴とする。これにより、情報表示手段に均一に照明光を当てることができる。その結果、表示されたフーリエ変換情報の各画素への寄与度を同一に保ち、映像の計算処理を軽減できる。
【００３３】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１５の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、
少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む光源と、
映像データにランダム位相を重畳した後にフーリエ変換によって空間位相情報に変換するデータ処理手段と、
前記空間位相情報を表示する空間光位相変調素子と、
前記空間光位相変調素子に対して、前記光源が発する光を照射する為の光学系と、
前記空間光位相変調素子における前記空間位相情報の書き換え動作の間は、前記光源から入射する光の光量を零にする制御手段と
を具備することを特徴とする。これにより、明暗映像に最適な明るさの映像表示ができ、コントラストの良い明るいホログラフィックプロジェクション装置を提供できる。
【００３４】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１６の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第１５の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記制御は、前記光源のドライバを制御することで、前記映像データに基づいて前記光源による光の光量を調節する。これにより、カラーバランスの優れた明るい映像を提供できる。
【００３５】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１７の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第１６の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記光源は、半導体レーザから成ることを特徴とする。これにより、光源の明るさ変調を容易に行うことができる。
【００３６】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１８の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第１７の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記空間光位相変調素子は、反射型液晶デバイスから成ることを特徴とする。これにより、高精細な映像表示が可能となる。
【００３７】
前記の目的を達成する為に、本発明の第１９の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第１７の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記空間光位相変調素子は、反射型ミラーデバイスから成ることを特徴とする。これにより、高精細で明るい映像を表示することが可能となる。
【００３８】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２０の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第１７の態様乃至前記第１９の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記制御手段は、更に、
前記光源からの照明光を、前記空間光位相変調素子における表示有効範囲外の領域には照射しないように制御することを特徴とする。これにより、コントラストの優れた鮮明な映像を表示することができる。
【００３９】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２１の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第１８の態様又は前記第１９の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記空間光位相変調素子で反射される０次光をトラップする手段を含むことを特徴とする。これにより、０次光による不要な迷光を防ぐことができ、コントラストの良い美しい映像を表示できる。
【００４０】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２２の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第１５の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
０次光トラップは光の強度を測定可能な光センサ機能を有し、
前記制御手段は、前記０次光トラップの出力情報に基づいて、前記光源による光の光量を制御することを特徴とする。これにより、暗い映像、明るい映像共にコントラストに優れたダイナミックな映像を表現することが可能となる。
【００４１】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２３の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第１５の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
０次光トラップは光の強度を測定可能な光センサ機能を有し、
前記制御手段は、前記０次光トラップの出力情報と前記映像データとに基づいて、前記光源による光の光量を制御することを特徴とする。これにより、空間光位相変調素子の映像の違いによる回折効率の変化によらず、暗い映像、明るい映像共にコントラストに優れたダイナミックな映像を表現することが可能となる。
【００４２】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２４の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第８の態様又は前記第１９の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記制御手段は、前記映像データによる映像の各シーンにおける光量の総光量値に基づいて、前記光源による光の光量を制御する。これにより、簡単に該光源の明るさを制御することができる。
【００４３】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２５の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第２４の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記制御手段は、
Ｔを階調のビット数、Ｍ、Ｎをそれぞれ投影映像の縦横の画素数とし、各画素の明るさを
【数４】
2008216578.tif 000003
【００４４】
として、前記総光量値を、
【数５】
2008216578.tif 000004
【００４５】
によって算出することを特徴とする。これにより、前記総光量値を求めることができる。
【００４６】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２６の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第２３の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記制御手段は、
Ｈを投影映像の総光量値、Ｓを０次光の光量、Ｋを比例係数としたときに、
【数６】
2008216578.tif 000005
【００４７】
によって算出する値に基づいて前記光源による光の光量を制御することを特徴とする。これにより、精度の良い映像の明るさ制御が可能となる。
【００４８】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２７の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第８の態様又は前記第１８の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記データ処理手段の計算精度は１２ビット以上であることを特徴とする。これにより、十分な諧調の映像を表示することができる。
【００４９】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２８の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、
光を照射する為の光源と、
少なくとも１２ビット以上の計算精度を有し、映像データをフーリエ変換によって空間位相情報を含む空間周波数情報に変換するデータ処理手段と、
前記空間位相情報を含む空間周波数情報を表示する空間光位相変調素子と、
前記空間光位相変調素子に対して、前記光源が発する光を照射する為の光学系と、
を具備することを特徴とする。これにより、小型でシンプルな構造で安価な、且つ高諧調のホログラフィックプロジェクション装置を提供できる。
【００５０】
前記の目的を達成する為に、本発明の第２９の態様によるホログラフィックプロジェクション装置は、前記第１５の態様又は前記第２８の態様に係るホログラフィックプロジェクション装置であって、
前記データ処理手段は、
映像データに対してサブフレーム単位で互いに異なるランダムな位相を重畳した後、当該映像データを空間位相情報を含む情報に変換することを特徴とする。これにより、スペックルノイズのない美しい映像を提供できる。
【００５１】
前記の目的を達成する為に、本発明の第３０の態様によるホログラフィックプロジェクション方法は、
映像データに対してサブフレーム単位で互いに異なるランダムな位相を重畳した後、当該映像データをフーリエ変換によって空間位相情報に変換するフーリエ変換ステップと、
前記空間位相情報を情報表示手段に与える情報付与ステップと、
前記情報表示手段上に前記空間位相情報を位相分布として表示させる表示ステップと、
前記情報表示手段に対して、光源が発する光を照射する照射ステップと、
前記光源のドライバを制御することで、前記光源によって照射される光の光量を、前記映像データに基づいて調節する光量調節ステップと、
前記光源によって照射され且つ前記情報表示手段によって前記空間位相情報で変調された回折光を、投影面に投影する投影ステップと、
を有することを特徴とする。これにより、スペックルノイズのない美しい映像を提供できる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、適切な明るさの映像表示と省エネルギー性との両立を簡略な構成で実現したホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００５４】
［第１実施形態］
図１は、本第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置の一構成例を示す図である。同図に示すように、本第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置は、光源２と、集光レンズ４と、偏光ビームスプリッタ（以降、ＰＢＳと称する）６と、ＳＰＭ８と、λ/４板１０と、０次光トラップ１１とを具備する。
【００５５】
光源２からの光は集光レンズ４によってＰＢＳ６を介してＳＰＭ８に照射される。ＳＰＭ８上に表示された情報で変調された回折光３は反射して、再びＰＢＳ６を通過してスクリーン（不図示）に向け投影される。ここで、前記光源２による照明光は収束光であり、正置時の当該ホログラフィックプロジェクション装置における各構成部材の位置関係では、前記ＳＰＭ８には斜め上方から前記照明光が照射される。
【００５６】
なお、前記光源２によって前記ＳＰＭ８に対して照射する光は、前記ＳＰＭ８を均一に照射する光であるとする。
【００５７】
なお、本第１実施形態においては、空間光位相変調素子は反射型を想定しているが、透過型であっても勿論良い。
【００５８】
ところで、本第１実施形態においては、光源２による照明光はＰ偏光であり、ＰＢＳ６を透過し、λ/４板１０を透過し、円偏光でＳＰＭ８に入射する。このＳＰＭ８で反射された回折光３は、再びλ/４板１０を通過し、Ｓ偏光となりＰＢＳ６で反射されてスクリーンに向かって投影される。
【００５９】
しかしながら、光源２による照明光の偏光方向をＳとし、ＰＢＳ６で反射させてＳＰＭ８に入射させ、λ/４板１０を透過させてＳＰＭ８から反射される回折光３をＰ偏光とし、ＰＢＳ６を透過させてスクリーンに投影しても勿論良い。
【００６０】
ところで、光源２による照明光は、集光レンズ４により収束光としてＳＰＭ８に入射するので、図１に示すように０次光を０次光トラップ１１によって終端することができる。これにより、映像を投影する回折光と前記０次光とを確実に分離することができ、投影映像におけるコントラストの低下を防止することができる。
【００６１】
なお、反射型のＳＰＭ８には、後述するマイクロミラー型の空間光位相変調素子（Ｍａｇｉｃ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ：以降、ＭＭＤと称する）が用いられる。なお、ＳＰＭ８として、ＬＣＯＳを用いても勿論良い。
【００６２】
続いて、図２を参照して、本第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置における、映像データをＭＭＤに表示する情報に変換する手順を説明する。なお、図２に示す各ステップにおける処理は、図１には不図示である本第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置の具備する制御手段（不図示）によって行われるとする。
【００６３】
本第1実施形態においては、次のようにして、映像データをフーリエ変換して得られた位相情報をＳＰＭ８に表示させ、ＳＰＭ８に照明光を照射し、ＳＰＭ８による回折光を、スクリーン６上に投影する。なお、前記光源２からの照明光は、前記ＳＰＭ８における位相情報の表示有効範囲以外には照射しないようにするほうが好ましい。
【００６４】
まず、投影したい映像の映像データを取得する。ここで、映像データをフーリエ変換して空間周波数分布の情報とするのであるが、映像データをそのままフーリエ変換した場合には、空間位相分布と共に強度分布が生じてしまい、回折効率の良い位相変調による光の回折を行うことができない。
【００６５】
このことを鑑みて、予め映像データにランダムな位相情報を重畳しておく（ランダム位相付与ステップＳ１）。そして、ランダムな位相情報を映像データに重畳した後、該映像データをフーリエ変換する（フーリエ変換ステップＳ２）。映像データにランダムな位相情報を重畳するとは、映像データの１フレームの各画素の強度情報に各画素毎に異なる位相の値を付け加えることを意味する。
【００６６】
たとえば、ある画素の強度が１２８としたときに、１２８＋jのような値にするということである。ここでjは虚数単位である。人の目は（画像センサーも）光の強度しか感じることができないので、虚数単位で表された位相は、実際的には意味を持たないが、計算上は大きな意味をもつ。映像データをフーリエ変換したあとに純粋な強度情報でも位相をもつことになるが、あらかじめ映像データにランダム位相を重畳しておくことにより、フーリエ変換後の強度部分の値を空間周波数面全体にわたって平均化でき、周波数面全体のわたって強度を等しくおくことができるのである。したがって、強度変化のない純粋な位相情報とする事ができるのである。
【００６７】
なお、映像データをフーリエ変換する場合、映像信号の強度のルートすなわち振幅情報に直してから、フーリエ変換することが望ましい。また、ランダム位相もその振幅情報に加えることが望ましい。
【００６８】
このようにして、映像データをほぼ位相情報に変換することができる。このことによって空間周波数情報は位相の情報、すなわち空間位相情報にすることができる。この方法は、従来よりキノフォームとして知られている技術であるので、ここでは詳細な説明は省略する。映像データにランダムな位相を重畳することによって、空間位相分布上の強度が平均化され、位相情報だけで、映像データを満たすことができる。
【００６９】
なお、前記キノフォームも含めて、ホログラフィ技術に関しては、例えばＷ. Ｈ. Ｌｅｅ : ”Ｃｏｍｐｕｔｅｒ-ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｈｏｌｏｇｒａｍｓ: ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ,”  ｉｎ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃｓ,  Ｅ.  Ｗｏｌｆ,  ｅｄ.,  (Ｎｏｒｔｈ-Ｈｏｌｌａｎｄ, Ａｍｓｔｅｒｄａｍ, 1978),Ｖｏｌ.16, ｐｐ.119-232 などに詳しく述べられている通りである。
【００７０】
ところで、上述したようにランダムな位相の重畳且つフーリエ変換が施された映像データは、ほぼ位相情報だけから成る空間位相情報となる。そして、この空間位相情報に対して光学配置に基づく補正処理（補正処理ステップＳ３）を施し、その後ＳＰＭドライバに入力する。ここで、ＳＰＭドライバとは、ＳＰＭ８を駆動する為の駆動信号を作成するドライバである。
【００７１】
さて、映像データがＡビットの諧調を有していた場合、この変換の計算はその諧調を維持するビット数で計算することが望ましい。つまり、このような場合には、フーリエ変換の結果の有効桁がＡビット以上あることが望ましい。従って、途中の計算もＡビット以上の精度が最低限必要になる。
【００７２】
なお、従来、デジタル映像の諧調は8ビットであり、計算もその程度の必要性しかなかったが、近年では、１２ビット以上の諧調が望まれている。従って、元映像のデジタルデータを含め１２ビット以上の計算精度が必要である。
【００７３】
ここで、図１を参照して説明したように前記光源２による照明光は収束光であり且つＳＰＭ８の斜め上方から照射される。そして、この特定の光に対して、前記ＳＰＭドライバによって、正面に広がりを持って映像を投影する空間位相情報をＳＰＭ８に加える。
【００７４】
つまり、映像データのフーリエ変換の際の位相付与（前記ステップＳ１）の後、当該光学系に依存する空間位相情報をＳＰＭ８に加えることによって、所望の方向に映像を投影する。本第1実施形態における回折によるプロジェクション（ホログラフィックプロジェクション）手法は、画素一つ一つの明るさを制御して画像を作る方法とは異なり、ＳＰＭ８前面における光の回折によって、一つ一つの画素がスクリーン上に再生される。
【００７５】
そして、ＳＰＭドライバによって駆動信号を空間位相変調素子に与えて、ＳＰＭ８上に投影したい映像に対応した空間位相情報を位相分布として出現させる（ＳＰＭドライバ制御ステップＳ４）。
【００７６】
ところで、前記ＳＰＭ８の回折効率が一定の場合、暗いシーンの映像であっても明るいシーンの映像であっても同程度の明るさの映像になってしまう。従って、映像の光量の総計に従って、ＳＰＭ８に入射させる光量を、次のように変化させる必要がある。
【００７７】
すなわち、映像における各シーンの明るさの総量（総光量値；算出法は後述）を計算し、各シーンの明るさが適切になるように、ＳＰＭ８に入射させる光量を制御する（光源ドライバ制御ステップＳ５）。このステップＳ５においては、映像データに基づいて光源２のドライバの制御を行う。
【００７８】
なお、前記０次光トラップ１１の出力情報に基づいて前記光源２による光の光量を制御してもよい。また、前記０次光トラップ１１を光センサで構成し、当該０次光トラップ１１の出力情報と前記映像データとに基づいて、前記光源２による光の光量を制御しても勿論よい。
【００７９】
なお、前記光源２には、通常半導体レーザ（以降、ＬＤと称する）が用いられる。カラー表示の場合、通常は赤色としてＲｅｄ(以降、Ｒと称する）用ＬＤ、緑色としてＧｒｅｅｎ(以降、Ｇと称する）用ＬＤ、青色としてＢｌｕｅ(以降、Ｂと称する）用ＬＤを用いてカラー表示を行う。
【００８０】
なお、光の光量の制御は、光源自体の制御のほか、光量を減ずる作用を有するフィルター手段によって行っても良い。
【００８１】
また、光源はカラー映像を構成できる３原色であれば補色の３原色の組み合わせでも良く、Ｒ、Ｇ、Ｂの組み合わせに限定されない。
【００８２】
図３は、本第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置において、色順次の光源制御を行って投影映像をカラー表示する際における、ＳＰＭ８の動作とＲ用ＬＤ、Ｇ用ＬＤ、Ｂ用ＬＤの発光動作との関係を同一時間軸ｔによって表現したタイミングチャートを示す図である。
【００８３】
すなわち、本第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置は、図１に示すように具備するＳＰＭ８は一つであるので、Ｒ用ＬＤ、Ｇ用ＬＤ、Ｂ用ＬＤを順次発光させカラー表示を行う。具体的には、例えば、図３に示すようにＳＰＭ８が、Ｒ用の映像データ（のフーリエ変換によって取得した位相情報）を表示している間は、Ｒ用ＬＤを発光させる。そして、Ｇ用ＬＤ及びＢ用ＬＤに関しても、図３に示すようにＲ用ＬＤの場合と同様の発光制御を行う。また、ＳＰＭ８が、表示する位相情報を書き換えている間は、図３に示すように全てのＬＤの発光をＯＦＦとする。発光のＯＦＦではなく、遮光手段を設けてＬＤからの光を入射させないようにしても良い。
【００８４】
なお、ＬＤの光量制御についても、映像データに基づいて各色用のＬＤの発光強度を調整する。また、ＬＤによる照射光の光路中に光強度変調器を設けても勿論良い。
【００８５】
ところで、ＳＰＭ８の理想的に回折効率が１００％の場合、ＳＰＭ８に入射する光量Ｆは投影映像における１シーンの総光量値Ｈに比例する。回折効率が一定の場合も同様である。ここで、シーンの総光量値Ｈは、階調Ｔビットのアドレス（ｘ,ｙ）の画素の明るさをＢ（ｘ、ｙ）とすると、
【数７】
2008216578.tif 000006
【００８６】
として、
【数８】
2008216578.tif 000007
【００８７】
で求められる。
【００８８】
ここで、Ｍ、Ｎはそれぞれ縦横の画素数である。例えばＨＤ-ＴＶの場合、Ｍ＝１０８０、Ｎ＝１９２０である。この総光量値Ｈによって、光源の明るさを制御することにより、映像の各シーンにおいて適切な明るさが得られる。暗い映像のシーンでは暗く、明るい映像のシーンでは明るい、非常に鮮明な映像を再現することができる。
【００８９】
なお、回折効率が映像によって変化する場合もある。その場合、補正を更に正確に行うためには、０次光の光量Ｓを計測し、ＳＰＭ８への入射光量ＦからＳを引いた値が、Ｈに比例するように光源の明るさを制御すればよい。つまり、比例係数をＫとして、
【数９】
2008216578.tif 000008
【００９０】
すなわち、入射光量が、
【数１０】
2008216578.tif 000009
【００９１】
となるように光源の明るさを制御すればよい。
【００９２】
以下、本第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置におけるノイズの削減について説明する。なお、前記特許文献１においては、ノイズの削減について次のような言及が為されている。
【００９３】
すなわち、前記特許文献１では、ノイズにはシステマティックノイズとノンシステマティックノイズとがあると指摘されている。さらに、システマティックノイズにはＳＰＭの位相再現エラーによるもの及び不均一性によるものがあり、ノンシステマティックノイズにはアルゴリズム実行時のエラーによるもの及び二値化エラーによるものがあると指摘されている。そして、前記ノンシステマティックノイズを解決する手段として、１フレームを次のように何度か繰り返すサブフレームが提案されている。
【００９４】
すなわち、例えば1フレームの時間を１/６０秒とすると、同じ映像を１/１８０秒に分けて、３回表示する。このようにしてノイズを平均化することで軽減する方法が、前記特許文献１に開示されている。そして、前記特許文献１には、ノイズはデバイスによって生じるので、映像データにランダム位相を加える過程を繰りかえす必要はないと記述されている。
【００９５】
しかしながら、上記の各種ノイズが軽減されると、当然ながらスペックルノイズが目立つようになる。このスペックルノイズとは、特にレーザを用いるときに顕著に生じるノイズである。すなわち、各画素の近傍の画素からの光が、各画素からの光と干渉して、スクリーンに投影された映像において、コントラストの高い粒状のノイズを、当該映像を見ている人の網膜上に生成することによるノイズである。
【００９６】
このスペックルノイズは、投影に用いられる光源にコヒーレンス（干渉性）がある場合に生じる。スペックルノイズは、波面が同じであれば、同じスペックルが再現されるので、投影する映像が緩やかに変化する映像や静止画の場合には、特に顕著に観察される。よって、投影する映像が緩やかに変化する映像や静止画の場合に、投影される映像に変化を与えずに投影光の位相を変化させる必要がある。
【００９７】
このような事情に鑑みて、本第１実施形態においては、１フレームをサブフレームに分けると共に、各サブフレームにおいても、映像データに加えるランダム位相として他のサブフレームと互いに異なるランダム位相を当該サブフレームに加えることで、生成されるスペックルの模様を変化させ且つ平均化させる。これにより、ノイズの軽減及び美しい映像表示を可能とする。サブフレームとは、１フレーム、たとえば１/６０秒をサブフレーム1/120秒とし2回繰り返すことである。ここでは同じ映像データに異なるランダム位相データを重畳させて繰り返すということになる。
【００９８】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、映像データに応じた適切な明るさの映像表示と省エネルギー性とを両立し且つスペックルノイズのない美しい映像表示を実現したホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置を提供することができる。
【００９９】
具体的には、例えば、映像データから当該映像の明るさを総計し、それぞれのシーンにおける総明るさを求め、この総明るさに基づいて、ＳＰＭ８に入射する光量を増減させて、当該シーンの明るさが適切な明るさになるように制御し、更にＳＰＭ８の回折効率も考慮に入れた制御を行うことで、映像表示における適切な明るさと省エネルギー性とを両立したホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置を提供することができる。
【０１００】
また、それぞれのサブフレームに対して、互いに異なるランダム位相を加えることで、生成されるスペックルの模様を変化させ且つ平均化させてスペックルノイズを低減させる。
【０１０１】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係るホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置を説明する。なお、前記第１実施形態に記載した内容と同様の内容に関しては、説明を省略する。
【０１０２】
図４（ａ）は、正置時の本第２実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置を上方から観たときの装置構成を示す図である。図４（ｂ）は、正置時の本第２実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置におけるＢ用ＳＰＭ近傍を、図４（ａ）に示す視線方向Ｅ側から観た装置構成を示す図である。
【０１０３】
本第２実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置は、赤色光源としてのＲ用ＬＤ（図４（ａ）では不図示）、緑色光源としてのＧ用ＬＤ（図４（ａ）では不図示）、青色光源としてのＢ用ＬＤ（図４（ａ）では不図示）と、これら各色光源に対応するコリメータ２６ａ，２６ｂ，２６ｃと、各色光源にそれぞれ対応した全反射プリズム２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、各色光源にそれぞれ対応した反射型のＳＰＭ２８ａ，２８ｂ，２８ｃと、各色光源にそれぞれ対応した遮蔽部材であるトラップ２９ａ，２９ｂ，２９ｃと、各色の回折光を合成する為の色合成プリズム２０と、投影レンズ２２とを具備する。
【０１０４】
図４（ｂ）に示すように、Ｂ用ＬＤ１２から発された光は、全反射プリズム２７ｃで反射された後、コリメータ２６ｃによって平行光とされ、Ｂ用ＳＰＭ２８ｃに入射する。ここで０次光は、再びコリメータ２６ｃを通って、全反射プリズム２７ｃで反射されトラップ２９ｃに到達する。このようにして、不要な０次光が取り除かれる。
【０１０５】
一方、Ｂ用ＬＤ１２によって照射された光のうち、Ｂ用ＳＰＭ２８ｃに表示された青色映像用の空間位相変調によって回折された光は、コリメータにより概略平行な光束とされ、色合成プリズム２０に入射する。色合成プリズム２０に入射した光束は、色合成プリズム２０の反射面で反射される。この反射の後、回折光２５は、投影レンズ２２を介してスクリーン２４に投影される。
【０１０６】
そして、図４（ａ）に示すように、Ｒ用ＬＤ及びＧ用ＬＤに関しても、上述したＢ用ＬＤと同様の光学系が設けられており、前記色合成プリズム２０によってＲ、Ｇ、Ｂに関するそれぞれの回折光が合成され、フルカラー映像がスクリーン２４に投影される。
【０１０７】
なお、本第２実施形態においては、図４（ａ）に示すように投影レンズを凹レンズ（負パワー）としているが、凸レンズ（正パワー）としても勿論良い。また、上述した方式によれば、色順次方式と違って、カラーブレイク現象の心配がない。ここで、ＳＰＭ２８ａ，２８ｂ，２８ｃには、ＬＣ、ＬＣＯＳ等を用いることができる。ただし、ＬＣは開口率を大きくできず光の利用効率が悪い。また、ＬＣＯＳは反射率が低く回折効率を向上し難い。しかしながら、後述するＭＭＤを用いることで、これらの欠点を克服できる。
【０１０８】
なお、図２を参照して説明した映像データ等の処理、及び図３を参照して説明したＳＰＭの情報書換え時の光源のＯＮ／ＯＦＦ制御については、前記第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置と同様である。
【０１０９】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、前記第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置と同様の効果を奏するホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置を提供することができる。
【０１１０】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係るホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置を説明する。なお、前記第１実施形態または前記第２実施形態に記載した内容と同様の内容に関しては、説明を省略する。
【０１１１】
図５は、本第３実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置の構成を示す図である。同図に示すように、本第３実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置は、赤色光源としてのＲ用光源３２ａ、緑色光源としてのＧ用光源３２ｂ、青色光源としてのＢ用光源３２ｃと、これら各色光源にそれぞれ対応した反射型のＳＰＭ３４ａ，３４ｂ，３４ｃとを具備する。
【０１１２】
前記第２実施形態においては、色合成プリズムによってＲ、Ｇ、Ｂの三色を合成しカラー表示を行っているが、本第３実施形態においては、それぞれＬＤから成るＲ用光源３２ａ、Ｇ用光源３２ｂ、Ｂ用光源３２ｃとＳＰＭ３４ａ，３４ｂ，３４ｃとの組み合わせを、図５に示すように同一平面上に並列に並べて配置することによりカラー表示を実現する。
【０１１３】
このように構成することで、スクリーン３５への投影距離が固定されるので、本第３実施形態に係るホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置は、例えばリアプロジェクションＴＶに適しているとも言える。また、このような構成により光学系を不要とし、より一層の小型化及び低コスト化を実現できる。
【０１１４】
なお、図２を参照して説明した光学配置による補正処理を、スクリーンとの距離に応じて実行することにより投影距離の変化にも対応できる。
【０１１５】
図６（ａ）、（ｂ）は、本第３実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置におけるＳＰＭ３４ａ，３４ｂ，３４ｃを構成するＭＭＤの断面図である。同図においては、３画素分の断面図を示しているが、実際には２次元的に多数の画素が存在している。以下、前記ＭＭＤの構造を、図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【０１１６】
すなわち、本第３実施形態においてＭＭＤ３６は、基板３８と、絶縁層４０と、バネ４２と、電極４４と、支柱４６と、薄膜４８と、ミラー５０とを有し、詳細には次のような構造を採る。
【０１１７】
まず、位相変調の為の各画素をドライブするスイッチ回路を含む基板３８上に絶縁層４０が設けられている。さらに、該絶縁層４０上には、バネ４２が設けられている。そして、各バネ４２の下方であり且つ前記絶縁層４０における凹部には、前記スイッチ回路に接続された電極４４が設けられている。
【０１１８】
ここで、ＭＭＤ３６では、図６（ｂ）に示すように、ミラー５０を変形させることができる。すなわち、位相変調用の各画素に対応するのがバネ４２であり、バネ４２の上部に設けられた支柱４６を介して、薄膜４８が設けられている。そして、該薄膜４８上には、ミラー５０が一体的に繋がって設けられている。
【０１１９】
このように本第３実施形態においては、ミラー５０は、例えば各バネ４２に対応して分割される構造を採っておらず、一枚の板状の構造を採る。これにより、ミラー５０の形状変化が連続的且つ緩やかに生じる。つまり、不要な回折次数の発生を抑えるとともに回折効率の向上が実現する。
【０１２０】
なお、薄膜４８は柔軟性と耐久性に富む材料で形成されており、ミラー５０は反射率の高い金属或いは誘電体多層膜で形成される。
【０１２１】
ここで、前記電極４４に電圧が加えられると、バネ４２はミラーと電極の間に発生するクーロン力によって基板３８に近づき、ミラー５０の表面が窪む。この窪みによって生じる当該ミラーで反射される光の位相の変化量は、波長の１/４である。つまり、このようにして往復で半波長、すなわちπの位相差を形作ることができる。
【０１２２】
なお、上記の動作は、位相を反転するだけのバイナリー動作であるが、バネ４２のバネ定数を適切に選択することにより、電圧によってバネ４２の歪、すなわちミラー５０の窪みを制御することができる。ここで、前記ミラー５０が最大波長の１/２窪むように制御すると、往復で最大１波長分の位相差を形成することができる。また、バイナリー変調よりも高い回折効率を得ることができる。
【０１２３】
なお、基板３８には例えばＳｉを用い、絶縁層４０には例えばＳｉＯ2やＳｉＣなどを用い、バネ４２には例えば柔軟な金属や導電性有機フィルムを用いる。また、この導電性有機フィルムに導電性素材をコートしても良い。そして、電極４４には、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｗなどを用いる。また、薄膜４８には、例えば柔軟性のある有機フィルムやＳｉ２Ｎ3などを用いる。
【０１２４】
以上説明したように、本第３実施形態によれば、前記第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置と同様の効果を奏する上に、次のような効果を奏するホログラフィックプロジェクション方法及びホログラフィックプロジェクション装置を提供することができる。
【０１２５】
すなわち、本第３実施形態によれば、ミラー５０を用いている為、入射してきた光をほぼ１００％反射することのできる効率の良いＳＰＭ３４ａ，３４ｂ，３４ｃを提供することができる。
【０１２６】
なお、バネ４２の構造及びバイナリー制御に関しては、ＵＳ５，８３５，２５５及びＵＳ６，０４０，９３７などに開示されている技術を参考にすることもできる。これらの文献には、ファブリペローエタロンの原理を用いて、カラー表示を行う素子に関する技術が開示されている。
【０１２７】
以上、第１実施形態乃至第３実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
【０１２８】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置の一構成例を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置における、映像データをＭＭＤに表示する情報に変換する手順を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置において、色順次の光源制御を行って投影映像をカラー表示する際における、ＳＰＭの動作とＲ用ＬＤ、Ｇ用ＬＤ、及びＢ用ＬＤの発光動作との関係を同一時間軸ｔによって表現したタイミングチャートを示す図。
【図４】（ａ）は、正置時の本発明の第２実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置を上方から観たときの装置構成を示す図。（ｂ）は、正置時の本発明の第２実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置におけるＢ用ＳＰＭ近傍を、（ａ）に示す視線方向Ｅ側から観た装置構成を示す図。
【図５】本発明の第３実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置の構成を示す図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るホログラフィックプロジェクション装置におけるＳＰＭに用いられる反射型のＭＭＤの断面図。
【図７】従来より提案されているＳＰＭを用いたプロジェクタの構成を示す図。
【符号の説明】
【０１３０】
２…光源、  ３…回折光、  ４…集光レンズ、  ６…偏光ビームスプリッタ、  ＳＰＭ…８、  １０…λ/４板、  １１…０次光トラップ、  ２０…色合成プリズム、  ２２…投影レンズ、  ２４…スクリーン、  ２５…回折光、  ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…コリメータ、  ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…全反射プリズム、  ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…ＳＰＭ、  ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…トラップ、  ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…光源、  ３５…スクリーン、  ３８…基板、  ４０…絶縁層、  ４２…バネ、  ４４…電極、  ４６…支柱、  ４８…薄膜、  ５０…ミラー、  ５０…電極、  １００…光源、  １０５…回折光、  １０６…投影レンズ、  １０７…０次光、  １０８…スクリーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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