JP2014098754A - Laser display device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザディスプレイ装置に関し、より詳細には、スペックルノイズ除去機構を備えたレーザディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a laser display device, and more particularly to a laser display device having a speckle noise removal mechanism.
レーザディスプレイは、低消費電力である、色再現性が原理的に優れている、プロジェクターの小型化が可能である、という特徴を備えているため、近年注目されている。一方で、レーザディスプレイでは、光源にレーザを用いているため、コヒーレントなレーザ光がスクリーンの微小凹凸の干渉によって生じる斑点状の画像ノイズである「スペックルノイズ」が発生し、画質を著しく劣化させるといった問題があることが知られている。 Laser displays have attracted attention in recent years because they have features such as low power consumption, excellent color reproducibility in principle, and the ability to reduce the size of projectors. On the other hand, in laser displays, since a laser is used as the light source, “speckle noise”, which is speckled image noise generated by interference of minute irregularities on the screen, is generated by coherent laser light, which significantly degrades image quality. It is known that there is a problem.
この「スペックルノイズ」を除去して画質の劣化を抑制するための構成として、図1に示すような、光偏向器と拡散板とを組み合わせてスペックルノイズ除去を行うレーザディスプレイ装置が提案されている。このレーザディスプレイ装置では、レーザ光源11から出力されたレーザ光が拡散板13によって拡散された後、レンズ14により2次元空間変調素子15に向けられる。2次元空間変調素子15では、受け取った光のうちディスプレイ表示する光のみを選択的に透過させて投影レンズ16に入力し、投影レンズ16に入力された光がスクリーン17に投影されることによりディスプレイ表示が行われる。
As a configuration for removing the “speckle noise” and suppressing the deterioration of the image quality, a laser display device that removes speckle noise by combining an optical deflector and a diffusion plate as shown in FIG. 1 has been proposed. ing. In this laser display device, the laser light output from the
図1に示す2次元空間変調素子を用いるレーザディスプレイにおいては、振動手段12によって拡散板13を振動させることによりスペックルノイズの低減が試みられている。
In the laser display using the two-dimensional spatial modulation element shown in FIG. 1, it is attempted to reduce speckle noise by vibrating the
このように2次元空間変調素子を用いるレーザディスプレイにおいては、図1に示すように拡散板を振動させることによりスペックルノイズの低減が試みられているが、振動させるための可動部分を持つので、信頼性が損なわれ、また小型化が困難であるという問題があった。 Thus, in a laser display using a two-dimensional spatial modulation element, it has been attempted to reduce speckle noise by vibrating the diffusion plate as shown in FIG. 1, but since it has a movable part for vibrating, There was a problem that reliability was impaired and miniaturization was difficult.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、可動部のないスペックルノイズ除去機構を備えたレーザディスプレイ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a laser display device including a speckle noise removing mechanism having no movable part.
上記の課題を解決するために、本発明の一実施態様は、レーザ光を出力するレーザ光源と、該レーザ光源から出力されたレーザ光を空間的コヒーレンスが低下した拡散光とすることによりスペックルノイズを除去するスペックルノイズ除去機構と、前記拡散光をコリメートするコリメートレンズと、前記コリメートされた光を選択的にスクリーンに投射することにより所望の画像をディスプレイ表示するディスプレイ表示手段とを備えたレーザディスプレイ装置において、前記スペックルノイズ除去機構は、2次元光偏向器と拡散板とを有し、2次元光偏向器で前記レーザ光源から出力されたレーザ光を2次元的に走査して前記拡散板の異なる位置に出力し、拡散板の位置に応じて異なる程度で拡散された拡散光を出力することによりレーザ光を空間的コヒーレンスが低下した拡散光とすることを特徴とするレーザディスプレイ装置である。 In order to solve the above-described problems, an embodiment of the present invention includes a laser light source that outputs laser light, and speckle by using the laser light output from the laser light source as diffused light with reduced spatial coherence. A speckle noise removing mechanism for removing noise, a collimating lens for collimating the diffused light, and a display display means for displaying a desired image by selectively projecting the collimated light onto a screen. In the laser display device, the speckle noise removing mechanism includes a two-dimensional optical deflector and a diffuser plate, and the two-dimensional optical deflector scans the laser light output from the laser light source two-dimensionally. Laser output by outputting diffused light that is output to different positions on the diffuser and diffused to different extents depending on the position of the diffuser Which is a laser display apparatus characterized by a diffuse light spatial coherence decreased.
本発明によれば、レーザ光源からの光を2次元光偏向器により拡散板内で2次元走査することで、拡散板を透過した照明光の空間的コヒーレンスを低下させ、スペックルノイズを低減することが可能となる。 According to the present invention, the light from the laser light source is two-dimensionally scanned in the diffusion plate by the two-dimensional optical deflector, thereby reducing the spatial coherence of the illumination light transmitted through the diffusion plate and reducing speckle noise. It becomes possible.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図2に、本発明のレーザディスプレイ装置の概略構成を示す。レーザディスプレイ装置は、図2に示すように、レーザ光源11と、2次元光偏向器18と、拡散板13と、コリメートレンズ14と、2次元空間変調素子15と、投影レンズ16と、スクリーン17とを備えて構成されている。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the laser display device of the present invention. As shown in FIG. 2, the laser display device includes a
レーザ光源11は、例えば赤色、緑色、青色等の半導体レーザから構成される。任意の種類のレーザを用いることができるが、緑色レーザとしては波長変換レーザを用いてもよい。
The
2次元光偏向器18は、レーザ光源11から出力された光を2次元に走査しながら拡散板13に入射させる。2次元光偏向器18としては、2次元偏向が可能な偏向素子を用いてもよいし、図3に示すように、1次元の光偏向素子を2つ組み合わせて構成してもよい。
The two-dimensional
図2に、広角・高速光走査が可能なK1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1、0≦y<1)光偏向素子により構成された2次元光偏向器を示した。2つのK1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1、0≦y<1)結晶21、25のそれぞれに金属電極22、23、26、27で形成される金属電極の対が設けられている。この電極対22、23、26、27に電圧を印加することで、K1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1、0≦y<1)結晶21でy方向の光偏向が、K1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1、0≦y<1)結晶25でx方向の光偏向が得られる。広角な光偏向を引き起こすには、結晶に印加される電界と平行な偏光の光を入射する必要があるため、入射光の偏光方向はy方向とし、K1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1、0≦y<1)結晶21を通過後は半波長板24により偏光方向はx方向としている。
FIG. 2 shows a two-dimensional optical deflection composed of K 1 -y Li y Ta 1 -x Nb x O 3 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <1) optical deflection elements capable of wide-angle and high-speed optical scanning. Showed the vessel. Two K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <1) metals formed by
拡散板13は、入射された光を、入射された位置に応じて異なる程度で拡散する。拡散された拡散光はコリメートレンズ14に入力するよう設定されている。拡散板13としては、市販の拡散板を用いることができるが、ホログラムを用いることが好ましい。拡散板13としてホログラムを用いると、レンズ14との相対的な大きさや距離を自由に設定しても、レンズ14からはずれる光をなくすことができるため、光量が無駄にならず、また光量の時間的揺らぎを抑制することが可能となる。ホログラムのパターンを設定することにより拡散の程度を制御することができるからである。拡散板13としてホログラムを用いない場合は、拡散板13はコリメートレンズ14との相対的な大きさや距離を調整することにより拡散された拡散光はコリメートレンズ14に入力するよう設定される。
The
コリメートレンズ14に入力された光は、コリメートされて、2次元空間変調素子15に入力される。2次元空間変調素子15としては、たとえば透過型液晶のHTPS(High Temperature Poly-Silicon)を用いることができる。2次元空間変調素子15は、入力された光のうちディスプレイ表示する光のみを選択的に透過させて投影レンズ16に入力する。ディスプレイ表示する光が、投影レンズ16に入力されると、ディスプレイ17に投影されることにより、所望の画像のディスプレイ表示が行われる。
The light input to the collimating
図2に示す構成のレーザディスプレイ装置では、2次元光偏向器18により2次元走査されたレーザ光は時間的に拡散板13の違う場所にあたるため、拡散板13を透過した照明光は空間的コヒーレンスが低下する。この構成によりスクリーンの微小凹凸の干渉が抑制でき、スペックルノイズを低減することが可能となる。具体的には、拡散板13へ入射されるレーザ光のスポットの面積がS1であり、1フレーム中に光偏向器により走査できる拡散板13内の面積がS2であるとすると、スペックルノイズコントラストCは、C=(S1/S2)1/2に低減される。よって、スペックルノイズコントラストを低減するには、1フレーム中に走査できるスポットの数を増やせればよいことがわかる。つまり広角・高速光走査が可能な2次元光偏向器18を用いることで、より効果的にスペックルノイズを低減することができる。
In the laser display device having the configuration shown in FIG. 2, the laser light that is two-dimensionally scanned by the two-dimensional
上記レーザディスプレイ装置では、2次元空間変調素子15として透過型液晶のHTPSを用いる場合を例に挙げて説明したが、図4に示すように構成を変更することにより、2次元空間変調素子19として反射型の空間変調素子である反射型液晶のLCOS(Liquid Crystal on Silicon)や、反射型MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いることも可能である。
In the laser display device described above, the case where the transmissive liquid crystal HTPS is used as the two-dimensional
本発明のレーザディスプレイ装置の効果を例証するために、図2と同様の構成のレーザディスプレイ装置を作成した。レーザ光源は、赤色が波長640nm、緑色が波長515nm、青色が波長450nmの半導体レーザとした。2次元光偏向器としては図2と同様の2つのK1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1、0≦y<1)光偏向素子を用いた。拡散板として、ホログラムを用いて光がコリメートレンズを外れないようにした。拡散板内のスポット点数は100×100点とした。2次元空間変調素子としては、透過型液晶のHTPS(High Temperature Poly-Silicon)を用い、フレームレートは60fpsとした。 In order to illustrate the effect of the laser display device of the present invention, a laser display device having the same configuration as that of FIG. 2 was prepared. The laser light source was a semiconductor laser having a wavelength of 640 nm for red, a wavelength of 515 nm for green, and a wavelength of 450 nm for blue. As the two-dimensional optical deflector, two K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <1) optical deflecting elements similar to those in FIG. 2 were used. A hologram is used as a diffusion plate to prevent light from coming off the collimating lens. The number of spot points in the diffusion plate was 100 × 100 points. As the two-dimensional spatial modulation element, transmissive liquid crystal HTPS (High Temperature Poly-Silicon) was used, and the frame rate was set to 60 fps.
上記構成のレーザディスプレイ装置により、1段目のK1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1、0≦y<1)光偏向素子21を30Hzで走査し、2段目のK1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1、0≦y<1)光偏向素子25を3kHzで走査してラスタースキャンを行い、1フレーム中に100×100点の走査を行った。その結果、スペックルノイズコントラストを1/100に低減することができた。
The laser display device having the above configuration scans the first stage of K 1 -y Li y Ta 1-x Nb x O 3 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <1)
11 レーザ光源
18 2次元光偏向器
13 拡散板
14 レンズ
15、19 2次元空間変調素子
16 投影レンズ
17 スクリーン
21、25 K1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1、0≦y<1)結晶
22、23、26,27 電極
24 半波長板
11 Laser
13
17 screens
21, 25 K1-yLiyTa1-xNbxO3 (0≤x≤1, 0≤y <1)
Claims (3)
該レーザ光源から出力されたレーザ光を空間的コヒーレンスが低下した拡散光とすることによりスペックルノイズを除去するスペックルノイズ除去機構と、
前記拡散光をコリメートするコリメートレンズと、
前記コリメートされた光を選択的にスクリーンに投射することにより所望の画像をディスプレイ表示するディスプレイ表示手段とを備えたレーザディスプレイ装置において、
前記スペックルノイズ除去機構は、2次元光偏向器と拡散板とを有し、2次元光偏向器で前記レーザ光源から出力されたレーザ光を2次元的に走査して前記拡散板の異なる位置に出力し、拡散板の位置に応じて異なる程度で拡散された拡散光を出力することによりレーザ光を空間的コヒーレンスが低下した拡散光とすることを特徴とするレーザディスプレイ装置。 A laser light source for outputting laser light;
A speckle noise removal mechanism that removes speckle noise by making the laser light output from the laser light source into diffused light with reduced spatial coherence;
A collimating lens for collimating the diffused light;
In a laser display device comprising display display means for displaying a desired image by selectively projecting the collimated light onto a screen,
The speckle noise removing mechanism includes a two-dimensional optical deflector and a diffuser plate, and the two-dimensional optical deflector scans the laser beam output from the laser light source two-dimensionally, so that different positions of the diffuser plate are obtained. The laser display device is characterized in that the laser light is converted into diffused light with reduced spatial coherence by outputting diffused light that is diffused to a different extent depending on the position of the diffuser plate.
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