(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
この光源からの光を変調可能な画像表示デバイスと、
この画像表示デバイスからの光をスクリーン上に投影するレンズシステムと、
前記画像表示デバイスから前記スクリーンに至る光路上の光束が絞られる絞り位置又はその近傍に配置され、前記スクリーンに表示される映像に影響を与えない程度の光路差分布を発生する光学部品と、
前記光路差分布が時間的に変動するように前記光学部品を動かす駆動手段とを有するプロジェクタ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記光学部品は、前記画像表示デバイスから前記スクリーンに至る光束を透過または反射し、可視光領域の光に対し１波長程度あるいはそれ以下の光路差を発生する部分を備えているプロジェクタ装置。
【請求項３】
請求項２において、前記光学部品の前記光路差を発生する部分は、可視光領域の光の波長程度あるいはそれ以下の段差を発生する凹凸を備えているプロジェクタ装置。
【請求項４】
請求項２において、前記光学部品の前記光路差を発生する部分は、可視光領域の光の波長程度あるいはそれ以下の光路差を発生させるように屈折率の異なる領域が分布しているプロジェクタ装置。
【請求項５】
請求項１において、前記駆動手段は、前記光学部品を回転駆動するプロジェクタ装置。
【請求項６】
請求項１において、前記駆動手段は、前記光学部品を往復動するプロジェクタ装置。
【請求項７】
請求項１において、前記駆動手段は、前記光学部品を２４〜３０Ｈｚ程度あるいはそれよりも高速で動かすプロジェクタ装置。
【請求項８】
請求項１において、前記光学部品は、前記レンズシステムの前記スクリーン側に配置されているプロジェクタ装置。
【請求項９】
請求項１において、前記光学部品は、前記レンズシステムの内部に配置されているプロジェクタ装置。
【請求項１０】
請求項１において、反射型または透過型の前記スクリーンを有するプロジェクタ装置。
【請求項１１】
光源からの光を画像表示デバイスで変調し、その光をレンズシステムを介してスクリーン上に投影するプロジェクタ装置の前記画像表示デバイスから前記スクリーンに至る光路上の光束が絞られる絞り位置又はその近傍に配置され、前記スクリーンに表示される映像に影響を与えない程度の光路差分布を発生する光学部品と、
前記光路差分布が時間的に変動するように前記光学部品を動かす駆動手段とを有する画質改善機構。
【請求項１２】
請求項１１において、前記光学部品は、前記画像表示デバイスから前記スクリーンに至る光束を透過または反射し、可視光領域の光に対し１波長程度あるいはそれ以下の光路差を発生する部分を備えている画質改善機構。
【請求項１３】
請求項１２において、前記光学部品の前記光路差を発生する部分は、可視光領域の光の波長程度あるいはそれ以下の段差を発生する凹凸を備えている画質改善機構。
【請求項１４】
請求項１２において、前記光学部品の前記光路差を発生する部分は、可視光領域の光の波長程度あるいはそれ以下の光路差を発生させるように屈折率の異なる領域が分布している画質改善機構。
【請求項１５】
請求項１１において、前記駆動手段は、前記光学部品を回転または往復動する画質改善機構。
【請求項１６】
請求項１１において、前記駆動手段は、前記光学部品を２４〜３０Ｈｚ程度あるいはそれよりも高速で動かす画質改善機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データプロジェクタ、ビデオプロジェクタなどのプロジェクタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
データプロジェクタ、ビデオプロジェクタなどの映像を投映または投写する装置は、キセノンランプ、高圧水銀灯、メタルハイライドなどの白色光源を用いて、液晶やマイクロミラーデバイスなどの小型な画像表示デバイス（ライトバルブ）により光を変調し、複数枚のレンズあるいはプリズムなどを用いて構成されたレンズシステムにより、反射型あるいは透過型のスクリーンに、所望の映像を投影するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなプロジェクタ装置は、コンパクトで明るく綺麗な映像を表示することが要求されている。このため、光源の発光部は、コンパクトで光効率が向上するようにさらに縮小されるようになっており、それに伴って可干渉性が増大し、スクリーンにスペックルパターンが強く表れる要因となっている。
【０００４】
スペックルパターンとは、コヒーレントな光でスクリーン等を照明した際に、スクリーンに生じるコントラストの高い斑点状の模様である。スペックルパターンは、スクリーン上の各点で散乱された光が互いに不規則な位相関係で干渉することによって生じる複雑な干渉パターンであり、それが人間の眼に見えると、干渉性のノイズ（スペックルノイズ）として認識される。したがって、プロジェクタのようにスクリーンに映像を投射する装置においては、光の可干渉性に起因するスペックルノイズが生ずると画質が劣化しているような印象を与えてしまうので、スペックルノイズを抑制することが要求される。
【０００５】
さらに、コンパクトで高品質化(高階調化)の画像が表示できるプロジェクタ装置においては、コンパクトで分解能の高い液晶パネルなどのライトバルブ（画像表示デバイス）を用いている。高解像度でコンパクトになると、画像表示デバイスにおいて画面を構成する単位要素である画素が細分化（縮小化）されるので、光の波長レベルに近くなり、その結果、画像表示デバイスから出射される光（出射光）の可干渉性が大きくなり、これらに起因しても上記と同様にスクリーン上でスペックルノイズが生じ易くなる。
【０００６】
また、映画などの動画の鑑賞には、透過型のスクリーンと一体になったリア型のプロジェタの需要が多く、明るい映像を得るために、ホログラムスクリーンなどの出射光の指向性の高いものが使用されている。このようなスクリーンでは、指向性を上げるために細い光束に揃えるために可干渉性が大きくなり、スペックルノイズが顕著になり易く表示される映像の画質が低下してしまう。
【０００７】
このように、近年開発が進んでいるコンパクトで高解像度の画像を表示可能なプロジェタでは、コンパクトに纏め、さらに明るく品質の高い映像を投射するためには、スペックルノイズを低減することが不可欠になっている。
【０００８】
そこで、本発明においては、スペックルノイズを抑え、コンパクトな構成で、明るく、高画質な映像を投射できるプロジェクタ装置および画質改善機構を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、画像表示デバイスからスクリーンに至る光路上に出射光に僅かな光路差を与える光学部品を配置し、それを駆動手段で動かすことにより様々なスペックルパターンを発生させて、それらが網膜上で時間混合されるようにしてスクリーン上に見えるスペックルノイズを低減している。
【００１０】
すなわち、本発明の画質改善機構は、光源からの光を画像表示デバイスで変調し、その光をレンズシステムを介してスクリーン上に投影するプロジェクタ装置の画像表示デバイスからスクリーンに至る光路上に配置され、スクリーンに表示される映像に影響を与えない程度の光路差分布を発生する光学部品と、光路差分布が時間的に変動するように光学部品を動かす駆動手段とを有している。また、本発明に係るプロジェクタ装置は、この画質改善機構を有するものであり、すなわち、光源と、この光源からの光を変調可能な画像表示デバイスと、この画像表示デバイスからの光をスクリーン上に投影するレンズシステムと、画像表示デバイスからスクリーンに至る光路上に配置され、スクリーンに表示される映像に影響を与えない程度の光路差分布を発生する光学部品と、光路差分布が時間的に変動するように光学部品を動かす駆動手段とを有するものである。
【００１１】
本発明のプロジェクタ装置および画質改善機構においては、光学部品（光学素子）によって、光路上に映像に影響は与えない程度、すなわち、回折角が十分に小さくなる程度に分布した光路差があるので、画像表示デバイスからスクリーンに向かって出射される光によりスクリーンに表れるスペックルパターンが増加する。そして、光学部品が駆動手段により動かされるので、これらの様々なスペックルパターンが重畳され、網膜上ではこれらのスペックルパターンが時間積分されて混合された映像が認識される。このため、スペックルパターン個々の強度が弱まると共に、それらが時間積分された映像が認識されるので、結果的に干渉性の分布が抑えられスクリーン上で人間が認識できるスペックルノイズを低減できる。このため、コンパクトで高解像度にするために可干渉性の強い光が投写されるプロジェクタ装置においても、スペックルノイズを低減して高画質な映像を投影でき、明るく綺麗な画像を表示することができる。
【００１２】
コンパクトで高解像度な画像を表示可能なプロジェクタ装置においては、上述したように、光源のみならず、画像表示デバイスも可干渉性を高める要因になっている。したがって、画質改善機構の光学部品を画像表示デバイスの後方、すなわち、スクリーン側の光路上に配置することにより、画像表示デバイスで変調された光によるスペックルノイズも緩和することができ画像表示デバイス、全体がコンパクトで高性能になったプロジェクタ装置におけるスペックルノイズの問題を解決することができる。
【００１３】
さらに、光学部品を画像表示デバイスからスクリーンに至る光路上に配置することにより、幾つかのメリットを得ることができる。光学部品をレンズシステムのスクリーン側に配置することにより、光源からレンズシステムに至る光学系に影響を与えずに画質改善機構を導入することができる。このため、画質改善機構を導入することに伴う、設計変更などの手間を軽減でき、低コストで高画質の映像を表示できるコンパクトなプロジェクタ装置を提供できる。さらに、既存あるいは今後販売されるプロジェクタ装置にオプションとして設置可能な画質改善機構を提供することも可能である。
【００１４】
また、光源から画像表示デバイスに至る光学系では、液晶を画像表示デバイスとして採用したり、ダイクロイックプリズムを使用する場合は特に、これらの光学素子の角度依存性が表れないようにするためにテレセントリックな系が採用されるのに対し、画像表示デバイスからスクリーンに至る光路上では、光束が絞られる絞り位置がある。したがって、光路差を発生する光学部品を絞り位置の近傍に配置することにより光学部品をコンパクトに纏めることができる。絞り位置は、多くの場合、レンズシステム内にあり、光学部品をレンズシステム内に配置することにより画質改善機構を含めて全体がコンパクトで綺麗な画像を表示することができるプロジェクタ装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の画質改善機構は、可視光領域において、干渉性のパターンであるスペックルパターンの数を効率良く増やすには、可視光領域の光に対し画像表示デバイス１波長程度あるいはそれ以下の光路差を発生することが望ましい。したがって、光学部品において、画像表示デバイスからスクリーンに至る光束を透過または反射する部分で、可視光領域の光に対し１波長程度あるいはそれ以下の光路差を発生するようにすることが望ましい。光路差を発生させるには、可視光領域の光の波長程度あるいはそれ以下の段差を発生する凹凸を設けたり、ヨウ素をドープするなどの方法により、可視光領域の光の波長程度あるいはそれ以下の光路差を発生させるように屈折率の異なる領域を分布させることができる。
【００１６】
また、駆動手段は、光路差の分布を時間的に変動させるために光学部品を回転させたり、往復動させることが可能であり、光学部品を人間の視覚の分解能以上の２４〜３０Ｈｚ程度よりも高速で動かすことにより、様々なスペックルパターンが個別に認識されないように網膜上で混合することができ、フリッカー（ちらつき）が生ずるのを防止できる。したがって、スペックルパターンによるノイズおよびそれに起因する画像のちらつきもなく、高画質な映像を出力可能なプロジェクタ装置を提供できる。
【００１７】
さらに、本発明のプロジェクタ装置には、スクリーンが別体で提供されるものはもちろん、出力される映像を反射して表示する反射型のスクリーン、あるいは、画像表示デバイス画像表示デバイス画像表示デバイス映像を透過して出力する透過型のスクリーンと組合わせたプロジェクタ装置も含まれる。特に、リア型のプロジェクタ装置は、指向性が高くスペックルノイズが認識されやすい透過型のスクリーンが採用されており、本発明を適用することいより大幅に画質改善を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１に、本発明の画質改善機構４０を備えたリア型のプロジェクタ１の概略構成を示してある。本例のリア型のプロジェクタ１は投写レンズシステム３０から出力された表示光（出射光）７１が透過性のスクリーン（リアスクリーン）５に結像し、このスクリーン５を通してユーザ９０が画像を見ることができる装置である。
【００１９】
本例のプロジェクタ１は、光源２０からスクリーン５に対して順番に、白色のメタルハライドランプなどの白色光を発する光源２０と、この光源２０からの入射光７０を不図示のホストあるいは制御装置からの映像信号に基づき変調して所望の映像を表示する出射光７１を出力する画像表示デバイス（ＬＣＤ）２８と、このＬＣＤ２８から出射される出射光７１をスクリーン５の上に投影（投写）するレンズシステム３０を有している。さらに、本例のプロジェクタ装置１では、投射レンズシステム３０の近傍のスクリーン５の側（後方）で、出射光７１が通る光路上７２を画像改善機構４０の光学部品４１が横切るように画質改善機構４０が配置されている。
【００２０】
この画像改善機構４０は、ディスク状で透過型の光学部品（光学素子）４１を用いており、この光学部品４１のうち、光路７２を横断する部分（光学面）４２が出射光７１が透過する際に、場所によって約λ／２程度の光路差（位相差）が発生するように加工されている。さらに、画質改善機構４０は、光学部品４１を回転駆動する駆動手段４５を備えている。本例の駆動手段４５は、光学部品４１の回転中心に取付けられ、レンズシステム３０を通過した領域の光路７２の光軸７５に対してほぼ平行に配置されたシャフト４７と、これを回転駆動する回転モータ４９を備えており、駆動手段４５により光学部品４１が光軸７５に対し直交する方向に移動するようになっている。
【００２１】
本例の光学部品４１の一例を図２に模式的に示し、その一部を拡大して図３に示してある。本例の光学部品４１は、全体がほぼ透明で屈折率が同一のガラスなどの透過性の素材で作られた透過基板であり、光学面４２に段差が３００〜７００ｎｍ程度となる凹凸がエッチング技術などにより形成されている。これら凹部４３および凸部４４は、幅が少なくともｍｍ程度あるいはそれ以上のオーダで回転中心のシャフト孔４６から放射線状に外周に向かって延びている。そして、これらの凹部４３および凸部４４は、円周方向に交互に形成され、光学部品４１の円盤状の光学面４２はこれらの凹部４３および凸部４４により円周方向に均等に分割されている。
【００２２】
これら凹部４３および凸部４４による段差（深さ）Ｌと、光路差Δとの関係は以下の式（１）で与えられる。
【００２３】
ｎＬ−Ｌ＝Δ      ・・・・（１）
したがって、可視光領域の光に対しほぼ半波長になるように設定しようとすると、可視光領域の中央近傍の波長である緑色の光Ｇ（波長λＧ約５５０ｎｍ）を代表して、ガラスの一般的な屈折率ｎ（約１．５程度）を用いると、段差Ｌは、５５０ｎｍ程度となる。また、赤色の光および青色の光も同様に算出できる。したがって、光学部品４１の光学面４２の凹部４３および凸部４４による段差（深さ）Ｌを３００〜７００ｎｍ程度にすることにより、可視光領域の光に対し半波長前後で１波長以下の光路差を発生させることができる。
【００２４】
本例のプロジェクタ装置１においては、投射レンズシステム３０から出力される出射光７１の光束が光学部品４１を図２に破線Ａで示すように通過（透過）し、さらに光学部品４１は駆動手段４５により矢印Ｂの方向に回転する。したがって、図２に示した状態では、出射光７１は、光束の左右で半波長程度の光路差のある光路を通ってスクリーン５に結像し、その光路差の分布は光学部品４１が回転するので時間によって変動する。スクリーン５に発生するスペックルパターンは干渉性のパターンであるので、半波長異なる光の間では発生せず、図２に示した状態では左右の半波長程度の光路差のある光路を通ってスクリーン５に結像された光では、異なるスペックルパターンが発生する可能性が高く、さらに、光の波長が異なることによって異なるスペックルパターンが発生する。したがって、半波長程度の光路差が異なる光学部品４１を通すことによって数多くのスペックルパターンがスクリーンに表示され、さらに、光学部品４１を回転駆動することによってそのスペックルパターンが時間によって変動する。このため、１つのスペックルパターンの強度は非常に小さくなり、さらに、時間で変動するので、スクリーン５に表示された映像を認識するユーザ９０の網膜上では重畳あるいは時間積分（時間混合）され、ほとんどパターンとして認識されなくなる。この結果、スクリーン５のスペックルパターンは個別に認識できなくなり、スペックルノイズがユーザ９０には見えなくなる。
【００２５】
光学部品４１により光路差を設定することにより回折現象も生ずるが、光路差の分布、すなわち、本例では凹凸の分布をｍｍオーダ、たとえば５ｍｍ程度あるいはそれ以上にすることにより回折角は非常に小さくなる。したがって、適当なサイズの凹凸を設けることにより、レンズシステム３０の結像性能には影響を与えずにスペックルパターンを数多く発生させることが可能であり、それを時間混合させることによりスペックルノイズとしてユーザが認識するのを防ぐことができる。したがって、本例のプロジェクタ装置１においては、画像改善機構４０を設けることにより、スクリーン５の上に見えるスペックルノイズを低減することができる。すなわち、コンパクトな高解像度のプロジェクタ装置であって、光源が小さく、また、画像表示デバイスが微細化されていることによって可干渉性の出射光７１が照射されるプロジェクタ装置においても、本例の画像改善機構４０を設けることにより画質改善機構４０を透過した出射光の実質的な可干渉性を低減し、干渉性のノイズであるスペックルノイズを低減することができ、プロジェクタ装置本来の機能を十分に発揮させることにより高品質な映像をスクリーン５に表示することができる。
【００２６】
さらに、本例の光学部品４１は駆動手段４５によって、２４〜３０Ｈｚ程度以上の周期で光路差を変えられるように高速で回転されるようになっている。人間が個々のパターン変動をかすかに認識できる程度の速度以上の高速で光学部品４１を駆動することにより、時間変動するスペックルパターンがちらついてフリッカーすることも防止できる。したがって、スペックルパターンが見えないと共に、スペックルパターンを時間変動することによりフリッカーの影響も防止でき、光学部品４１が回転していることによる悪影響のない、高画質な映像を表示するプロジェクタ装置を提供できる。
【００２７】
光源２０が小さくなったことによる可干渉性の増加に対しては光学部品４１を光源２０と画像表示デバイス２８との間に配置してもスペックルノイズを低減するのに効果がある。しかしながら、画像表示デバイス２８の微細化に伴うスペックルノイズの増加には対処できない。これに対し、本例のプロジェクタ装置１においては、上記に示したように、画質改善機構４０の光学素子４１を、光源２０と画像表示デバイスであるＬＣＤ２８の間の光路上ではなく、ＬＣＤ２８からスクリーン５に至る光路上７２に配置することで、ＬＣＤ２８が微細化されたことに起因する光の可干渉性の発生に伴うスペックルノイズも合わせて低減できる。したがって、全体がさらにコンパクトになったプロジェクタ装置に適した構成になっており、コンパクトで明るい高解像度な映像を投射できるプロジェクタ装置１を提供できる。
【００２８】
さらに、本例では、画質改善機構４０の光学部品４１をＬＣＤ２８より後方でレンズシステム３０のスクリーン５の側に配置しているので、光源２０からレンズシステム３０に至る光学系のレイアウトを変更しないで画質改善機構４０を組み込むことができる。したがって、極めて手軽にスペックルノイズを低減し、画質を改善することができる。また、画質改善機構４０をプロジェクタ装置１に組み込む代わりに、オプションなどとして、プロジェクタ装置１の光学系にアドオンすることも可能である。
【００２９】
また、上記では、光学部品４１の光学面４２に形成された凹部４３および凸部４４による段差（深さ）Ｌは、３００〜７００ｎｍ程度の範囲から選択するようにしているが、複数の異なる段差を凹凸４３および４４で表現し、複数の光路差を光路７１の上に設定することも可能である。図２では、破線で赤色の光Ｒの半波長程度の光路差を設定できる段差（レベル）ＬＲと、緑色の光Ｇの半波長程度の光路差を設定できる段差ＬＧと、さらに、青色の光Ｂの半波長程度の光路差を設定できるＬＢを形成した例を示してある。このように、光の３原色に相当する波長で半波長程度の光路差を設けておくことにより、スペックルパターンを色の偏りなく無数に発生させることが可能であり、スペックルパターンの影響をさらに抑制することができる。
【００３０】
また、光学部品４１に光路差を設けるために形成されるパターンは図２に示したものに限定されるものではない。図４（ａ）に示す光学部品４１では、円周方向に凹部４３と凸部４４が交互に配置されていると共に、半径方向にも凹部４３と凸部４４が交互に配置されており、同心円状に凹部４３と凸部４４が配列されている。したがって、光学部品４１を横切る出射光７１の光束は左右のみならず、上下にも反転するようになっており、さらに多くのスペックルパターンがスクリーン５に形成される。このため、個々のスペックルパターンの強度はさらに低下し、スペックルパターンの数も増えるので、これらを時間混合することによってスペックルノイズが白色化しやすい構成になっている。
【００３１】
さらに、図４（ｂ）に示した光学部品４１では、その光学面４２に、凹部４３および凸部４４がほぼランダムに形成されている。したがって、様々なスペックルパターンをランダムなタイミングでスクリーン上に投写することが可能であり、規則性を無くし、フリッカーが発生するのをさらに防止しやすい構成となっている。
【００３２】
また、図４（ｃ）に示した光学部品４１は、ディスク全体に平行に等間隔（一定のピッチｐ）に凹部４３および凸部４４を交互に形成したものである。すべての凹部４３および凸部４４を並列に形成できるので、光学部品４１の製造が簡単であり、また、凹部４３および凸部４４を微細化しやすい構成である。出射光７１の光束Ａが横切るエリアを考えると、複数の凹部４３および凹部４４がエリアＡを横切るのでスペックルパターンの数が増え、さらに、光学部品４１の回転に応じて凹部４３および凸部４４の角度が変わるので、規則性も出難い。したがって、配置されるように、ピッチｐを設定することで、上記の例と同様な効果を得ることができる。また、このような光学面４２は容易に成形できる。しかしながら、スペックルノイズを白色化しやすく、フリッカーも発生し難い構成であると言える。
【００３３】
さらに、これらの凹凸パターンと同様のパターンをイオンドープすることで形成しても良い。適当なイオンをドープすることによりガラス基板の屈折率を代えることができ、屈折率の差でλ／２程度の光路差を発生させることができる。そして、その屈折率の分布を上記のようなパターンあるいは他の適当なパターンにすることにより数多くのスペックルパターンを発生させて時間混合させることができる。また、板状のガラスの代わりにプラスチック、複屈折性のある光学材料などを用いることもでき、光路差を発生する適当なパターンを作ることにより上記と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
図５に、図１に示した例と異なるプロジェクタ装置２を示してある。図１に示したプロジェクタ装置１は、リアプロジェクタなどとして知られている透過型のスクリーン５を採用したプロジェクタであり、ホログラムスクリーンなどの指向性の高いスクリーンが使用されている。したがって、スペックルノイズが発生するとそれがユーザの目９０に認識され易いので、画質改善機構４０を設ける効果は非常に大きい。これに対し、図５に示したプロジェクタ装置２は反射型のスクリーン６に画像を投影するプロジェクタ装置２であり、スクリーン６とは別体となったハウジング１０の内部に光源２０、ＬＣＤパネル２８、レンズシステム３０および画質改善機構４０が収納されている。このタイプのプロジェクタ装置２は、スクリーンとその他の構成を分離できるので、プロジェクタを小型化することができ、携帯に適した構成となっている。そして、反射型のスクリーン６を使用する場合でも、プロジェクタ本体１０がより小型化され、ＬＣＤ２８も微細化されるので、スペックルノイズが発生しやすい構成となっている。
【００３５】
これに対し、本例のプロジェクタ２では、レンズシステム３０を構成する複数のレンズ３１、３２および３３のうち、レンズ３１および３２の間に、画質改善機構４０の光学部品４１が設置され、光路差を発生させる凹凸を備えた光学面４２を動かすことによりスペックルノイズを低減している。本例の画質改善機構４０は、板状でほぼ方形の光学部品４１を採用し、それをリニアモータ４８によって往復動させることによりスペックルパターンを時間混合して白色化できるようにしている。光路差を発生させるパターンは、凹凸が駆動方向に直交する方向に交互に配置されたもの、図４（ｂ）に示したようなランダムなパターンなど適当なものを採用することが可能であり、屈折率の差によって光路差を設けてももちろん良い。さらに、リニアモータ４８によってｍｍ単位あるいはそれ以上に駆動することにより、光学部品４１が光束を分離する回折格子として作用することを防止することができる。
【００３６】
このため、リニア駆動方式の画質改善機構４０は、光学部品４１を往復動させるので、振動などの対策を十分に検討する必要があるが、光学部品４１の位置を時間的に動かすために要求されるスペースが小さくて良いので、コンパクトなプロジェクタ２に適した構成である。
【００３７】
さらに、本例のプロジェクタ装置２においては、レンズシステム３０の内の絞りの位置あるいはその近傍に光学部品４１を配置することにより、光学部品４１を小型化し、画質改善機構４０を含めたプロジェクタ装置２をさらにコンパクトに設計できるようにしている。すなわち、プロジェクタレンズシステム３０の内部には光束の断面積が小さくなる絞り位置があり、多くの場合、その位置に絞りを設けて周辺光を削除して画質の改善を図っている。したがって、その絞り位置、あるいはその近傍に光学部品４１を配置することにより光学部品４１を小型化でき、効率良く光路差を設定することができる。反面、レンズシステム３０に新たな光学部品４１を配置する必要があるので、光学部品４１を配置するのに十分なスペースを設け、ズーム式のレンズシステム３０の場合は、ズーミングに影響を与えない位置に光学部品４１を配置する必要がある。したがって、設計に多少の時間を要するが、画質改善機構４０を含めてプロジェクタ２最もコンパクトに纏めることができる。
【００３８】
図６に、さらに異なるプロジェクタ装置３を示してある。上記では、透過型の光学部品４１を用いた画質改善機構４０を有するプロジェクタ装置を例に説明しているが、反射型の光学素子（光学部品）５１によって画質改善機構５０を形成することも可能である。すなわち、図６に示したプロジェクタ装置３においては、画像表示デバイスであるＬＣＤ２８からスクリーン６に至る光路上７２に出射光７１の向きを９０度曲げるミラー５１が配置されており、この反射型の光学部品５１の反射面を光学面５２として光路差を発生させる複数の凹部５３および凸部５４を形成し、さらに、ミラー５１を駆動手段５５であるモータ４９により回転駆動することにより時間的に光路差の分布を変動し、スペックルノイズを白色化できるようにしている。
【００３９】
図７に示すように、反射面を光路差を発生する面として利用した場合は、凹凸の段差Ｌ２と光路差Δとの関係は次の式（２）の通りである。
【００４０】
√２Ｌ＝Δ・・・・（２）
したがって、波長λＧが約５５０ｎｍの緑色の光Ｇを反射したときに半波長程度の光路差Δを発生させるには、１９４ｎｍの段差Ｌ２を設けることが望ましい。したがって、可視光領域で１波長あるいはそれ以下の光路差を設けるには段差Ｌ２が２００ｎｍ程度となるようにミラー５１の面５２をエッチングなどにより加工することが望ましい。
【００４１】
図２あるいは図４の各図に示されたものと同様のパターンを本例の画質改善機構５０の光学部品５１に形成される凹凸のパターンとして採用することが可能であり、透過型の光学部品を採用した画質改善機構と同様に、無数のスペックルパターンを発生させてそれを時間混合することにより白色化することができる。さらに、これらのパターンに限定されることはなく、適当な周波数で光路差の分布が変動するパターンであれば良い。その際、パターンあるいはそれを駆動した際の移動距離がｎｍオーダと微細になると回折角が大きくなり映像の画質に影響を与えるので注意が必要であることも上述した通りである。
【００４２】
なお、上記では、単板式のプロジェクタ（投影装置）１０を例に説明しているが、これに限らず、３板式のプロジェクタであっても良く、画像表示デバイスであるＬＣＤからスクリーンに至る光路上に上記にて開示した本発明にかかる画質改善機構を設けることで、スペックルノイズを低減できる。画質改善機構は、各色の画像を生成するＬＣＤの後方に、その色の波長に適した光路差を発生させる光学部品を各々配置して時間的に変動させても良いし、上述した可視光領域全体をカバーするような光学部品をダイクロイックプリズムからスクリーンに至る光路上に設置してスペックルノイズを軽減するようにしても良い。
【００４３】
また、上記では、映像表示システムとして、透過型のＬＣＤ２８を例に説明しているが、これに限らず、反射型のＬＣＤあるいはマイクロミラーデバイスなど他の画像表示デバイスであっても、コンパクトで高解像度化した場合、微細化が進んで出射光が可干渉性になることは同様であり、本発明を適用することによりスペックルノイズを低減してさらに高画質の画像をスクリーンに表示することができる。
【００４４】
さらに、上記においては、光学部品を光路上で動かす駆動手段を専用に設けているが、回転型のカラーフィルタを駆動させる手段などが設けられているプロジェクタ装置においては、これらの駆動手段を兼用することも可能であり、さらに簡素でコンパクトなプロジェクタを提供できる。
【００４５】
また、光源には、上記に示したメタルハライドランプ２０に限らず、白色光を発するキセノンランプ、高圧水銀灯を採用しても良く、また、レーザやＬＥＤなどの単色で可干渉性の高い光源を採用した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、画像表示デバイスからスクリーンに至る光路上で、出射光に僅かな光路差を与える光学部品を動かして光路差の分布を時間的に変動させる画質改善機構を設けることで、様々なスペックルパターンを発生させて、それらを時間積分することにより、スクリーン上に見えるスペックルノイズを低減することができる。さらに、本発明においては、ＬＣＤなどの画像表示デバイスより後方の出射光の光路上に配置することで、光源を小型化したことによる可干渉性のみならず、画像表示デバイスが微細化されたことに起因する光の可干渉性の増大に伴うスペックルノイズを共に低減できる。したがって、コンパクトでありながら、明るく綺麗な高解像度の映像をスクリーン上に投影することができるプロジェクタ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画質改善機構を備えたプロジェクタを用いたリア型のプロジェクタ装置の概要を示す図である。
【図２】図１に示す画質改善機構の光学部品に形成されたパターンの概要を示す図である。
【図３】図２に示した光学部品のパターンの一部を拡大して示す図である。
【図４】図２に示した凹凸のパターンと異なるパターンの幾つかの例を示す図である。
【図５】図１に示したプロジェクタ装置と異なるプロジェクタ装置の概要を示す図である。
【図６】さらに異なるプロジェクタ装置の概要を示す図である。
【図７】図６に示した反射型の光学部品のパターンの一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１、２、３    プロジェクタ装置
５    透過型のスクリーン（リアスクリーン）
６    反射型のスクリーン
１０    ハウジング（プロジェクタ本体）
２０    光源
２８    画像画像表示デバイス（ライトバルブ、ＬＣＤ）
３０    レンズシステム
４０、５０    画質改善機構
４１、５１    光学部品
４２、５２    光学面
４３、５３    凹部
４４、５４    凸部
４５、５５    駆動手段
４８、４９    モータ
７０    入射光
７１    出射光
７２    光路上
７５    光軸
９０    ユーザ
【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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