JP4856613B2 - レーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調装置及びその変調方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調装置及びその変調方法に係り、変換可能なレーザ光をＱＰＭ−ＳＨＧ（Quasi Phase Matching-Second Harmonic Generation）素子を介して緑色光源に変換すると共に、デジタル変調を介して安定したレーザディスプレイ光源に変調する装置及びその変調方法に関する。

レーザディスプレイは、青色レーザ、緑色レーザ、赤色レーザの三色レーザを走査（scan）ミラーの走査周期に合わせて出力を変調する方法で画像を具現する。最近になって特に注目されているものとして、容易に携帯できる超小型／低電力レーザディスプレイの具現を挙げることができ、これを具現するために、ＶＧＡ（Video Graphics Array）画像具現を仮定するとき、約２０ＭＨｚレベルに変調される三色光源が必要になる。現在、青色及び赤色は、半導体レーザとしてかような変調光源が存在するのに大きな問題はないが、緑色の場合には、半導体レーザとしてすぐには具現し難い面がある。

このために、波長調節が可能な半導体レーザ（ＤＢＲ ＬＤ：Distributed Bragg Reflector Laser Diode）出力光を準位相整合された二次調和波発生（ＱＰＭ−ＳＨＧ：Quasi Phase Matching-Second Harmonic Generation）素子を経て緑色に具現することが考慮されている。しかし、ＱＰＭ−ＳＨＧ素子を介した色変換は、波長変化にあまりにも敏感であって、ＤＢＲ−ＬＤの出力を約２０ＭＨｚに変調しつつその波長を正確に維持するのは非常に困難であり、緑色光の出力を画面で所望の明度に合うようにアナログ方式で調節することも困難であるという問題が存在する。

米国特許第６６７１２９７号明細書 米国特許第６５９０９１５号明細書 羽鳥 正美、外３名"ブルー導波路ＳＨＧレーザの開発"、富士フィルム研究報告Ｎｏ４９−２００４ K. Mizuuchi et al., Electron. Lett. 33(1997)806 Y. Kitaoka et al., Appl. Phys. Vol. 39(2000) pp3416-3418

本発明は、前記問題点を解決するためのものであり、非線形色変換光源のデジタル変調方法において、半導体レーザ出力光（ＤＢＲ−ＬＤ）を実際に要求される反復周波数である２０ＭＨｚよりさらに高い周波数に変調し、変調された出力光内に高速パルスを含めるデジタル・オン／オフ変調方式を提供する装置及び方法を提示するものである。

前記本発明の技術的課題を解決するための望ましい一実施形態として、レーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調装置は、半導体レーザ出力光（ＤＢＲ−ＬＤ）をレーザディスプレイ画像具現に要求される反復周波数より高い周波数にデジタル・オン／オフ変調するデジタル変調部、及び１つの画素具現のために要求される前記変調された出力光の周期内に少なくとも一つ以上の高速パルスを含め、前記含められた高速パルスの個数を基に前記画素の明度を調節する画素明度調節部を備えて構成される。

前記本発明の技術的課題を解決するための望ましい一実施形態として、レーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調方法は、半導体レーザ出力光（ＤＢＲ−ＬＤ）をレーザディスプレイ画像具現に要求される反復周波数より高い周波数にデジタル・オン／オフ変調させる段階、及び１つの画素具現のために要求される前記変調された出力光の周期内に少なくとも一つ以上の高速パルスを含め、前記含められた高速パルスの個数を基に前記画素の明度を調節する段階を含んで構成される。

アナログ変調の困難な緑色光源の場合、緑色レーザ半導体出力光から波長変化に敏感ではないデジタル変調方法に容易に得ることができ、その後、画素の明度調節でもデジタル・オン／オフ変調により、その明度を明確に区別でき、さらに改善されたレーザディスプレイを提供できる。

以下、添付された図面を参照しつつ、前記本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の望ましい一実施形態によるレーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調装置に関する図面である。

半導体レーザ出力光（ＤＢＲ−ＬＤ：Distributed Bragg Reflector Laser Diode）をデジタル変調部１００で、一般的にレーザディスプレイ画像具現で要求される反復周波数より高い周波数値にデジタル変調する。

前記言及した２０ＭＨｚ周波数の光源が要求される状況（一般的にレーザディスプレイ画像具現で要求される反復周波数）では、ＤＢＲ−ＬＤの変調を、実際に要求される２０ＭＨｚよりはるかに高い周波数、例えば１ＧＨｚレベルに変調し、２０ＭＨｚの１周期である５０ｎｓ内に、１ｎｓ周期のパルスを５０個含めるのと同じ効果を得ることができるのである。

すなわち、前記高速パルスの個数を、前記変調された出力光の周波数値をレーザディスプレイ画像具現に使われるアナログ光源の反復周波数値で割った自然数値とし、他のアナログ光源と同じ明度に前記出力光を提供できるようになるのである。

また、特に議論されている緑色光源の場合は、二次調和波発生（ＱＰＭ−ＳＨＧ：Quasi Phase Matching-Second Harmonic Generation）素子１０１を介して、変換可能な光を緑色に変換させてデジタル・オン／オフ変調することによって、レーザディスプレイのための特定光源としての緑色光源を得ることができる。

前記デジタル変調部１００を経て変調された光は、画素明度調節部１０２で１つの画素具現に要求される周期内に一つ以上の高速パルスを含め、その個数によって低い周波数を有する他のアナログ変調された光源と共にディスプレイ光源として利用できることになる。これは、変調された出力光の周期内に含められた高速パルスの個数がそのまま前記画素の明度に直結するためである。

例えば、もし１つの周期内に高速パルス５０個を含めたときは、画面で要求される明度の具現は、５０個のパルスのオン／オフ個数でもって調節される。これは、人の認識体系で、５０個のうち１個がオンされた場合と、５０個いずれもオンされた場合とにおいて、それぞれ１：５０の明度差として認知するためである。

そして、かような方法が可能になる前提は、ＤＢＲ−ＬＤをアナログ形態で変調するのでは波長を維持し難かった点を、１ＧＨｚレベルの高速デジタル変調時には、波長の変化が少ないためにその点を解決して前記波長を維持しやすくなり、その上、デジタル変調時にはアナログ変調のように精密に出力を調節せずともよいという点に起因する。

図２は、本発明の望ましい一実施形態による変調されたレーザ光の周期内に追加される高速パルスに関する図面である。

図２を参照するとき、本発明でのデジタル変調信号についての例示を確認することができるが、例えば２０ＭＨｚ画素具現の場合を仮定するとき、５０ｎｓ内に１個、５個、１０個のパルスが含まれた場合についてのデジタル変調信号をそれぞれ確認することができる。換言すれば、５０個中に１個をオン、５個をオン、１０個をオンにした場合のデジタル構成を確認することができるのである。このようにＤＢＲ−ＬＤの電流を変調すれば、視覚が感じる明度の比率は１：５：１０と示され、出力を１：５：１０にアナログ変調した場合と同じ効果を示すこととなるのである。

図３は、本発明の望ましい一実施形態によるレーザプロジェクションディスプレイ方式に関する図面である。

これは、本発明のレーザディスプレイ方式を説明するためのブロック図である。図面でのように、青色ＬＤ３１０と赤色ＬＤ３２０は、ＬＤの電流をアナログ変調するのに問題がないので、アナログ変調方式を使用して画素明度に合うように出力を直接２０ＭＨｚに調節できる。しかし、アナログ変調が困難な緑色の場合、図面のように高速デジタル変調して、パルスの個数で画素の明度を調節する方法を使用するのである。すなわち、三色光源のうち緑色変換の可能なレーザ光３０１をＱＰＭ−ＳＨＧ素子３０２を経て緑色光に変換すると共に、デジタル変調するのである。

前記三色光源は、三色混合素子３３０を経てレーザプロジェクションディスプレイされて画面を出力するのである。

図４は、本発明の望ましい一実施形態によるレーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調方法に関する図面である。

半導体レーザ出力光をレーザディスプレイ画像具現に要求される反復周波数より高い周波数にデジタル変調（段階４０１）した後、このように変調された出力光の周期内に一つ以上の高速パルスを含め、このように含められた高速パルスの個数で画素の明度を調節（段階４０２）するのである。

以上、図面と明細書とで最適実施形態が開示された。ここで特定の用語が使われたが、それは、単に本発明について説明するための目的で使われたものに過ぎず、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。従って、本技術分野の当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解することができるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によってのみ決まるのである。

本発明のレーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調装置及びその変調方法は、例えばディスプレイ関連の技術分野に効果的に適用可能である。

本発明の望ましい一実施形態によるレーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調装置に関する図面である。 本発明の望ましい一実施形態による変調されたレーザ光の周期内に追加される高速パルスに関する図面である。 本発明の望ましい一実施形態によるレーザプロジェクションディスプレイ方式に関する図面である。 本発明の望ましい一実施形態によるレーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調方法に関する図面である。

符号の説明

１００ デジタル変調部
１０１，３０２ ＱＰＭ−ＳＨＧ素子
１０２ 画素明度調節部
３０１ 緑色変換用ＤＢＲ−ＬＤ
３１０ 青色ＬＤ
３２０ 赤色ＬＤ
３３０ 三色混合素子

Claims (4)

1. 半導体レーザ出力光を、レーザディスプレイ画像具現に要求される反復周波数より高い周波数にデジタル・オン／オフ変調するデジタル変調部と、
   １つの画素具現のために要求される前記変調された出力光の周期内に、少なくとも一つ以上の高速パルスを含め、前記含められた高速パルスの個数を基に前記画素の明度を調節する画素明度調節部とを備え、
   前記デジタル変調部は、二次調和波発生素子を備え、
   二次調和波発生素子は、デジタル変調部において、反復周波数より高い周波数にデジタル・オン／オフ変調された、緑色光源に変換可能な半導体レーザ出力光を、緑色光源に色変換すること
   を特徴とするレーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調装置。
2. 前記画素明度調節部は、前記高速パルスの個数を、前記変調された出力光の周波数値をレーザディスプレイ画像具現に使われるアナログ光源の反復周波数値で割った自然数値とすることを特徴とする請求項１に記載のレーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調装置。
3. （ａ）半導体レーザ出力光をレーザディスプレイ画像具現に要求される反復周波数より高い周波数にデジタル・オン／オフ変調させる段階と、
   （ｂ）１つの画素具現のために要求される前記変調された出力光の周期内に少なくとも一つ以上の高速パルスを含め、前記含められた高速パルスの個数を基に前記画素の明度を調節する段階とを含み、
   前記段階（ａ）は、前記反復周波数より高い周波数にデジタル・オン／オフ変調された、緑色光源に変換可能な半導体レーザ出力光を、二次調和波発生素子により、緑色光源に色変換することを含むことを特徴とするレーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調方法。
4. 前記段階（ｂ）は、前記高速パルスの個数を、前記変調された出力光の周波数値をレーザディスプレイ画像具現に使われるアナログ光源の反復周波数値で割った自然数値とすることを特徴とする請求項３に記載のレーザディスプレイ光源として使われる特定光源の変調方法。

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