JP2788770B2 - レーザ表示装置 - Google Patents
レーザ表示装置Info
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- JP2788770B2 JP2788770B2 JP28240589A JP28240589A JP2788770B2 JP 2788770 B2 JP2788770 B2 JP 2788770B2 JP 28240589 A JP28240589 A JP 28240589A JP 28240589 A JP28240589 A JP 28240589A JP 2788770 B2 JP2788770 B2 JP 2788770B2
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- Japan
- Prior art keywords
- laser
- polygon mirror
- screen
- light sources
- laser beam
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はレーザ光を用いた表示装置に関する。
＜従来の技術＞ レーザ表示装置は、半導体レーザ等からのレーザ光を
スクリーン上において走査しつつ、同時にレーザ光出力
のON・OFF制御等を行うことによってスクリーン上に所
望の文字や図形パターン等を描き出す装置で、そのレー
ザ光の走査方法としては、従来、ラスタースキャニング
方式がある。
スクリーン上において走査しつつ、同時にレーザ光出力
のON・OFF制御等を行うことによってスクリーン上に所
望の文字や図形パターン等を描き出す装置で、そのレー
ザ光の走査方法としては、従来、ラスタースキャニング
方式がある。
第６図に、ラスタースキャニング方式によるレーザ表
示装置のブロック図を示す。
示装置のブロック図を示す。
ガスレーザ61および62から発振され、AOM（音響光学
変調器）63によって１次回折光のみが抽出された、赤、
緑、青の各波長に対応する各レーザ光は、それぞれコリ
メータ64を通過した後、ビームスプリッタ65によって色
合成される。この色合成された後のレーザ光は、ポリゴ
ンミラー66により反射され、さらにガルバノミラー（振
動スキャナ）67によって反射されてスクリーン68上へと
導かれる。
変調器）63によって１次回折光のみが抽出された、赤、
緑、青の各波長に対応する各レーザ光は、それぞれコリ
メータ64を通過した後、ビームスプリッタ65によって色
合成される。この色合成された後のレーザ光は、ポリゴ
ンミラー66により反射され、さらにガルバノミラー（振
動スキャナ）67によって反射されてスクリーン68上へと
導かれる。
さて、ラスタースキャニング方式は、レーザ光を、ポ
リゴンミラー66の回転によりスクリーン68上Ｘ方向に１
ライン走査した時点で、ガルバノミラー66を駆動してそ
の走査ラインをＹ方向に１ライン分だけ移動させるとい
う動作を順次繰り返して行くことによって、スクリーン
68全面亘ってレーザ光を走査する方式で、この走査中に
各AOM63を、例えばテレビカメラやビデオテープレコー
ダ等の入力信号に応じて駆動制御し、レーザ光のスクリ
ーン68への照射の有無、また色彩等を調節することによ
って所望の文字や図形パターン等がスクリーン68上に表
示される。
リゴンミラー66の回転によりスクリーン68上Ｘ方向に１
ライン走査した時点で、ガルバノミラー66を駆動してそ
の走査ラインをＹ方向に１ライン分だけ移動させるとい
う動作を順次繰り返して行くことによって、スクリーン
68全面亘ってレーザ光を走査する方式で、この走査中に
各AOM63を、例えばテレビカメラやビデオテープレコー
ダ等の入力信号に応じて駆動制御し、レーザ光のスクリ
ーン68への照射の有無、また色彩等を調節することによ
って所望の文字や図形パターン等がスクリーン68上に表
示される。
＜発明が解決しようとする課題＞ ところで、従来のラスタースキャニング方式による表
示装置によれば、目視によるチラツキ現象が認識されな
い程度の画像を得るには、ポリゴンミラーの回転数を15
000rpm以上に設定する必要があり、また、これに伴って
ガルバノミラーも高速に駆動する必要がある。このた
め、それぞれの駆動機構のコストが高くつくばかりでな
く、各駆動機構の寿命、特に軸受の寿命が非常に短くそ
のメンテナンスを頻繁に行わなければならないという問
題があった。
示装置によれば、目視によるチラツキ現象が認識されな
い程度の画像を得るには、ポリゴンミラーの回転数を15
000rpm以上に設定する必要があり、また、これに伴って
ガルバノミラーも高速に駆動する必要がある。このた
め、それぞれの駆動機構のコストが高くつくばかりでな
く、各駆動機構の寿命、特に軸受の寿命が非常に短くそ
のメンテナンスを頻繁に行わなければならないという問
題があった。
さらに、ポリゴンミラーとガルバノミラーとのスキャ
ン動作を同期させるために、He−Neレーザ、ディテクタ
および制御回路等が必要で、しかも、この光学系、なら
びにポリゴンミラーおよびガルバノミラーにおける光学
調整が非常に困難であった。
ン動作を同期させるために、He−Neレーザ、ディテクタ
および制御回路等が必要で、しかも、この光学系、なら
びにポリゴンミラーおよびガルバノミラーにおける光学
調整が非常に困難であった。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は上記の諸問題点を一挙に解決すべくなされた
もので、その構成を実施例に対応する第１図、第２図を
参照しつつ説明すると、本発明は、１次元方向に配列さ
れ、レーザ光を同方向に、かつ互いに平行に出力する複
数個の光源11…11と、そのレーザ光源群11…11からの全
てのレーザ光を反射してスクリーン２へと導くためのポ
リゴンミラー３と、そのポリゴンミラー３を光源11…11
の配列方向と平行な軸を中心として回転させる駆動手段
30と、上記複数個の光源11…11のレーザ光出力をそれぞ
れ個別に制御する制御手段（変調駆動回路20,信号処理
回路21）を備えていることによって特徴づけられる。
もので、その構成を実施例に対応する第１図、第２図を
参照しつつ説明すると、本発明は、１次元方向に配列さ
れ、レーザ光を同方向に、かつ互いに平行に出力する複
数個の光源11…11と、そのレーザ光源群11…11からの全
てのレーザ光を反射してスクリーン２へと導くためのポ
リゴンミラー３と、そのポリゴンミラー３を光源11…11
の配列方向と平行な軸を中心として回転させる駆動手段
30と、上記複数個の光源11…11のレーザ光出力をそれぞ
れ個別に制御する制御手段（変調駆動回路20,信号処理
回路21）を備えていることによって特徴づけられる。
＜作用＞ 複数個のレーザ光源11…11からのレーザ光群は、ポリ
ゴンミラー３に反射されてスクリーン２に照射されるわ
けであるが、そのレーザ光群はポリゴンミラー３の回転
によって、スクリーン２上において同時に走査されるこ
とになり、この走査中に各光源11からなレーザ光出力の
ON・OFFそれぞれ個別に制御することによって、任意の
文字や図形をドットパターンで表示するとができる。こ
こで、ポリゴンミラー３の回転数は、従来のラスタース
キャン方式による装置に対し、配列したレーザ光源11の
個数に比例して低くすることができる。
ゴンミラー３に反射されてスクリーン２に照射されるわ
けであるが、そのレーザ光群はポリゴンミラー３の回転
によって、スクリーン２上において同時に走査されるこ
とになり、この走査中に各光源11からなレーザ光出力の
ON・OFFそれぞれ個別に制御することによって、任意の
文字や図形をドットパターンで表示するとができる。こ
こで、ポリゴンミラー３の回転数は、従来のラスタース
キャン方式による装置に対し、配列したレーザ光源11の
個数に比例して低くすることができる。
＜実施例＞ 本発明実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
まず、本発明実施例の概略構成を第１図に示すブロッ
ク図を参照して説明する。
ク図を参照して説明する。
本発明実施例の光学系は、複数本のレーザ光を出力す
る光ピックアレイ１と、そのアレイ１からのレーザ光群
を反射してスクリーン２に導くためのポリゴンミラー３
と、そのポリゴンミラー３とスクリーン２間のレーザ光
の進行路状に配設されたｆ・θ光学系４によって構成さ
れている。また制御系は、光ピックアップアレイ１に接
続された変調駆動回路20およびその信号処理回路21、ポ
リゴンミラー３の回転させる駆動部30、さらに、信号処
理回路21を制御するCPU5によって構成されている。
る光ピックアレイ１と、そのアレイ１からのレーザ光群
を反射してスクリーン２に導くためのポリゴンミラー３
と、そのポリゴンミラー３とスクリーン２間のレーザ光
の進行路状に配設されたｆ・θ光学系４によって構成さ
れている。また制御系は、光ピックアップアレイ１に接
続された変調駆動回路20およびその信号処理回路21、ポ
リゴンミラー３の回転させる駆動部30、さらに、信号処
理回路21を制御するCPU5によって構成されている。
次に、各部の構造を説明する。
まず、光ピックアップアレイ１は、第２図および第３
図に示すように、24個のピックアップモジュール10…10
をＹ方向に順次積み重ねた構造となっている。一つのピ
ックアップモジュール10は、直径10mmの筒状ハウジング
14内に配設された半導体レーザ11と、その光軸上に順次
配設されたコリメートレンズ12および二枚のシリンドリ
カルレンズ13a,13bからなるアナモフィック・ビーム・
エキスパンダ13によって構成されている。
図に示すように、24個のピックアップモジュール10…10
をＹ方向に順次積み重ねた構造となっている。一つのピ
ックアップモジュール10は、直径10mmの筒状ハウジング
14内に配設された半導体レーザ11と、その光軸上に順次
配設されたコリメートレンズ12および二枚のシリンドリ
カルレンズ13a,13bからなるアナモフィック・ビーム・
エキスパンダ13によって構成されている。
半導体レーザ11の発振レーザ光の波長は670nm帯であ
る。また、コリメートレン２は焦点距離が9.21で、NAが
0.40である。アナモフィック・ビーム・エキスパンダ13
は、半導体レーザ11の出力ビームが楕円ビームであるた
め、これを円形ビームに整形するもので、半導体レーザ
11からのレーザ光の長径（Ｘ方向）Do、短径（Ｙ方向）
Diとすると、２枚のシリンドリカルレンズ13a,13bを用
いてビーム径をＹ方向のみにDo/Di倍だけ広げるよう構
成されている。すなわち、シリンドリカルレンズ13a,13
bのそれぞれの焦点距離をf1,f2とすると、と、上記のD
o,Diとの間には次の関係が成り立つ。
る。また、コリメートレン２は焦点距離が9.21で、NAが
0.40である。アナモフィック・ビーム・エキスパンダ13
は、半導体レーザ11の出力ビームが楕円ビームであるた
め、これを円形ビームに整形するもので、半導体レーザ
11からのレーザ光の長径（Ｘ方向）Do、短径（Ｙ方向）
Diとすると、２枚のシリンドリカルレンズ13a,13bを用
いてビーム径をＹ方向のみにDo/Di倍だけ広げるよう構
成されている。すなわち、シリンドリカルレンズ13a,13
bのそれぞれの焦点距離をf1,f2とすると、と、上記のD
o,Diとの間には次の関係が成り立つ。
従って、この式に基づいて二つのシリンドリカルレン
ズの焦点距離f1,f2の比を決定することによって半導体
レーザ１の出力ビームのビーム径を円形とすることがで
きる。
ズの焦点距離f1,f2の比を決定することによって半導体
レーザ１の出力ビームのビーム径を円形とすることがで
きる。
以上のように構成された、光ピックアップアレイ１か
らは、21本のレーザ光が同方向に互いに平行に出力され
る。その各ビーム径は8mmで、また、各ビーム間におけ
るピッチは10mmである。また、各半導体レーザは、変調
駆動回路20によってそれぞれ独立にパルス変調される。
らは、21本のレーザ光が同方向に互いに平行に出力され
る。その各ビーム径は8mmで、また、各ビーム間におけ
るピッチは10mmである。また、各半導体レーザは、変調
駆動回路20によってそれぞれ独立にパルス変調される。
ポリゴンミラー３は、アルミ合金の表面にSiO膜をコ
ーティングした４面鏡で、その反射率は波長670nmの光
に対し80％以上である。また、ポリゴンミラー３は、第
４図に示すように、３段積み構造となっている。その一
段のミラー面のＹ方向長さが81mm、従って全長が243mm
であり、光ピックアップアレイ１からのレーザ光群のＹ
方向における幅に対応している。
ーティングした４面鏡で、その反射率は波長670nmの光
に対し80％以上である。また、ポリゴンミラー３は、第
４図に示すように、３段積み構造となっている。その一
段のミラー面のＹ方向長さが81mm、従って全長が243mm
であり、光ピックアップアレイ１からのレーザ光群のＹ
方向における幅に対応している。
ポリゴンミラー３は、駆動部30によって回転し、この
回転によって光ピックアレイ１からのレーザ光群はスク
リーン２上、Ｘ方向において走査される。このポリゴン
ミラー３の回転数は2250rpmに設定されている。これに
より、スクリーン２上におけるレーザ光群の走査周期
は、ポリゴンミラー３が４面鏡であることから150Hzと
なる。また、その走査ライン長ｘは、第５図に示すよう
に、ポリゴンミラー３の振れ角θの最大値とポリゴンミ
ラー３回転中心とスクリーン２と間の距離Ｌによって決
定される。
回転によって光ピックアレイ１からのレーザ光群はスク
リーン２上、Ｘ方向において走査される。このポリゴン
ミラー３の回転数は2250rpmに設定されている。これに
より、スクリーン２上におけるレーザ光群の走査周期
は、ポリゴンミラー３が４面鏡であることから150Hzと
なる。また、その走査ライン長ｘは、第５図に示すよう
に、ポリゴンミラー３の振れ角θの最大値とポリゴンミ
ラー３回転中心とスクリーン２と間の距離Ｌによって決
定される。
ｆ・θ光学系４は、ポリゴンミラー３によって反射さ
れたレーザ光群をスクリーン２上に平面結像するための
ものである。すなわち、ポリゴンミラー３によって走査
されるレーザ光の結像面は円弧状となり、これを平面で
投影すると、その走査ラインはｘ＝f tanθと非線形と
なるため、第５図に示すように、２枚のレンズを組み合
わせたｆ・θ光学系４を用いてｘ＝ｆ・θの線形の走査
ラインに補正するものである。
れたレーザ光群をスクリーン２上に平面結像するための
ものである。すなわち、ポリゴンミラー３によって走査
されるレーザ光の結像面は円弧状となり、これを平面で
投影すると、その走査ラインはｘ＝f tanθと非線形と
なるため、第５図に示すように、２枚のレンズを組み合
わせたｆ・θ光学系４を用いてｘ＝ｆ・θの線形の走査
ラインに補正するものである。
ここで、回転駆動部30は、ポリゴンミラー３の回転位
置があらかじめ設定した位置、例えばポリゴンミラー３
の対角線が、光ピックアップアレイ１からのレーザ光群
の進行方向に一致する位置を基準として、ポリゴンミラ
ー３が90゜回転するごとにタイミングパルスを発生する
よう構成されている。すなわち、ポリゴンミラー３の回
転によりレーザ光群がスクリーン２上において１フレー
ム走査されるごとに、回転駆動部30からタイミングパル
スが出力され、このタイミングパルスは、信号処理回路
21へと採り込まれる。
置があらかじめ設定した位置、例えばポリゴンミラー３
の対角線が、光ピックアップアレイ１からのレーザ光群
の進行方向に一致する位置を基準として、ポリゴンミラ
ー３が90゜回転するごとにタイミングパルスを発生する
よう構成されている。すなわち、ポリゴンミラー３の回
転によりレーザ光群がスクリーン２上において１フレー
ム走査されるごとに、回転駆動部30からタイミングパル
スが出力され、このタイミングパルスは、信号処理回路
21へと採り込まれる。
信号処理回路21は、回転駆動部30からのタイミングパ
ルスを同期信号として、スクリーン２上をレーザ光群が
１フレーム走査される間（1/150S）を時分割して、CPU5
からの情報に応じて、半導体レーザ11…11のパルス変調
を行うべく、変調駆動回路20に指令信号を供給するよう
構成されている。
ルスを同期信号として、スクリーン２上をレーザ光群が
１フレーム走査される間（1/150S）を時分割して、CPU5
からの情報に応じて、半導体レーザ11…11のパルス変調
を行うべく、変調駆動回路20に指令信号を供給するよう
構成されている。
以上の構成の本発明実施例によると、ポリゴンミラー
３の回転によって、24本のレーザ光をスクリーン２上に
おいて同時に走査することができ、しかも、その走査中
に各半導体レーザ11…11をそれぞれ独立変調することに
よって、各レーザ光出力のON・OFFを制御することが可
能となり、これによって、Ｙ方向に24ドットの文字や図
形等のドットパターンをスクリーン２上に表示できる。
３の回転によって、24本のレーザ光をスクリーン２上に
おいて同時に走査することができ、しかも、その走査中
に各半導体レーザ11…11をそれぞれ独立変調することに
よって、各レーザ光出力のON・OFFを制御することが可
能となり、これによって、Ｙ方向に24ドットの文字や図
形等のドットパターンをスクリーン２上に表示できる。
以上の本発明実施例を、道路情報表示装置として使用
すると、従来の自己発光型表示板に対して大きな利点が
ある。すなわち、従来の表示板は、白熱ランプ等の光源
を１文字当たり15×13のドットマトリクス状に配列し、
各ランプのON,OFFにより任意の文字を表示するよう構成
されており、一文字当たり195個のランプを必要として
いた。このため、例えば10文字の表示を行うには、1950
個のランプが必要で、表示装置全体の重量が3000〜4000
kg程度にまで達していた。しかもその消費電力は3.5Kw
と高い電力を要する。これに対し、本発明装置では、同
等の情報を表示するには、半導体レーザの個数は30〜40
個程度でよく、従来のランプ数、1950個に比して約1/50
以下とすることができる。従って、装置全体重量が非常
に軽くなり、装置取付け作業やメンテナンス等が容易と
なる。また、消費電力も従来の1/10以下となり、ランニ
ングコスト面においても有利となる。さらに、スクリー
ン照射方式のため、視認方向はスクリーン前面のほぼ全
方向と言える。なお、半導体レーザの出力パワーは、現
状の技術レベルにおいて表示装置として使用するに充分
である。
すると、従来の自己発光型表示板に対して大きな利点が
ある。すなわち、従来の表示板は、白熱ランプ等の光源
を１文字当たり15×13のドットマトリクス状に配列し、
各ランプのON,OFFにより任意の文字を表示するよう構成
されており、一文字当たり195個のランプを必要として
いた。このため、例えば10文字の表示を行うには、1950
個のランプが必要で、表示装置全体の重量が3000〜4000
kg程度にまで達していた。しかもその消費電力は3.5Kw
と高い電力を要する。これに対し、本発明装置では、同
等の情報を表示するには、半導体レーザの個数は30〜40
個程度でよく、従来のランプ数、1950個に比して約1/50
以下とすることができる。従って、装置全体重量が非常
に軽くなり、装置取付け作業やメンテナンス等が容易と
なる。また、消費電力も従来の1/10以下となり、ランニ
ングコスト面においても有利となる。さらに、スクリー
ン照射方式のため、視認方向はスクリーン前面のほぼ全
方向と言える。なお、半導体レーザの出力パワーは、現
状の技術レベルにおいて表示装置として使用するに充分
である。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、複数個のレー
ザ光源を１次源方向に配列し、このレーザ光源からのレ
ーザ光群をポリゴンミラーによってスクリーン上に導く
よう構成したので、ポリゴンミラーのみの回転によって
レーザ光をスクリーン全面に亘って走査することが可能
となり、従来のラスタースキャン方式による装置に比し
て、構造が簡素化され、しかも光学調整等の作業がきわ
めて容易となる。また、垂直方向の同期系の同期用レー
ザおよび制御回路等が不要になる。さらに、ポリゴンミ
ラーの回転数を、従来に比して低くすることが可能とな
って、その駆動機構等の寿命が大幅に向上する。
ザ光源を１次源方向に配列し、このレーザ光源からのレ
ーザ光群をポリゴンミラーによってスクリーン上に導く
よう構成したので、ポリゴンミラーのみの回転によって
レーザ光をスクリーン全面に亘って走査することが可能
となり、従来のラスタースキャン方式による装置に比し
て、構造が簡素化され、しかも光学調整等の作業がきわ
めて容易となる。また、垂直方向の同期系の同期用レー
ザおよび制御回路等が不要になる。さらに、ポリゴンミ
ラーの回転数を、従来に比して低くすることが可能とな
って、その駆動機構等の寿命が大幅に向上する。
さらにまた、本発明装置を、例えば道路情報表示装置
として使用した場合、従来の自己発光型の表示板に比し
て計量・小型化、さらには消費電力の低減化をはかるこ
とができるという点の効果も大きい。
として使用した場合、従来の自己発光型の表示板に比し
て計量・小型化、さらには消費電力の低減化をはかるこ
とができるという点の効果も大きい。
第１図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。 第２図は光ピックアップアレイ１の縦断面図で、第３図
はその前面図である。 第４図はポリゴンミラー３の側面図である。 第５図はｆ・θ光学系４の説明図である。 第６図は、従来のラスタースキャン方式によるレーザ表
示装置の構成例を示すブロック図である。 １……光ピックアップアレイ ２……スクリーン ３……ポリゴンミラー ４……ｆ・θ光学系 ５……CPU 11…11……半導体レーザ 20……変調駆動回路 21……信号処理回路 30……回転駆動部
はその前面図である。 第４図はポリゴンミラー３の側面図である。 第５図はｆ・θ光学系４の説明図である。 第６図は、従来のラスタースキャン方式によるレーザ表
示装置の構成例を示すブロック図である。 １……光ピックアップアレイ ２……スクリーン ３……ポリゴンミラー ４……ｆ・θ光学系 ５……CPU 11…11……半導体レーザ 20……変調駆動回路 21……信号処理回路 30……回転駆動部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G09G 3/02 G02B 26/10
Claims (1)
- 【請求項１】１次元方向に配列され、レーザ光を同方向
に、かつ、互いに平行に出力する複数個の光源と、その
レーザ光源群からの全てのレーザ光を反射してスクリー
ンへと導くためのポリゴンミラーと、そのポリゴンミラ
ーを上記光源の配列方向と平行な軸を中心として回転さ
せる駆動手段と、上記複数個の光源のレーザ光出力をそ
れぞれ個別に制御する制御手段を備えてなる、レーザ表
示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28240589A JP2788770B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | レーザ表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28240589A JP2788770B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | レーザ表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03144488A JPH03144488A (ja) | 1991-06-19 |
| JP2788770B2 true JP2788770B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=17651983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28240589A Expired - Fee Related JP2788770B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | レーザ表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2788770B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2695712B2 (ja) * | 1991-08-20 | 1998-01-14 | 三菱電機株式会社 | ディスプレイシステムの制御方法 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP28240589A patent/JP2788770B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03144488A (ja) | 1991-06-19 |
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