JP2010044309A - Laser image projecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ画像投影装置に関するものである。 The present invention relates to a laser image projector.
本発明は、レーザ画像投影装置に関し、より詳細には、レーザ画像投影装置の光照明技術に関する。 The present invention relates to a laser image projector, and more particularly to a light illumination technique for a laser image projector.
本発明は、レーザ画像投影装置に係り、特にレーザのコヒーレント性に起因し発生するスペックルノイズを低減しつつ光源から発せられたレーザ光を高効率で空間変調素子に照明することに好適に利用できるものである。 The present invention relates to a laser image projection apparatus, and particularly suitably used for irradiating a spatial light modulation element with high efficiency with laser light emitted from a light source while reducing speckle noise generated due to coherency of the laser. It can be done.
近年、画像投影装置において従来のNTSC色表現域から色表現域を広げ、より自然色に近づけた画像を表示させたいといったニーズの高まりからxvYCC色表現域といった新しい色表現域の規格も整備されつつある。そのような新しい色再現域の規格に対応するための技術として光の3原色である赤(以後はR)、緑(以後はG)、青(以後はB)の単色の色域の広いレーザ光を光源として用いることが注目されている。以後、光の3原色をRGBと表記する。 In recent years, new color expression gamut standards such as the xvYCC color gamut have been developed due to the growing need to expand the color gamut from the conventional NTSC color gamut and display images closer to natural colors in image projection devices. is there. As a technique for complying with such a new color gamut standard, a laser having a wide single color gamut of three primary colors of light, red (hereinafter R), green (hereinafter G), and blue (hereinafter B). Attention has been focused on using light as a light source. Hereinafter, the three primary colors of light are denoted as RGB.
しかしながら、単にレーザ光を光源として使用すると、レーザ光のコヒーレント性に起因し発生するスペックルノイズと言われる画像がギラついたり、ランダムな粒状のムラが発生したりし投影画像の品位を低下させる。よって、レーザ画像投影装置においてスペックルノイズの低減手法が重要な技術となっている。 However, if laser light is simply used as the light source, the image called speckle noise generated due to the coherent nature of the laser light will be glaring or random granular unevenness may occur, reducing the quality of the projected image. . Therefore, a technique for reducing speckle noise is an important technique in a laser image projector.
従来のレーザ画像投影装置におけるスペックルノイズを低減させる照明技術は単に、光源、入射される光を入力信号に応じて空間変調し画像を形成する空間変調素子、前記空間変調素子の素子面に照度を均一に前記光源からの光を照明するため前記光源から入射された光を均斉化して光軸と垂直な出射開口部面で光量分布を均一に変換するインテグレーター、または前記光源からのインテグレーターに光を入射させるためのレンズ、インテグレーターで均斉化され出射された光を屈折させて前記空間変調素子面への照射範囲を調節するリレーレンズのいずれかを振動させることを特徴としている(例えば、特許文献1参照)
しかしながら、前記従来の構成では、光源または光学部品のいずれか一つを単に振動発生手段で振動させることでスペックルノイズのパターンを時間的に変化させスペックルノイズを低減する手法のため、例えば光源を振動させスペックルノイズの低減を図る場合の従来の方法での課題点を説明する。光源が振動発生装置の振動で光軸に垂直方向に振動したとすると、光源とインテグレーターの光軸がズレ、光源からの光が十分にインテグレーターの開口部に入らない。従って、インテグレーターへの光量が振動とともに変化するため、空間変調素子の素子面に照明される光量が時間的に変化する。最終的には投影画像の光量変動が発生し投影画像の品質を損なう。 However, in the conventional configuration, for example, the light source or the optical component is simply vibrated by the vibration generating means, and the speckle noise pattern is temporally changed to reduce the speckle noise. The problem in the conventional method when the speckle noise is reduced by vibrating is described. If the light source vibrates in the direction perpendicular to the optical axis due to the vibration of the vibration generator, the optical axes of the light source and the integrator are misaligned, and the light from the light source does not enter the integrator opening sufficiently. Accordingly, since the light quantity to the integrator changes with vibration, the light quantity illuminated on the element surface of the spatial modulation element changes with time. Eventually, the light quantity fluctuation of the projected image occurs, and the quality of the projected image is impaired.
また、光学部品の一つインテグレーターを振動させスペックルノイズの低減を図る場合の従来の方法での課題点を説明する。 In addition, a problem with the conventional method in the case of reducing speckle noise by vibrating one integrator of an optical component will be described.
インテグレーターは前記したように入射された光を空間変調素子の素子面に照度を均一に照明するため、入射された光を均斉化して光軸と垂直な出射開口部面で光量分布を均一に変換し、インテグレーターで均斉化された光はリレーレンズにより光を入力信号に応じて空間変調し画像を形成する空間変調素子の素子面に照明する。
従って、インテグレーターが振動すると空間変調素子の素子面での照明範囲が変化し、スクリーンに投影したとき空間変調素子の情報の一部が投影表示されないケラレとなり投影画像の品質を損なう。
As mentioned above, the integrator uniformly illuminates the incident light on the element surface of the spatial modulation element as described above, so that the incident light is uniformed and the light quantity distribution is uniformly converted at the exit opening surface perpendicular to the optical axis. The light leveled by the integrator illuminates the element surface of the spatial modulation element that forms an image by spatially modulating the light according to the input signal by the relay lens.
Therefore, when the integrator vibrates, the illumination range on the element surface of the spatial modulation element changes, and when projected onto the screen, part of the information of the spatial modulation element is not projected and displayed, and the quality of the projected image is impaired.
インテグレーターの振動により空間変調素子の素子面での照明のケラレが発生しないようにするためインテグレーターの出射開口部の面積をインテグレーターが振動してもケラレが発生しない大きさにすれば理論上ケラレは発生しないが、その場合の課題点は、インテグレーターが大きくなることでインテグレーターの出射開口部面上での光量バラつきが発生し空間変調素子の素子面での照度がバラついてしまい、最終的には投影画像に輝度ムラが発生する。 In order to prevent vignetting of illumination on the element surface of the spatial modulation element due to the vibration of the integrator, vignetting will theoretically occur if the area of the exit opening of the integrator is set to a size that does not generate vignetting even if the integrator vibrates. However, the problem in that case is that the integrator becomes larger, causing a variation in the amount of light on the exit aperture surface of the integrator, resulting in variations in the illuminance on the element surface of the spatial modulation element, and finally the projected image Brightness unevenness occurs.
さらに、インテグレーターの開口部を大きくすることで出射開口部面上での光束密度が下がるため空間変調素子の素子面上での光束密度も下がり投影画像が暗くなる。 Furthermore, since the luminous flux density on the exit aperture surface is reduced by increasing the opening of the integrator, the luminous flux density on the element surface of the spatial modulation element is also lowered, and the projected image becomes dark.
また、空間変調素子の素子面で光が通過しない部分にもインテグレーターからの光が当たるため、空間変調素子の温度が上昇し熱的ダメージの要因となったり、空間変調素子の素子面以外での反射光による迷光になったりと問題が発生する。
さらに、インテグレーターが大きくなることでインテグレーター自身のコストUP、及びインテグレーターからの光を空間変調素子に照明するリレーレンズも大きくなるため光学ユニットが大きくなる。
In addition, the light from the integrator also hits the part where light does not pass on the element surface of the spatial modulation element, which causes the temperature of the spatial modulation element to rise and cause thermal damage. Problems arise such as stray light due to reflected light.
Furthermore, as the size of the integrator increases, the cost of the integrator itself increases, and the relay lens that illuminates the spatial modulation element with light from the integrator also increases, resulting in an increase in the optical unit.
インテグレーテーが大きくなると振動させる振動発生手段も大きくなるため光学ユニットの振動が、筐体に伝わりセット全体が振動してしまう。 As the integration becomes larger, the vibration generating means that vibrates also increases, so that the vibration of the optical unit is transmitted to the housing and the entire set vibrates.
以上のように、スペックル対策をする際に光源及びインテグレーターを振動させることで上記のような課題を有していた。 As described above, when taking measures against speckles, the above-described problems are caused by vibrating the light source and the integrator.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、光源が振動した場合、光源とインテグレーター間のレンズを振動させ光源からの光をインテグレーターの中心部に照明するように補正し、またインテグレーターの振動に対し、リレーレンズを振動させ光軸を常に補正し空間変調素子の素子面への照明範囲、光量を一定にする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems. When the light source vibrates, the lens between the light source and the integrator is vibrated to correct the light from the light source to illuminate the central part of the integrator. On the other hand, the relay lens is vibrated to always correct the optical axis so that the illumination range and the light amount on the element surface of the spatial modulation element are made constant.
このように光源及びインテグレーターが振動することにより光学部品間のセンター軸の関係がズレるため発生する光軸ズレを補正し、投影画像のケラレ及び光量変動をなくしかつ、スペックルノイズを低減させるレーザ画像投影装置を提供することを目的とする。 In this way, the laser image that corrects the optical axis misalignment caused by the deviation of the center axis between the optical components due to the vibration of the light source and the integrator, eliminates the vignetting of the projected image and the fluctuation of the light amount, and reduces the speckle noise. An object is to provide a projection device.
前記従来の課題を解決するために、本発明のレーザ画像投影装置は、レーザ光を発生させる光源と、前記光源を振動させる振動発生手段と、前記光源からの光を入力信号に応じて空間変調し画像を形成する空間変調素子と、前記空間変調素子の素子面の照度を均一に前記光源からの光を照明するため前記光源から入射された光を均斉化して光軸と垂直な出射開口部面で光量分布を均一に変換するインテグレーターと、前記光源からの光を前記インテグレーターに照明するレンズを備えたレーザ画像投影装置において、前記光源が前記振動発生手段により振動したときに発生する前記インテグレーターへの前記光源からの光の入射位置ズレを、前記レンズを振動させ補正することを特徴としたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a laser image projector according to the present invention includes a light source that generates laser light, vibration generation means that vibrates the light source, and spatial modulation of light from the light source according to an input signal. A spatial modulation element that forms an image, and an exit opening that is perpendicular to the optical axis by equalizing the light incident from the light source in order to illuminate the light from the light source uniformly with the illuminance of the element surface of the spatial modulation element In a laser image projection apparatus comprising an integrator that uniformly converts a light amount distribution on a surface and a lens that illuminates the integrator with light from the light source, to the integrator that is generated when the light source is vibrated by the vibration generating means The incident position deviation of the light from the light source is corrected by vibrating the lens.
さらに、レーザ画像投影装置において、前記光源が光軸に対し垂直方向に振動したときに前記レンズも前記光源に追随して光軸に対して垂直方向に振動し、前記インテグレーターへの前記光源からの光の入射位置ズレを補正することを特徴としたものである。 Further, in the laser image projection device, when the light source vibrates in a direction perpendicular to the optical axis, the lens also follows the light source and vibrates in a direction perpendicular to the optical axis. It is characterized by correcting the deviation of the incident position of light.
また、前記光源が光軸方向に振動したときに、前記レンズも前記光源に追随して光軸方向に振動または前記光源の振動に同期して連続的に振動し、前記インテグレーターへの前記光源からの光の入射位置ズレを補正することを特徴としたものである。
さらに、前記レンズは前記光源から発生する光を前記インテグレーターに対し集光またはコリメートすることを特徴としたものである。
Further, when the light source vibrates in the optical axis direction, the lens also follows the light source and vibrates in the optical axis direction or continuously in synchronization with the vibration of the light source, and from the light source to the integrator It is characterized by correcting the deviation of the incident position of the light.
Further, the lens condenses or collimates light generated from the light source with respect to the integrator.
さらに、前記レンズと前記インテグレーター間に拡散素子または拡散手段を配置し前記光源からの光を拡散させた状態で前記インテグレーターに入射させることを特徴としたものである。 Furthermore, a diffusing element or diffusing means is disposed between the lens and the integrator, and the light from the light source is diffused and incident on the integrator.
さらに、レーザのスペックルを低減させるためには人間の目が視認できる以上のスピードで前記光源を振動発生手段によって振動させる必要があり、振動の周期を30Hz以上で振動させることを特徴としたものである。 Further, in order to reduce the speckle of the laser, it is necessary to vibrate the light source by the vibration generating means at a speed faster than human eyes can see, and the vibration period is made to vibrate at 30 Hz or more. It is.
また、本発明はレーザ光を発生させる光源と、前記光源からの光を入力信号に応じて空間変調し画像を形成する空間変調素子と、前記空間変調素子の素子面の照度を均一に前記光源からの光を照明するため前記光源から入射された光を均斉化して光軸と垂直な出射開口部面で光量分布を均一に変換するインテグレーターと、前記インテグレーターを振動させる振動発生手段と、光源からの光を前記インテグレーターに照明するレンズと、前記インテグレーターで均斉化された光を屈折させて前記空間変調素子面への照射範囲を調節するリレーレンズを備えたレーザ画像投影装置において、前記インテグレーターが前記振動発生手段により振動したときに発生する前記空間変調素子面への前記インテグレーターからの光の入射位置ズレを、前記リレーレンズを振動させ補正することを特徴としたものである。 The present invention also provides a light source that generates laser light, a spatial modulation element that spatially modulates light from the light source according to an input signal, and forms an image; and the illuminance on the element surface of the spatial modulation element is uniform. The light incident from the light source to illuminate the light from the light source, and uniformizing the light quantity distribution on the exit opening surface perpendicular to the optical axis, the vibration generating means for vibrating the integrator, and the light source In the laser image projection apparatus comprising: a lens that illuminates the integrator with the light; and a relay lens that refracts the light that has been homogenized by the integrator and adjusts the irradiation range onto the spatial modulation element surface. The incident position shift of the light from the integrator to the surface of the spatial modulation element generated when vibrating by the vibration generating means, It is obtained by and corrects vibrate the Rerenzu.
さらに、レーザ画像投影装置において、前記インテグレーターが光軸に対し垂直方向に振動したときに前記リレーレンズも前記インテグレーターに追随して光軸に対して垂直方向に振動し前記空間変調素子の素子面への前記インテグレーターからの光の入射位置ズレを補正することを特徴としたものである。 Further, in the laser image projection apparatus, when the integrator vibrates in the direction perpendicular to the optical axis, the relay lens also follows the integrator and vibrates in the direction perpendicular to the optical axis to the element surface of the spatial modulation element. The incident position deviation of the light from the integrator is corrected.
また、前記インテグレーターが光軸方向に振動したときに前記リレーレンズも前記インテグレーターに追随して光軸方向に振動または前記インテグレーターの振動に同期して連続的に振動し前記空間変調素子の素子面への前記インテグレーターからの光の入射位置ズレを補正することを特徴としたものである。 When the integrator vibrates in the optical axis direction, the relay lens also follows the integrator and vibrates in the optical axis direction or continuously vibrates in synchronism with the vibration of the integrator to the element surface of the spatial modulation element. The incident position deviation of the light from the integrator is corrected.
さらに、レーザ光のスペックルノイズを低減させるためには人間の目が視認できる以上のスピードで前記インテグレーターを振動発生手段によって振動させる必要があり、振動の周期を30Hz以上で振動させることを特徴としたものである。 Furthermore, in order to reduce the speckle noise of the laser beam, the integrator needs to be vibrated by the vibration generating means at a speed faster than human eyes can see, and the vibration period is made to vibrate at 30 Hz or more. It is a thing.
さらに、前記光源と前記インテグレーターが1つのユニットとなす構成をもち、振動発生手段でインテグレーターが振動しても前記光源と前記インテグレーターとの位置関係が変化しないことを特徴としたものである。 Further, the light source and the integrator are configured as one unit, and the positional relationship between the light source and the integrator does not change even when the integrator vibrates by the vibration generating means.
本発明のレーザ画像投影装置によれば、光源またはインテグレーターを振動発生手段で振動させることでレーザのコヒーレント性に起因し発生するスペックルパターンを時間的に変化させスペックルノイズを低減し、前記光源またはインテグレーターの振動による光軸の変化に伴う投影画像のケラレ、光量変動のような投影画像の品質の低下を防ぐことができる。 According to the laser image projection apparatus of the present invention, the speckle pattern generated due to the coherency of the laser is changed with time by vibrating the light source or the integrator with the vibration generating means, and the speckle noise is reduced. Alternatively, it is possible to prevent deterioration of the quality of the projection image such as vignetting of the projection image and variation in the amount of light due to the change of the optical axis due to the vibration of the integrator.
以下に、本発明のレーザ画像投影装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。 Embodiments of a laser image projector according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における光源1を振動させスペックルノイズを低減させるレーザ画像投影装置の光学ユニットの概略図を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical unit of a laser image projection apparatus that vibrates a light source 1 and reduces speckle noise in Embodiment 1 of the present invention.
画像投影装置はR、G、Bの三色の色合成で成り立っているが、本発明の構成はR、G、Bともに同様の構成、機能を有するためその1か所を代表例とし図1を用いて説明する。 The image projection apparatus is composed of R, G, and B color composition. Since the configuration of the present invention has the same configuration and function for R, G, and B, one of them is a representative example. Will be described.
図1において、光源1に回転バランスがアンバランス状態のモーターのような振動発生手段2を取り付け、振動発生手段2を振動させることでその振動を光源1に伝えて光源1を振動させる。そのときに、光源1の振動方向を規制する少なくとも1個以上のガイド3と振動幅を制限するバネ4設け、光源1の光軸に対して垂直方向または光軸と同方向(光軸に同方向の振動した場合の図は省略)にランダムな移動量振動させる。
振動発生手段2はボイスコイルモーター、圧電素子、カム機構としても同等の振動発生手段となり、光源1を振動させることができる。(図省略)
光源1の振動量を正確に定量化するために加速度センサー7を光源1に取り付け光源1の振動を常に検出する。加速度センサーは加速度、すなわち単位時間当たりの速度変化を検出するための回路素子で機械式センサー、または半導体を用いて検出した加速度を静電容量に変換するセンサーチップと静電容量を電圧に変換する信号処理ASICで構成されるか、またはピエゾ抵抗効果などが用いられる。
In FIG. 1, vibration generating means 2 such as a motor whose rotational balance is unbalanced is attached to a light source 1, and the vibration generating means 2 is vibrated to transmit the vibration to the light source 1 to vibrate the light source 1. At that time, at least one guide 3 for restricting the vibration direction of the light source 1 and a spring 4 for restricting the vibration width are provided, and are perpendicular to the optical axis of the light source 1 or in the same direction as the optical axis (same as the optical axis). (The figure when the direction vibrates is omitted).
The vibration generating means 2 is equivalent to a voice coil motor, a piezoelectric element, and a cam mechanism, and can vibrate the light source 1. (Not shown)
In order to accurately quantify the vibration amount of the light source 1, the
図2は本発明の実施の形態1における図1の振動発生手段2が振動し光源1を光軸方向に対して垂直に振動させスペックルノイズを低減させる場合のレーザ画像投影装置の光学ユニットの概略図を示す。 FIG. 2 shows an optical unit of a laser image projector when the vibration generating means 2 of FIG. 1 in the first embodiment of the present invention vibrates and vibrates the light source 1 perpendicularly to the optical axis direction to reduce speckle noise. A schematic diagram is shown.
図2のように光源1が振動発生装置2の振動で光軸に垂直方向の図中のA方向にA量振動すると、レンズ5を加速度センサー7から検出された光源1の移動量情報を元にボイスコイルモーター8と呼ばれる磁場の中を流れる電流をコントロールして力の働く量を制御するモーターで光源1の振動方向と同じA方向に光軸を補正する適切な補正移動量のB量分を瞬時動かして光軸をインテグレーター6のセンターに補正することで前記に書いたようなインテグレーター6の開口径からはみ出すケラレ光をなくしインテグレーター6の出射口からの光量を常に一定にすることにより、リレーレンズ9を介して空間変調素子10の表面に照射する光量が一定となる。
As shown in FIG. 2, when the light source 1 vibrates by A amount in the direction A in the direction perpendicular to the optical axis due to the vibration of the vibration generating device 2, the lens 5 is moved based on the movement amount information of the light source 1 detected from the
但し、レンズ5の構成によっては補正に最適な移動方向は光源1の移動方向と同方向でない場合もある。 However, depending on the configuration of the lens 5, the optimal moving direction for correction may not be the same as the moving direction of the light source 1.
上記図1で説明したようにインテグレーター6の出射面での光均一性の向上、スペックルの原因であるレーザ光のコヒーレント性をより低減させるためスリガラスを代表とするような拡散板、複眼レンズ状のレンズアレー、フォログラムをレンズ5とインテグレーター6の間に配置又はそれらの部品を揺動、回転させてもよい。
As described with reference to FIG. 1 above, a diffuser plate or compound eye lens such as a ground glass is used to improve the light uniformity on the exit surface of the
また、光源1の振動の周期は30Hz以上で振動させることで、人間の目の網膜で結像した画像のスペックルノイズのパターンを時間的に変化させ、目の残像現象を利用し平均化して簡易的にスペックルを視認できなくする。 Further, by vibrating the light source 1 at a frequency of 30 Hz or more, the speckle noise pattern of the image formed on the retina of the human eye is temporally changed and averaged using the afterimage phenomenon of the eye. Make speckles invisible easily.
以上のように、実施の形態1においては振動する光源1の移動量を加速度センサー7で検知しレンズ5を動かすことによりスペックルを低減しつつ、光源1から発せられた光をインテグレーター6へケラレなく入射させることができる。
As described above, in the first embodiment, the amount of movement of the vibrating light source 1 is detected by the
また、インテグレーター6へケラレなく光が入射されたためインテグレーター6より出射される光を空間変調素子18素子面に均一に入射させることができ、ケラレ、光量変化のない画像が投射レンズによりスクリーンに画像投影される。
Further, since light is incident on the
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2におけるインテグレーター12を振動させスペックルノイズを低減させるレーザ画像投影装置の光学ユニットの概略図を示す。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic diagram of an optical unit of a laser image projection apparatus that vibrates the integrator 12 and reduces speckle noise in the second embodiment of the present invention.
光源11とインテグレーター12の位置関係が変化し、なおかつインテグレーター12が振動し空間変調素子18に対し位置変化する実施例の場合、まず光源11とインテグレーター12を実施の形態1のようにズレ補正し、おのおのの位置ズレを調整した後にインテグレーター12と空間変調素子18のズレ調整を行うが、今回は前記請求項1の光源11とインテグレーター12の位置関係が変化しない場合における実施例を、図3を用いて説明する。画像投影装置はR、G、Bの三色の色合成で成り立っているが、本発明の構成はR、G、Bともに同様の構成、機能を有するためその1か所を代表例とし説明する。
In the embodiment in which the positional relationship between the light source 11 and the integrator 12 changes, and the integrator 12 vibrates and changes its position with respect to the
実施の形態1と同様にインテグレーター12を振動させスペックルノイズを低減させる手段として、回転バランスがアンバランス状態のモーターのような振動発生手段13をインテグレーター12に取り付け、振動発生手段13を振動させることでその振動をインテグレーター12に伝えてインテグレーター12を振動させる。空間変調素子18から照明側を見ると光源11が振動するのも、インテグレーター12が振動するのもスペックルパターンが時間的に変化するため同様のスペックル対策の効果が得られる。
As in the first embodiment, as a means for vibrating the integrator 12 to reduce speckle noise, a vibration generating means 13 such as a motor whose rotational balance is unbalanced is attached to the integrator 12 and the vibration generating means 13 is vibrated. Then, the vibration is transmitted to the integrator 12 and the integrator 12 is vibrated. When the illumination side is viewed from the
振動発生手段13を振動させるときに、インテグレーター12の振動方向を規制する少なくとも1個以上のガイド14と、振動幅を制限するバネ15設けインテグレーター12の光軸に対して垂直方向または光軸と同方向(図省略)にランダムな移動量振動させる。 When the vibration generating means 13 is vibrated, at least one guide 14 for restricting the vibration direction of the integrator 12 and a spring 15 for restricting the vibration width are provided in a direction perpendicular to the optical axis of the integrator 12 or the same as the optical axis. A random amount of movement is vibrated in the direction (not shown).
振動発生手段2はボイスコイルモーター、圧電素子、カム機構としても同等の振動発生手段となり、インテグレーター12を振動させることができる。(図省略)
インテグレーター12の振動量を正確に定量化するために上記実施の形態1で説明したような加速度センサー16をインテグレーター12に取り付けインテグレーター12の振動を常に検出する。
The vibration generating means 2 is equivalent to a voice coil motor, a piezoelectric element, or a cam mechanism, and can vibrate the integrator 12. (Not shown)
In order to accurately quantify the vibration amount of the integrator 12, the acceleration sensor 16 as described in the first embodiment is attached to the integrator 12, and the vibration of the integrator 12 is always detected.
図4は発明の実施の形態2における図3の振動発生手段が振動しインテグレーターを光軸方向に対して垂直に振動させスペックルノイズを低減させる場合のレーザ画像投影装置の光学ユニットの概略図を示す。 FIG. 4 is a schematic diagram of an optical unit of a laser image projector when the vibration generating means of FIG. 3 in the second embodiment of the invention vibrates and the integrator vibrates perpendicularly to the optical axis direction to reduce speckle noise. Show.
図4のようにインテグレーター12の移動量を加速度センサー16で常に検出し、検出した移動量情報を元に実施の形態1で説明したボイスコイルモーター19でインテグレーター12と同方向にリレーレンズ17を移動させ光軸を空間変調素子18の素子面のセンターに補正することでケラレなく空間変調素子18の素子面を一定の光量で照明することができ、上記で説明したようなインテグレーターを振動させるデメリットを解決した。
As shown in FIG. 4, the movement amount of the integrator 12 is always detected by the acceleration sensor 16, and the
但し、リレーレンズ17の構成によっては補正に最適な移動方向はインテグレーター12の移動方向と同方向でない場合もある。
However, depending on the configuration of the
インテグレーター12の振動の周期は30Hz以上で振動させることで、人間の目の網膜で結像した画像のスペックルノイズのパターンを時間的に変化させ、目の残像現象を利用し平均化して簡易的にスペックルを視認できなくする。 By vibrating the integrator 12 at a frequency of 30 Hz or more, the speckle noise pattern of the image formed on the retina of the human eye is temporally changed and averaged using the afterimage phenomenon of the eye. Speckle is not visible.
以上のように、実施の形態2においては振動するインテグレーター12の移動量を加速度センサー16で検知しリレーレンズ17を動かすことによりインテグレーター12より出射される光を空間変調素子18素子面にケラレなく均一に入射させることができケラレ、光量変化のない画像が投射レンズによりスクリーンに画像投影される。
As described above, in the second embodiment, the amount of movement of the vibrating integrator 12 is detected by the acceleration sensor 16 and the
実施形態1及び2において加速度センサーでガイド方向のみの光学部品の振動を常に検出するとしたが、近年、加速度センサーの振動検出能力の向上、ボイスコイルモーターの応答速度、移動精度の向上などによりガイドをなくしても、光軸と垂直方向でガイドの振動方向を含む2次元平面内であれば加速度センサーをおのおの前記2次元平面内で直行する方向に配置することでガイドをなくし光学部品を2次元的に振動させ、光軸補正させることが可能である。同様に、光軸に対し水平に振動させる場合もガイドの振動方向を含み光軸に水平な2次元平面内で光軸補正が可能である。 In the first and second embodiments, the acceleration sensor always detects vibration of the optical component only in the guide direction. However, in recent years, the guide is improved by improving the acceleration detection capability of the acceleration sensor, the response speed of the voice coil motor, and the movement accuracy. Even if it is not, if it is within a two-dimensional plane perpendicular to the optical axis and including the vibration direction of the guide, the acceleration sensor is arranged in a direction orthogonal to the two-dimensional plane, thereby eliminating the guide and making the optical component two-dimensional. It is possible to correct the optical axis. Similarly, when vibrating horizontally with respect to the optical axis, the optical axis can be corrected within a two-dimensional plane that includes the vibration direction of the guide and is horizontal to the optical axis.
また、上記の光軸に対して垂直方向、水平方向の光軸補正を組み合わせると3次元的な複雑な振動に対しても光軸補正が可能である。 Further, by combining optical axis correction in the vertical and horizontal directions with respect to the optical axis, optical axis correction can be performed even for three-dimensional complicated vibrations.
なお、実施形態1及び2において空間変調素子に液晶表示素子を用いたLCDプロジェクターの光学ユニットで説明したが、DMD(Digital Micromirror Device)をRGB色それぞれに使用した3板式DLP(Digital Light Processing)及び1枚のDMDにRGB色の光を周期的に照射し、その照射周期にあわせRGB色用の画像を空間変調する単板式DLPでもよい。また、DMDの代わりにLCOS(反射型液晶表示素子)を用いても同様に本発明の効果が得られる。 In the first and second embodiments, the optical unit of the LCD projector using a liquid crystal display element as a spatial modulation element has been described. However, a three-plate DLP (Digital Light Processing) using DMD (Digital Micromirror Device) for each of RGB colors and A single-plate DLP that periodically irradiates one DMD with RGB light and spatially modulates an RGB image in accordance with the irradiation period may be used. Also, the effect of the present invention can be obtained by using LCOS (reflection type liquid crystal display element) instead of DMD.
また、実施形態1及び2においてインテグレーターは中実の立方体ガラスに光開口部及び光出射部以外に金属及び誘電体の光反射膜を蒸着したロットインテグレーターでも、表面に金属及び誘電体の光反射膜を蒸着した板状のガラスを光開口部及び光出射部以外を開口させトンネル状に組み合わせたライトトンネルインテグレーター、または、2枚1対で構成されおのおの複数のレンズを複眼状に組み合わせ、その複眼状の1つ1つのレンズから出射された光を空間変調素子面で重畳されるフライアイレンズインテグレーターでも同様に本発明の効果が得られる。 In the first and second embodiments, the integrator may be a lot integrator in which a metal and dielectric light reflecting film is deposited on a solid cubic glass in addition to the light opening and the light emitting part. A light tunnel integrator in which glass other than the light aperture and light exit is opened and combined in a tunnel shape, or a plurality of lenses each composed of a pair of two lenses are combined in a compound eye shape. The fly eye lens integrator in which the light emitted from each of the lenses is superimposed on the surface of the spatial modulation element can also provide the effects of the present invention.
本発明にかかるレーザ画像投影装置は、レーザのコヒーレント性に起因し発生するスペックルノイズを低減させるため光学部品を振動させつつ、最適な照明の確保することを有し、光源にレーザ光を用いた画像投影装置等として有用である。 The laser image projection apparatus according to the present invention includes ensuring optical illumination while vibrating an optical component to reduce speckle noise generated due to the coherency of a laser, and uses laser light as a light source. This is useful as an image projection apparatus.
本発明にかかるレーザ画像投影装置は、レーザのコヒーレント性に起因し発生するスペックルノイズを低減させるため光学部品を振動させつつ最適な照明の確保が必要な、光源にレーザ光を用いた画像投影装置等の用途にも適用できる。 The laser image projection apparatus according to the present invention is an image projection using laser light as a light source, which requires ensuring optimal illumination while vibrating optical components in order to reduce speckle noise generated due to the coherency of the laser. It can also be applied to applications such as devices.
1 光源
2 振動発生手段
3 ガイド
4 バネ
5 レンズ
6 インテグレーター
7 加速度センサー
8 ボイスコイルモーター
9 リレーレンズ
10 空間変調素子
11 光源
12 インテグレーター
13 振動発生手段
14 ガイド
15 バネ
16 加速度センサー
17 リレーレンズ
18 空間変調素子
19 ボイスコイルモーター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Vibration generation means 3 Guide 4 Spring 5
Claims (11)
前記光源が前記振動発生手段により振動したときに発生する前記インテグレーターへの前記光源からの光の入射位置ズレを、前記レンズを前記光源の振動に追随して振動または、前記光源の振動に同期して連続的に振動させ補正することを特徴とするレーザ画像投影装置。 A light source that generates laser light, vibration generating means that vibrates the light source, a spatial modulation element that spatially modulates light from the light source according to an input signal to form an image, and an illuminance on an element surface of the spatial modulation element In order to uniformly illuminate the light from the light source, an integrator that homogenizes the light incident from the light source and uniformly converts the light amount distribution on the exit opening surface perpendicular to the optical axis, and the light from the light source In a laser image projection device equipped with a lens for illuminating an integrator,
The incident position shift of the light from the light source to the integrator generated when the light source is vibrated by the vibration generating means is synchronized with the vibration of the light source following the vibration of the light source. A laser image projecting device characterized in that the image is continuously vibrated and corrected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008209658A JP2010044309A (en) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | Laser image projecting device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2010044309A true JP2010044309A (en) | 2010-02-25 |
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| JP (1) | JP2010044309A (en) |
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-
2008
- 2008-08-18 JP JP2008209658A patent/JP2010044309A/en active Pending
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