JP2007078944A - Laser projection apparatus - Google Patents

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Kazuhisa Yamamoto
和久 山本
Kiminori Mizuuchi
公典 水内
Toshifumi Yokoyama
敏史 横山
Hiroyuki Furuya
博之 古屋
Shinichi Kadowaki
愼一 門脇
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser projection apparatus capable of reflecting light beams in the direction of an observer, preventing images from beeing seen from surroundings, and concentrating light in the direction of the observer, thereby enabling the observer to see bright images. <P>SOLUTION: The laser projection apparatus has short-wavelength laser beam sources that generate at least three color laser beams, namely red, blue, and green laser beams. The apparatus also has a screen that reflects red, blue, and green laser beams emitted from the short-wavelength laser beam sources. The light beams are reflected so as to be limited to corresponding specific ranges of angle by an angle selecting element disposed on the screen. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、コヒーレント光を利用する光情報分野に使用するレーザ投射装置に関するものである。   The present invention relates to a laser projection apparatus used in the field of optical information using coherent light.

従来技術としてのレーザ投射装置(特開平08−838757号公報)について説明する。   A laser projection apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. 08-83757) as a conventional technique will be described.

レーザ投射装置は、図11に示すように、赤、青、緑の3色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源としてレーザ1、2、3を有し、かつ前記短波長レーザ光源からの赤、青、緑の3色のレーザ光(それぞれP1、P2、P3)が液晶セル7を介してスクリーン10に照射される。赤色レーザ1の赤は半導体レーザ、青色レーザ2および緑色レーザ3は半導体レーザの波長変換を用いている。スクリーン10は通常の水銀ランプを用いたプロジェクターで使用されるゲイン1のスクリーン(サイズ90インチ)である。詳しく説明すると赤色レーザ1は連続発光動作しておりここから出たレーザ光P1はミラー5で反射され方向を変える。レンズ系6aで液晶セル7に投射され、ここでセルごとに映像信号を載せるための変調をうける。レンズ系6bで拡大され、スクリーン10上に投影される。同様に青色レーザ2および緑色レーザ3も映像信号が載せられスクリーン10上に投影される。人はスクリーン手前(レーザ側)から、スクリーン10の反射、散乱光を観測する。全白を出したときスクリーンでは200ルクス程度の明るさとなっていた。
特開平08−838757号公報
As shown in FIG. 11, the laser projection apparatus includes lasers 1, 2, and 3 as short wavelength laser light sources that generate laser light of three colors of red, blue, and green, and red light from the short wavelength laser light source. , Blue, and green laser beams (P1, P2, and P3, respectively) are applied to the screen 10 through the liquid crystal cell 7. The red laser 1 uses a semiconductor laser, and the blue laser 2 and the green laser 3 use wavelength conversion of the semiconductor laser. The screen 10 is a gain 1 screen (size 90 inches) used in a projector using a normal mercury lamp. More specifically, the red laser 1 is continuously emitting light, and the laser beam P1 emitted therefrom is reflected by the mirror 5 and changes its direction. The light is projected onto the liquid crystal cell 7 by the lens system 6a, and is subjected to modulation for placing a video signal for each cell. The image is magnified by the lens system 6 b and projected onto the screen 10. Similarly, the blue laser 2 and the green laser 3 are also projected on the screen 10 with video signals. A person observes the reflected and scattered light from the screen 10 from the front of the screen (laser side). When all white was put out, the screen was about 200 lux bright.
Japanese Patent Laid-Open No. 08-83757

スクリーン10での散乱は均一であり広い範囲で画像が見えていた。ビーズ等を付加しゲイン改善のスクリーンは存在するが周囲での光量が半分になる程度であり、やはり周囲から充分見える。特に携帯型の場合は使用する個人のみで映像を見たい場合が多く問題となる。従来でもビーズにより反射を制限するスクリーンもあったが、中央以外の周囲でも1/3程度の光量があった。   Scattering on the screen 10 was uniform, and an image was visible in a wide range. There are screens for gain improvement by adding beads, but the amount of light in the surrounding area is halved, and it is still visible from the surroundings. In particular, in the case of a portable type, there are many cases where it is often desired to view the video only by the individual who uses it. In the past, there were screens that limited reflection by beads, but there was about 1/3 of the amount of light even around the center.

また、スクリーン10は暗い部屋では良いが、室内灯が点灯している部屋では、スクリーン10に室内灯が反射し、黒浮きがする(本来黒いところが白っぽく見える)という問題を発する。例えば照明が点灯状態でスクリーン上で20ルクスとした場合、照明が消灯した場合ではコントラストが1000:1であったものが、照明によりコントラストが10:1まで低下してしまっていた。   The screen 10 may be a dark room, but in a room where the room light is lit, the room light is reflected on the screen 10 and floats black (originally black areas look whitish). For example, when the illumination is turned on and 20 lux is set on the screen, the contrast is 1000: 1 when the illumination is turned off, but the contrast is reduced to 10: 1 by the illumination.

本発明は、少なくとも赤、青、緑の3色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源を有し、かつ前記短波長レーザ光源からの赤、青、緑の3色のレーザ光に対してレーザ光を反射するスクリーンを有し、前記反射光が前記スクリーンに設けられた角度選択素子により特定の角度範囲に制限され反射されるレーザ投射装置となる。   The present invention has a short-wavelength laser light source that generates laser beams of at least three colors of red, blue, and green, and lasers the laser light of three colors of red, blue, and green from the short-wavelength laser light source. The laser projection apparatus includes a screen that reflects light, and the reflected light is limited to a specific angle range and reflected by an angle selection element provided on the screen.

また、本発明は、少なくとも赤、青、緑の3色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源を有し、かつ前記短波長レーザ光源からの赤、青、緑の3色のレーザ光がスクリーンに設けられた空孔を透過するレーザ投射装置となる。   The present invention also includes a short wavelength laser light source that generates laser light of at least three colors of red, blue, and green, and the red, blue, and green laser light from the short wavelength laser light source is a screen. It becomes a laser projection apparatus which permeate | transmits the hole provided in this.

以上説明したように本発明のレーザ投射装置は赤、青、緑の3色のレーザ光を出力し、レーザ光に対してのみ選択角度範囲に反射するスクリーンまたは光学構成を用いている。これによれば、映像情報が載せられたレーザ光は観測者の方向に反射され、一方周囲から映像を見えにくくすることができる。さらに、光を観測者の方向に集中でき、明るい画像を見ることが可能でありその工業的価値は極めて大きい。   As described above, the laser projection apparatus of the present invention uses a screen or an optical configuration that outputs laser light of three colors of red, blue, and green and reflects the laser light only in a selected angle range. According to this, the laser beam on which the video information is placed is reflected in the direction of the observer, and the video can be made difficult to see from the surroundings. Furthermore, the light can be concentrated in the direction of the observer and a bright image can be seen, and its industrial value is extremely large.

また本発明のレーザ装置によれば照明光は吸収し、レーザ光は空孔のみ部分的に透過するスクリーンを用いることで背面投写型TVのコントラストを大幅に向上できる。レーザ光は観測者の方向に角度依存性を持って透過され、一方周囲から映像を見えにくくすることができる。   Further, according to the laser apparatus of the present invention, the contrast of the rear projection TV can be greatly improved by using a screen that absorbs illumination light and partially transmits laser light only through holes. The laser beam is transmitted with an angle dependency in the direction of the observer, while the image can be made difficult to see from the surroundings.

以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically using embodiments.

(実施の形態1)
本発明のレーザ投射装置の実施の形態1の構成図を図1に示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of Embodiment 1 of the laser projection apparatus of the present invention.

本実施の形態では前面からレーザ光を投射し、観測者としての人間がレーザの照射される側と同じ側(前面)から観測する構成について説明する。図1はレーザ反射の範囲制限についての説明図である。レーザ光40はスクリーンに入射角θ1で入射し反射光41はパワー中心として反射角θ2で反射する。この際散乱で反射の散乱角72は角度幅Δθ(10分の1の光量となるところ)の領域が観測者の観測できる領域となる。   In this embodiment, a configuration in which laser light is projected from the front surface and a human being as an observer observes from the same side (front surface) as the laser irradiation side will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram for limiting the range of laser reflection. The laser light 40 is incident on the screen at an incident angle θ1, and the reflected light 41 is reflected at the reflection angle θ2 as the center of power. At this time, the scattering angle 72 of the reflection due to scattering is a region where the observer can observe the region having the angle width Δθ (where the light amount is 1/10).

図2には本発明の実施の形態の赤、青、緑色のレーザ光を反射するスクリーンを有するレーザ投射装置の全体構成を示す。スクリーンには角度選択素子を有している。また赤、青、緑の3色の短波長レーザ光源としてレーザを有し(それぞれ図中の1,2,3)、かつ前記レーザから発生する赤、青、緑の3色のレーザ光(それぞれP1、P2、P3)に対してのみ反射するスクリーン10を用いている。図2で赤色レーザ1は連続発光動作しておりここから出たレーザ光P1はミラー5で反射され方向を変える。レンズ系6aで液晶セル7に投射され、ここでセルごとに映像信号を載せるための変調をうける。レンズ系6bで拡大され、スクリーン10上に投影される。同様に青色レーザ2および緑色レーザ3も映像信号が載せられスクリーン10上に投影される。観測者である人間はスクリーン手前(レーザ側)から、スクリーン10の反射、散乱光を観測する。角度選択素子として反射角度を制御する配置を採った。   FIG. 2 shows the overall configuration of a laser projection apparatus having a screen that reflects red, blue, and green laser light according to an embodiment of the present invention. The screen has an angle selection element. In addition, lasers are used as short-wavelength laser light sources of three colors of red, blue, and green (1, 2, and 3 in the figure, respectively), and laser beams of three colors of red, blue, and green (respectively, respectively) A screen 10 that reflects only to P1, P2, P3) is used. In FIG. 2, the red laser 1 is continuously emitting light, and the laser beam P1 emitted therefrom is reflected by the mirror 5 and changes its direction. The light is projected onto the liquid crystal cell 7 by the lens system 6a, and is subjected to modulation for placing a video signal for each cell. The image is magnified by the lens system 6 b and projected onto the screen 10. Similarly, the blue laser 2 and the green laser 3 are also projected on the screen 10 with video signals. The human being who observes observes the reflected and scattered light from the screen 10 from the front of the screen (laser side). An arrangement for controlling the reflection angle was adopted as the angle selection element.

図3で本発明のレーザ投射装置の実施の形態1の原理を詳しく説明する。反射体の前には散乱体を有しておりレーザ光はある程度各方向に散乱される。そのためスクリーン10は拡散体12と反射体11により構成されている。レーザ投射部50は3色のレーザ、レンズ系、液晶セル等の投射部を含んだものである。レーザ投射部50からのレーザ光40は拡散体12で方向が各位置で少し変化し、反射体11で反射され再び拡散体12を通って反射光41として、見ている人の目に入る。一方、室内照明30からの照明光42は拡散体12および反射体11を抜けていく。図4はスクリーン上下方向の反射散乱光の分布である。また図5はスクリーン横方向の反射散乱光の分布である。全角度は上下方向約20度、横である左右方向約30度にわたって存在し、その周囲では画像はほとんど見ることができない。図5に反射体11の波長に対する反射特性を示す。照射されるレーザ光の青465nm、緑532nm、赤635nmに対して波長ピークを持ち、反射体として80%反射する誘電体多層膜で出来ている。この実施の形態で散乱体12は浅い凹凸を持つすりガラスでできている。これにより外光の反射は極めて抑えられ黒浮きをかなり防止できる。コントラストは約10倍改善された。誘電体多層膜と散乱体の組み合わせで角度選択素子となり、これにより角度依存性を持たせることができ、この構成は安価で大量に生産可能である。   The principle of Embodiment 1 of the laser projection apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIG. A scatterer is provided in front of the reflector, and the laser light is scattered to some extent in each direction. Therefore, the screen 10 includes a diffuser 12 and a reflector 11. The laser projection unit 50 includes projection units such as three color lasers, a lens system, and a liquid crystal cell. The laser light 40 from the laser projection unit 50 is slightly changed in direction at each position by the diffuser 12, reflected by the reflector 11, and again passes through the diffuser 12 as reflected light 41 and enters the eyes of the viewer. On the other hand, the illumination light 42 from the room illumination 30 passes through the diffuser 12 and the reflector 11. FIG. 4 shows the distribution of reflected and scattered light in the vertical direction of the screen. FIG. 5 shows the distribution of reflected and scattered light in the horizontal direction of the screen. The entire angle exists over about 20 degrees in the vertical direction and about 30 degrees in the horizontal direction, which is the horizontal direction, and almost no image can be seen around it. FIG. 5 shows the reflection characteristics with respect to the wavelength of the reflector 11. It is made of a dielectric multilayer film having a wavelength peak with respect to blue 465 nm, green 532 nm, and red 635 nm of the irradiated laser light and reflecting 80% as a reflector. In this embodiment, the scatterer 12 is made of ground glass having shallow irregularities. As a result, reflection of external light is extremely suppressed, and black float can be considerably prevented. The contrast was improved about 10 times. The combination of the dielectric multilayer film and the scatterer provides an angle selection element, which can provide angle dependency, and this configuration is inexpensive and can be produced in large quantities.

このように周囲から観測できない上に、照明光がある部屋でも黒浮きが少なく、コントラストの良い画面が得られるのはレーザ光の発振波長幅が極めて狭いことにより可能となる。図4のように観測者の上下方向で観測者の方向に反射ピークを一致させると、明るさがピークを保て良い。また左右方向は観測者を中心にできるので図5に示すように対称にするのが良い。この構成が周囲からの覗き見に対して十分効果がある。   In this way, it is not possible to observe from the surroundings, and even in a room with illumination light, it is possible to obtain a high contrast screen with little black floating due to the extremely narrow oscillation wavelength width of the laser light. As shown in FIG. 4, when the reflection peak is made to coincide with the observer's direction in the vertical direction of the observer, the brightness may be kept at the peak. Further, since the left and right direction can be centered on the observer, it is preferable to make it symmetrical as shown in FIG. This configuration is sufficiently effective for peeping from the surroundings.

このような構成により映像情報が載せられたレーザ光以外の明かり(例えば室内照明、太陽などの外光)がスクリーンで反射され、映像を見えにくくすることを防止できる。   With such a configuration, it is possible to prevent the light other than the laser light on which the video information is placed (for example, room light, outside light such as the sun) from being reflected by the screen and making the image difficult to see.

この実施の形態では赤色レーザ1として640nmの赤色半導体レーザ、また青色レーザ2、緑色レーザ3には半導体レーザの光波長変換による短波長レーザ光源を用いた。半導体レーザは消費電力も小さく、装置も小型化できるので良い。光波長変換素子としてMgOドープのLiNbO基板を用いたものである。青色用および緑色用は同構成であるので、簡単に緑色について説明する。ここで用いた半導体レーザは波長810nm、出力2Wのものである。これにより固体レーザの共振器をポンプし光変換素子により200mWの緑色光(波長532nm)が取り出された。緑色は波長変換による構成が高効率で光を取り出せ実用的である。 In this embodiment, a red semiconductor laser having a wavelength of 640 nm is used as the red laser 1, and a short wavelength laser light source is used as the blue laser 2 and the green laser 3 by converting the wavelength of the semiconductor laser. A semiconductor laser is good because it consumes less power and the size of the device can be reduced. An MgO-doped LiNbO 3 substrate is used as the optical wavelength conversion element. Since blue and green have the same configuration, green will be described briefly. The semiconductor laser used here has a wavelength of 810 nm and an output of 2 W. Thereby, the resonator of the solid laser was pumped, and 200 mW of green light (wavelength 532 nm) was extracted by the light conversion element. Green is practical because the wavelength conversion configuration can extract light with high efficiency.

青色、緑色は200mW、赤色は半導体レーザで400mWとなり、装置が構成される。横モードおよびパワーは安定で色再現性が良く、かつコントラストが良い映像が得られた。レーザ光源は高効率であるため装置全体の消費電力は8Wであり、バッテリ駆動が可能であった。バッテリ駆動は持ち運び可能であり、他者からは観測困難な本構成が効果的である。   Blue and green are 200 mW, and red is 400 mW with a semiconductor laser, so that the apparatus is configured. The horizontal mode and power were stable, the color reproducibility was good, and the contrast was good. Since the laser light source is highly efficient, the power consumption of the entire apparatus is 8 W, and battery driving is possible. The battery drive is portable, and this configuration, which is difficult to observe from others, is effective.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について説明する。基本的には実施の形態1と同様の構成である。レーザとしては3原色光を発生する3種類の短波長レーザ光源はともに半導体レーザを用いた。640nmの赤色レーザ、520nmの緑色レーザ、450nmの青色レーザである。それぞれ出力は40mW、30mW、25mWであった。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described. The configuration is basically the same as in the first embodiment. As the laser, semiconductor lasers were used for all of the three types of short wavelength laser light sources generating three primary color lights. A 640 nm red laser, a 520 nm green laser, and a 450 nm blue laser. The outputs were 40 mW, 30 mW, and 25 mW, respectively.

この実施の形態では反射体としてホログラム記録の有機膜を用いた。干渉露光により簡単に反射体を形成できるという特長がある。ここでは、散乱体として微小平面レンズ群を用いた。開口数0.1を持ち直径0.5mmのものを平面に並べると、ロスが少なく有効に機能した。反射波長幅は5nmに設定できたため通常の照明がある部屋においてもコントラストは20まで改善できた。   In this embodiment, an organic film for hologram recording is used as the reflector. There is a feature that a reflector can be easily formed by interference exposure. Here, a microplanar lens group was used as the scatterer. Arranging ones with a numerical aperture of 0.1 and a diameter of 0.5 mm on a plane functioned effectively with little loss. Since the reflection wavelength width could be set to 5 nm, the contrast could be improved to 20 even in a room with normal illumination.

本実施の形態の装置全体の消費電力は3Wであり、容易にバッテリ駆動できた。バッテリ駆動は持ち運び可能であり、他者からは観測が困難な本構成が特に有効である。   The power consumption of the entire apparatus according to the present embodiment is 3 W, and can be easily driven by a battery. This configuration is particularly effective because it can be carried by battery and is difficult to observe from others.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3について説明する。基本的には実施の形態1と同様の構成である。レーザとしては3原色光を発生する3種類の短波長レーザ光源はともに半導体レーザを用いた。この実施の形態では反射体として通常の反射スクリーンとレンズアレイの組み合わせを用いた。レンズアレイは角度選択素子として機能している。下方からのレーザ光は上方に反射するためレンズアレイと反射ミラーを用いているが他の入射方向からは反射しにくいように吸収膜が反射面に形成されている。つまり反射すべき方向にしかミラーがなくそれ以外の方向から入る光は吸収される構成となる。レーザの入射光を異なる方向へと向けるように配置されている結果である。角度20度以内で観測できた。
(Embodiment 3)
Embodiment 3 of the present invention will be described. The configuration is basically the same as in the first embodiment. As the laser, semiconductor lasers were used for all of the three types of short wavelength laser light sources generating three primary color lights. In this embodiment, a combination of a normal reflection screen and a lens array is used as the reflector. The lens array functions as an angle selection element. Since the laser beam from below is reflected upward, a lens array and a reflection mirror are used. However, an absorption film is formed on the reflection surface so as not to be reflected from other incident directions. In other words, there is a mirror only in the direction to be reflected, and light entering from other directions is absorbed. This is a result of arranging the incident light of the laser to be directed in different directions. It was observed within an angle of 20 degrees.

このように周囲から観測できない上に、照明光がある部屋でも黒浮きが少なく、コントラストの良い画面が得られた。観測者の上下方向で観測者の方向に反射ピークを一致させると、明るさがピークを保て良い。この構成が周囲からの覗き見に対して十分効果がある。   In this way, it was not possible to observe from the surroundings, and even in a room with illumination light, there was little black floating and a screen with good contrast was obtained. If the reflection peak is matched with the observer's direction in the vertical direction of the observer, the brightness may be kept at the peak. This configuration is sufficiently effective for peeping from the surroundings.

(実施の形態4)
次に本発明のレーザ投射装置による他の実施の形態を説明する。
(Embodiment 4)
Next, another embodiment of the laser projection apparatus of the present invention will be described.

本発明のレーザ投射装置の実施の形態4の構造図を図7に示す。本実施の形態では背面からレーザ光を投射し、人間が前面から映像を見る構成(背面投射型)について説明する。図7は、本実施の形態のレーザ投射装置である。赤、青、緑の3色のレーザ光を発生するレーザを有している。部分空孔の前には散乱体を有しておりレーザ光はある程度幅を持って散乱される。このような構成により周囲からは観察できにくくできる。図7で赤色レーザ1は連続動作しておりここから出たレーザ光P1は変調器4で映像信号が載せられポリゴンミラーを用いた水平偏向装置15およびガルバノミラーを用いた垂直偏向装置14でスクリーン10上をスキャンされる。同様に青色レーザ2からのレーザ光P2および緑色レーザ3からのレーザ光P3も映像信号が載せられスクリーン10上に投影される。人はレーザ光源側とは反対方向から、スクリーン10の透過、散乱光を観測する。図8はスクリーンの背面から見たものである。部分的に空孔80が設けてあり、それ以外は光が通過しないブラックマスク81となっている。つまり空孔の周囲はレーザ光が不透過となっている。また空孔は画素と1対1対応、つまり一致している。レーザ光は変調されながらスクリーン上をスキャンされており、空孔80より出力されていく。図9はレーザ光源の時間的応答であるが、変調同期信号が入った所のみレーザ光源は発光、これが空孔80と同期しておりレーザ光が空孔80を通り抜けるようになっている。この際、空孔80の中心に達した時はレーザ光出力は最大となるように変調されると効率が良い。レーザ光源が発光している際の強度はアナログ諧調またはディジタル諧調のどちらか、または両方の組み合わせでもかまわない。   A structural diagram of Embodiment 4 of the laser projection apparatus of the present invention is shown in FIG. In the present embodiment, a configuration (rear projection type) in which laser light is projected from the back and a human views an image from the front will be described. FIG. 7 shows a laser projection apparatus according to this embodiment. A laser that generates laser beams of three colors of red, blue, and green is included. A scatterer is provided in front of the partial holes, and the laser light is scattered with a certain width. Such a configuration makes it difficult to observe from the surroundings. In FIG. 7, the red laser 1 is continuously operated, and a laser beam P1 emitted from the red laser 1 is loaded with a video signal by a modulator 4 and screened by a horizontal deflection device 15 using a polygon mirror and a vertical deflection device 14 using a galvano mirror. 10 is scanned. Similarly, a laser beam P2 from the blue laser 2 and a laser beam P3 from the green laser 3 are also projected onto the screen 10 with video signals placed thereon. A human observes the transmitted and scattered light from the screen 10 from the opposite direction to the laser light source side. FIG. 8 is a view from the back of the screen. The holes 80 are partially provided, and the other portions are black masks 81 through which light does not pass. That is, the laser beam is not transmitted around the hole. The holes correspond to the pixels in a one-to-one correspondence, that is, match. The laser beam is scanned on the screen while being modulated, and is output from the holes 80. FIG. 9 shows the time response of the laser light source. The laser light source emits light only when a modulation synchronization signal is input, and this is synchronized with the hole 80 so that the laser light passes through the hole 80. At this time, when the center of the hole 80 is reached, it is efficient if the laser light output is modulated so as to be maximized. The intensity when the laser light source emits light may be either analog gradation or digital gradation, or a combination of both.

なお本実施の形態では変調器を用いて変調を行ったが、直接半導体レーザを変調することも可能である。この際、部品点数が低減でき小型化も図れる。また、緑色は波長変換による構成が高効率で光を取り出せ実用的である。その際ポンプとなる基本波の直接変調が部品点数も増えず良い。   In this embodiment, modulation is performed using a modulator. However, it is also possible to directly modulate a semiconductor laser. At this time, the number of parts can be reduced and the size can be reduced. Also, green is practical because the wavelength conversion configuration can extract light with high efficiency. In this case, direct modulation of the fundamental wave serving as a pump is good without increasing the number of parts.

(実施の形態5)
次に本発明のレーザ投射装置による他の実施の形態を説明する。
(Embodiment 5)
Next, another embodiment of the laser projection apparatus of the present invention will be described.

本発明の実施の形態5について説明する。基本的には実施の形態4と同様の構成である。レーザ光源としては3原色光を発生する3種類の短波長レーザ光源はともに半導体レーザを用いた。この実施の形態では空孔を有する透過スクリーンとレンズアレイの組み合わせを用いた。レンズアレイにより散乱範囲を制限する構成となっている。図10にスクリーン10近傍での断面図を示す。変調されたレーザ光40はスクリーン10上をスキャンされており空孔80より出力されていく。変調同期信号が入った所のみレーザ光源は発光、これが空孔80と同期しており、レーザ光40が空孔80を通り抜けるようになっている。空孔を出て拡散体80で散乱された光はレンズ82のアレイで散乱角度を制限され観測者に到達する。つまり観測者の方向にしかレーザ光は散乱されず、それ以外の方向から入る光は見えない構成となる。この例では角度30度以内で観測できた。この角度が観測者も尤度があり、また覗き見を防止する際も効果的な角度である。ただし人間の視野をある程度固定すると10〜20度と狭くても良い。   Embodiment 5 of the present invention will be described. The configuration is basically the same as that of the fourth embodiment. As the laser light source, a semiconductor laser was used for each of the three types of short wavelength laser light sources generating three primary color lights. In this embodiment, a combination of a transmissive screen having holes and a lens array is used. The scattering range is limited by the lens array. FIG. 10 shows a cross-sectional view in the vicinity of the screen 10. The modulated laser beam 40 is scanned on the screen 10 and outputted from the hole 80. The laser light source emits light only where the modulation synchronization signal is input, and this is synchronized with the hole 80, so that the laser light 40 passes through the hole 80. The light that has exited the holes and scattered by the diffuser 80 reaches the observer with the scattering angle limited by the array of lenses 82. That is, the laser beam is scattered only in the direction of the observer, and the light entering from other directions cannot be seen. In this example, it was observed within an angle of 30 degrees. This angle is also an angle that is effective for observers and also for preventing peeping. However, if the human visual field is fixed to some extent, it may be as narrow as 10 to 20 degrees.

このように周囲から観測できない上に、照明光がある部屋でも黒浮きが少なく、コントラストの良い画面が得られた。観測者の上下方向で観測者の方向に反射ピークを一致させると、明るさがピークを保て良い。この構成が周囲からの覗き見に対して十分効果がある。   In this way, it was not possible to observe from the surroundings, and even in a room with illumination light, there was little black floating and a screen with good contrast was obtained. If the reflection peak is matched with the observer's direction in the vertical direction of the observer, the brightness may be kept at the peak. This configuration is sufficiently effective for peeping from the surroundings.

またレーザ光源は高効率であるため装置全体の消費電力は小さく、バッテリ駆動が可能であった。バッテリ駆動は持ち運び可能であり、他者からは観測困難な本構成が効果的である。   Further, since the laser light source is highly efficient, the power consumption of the entire apparatus is small, and battery driving is possible. The battery drive is portable, and this configuration, which is difficult to observe from others, is effective.

なお実施の形態では3色のレーザ光源を用いたが4色を用いる等、これに限ることはない。また紫外レーザ光源を用いて蛍光を出す装置にも適用可能である。   In the embodiment, laser light sources of three colors are used, but four colors are used, but the present invention is not limited to this. Moreover, it is applicable also to the apparatus which emits fluorescence using an ultraviolet laser light source.

本発明は、コヒーレント光を利用する光情報分野に使用するレーザをスクリーンに投射しその映像を観測するレーザ投射装置に関する。   The present invention relates to a laser projection apparatus that projects a laser used in an optical information field using coherent light onto a screen and observes an image thereof.

本発明のレーザ投射装置の実施の形態1を示す構成図The block diagram which shows Embodiment 1 of the laser projection apparatus of this invention 本発明の実施の形態1のレーザ投射装置の全体構成を示す図The figure which shows the whole structure of the laser projection apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1のレーザ投射装置の原理を示す断面図Sectional drawing which shows the principle of the laser projection apparatus of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態のスクリーン上下方向の反射光の分布を示す図The figure which shows distribution of the reflected light of the screen up-down direction of embodiment of this invention 本発明の実施の形態のスクリーン横方向の反射光の分布を示す図The figure which shows distribution of the reflected light of the screen horizontal direction of embodiment of this invention 波長に対する反射特性を示す図Diagram showing reflection characteristics with respect to wavelength 本発明のレーザ投射装置の実施の形態4を示す構成図The block diagram which shows Embodiment 4 of the laser projection apparatus of this invention 本発明のレーザ投射装置の実施の形態4のスクリーンの背面図The rear view of the screen of Embodiment 4 of the laser projection apparatus of this invention 本発明のレーザ投射装置の実施の形態4の変調同期信号を示す図The figure which shows the modulation | alteration synchronizing signal of Embodiment 4 of the laser projection apparatus of this invention 本発明のレーザ投射装置の実施の形態5のスクリーン付近の断面図Sectional drawing of the screen vicinity of Embodiment 5 of the laser projection apparatus of this invention 従来のレーザ投射装置の構造図Structure of a conventional laser projector

符号の説明Explanation of symbols

1 赤色レーザ
2 青色レーザ
3 緑色レーザ
4 変調器
5 ミラー
6a,6b レンズ系
7 液晶セル
10 スクリーン
11 反射体
12 拡散体
13 吸収体
14 垂直偏向装置
15 水平偏向装置
30 室内照明
40 レーザ光
41 反射光
42 照明光
50 レーザ投射部
70 入射角
71 反射角
72 散乱角
80 空孔
81 ブラックマスク
P1 レーザ光
P2 レーザ光
P3 レーザ光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Red laser 2 Blue laser 3 Green laser 4 Modulator 5 Mirror 6a, 6b Lens system 7 Liquid crystal cell 10 Screen 11 Reflector 12 Diffuser 13 Absorber 14 Vertical deflector 15 Horizontal deflector 30 Indoor illumination 40 Laser light 41 Reflected light 42 Illumination Light 50 Laser Projection 70 Incident Angle 71 Reflection Angle 72 Scattering Angle 80 Hole 81 Black Mask P1 Laser Light P2 Laser Light P3 Laser Light

Claims (21)

少なくとも赤、青、緑の3色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源を有し、かつ前記短波長レーザ光源からの赤、青、緑の3色のレーザ光に対してレーザ光を反射するスクリーンを有し、前記反射光が前記スクリーンに設けられた角度選択素子により特定の角度範囲に制限され反射されるレーザ投射装置。 It has a short wavelength laser light source that generates laser light of at least three colors of red, blue, and green, and reflects the laser light with respect to laser light of three colors of red, blue, and green from the short wavelength laser light source. A laser projection apparatus having a screen, wherein the reflected light is limited and reflected within a specific angle range by an angle selection element provided on the screen. スクリーンには前記各レーザすべての波長ピークに対してのみ反射する反射体を有すること特徴とする請求項1記載のレーザ投射装置。 2. The laser projection apparatus according to claim 1, wherein the screen includes a reflector that reflects only the wavelength peaks of all the lasers. 反射体として反射光が特定の角度範囲に制限される誘電体多層膜を用いている請求項2記載のレーザ投射装置。 The laser projection apparatus according to claim 2, wherein a dielectric multilayer film in which reflected light is limited to a specific angle range is used as the reflector. 反射体として反射光が特定の角度範囲に制限されるホログラム記録を用いている請求項2記載のレーザ投射装置。 The laser projection apparatus according to claim 2, wherein hologram recording in which reflected light is limited to a specific angle range is used as the reflector. 反射体として反射部の前に反射光が特定の角度範囲に制限されるレンズアレイを用いている請求項2記載のレーザ投射装置。 The laser projection device according to claim 2, wherein a lens array in which reflected light is limited to a specific angle range is used as a reflector in front of the reflector. 各レーザ光に対して前記スクリーンに設けられた角度選択素子の角度範囲が30度以下である請求項1記載のレーザ投射装置。 The laser projection device according to claim 1, wherein an angle range of an angle selection element provided on the screen with respect to each laser beam is 30 degrees or less. スクリーンに入射するレーザ光に対し反射光の方向を異なる方向へ向けるよう角度選択素子を配置した請求項6記載のレーザ投射装置。 The laser projection apparatus according to claim 6, wherein an angle selection element is arranged to direct the reflected light in a different direction with respect to the laser light incident on the screen. スクリーンからの反射光の方向を観測者の方向に向けるよう角度選択素子を配置した請求項7記載のレーザ投射装置。 The laser projection apparatus according to claim 7, wherein an angle selection element is disposed so that the direction of reflected light from the screen is directed toward the observer. 短波長レーザ光源に半導体レーザを使用している請求項1記載のレーザ投射装置。 2. The laser projection apparatus according to claim 1, wherein a semiconductor laser is used as the short wavelength laser light source. 短波長レーザ光源のうち緑色は波長変換により構成されている請求項1記載のレーザ投射装置。 The laser projection device according to claim 1, wherein green among short-wavelength laser light sources is configured by wavelength conversion. 少なくとも赤、青、緑の3色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源を有し、かつ前記短波長レーザ光源からの赤、青、緑の3色のレーザ光がスクリーンに設けられた空孔を透過するレーザ投射装置。 A hole having a short wavelength laser light source that emits laser light of at least three colors of red, blue, and green, and provided with a laser beam of three colors of red, blue, and green from the short wavelength laser light source. Projector that transmits light. 空孔の周囲はレーザ光が不透過であり、かつスクリーンの各画素と空孔を一致させる配置となる請求項11項に記載のレーザ投射装置。 The laser projection device according to claim 11, wherein a laser beam is not transmitted around the hole, and each pixel of the screen is aligned with the hole. 空孔で散乱を受けたレーザ光の散乱範囲を制限をする角度選択素子を設けた請求項12項に記載のレーザ投射装置。 The laser projection apparatus according to claim 12, further comprising an angle selection element that limits a scattering range of the laser light scattered by the air holes. 角度選択素子として透過光が特定の角度範囲に制限されるレンズアレイを用いて散乱範囲を制限する構成を用いた請求項13記載のレーザ投射装置。 The laser projection apparatus according to claim 13, wherein the angle selection element is configured to limit a scattering range using a lens array in which transmitted light is limited to a specific angle range. 角度選択素子により各レーザ光に対して空孔で散乱する角度幅を30度以下に制限する請求項14記載のレーザ投射装置。 The laser projection apparatus according to claim 14, wherein the angle width of scattering of each laser beam in the holes by the angle selection element is limited to 30 degrees or less. 短波長レーザ光源が変調されている請求項11記載のレーザ投射装置。 The laser projection apparatus according to claim 11, wherein the short wavelength laser light source is modulated. 短波長レーザ光源の変調が空孔に同期しており、かつ前記空孔の中心に達したときレーザ光の出力が最大になるよう短波長レーザ光源の変調を行う請求項16記載のレーザ投射装置。 17. The laser projection device according to claim 16, wherein the modulation of the short wavelength laser light source is synchronized with the hole, and the short wavelength laser light source is modulated so that the output of the laser beam is maximized when reaching the center of the hole. . スクリーンの背面よりレーザ光を投射し、スクリーン前方から画像を見る構成となる請求項11記載のレーザ投射装置。 The laser projection device according to claim 11, wherein a laser beam is projected from the back of the screen and an image is viewed from the front of the screen. 短波長レーザ光源に半導体レーザを使用している請求項18記載のレーザ投射装置。 19. The laser projection apparatus according to claim 18, wherein a semiconductor laser is used as the short wavelength laser light source. 短波長レーザ光源のうち緑色は波長変換により構成されている請求項18記載のレーザ投射装置。 The laser projection device according to claim 18, wherein green of the short wavelength laser light source is configured by wavelength conversion. 緑色レーザの波長変換された光を変調するため基本波の半導体レーザを変調する請求項20記載のレーザ投射装置。 21. The laser projection apparatus according to claim 20, wherein a fundamental wave semiconductor laser is modulated in order to modulate the wavelength-converted light of the green laser.
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