(57)【要約】【課題】簡易な構成かつ低コストで、明るく高コントラストな投写像のプロジェクタ、及び光学装置を提供すること。【解決手段】第１色光を供給する第１光源部１０１Ｒと、第２色光を供給する第２光源部１０１Ｇと、第３色光を供給する第３光源部１０１Ｂと、第１色光と、第２色光と、第３色光とをそれぞれライン状光束に整形する光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂと、ライン状光束を、該ライン状光束の長手方向に対し略垂直方向に走査させる光走査部１１０と、光走査部１１０により走査されたライン状光束を、画像信号に応じてそれぞれ変調し、射出する空間光変調装置１２０と、空間光変調装置１２０により変調された光を投写する投写レンズ１３０と、を有し、光走査部１１０は、第１色光、第２色光、及び第３色光のライン状光束を、空間光変調装置１２０の変調領域においてそれぞれ所定の空間的間隔で、かつ略等しい速度で、連続的にくり返して走査させる。【選択図】      図１
2004264776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色光を供給する第１光源部と、
第２色光を供給する第２光源部と、
第３色光を供給する第３光源部と、
前記第１光源部からの前記第１色光と、前記第２光源部からの前記第２色光と、前記第３光源部からの前記第３色光とをそれぞれライン状光束に整形する光整形部と、
前記ライン状光束を、該ライン状光束の長手方向に対し略垂直方向に走査させる光走査部と、
前記光走査部により走査された前記ライン状光束を、画像信号に応じてそれぞれ変調し、射出する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置により変調された光を投写する投写レンズと、を有し、
前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光のライン状光束を、前記空間光変調装置の変調領域においてそれぞれ所定の空間的間隔で、かつ略等しい速度で、連続的にくり返して走査させることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束のうち少なくとも２色の光束が同時に前記空間光変調装置の変調領域を照射するように、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束を走査させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記第１光源部、前記第２光源部、及び前記第３光源部は、いずれも固体発光素子からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記第１光源部、前記第２光源部、及び前記第３光源部は、いずれもレーザ光発生装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記投写レンズから投写される光を第１面側から入射し、第２面側から射出して投写像を表示するスクリーンをさらに有し、
前記投写レンズは、前記スクリーンの前記第１面側に対して斜め方向から投写光を入射させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記スクリーンは、前記投写レンズからの光を前記スクリーンに対し略垂直方向に主軸を有する拡散光に変換して、前記第２面側から射出する光偏向部を有することを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
第１色光を供給する第１光源部と、
第２色光を供給する第２光源部と、
第３色光を供給する第３光源部と、
前記第１光源部からの前記第１色光と、前記第２光源部からの前記第２色光と、前記第３光源部からの前記第３色光とをそれぞれライン状光束に整形する光整形部と、
前記ライン状光束を、該ライン状光束の長手方向に対し略垂直方向に走査させる光走査部と、
前記光走査部により走査される前記ライン状光束を、画像信号に応じてそれぞれ変調し、射出する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置により変調される光を所定面に結像する結像レンズと、を有し、
前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光のライン状光束を、前記空間光変調装置の変調領域においてそれぞれ所定の空間的間隔で、かつ略等しい速度で、連続的にくり返して走査させることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタ及び光学装置、特に、光源部として固体発光素子又はレーザ光発生装置を用いるプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタは、コンピュータ等の画像供給装置から供給された画像信号に応じて画像を表す光を投写することにより、画像を表示する画像表示装置である。プロジェクタの空間光変調装置としては、例えば、液晶表示装置や、ティルトミラーデバイスが用いられている。液晶表示装置を用いて高速な表示を行うための方法としては、例えば、特許文献１に提案されているものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１１１７３３号公報
【０００４】
プロジェクタは、１つの空間光変調装置を用いる、いわゆる単板式プロジェクタと、３つの空間光変調装置を用いる、いわゆる３板式プロジェクタとが知られている。単板式プロジェクタは、例えば、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）と、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）と、青色光（以下、「Ｂ光」という。）とを順次照明し（カラーシーケンシャル照明）、各色光を時分割的に変調する。また、単板式プロジェクタに液晶表示装置を用いる場合は、Ｒ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを配置した液晶表示装置に、白色の照明光を照射する方法がある。この場合、照明光は、各色光用画素において変調される。一方、３板式プロジェクタは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ別の空間光変調装置で変調する。液晶表示装置、ティルトミラーデバイスのいずれを用いる場合であっても、単板式プロジェクタは、３板式プロジェクタに比較して、簡易な構成とすることができるという利点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
単板式プロジェクタに、Ｒ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを配置した液晶表示装置を用いる場合を考える。この場合、液晶表示装置に照明光を照射する前に、照明光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分離する必要がないという利点がある。しかし、液晶表示装置には、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用それぞれの独立した画素を必要とすることから、通常の液晶表示装置に比較して、画素数が３倍必要となる。このため、液晶表示装置の面積を大きくする必要が生じ、コストが高くなるという問題を生じる。
【０００６】
また、液晶表示装置の各色光用画素には、それぞれの色光を透過するカラーフィルタが設けられる。例えば、Ｒ光用画素に設けられるカラーフィルタは、Ｒ光のみを透過し、Ｇ光とＢ光とを吸収又は反射する。Ｒ光用画素に入射する光のうち、Ｒ成分の光のみが投写光として利用される。Ｒ光用画素に入射する光のうち、Ｇ成分、Ｂ成分の光は、投写光の形成に利用されない。Ｇ光用画素、Ｂ光用画素についても、Ｒ光用画素と同様、入射光のうち一部の光は、投写光の形成に利用されない。このため、投写像が暗くなってしまうという問題が生じる。
【０００７】
単板式プロジェクタにおいて、空間光変調装置をカラーシーケンシャル照明する場合を考える。カラーシーケンシャル照明を行う場合、映像の１フレームは、Ｒ光の変調光を投写するサブフレームと、Ｇ光の変調光を投写するサブフレームと、Ｂ光の変調光を投写するサブフレームとから構成される。カラーシーケンシャル照明では、映像の１フレーム期間中常に１つの色光の変調光のみが投写される。３板式プロジェクタは、映像の１フレーム期間中常時、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の変調光を投写する。このため、単板式プロジェクタにおいてカラーシーケンシャル照明を行う場合、投写像の明るさは、３板式プロジェクタの投写像の明るさに比較して略３分の１に減少してしまうという問題が生じる。
【０００８】
また、３板式プロジェクタの各空間光変調装置は、映像の１フレーム期間ごとに駆動する。これに比較して、単板式プロジェクタの空間光変調装置は、映像の１フレームを３分割してサブフレームとし、サブフレーム期間ごとに駆動する必要がある。さらに、単板式プロジェクタの空間光変調装置は、サブフレーム期間ごとに、常に別の色光の変調を行う。３板式プロジェクタは、各空間光変調装置が常に同じ色光の変調を行う。このため、単板式プロジェクタの空間光変調装置は３板式プロジェクタの各空間光変調装置に比べて、常に入射光の透過又は反射を大きく変動させるように駆動する必要がある。以上のことから、単板式プロジェクタは、３板式プロジェクタに比較して、空間光変調装置を高速に駆動する必要がある。しかし、液晶表示装置は、電圧の印加により液晶分子を変位させ、入射光に対する透過率又は反射率を所定値にするまでに一定の時間を要する。従って、特に、液晶表示装置を用いた単板式プロジェクタは、高速な表示を求められる場合に、画像信号に十分に応答して光を変調することが難しい。空間光変調装置が画像信号に十分応答して駆動できない場合、投写像のコントラストの低下という問題が生じる。
【０００９】
単板式プロジェクタは、３板式プロジェクタに比較して簡易な構成とすることができる。しかし、上述のように、各色光用画素を設けた液晶表示装置を用いる場合は、コストが高くなること、投写像が暗くなることという問題点を有する。また、カラーシーケンシャル照明を行う場合は、投写像の明るさとコントラストとを向上することが困難であるという問題点を有する。本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成かつ低コストで、明るく高コントラストな投写像のプロジェクタ、及び光学装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、第１色光を供給する第１光源部と、第２色光を供給する第２光源部と、第３色光を供給する第３光源部と、前記第１光源部からの前記第１色光と、前記第２光源部からの前記第２色光と、前記第３光源部からの前記第３色光とをそれぞれライン状光束に整形する光整形部と、前記ライン状光束を、該ライン状光束の長手方向に対し略垂直方向に走査させる光走査部と、前記光走査部により走査された前記ライン状光束を、画像信号に応じてそれぞれ変調し、射出する空間光変調装置と、前記空間光変調装置により変調された光を投写する投写レンズと、を有し、前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光のライン状光束を、前記空間光変調装置の変調領域においてそれぞれ所定の空間的間隔で、かつ略等しい速度で、連続的にくり返して走査させることを特徴とするプロジェクタを提供することができる。
【００１１】
各色光のライン状光束を、それぞれ所定の空間的間隔で走査させる。空間光変調装置は、ライン状光束が走査した画素から、順次、次に走査する色光のための駆動を行うことができる。空間光変調装置の駆動は、１つのライン状光束が走査した後に次のライン状光束が走査するまでの時間的間隔を利用して行われる。このため、空間光変調装置の駆動速度を向上させることが困難であっても、画像信号に十分応答して光を変調することができる。これにより、簡易な構成で、コントラストの高い良質な投写像を得られる。さらに、空間光変調装置にはＲ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを設ける必要もない。本発明のプロジェクタはＲ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを設ける必要がないことから、コストを低減することができる。また、カラーフィルタを設ける必要もないので、投写像を形成しない光を低減することもできる。これにより、低コストで明るいプロジェクタを得られる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束のうち少なくとも２色の光束が同時に前記空間光変調装置の変調領域を照射するように、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束を走査させることが望ましい。従来のカラーシーケンシャル照明の単板式プロジェクタは、映像の１フレーム期間中、常に１色の変調光を投写する。本発明によれば、空間光変調装置の変調領域に、少なくとも２色の光束が同時に照射するようにライン状光束を走査させる。このため、映像の１フレーム期間中、常に、少なくとも２色の変調光を投写することができる。これにより、簡易な構成で、明るい投写像を得られる。
【００１３】
さらに好ましくは、前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束が同時に前記空間光変調装置の変調領域を照射するように、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光の前記ライン状光束を走査させることが望ましい。３板式プロジェクタは、映像の１フレーム期間中常時、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の変調光を投写する。本発明のさらに好ましい態様によれば、空間光変調装置の変調領域に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光束が同時に照射するようにライン状光束を走査させる。このため、映像の１フレーム期間中、常に、３色の変調光を投写することができる。これにより、簡易な構成で、３板式プロジェクタと略同一の明るさの投写像を得られる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、前記第１光源部、前記第２光源部、及び前記第３光源部は、いずれも固体発光素子からなることが望ましい。固体発光素子を用いることにより、それぞれの光源部から波長領域の異なる色光を供給することができる。これにより、空間光変調装置の変調領域に、波長領域の異なるライン状光束を供給することができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、前記第１光源部、前記第２光源部、及び前記第３光源部は、いずれもレーザ光発生装置であることが望ましい。レーザ光は、単色性、指向性が高いことを特徴とする。レーザ光の指向性が高いことから、各光源部からの光を平行光にする平行化レンズが不要となる。これにより、簡易な構成で、色再現性の良い投写像を得られる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、前記投写レンズから投写される光を第１面側から入射し、第２面側から射出して投写像を表示するスクリーンをさらに有し、前記投写レンズは、前記スクリーンの前記第１面側に対して斜め方向から投写光を入射させることが望ましい。いわゆるリアプロジェクタは、スクリーンの一方の面に変調光を投写し、スクリーンの他方の面から投写像を鑑賞する装置である。本発明によると、リアプロジェクタにおいて、スクリーンに対して斜め方向から投写光を入射する。これにより、小さな走査角度で大きな画像を表示できる。また、リアプロジェクタの筐体を薄型にすることができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、前記スクリーンは、前記投写レンズからの光を前記スクリーンに対し略垂直方向に主軸を有する拡散光に変換して、前記第２面側から射出する光偏向部を有することが望ましい。リアプロジェクタにおいて、光偏光部が、投写レンズからの光を、スクリーンに対し略垂直方向に主軸を有する拡散光に変換して射出する。これにより、投写像の歪みを低減することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、第１色光を供給する第１光源部と、第２色光を供給する第２光源部と、第３色光を供給する第３光源部と、前記第１光源部からの前記第１色光と、前記第２光源部からの前記第２色光と、前記第３光源部からの前記第３色光とをそれぞれライン状光束に整形する光整形部と、前記ライン状光束を、該ライン状光束の長手方向に対し略垂直方向に走査させる光走査部と、前記光走査部により走査される前記ライン状光束を、画像信号に応じてそれぞれ変調し、射出する空間光変調装置と、前記空間光変調装置により変調される光を所定面に結像する結像レンズと、を有し、前記光走査部は、前記第１色光、前記第２色光、及び前記第３色光のライン状光束を、前記空間光変調装置の変調領域においてそれぞれ所定の空間的間隔で、かつ略等しい速度で、連続的にくり返して走査させることを特徴とする光学装置を提供することができる。これにより、簡易な構成で、良質な印画像を得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す。プロジェクタ１００は、第１色光であるＲ光を供給する第１光源部１０１Ｒと、第２色光であるＧ光を供給する第２光源部１０１Ｇと、第３色光であるＢ光を供給する第３光源部１０１Ｂとを有する。第１光源部１０１Ｒ、第２光源部１０１Ｇ、第３光源部１０１Ｂは、固体発光素子である発光ダイオード素子（以下、「ＬＥＤ」という。）を有する。ＬＥＤを用いることにより、各光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂから波長領域の異なる色光を供給することができる。これにより、波長領域の異なる、後述のライン状光束を供給することができる。なお、第１光源部１０１Ｒと、第２光源部１０１Ｇと、第３光源部１０１Ｂとは、互いに所定の空間的間隔で配置されている。
【００２０】
第１光源部１０１ＲからのＲ光、第２光源部１０１ＧからのＧ光、第３光源部１０１ＢからのＢ光は、それぞれ平行化レンズ１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂに入射する。平行化レンズ１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂは、それぞれ第１光源部１０１ＲからのＲ光、第２光源部１０１ＧからのＧ光、第３光源部１０１ＢからのＢ光を平行光に変換する。平行化レンズ１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂからの光は、それぞれ光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂに入射する。光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれライン状光束に整形する。光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂによるライン状光束の整形の詳細については、後述する。
【００２１】
光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂにより整形された各色光のライン状光束は、光走査部である回転プリズム１１０に入射する。回転プリズム１１０は、各色光のライン状光束を、光束の長手方向に対し略垂直方向に走査させる。回転プリズム１１０によるライン状光束の走査の詳細については、後述する。
【００２２】
回転プリズム１１０により走査される各色光のライン状光束は、空間光変調装置である透過型液晶表示装置１２０に入射する。透過型液晶表示装置１２０は、回転プリズム１１０により走査された各色光のライン状光束を、画像信号に応じてそれぞれ変調し、射出する。投写レンズ１３０は、透過型液晶表示装置１２０により変調された光を投写する。なお、前述のように、各光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、互いに所定の空間的間隔をおいて配置されている。このため、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光のライン状光束は、透過型液晶表示装置１２０に、所定の空間的間隔で入射する。
【００２３】
以下、Ｒ光を代表例として、ライン状光束の整形について説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、ライン状光束を整形するための構成例を示す。光整形部１０３Ｒは、２つのシリンドリカルレンズ１０４Ｒ、１０５Ｒより構成される。第１光源部１０１ＲからのＲ光は、平行化レンズ１０２Ｒで平行光に変換されたのち、シリンドリカルレンズ１０４Ｒに入射する。シリンドリカルレンズ１０４Ｒは、図２（ｂ）に示すようにｙｚ面内では入射光を屈折し、図２（ｃ）に示すようにｚｘ面内では入射光を屈折せずそのまま透過する。このため、シリンドリカルレンズ１０４Ｒは、入射したＲ光を、ｙ軸方向に長手方向を有するライン状に整形して、シリンドリカルレンズ１０５Ｒに入射させる。シリンドリカルレンズ１０５Ｒは、入射したライン光を、ｙ軸方向に一定の長さをもつ光束に整形する。これにより、Ｒ光は、ライン状の光束に整形される。Ｇ光、Ｂ光の場合もＲ光と同様にして、ライン状の光束に整形される。
【００２４】
なお、ライン状光束の整形のための光整形部には、シリンドリカルレンズに限らず、回折素子、ホログラム光学素子などを用いることもできる。また、光整形部にスリットを用いることもできる。スリットの透過光は、適当なレンズ系によりライン状光束に整形することができる。
【００２５】
次に、回転プリズム１１０による各色光のライン状光束の走査について説明する。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、回転プリズム１１０により各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２を走査する様子を示す。なお、前述のように、各光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、互いに所定の空間的間隔をおいて配置されている。このため、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、回転プリズム１１０に、所定の空間的間隔で入射する。これにより、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２において、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを所定の空間的間隔で走査させることができる。また、回転プリズム１１０は、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが略等しい速度で走査されるように、略等しい速度で回転軸ＡＸ１を中心として回転させる。
【００２６】
回転プリズム１１０が図３（ａ）に示す状態にあるとき、回転プリズム１１０のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢの入射面は、入射光に対して略垂直となっている。このとき、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは偏向することなく、回転プリズム１１０を透過する。回転プリズム１１０が矢印の方向に時計回りに回転すると、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、回転プリズム１１０の入射面及び出射面において偏向される。これにより、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、変調領域１２２において矢印Ａ１の方向に走査される。
【００２７】
回転プリズム１１０が図３（ａ）に示すように時計回りに回転すると、Ｂ光のライン状光束ＬＢは、図３（ａ）に示す変調領域１２２の最下部に到達する。そのとき、回転プリズム１１０において、Ｂ光のライン状光束ＬＢは、Ｒ光のライン状光束ＬＲ、Ｇ光のライン状光束ＬＧの入射面と隣り合う面に入射する。そして、Ｂ光のライン状光束ＬＢは、変調領域１２２の最上部から矢印Ａ１の方向に走査し、図３（ｂ）に示す状態になる。さらに回転プリズム１１０が回転すると、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、図３（ｃ）に示す状態を経て、図３（ａ）に示す状態に戻る。このようにして、変調領域１２２において、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、矢印Ａ１の方向にＬＲ、ＬＢ、ＬＧの順に連続的にくり返して走査される。
【００２８】
図４（ａ）、（ｂ）に基づいて、各色光のライン状光束の走査と、透過型液晶表示装置１２０の駆動との関係について説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２を示す。図４（ａ）、（ｂ）において、斜線部分で示す領域ＡＲＡＲはＲ光のライン状光束、斜線部分で示す領域ＡＲＡＧはＧ光のライン状光束、斜線部分で示す領域ＡＲＡＢはＢ光のライン状光束がそれぞれ照射し、変調されている。矢印Ａ１は、変調領域１２２における各色光のライン状光束の走査方向を示す。
【００２９】
図４（ａ）、（ｂ）において、実線で示すラインｌＲは、透過型液晶表示装置１２０がＲ光用に駆動するために画像信号の読み込みを開始した画素の位置を示す。実線で示すラインｌＧは、透過型液晶表示装置１２０がＧ光用に駆動するために画像信号の読み込みを開始した画素の位置を示す。実線で示すラインｌＢは、透過型液晶表示装置１２０がＢ光用に駆動するために画像信号の読み込みを開始した画素の位置を示す。以下、ラインｌＲ、ｌＧ、ｌＢを読み込みラインという。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、変調領域１２２は、長辺ｍと短辺ｎとを有する長方形をなしている。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束は、光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂにより、変調領域１２２の長辺ｍの方向に平行で、かつ変調領域１２２の長辺ｍと略同じ長さのライン状に形成されている。また、各色光のライン状光束は、変調領域１２２においてそれぞれ所定の空間的間隔をおいて照射している。例えば、各色光のライン状光束は、変調領域１２２において少なくとも１０画素分の間隔をおいて照射している。各色光のライン状光束は、図４（ａ）に示す状態から、矢印Ａ１の方向に走査される。各色光のライン状光束が走査する矢印Ａ１の方向は、各色光のライン状光束の長手方向に対し略垂直方向である。
【００３１】
図４（ａ）に示す状態から、各色光のライン状光束が矢印Ａ１の方向に走査されると、Ｒ光のライン状光束は、変調領域１２２の端部である長辺ｍ２に到達する。変調領域１２２の一方の長辺ｍ２に到達したＲ光のライン状光束は、Ｇ光のライン状光束に続いて、変調領域１２２の他方の長辺ｍ１から矢印Ａ１の方向に再び走査される。そして図４（ｂ）に示す状態になる。図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態から、各色光のライン状光束がそれぞれ短辺ｎの長さの略３分の１を走査した状態を示す。Ｇ光、Ｂ光のライン状光束についてもＲ光のライン状光束と同様に、変調領域１２２の長辺ｍ２に到達した後、変調領域１２２の長辺ｍ１から再び走査する。
【００３２】
このように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２において、略等しい速度で、連続的にくり返して走査される。このため、各色光のライン状光束は、常に一定の空間的間隔で走査される。さらに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束が同時に照射するように走査される。
【００３３】
次に、透過型液晶表示装置１２０において領域ＡＲＡＲに対応している画素と、読み込みラインｌＧとを代表例として、透過型液晶表示装置１２０の駆動について説明する。領域ＡＲＡＲに対応している画素では、Ｒ光を変調するための駆動がされている。領域ＡＲＡＲに照射しているＲ光は、画像信号に応じて変調され、射出されている。領域ＡＲＡＲに対応している画素は、Ｒ光のライン状光束が走査した後、Ｇ光用に駆動するための画像信号の読み込みを行う。図４（ａ）に示す変調領域１２２において、領域ＡＲＡＲの短辺ｎ方向下側近傍に読み込みラインｌＧがあるのは、Ｒ光のライン状光束の変調を行った画素から順次、Ｇ光用に駆動するための読み込みを行うことを示す。透過型液晶表示装置１２０は、Ｇ光用に駆動するための読み込みを行った画素を、画像信号に応じて駆動する。透過型液晶表示装置１２０は、Ｇ光用に駆動された画素において、Ｇ光を変調する。透過型液晶表示装置１２０において領域ＡＲＡＧ、領域ＡＲＡＢに対応している画素についても、領域ＡＲＡＲに対応している画素と同様、Ｂ光用又はＲ光用に駆動するための読み込み、及び駆動を行う。
【００３４】
読み込みラインｌＧは、図４（ａ）に示す状態から、矢印Ａ１の方向に移動する。矢印Ａ１の方向に移動した読み込みラインｌＧは、変調領域１２２の端部である長辺ｍ２に対応する画素に到達する。読み込みラインｌＧは、変調領域１２２の一方の長辺ｍ２に対応する画素に到達すると、変調領域１２２の他方の長辺ｍ１に対応する画素の読み込みを始める。読み込みラインｌＧは、変調領域１２２の長辺ｍ１から再び矢印Ａ１の方向に移動する。そして図４（ｂ）に示す状態になる。読み込みラインｌＢ、読み込みラインｌＲについても、読み込みラインｌＧと同様にして移動を行う。
【００３５】
このようにして、各色光についての読み込みラインｌＲ、ｌＧ、ｌＢは、各色光のライン状光束の走査と同様に、略等しい速度で、連続的にくり返して移動する。そして、各色光用についての読み込みラインの移動速度は、各色光のライン状光束の走査と略等しい速度である。このため、各色光についての読み込みラインの移動と各色光のライン状光束の走査とは、常に一定の空間的間隔で行われる。透過型液晶表示装置１２０は、各色光について、読み込みラインの移動がライン状光束の走査と常に一定の空間的間隔で行われるように駆動する。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、領域ＡＲＡＲと読み込みラインｌＧとの空間的間隔ｄ１は、読み込みラインｌＧと領域ＡＲＡＧとの空間的間隔ｄ２に比較して小さい。領域ＡＲＡＲと読み込みラインｌＧとの空間的間隔ｄ１を小さくすることにより、Ｇ光用に駆動するための読み込みを行ってからＧ光のライン状光束が走査するまでの時間的間隔がより大きくなる。透過型液晶表示装置１２０は、この時間的間隔を利用することによって、入射光に対する透過率が所定値になるまで液晶分子を十分に変位させることができる。このため、透過型液晶表示装置１２０は、画像信号に十分に応答して光を変調することができる。Ｇ光のライン状光束が走査した後のＢ光用の駆動、Ｂ光のライン状光束が走査した後のＲ光用の駆動についても、Ｒ光のライン状光束が走査した後のＧ光用の駆動と同様に行われる。
【００３７】
このようにして各色光のライン状光束の走査と、透過型液晶表示装置１２０の画像信号の読み込みを行う。このため、透過型液晶表示装置１２０の駆動速度を向上させることが困難であっても、画像信号に十分応答して光を変調することができる。これにより、簡易な構成で、コントラストの高い良質な投写像を得られるという効果を奏する。
【００３８】
回転プリズム１１０は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束が同時に透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２を照射するように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束を走査させる。このため、映像の１フレーム中、常に、３色の変調光を投写することができる。これにより、簡易な構成で、３板式プロジェクタと略同一の明るさの投写像を得られるという効果を奏する。また、常にＲ光、Ｇ光、Ｂ光のライン状光束が同時に照射するのではなく、２色のライン状光束が同時に変調領域１２２を照射する構成としてもよい。これにより、常に１色の変調光が投写される従来のカラーシーケンシャル照明の単板式プロジェクタに比較して、明るく高コントラストな投写像を得られるという効果を奏する。さらに、１色のライン状光束が変調領域１２２を照射する構成としても良い。これにより、従来のカラーシーケンシャル照明と同等の明るさで、高コントラストな投写像を得られるという効果を奏する。なお、本実施形態では、各色光について１つのライン状光束を走査することとしているが、各色光について複数のライン状光束を走査する構成としても良い。
【００３９】
本実施形態のプロジェクタは、透過型液晶表示装置１２０にＲ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを設ける必要がない。透過型液晶表示装置１２０にＲ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とを設けないため、コストを低減することができる。また、カラーフィルタを設ける必要もないので、投写像を形成しない光を低減することもできる。これにより、低コストで明るいプロジェクタを得られるという効果を奏する。
【００４０】
さらに、上記説明において、光走査部に回転プリズム１１０を用いているが、光走査部にはポリゴンミラー、ガルバノミラーを用いても良い。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に基づいて、光走査部にポリゴンミラーを用いる変形例について説明する。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光走査部にポリゴンミラーを用いる構成例を示す。ポリゴンミラーは、回転軸ＡＸ２を中心とする複数のミラー面をもつ偏向器である。ポリゴンミラー１１２は、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢをミラー面で反射しながら、回転軸ＡＸ２を中心として回転する。これにより、ポリゴンミラー１１２は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２において、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを走査させる。
【００４１】
ポリゴンミラー１１２のうち、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すミラー面Ｆ１で各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが反射している場合を考える。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ポリゴンミラー１１２が矢印Ｐの方向に回転することにより、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは変調領域１２２において走査される。図５（ｃ）の状態からさらにポリゴンミラー１１２が回転すると、ミラー面Ｆ１に続いてミラー面Ｆ２で各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが反射する。ミラー面Ｆ２で各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが反射している場合もミラー面Ｆ１の場合と同様に、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは変調領域１２２において走査される。このようにして、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、変調領域１２２において、一定の空間的間隔を保ち、矢印Ｘの方向に一体的に走査される。
【００４２】
以上のようにして、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは走査するため、映像の１フレーム期間中、少なくとも１色の変調光を投写することができる。これにより、簡易な構成で、明るい投写像を得られるという効果を奏する。なお、ミラー面とミラー面とのつなぎ目の頂点に各色光のライン状光束が照射する時には、変調領域１２２を走査する色光が途切れることはあるが、時間的に微小であり投写像の明るさへの影響は無視しても良い程度である。
【００４３】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に基づいて、光走査部にガルバノミラーを用いる変形例について説明する。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光走査部にガルバノミラーを用いる構成例を示す。ガルバノミラーは、回転軸を中心とする単一のミラー面からなる偏向器である。ガルバノミラー１１４は、回転軸ＡＸ３を中心として反射面を回動することにより、変調領域１２２において各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを走査させる。
【００４４】
ガルバノミラー１１４の反射面は、図６（ａ）に示す状態から矢印Ｐ１の方向に回動する。このとき、変調領域１２２において、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは矢印Ｘの方向に走査される。ガルバノミラー１１４が矢印Ｐ１の方向に回動すると、Ｒ光のライン状光束ＬＲが変調領域１２２の一方の長辺ｍ２に到達する。図６（ｃ）に示すように、Ｒ光のライン状光束ＬＲが変調領域１２２の長辺ｍ２に到達した後、ガルバノミラー１１４は、矢印Ｐ１とは逆の矢印Ｐ２の方向に回動する。ガルバノミラー１１４が矢印Ｐ２の方向に回動することにより、Ｒ光のライン状光束ＬＲは、矢印Ｙの方向に走査される。
【００４５】
各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、図６（ｃ）の状態から矢印Ｙの方向に走査されると、再び図６（ｂ）の状態に戻る。そのままガルバノミラー１１４が矢印Ｐ２の方向に回動すると、Ｂ光のライン状光束ＬＢは、変調領域１２２の他方の長辺ｍ１に到達する。Ｂ光のライン状光束ＬＢが変調領域１２２の長辺ｍ１に到達すると、図６（ａ）に示すように、ガルバノミラー１１４は回動方向を再び矢印Ｐ１の方向に転換する。このように、各色光のライン状光束ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、変調領域１２２において、一定の空間的間隔を保ち、矢印Ｘの方向と矢印Ｙの方向とを往復する形式で一体的に走査される。
【００４６】
光走査部にポリゴンミラー１１２又はガルバノミラー１１４を用いることにより、簡易な構成で、各色光のライン状光束を走査することができる。さらに、光走査部に音響光学変調器、ＭＥＭＳティルトミラーデバイスなどを用いても、各色光のライン状光束を走査することができる。なお、ポリゴンミラー１１２、ガルバノミラー１１４を用いる場合には、ライン状光束は、ポリゴンミラー１１２又はガルバノミラー１１４のミラー面に対向する位置から照射する必要がある。
【００４７】
さらに、本実施形態の光走査部は、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２の短辺ｎの方向に、各色光のライン状光束を走査させることとしているが、変調領域１２２の長辺ｍの方向に走査させる構成としても良い。この場合、光整形部１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂは、各色光のライン状光束を、透過型液晶表示装置１２０の変調領域１２２の短辺ｎの方向に平行なライン形状に整形することを要する。
【００４８】
本実施形態では各光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１ＢにＬＥＤを用いているが、レーザ光発生装置を用いても良い。レーザ光は、単色性、指向性が高いことを特徴とする。レーザ光の指向性は高いため、レーザ光を光源光として用いた場合、各光源部からの光を平行光にする平行化レンズが不要となる。これにより、簡易な構成で、色再現性の良い投写像を得られるという効果を奏する。
【００４９】
各光源部にレーザ光発生装置を用いるとき、光走査部には、非線形光学素子で作成された回折格子を用いることができる。非線形光学素子は、電界を印加することにより、長さが変化する、屈折率が変化する等の性質をもつ。非線形光学素子の表面に回折格子を設け、非線形光学素子を伝播した光がその回折格子によって外に出るような状態にする。この状態で非線形光学素子に電圧を印加すると、出射する光の方向を変化させることができる。これにより、簡易な構成でライン状光束を走査することができる。非線形光学素子には、例えば、ニオブ酸リチウムを用いることができる。
【００５０】
（第２実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す。第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第２実施形態に係るプロジェクタ７００は、スクリーンの一方の面に変調光を投写し、スクリーンの他方の面から投写像を鑑賞するリアプロジェクタである。
【００５１】
リアプロジェクタ７００は、投写光を形成する投写光学系７３０を内部に有する筐体７１０と、筐体７１０の前面に透過型スクリーン７４０とを有する。筐体７１０の内部に有する投写光学系７３０は、第１実施形態のプロジェクタ１００と同一の構成を有する。各色光のライン状光束は、光走査部である回転プリズム１１０によって、透過型液晶表示装置１２０を走査する。透過型液晶表示装置１２０を走査する各色光のライン状光束は、画像信号に応じて変調されて、透過型スクリーン７４０に照射される。図７（ｂ）に、透過型液晶表示装置１２０で変調された各色光のライン状光束がスクリーン７４０に照射している様子を示す。
【００５２】
投写レンズ１３０は、スクリーン７４０の第１面Ｓ１側に対して斜め方向から投写光を入射させる。スクリーン７４０は、投写レンズ１３０から投写される光を第１面Ｓ１側から入射し、第２面Ｓ２側から射出して投写像を表示する。スクリーン７４０に対して斜め方向から投写光を入射する構成とすることにより、小さな走査角度で大きな画像が表示できるという効果を奏する。さらに、リアプロジェクタ７００の筐体を薄型にすることができるという効果を奏する。
【００５３】
スクリーン７４０には、光偏向部である回折格子７４２が設けられている。回折格子７４２は、投写レンズ１３０からの光を、スクリーン７４０に対し略垂直方向に主軸を有する拡散光に変換して、スクリーン７４０の第２面Ｓ２側から射出する。スクリーン７４０に設けられている回折格子７４２は、投写レンズ１３０に近い部分では粗いピッチで、投写レンズ１３０から遠い部分では、細かいピッチで設けられている。これにより、投写像の歪みを低減することができるという効果を奏する。
【００５４】
なお、光偏向部には、フレネルレンズ、又はマイクロプリズムを用いることもできる。図８（ａ）、（ｂ）に、フレネルレンズを示す。図８（ａ）は、透過型液晶表示装置１２０、回転プリズム１１０と、フレネルレンズ７５２との位置関係を、光源部からｚ軸の正方向に目視した様子を示す。フレネルレンズ７５２は、点Ｏを中心とする円形レンズの一部分である。図８（ｂ）は、光偏向部にフレネルレンズ７５２を用いた場合のスクリーン７４０の断面を示すものである。フレネルレンズ７５２の表面には、光偏向を行うレンズ部分が複数配置されている。図９は、光偏向部にマイクロプリズム７６２を用いた場合のスクリーン７４０の断面を示したものである。スクリーン７４０の表面には、光偏向を行うマイクロプリズムが複数配置されている。
【００５５】
フレネルレンズ７５２、マイクロプリズム７６２のいずれも、回折格子７４２と同様、投写レンズ１３０からの光を、スクリーン７４０に対し略垂直方向に主軸を有する拡散光に変換して、第２面Ｓ２側から射出する。また、フレネルレンズ７５２のレンズ部分、マイクロプリズム７６２のいずれも、投写レンズ１３０に近い部分では粗いピッチで、投写レンズ１３０から遠い部分では、細かいピッチで設けられている。これにより、フレネルレンズ７５２、マイクロプリズム７６２を用いる場合のいずれも、回折格子７４２を用いる場合と同様、投写像の歪みを低減することができるという効果を奏する。
【００５６】
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態に係るプリンタ１０００の概略構成を示す図である。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。照明装置１０１０は、上記第１実施形態で示した光源部と、光整形部と、光走査部とを有する。照明装置１０１０からのライン状光束は、空間光変調装置であるティルトミラーデバイス１０２０に入射する。ティルトミラーデバイス１０２０には、例えば、テキサスインスツルメンツ社のディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いることができる。ティルトミラーデバイス１０２０により反射された光は、結像レンズ１０３０により印画紙片Ｐ上に結像する。なお、結像レンズ１０３０と印画紙片Ｐとの間には光路を折り曲げるための反射ミラー１０４０が設けられている。
【００５７】
ＤＭＤであるティルトミラーデバイス１０２０は、例えば１６μｍ四方の微小ミラーを１μｍ間隔で２次元的に基板状に配列した素子である。各微小ミラーをそれぞれ回転制御することにより、各微小ミラーに対応する領域のオン／オフを制御する。本実施形態の場合、照明装置１０１０内のカラーフィルタ（不図示）を透過した光を結像レンズ１０３０の方向に反射するようにティルトミラーデバイス１０２０の微小ミラーを制御する。これにより、当該微小ミラーに対応する印画紙片Ｐ上の微小領域が露光される。
【００５８】
一方、カラーフィルタ（不図示）を透過した光を結像レンズ１０３０以外の方向に反射するようにティルトミラーデバイス１０２０の微小ミラーを制御する。このとき、当該微小ミラーに対応する印画紙片Ｐ上の微小領域は露光されない。このような制御を個々の微小ミラーについて行うことにより、印画紙片Ｐ上の所定領域１０５０にドットによる画像が露光される（潜像が形成される）。
【００５９】
ティルトミラーデバイス１０２０は、印画紙片Ｐの搬送方向に直交する方向の複数の走査線を同時に露光可能なように、微小ミラーが２次元的に配列されている。例えば１９２走査線分のミラーアレイとして構成されている。印画紙片Ｐは、矢印Ａ３方向に連続的に搬送されている。そして、ティルトミラーデバイス１０２０は、時系列的に照明されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光を印画紙片Ｐ上にカラー画像を形成するように反射し、露光させる。これにより、印画紙片Ｐ上にフルカラー像を得ることができる。なお、印画紙に露光するタイプのプリンタの動作の詳細に関しては、例えば特開２００１−１３３８９５号公報に記載されている。
【００６０】
本発明によれば、従来のカラーシーケンシャル照明に比較して、露光が早く良質な印画像を得られる。なお、本発明に係る光学装置の例として印画紙に露光するプリンタを用いて説明したが、プリンタに限られるものではない。明るく、均一な照度分布の照明光を必要とする光学装置であれば、容易に本発明を適用することができる。例えば、本発明は、スキャナ、半導体露光装置などにも効果的に適用できる。また、各実施形態の空間光変調装置は、各実施形態で説明したものに限られず、従来知られている空間光変調装置を適宜用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】ライン状光束を整形するための構成例を示す図。
【図３】回転プリズムによるライン状光束の走査を説明する図。
【図４】ライン状光束と空間光変調装置の駆動との関係を説明する図。
【図５】光走査部にポリゴンミラーを用いる変形例を説明する図。
【図６】光走査部にガルバノミラーを用いる変形例を説明する図。
【図７】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図８】光偏向部にフレネルレンズを用いる場合の構成を示す図。
【図９】光偏向部にマイクロプリズムを用いる場合の構成を示す図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るプリンタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
１００  プロジェクタ
１０１Ｒ  第１光源部
１０１Ｇ  第２光源部
１０１Ｂ  第３光源部
１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ  平行化レンズ
１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ  光整形部
１０４Ｒ，１０５Ｒ  シリンドリカルレンズ
１１０  回転プリズム
１１２  ポリゴンミラー
１１４  ガルバノミラー
１２０  透過型液晶表示装置
１２２  変調領域
１３０  投写レンズ
１４０  スクリーン
７００  リアプロジェクタ
７１０  筐体
７３０  投写光学系
７４０  スクリーン
７４２  回折格子
７５２  フレネルレンズ
７６２  マイクロプリズム
１０００  プリンタ
１０１０  照明装置
１０２０  ティルトミラーデバイス
１０３０  結像レンズ
１０４０  反射ミラー
【図１】
2004264776.tif 000003
【図２】
2004264776.tif 000004
【図３】
2004264776.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004264776.tif 000009
【図８】
2004264776.tif 000010
【図９】
2004264776.tif 000011
【図１０】
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