(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】複数の映像データをフーリエ変換によってそれぞれの空間周波数情報に変換し、前記それぞれの空間周波数情報を対応する複数の情報表示手段に与え、前記複数の情報表示手段上に、前記複数の映像データに対応した空間周波数情報を表示させ、前記複数の情報表示手段に対してそれぞれ一対一で対応する複数の光源で光を照射し、前記複数の情報表示手段によって表示された前記空間周波数情報を回折光によって投影し、投影面上で複数の映像を合成する。【選択図】      図３
2008216579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の映像データをフーリエ変換によってそれぞれの空間周波数情報に変換するフーリエ変換ステップと、
前記それぞれの空間周波数情報を対応する複数の情報表示手段に与える情報付与ステップと、
前記複数の情報表示手段上に、前記複数の映像データに対応した空間周波数情報を表示させる表示ステップと、
前記複数の情報表示手段に対してそれぞれ一対一で対応する複数の光源によって光を照射する照射ステップと、
前記複数の情報表示手段によって表示された前記空間周波数情報を回折光によって投影し、投影面上で複数の映像を合成するステップと、
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】
前記複数の光源は、赤色光源と緑色光源と青色光源とを含み、
前記複数の映像データは、赤色の映像データと緑色の映像データと青色の映像データとを含む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】
前記情報表示手段は、空間光位相変調素子であることを特徴とする請求項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】
前記複数の空間光位相変調素子は、全て同一平面上に設置されていることを特徴とする請求項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】
前記複数の空間光位相変調素子は、反射型の空間光位相変調素子であることを特徴とする請求項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】
前記複数の空間光位相変調素子は、ミラーを含むことを特徴とする請求項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７】
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光量調整ステップを有することを特徴とする請求項６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】
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、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色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７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９】
前記光量調節ステップにおける前記光量の調節は、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色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１０】
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或いは請求項９に記載のホログラフィックプロジェクション方法。
【請求項１１】
前記フーリエ変換ステップにおいては、
前記フーリエ変換によって取得した空間光位相情報を含む前記空間周波数情報に対して、当該光学系に依存する位相情報に基づいた補正処理を施すことを特徴とする請求項１０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１２】
前記フーリエ変換ステップにおいては、
前記補正処理を、前記空間光位相素子と投影手段との距離に応じて施すことを特徴とする請求項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１３】
光を照射する為の複数の光源と、
複数の映像データをフーリエ変換によってそれぞれの空間周波数情報に変換するデータ処理手段と、
前記複数の光源と一対一で対応して設けられ、前記空間周波数情報を表示する複数の情報表示手段と、
を具備し、
前記複数の情報表示手段は、
前記複数の光源によってそれぞれ照射され且つ前記複数の情報表示手段によってそれぞれ前記空間位相情報で変調された回折光が、投影面において投影映像として合成されるように配置されてい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１４】
前記情報表示手段は、空間光位相変調素子であることを特徴とする請求項１３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１５】
前記複数の空間光位相変調素子は、全て同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１４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１６】
前記複数の空間光位相変調素子は、反射型の空間光位相変調素子であ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】
前記複数の空間光位相変調素子は、ミラーを含む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】
前記複数の光源は、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含み、前記複数の映像データは、少なくとも赤色、青色、緑色のデータを含むむ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】
前記データ処理手段によって、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で前記空間周波数情報を空間位相情報として扱かうことを特徴とする請求項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２０】
前記複数の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それぞれ制御する制御手段を含むことを特徴とする請求項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１３又は請求項２０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】
前記光量の制御手段は、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１３乃至請求項２１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】
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以外には照射しないように制限する手段を有することを特徴とする請求項２２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１３または請求項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２５】
光の強度を測定可能な光センサ機能を有し且つ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為の０次光トラップを含み、
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１３又は請求項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２６】
光の強度を測定可能な光センサ機能を有する０次光トラップを含み、
前記制御手段は、前記０次光トラップの出力情報及び前記映像データ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１３又は請求項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２５または請求項２６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】
前記制御手段は、
Ｔを階調のビット数、Ｍ、Ｎをそれぞれ前記情報表示手段の縦横の画素数とし、各画素の明るさを
【数１】
2008216579.tif 000010
として、前記総光量値を、
【数２】
2008216579.tif 000011
によって算出することを特徴とする請求項２７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２９】
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】
2008216579.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】
前記データ処理手段は、少なくとも１２ビット以上の計算精度を有することを特徴とする請求項１３又は請求項２９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３１】
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周波数情報に変換することを特徴とする請求項１３又は請求項３０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３２】
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、前記映像データに対応した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、光源によって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位相情報で変調された回折光を、投影手段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装置がある。
【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、回転効率は理想的には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、光源であるレーザーの出力を増減して、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。
【００１７】
また、表示する映像のカラー化には通常、赤色、緑色、青色の像を合成する必要がある。
【特許文献１】ＷＯ  ２００５/０５９８８１Ａ３
【特許文献２】ＵＳ５，５８９，９５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来は、カラー映像を得るために、赤、青、緑色の各像が色合成プリズムによって合成されており複雑な光学系が必要であった。
【００１９】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、空間光位相変調素子を用いた特性を活かすことによって合成プリズムなど複雑な光学系を不要とした簡単な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よる映像の表示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】
【００２０】
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、
複数の映像データをフーリエ変換によってそれぞれの空間周波数情報に変換するフーリエ変換ステップと、
前記それぞれの空間周波数情報を対応する複数の情報表示手段に与える情報付与ステップと、
前記複数の情報表示手段上に、前記複数の映像データに対応した空間位相情報を表示させる表示ステップと、
前記複数の情報表示手段に対してそれぞれ一対一で対応する複数の光源によって光を照射する照射ステップと、
前記複数の情報表示手段によって表示された前記空間周波数情報を回折光によって投影し、投影面上で複数の映像を合成するステップと、
を有することを特徴とする。これにより、小型の装置によるホログラフィックプロジェクション方法が実現する。
【００２１】
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、
前記複数の光源は、赤色光源と緑色光源と青色光源とを含み、
前記複数の映像データは、赤色の映像データと緑色の映像データと青色の映像データとを含むことを特徴とする。これにより、カラー表示を実現する。
【００２２】
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、前記情報表示手段は、空間光位相変調素子であることを特徴とする。これにより、光の利用効率の良いホログラフィックプロジェクション方法を提供する。
【００２３】
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、前記複数の空間光位相変調素子は、全て同一平面上に設置されていることを特徴とする。これにより、カラー表示を、色合成プリズムを用いることなく実現する方法を提供する。
【００２４】
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、
前記複数の空間光位相変調素子は、反射型の空間光位相変調素子であることを特徴とする。これにより、高い回折効率を実現し、明るい表示方法を提供できる。
【００２５】
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、
前記複数の空間光位相変調素子は、ミラーを含むことを特徴とする。これにより、更に高い光の利用効率が得られ、より明るい表示方法を提供できる。
【００２６】
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６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光量調整ステップを有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表示を提供できる。
【００２７】
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方法は、前記第７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、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色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、不要な回折光を除去することができ、コントラストの優れた表示を提供できる。
【００２８】
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方法は、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、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色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、光量制御手段を別個に持つことなくカラーバランスに優れ、コントラストに優れた表示手段を提供できる。
【００２９】
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方法は、前記第1の様態或いは前記第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、回折効率の優れた位相変調型の回折を用いることができ、明るい表示を実現できる。
【００３０】
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方法は、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、
前記フーリエ変換によって取得した空間光位相情報を含む前記空間周波数情報に対して、当該光学系に依存する位相情報に基づいた補正処理を施すことを特徴とする。これにより、光学配置の自由度を高めることがでる。
【００３１】
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方法は、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、
前記補正処理を、前記空間光位相素子と投影手段との距離に応じて施すことを特徴とする。これにより、投影距離の変化に対応せしめることができ、投影レンズとその焦点合わせを用いることなく、投影距離を自由に変えられる投影手段を提供できる。
【００３２】
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、
光を照射する為の複数の光源と、
複数の映像データをフーリエ変換によってそれぞれの空間周波数情報に変換するデータ処理手段と、
前記複数の光源と一対一で対応して設けられ、前記空間周波数情報を表示する複数の情報表示手段と、
を具備し、
前記複数の情報表示手段は、
前記複数の光源によってそれぞれ照射され且つ前記複数の情報表示手段によってそれぞれ前記空間位相情報で変調された回折光が、投影面において投影映像として合成されるように配置されていることを特徴とする。これにより、色合成プリズムを必要としないホログラフィックプロジェクション装置を提供する。
【００３３】
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１３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、
前記情報表示手段は、空間光位相変調素子であることを特徴とする。これにより、光の利用効率の高い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、前記第１４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、
前記複数の空間光位相変調素子は、全て同一平面上に配置されていることを特徴とする。これにより、調整を容易にすることができる。
【００３５】
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、
前記複数の空間光位相変調素子は、反射型の空間光位相変調素子であることを特徴とする。これにより、複数の空間光位相変調素子に反射型を採用することで高い回折効率を得ることができ、明るい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。
【００３６】
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、
前記複数の空間光位相変調素子は、ミラーを含むことを特徴とする。これにより、より高い光の利用効率を得ることができ、より明るいプロジェクション装置を実現できる。
【００３７】
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、
前記複数の光源は、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含み、前記複数の映像データは、少なくとも赤色、緑色、青色のデータを含むことを特徴とする。これにより、カラー表示を実現できる。
【００３８】
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によって、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で前記空間周波数情報を空間位相情報として扱うことを特徴とする。これにより、回折効率の高い位相型の回折を用いる表示が可能となる。その結果、より光の利用効率が高く、明るい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。
【００３９】
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、
前記複数の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それぞれ制御する制御手段を含むことを特徴とする。これにより、カラーバランスに優れた映像を表示できる。
【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１３の態様または前記第２０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、不要な回折光が発生するのを防ぎ、コントラストの高い映像を提供できる。
【００４１】
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１３の態様または前記第２１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、
前記光量の制御手段は、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、光強度変調器を用いることなく、光量を制御でき、カラーバランスに優れ、コントラストに優れて映像を容易に提供することができる。
【００４２】
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２２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以外には照射しないように制限する手段を有することを特徴とする。これにより、不要な迷光が発生することを防ぎ、コントラストに優れた映像を提供できる。
【００４３】
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１３の態様または前記第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、映像に不要な迷光を重畳することを防止し、美しい映像を提供できる。
【００４４】
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１３の態様または前記第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、
光の強度を測定可能な光センサ機能を有し且つ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為の０次光トラップを含み、
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、不要な迷光を防止し、コントラストの高い映像を提供すると共に、カラーバランスに優れた美しい映像を提供できる。
【００４５】
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１３の態様または前記第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、
光の強度を測定可能な光センサ機能を有する０次光トラップを含み、
前記制御手段は、前記０次光トラップの出力情報及び前記映像データ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、不要な迷光を防止し、コントラストの高い映像を提供すると共に、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を考慮した、明るさ制御を実現することができ、より繊細な明るさ制御とカラーバランス制御を実現することができ、感動的な映像を提供できる。
【００４６】
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２５の態様または前記第２６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とを特徴とする。これにより、正確な明るさ再現を実現できる。
【００４７】
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、前記第２７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をそれぞれ前記情報表示手段の縦横の画素数とし、各画素の明るさを
【数４】
2008216579.tif 000003
【００４８】
として、前記総光量値を、
【数５】
2008216579.tif 000004
【００４９】
によって算出することを特徴とする。これにより、前記総光量値を正確に求めることができる。
【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】
2008216579.tif 000005
【００５１】
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、正確な値に基づいた明るさ制御が可能となる。
【００５２】
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装置は、前記第１３の態様または前記第２９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、少なくとも１２ビット以上の計算精度を有することを特徴とする。これにより、十分な階調の映像を表現できる。
【００５３】
前記の目的を達成する為に、本発明の第３１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１３の態様または前記第３０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周波数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。
【００５４】
前記の目的を達成する為に、本発明の第３２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、
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、前記映像データに対応した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、光源によって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位相情報で変調された回折光を、投影手段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】
【００５５】
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】
【００５６】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００５７】
図１は、本一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を示す図である。同図に示すように、本一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、半導体レーザ（以下、ＬＤと称する）から成る赤色光源としてのＲ用光源２ｒ，ＬＤから成る緑色光源としてのＧ用光源２ｇ，ＬＤから成る青色光源としてのＢ用光源２ｂと、これら各色光源にそれぞれ対応した反射型のＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂとを具備する。
【００５８】
ここで、前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂによってそれぞれ発生した光は、それぞれ対応するＳＰＭ４ｒ,４ｇ，４ｂに入射し、ＳＰＭ４ｒ,４ｇ，４ｂに書き込まれた情報によって回折され、スクリーン６に投影される。そして、前記スクリーン６上では、前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂによって投影された情報が合成され、カラー映像として再生される。
【００５９】
つまり、前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂからの光を、例えば色合成プリズムを用いて合成してカラー映像を投影するのではなく、本一実施形態においては、Ｒ用光源２ｒ、Ｇ用光源２ｇ、Ｂ用光源２ｂとＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂとの組み合わせを、図１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。上述したように、非常に簡略な構成により、カラー表示の投影映像を得ることができるホログラフィックプロジェクション装置を実現することができる。
【００６０】
なお、図１及び図２に示すように、照明光は発散光であり且つＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂの斜め上方から、それぞれＲ用光源２ｒ、Ｇ用光源２ｇ、Ｂ用光源２ｂによって照射される。
【００６１】
ここで、本一実施形態においては、前記ＳＰＭ４ｒ,４ｇ，４ｂとして反射型のＳＰＭを用いており、この反射型のＳＰＭ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。しかしながら、前記ＳＰＭ４ｒ,４ｇ，４ｂとして、ＬＣＯＳを用いても勿論良い。
【００６２】
なお、本一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、例えば図２に示す装置構成によっても実現することができる。以下、図１に示す装置構成との相違点を中心に説明する。
【００６３】
すなわち、図２に示す装置構成例においては、ＬＤから成る赤色光源としてのＲ用光源２ｒ、ＬＤから成る緑色光源としてのＧ用光源２ｇ、ＬＤから成る青色光源としてのＢ用光源２ｂと、これら各色の光源からの光をそれぞれ集光する集光レンズ３ｒ，３ｇ，３ｂと、前記の各色光源にそれぞれ対応した反射型のＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂと、これらＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂで生じる０次光をそれぞれ捕捉する為の０次光トラップ８ｒ，８ｇ，８ｂと、を具備する。
【００６４】
ここで、前記Ｒ用光源２ｒ、Ｇ用光源２ｇ、及びＢ用光源２ｂによってそれぞれ発生した光は、それぞれ対応する前記集光レンズ３ｒ，３ｇ，３ｂを介して、それぞれ対応するＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂに入射され、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂに書き込まれた情報によって回折され、スクリーン６に投影される。そして、前記スクリーン６上では、前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂによって投影された情報が合成され、カラー映像として再生される。
【００６５】
なお、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂで生じる０次光は、前記０次光トラップ８ｒ，８ｇ，８ｂによって補足されるので、不要な迷光の発生は防止されている。このような構成により、コントラストに優れた映像を投影することができる。
【００６６】
続いて、図３を参照して、本一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、映像データを前記ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂにおける前記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一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。
【００６７】
本一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ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂに表示させ、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂに照明光を照射し、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂによる回折光を、スクリーン６上に投影する。
【００６８】
なお、前記光源２からの照明光を、前記ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂ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。
【００６９】
まず、投影したい映像の映像データを取得する。ここで、映像データは、フーリエ変換されて空間周波数分布の情報となるのであるが、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空間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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、空間周波数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。
【００７４】
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ている通りである。
【００７５】
ところで、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、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂを駆動する為の駆動信号を作成するドライバである。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
ここで、図１及び図２に示すように照明光は発散光であり且つＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂ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、正面に広がりを持って映像を投影する空間位相情報をＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂに加える。
【００７９】
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ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂに加えることによって、所望の方向に映像を投影する。本一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。
【００８０】
そして、ＳＰＭドライバによって駆動信号をＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂに与えて、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂ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）。
【００８１】
ところで、前記ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂ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、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂに入射させる光量を、次のように変化させる必要がある。
【００８２】
すなわち、投影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、そのシーンの明るさが適切になるように、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂ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前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂのドライバの制御を行う。
【００８３】
なお、図２に示す装置構成の場合には、前記０次光トラップ８ｒ，８ｇ，８ｂの出力情報に基づいて、それぞれ前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂ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８ｒ，８ｇ，８ｂを光センサで構成し、当該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、それぞれ前記前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂによる光の光量を制御しても勿論よい。  
図４は、本一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、光源制御の様子を示している。ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂの動作と前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂ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。
【００８４】
ここで、本一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、複数の光源とＳＰＭとが一対一で対応する。そして、前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂを同時に発光させカラー表示を行う。ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂが各色の情報を書き換える間は、図４に示すように全ての光源すなわち前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂをＯＦＦとする。発光のＯＦＦではなく、遮光手段を設けて光源からの光を入射させないようにしても良い。
【００８５】
なお、光量制御に関しては、上述したように、例えば映像データに基づいて前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂの発光強度を調整する。また、前記Ｒ用光源２ｒ、前記Ｇ用光源２ｇ、及び前記Ｂ用光源２ｂ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。
【００８６】
ところで、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂの理想的に回折効率が１００％の場合、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂにそれぞれ入射する光量の和で表される光量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】
2008216579.tif 000006
【００８７】
として、
【数８】
2008216579.tif 000007
【００８８】
で求められる。
【００８９】
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。
【００９０】
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、ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂへの入射光量の総和で表される入射光量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】
2008216579.tif 000008
【００９１】
すなわち、入射光量が、
【数１０】
2008216579.tif 000009
【００９２】
となるように光源の明るさを制御すればよい。
【００９３】
以下、本一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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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、特にレーザー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。
【００９７】
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。従って、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。
【００９８】
このような事情に鑑みて、本一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。
【００９９】
ところで、本一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ように、３つの光源及びこれらの光源に一対一で対応したＳＰＭを具備するホログラフィックプロジェクション装置においては、例えば図５に示すような装置構成を採ることもできる。
【０１００】
図５（ａ）は、３つの光源及びこれらの光源に一対一で対応したＳＰＭを具備するホログラフィックプロジェクション装置（正置時）を上方から観たときの装置構成を示す図である。図５（ｂ）は、３つの光源及びこれら光源に一対一で対応したＳＰＭを具備す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５（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。
【０１０１】
図５（ａ），（ｂ）に示す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用のＬＤ（図５（ａ），（ｂ）では不図示）、緑色光源としてのＧ用のＬＤ（図５（ａ），（ｂ）では不図示）１２、青色光源としてのＢ用のＬＤ（図５（ａ）では不図示）と、これら各色光源にそれぞれ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。
【０１０２】
ここで、０次光に関しては、図５（ｂ）に示すように、Ｂ用の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。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に到達し、不要な０次光が取り除かれる。
【０１０３】
一方、Ｂ用の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。
【０１０４】
そして、図５（ａ）に示すように、Ｒ用のＬＤ及びＧ用のＬＤが発する光に関しても、上述したＢ用のＬＤが発する光に対する光学系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に投影される。
【０１０５】
なお、図５（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も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を用いることもで、これらの欠点を克服できる。
【０１０６】
なお、図３を参照して説明した映像データ等の処理、及び図４を参照して説明したＳＰＭの情報書換え時の光源のＯＮ／ＯＦＦ制御については同様の処理及び制御を行う。
【０１０７】
以上説明したように、図５（ａ）、（ｂ）に示す構成によっても適切な明るさの映像表示と省エネルギー性との両立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が、図１及び図２に示す構成によれば、より簡略な装置構成とすることができる。
【０１０８】
図６（ａ）、（ｂ）は、本一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前記ＳＰＭ４ａ，４ｂ，４ｃを構成する反射型の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。
【０１０９】
すなわち、本一実施形態において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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
このように、本一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、一枚の板状のような構造を採る。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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
このように、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ＳＰＭ４ｒ，４ｇ，４ｂを提供することができる。
【０１１８】
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。これらの文献では、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。
【０１１９】
以上説明したように、本一実施形態によれば、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且つスペックルノイズを低減させ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。
【０１２０】
以上、一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。
【０１２１】
例えば、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。
【０１２２】
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】
【０１２３】
【図１】本発明の一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】本発明の一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３】本発明の一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４】本発明の一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色のＬＤ、Ｇ用のＬＤ、Ｂ用の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５】（ａ）は、正置時の本発明の一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、正置時の本発明の一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６】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一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】
【０１２４】
２ｒ…Ｒ用光源、  ２ｇ…Ｇ用光源、  ２ｂ…Ｂ用光源、  ３ｒ，３ｇ，３ｂ…集光レンズ、  ４ｒ，４ｇ，４ｂ…ＳＰＭ、  ６…スクリーン、  ８ｒ，８ｇ、８ｂ…０次光トラップ、  ８…ＳＰＭ、  １２…Ｂ用ＬＤ、  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…ＳＰＭ、  ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…トラップ、  ３６…ＭＭＤ、  ３８…基板、  ４０…絶縁層、  ４２…バネ、  ４４…電極、  ４６…支柱、  ４８…薄膜、  ５０…ミラー、  １００…光源、  １０２…ＰＢＳ、  １０４…ＬＣＯＳ、  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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