JP2017054067A

JP2017054067A - 画像表示装置

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Publication number: JP2017054067A
Application number: JP2015179517A
Authority: JP
Inventors: 智美松村; Tomomi Matsumura
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2017-03-16

Abstract

【課題】装置を大型化させない簡単な構成で、レーザのロスを発生させずにスペックルを低減させることができる画像表示装置を提供する。【解決手段】レーザ光源５１は、赤のレーザを発するＲレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２と、緑のレーザを発するＧレーザ発振器５１ｇと、青のレーザを発するＢレーザ発振器５１ｂとを有する。Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２は、発する赤のレーザの波長が互いに異なる。合成部５７は、レーザ光源５１より発せられた赤のレーザと緑のレーザと青のレーザとを合成して合成レーザを生成する。光偏向器１０は、合成レーザを水平及び垂直方向に偏向してスクリーンに画像を表示させる。【選択図】図１

Description

本発明は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色のレーザを用いて画像表示する画像表示装置に関する。

近年、MEMS（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた光偏向器が種々開発されている。光偏向器は、画像を表示させるための画像表示装置に用いられる。光偏向器のミラーに３原色のレーザを照射し、ミラーを２次元的に偏向させる。これによって、光偏向器は、レーザを水平方向及び垂直方向に走査させて、スクリーン上に画像を表示させることができる。この種の画像表示装置は、特許文献１に記載されている。

特開２０１４−４８３２７号公報

レーザは波長が揃っているコヒーレント光であることから、上記の画像表示装置においては、スクリーンで反射したレーザの反射光が干渉しあって、スペックルが発生するという不具合がある。

従来、スクリーンに振動を与えたり、レーザ光源とスクリーンとの間の光学系にスペックル除去素子を挿入したりして、スペックルを低減させている。これらの従来のスペックルの低減方法では、振動の発生源が必要となるため装置が大型化または複雑化したり、レーザのロスが発生して輝度が低下したりする不具合がある。そこで、簡単な構成で、レーザのロスを発生させずに、スペックルを低減させることが求められる。

本発明は、装置を大型化または複雑化させない簡単な構成で、レーザのロスを発生させずにスペックルを低減させることができる画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、赤のレーザを発するＲレーザ発振器と、緑のレーザを発するＧレーザ発振器と、青のレーザを発するＢレーザ発振器とを有し、前記Ｒレーザ発振器と前記Ｇレーザ発振器と前記Ｂレーザ発振器とのうちの少なくとも１つが、発するレーザの波長が互いに異なる２つのレーザ発振器で構成されているレーザ光源と、前記レーザ光源より発せられた赤のレーザと緑のレーザと青のレーザとを合成して合成レーザを生成する合成部と、前記合成レーザを水平及び垂直方向に偏向してスクリーンに画像を表示させる光偏向器とを備えることを特徴とする画像表示装置を提供する。

本発明の画像表示装置によれば、装置を大型化させない簡単な構成で、レーザのロスを発生させずにスペックルを低減させることができる。

第１実施形態の画像表示装置を示すブロック図である。画像表示装置によってスクリーンに画像表示する概略的な構成を示す斜視図である。比視感度曲線を示す特性図である。複数の温度におけるＲレーザ発振器の入力電流と出力パワーとの関係を示す特性図である。複数の温度におけるＢレーザ発振器及びＧレーザ発振器の入力電流と出力パワーとの関係を示す特性図である。第２実施形態の画像表示装置を示す部分ブロック図である。第３実施形態の画像表示装置を概念的に示す部分ブロック図である。

以下、各実施形態の画像表示装置について、添付図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１において、第１実施形態の画像表示装置１０１は、概略的には、光偏向器１０と、制御部２０と、温度センサ３０と、レーザ駆動部４０と、レーザ発生部５０とを備える。

光偏向器１０は、例えばMEMS技術を用いて構成することができる。光偏向器１０は、水平偏向駆動部１１と、垂直偏向駆動部１２と、駆動検出部１３と、ミラー１４とを有する。制御部２０は、マイクロコンピュータまたはマイクロプロセッサで構成することができる。制御部２０には、画像表示装置１０１で表示する画像を示す画像信号が入力される。

制御部２０は、入力された画像信号の水平同期信号に基づいて、ミラー１４を水平方向に揺動させるための水平駆動信号を生成して水平偏向駆動部１１に供給する。制御部２０は、入力された画像信号の垂直同期信号に基づいて、ミラー１４を垂直方向に揺動させるための垂直駆動信号を生成して垂直偏向駆動部１２に供給する。

水平偏向駆動部１１及び垂直偏向駆動部１２は、水平駆動信号及び垂直駆動信号に基づいて、ミラー１４を水平方向及び垂直方向に揺動させる。ミラー１４は、レーザ発生部５０より出力されたレーザを水平方向及び垂直方向に偏向させる。駆動検出部１３は、ミラー１４の揺動を検出して、駆動検出信号を制御部２０に供給する。

温度センサ３０は、画像表示装置１０１の温度を検出して検出値を制御部２０に供給する。温度センサ３０は、レーザ発生部５０近傍の温度を検出するのがよい。

レーザ駆動部４０は、Ｒレーザ駆動部４０ｒと、Ｂレーザ駆動部４０ｂと、Ｇレーザ駆動部４０ｇとを有する。Ｒレーザ駆動部４０ｒと、Ｂレーザ駆動部４０ｂと、Ｇレーザ駆動部４０ｇは、それぞれ、レーザ発振器を駆動する駆動回路で構成することができる。

レーザ発生部５０は、レーザ光源５１と、合成部５７と、ミラー５５と、レンズ５６とを有する。レーザ光源５１は、Ｒのレーザを発する２つのＲレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２と、Ｂのレーザを発するＢレーザ発振器５１ｂと、Ｇのレーザを発するＧレーザ発振器５１ｇとを有する。合成部５７は、偏向ビームスプリッタ５２と、ダイクロイックミラー５３，５４とを有する。

Ｒのレーザの波長は、例えば６４８ｎｍ〜６５６ｎｍ（中心６５３ｎｍ）である。Ｂのレーザの波長は、例えば４４５ｎｍ〜４６０ｎｍ（中心４５３ｎｍ）である。Ｇのレーザの波長は、例えば５０５ｎｍ〜５２５ｎｍ（中心５１５ｎｍ）である。

Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２と、Ｂレーザ発振器５１ｂと、Ｇレーザ発振器５１ｇはそれぞれ半導体レーザによって構成することができる。

Ｒレーザ駆動部４０ｒは、Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２がそれぞれ所定のパワーでＲのレーザを発するようＲレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２を駆動する。Ｂレーザ駆動部４０ｂは、Ｂレーザ発振器５１ｂが所定のパワーでＢのレーザを発するようＢレーザ発振器５１ｂを駆動する。Ｇレーザ駆動部４０ｇは、Ｇレーザ発振器５１ｇが所定のパワーでＧのレーザを発するようＧレーザ発振器５１ｇを駆動する。

制御部２０は、Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２とＢレーザ発振器５１ｂとＧレーザ発振器５１ｇとがそれぞれ画像信号に応じたレーザを発するよう、Ｒレーザ駆動部４０ｒとＢレーザ駆動部４０ｂとＧレーザ駆動部４０ｇとを制御する。

Ｒレーザ発振器５１ｒ１は、Ｓ偏向とＰ偏向とのうちの一方の偏向（例えばＳ偏向）のＲのレーザを発し、Ｒレーザ発振器５１ｒ２は他方の偏向（例えばＰ偏向）のＲのレーザを発する。偏向ビームスプリッタ５２は、例えば誘電体多層膜によって、一方の偏向のＲのレーザの光路を９０°曲げるように反射させ、他方の偏向のＲのレーザを透過させる。

これによって、偏向ビームスプリッタ５２は、Ｒレーザ発振器５１ｒ１より発せられたＲのレーザとＲレーザ発振器５１ｒ２より発せられたＲのレーザとを合成して射出する。

ここでは偏向ビームスプリッタ５２をキューブ型としているが、プレート型であってもよい。

Ｒレーザ発振器５１ｒ１が発するＲのレーザとＲレーザ発振器５１ｒ２が発するＲのレーザとは波長が異なっている。互いの波長は１０ｎｍまたはそれ以上異ならせるのがよい。レーザの波長が異なるとは、誤差の範囲を超えて波長を意図的に異ならせているということである。

ダイクロイックミラー５３は、Ｂレーザ発振器５１ｂより発せられたＢのレーザの光路を９０°曲げるように反射させ、偏向ビームスプリッタ５２より射出されたＲのレーザを透過させる。これによって、ダイクロイックミラー５３は、Ｂレーザ発振器５１ｂより発せられたＢのレーザと偏向ビームスプリッタ５２より射出されたＲのレーザとを合成する。

ダイクロイックミラー５４は、Ｇレーザ発振器５１ｇより発せられたＧのレーザの光路を９０°曲げるように反射させ、ダイクロイックミラー５３より射出されたＲとＢとの合成レーザを透過させる。これによって、ダイクロイックミラー５４は、Ｇレーザ発振器５１ｇより発せられたＧのレーザとダイクロイックミラー５３より射出されたＲとＢとの合成レーザとを合成して、Ｒ，Ｇ，Ｂのレーザが合成された合成レーザを射出する。

合成部５７は、偏向ビームスプリッタ５２とダイクロイックミラー５３，５４とを用いる構成に限定されず、プリズムを用いる等の他の構成であってもよい。

ミラー５５は合成レーザの光路の方向を変更させる必要がある場合に備えられ、合成レーザの光路を目的の方向に曲げるように反射させる。レンズ５６は合成レーザをミラー１４に集光させる。レンズ５６は、レーザ光源５１の各々のレーザ発振器の出力端毎に設けられていてもよい。前述のように、ミラー１４は、入射した合成レーザを水平方向及び垂直方向に偏向させる。

以上の構成によって、図２に概略的に示すように、スクリーン６０には、ミラー１４によって反射した合成レーザが水平方向及び垂直方向にラスタスキャンされて、画像信号に基づく画像が表示される。

第１実施形態の画像表示装置１０１は、互いに波長が異なるＲのレーザを発する２つのＲレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２を備えるので、少なくともＲのレーザに起因するスペックルを低減させることができる。

第１実施形態の画像表示装置１０１は、既存の構成と比較して、Ｒレーザ発振器５１ｒ１を追加して偏向ビームスプリッタ５２を設ける程度の構成であるので、装置をほとんど大型化させることがなく、レーザのロスを発生させることはない。

ところで、人の目は光を感じるときの感度が波長によって異なっている。図３は、最大感度を１としたときの比視感度曲線を示している。Ｒ，Ｇ，Ｂの比視感度は図３に示すような大小関係を有する。

そこで、実際には、制御部２０は、Ｒ，Ｇ，Ｂの比視感度の違いを考慮して、Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２とＢレーザ発振器５１ｂとＧレーザ発振器５１ｇとがそれぞれ適切なパワーでレーザを発するよう、Ｒレーザ駆動部４０ｒとＢレーザ駆動部４０ｂとＧレーザ駆動部４０ｇとを制御する必要がある。

また、Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２とＢレーザ発振器５１ｂとＧレーザ発振器５１ｇとがそれぞれ出力するパワーは、温度によって変化する。図４Ａ及び図４Ｂは、温度が２０℃と８０℃のときの入力電流と出力パワーとの関係を示している。

Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２においては、図４Ａに示すように、温度が８０℃のときの出力パワーは温度が２０℃のときと比較して大きく低下する。Ｂレーザ発振器５１ｂ及びＧレーザ発振器５１ｇにおいては、図４Ｂに示すように、温度が８０℃のとき出力パワーは温度が２０℃のときと比較して若干低下するものの、低下の程度は、Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２におけるそれよりも小さい。

なお、厳密には、Ｂレーザ発振器５１ｂにおける入力電流と出力パワーとの関係と、Ｇレーザ発振器５１ｇにおける入力電流と出力パワーとの関係とは同じではないが、図４Ｂでは、概略的な共通の特性で図示している。

制御部２０は、温度センサ３０が検出した温度の検出値に応じて、Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２とＢレーザ発振器５１ｂとＧレーザ発振器５１ｇとがそれぞれ適切なパワーでレーザを発するよう、Ｒレーザ駆動部４０ｒとＢレーザ駆動部４０ｂとＧレーザ駆動部４０ｇとを制御することが好ましい。

上記のように、Ｒレーザは温度上昇による出力低下が最も著しく、温度が高くなるほど出力パワーが大きく低下する。第１実施形態の画像表示装置１０１は、２つのＲレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２を備えるので、スペックルを低減させる効果に加えて、高温になっても十分な出力パワーのＲのレーザを発することができるという効果を奏する。

図１においては、Ｒのレーザを合成し、次に合成したＲのレーザとＢのレーザとを合成し、最後に、合成したＲ・ＢのレーザとＧのレーザとを合成しているが、合成の順番は特に限定されない。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態の画像表示装置１０２におけるレーザ駆動部４０とレーザ発生部５０の部分のみを示している。光偏向器１０と制御部２０と温度センサ３０の部分は第１実施形態の画像表示装置１０１と同じであり、図示及び説明を省略する。

図５に示す第２実施形態の画像表示装置１０２において、レーザ光源５１は、Ｇのレーザを発する２つのＧレーザ発振器５１ｇ１，５１ｇ２と、Ｒのレーザを発するＲレーザ発振器５１ｒと、Ｂのレーザを発するＢレーザ発振器５１ｂとを有する。

Ｇレーザ発振器５１ｇ１が発するＧのレーザとＧレーザ発振器５１ｇ２が発するＧのレーザとは波長が異なっている。同様に、互いの波長は１０ｎｍまたはそれ以上異ならせるのがよい。

第２実施形態の画像表示装置１０２は、互いに波長が異なるＧのレーザを発する２つのＧレーザ発振器５１ｇ１，５１ｇ２を備えるので、少なくともＧのレーザに起因するスペックルを低減させることができる。図３に示すように、Ｇの比視感度はＲ，Ｂの比視感度よりも高いので、スペックルを低減させる効果が大きい。

＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の画像表示装置１０３を概念的かつ部分的に示している。図６に示す第３実施形態の画像表示装置１０３は、Ｒのレーザを発する２つのＲレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２と、Ｂのレーザを発する２つのＢレーザ発振器５１ｂ１，５１ｂ２と、Ｇのレーザを発する２つのＧレーザ発振器５１ｇ１，５１ｇ２とを有する。

即ち、レーザ光源５１は、Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２とＢレーザ発振器５１ｂ１，５１ｂ２とＧレーザ発振器５１ｇ１，５１ｇ２とによって構成されている。

Ｒレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２が発する２つのＲのレーザは波長が互いに異なる。Ｂレーザ発振器５１ｂ１，５１ｂ２が発する２つのＢのレーザは波長が互いに異なる。Ｇレーザ発振器５１ｇ１，５１ｇ２が発する２つのＧのレーザは波長が互いに異なる。波長が異なる程度は、第１及び第２実施形態と同様である。

Ｒ合成器５７１は、２つのＲレーザ発振器５１ｒ１，５１ｒ２より発せられたＲのレーザを合成する。Ｂ合成器５７２は、２つのＢレーザ発振器５１ｂ１，５１ｂ２より発せられたＢのレーザを合成する。Ｒ・Ｂ合成器５７３は、ＲのレーザとＢのレーザとを合成する。

Ｇ合成器５７４は、２つのＧレーザ発振器５１ｇ１，５１ｇ２より発せられたＧのレーザを合成する。Ｒ・Ｇ・Ｂ合成器５７５は、ＲのレーザとＧのレーザとＢのレーザとを合成して合成レーザを射出する。

即ち、合成部５７は、Ｒ合成器５７１と、Ｂ合成器５７２と、Ｒ・Ｂ合成器５７３と、Ｇ合成器５７４と、Ｒ・Ｇ・Ｂ合成器５７５とによって構成されている。

第３実施形態の画像表示装置１０３によれば、Ｒ，Ｇ，Ｂ全てのレーザが互いに波長の異なる２つのレーザによって構成されているので、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのレーザに起因するスペックルを低減させることができる。

レーザ発振器自体は小さいので、レーザ光源５１を、Ｒ，Ｇ，Ｂの全てで２つのレーザ発振器を有する構成としても、装置をほとんど大型化させることはない。

＜第４実施形態＞
Ｂのレーザを発するＢレーザ発振器５１ｂのみを、波長が互いに異なる２つのＢのレーザを発する２つのＢレーザ発振器で構成してもよい。

＜第５実施形態＞
Ｒレーザ発振器５１ｒとＢレーザ発振器５１ｂとＧレーザ発振器５１ｇとのうちの任意の２つのレーザ発振器を、波長が互いに異なる２つのレーザを発する２つのレーザ発振器で構成してもよい。

本発明は以上説明した第１〜第５実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

１０光偏向器
５１レーザ光源
５１ｒ，５１ｒ１，５１ｒ２Ｒレーザ発振器
５１ｇ，５１ｇ１，５１ｇ２Ｇレーザ発振器
５１ｂ，５１ｂ１，５１ｂ２Ｂレーザ発振器
５７合成部
６０スクリーン
１０１〜１０３画像表示装置

Claims

赤のレーザを発するＲレーザ発振器と、緑のレーザを発するＧレーザ発振器と、青のレーザを発するＢレーザ発振器とを有し、前記Ｒレーザ発振器と前記Ｇレーザ発振器と前記Ｂレーザ発振器とのうちの少なくとも１つが、発するレーザの波長が互いに異なる２つのレーザ発振器で構成されているレーザ光源と、
前記レーザ光源より発せられた赤のレーザと緑のレーザと青のレーザとを合成して合成レーザを生成する合成部と、
前記合成レーザを水平及び垂直方向に偏向してスクリーンに画像を表示させる光偏向器と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
前記レーザ光源は、温度上昇による出力低下が最も著しい色のレーザ発振器が２つのレーザ発振器で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
前記レーザ光源は、前記Ｒレーザ発振器が２つのレーザ発振器で構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
前記レーザ光源は、比視感度が最も高い色のレーザ発振器が２つのレーザ発振器で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
前記レーザ光源は、前記Ｇレーザ発振器が２つのレーザ発振器で構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の画像表示装置。