(57)【要約】  モアレを抑制することができる光投射装置及び背面投写型表示装置を提供することを目的とする。本発明に係る光投射装置は、複数のレンチキュラーレンズ（２１１）が配列されたレンチキュラーレンズシート（１１１）に投射光を照射し、複数のレンチキュラーレンズ（２１１）が配列された方向に所定の画素周期で配列された複数の画素を表示するためのプロジェクタ（１２）であって、複数のレンチキュラーレンズ（２１１）が配列された方向に、画素周期に応じたウォブリング振幅で投射光を往復振動させ、複数の画素をウォブリングするものである。本発明に係る表示装置は、このようなプロジェクタ（１２）を備えた背面投写型表示装置（１）である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズが配列されたレンズシートを有するスクリーンに投射光を照射し、前記複数のレンズが配列された方向に配列された複数の画素を表示するための光投射装置であって、
前記複数のレンズが配列された方向に、前記投射光を往復振動させ、前記複数の画素をウォブリングするウォブリング部を備えた光投射装置。
【請求項２】
前記複数の画素は、前記複数のレンズが配列された方向に所定の画素周期で配列され、
前記ウォブリング部は、前記所定の画素周期に応じた振幅で前記投射光を往復振動させることを特徴とする請求項１記載の光投射装置。
【請求項３】
前記振幅は、前記所定の画素周期に対する略整数分の１であることを特徴とする請求項２記載の光投射装置。
【請求項４】
前記整数は、偶数であることを特徴とする請求項３記載の光投射装置。
【請求項５】
前記ウォブリング部は、前記複数のレンズが配列された方向に対して略垂直な方向に前記複数の画素をウォブリングす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光投射装置。
【請求項６】
前記複数のレンズは、前記複数の画素が表示されるスクリーンの画面の水平行方向に配列されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光投射装置。
【請求項７】
前記画素の外縁は、前記複数のレンズが配列された方向と当該配列された方向に垂直な方向とに対して傾斜した菱形形状を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光投射装置。
【請求項８】
前記投射光を出射する光源と、
前記複数の画素を表示する表示データに基づいて、前記光源からの光から映像光を生成するライト・バルブとを備え、
当該ライト・バルブは、前記表示データに基づいて、前記光源からの光を反射する微小可動ミラーと、
当該微小可動ミラーを軸支する支持部とを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光投射装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の光投射装置と、
前記複数の画素を表示するスクリーンとを備えた背面投写型表示装置であって、
当該スクリーンは、前記レンズがレンチキュラーレンズからなるレンズシートであり、
前記光投射装置は、前記スクリーンの観察者に対して反対側から前記投射光を投射する背面投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光投射装置及び背面投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般に、背面投写型スクリーンが背面投写型テレビジョンに用いられている。通常、背面投写型スクリーンでは、フレネルレンズ及び縦ストライプのレンチキュラーレンズとが使用されている。このような背面投写型スクリーンにおいては、そのスクリーン面に投写された画素とスクリーンの周期的構造に起因してモアレ障害が発生する。そのため、画素ピッチＧｐとレンチキュラーレンズのレンズピッチ（以下、これをレンチピッチＬｐと略す）とのピッチ比が適正化されている。例えば、特許文献１に、この画素ピッチとレンチピッチのピッチ比（画素ピッチ／レンズピッチ；これをＧｐ／Ｌｐと略す）の好ましい組合せが開示されている。【０００３】
近年、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いた背面投写型表示装置が提案されている。このような背面投写型表示装置では、光源からＤＭＤに光が照射され、ＤＭＤの鏡面で反射した反射光がレンズを通して背面投写型スクリーンに投射されている。この背面投写型スクリーンに光を投射するＤＭＤを用いたプロジェクション装置の一例が、特許文献２に開示されている。【０００４】
特許文献２に開示されたＤＭＤを用いたプロジェクタ装置では、微少なＤＭＤは、映像データの１画面（フレーム）分の画素の配列と同様に配列されている。各ＤＭＤは、映像データに基づいて画素として有効・無効となった場合には、それぞれ所定の方向に傾き、これによってオン・オフされる。
オン状態となったＤＭＤが反射面で反射した反射光は、各種レンズを介してプロジェクタ装置の外部に出射される。その後、スクリーン等の映像表示対象物の映像表示面において結像し、これによって、映像表示面上に映像が映写される。【０００５】
このようなＤＭＤでは、光を反射させるミラーは、支持部に支持されている。駆動装置は、支持部に支持されたミラーを制御することによって、その反射面の傾きを変える。支持部は、ミラーの反射面の裏面において支持されているが、この支持部分の裏側、つまり支持部分における反射面の反射拡散特性、特に反射角度が変化する。【０００６】
本来、黒画面（以下、暗画面と呼ぶこともある）が表示のとき、投射光は、ミラー面では映像観視方向には反射されない。しかしながら、ＤＭＤのミラーは、支持部の支持部分における反射面の反射特性が変化しているので、本来意図しない方向へ光を反射させる。この本来意図しない反射光の一部が、映像観視方向に出射するため、スクリーン面上の画素で輝点として認識される。【０００７】
ＤＭＤを用いた背面投写型表示装置においては、黒画面表示のとき、輝点が生じる画素とレンチキュラーレンズとが干渉し、モアレ障害が発生することがある。さらに、画素の輝点が非常に小さいため変調度が高く、レンチキュラーレンズと干渉しやすい。特に、黒画面が表示されている場合には、この輝点が顕著に視認されるため、黒画面表示におけるモアレ障害は、視認されやすい。
以下、この黒画面におけるモアレを暗モアレと呼ぶ。これに対して、白画面（以下、明画面と呼ぶことがある）におけるモアレを明モアレと呼ぶ。
【特許文献１】特開平８−０３６２２４号公報
【特許文献２】特開平７−０２０５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、モアレを抑制することができる光投射装置及び背面投写型表示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】
【０００９】
本発明に係る光投射装置は、複数のレンズが配列されたレンズシートを有するスクリーンに投射光を照射し、前記複数のレンズが配列された方向に配列された複数の画素を表示するための光投射装置であって、前記複数のレンズが配列された方向に、前記投射光を往復振動させ、前記複数の画素をウォブリングするウォブリング部を備えたものである。このような構成において、画素をウォブリングすることによって、モアレ障害の原因となる周波数成分を除去することができるので、モアレを抑制することができる。【００１０】
さらに、前記複数の画素は、前記複数のレンズが配列された方向に所定の画素周期で配列され、前記ウォブリング部は、前記所定の画素周期に応じた振幅で前記投射光を往復振動させる。【００１１】
好ましくは、前記振幅は、前記所定の画素周期に対する略整数分の１であり、この整数を偶数とすることができる。【００１２】
さらにまた、前記ウォブリング部は、前記複数のレンズが配列された方向に対して略垂直な方向に前記複数の画素をウォブリングする。これにより、種々の配列構造を有するレンズシートにおいてもモアレを抑制することができる。【００１３】
また、前記複数のレンズは、前記複数の画素が表示されるスクリーンの画面の水平行方向に配列される。これにより、横幅が広いスクリーンにおいてもモアレを抑制することができる。【００１４】
またさらに、前記画素の外縁は、前記複数のレンズが配列された方向と当該配列された方向に垂直な方向とに対して傾斜した菱形形状を有する。【００１５】
さらに、当該光投射装置は、前記投射光を出射する光源と、前記複数の画素を表示する表示データに基づいて、前記光源からの光から映像光を生成するライト・バルブとを備え、当該ライト・バルブは、前記表示データに基づいて、前記光源からの光を反射する微小可動ミラーと、当該微小可動ミラーを軸支する支持部とを有する。この場合には、黒画面において輝点が発生することがあるが、この輝点に起因したモアレを抑制することができる。【００１６】
本発明に係る背面投写型表示装置は、上記のような光投射装置と、前記複数の画素を表示するスクリーンとを備えた背面投写型表示装置であって、当該スクリーンは、前記レンズがレンチキュラーレンズからなるレンズシートであり、前記光投射装置は、前記スクリーンの観察者に対して反対側から前記投射光を投射する。このような構成において、スクリーンのモアレを抑制することができるので、モアレが抑制された高品質の表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、モアレを抑制することができる光投射装置及び背面投写型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明に係る背面投写型装置の一構成例を示す模式図である。
【図２】図２は本発明に係る背面投写型スクリーンの画素の一構成例を示す模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは本発明に係る背面投写型スクリーンの画素の一構成例を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは本発明に係る背面投写型スクリーンの画素の一構成例を示す模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図５】図５は本発明に係るプロジェクタの内部構成の一例を示すブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは本発明に係るプロジェクタのウォブリングを説明するための模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは本発明に係るプロジェクタのウォブリングを説明するための模式図である。
【図７】図７は本発明に係るプロジェクタのウォブリングを説明するためのグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図９】図９は本発明に係るプロジェクタの内部構成の一例を示すブロック図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は本発明に係るプロジェクタの内部構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は本発明に係るプロジェクタのウォブリングを説明するための模式図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図１４】図１４は本発明に係るプロジェクタの内部構成の一例を示すブロック図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図１６】図１６は本発明に係るプロジェクタの内部構成の一例を示すブロック図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは本発明に係るプロジェクタの全体構成の一例を示す模式図である。
【図１８】図１８は本発明に係るプロジェクタの内部構成の一例を示すブロック図である。
【図１９】図１９は本発明に係る実施例１の実施結果を示す表である。
【図２０】図２０は本発明に係る実施例２の実施結果を示す表である。
【符号の説明】
【００１９】
１...背面投写型表示装置、１１...背面投写型スクリーン、１２...プロジェクタ、
１１１...レンチキュラーレンズシート、２１１...レンチキュラーレンズ、
２１２...遮光パターン、１１２...フレネルレンズシート、２２１...フレネルレンズ
３０...駆動装置、３１...光源、３２...コンデンサレンズ、３３...反射ミラー、
３４１〜３４３...分離用ダイクロイック・ミラー、３５１〜３５３...整形用レンズ、
３６１〜３６３...反射ミラー、３７１〜３７３...ミラー・ライト・バルブ、
３８１〜３８３...リレー・レンズ、３９１〜３９３...ウォブリング部、４０...投写レンズ
５１...電源部、５２...光源駆動部、５３...信号処理部、５４...制御部、
５５１〜５５３...フレーム・メモリ、５６１〜５６３...微小可動ミラー、
５７１〜５７３...ダイクロイック・ミラー、５８１〜５８３...ミラー振動装置
１２１...プロジェクタ、３０１...駆動装置、６０１〜６０３...ダイクロイック・ミラー、
６１...ビーム偏向装置、６１１...音響光学素子、６１２...偏向制御装置、
６１０...ウォブリング部
１２２...プロジェクタ、３０２...駆動装置、６２...透明板ユニット、６２１...透明板、
６１２...回転制御装置、６２０...ウォブリング部
１２３...プロジェクタ、３０３...駆動装置、６３〜６３３...ウォブリング部、
６３４〜６３６...バルブ振動装置
１２４...プロジェクタ、３０４...駆動装置、６４...投射レンズ・ユニット、
６４１...レンズ振動装置、６４０...ウォブリング部
１２５...プロジェクタ、３０５...駆動装置、７１...カラーホイール、
７１１...カラーフィルター、７１２...回転制御装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照して説明する。ここでは、本発明に係る表示装置の好適な例として、背面投写型表示装置を用いて説明する。
発明の実施の形態１．
まず、図１を用いて、本発明に係る背面投写型表示装置の構成について説明する。図１は、本発明に係る背面投写型表示装置の一構成例を示す平面模式図である。図１に示すように、背面投写型表示装置１は、背面投写型スクリーン１１、プロジェクタ１２とを有する。また、以下においては、背面投写型スクリーン１１をスクリーン１１と略すことがある。【００２１】
背面投写型スクリーン１１は、レンチキュラーレンズシート１１１、フレネルレンズシート１１２を有する。
レンチキュラーレンズシート１１１は、レンチキュラーレンズ２１１、遮光パターン２１２を有する。レンチキュラーレンズ２１１は、レンチキュラーレンズシート１１１の光入射面側に設けられている。このレンチキュラーレンズ２１１は、かまぼこ型の複数の縦長シリンドリカルレンズから構成され、それぞれが等間隔になるように配列されている。遮光パターン２１２は、黒インク等からなる光吸収層であり、レンチキュラーレンズ２１１による集光部以外の部位に設けられている。
フレネルレンズシート１１２は、レンチキュラーレンズシート１１１に近接している。フレネルレンズシート１１２は、フレネルレンズ２２１を有し、このフレネルレンズ２１２が光出射面に設けられている。フレネルレンズ２１２は、等間隔の微細ピッチで同心円状に配列されたレンズである。【００２２】
なお、図１においては、紙面に垂直な方向がレンチキュラーレンズ２１１の延在方向であり、紙面に平行な方向がレンチキュラーレンズ２１１の配列方向である。また、後述するように、これらレンチキュラーレンズ２１１の延在方向、配列方向は、スクリーン１１の上下方向、左右方向に対応している。換言すれば、これら延在方向、配列方向は、スクリーン１１が設置された状態で、垂直方向、水平方向となる。また、観察者がスクリーン１１を視認した場合には、延在方向、配列方向は、このような設置状態で縦方向、横方向である。【００２３】
図１に示すように、背面投写型表示装置１において、プロジェクタ１２からの光は、スクリーン１１の背面から投写される。具体的には、フレネルレンズ２２１の反対側から入射され、この入射された光は、フレネルレンズシート１１２内を通過してフレネルレンズ２２１側へと出射される。この出射された平行光または収束光は、レンチキュラーレンズシート１１１により水平方向に大きく拡散される。これによって、水平方向の広い視野範囲で映像を観察することが可能となる。【００２４】
図２に、本発明に係る背面投写型スクリーン１１における画素配列の一例が示されている。
図２に示すように、本発明に係るスクリーン１１の画素２３は、菱形状に配列されたものである。詳細には、画素２３は、視認側から観察したときに、矩形状の画素を傾斜させた形状を有する。複数の画素２３は、このように傾斜した状態で配列され、互いの辺同士が略平行となるように並んだ状態で配列されている。従って、この画素２３は、傾斜した状態で、この傾斜方向に配列されている。換言すれば、画素２３は、従来の画素のように水平方向、垂直方向に配列させたものを傾斜させたものである。【００２５】
図３Ａ及び図３Ｂに、本発明に係るスクリーン１１の画素幅及び画素配列周期が示されている。図３Ａは本発明における菱形状の画素、図３Ｂは従来における正方形状の画素を説明する平面模式図である。
図３Ａに示すように、傾斜状態で配列された画素２３は、正方形状の画素２４を４５°回転させたものとなる。そのため、傾斜状態で配列された画素２３の画素幅は、正方形状の画素２４の画素幅ｄＴとした場合には、（√２）ｄＴ≒１．４ｄＴ程度となる。
傾斜状態で配列された画素２３の画素配列周期Δは、正方形状の画素２４の画素配列周期Ｔが正方形の一辺の長さであるのに対し、水平方向の幅の半分となる。そのため、傾斜状態で配列された画素２３の画素配列周期Δは、正方形状の画素２４の画素配列周期Ｔに対して、Δ＝（√２）Ｔ／２≒０．７Ｔ程度となる。また、図３Ａ及び図３Ｂに示された画素有効部２３０，２４０は、各画素２３，２４の開口部分である。なお、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ｘ，ｙを水平位置座標、垂直位置座標とし、原点を画素中央とする。【００２６】
続いて、図４Ａ及び図４Ｂを用いて、本発明に係る背面投写型表示装置１のプロジェクタ１２の構成について説明する。本発明に係るプロジェクタ１２は、赤色、緑色、青色のそれぞれの映像データに対応した３つのミラー・ライト・バルブを用いた３チップ方式のものである。
図４Ａ及び図４Ｂに、本発明に係るプロジェクタ１２の全体構成の一例が示されている。図４Ａはその斜視模式図、図４Ｂはその光学配置を示す平面模式図である。【００２７】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、プロジェクタ１２の駆動装置３０が光源３１を駆動させると、光源３１が投射光となる白色光を照射する。この白色光は、図示しないＵＶフィルタで不要な紫外線が除去された後、コンデンサレンズ３２を通じて平行光に変換される。この平行光は、反射ミラー３３によって折り曲げられ、それとともに分離用ダイクロイック・ミラー３４１〜３４３に入射される。【００２８】
分離用ダイクロイック・ミラー３４１〜３４３は、白色光を赤色光、緑色光、青色光に分離する。これら分離された赤色光、緑色光、青色光はそれぞれ、整形用レンズ３５１〜３５３に入射される。すると、赤色光、緑色光、青色光は、これら整形用レンズ３５１〜３５３を通じて、反射ミラー３６１〜３６３によって折り曲げられる。これら折り曲げられた赤色光、緑色光、青色光はそれぞれ、全反射プリズム３６４〜３６３を介して、ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３に照射される。【００２９】
ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３は、後述するように、駆動装置３０によって動作制御される。ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３は、複数の微小可動ミラーを有する。これらの微小可動ミラーは、映像データの画素配列に応じて配列され、固体撮像素子と同程度の大きさの反射面を形成している。微小可動ミラーは、後述するように、映像データによってオン状態となり、このオン状態となった微小可動ミラーに照射された赤色光、緑色光、青色光が、有効反射光として反射される。【００３０】
これらの赤色光、緑色光、青色光は、映像光として、それぞれに対応するリレー・レンズ３８１〜３８３を通じて、ウォブリング部３９１〜３９３に導かれる。その後、これら赤色、緑色、青色の映像光は、投射レンズ４０を通じて、スクリーン１１上で、カラー映像光として合成されて投影される。このとき、ウォブリング部３９１〜３９３は、後述するように、駆動装置３０による動作制御によって、カラー映像光を所定の幅だけ往復振動する。これによって、スクリーン１１上に投影された画素は、上下方向・左右方向にウォブリングする。【００３１】
さらに続いて、図５を用いて、本発明に係るプロジェクタ１２の駆動装置３０について詳細に説明する。図５は、この駆動装置３０の内部構成の一例が示すブロック図である。
駆動装置３０は、電源部５１、光源駆動部５２、信号処理部５３、制御部５４を有する。
電源部５１は、電源供給回路、ＤＣ電源等から構成され、各種機能部に対して電源を供給し、プロジェクタ１２の動作を開始させる。光源駆動部５２は、光源３１を点灯駆動させ、光源３１から映像光を照射させる。【００３２】
信号処理部５３は、例えば、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路、インタフェース回路等から構成されている。この信号処理部５３には、ビデオ機器やパーソナル・コンピュータ等の外部機器（図示せず）から、プロジェクタ１２によって表示される各種の表示信号が入力される。信号処理部５３は、入力された表示信号をＡ／Ｄ変換等の信号処理を行い、駆動装置３０の内部で処理可能なデジタル表示信号に変換する。このデジタル表示信号は、信号処理部５３から制御部５４に入力される。【００３３】
制御部５４は、各種制御回路やＭＰＵ、ＣＰＵ等によって構成され、信号処理部５３によって入力されたデジタル表示信号から赤色成分、緑色成分、青色成分の映像データを生成する。制御部５４は、システムクロックを用いてライト・バルブ制御信号を生成し、このライト・バルブ制御信号に基づいてミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３の動作制御を行う。これらミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３はそれぞれ、フレーム・メモリ５５１〜５５３、微小可動ミラー５６１〜５６３を有する。
制御部５４は、ライト・バルブ制御信号に応じて、所定のタイミングで赤色成分、緑色成分、青色成分の各映像データを、それぞれに対応したフレーム・メモリ５５１〜５５３に書き込む。制御部５４によって映像データが設定されたフレーム・メモリ５５１〜５５３は、オン状態となる。【００３４】
微小可動ミラー５６１〜５６３は、フレーム・メモリ５５１〜５５３に対応して配列されている。フレーム・メモリ５５１〜５５３は、制御部５４からのライト・バルブ制御信号に応じて、微小可動ミラー５６１〜５６３それぞれに赤色成分、緑色成分、青色成分の映像データを順次１フレームごとに書き込む。これら映像データが書き込まれた微小可動ミラー５６１〜５６３はオン状態となる。具体的には、各微小可動ミラー５６１〜５６３は、フレーム・メモリ５５１〜５５３がオン状態になると、基準状態に対して所定の角度、例えば＋１０°だけ傾く。微小可動ミラー５６１〜５６３に赤色成分、緑色成分、青色成分の映像データが書き込まれると、これら映像データから、赤色、緑色、青色の映像光それぞれが、有効反射光として生成される。
逆に、各微小可動ミラー５６１〜５６３は、フレーム・メモリ５５１〜５５３がオフ状態になると、その逆方向に所定の角度だけ、例えば−１０°傾く。これによって、微小可動ミラー５６１〜５６３の鏡面で反射された反射光は、画像を形成するために必要な有効反射光と無効な無効反射光とが２０°の光路差を有するように切換えられる。このように、微小可動ミラーのオン／オフは、フレーム・メモリ５５１〜５５３を介して、制御部５４からのライト・バルブ制御信号に基づいて制御され、オン／オフに応じて有効反射光／無効反射光を生成する【００３５】
ウォブリング部３９１〜３９３は、ダイクロイック・ミラー５７１〜５７３、ミラー振動装置５８１〜５８３を有し、制御部５４がシステムクロックを用いて生成した振動制御信号（ウォブリング制御信号）に基づいて制御される。ダイクロイック・ミラー５７１〜５７３は、ミラー振動装置５８１〜５８３に回動可能に配設されている。ミラー振動装置５８１〜５８３は、制御部５４から入力された振動制御信号に応じて、ダイクロイック・ミラー５７１〜５７３を回動させ、所定の周波数で往復振動させる。このとき、各ダイクロイック・ミラー５７１〜５７３は、同期しながら往復振動し、赤色、緑色、青色の映像光をスクリーン１１の上下方向・左右方向に往復振動させる。これによって、ダイクロイック・ミラー５７１〜５７３は、スクリーン１１上で、カラー映像光として合成された画素をウォブリングさせる。【００３６】
次に、図６Ａ及び図６Ｂを用いて、本発明に係るプロジェクタ１２が行うウォブリングについて詳細に説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、本発明に係るプロジェクタ１２によるウォブリングを説明するための模式図である。ここでは、プロジェクタ１２が上下方向とともに左右方向にウォブリングする場合について説明する。【００３７】
一般に、スクリーン１１では、水平方向に指向特性が垂直方向の指向特性に比べて広角化拡大される。そのため、図１に示したように、縦ストライプ状にレンチキュラーレンズ２１１が周期的に配設されたレンチキュラーレンズ２１１が使用されることが多い。この場合には、レンチキュラーレンズ２１１の縦ストライプ構造とミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３の配置構造との間の干渉によって縦縞モアレが発生する。
具体的には、画素配列の空間周波数成分は、画素配列周期Δを周期とする基本周波数成分と、その整数倍の高調波成分列とから構成されている。また、映像光の周波数成分は、ナイキスト周波数（基本周波数／２）より低い周波数帯に分布している。この空間周波数成分に含まれた高調波列の内、レンチキュラーレンズ２１１の縦縞構造の周波数に最も近い高調波の周波数と、レンチキュラーレンズ２１１の縦ストライプ構造における周期に基づいた周波数との差周波数が、縦縞モアレの周波数となる。【００３８】
本発明においては、画素配列の空間周波数成分に含まれた高調波列の内、レンチキュラーレンズ２１１の縦ストライプ構造の周波数付近における周波数を減衰させることによって、縦縞モアレを低減する。これについて、図６Ａ、図６Ｂを用いてより具体的に説明する。
図６Ａに、ウォブリングされない画素２５１が示されている。以下、この画素２５１を、ウォブリングなしの画素２５１と略すことがある。
図６Ｂに、ウォブリングされた画素２５２，２５３が示されている。図６Ｂに示すように、画素２５２は、ウォブリング振幅の中心に配置され、実線によって示されている。これに対して、画素２５３は、ウォブリング振幅が最大となる位置に配置され、点線によって示されている。以下、これら画素２５２，２５３を、振幅中心の画素２５１、振幅最大の画素２５２と略すことがある。また、図６Ｂに示すように、振幅中心の画素２５１は、ウォブリングなしの画素２５１と同じ位置に配置されている。【００３９】
図６Ｂに示すように、振幅中心の画素２５２は、ウォブリング振幅δが画素配列周期Δの１／２で左右方向に、振幅最大の画素２５３の位置までウォブリングされている。すなわち、ウォブリング振幅δ＝（１／２）Δである。それとともに、振幅中心の画素２５２は、画素配列周期Δで上下方向にウォブリングされている。図６Ｂにおいては、これらウォブリング前後の画素２５２，２５３の対応を示すために、それぞれの画素２５２，２５３が水平ハッチング、垂直ハッチングによって示されている。
振幅中心の画素２５２が上下方向にウォブリングされた場合には、レンチキュラーレンズ２１１の延在方向に往復振動する。この場合には、レンチキュラーレンズ２１１の配列方向の干渉によって縦縞モアレが発生するので、その干渉性に変化がない。従って、画素２５２のウォブリングは、左右方向のみ行い、上下方向には行わなくてもよい。【００４０】
図６Ａに、紙面の上下に延在した実線によって、ウォブリングなしの画素２５１によって発生する画素中心線２６１が示されている。
図６Ａに示すように、ウォブリングなしの画素２５１が発生させる縦縞モアレは、画素配列周期Δを周期とする基本波成分と、その整数倍２Δ、３Δ、４Δ、・・・を周期とする高調波成分列に起因して発生する。従って、ウォブリングなしの画素２５１における画素配列の空間周波数成分は、周波数ｆ＝１／Δの基本波成分と、周波数２ｆ、３ｆ、４ｆ、・・・の高調波成分から構成されている。【００４１】
図６Ｂにおいては、紙面の上下に延在した点線、実線によって、振幅中心の画素２５２、振幅最大の画素２５３によって発生する画素中心線２６２，２６３が示されている。図６Ｂに示すように、振幅中心の画素２５２による画素中心線２６３は、この画素２５２がウォブリングなしの画素２５１と同じ位置に配置されているので、ウォブリングなしの画素２５１による画素中心線２６１の位置に発生している。
図６Ｂに示すように、画素２５２が振幅中心から振幅最大までスクリーン１１の左右方向にウォブリングされると、この往復振動によって水平方向の画素数が擬似的に増加する。例えば、ダイクロイック・ミラー５７１〜５７３が往復振動することによって映像光が左右に往復振動すると、この映像光のレンチキュラーレンズシート１１１の入射位置が水平方向に移動する。これによって、画素２５２がウォブリング振幅中心にある状態でレンチキュラーレンズシート１１１から出射する映像光（以下、これをＡ光線出力と呼ぶ）に加え、水平方向に振幅最大の位置までずれて入射してレンチキュラーレンズシート１１１から出射する映像光（Ｂ光線出力）が発生する。それ故、水平方向のウォブリングによって、水平方向について出射数が増加するので、水平方向の画素数が擬似的に増加する。【００４２】
図６Ｂに示すように、ウォブリング振幅δ＝（１／２）Δであるから、ウォブリングありの画素配列周期が１／２となる。すなわち、この場合の画素配列周期は、（１／２）Δとなる。そのため、このウォブリングありの状態におけるスペクトルは、画素配列周期（１／２）Δを周期とする基本波成分と、その整数倍２・（１／２）Δ、３・（１／２）Δ、４・（１／２）Δ、・・・を周期とする高調波成分列によって構成されている。従って、ウォブリングなしの状態における画素配列の空間周波数成分は、周波数２ｆの基本波成分と、周波数２・（２ｆ）、３・（２ｆ）、４・（２ｆ）、・・・の高調波成分から構成されている。すなわち、この高調波成分の各周波数は、４ｆ、６ｆ、８ｆ、・・・となる。【００４３】
このように、振幅中心の画素２５２が振幅最大までウォブリングされた場合には、その配列に起因した空間周波数成分は、周波数２ｆの基本波成分、周波数４ｆ、６ｆ、８ｆ、・・・の高調波成分から構成されている。これに対して、ウォブリングなしの画素２５１の画素配列に起因した空間周波数成分は、周波数ｆの基本波成分、周波数２ｆ、３ｆ、４ｆ、・・・の高調波成分から構成されている。これらを比較すると、ウォブリングによって周波数ｆの基本波成分、周波数３ｆ、５ｆ、７ｆ、・・・の高調波成分が発生しなくなるので、基本波、奇数次の高調波を減衰させることが可能となる。これによって、画素配列の空間周波数成分の内、基本波、奇数次の高調波とレンチキュラーレンズ２１１の縦ストライプ構造の周波数との間で干渉が生じるのを抑制することができ、これらの周波数成分に係る縦縞モアレを低減する。【００４４】
図６Ａ及び図６Ｂにおいては、画素２５３のウォブリング振幅δが画素配列周期Δの１／２であったが、これに限らず、画素配列周期Δの１／４とすることができる。この場合には、画素配列の空間周波数成分における基本波成分の周波数は、１／｛（１／４）Δ｝＝４ｆとなり、高調波成分の周波数が２・４ｆ、３・４ｆ、４・４ｆ、・・・、すなわち８ｆ、１２ｆ、１６ｆ、・・・となる。ウォブリングなしの画素２５１の空間周波数成分と比較して、この場合には、ウォブリングによって２×奇数次の高調波を減衰させることが可能となる。これによって、画素配列の空間周波数成分の内、２×奇数次の高調波（２ｆ、６ｆ、１０ｆ、１４ｆ、・・・）とレンチキュラーレンズ２１１の縦ストライプ構造の周波数との間で干渉が生じるのを抑制することができ、これらの周波数成分に係る縦縞モアレを低減する。【００４５】
さらに、画素２５２のウォブリング振幅δを画素配列周期Δの１／６とすることができる。この場合には、画素配列の空間周波数成分における基本波成分の周波数は、１／｛（１／６）Δ｝＝６ｆとなり、高調波成分の周波数が２・６ｆ＝１２ｆ、３・６ｆ＝１８ｆ、４・６ｆ＝２４ｆ、・・・となる。この場合には、ウォブリングによって３×奇数次の高調波（３ｆ、９ｆ、１５ｆ、２１ｆ、・・・）を減衰させることが可能となるので、これらの周波数成分に係る縦縞モアレを低減する。
このように、画素２５２のウォブリング振幅δを画素配列周期Δの１／２ｋとすることによって、ｋ×奇数次の高調波を減衰させ、これらの周波数成分に係る縦縞モアレを低減することができる。【００４６】
また、スクリーン１１のサイズに応じて、縦縞モアレを発生させる画素高調波の次数が決定される。この高調波の次数に応じて、水平方向のウォブリング振幅δを適宜設定することによって縦縞モアレを解消することができる。
またさらに、水平方向に画素をウォブリングするので、これにともなってフォーカスの劣化が０ではない。しかし、このフォーカスの劣化は、映像光の周波数成分が基本波の周波数ｆの１／２以下の周波数成分しか含有していないので、実用上許容できる程度である。特に、ウォブリング振幅δの値を１／４以下とした場合には、フォーカスの劣化は極めて微小で無視することができるオーダーとなる。【００４７】
以上のように、本発明に係る背面投写型表示装置１においては、所定のウォブリング振幅で画素をウォブリングさせる。このとき、このウォブリング振幅δを、特に画素配列周期Δの整数分の１とすることによって、特定の高調波を減衰させることができ、これらの周波数成分に係る縦縞モアレを低減することができる。
特に、本発明にかかる背面投写型表示装置１においては、レンチキュラーレンズ２１１の縦ストライプ構造とミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３の配置構造との間の干渉によって発生する縦縞モアレ自体を抑制する。これによって、白画面におけるモアレ障害だけでなく、輝点が目立ちやすい黒画面においても、モアレ障害を確実に抑制することができる。【００４８】
発明の実施の形態２．
発明の実施の形態１においては、ウォブリング振幅δを画素配列周期Δに対して所定の比率を有する値とすることによって、所定の高調波を減数させたが、ウォブリング振幅δを所定の値としなくても、モアレを低減することができる。本実施形態においては、ウォブリング振幅δを特定の値にすることなく、モアレを低減する方法について説明する。
発明の実施の形態１に説明したように、ウォブリング振幅δを特定の値にすると、特定の高調波を低減することができる。これは、特定の「画素ピッチ／レンチピッチ」に対しては有効であるが、それ以外の他の「画素ピッチ／レンチピッチ」に対しては有効でない場合がある。ここで、"画素ピッチ"とは、上記の画素配列周期Δのことであり、"レンチピッチ"とは、レンチキュラーレンズ２１１のレンズピッチのことである。【００４９】
通常、背面投射型表示装置１の画面サイズは大小各種あるが、画素数は特定の値であることが多い。例えばＳ−ＶＧＡ（Super-Video Graphics Array）と呼ばれる解像度の規格であれば画素数は８００×６００であり、この解像度の規格の表示装置は画面サイズが異なっていても画素数は同じである。そのため、背面投射型表示装置１の画面サイズの大小にほぼ比例して画素サイズも変化する。一方、レンチキュラーレンズ２１１のピッチについて、各種画面サイズに応じてそれぞれ異なるピッチとするよりも、少数、特に１つのピッチとすることがスクリーン１１を生産する効率上好ましい。ここで、１つのピッチのレンチキュラーレンズ２１１と、画素数は同じで画面サイズが異なる背面投射型表示装置１を組み合わせると、画面サイズが異なる背面投射型表示装置１ごとに「画素ピッチ／レンチピッチ」の値が異なる。
例えば、ウォブリング振幅δを画素配列周期Δの１／４としてモアレを低減するとする。この場合には、各種画面サイズが異なる背面投射型表示装置１ごとに最適なレンチピッチが必要となる。そのため、最適なレンチピッチにすることができたとしても、ウォブリング振幅δによって画素配列周期Δが制限されることがあるため、有効でない「画素ピッチ／レンチピッチ」が生じる場合がある。【００５０】
そこで、次のようなウォブリングによって、この課題を解決することができる。
発明の実施の形態１では、ウォブリング振幅が近似的に矩形波（パルス波）状であり、画素２３が振幅中心の位置と振幅最大の位置とをあたかも「不連続に」移動している。これによって、特定の高調波を減衰させることを可能にしている。
これに対して、本実施形態においては、ウォブリング振幅を正弦波状にする。詳細には、画素２３が振幅中心の位置と振幅最大の位置とを連続的に移動して、これらの状態で移動しながらも、Ａ光線出力とＢ光線出力の光線出力を行う。以下、この正弦波状のウォブリング振幅を正弦波状ウォブリングと略す。【００５１】
正弦波状ウォブリングの場合には、ウォブリングによる画素スペクトル減衰特性Ｗ（ｆ，Δ）は、次式の通りＣｏｓを用いて表される。【００５２】
【数１】
2006120955.tif 000002
ここ、高調波次数ｋ＝ｆＴ、ウォブリング率δ≡Δ／Ｔ＝ウォブリング振幅／画素配列周期である。【００５３】
正弦波状ウォブリングの場合には、画素スペクトル減衰特性Ｗ（ｆ，Δ）は、Ｃｏｓ（πｋδ）の替わりに、第０次ベッセル関数Ｊ０（πｋδ）となる。その第１零点は、Ｃｏｓ（πｋδ）の場合にはｋδ＝０．５であったのに対して、Ｊ０の場合はｋδ≒０．７６５となる。従って、正弦波状ウォブリングの場合には、矩形波ウォブリングの場合に比べてウォブリング振幅を約１．５倍に選定することができる。【００５４】
図７のグラフに、ウォブリング振幅δの値を１／４とした場合が示されている。この場合には、Ｊ０（πｋδ）＝Ｊ０（πｋ／４）であり、２倍（ｋ＝２）高調波以上の成分を半分以下に減衰することができる。従って、水平方向のウォブリング振幅δを画素配列周期Δの約１／４程度に設定することによって、スクリーン１１のサイズ毎にウォブリング振幅δの設定を変えることなく、画素配列周期Δが、レンチキュラーレンズ２１１のレンチピッチに対して１．５倍以上の領域の全スクリーン１１に対応することができる。それ故、特定の「画素ピッチ／レンチピッチ」に限らず、種々の「画素ピッチ／レンチピッチ」に対応することが可能となる。【００５５】
発明の実施の形態３．
発明の実施の形態３においては、ビーム偏向装置によってウォブリングを行う場合について説明する。なお、以下の説明・これに対応する図面において、同じ部材には同じ符号を付し、ここではその説明を省略する。
図８Ａ及び図８Ｂに、本実施形態におけるプロジェクタの一例が示されている。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、本実施形態のプロジェクタ１２１においては、上記のプロジェクタ１２と異なってウォブリング部３９１〜３９３の位置に、ダイクロイック・ミラー６０１〜６０３のみが設けられている。ビーム偏向装置６１は、投射レンズ４０とダイクロイック・ミラー６０１〜６０３との間に設けられている。【００５６】
図９に、本実施形態におけるプロジェクタ１２１を駆動する駆動装置の内部構成の一例が示されている。さらに、図９には、この駆動装置の周辺装置も示されている。
図９に示すように、ビーム偏向装置６１は、プロジェクタ１２１の駆動装置３０１によって動作制御され、上記と同様にウォブリング部６１０として機能する。このビーム偏向装置６１は、音響光学素子６１１、偏向制御装置６１２を有する。
音響光学素子６１１は、超音波の圧力波を結晶に与えることによって、圧力波で構成する回折格子によって入射光を回折させる。このときの回折角は、結晶内の音速と、与える超音波の周波数で決定される格子定数によって決まる。偏向制御装置６１２は、音響光学素子６１１に超音波を与え、この与える超音波の周波数を変えることによって偏向角を変える。【００５７】
制御部５４は、生成した偏向制御信号（ウォブリング制御信号）に基づいて、ビーム偏向装置６１の動作制御を行う。具体的には、偏向制御信号は、制御部５４から偏向制御装置６１２に入力され、偏向制御装置６１２は、入力された偏向制御信号に基づいて所定の周波数の超音波を生成し、音響光学素子６１１に与える。偏向制御装置６１２は、この与える超音波の周波数を変えることによって、ダイクロイック・ミラー６０１〜６０３からの反射光の偏向角を変える。【００５８】
詳細には、偏向制御装置６１２は、制御部５４からの偏向制御信号に基づいて、音響光学素子６１１に与える超音波の周波数を設定し、この設定された周波数の超音波を音響光学素子６１１に与える。このとき、偏向制御装置６１２は、この周波数の設定と超音波の照射を繰り返し、スクリーン１１上で画素２３を左右方向に往復振動させる。これによって、偏向制御装置６１２は、超音波の制御により、音響光学素子６１１を介して、画素２３をウォブリングさせる。【００５９】
このように、音響光学素子６１１を用いて偏向することによって画素２３をウォブリングすることができる。この場合にもまた、発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態においては、ビーム偏向装置６１が投射レンズ４０とダイクロイック・ミラー６０１〜６０３との間に配設されているが、配設位置はこれに限らず、映像光を偏向することができる映像光の経路上の位置であればよい。【００６０】
発明の実施の形態４．
発明の実施の形態４においては、透明板を用いてウォブリングを行う場合について説明する。なお、以下の説明・これに対応する図面において、同じ部材には同じ符号を付し、ここではその説明を省略する。
図１０Ａ及び図１０Ｂに、本実施形態におけるプロジェクタの一例が示されている。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、本実施形態のプロジェクタ１２２においては、上記のプロジェクタ１２と異なってウォブリング部３９１〜３９３の位置に、ダイクロイック・ミラー６０１〜６０３のみが設けられている。透明板ユニット６２は、投射レンズ４０とダイクロイック・ミラー６０１〜６０３との間に設けられている。【００６１】
図１１に、本実施形態におけるプロジェクタ１２２を駆動する駆動装置の内部構成の一例が示されている。さらに、図１１には、この駆動装置の周辺装置も示されている。
図１１に示すように、透明板ユニット６２は、プロジェクタ１２２の駆動装置３０２によって動作制御され、上記と同様にウォブリング部６２０として機能する。この透明板ユニット６２は、透明板６２１、回転制御装置６２２を有する。
透明板６２１は、所定の屈折率を有し、この屈折率に基づいて、入射光の出射角度を変化させる。回転制御装置６２２は、透明板６２１を回動可能に支持し、例えば、枢軸が透明板６２１の反射面に略平行となるように支持している。図１２に、透明板６２１の動作を説明するための模式図が示されている。【００６２】
回転制御装置６２２が入射光に対する透明板６２１の角度を変えると、異なった入射角度で入射した入射光は、透明板６２１を通過するときに屈折する。これによって、異なった入射角で透明板６２１に入射した入射光は、異なった出射角度で出射する。ここで、透明板６２１は、この出射光がスクリーン１１状で左右方向に移動するように回転する。【００６３】
制御部５４は、生成した回転制御信号（ウォブリング制御信号）に基づいて、透明板ユニット６２の動作制御を行う。具体的には、回転制御信号は、制御部５４から回転制御装置６２２に入力され、回転制御装置６２２は、入力された回転制御信号に基づいた所定の回転角度で透明板６２１を回転させる。回転制御装置６２２は、この回転角度を変えることによって、ダイクロイック・ミラー６０１〜６０３からの反射光の偏向させる。ここで、回転制御装置６２２は、回転角度を微小に変えることによって、微小に偏向させる。【００６４】
詳細には、偏向制御装置６１２は、制御部５４からの回転制御信号に基づいて、透明板６２１の回転角度を設定し、この設定された回転角度だけ透明板６２１を回転させる。回転制御装置６２２は、この回転角度の設定と透明板６２１の回転を繰り返し、スクリーン１１上で画素２３を左右方向に往復振動させる。これによって、回転制御装置６２２は、回転制御により、透明板６２１を介して、画素２３をウォブリングさせる。【００６５】
このように、透明板６２１を用いて偏向することによって画素２３をウォブリングすることができる。この場合にもまた、発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態においては、透明板ユニット６２が投射レンズ４０とダイクロイック・ミラー６０１〜６０３との間に配設されているが、配設位置はこれに限らず、映像光を偏向することができる映像光の経路上の位置であればよい。【００６６】
発明の実施の形態５．
発明の実施の形態１においては、ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３が固定され、微小可動ミラーをオン・オフするだけであった。これに対して、ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３を往復振動させることによって、画素２３をウォブリングすることができる。なお、以下の説明・これに対応する図面において、同じ部材には同じ符号を付し、ここではその説明を省略する。
図１３Ａ及び図１３Ｂに、本実施形態におけるプロジェクタの一例が示されている。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、本実施形態のプロジェクタ１２３においては、上記のプロジェクタ１２と異なってウォブリング部３９１〜３９３の位置に、ダイクロイック・ミラー６０１〜６０３のみが設けられている。このプロジェクタ１２３では、各ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３の配設位置に、ウォブリング部６３１〜６３３が配設されている。【００６７】
図１４に、本実施形態におけるプロジェクタ１２３を駆動する駆動装置の内部構成の一例が示されている。さらに、図１４には、この駆動装置の周辺装置も示されている。
図１４に示された駆動装置３０３では、ウォブリング部６３１〜６３３は、ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３、バルブ振動装置６３４〜６３６を有する。各ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３は、バルブ振動装置６３４〜６３６に固定されている。【００６８】
制御部５４は、生成したバルブ制御信号（ウォブリング制御信号）に基づいて、バルブ振動装置６３４〜６３６の動作制御を行う。具体的には、制御部５４は、バルブ制御信号をバルブ振動装置６３４〜６３６に入力する。バルブ振動装置６３４〜６３６は、入力されたバルブ制御信号に基づいてミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３を往復振動させ、微小可動ミラー５６１〜５６３を往復振動させる。これによって、バルブ振動装置６３４〜６３６は、スクリーン１１上で画素２３を左右方向に往復振動させ、画素２３をウォブリングさせる。
例えば、バルブ振動装置６３４〜６３６は、ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３に設けられた微小可動ミラー５６１〜５６３の反射面に対して略平行な方向に往復振動させる。これによって、バルブ振動装置６３４〜６３６は、微小可動ミラー５６１〜５６３を往復振動させ、画素２３をウォブリングさせる。このとき、各バルブ振動装置６３４〜６３６は、スクリーン１１上に映像光をスクリーン１１上でカラー映像光として合成するために、同期しながら往復振動する。またこのとき、微小可動ミラー５６１〜５６３、フレーム・メモリ５５１〜５５３は、上記と同様に動作を行っている。【００６９】
このように、ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３を往復振動することによって画素２３をウォブリングすることができる。この場合にもまた、発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。【００７０】
発明の実施の形態６．
発明の実施の形態１においては、投射レンズ４０が固定されていたが、これに対して、投射レンズ４０を往復振動させることによって、画素２３のウォブリングを行ことができる。なお、以下の説明・これに対応する図面において、同じ部材には同じ符号を付し、ここではその説明を省略する。
図１５Ａ及び図１５Ｂに、本実施形態におけるプロジェクタの一例が示されている。図１５に示すように、本実施形態のプロジェクタ１２４においては、上記のプロジェクタ１２と異なってウォブリング部３９１〜３９３の位置に、ダイクロイック・ミラー６０１〜６０３のみが設けられている。投射レンズ・ユニット６４は、投射レンズ４０の配設位置に配設されている。
図１６に示すように、投射レンズ・ユニット６４は、プロジェクタ１２４の駆動装置３０４によって動作制御され、上記と同様にウォブリング部６４０として機能する。この投射レンズ・ユニット６４は、投射レンズ４０、レンズ振動装置６４１を有する。投射レンズ４０は、レンズ振動装置６４１に固定されている。【００７１】
制御部５４は、生成したレンズ制御信号（ウォブリング制御信号）に基づいて、レンズ振動装置６４１の動作制御を行う。具体的には、制御部５４は、レンズ制御信号をレンズ振動装置６４１に入力する。レンズ振動装置６４１は、入力されたレンズ制御信号に基づいて、投射レンズ４０を左右方向に往復振動させる。これによって、レンズ振動装置６４１は、スクリーン１１上で画素２３を左右方向に往復振動させ、画素２３をウォブリングさせる。【００７２】
このように、投射レンズ４０を往復振動することによって画素２３をウォブリングすることができる。この場合にもまた、発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、投射レンズ４０をスクリーン１１に対して左右に往復振動する場合には、ミラー・ライト・バルブ３７１〜３７３を同時に左右に往復振動させる必要がないので、画素２３を簡便にウォブリングすることができる。
なお、本実施形態においては、投射レンズ・ユニット６４が投射レンズ４０の位置に配設されているが、配設位置はこれに限らず、映像光を偏向することができる映像光の経路上の位置であればよい。【００７３】
発明の実施の形態７．
発明の実施の形態１〜６では、赤色、緑色、青色のそれぞれの映像データに対応した３つのミラー・ライト・バルブを用いた３チップ方式の場合について説明した。このような３チップ方式は、業務用の背面投射型表示装置に採用されることが多いが、一般の背面投射型表示装置には１チップ方式が採用されることが多い。本発明は１チップ方式にも適用することができ、本実施形態において、この１チップ方式の場合について説明する。なお、以下の説明・これに対応する図面において、発明の実施の形態１〜６と同じ部材には同じ符号を付し、ここではその説明を省略する。【００７４】
図１７Ａ及び図１７Ｂに、本実施形態におけるプロジェクタ１２の全体構成の一例が示されている。図１７Ａはその斜視模式図、図１７Ｂはその光学配置を示す平面模式図である。
図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、本実施形態におけるプロジェクタ１２５は、カラーホイール７１を有し、上記のプロジェクタ１２では３組設けられていた部材が１組しか設けられていない。このプロジェクタ１２５では、駆動装置３０５によって駆動した光源３１からの照射光は、コンデンサレンズ３２、反射ミラー３３を通じて、カラーホイール７１に入射される。入射された白色光がカラーホイール７１を透過すると、後述するように、赤色光、緑色光、青色光のいずれかが分離される。この分離された光は、整形用レンズ３５１に入射され、この整形用レンズ３５１を通じて、反射ミラー３６１によって折り曲げられる。これら折り曲げられた赤色光、緑色光、青色光のいずれかは、全反射プリズム３６４を介して、ミラー・ライト・バルブ３７１に照射される。【００７５】
ミラー・ライト・バルブ３７１の微小可動ミラー５６１は、前述したように、映像データによってオン状態となり、これによって、照射された赤色光、緑色光、青色光のいずれかが、有効反射光として反射される。この反射された映像光は、リレー・レンズ３８１を通じて、ウォブリング部３９１に導かれる。その後、この映像光は、ウォブリング部３９１によって上下・左右にウォブリングされながら、投射レンズ４０を通じて、スクリーン１１上で、カラー映像光として合成されて投影される。【００７６】
図１８のブロック図に、本実施形態における駆動装置３０５の内部構成の一例が示されている。図１８に示すように、カラーホイール７１は、カラーフィルター７１１、回転制御装置７１２を有する。カラーフィルター７１１は、赤色、緑色、青色の３色のカラーフィルターから構成されている。回転制御装置７１２は、カラーフィルター７１１を回動可能に固定し、所定の回転角度・回転速度で回転制御する。
制御部５４は、ホイール制御信号（ウォブリング制御信号）を生成し、ホイール制御信号に基づいてカラーホイール７１の動作制御を行う。具体的には、システムクロックを用いてカラーホイール制御信号を生成し、回転制御装置７１２に入力する。回転制御装置７１２は、入力された回転制御信号に基づいた所定の回転速度・回転角度でカラーフィルター７１１を回転させる。回転制御装置７１２は、この回転速度・回転角度を変えることによって、光路上に赤色、緑色、青色のいずれかのフィルター部分を配置させる。これによって、カラーフィルター７１１は、光源３１からの白色光から赤色光、緑色光、青色光のいずれかを分離する。【００７７】
制御部５４は、上記と同様に、ライト・バルブ制御信号に基づいてミラー・ライト・バルブ３７１の動作制御を行い、微小可動ミラー５６１をオン状態にして有効反射光を生成させる。このとき、制御部５４は、ミラー・ライト・バルブ３７１の動作をカラーホイール７１の動作に同期させる。具体的には、制御部５４は、ホイール制御信号に同期したライト・バルブ制御信号をミラー・ライト・バルブ３７１に入力する。一例として、制御部５４は、このライト・バルブ制御信号をホイール制御信号から生成することによって、ミラー・ライト・バルブ３７１をカラーホイール７１１の動作に同期させる。
例えば、光源３１からの白色がカラーフィルター７１１によって赤色光となる場合には、制御部５４は、カラーフィルター７１１の赤色フィルター部分に白色光を透過させる。それに同期して、制御部５４は、ミラー・ライト・バルブ３７１の微小可動ミラー５６１に有効反射光を赤色光として反射させる。【００７８】
制御部５４は、上記と同様に、振動制御信号に基づいてウォブリング部３９１の振動制御を行い、ダイクロイック・ミラー５７１を所定の周波数で往復振動させる。これによって、ダイクロイック・ミラー５７１は、カラー映像光をスクリーン１１の上下方向・左右方向に往復振動させ、画素をウォブリングさせる。
このようなミラー・ライト・バルブ３７１が１つであるプロジェクタ１２５では、カラーホイール７１によって、赤色、緑色、青色のカラー映像光が時分割に分けられてスクリーン１１上にカラー映像が表示される。この１チップ方式では、スクリーン１１上に、赤色、緑色、青色の各カラー映像光が時分割で交互に投射される。人間の目が高速で切替わる赤色、緑色、青色の映像を分けて認識するのに限界があるために、この投射された各映像光は、赤色、緑色、青色の残像が重なってカラー映像として視認される。【００７９】
このように、１チップ方式のプロジェクタ１２５を用いても画素２３をウォブリングすることができ、一般的な背面投射型表示装置１に対応することができる。この場合にもまた、発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態では、発明の実施の形態１に対応した１チップ方式のプロジェクタ１２５について説明した。このような１チップ方式においてもまた、発明の実施の形態２〜６と同様に、例えば、ミラー・ライト・バルブ３７１とスクリーン１１との間にウォブリング部を設けて映像光をウォブリングさせることができる。例えば、ビーム偏向装置６１、透明板ユニット６２、投写レンズ・ユニット４０にウォブリング部を設けることができる。また、ミラー・ライト・バルブ３７１に振動装置を取付けてウォブリング部として機能させ、ミラー・ライト・バルブの反射光自体をウォブリングしてもよい。【００８０】
発明の実施の形態８．
発明の実施の形態１〜７における信号処理部５３は、外部機器からの表示信号をプロジェクタ内部で処理可能なデジタル信号に変換だけであったが、信号処理部５３において、水平ウォブリングに同期して遅延補正処理してもよい。
具体的には、信号処理部５３は、入力された表示信号からデジタル信号を生成するとともに、このデジタル信号を遅延補正処理する。信号処理部５３は、この遅延補正処理に同期した遅延補正同期信号を生成し、この遅延補正同期信号をデジタル信号とともに制御部５４に入力する。制御部５４は、この入力された遅延補正同期信号に同期してウォブリング部３９１〜３９３への振動制御信号（ウォブリング制御信号）を生成する。それとともに、制御部５４は、入力された遅延補正同期信号に同期してライト・バルブ制御信号を生成する。【００８１】
これによって、信号処理部５３による遅延補正処理と、ウォブリング部３９１〜３９３によるダイクロイック・ミラー５７１〜５７３の往復振動とを同期させることができる。それとともに、これら遅延補正処理、ウォブリングと、赤色、緑色、青色の映像データのフレーム・メモリ５５１〜５５３への入力とを同期させることができ、ウォブリングに同期して画像データの内容を遅延補正させることができる。
このように、信号処理部５３において別途、水平ウォブリングに同期して画像データの内容を遅延補正処理することによって、解像度劣化を防止することができる。この遅延補正処理は、解像度劣化を防ぐための有効な手段である。
なお、本実施形態においては、発明の実施の形態１における構成を用いて説明したが、これに限らず、発明の実施の形態２〜７についても同様である。すなわち、制御部５４は、遅延補正同期信号に同期して各実施形態におけるウォブリング制御信号を生成し、これに基づいてウォブリング部の動作制御を行うことができる。【００８２】
なお、本発明を実施するための最良の形態においては、スクリーンの左右方向にレンチキュラーレンズが配列されているので、スクリーンの左右方向にウォブリングしたが、これに限られない。例えば、レンチキュラーレンズが左右方向に延在し、上下方向に複数配列されている場合には、横縞モアレが問題となるが、画素をスクリーンの上下方向にウォブリングすることによって横縞モアレを抑制することができる。さらに、上下、左右の両方向を組み合わせた構成のレンチキュラーレンズシートの場合には、上下、左右の両方向を複合したモアレが問題となるが、上下、左右の両方向にウォブリングすることによってモアレを抑制することができる。【００８３】
またなお、本発明は、種々のレンズが配列されたレンズシートにも適用することができる。例えば、シリンドリカルレンズが左右方向に配列されたレンチキュラーレンズシートにも適用することができる。この場合、本発明によって縦縞モアレを抑制することができる。さらに、上下方向に配列されたシリンドリカルレンズ、上下、左右の両方を組み合わせた構造のシリンドリカルレンズにも、本発明を適用することができる。さらにまた、本発明は、シリンドリカルレンズに替えて微細な独立レンズが格子状に並列されたマイクロレンズアレイにも適用することができ、マイクロレンズアレイの配列構造と画素の配列構造に起因したモアレを抑制することができる。【００８４】
さらになお、本発明を実施するための最良の形態においては背面投写型表示装置を用いて説明したが、これに限らず、本発明は、前面投写型表示装置にも適用可能である。例えば、前面投写型表示装置とエンボス構造などの周期構造を持ったスクリーンとの組合せに適用する場合には、その画素をスクリーンの周期構造の配列方向にウォブリングすることができる。さらになお、本発明は、投写型表示装置のみならず、液晶表示装置、ＬＥＤ表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置等の各種表示装置に適用することができる。具体的には、各種の表示装置において、映像光の光路にウォブリング部を設けたり、発光部等の各種機能モジュールに振動装置を取付けてウォブリング部として機能させたりすることができる。これによって、各種の表示装置において用いられるレンズシートのレンズの配列方向に、スクリーンへの投射光を往復振動し、その配列方向にウォブリングすることができる。【００８５】
またなお、本発明を実施するための最良の形態においては、菱形状の画素に本発明を適用したが、これに限らず、矩形状、特に正方形状の画素に適用することができる。詳細には、本発明は、画素の配列構造とレンズの配列構造とに起因したモアレを抑制するものであるから、菱形状の画素と同様に周期的に配列された種々の形状の画素にも適用することが可能である。
【実施例】
【００８６】
本実施例においては、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すようなプロジェクタとレンチキュラーレンズシートを用い、ウォブリング振幅δを変化させながらモアレの実装評価を行った。レンチキュラーレンズのピッチを０．３１１ｍｍとし、各種スクリーンサイズ、つまり各種画素ピッチと組み合わせて評価した。ここで、スクリーンサイズとは縦横比９：１６の長方形画面の対角長さ（インチ）のことである。【００８７】
ウォブリング振幅δについては、上下方向の振幅δｖを画素配列周期Δで一定とし、左右方向の振幅δｈを画素配列周期Δの０〜１／２倍の範囲内の所定の値とし、ウォブリング装置によって変化させることとした。なお、本実施例では左右方向のウォブリング振幅δを表現するため、θ＝ｔａｎ−１（δｈ／δｖ）[度]で表す。δｈ＝０のときθ＝０度であり、δｈ＝（１／６）Δのときθ＝９度、δｈ＝（１／４）Δのときθ＝１４度、δｈ＝（１／２）Δのときθ＝２７度である。【００８８】
実施例１．
本実施例１では、画素ピッチを０．６９２ｍｍ〜１．２６３ｍｍとすることによって、ピッチ比を２．２２〜４．０６の間で各種変化させてモアレを評価した。画面は黒画面とした。図１９に、この評価結果が示されている。図１９は、θを０度から１５度まで３度おきに変化させ、モアレを評価した結果を示す。図１９中、"○"印はモアレが見えなかったもの、"△"印はモアレが見えるものの、目立たなかったもの、"×"印はモアレが目立ったものである。また、図１９では、画面サイズの単位はインチ、画素ピッチの単位はｍｍであり、「画素／レンチ」は「画素ピッチ／レンチピッチ」の略である。【００８９】
図１９に示すように、θ＝０度のときは、画素ピッチＧｐ／レンチピッチＬｐの値が２．２２〜２．５６の範囲で２倍高調波に係るモアレが目立っていることが判る。また、画素ピッチＧｐ／レンチピッチＬｐの値が２．８４〜３．４５の範囲で３倍高調波に係るモアレが目立っている。
ここで、θ＝６、９、１２、１５度とすると、上記２倍高調波に係るモアレの解消に有効であった。θ＝９〜１５度の範囲、特にθ＝１２〜１５度とすると２倍高調波に係るモアレをより効果的に解消できた。
さらに、θ＝３、６、９、１２、１５度とすると、上記３倍高調波に係るモアレの解消に有効であった。θ＝６〜１２度の範囲、特にθ＝９度とすると３倍高調波に係るモアレをより効果的に解消できた。【００９０】
実施例２．
本実施例２では、画素ピッチを０．４６１ｍｍ〜０．８４２ｍｍとすることによって、ピッチ比を１．４８〜２．７１の間で各種変化させてモアレを評価した。画面は黒画面とした。図２０に、この評価結果が示されている。図２０は、θを０度から２７度まで３度おきに変化させ、モアレを評価した結果を示す。図２０中、"○"印はモアレが見えなかったもの、"△"印はモアレが見えるものの、目立たなかったもの、"×"印はモアレが目立ったものである。また、図２０では、画面サイズの単位はインチ、画素ピッチの単位はｍｍであり、「画素／レンチ」は「画素ピッチ／レンチピッチ」の略である。【００９１】
図２０に示すように、θ＝０度のときは、画素ピッチＧｐ／レンチピッチＬｐの値が１．４８〜２．６の範囲で基本波および２倍高調波に係るモアレが目立っていることが判る。
ここで、θ＝１５、１８、２１、２４、２７度とすると、画素ピッチＧｐ／レンチピッチＬｐが１．４８〜１．７８の範囲（つまりその値の整数部分が１である範囲）の基本波に係るモアレの解消に有効であった。θ＝２１〜２７度の範囲、特にθ＝２４〜２７度の範囲で基本波に係るモアレをより効果的に解消できた。
さらに、θ＝３、６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７度とすると、画素ピッチＧｐ／レンチピッチＬｐが１．８５〜２．６の範囲の２倍高調波に係るモアレの解消に有効であった。θ＝９〜２１度の範囲、特にθ＝１２〜２１度の範囲で２倍高調波に係るモアレをより効果的に解消できた。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る光投射装置は、プロジェクションテレビ、特に背面投射型プロジェクションテレビにおいて使用されるプロジェクタを構成するのに有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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