JP2007065627A - 携帯可能なプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】携帯可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】光透過性部材と、部材の内部に透過するように外部の映像信号によって部材の第１面に光を出射し、複数のサブレーザー光源で構成されるマルチレーザー光源と、部材の第１面及び第２面のうち少なくともいずれか一面上に支持され、マルチレーザー光源から入射した光を部材内部に回折及び反射させる少なくとも一つの光学素子と、部材の第１面及び第２面のうちいずれか一面上に支持され、光学素子から回折及び反射されてきた光を外部の制御信号によって部材外部のスクリーン上にスキャニングする少なくとも一つのマルチスキャンミラーと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、プロジェクタに係り、特に、携帯可能なプロジェクタに関する。

近来、ディスプレイ装置は、軽量化・薄型化・大画面化しつつあり、種々のディスプレイ装置の中でも特にプロジェクタは、１００インチ以上の大画面を実現するディスプレイ装置として脚光を浴びている。

プロジェクタとは、透過型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル、反射型ＬＣｏＳ（Liquid Crystal on Silicon）パネル、ＤＭＤ（DigitalMicromirror Device）パネルなどのマイクロ素子（Micro device）から生成された映像をスクリーン上に投射し画面を形成する装置のことをいう。

一般に、プロジェクタは、使用されるマイクロ素子の枚数によって単板式、２板式及び３板式のプロジェクタに分類される。

ここで、単板式プロジェクタは、光から色を時間的に分離して一つのマイクロ素子に照明する方式で、２板式プロジェクタは、光から色を空間及び時間的に分離して２枚のマイクロ素子に照明する方式で、３板式プロジェクタは、光から色を空間的に分離して３枚のマイクロ素子に照明する方式である。

図１は、一般の単板式プロジェクタの構成を示す図で、図２は、一般の３板式プロジェクタの構成を示す図である。

図１に示すように、単板式プロジェクタは、光源２、カラードラム３、ロードレンズ４、照明レンズ５，６、マイクロ素子７、プリズム８、投射レンズ１などから構成される。

単板式プロジェクタにおいて、光源２から発生した光はカラードラム３を通って赤色光、緑色光、青色光に分離され、各光は、ロードレンズ４を通りながら均一な輝度のものとなり、続いて照明レンズ５，６及びプリズム８を通ってマイクロ素子７に入射する。

入射した光は、マイクロ素子７で映像信号を有するようになり、再びプリズム８及び投射レンズ１を通ってスクリーンに投影される。

一方、３板式プロジェクタは、図２に示すように、光源２から生成された光を分離するためにダイクロイックミラー（dichroic mirror）９を使用し、分離された赤色光、緑色光及び青色光はそれぞれ、該当するＬＣＤパネル１０に入射し、入射した光は合成されてから投射レンズ１からスクリーンに投影される。

しかしながら、上記のように構成される既存のプロジェクタは、多数の光学素子（optical element）を必要とするだけでなく、光学系の構成が３次元的とされなければならないから非常に大きい空間を必要とし、よって、プロジェクタの小型化には限界があった。

また、既存のプロジェクタは、光源から投射レンズに至る光の経路が長いために光損失が生じ、明るくて鮮明な映像を表現するには限界があった。

しかも、既存のプロジェクタは、光学系の構成が３次元的となっており、光学素子の配列が不安定であるという問題もあった。

本発明は上記の目的を達成するためのもので、その目的は、新しい形態に光学系を構成し光学系の空間を最小限にすることによって、プロジェクタを小型化できる携帯可能なプロジェクタを提供することにある。

本発明の他の目的は、光経路を最小化して光損失を低減できる携帯可能なプロジェクタを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、光学素子の配列を安定化できる携帯可能なプロジェクタを提供することにある。

本発明に係る携帯可能なプロジェクタは、光透過性部材と、部材の内部に透過するように外部の映像信号によって部材の第１面に光を出射し、複数のサブレーザー光源で構成されるマルチレーザー光源と、部材の第１面及び第２面のうち少なくともいずれか一面上に支持され、マルチレーザー光源から入射した光を、部材の内部に回折及び反射させる少なくとも一つの光学素子と、部材の第１面及び第２面のうちいずれか一面上に支持され、光学素子から回折及び反射された光を、外部の制御信号によって部材外部のスクリーン上にスキャニングする少なくとも一つのマルチスキャンミラーと、を備えて構成されることができる。

ここで、光透過性部材は、ガラス、透明プラスチック、または内部が空気で満たされているか真空である中空型部材（hollow type member）であり、光透過性部材の断面は、円形、半円形、三角形または多角形でありうる。

そして、光透過性部材は、線形的で扁平な表面を有し、光透過性部材の全体表面のうち、光学素子が支持される領域は、表面が突出または凹入されても良い。

マルチレーザー光源は、赤色レーザーを出射する少なくとも一つ以上の第１サブレーザー光源、緑色レーザーを出射する少なくとも一つ以上の第２サブレーザー光源、及び青色レーザーを出射する少なくとも一つ以上の第３サブレーザー光源で構成され、第１乃至第３サブレーザー光源は並んで配列され、また、マルチスキャンミラーは、入射する光を左右方向にスキャニングする第１一次元（1 dimension）スキャンミラーと、入射する光を上下方向にスキャニングする第２一次元スキャンミラーとで構成されるか、または、入射する光を上下左右方向にスキャニングする二次元スキャンミラーで構成される。

本発明に係る携帯可能なプロジェクタは、光透過性部材と、部材の内部に透過するように外部の映像信号によって部材の第１面に光を出射し、複数のサブレーザー光源で構成されるマルチレーザー光源と、部材の第１面上に支持され、マルチレーザー光源から入射した光を部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第１レンズ群と、部材の第２面上に支持され、第１レンズ群から回折されてきた光を回折させ、複数のサブレンズで構成される第２レンズ群と、部材の第１面上に支持され、第２レンズ群から回折されてきた光を、外部の制御信号によってスキャニングする第１マルチスキャンミラーと、部材の第２面上に支持され、第１マルチスキャンミラーからスキャニングされた光を、外部の制御信号によってスキャニングする第２マルチスキャンミラーと、を備えて構成されても良い。

ここで、第１レンズ群のサブレンズの数は、マルチレーザー光源のサブレーザー光源の数と同一であり、サブレーザー光源に対応するように並んで配列されることが好ましい。

また、第１レンズ群のサブレンズは、レーザー光の入射する面は、レーザー光を収斂するグレーティング角度を有し、レーザー光の出射される面は、レーザー光の経路を変えるグレーティング角度を有する回折光学素子（Diffractive Optical Element）である。

また、第２レンズ群のサブレンズは、赤色レーザー光を回折させる第１サブレンズ、緑色レーザー光を回折させる第２サブレンズ、及び青色レーザー光を回折させる第３サブレンズで構成される棒状の回折光学素子である。

そして、第１マルチスキャンミラーは、赤色レーザー光をスキャニングする第１サブスキャンミラー、緑色レーザー光をスキャニングする第２サブスキャンミラー、及び青色レーザー光をスキャニングする第３サブスキャンミラーで構成され、第１乃至第３サブスキャンミラーが並んで配列され、また、第２マルチスキャンミラーは、少なくとも一つのサブスキャンミラーで構成され、サブスキャンミラーの数は、マルチレーザー光源の各サブレーザー光源の数と同一である。

本発明に係る携帯可能なプロジェクタは、光透過性部材と、部材の内部に透過するように外部の映像信号によって部材の第１面に光を出射し、複数のサブレーザー光源で構成されるマルチレーザー光源と、部材の第１面上に支持され、マルチレーザー光源から入射した光を、部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第１レンズ群と、部材の第２面上に支持され、第１レンズ群から回折されてきた光を回折させ、複数のサブレンズで構成される第２レンズ群と、部材の第１面上に支持され、第２レンズ群から回折されてきた光を反射させるミラーと、部材の第２面上に支持され、ミラーから反射されてきた光を、外部の制御信号によってスキャニングするマルチスキャンミラーと、を備えて構成される。

本発明に係る携帯可能なプロジェクタは、光透過性部材と、部材の内部に透過するように外部の映像信号によって部材の第１面に光を出射し、少なくとも一つ以上の第１乃至第３サブレーザー光源で構成されるマルチレーザー光源と、部材の第１面上に支持され、第１サブレーザー光源から入射した光を、部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第１レンズ群と、部材の第２面上に支持され、第１レンズ群から回折されてきた光を反射させ、複数のサブミラーで構成される第１ミラー群と、部材の第１面上に支持され、第２サブレーザー光源から入射した光と第１ミラー群から反射されてきた光とを部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第２レンズ群と、部材の第２面上に支持され、第２レンズ群から回折されてきた光を反射させ、複数のサブミラーで構成される第２ミラー群と、部材の第１面上に支持され、第３サブレーザー光源から入射した光と第２ミラー群から反射されてきた光とを部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第３レンズ群と、部材の第１及び第２面のうち少なくともいずれか一面上に支持され、第３レンズ群から回折されてきた光を回折させる回折レンズと、部材の第１面上に支持され、回折レンズから回折されてきた光を外部の制御信号によってスキャニングするスキャンミラーと、を備えて構成されても良い。

ここで、第１サブレーザー光源は赤色レーザーを出射し、第２サブレーザー光源は緑色レーザーを出射し、第３サブレーザー光源は青色レーザーを出射し、第１乃至第３サブレーザー光源は、互いに所定間隔隔てて並んで配列され、第１乃至第３レンズ群のサブレンズの数はそれぞれ、第１乃至第３サブレーザー光源の数と同一であり、それぞれの第１乃至第３サブレーザー光源に対応するように並んで配列される。

そして、第１乃至第３レンズ群のサブレンズは、レーザー光の入射する面はレーザー光を収斂するグレーティング角度を有し、レーザー光の出射される面はレーザー光の経路を変えるグレーティング角度を有する回折光学素子である。

また、第２及び第３レンズ群のサブレンズはそれぞれ、第１及び第２ミラー群から反射されてきた光が入射する面に、赤色波長は全反射させ、緑色波長は透過させるビームスプリッタが設置されても良い。

そして、マルチレーザー光源に対向する第１乃至第３レンズ群の表面上には、マルチレーザー光源から出射される光のスペックルノイズ（speckle noise）を除去するように、表面に不規則なパターンを持つプレートが配置され、第１乃至第３レンズ群とプレートを同時に一方向に往復移動させる駆動部がさらに備えられても良い。

本発明による携帯可能なプロジェクタは、光透過性部材の両面に光学素子を配置するため、光学素子の配列を安定化させることができ、かつ、光透過性部材を介して光を伝送するため、光路の長さを縮めることができるという効果が得られる。

したがって、本発明は、プロジェクタの小型化及び軽量化が実現できるため、モバイルフォンなどの携帯可能な機器に適用可能であることはもとより、必要に応じて様々な設計ができ、応用分野が広い。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の構成と作用について詳細に説明する。ただし、これら実施形態は、本発明を例示するためのもので、本発明の技術思想、その核心構成及び作用を限定するためのものではない。

本発明の概念は、光透過性部材の両面に光学素子を配置し光学素子の配列を安定化させ、かつ、光透過性部材を介して光を伝送して光路の長さを縮め小型化することによって、携帯可能なプロジェクタを提供することにある。

そして、本発明は、複数のサブレーザー光源が配列されたマルチレーザー光源を使用し、該マルチレーザー光源の使用に適合するように光学素子を光透過性部材に配置してプロジェクタを設計することにその特徴がある。

本発明の光学システムは、大きく、光透過性部材（member）、複数のサブレーザー光源からなるマルチレーザー光源、複数のサブスキャンミラーからなるマルチスキャンミラー（multi-scanmirror）、及び複数の光学素子から構成される。

ここで、光透過性部材は、ガラス、透明プラスチック、または内部が空気で満たされているか真空である中空型部材（hollow type member）などであるが、これに限定されず、光がよく伝達される材質ならいずれも使用可能でる。また、光透過性部材の大きさは、光学設計に応じて決定される。

なお、場合によって、光透過性部材の断面は、円形、半円形、三角形または多角形などにすることができる。

本発明の実施形態では、光透過性部材を、線形的(linear)で扁平な表面を持つように製作した。

また、設計によって、光透過性部材の全表面のうち、光学素子が支持される領域の表面が突出または凹入されるように形成しても良い。

そして、マルチレーザー光源は、部材の内部に透過するように外部の映像信号によって部材の第１面に光を出射する。

ここで、マルチレーザー光源は、赤色レーザーを出射する少なくとも一つ以上の第１サブレーザー光源、緑色レーザーを出射する少なくとも一つ以上の第２サブレーザー光源、及び青色レーザーを出射する少なくとも一つ以上の第３サブレーザー光源で構成され、これら第１乃至第３サブレーザー光源が並んで配列される。

これら第１乃至第３サブレーザー光源は、互いに束（bundle)の形態に配列されても良く、所定間隔隔てて配列されても良い。

マルチレーザー光源は、光透過性部材の第１面上に支持されても良く、或いは、第１面から所定間隔隔てて他の部材に支持されても良い。

また、光学素子は、部材の第１面及び第２面のうち少なくともいずれか一面上に支持され、マルチレーザー光源から入射した光を、部材の内部に回折及び反射させる。

ここで、光学素子は、回折光学素子（Diffractive Optical Element）、ホログラム光学素子（Hologram Optical Element）、プレーンミラー（planemirror）、マイクロディスプレイ（micro display）などを使用することができる。さらに、光学素子は、フラットプレート（flat plate）タイプにして使用することが好ましい。

本発明の光学素子は、設計によって種々の形態に作製可能である。

本発明の光学システムにおいて、光透過性部材の第１面や第２面上に支持される光学素子は、一直線上に並んで配列される構成とした。

なお、光透過性部材の第１面上に支持される光学素子と光透過性部材の第２面上に支持される光学素子は、所定の角度だけ互いにずれて配置されることができる。これは、光の伝達経路を最小化するためである。

また、本発明の光学システムの構成を最適化するために、光透過性部材の第１面上には、駆動回路を持つ光学素子を配置し、光透過性部材の第２面上には、駆動回路を持たない光学素子を配置することが好ましい。このように回路構成を必要とする素子を一側に構成すると有用な空間的活用ができ、光学システムの大きさを一層減らすことができる。

また、マルチスキャンミラーは、部材の第１面及び第２面のいずれか一面上に支持され、光学素子から回折及び反射されてきた光を外部の制御信号によって部材外部のスクリーン上にスキャニングする。

ここで、マルチスキャンミラーは、入射する光を左右方向にスキャニングする第１一次元（1 dimension）スキャンミラーと入射する光を上下方向にスキャニングする第２一次元スキャンミラーとで構成されても良く、入射する光を上下左右方向にスキャニングする二次元スキャンミラーで構成されても良い。

図３は、本発明の第１実施形態による携帯可能なプロジェクタを示す斜視図である。

図３に示すように、本発明のプロジェクタは、光透過性部材（member）５０、マルチレーザー光源５１、第１及び第２レンズ群５２，５３、ならびに第１及び第２マルチスキャンミラー５４，５５で構成される。

ここで、光透過性部材５０は、ガラス、透明プラスチック、または内部が空気で満たされているか真空である中空型部材（hollow type member）からなるが、特に限定されるものでなく、光がよく伝達される材質ならいずれも使用可能である。また、光透過性部材５０の大きさは、光学設計によって決定される。

そして、場合によって、光透過性部材５０の断面は、円形、半円形、三角形またき多角形などにすれば良い。

本発明の実施形態では、光透過性部材５０を線形的で扁平な表面を有するように製作した。

一方、設計に応じて、光透過性部材５０の全体表面のうち第１及び第２レンズ群５２，５３、第１及び第２マルチスキャンミラー５４，５５が支持される領域は、表面が突出または凹入されるように製作しても良い。

また、マルチレーザー光源５１は、光透過性部材の内部に光が透過するように外部の映像信号によって部材の第１面に光を出射し、複数のサブレーザー光源で構成される。

ここで、マルチレーザー光源５１は、第１乃至第３サブレーザー光源５１ａ，５１ｂ，５１ｃが並んで配列されるように構成され、光透過性部材５０の第１面上に支持されるか、または、第１面から所定間隔隔てて他の部材に支持される。

また、第１乃至第３サブレーザー光源５１ａ，５１ｂ，５１ｃはそれぞれ、複数個並んで配列される。

第１サブレーザー光源５１ａは赤色レーザーを出射し、第２サブレーザー光源５１ｂは緑色レーザーを出射し、第３サブレーザー光源５１ｃは青色レーザーを出射する。

また、第１レンズ群５２は、部材５０の第１面上に支持され、マルチレーザー光源５１から入射した光を部材５０の第２面に回折させる。

ここで、第１レンズ群５２は、回折光学素子であるＤＯＥ（Diffraction Optical Element）レンズなどを使用し、光学システムの設計に応じてさまざまなＤＯＥレンズを使用すると良い。

第１レンズ群５２は、マルチレーザー光源５１の第１サブレーザー光源５１ａに対応する第１サブレンズ５２ａと、マルチレーザー光源５１の第２サブレーザー光源５１ｂに対応する第２サブレンズ５２ｂと、マルチレーザー光源５１の第３サブレーザー光源５１ｃに対応する第３サブレンズ５２ｃが並んで配列されてなる。

第１レンズ群５２の第１乃至第３サブレンズ５２ａ，５２ｂ，５２ｃの数は、マルチレーザー光源５１の第１乃至第３サブレーザー光源５１ａ，５１ｂ，５１ｃの数と同一にすることが好ましい。

なお、第１レンズ群５２の各サブレンズは、レーザー光源が入射する上面のグレーティング（grating）の状態とレーザー光源が出射される下面のそれとを異にして製作する。

すなわち、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、レーザー光が入射する面は、レーザー光を収斂するグレーティング角度（grating angle）を有し、レーザー光が出射される面は、レーザー光の経路を変えるグレーティング角度を有するように製作される。

サブレンズのグレーティング構造は、設計によって様々にすることができる。

また、第２レンズ群５３は、部材５０の第２面上に支持され、第１レンズ群５２から回折されてきた光を回折させる。

第２レンズ群５３は、第１乃至第３サブレンズ５３ａ，５３ｂ，５３ｃが並んで配列されてなる。

第２レンズ群５３の第１サブレンズ５３ａは赤色レーザー光を回折させ、第２レンズ群５３の第２サブレンズ５３ｂは緑色レーザー光を回折させ、第２レンズ群５３の第３サブレンズ５３ｃは青色レーザー光を回折させる。

第２レンズ群５３の第１乃至第３サブレンズ５３ａ，５３ｂ，５３ｃは、棒状の回折光学素子であって、それぞれ１本ずつ配列される。

また、第１マルチスキャンミラー５４は、部材５０の第１面上に支持され、第２レンズ群５３から回折されてきた光を外部の制御信号によってスキャニングする。

第１マルチスキャンミラー５４は、入射する光を左右方向にスキャニングするガルバノミラー（Galvano mirror）からなる。

なおさらに、第１マルチスキャンミラー５４は、赤色レーザー光をスキャニングする第１サブスキャンミラー５４ａ、緑色レーザー光をスキャニングする第２サブスキャンミラー５４ｂ、及び青色レーザー光をスキャニングする第３サブスキャンミラー５４ｃで構成され、これら第１乃至第３サブスキャンミラー５４ａ，５４ｂ，５４ｃが並んで配列される。

また、第２マルチスキャンミラー５５は、部材５０の第２面上に支持され、第１マルチスキャンミラー５４からスキャニングされた光を、外部の制御信号によってスキャニングする。

ここで、第２マルチスキャンミラー５５は、入射する光を上下方向にスキャニングするガルバノミラーからなる。

第２マルチスキャンミラー５５は、少なくとも一つのサブスキャンミラーで構成され、サブスキャンミラーの数は、マルチレーザー光源５１の各サブレーザー光源の数と同一にすればいい。

一方、光透過性部材５０の第１面及び第２面は、互いに向かい合うように形成され、第１及び第２レンズ群５２，５３と第１及び第２マルチスキャンミラー５４，５５は、フラットプレート（flat plate）タイプにすることが好ましい。

そして、第１レンズ群５２と第１マルチスキャンミラー５４は、光透過性部材５０の第１面上に支持され、互いに一直線上に並んで配列され、第２レンズ群５３と第２マルチスキャンミラー５５は、光透過性部材５０の第２面上に支持され、互いに一直線上に並んで配列される。

また、光透過性部材５０の第１面上に支持される第１レンズ群５２及び第１マルチスキャンミラー５４と、光透過性部材５０の第２面上に支持される第２レンズ群５３及び第２マルチスキャンミラー５５とは、所定の角度だけずれて配置されると良い。これは、光の伝達経路が最小化するためである。

なお、本発明の光学システムの構成を最適化するために、光透過性部材５０の第１面上には駆動回路を持つ光学素子を配置し、光透過性部材５０の第２面上には駆動回路を持たない光学素子を配置することが好ましい。

このように回路構成を必要とする素子を一側に構成すると有用な空間的活用ができ、光学システムの大きさをより減らすことができる。

次に、上記のように構成される本発明による携帯可能なプロジェクタの動作方法について説明する。

図３に示すように、まず、複数の第１サブレーザー光源５１ａ、第２サブレーザー光源５１ｂ及び第３サブレーザー光源５１ｃで構成されたマルチレーザー光源５１は、外部の映像信号によって光透過性部材（member）５０の第１面に光を出射する。

マルチレーザー光源５１から出射された光は、光透過性部材５０の第１面上に支持される第１乃至第３サブレンズ５２ａ，５２ｂ，５２ｃからなる第１レンズ群５２にそれぞれ入射する。

第１レンズ群５２はそれぞれ入射した光を回折させ、光透過性部材５０の第２面上に形成された第２レンズ群５３に出射する。

そして、第２レンズ群５３は、第１レンズ群５２から回折されてきた光を再び回折させ、光透過性部材５０の第１面上に形成された第１マルチスキャンミラー５４に出射する。

すなわち、第２レンズ群５３の第１サブレンズ５３ａは、第１レンズ群の第１サブレンズ５２ａから出射される赤色レーザー光を回折させ、第２レンズ群５３の第２サブレンズ５３ｂは、第１レンズ群の第２サブレンズ５２ｂから出射される緑色レーザー光を回折させ、第２レンズ群５３の第３サブレンズ５３ｃは、第１レンズ群の第３サブレンズ５２ｃから出射される青色レーザー光を回折させる。

また、第１マルチスキャンミラー５４は、第２レンズ群５３から回折されてきた光を左右方向に１次スキャニングする。

続いて、第２マルチスキャンミラー５５は、図６に示すように、第１マルチスキャンミラー５４から１次スキャニングされた光を上下方向に２次スキャニングして外部のスクリーンに出射する。

図５は、本発明の第２実施形態による携帯可能なプロジェクタを示す斜視図である。

本発明の第２実施形態は、１個のスキャンミラーを使用するという点が、本発明の第１実施形態と異なる。

図５に示すように、本発明の第２実施形態は、透過性部材（member）６０、マルチレーザー光源６１、第１及び第２レンズ群６２，６３、ミラー６４、及びマルチスキャンミラー６５で構成される。

ここで、マルチスキャンミラー６５は、入射する光を２次元的にスキャニングするガルバノミラー（Galvano mirror）を使用する。

その他の構成及び動作は、本発明の第１実施形態と同一なので詳細説明は省略する。

このような方法で動作する本発明による携帯可能なプロジェクタは、光学素子の配列を安定化させることができるだけでなく、光透過性部材を介して光を伝送し光路の長さを縮めることによって小型化及び軽量化が実現可能である。

図７は、本発明の第３実施形態による携帯可能なプロジェクタを示す斜視図である。

図７に示すように、本発明のプロジェクタは、光透過性部材（member）８０、マルチレーザー光源８１、第１乃至第３レンズ群８２，８３，８４、第１及び第２ミラー８５，８６、第１乃至第３回折レンズ８７，８８，８９、及びスキャンミラー９０で構成される。

ここで、光透過性部材８０は、本発明の第１実施形態と同一なので詳細説明は省略する。

また、設計によって、光透過性部材８０の全体表面のうち、第１乃至第３レンズ群８２，８３，８４、第１及び第２ミラー８５，８６、第１乃至第３回折レンズ８７，８８，８９、及びスキャンミラー９０が支持される領域の表面は、突出または凹入形成しても良い。

そして、マルチレーザー光源８１は、光透過性部材の内部に光が透過するように、外部の映像信号によって部材の第１面に光を出射し、複数のレーザー光源から構成される。

具体的に、マルチレーザー光源８１は、少なくとも一つ以上の赤色レーザー光源８１ａ、少なくとも一つ以上の緑色レーザー光源８１ｂ、及び少なくとも一つ以上の青色レーザー光源８１ｃで構成され、光透過性部材８０の第１面上に支持されても良く、第１面から所定間隔隔てて他の部材に支持されても良い。

また、第１レンズ群８２は、部材８０の第１面上に支持され、マルチレーザー光源８１の赤色レーザー光源８１ａから入射した光を部材８０の第２面に回折させる。

ここで、第１レンズ群８２は、回折光学素子であるＤＯＥ（Diffraction Optical Element）レンズなどを使用し、光学システムの設計によって種々のＤＯＥレンズを使用すれば良い。

第１レンズ群８２は、複数のサブレンズで構成され、各サブレンズは、それぞれの赤色レーザー光源８１ａに対応するように並んで配列される。

第１レンズ群８２のサブレンズの数は、赤色レーザー光源８１ａの数と同一にすることが好ましい。

そして、第１レンズ群８２の各サブレンズは、レーザー光源が入射する上面のグレーティングの状態とレーザー光源が出射される下面のそれとが異なるようにする。

すなわち、レーザー光源が入射する面は、レーザー光を収斂するグレーティング角度（grating angle）を有し、レーザー光源が出射される面は、レーザー光の経路を変えるグレーティング角度を有するように形成する。

サブレンズのグレーティング構造は、設計によって様々にすることができる。

また、第２レンズ群８３は、部材８０の第１面上に支持され、マルチレーザー光源８１の緑色レーザー光源８１ｂから入射した光、及び第１ミラー群８５から反射された光を、部材８０の第２面に回折させる。

第２レンズ群８３は、複数のサブレンズで構成され、各サブレンズはそれぞれの緑色レーザー光源８１ｂに対応するように並んで配列される。

第２レンズ群８３のサブレンズの数は、緑色レーザー光源８１ｂの数と同一にすることが好ましい。

そして、第２レンズ群８３の各サブレンズは、第１レンズ群８２のサブレンズと同じグレーティング構造を有し、ただし、第１ミラー群８５から反射されてきた光が入射する面に、赤色波長は全反射させ緑色波長は透過させるビームスプリッタ（beam splitter）が設置される点が異なる。

また、第３レンズ群８４は、部材８０の第１面上に支持され、マルチレーザー光源８１の青色レーザー光源８１ｃから入射した光、及び第２ミラー群８６から反射されてきた光を、部材８０の第２面に回折させる。

第３レンズ群８４は、複数のサブレンズで構成され、各サブレンズはそれぞれの青色レーザー光源８１ｃに対応するように並んで配列される。

第３レンズ群８４のサブレンズの数は青色レーザー光源８１ｃの数と同一に製作することが好ましい。

そして、第３レンズ群８４の各サブレンズは、第１レンズ群８２のサブレンズと同じグレーティング構造を有し、ただし、第２ミラー群８６から反射された光が入射する面に、赤色及び緑色波長は全反射させ青色波長は透過させるビームスプリッタが設置される点が異なる。

一方、第１ミラー群８５は、部材８０の第２面上に支持され、第１レンズ群８２から回折されてきた光を反射させる。

第１ミラー群８５は、複数のサブミラーで構成され、各サブミラーは第１レンズ群８２の各サブレンズに対応するように並んで配列される。

第１ミラー群８５のサブミラーの数は、第１レンズ群８２の各サブレンズの数と同一にすることが好ましい。

また、第２ミラー群８６は、部材８０の第２面上に支持され、第２レンズ群８３から回折されてきた光を反射させる。

第２ミラー群８６は、複数のサブミラーで構成され、各サブミラーは第２レンズ群８３の各サブレンズに対応するように並んで配列される。

第２ミラー群８６のサブミラーの数は、第２レンズ群８３の各サブレンズの数と同一にすることが好ましい。

また、第１回折レンズ８７は、部材８０の第２面上に支持され、第３レンズ群８４から回折されてきた光を回折させる。

ここで、第１回折レンズ８７は、棒状の回折光学素子（Diffractive Optical Element）などを使用すれば良い。

第２回折レンズ８８は、部材８０の第１面上に支持され、第１回折レンズ８７から回折されてきた光を回折させ、第３回折レンズ８９は、部材８０の第２面上に支持され、第２回折レンズ８８から回折されてきた光を回折させる。

そして、スキャンミラー９０は、部材８０の第１面上に支持され、第３回折レンズ８９から回折されてきた光を外部の制御信号によってスキャニングする。

ここで、スキャンミラー９０は、入射する光を２次元的にスキャニングするガルバノミラー（Galvano mirror）を使用する。

場合によって、スキャンミラー９０は、２個のスキャンミラーを使用しても良い。

すなわち、スキャンミラー９０は、入射する光を左右方向にスキャニングするガルバノミラーと、入射する光を上下方向にスキャニングするガルバノミラーとで構成しても良い。

一方、光透過性部材８０の第１面と第２面は互いに向かい合うように形成され、第１乃至第３レンズ群８２，８３，８４、第１及び第２ミラー８５，８６、第１乃至第３回折レンズ８７，８８，８９、及びスキャンミラー９０は、フラットプレート（flat plate）タイプにすることが好ましい。

そして、第１乃至第３レンズ群８２，８３，８４、第２回折レンズ８８、及びスキャンミラー９０は、光透過性部材８０の第１面上に支持され、互いに一直線上に並んで配列され、第１及び第２ミラー群８５，８６、第１及び第３回折レンズ８７，８９は、光透過性部材８０の第２面上に支持され、互いに一直線上に並んで配列される。

また、光透過性部材８０の第１面上に支持される第１乃至第３レンズ群８２，８３，８４、第２回折レンズ８８、及びスキャンミラー９０と、光透過性部材８０の第２面上に支持される第１及び第２ミラー群８５，８６、第１及び第３回折レンズ８７，８９とは、所定の角度だけ互いにずれて配置される。

このように構成される本発明の第３実施形態による携帯可能なプロジェクタの動作方法について説明すると、下記の通りである。

図７に示すように、まず、複数の赤色レーザー光源８１ａ、緑色レーザー光源８１ｂ、及び青色レーザー光源８１ｃで構成されたマルチレーザー光源８１は、外部の映像信号によって光透過性部材（member）８０の第１面に光を出射する。

マルチレーザー光源８１の赤色レーザー光源８１ａから出射された光は、光透過性部材８０の第１面上に支持される複数のサブレンズからなる第１レンズ群８２にそれぞれ入射する。

続いて、第１レンズ群８２はそれぞれ入射した光を回折させ、光透過性部材８０の第２面上に形成された第１ミラー群８５に出射する。

そして、第１ミラー群８５は、第１レンズ群８２から回折されてきた光を再び回折させ、光透過性部材８０の第１面上に形成された第２レンズ群８３に出射する。

一方、マルチレーザー光源８１の緑色レーザー光源８１ｂから出射された光は、光透過性部材８０の第１面上に支持される複数のサブレンズからなる第２レンズ群８３にそれぞれ入射する。

第２レンズ群８３のサブレンズの下部には、赤色波長は全反射させ、緑色波長は透過させるビームスプリッタが形成されているので、第２レンズ群８３は、緑色レーザー光源８１ｂから入射した緑色光と第１ミラー群８５から反射されてきた赤色光とを、部材８０の第２面上に形成された第２ミラー群８６に回折させる。

第２ミラー群８６は、第２レンズ群８３から回折されてきた光を再び回折させ、光透過性部材８０の第１面上に形成された第３レンズ群８４に反射させる。

一方、マルチレーザー光源８１の青色レーザー光源８１ｃから出射された光は、光透過性部材８０の第１面上に支持される複数のサブレンズからなる第３レンズ群８４にそれぞれ入射する。

第３レンズ群８４のサブレンズの下部には、赤色及び緑色波長は全反射させ、青色波長は透過させるビームスプリッタが形成されているので、第３レンズ群８４は、青色レーザー光源８１ｃから入射した青色光と第２ミラー群８６から反射された赤色光及び緑色光とを、部材８０の第２面上に形成された第１回折レンズ８７に回折させる。

続いて、第１回折レンズ８７から回折された赤色光、緑色光及び青色光は、第２及び第３回折レンズ８８，８９をたどってスキャンミラー９０に入射し、スキャンミラー９０は、入射した光をスキャニングして外部のスクリーンに出射させる。

図８は、本発明の第４実施形態による携帯可能なプロジェクタを示す斜視図である。

図８に示すように、本発明の第４実施形態では、レーザー光のノイズを除去するためにスペックルノイズ（speckle noise）除去部１００を設置する。

すなわち、スペックルノイズ除去部１００は、部材８０の第１面上に配置される。

スペックルノイズ除去部１００は、ビームスプリッタ１０３、レンズ１０２及びプレート１０１が一体化してなる。

ここで、ビームスプリッタ１０３は、部材８０の第１面上に配置され、光源から出射される光の特定波長のみを透過させる。

レンズ１０２は、マルチレーザー光源８１に対向するビームスプリッタ１０３の表面上に配置され、マルチレーザー光源８１から出射される光を回折させる。

ここで、レンズ１０２は、グレーティングを持つＤＯＥレンズを使用することができる。

また、プレート（plate）１０１は、マルチレーザー光源８１に対向するレンズ１０２の表面上に配置され、マルチレーザー光源８１から出射される光のスペックルノイズを除去するように表面に不規則なパターンを持つ。

本発明では、プレート１０１としてランダムフェーズプレート（random phase plate：ＲＰＰ）を使用することが好ましい。

ここで、プレート１０１のパターンは、図９に示すように、コンピュータによって生成されるホログラムパターンを使用することが好ましく、このようなパターンは、レーザー光の相（phase）がπだけの差を有するようにする。

そして、プレート１０１の面積は、ビームスプリッタ１０３またはレンズ１０２の面積よりも大きくすることが好ましい。

また、駆動部１０５は、ビームスプリッタ１０３、レンズ１０２及びプレート１０１を同時に一方向に往復移動させる。

この際、駆動部１０５は、スペックルノイズ除去部１００のプレート１０１を微細振動させることによって光のスペックルノイズを除去する。

ここで、駆動部１０５は、小さい変位の振動を与える手段はいずれも使用可能であり、特に、電気場によって振動するエレクトロマグネチック素子や、圧電現象によって膨脹及び収縮して振動するピエゾエレクトリック素子を使用することが好ましい。

このように構成される本発明の第４実施形態の光の経路は、次の通りである。

図８に示すように、マルチレーザー光源８１から発生したレーザー光は、スペックルノイズ除去部１００を透過するように部材の第１面に入射し、スペックルノイズが除去された光は、部材８０の第２面に配置されているミラー１０６，１０７，１０８によって反射される。

これら反射された光は、ＤＯＥレンズ１０９，１１０及びスキャンミラー１１１を経て外部のスクリーンに出射される。

ここで、スキャンミラー１１１は、入射する光を２次元的にスキャニングするガルバノミラーを使用する。

このスキャンミラー１１１は、場合によって、２個のスキャンミラーを使用しても良い。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明による携帯可能なプロジェクタを適用したモバイルレーザープロジェクタフォン（mobile laser projector phone）を示す概略図であり、本発明は、モバイルフォンのように小さい空間を有する環境でも簡便に適用可能である。

以上説明してきた内容から本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能であることは、当業者にとっては明らかである。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の実施形態に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。

一般の単板式プロジェクタの構成を示す図である。 一般の３板式プロジェクタの構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による携帯可能なプロジェクタを示す斜視図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態で使用された第１レンズ群のグレーティング角度を示す斜視図であり、（Ｂ）はその断面図である。 本発明の第２実施形態による携帯可能なプロジェクタを示す斜視図である。 本発明で使用されるマルチスキャンミラーによってスキャニングされるイメージスキャンラインを示す図である。 本発明の第３実施形態による携帯可能なプロジェクタを示す斜視図である。 本発明の第４実施形態による携帯可能なプロジェクタを示す斜視図である。 図８のプレートに形成されるホログラムパターンを示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明による携帯可能なプロジェクタを適用したモバイルレーザープロジェクタフォン（mobile laser projector phone）を示す概略図である。

Claims (36)

1. 光透過性部材と、
   前記部材の内部に透過するように外部の映像信号によって前記部材の第１面に光を出射し、複数のサブレーザー光源で構成されるマルチレーザー光源と、
   前記部材の第１面及び第２面のうち少なくともいずれか一面上に支持され、前記マルチレーザー光源から入射した光を、前記部材の内部に回折及び反射させる少なくとも一つの光学素子と、
   前記部材の第１面及び第２面のうちいずれか一面上に支持され、前記光学素子から回折及び反射された光を、外部の制御信号によって前記部材外部のスクリーン上にスキャニングする少なくとも一つのマルチスキャンミラーと、
   を備えて構成されることを特徴とする携帯可能なプロジェクタ。
2. 前記光透過性部材は、ガラス、透明プラスチック、または内部が空気で満たされているか真空である中空型部材（hollow type member）であることを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
3. 前記光透過性部材の断面は、円形、半円形、三角形または多角形であることを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
4. 前記光透過性部材は、線形的で扁平な表面を有することを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
5. 前記光透過性部材の全体表面のうち、前記光学素子が支持される領域は、表面が突出または凹入されることを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
6. 前記光透過性部材の第１面と第２面は、互いに向かい合うことを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
7. 前記光学素子は、回折光学素子（Diffractive Optical Element）、ホログラム光学素子（Hologram Optical Element）、プレーンミラー（planemirror）のうち少なくともいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
8. 前記光学素子は、フラットプレート（flat plate）タイプであることを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
9. 前記光透過性部材の同一面上に支持される光学素子は、同一線上に並んで配列されることを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
10. 前記光透過性部材の第１面上に支持される光学素子と前記光透過性部材の第２面上に支持される光学素子は、所定の角度だけ互いにずれて配置されることを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
11. 前記光透過性部材の第１及び第２面のうちいずれか一面上には、駆動回路を持つ光学素子を配置し、他面上には、駆動回路を持たない光学素子を配置することを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
12. 前記マルチレーザー光源は、赤色レーザーを出射する少なくとも一つ以上の第１サブレーザー光源、緑色レーザーを出射する少なくとも一つ以上の第２サブレーザー光源、及び青色レーザーを出射する少なくとも一つ以上の第３サブレーザー光源で構成され、前記第１乃至第３サブレーザー光源が並んで配列されることを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
13. 前記マルチスキャンミラーは、前記入射する光を左右方向にスキャニングする第１一次元（1 dimension）スキャンミラーと、前記入射する光を上下方向にスキャニングする第２一次元スキャンミラーとで構成されるか、または、前記入射する光を上下左右方向にスキャニングする二次元スキャンミラーで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
14. 光透過性部材と、
    前記部材の内部に透過するように外部の映像信号によって前記部材の第１面に光を出射し、複数のサブレーザー光源で構成されるマルチレーザー光源と、
    前記部材の第１面上に支持され、前記マルチレーザー光源から入射した光を前記部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第１レンズ群と、
    前記部材の第２面上に支持され、前記第１レンズ群から回折されてきた光を回折させ、複数のサブレンズで構成される第２レンズ群と、
    前記部材の第１面上に支持され、前記第２レンズ群から回折されてきた光を、外部の制御信号によってスキャニングする第１マルチスキャンミラーと、
    前記部材の第２面上に支持され、前記第１マルチスキャンミラーからスキャニングされた光を、外部の制御信号によってスキャニングする第２マルチスキャンミラーと、
    を備えて構成されることを特徴とする、携帯可能なプロジェクタ。
15. 前記第１レンズ群のサブレンズの数は、前記マルチレーザー光源のサブレーザー光源の数と同一であり、前記サブレーザー光源に対応するように並んで配列されることを特徴とする、請求項１４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
16. 前記第１レンズ群のサブレンズは、前記レーザー光の入射する面は、前記レーザー光を収斂するグレーティング角度を有し、前記レーザー光の出射される面は、前記レーザー光の経路を変えるグレーティング角度を有する回折光学素子（Diffractive Optical Element）であることを特徴とする、請求項１４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
17. 前記第２レンズ群のサブレンズは、赤色レーザー光を回折させる第１サブレンズ、緑色レーザー光を回折させる第２サブレンズ、及び青色レーザー光を回折させる第３サブレンズで構成される棒状の回折光学素子であることを特徴とする、請求項１４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
18. 前記第２レンズ群の第１乃至第３サブレンズは、互いに一直線上に並んで配列されることを特徴とする、請求項１４に記載の携帯可能なプロジェクタ用光学システム。
19. 前記第１マルチスキャンミラーは、入射する光を左右方向にスキャニングするガルバノミラー（Galvano mirror）であり、前記第２マルチスキャンミラーは、入射する光を上下方向にスキャニングするガルバノミラーであることを特徴とする、請求項１４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
20. 前記第１マルチスキャンミラーは、赤色レーザー光をスキャニングする第１サブスキャンミラー、緑色レーザー光をスキャニングする第２サブスキャンミラー、及び青色レーザー光をスキャニングする第３サブスキャンミラーで構成され、前記第１乃至第３サブスキャンミラーが並んで配列されることを特徴とする、請求項１４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
21. 前記第２マルチスキャンミラーは、少なくとも一つのサブスキャンミラーで構成され、前記サブスキャンミラーの数は、前記マルチレーザー光源の各サブレーザー光源の数と同一であることを特徴とする、請求項１４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
22. 光透過性部材と、
    前記部材の内部に透過するように外部の映像信号によって前記部材の第１面に光を出射し、複数のサブレーザー光源で構成されるマルチレーザー光源と、
    前記部材の第１面上に支持され、前記マルチレーザー光源から入射した光を、前記部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第１レンズ群と、
    前記部材の第２面上に支持され、前記第１レンズ群から回折されてきた光を回折させ、複数のサブレンズで構成される第２レンズ群と、
    前記部材の第１面上に支持され、前記第２レンズ群から回折されてきた光を反射させるミラーと、
    前記部材の第２面上に支持され、前記ミラーから反射されてきた光を、外部の制御信号によってスキャニングするマルチスキャンミラーと、
    を備えて構成されることを特徴とする、携帯可能なプロジェクタ。
23. 前記マルチスキャンミラーは、入射する光を２次元的にスキャニングするガルバノミラー（Galvano mirror）であることを特徴とする、請求項２２に記載の携帯可能なプロジェクタ。
24. 光透過性部材と、
    前記部材の内部に透過するように外部の映像信号によって前記部材の第１面に光を出射し、少なくとも一つ以上の第１乃至第３サブレーザー光源で構成されるマルチレーザー光源と、
    前記部材の第１面上に支持され、前記第１サブレーザー光源から入射した光を、前記部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第１レンズ群と、
    前記部材の第２面上に支持され、前記第１レンズ群から回折されてきた光を反射させ、複数のサブミラーで構成される第１ミラー群と、
    前記部材の第１面上に支持され、前記第２サブレーザー光源から入射した光と前記第１ミラー群から反射されてきた光とを前記部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第２レンズ群と、
    前記部材の第２面上に支持され、前記第２レンズ群から回折されてきた光を反射させ、複数のサブミラーで構成される第２ミラー群と、
    前記部材の第１面上に支持され、前記第３サブレーザー光源から入射した光と前記第２ミラー群から反射されてきた光とを前記部材の第２面に回折させ、複数のサブレンズで構成される第３レンズ群と、
    前記部材の第１及び第２面のうち少なくともいずれか一面上に支持され、前記第３レンズ群から回折されてきた光を回折させる回折レンズと、
    前記部材の第１面上に支持され、前記回折レンズから回折されてきた光を外部の制御信号によってスキャニングするスキャンミラーと、
    を備えて構成されることを特徴とする、携帯可能なプロジェクタ。
25. 前記第１サブレーザー光源は赤色レーザーを出射し、第２サブレーザー光源は緑色レーザーを出射し、第３サブレーザー光源は青色レーザーを出射し、前記第１乃至第３サブレーザー光源は、互いに所定間隔隔てて並んで配列されることを特徴とする、請求項２４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
26. 前記第１乃至第３レンズ群のサブレンズの数はそれぞれ、第１乃至第３サブレーザー光源の数と同一であり、前記それぞれの第１乃至第３サブレーザー光源に対応するように並んで配列されることを特徴とする請求項２４に記載の携帯可能なプロジェクタ用光学システム。
27. 前記第１乃至第３レンズ群のサブレンズは、前記レーザー光の入射する面は前記レーザー光を収斂するグレーティング角度を有し、前記レーザー光の出射される面は前記レーザー光の経路を変えるグレーティング角度を有する回折光学素子（Diffraction Optical Element）であることを特徴とする、請求項２４に記載の携帯可能なプロジェクタ用光学システム。
28. 前記第２レンズ群のサブレンズは、前記第１ミラー群から反射されてきた光が入射する面に、赤色波長は全反射させ、緑色波長は透過させるビームスプリッタが設置されることを特徴とする、請求項２４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
29. 前記第３レンズ群のサブレンズは、前記第２ミラー群から反射されてきた光が入射する面に、赤色及び緑色波長は全反射させ、青色波長は透過させるビームスプリッタが設置されることを特徴とする、請求項２４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
30. 前記スキャンミラーは入射する光を２次元的にスキャニングするガルバノミラーであることを特徴とする、請求項２４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
31. 前記回折レンズは、前記部材の第２面上に支持され、前記第３レンズ群から回折されてきた光を回折させる第１回折レンズと、
    前記部材の第１面上に支持され、前記第１回折レンズから回折されてきた光を回折させる第２回折レンズと、
    前記部材の第２面上に支持され、前記第２回折レンズから回折されてきた光を回折させる第３回折レンズと、
    を備えて構成されることを特徴とする、請求項２４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
32. 前記第１回折レンズは棒状の回折光学素子であることを特徴とする、請求項３１に記載の携帯可能なプロジェクタ。
33. 前記マルチレーザー光源に対向する前記第１乃至第３レンズ群の表面上には、前記マルチレーザー光源から出射される光のスペックルノイズ（speckle noise）を除去するように、表面に不規則なパターンを持つプレートが配置されることを特徴とする、請求項２４に記載の携帯可能なプロジェクタ。
34. 前記第１乃至第３レンズ群とプレートは一体に構成されることを特徴とする、請求項３３に記載の携帯可能なプロジェクタ。
35. 前記第１乃至第３レンズ群とプレートを同時に一方向に往復移動させる駆動部をさらに備えることを特徴とする、請求項３３に記載の携帯可能なプロジェクタ。
36. 前記駆動部はエレクトロマグネチック素子またはピエゾエレクトリック素子であることを特徴とする、請求項３５に記載の携帯可能なプロジェクタ。
    

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