JP5401977B2 - Image display device and light source device - Google Patents
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Description
本発明は、画像表示装置および光源装置に関する。 The present invention relates to an image display device and a light source device.
近年、半導体レーザーの高出力化や青色半導体レーザーの登場に伴い、レーザー光源を用いたプロジェクターが開発されている。この種のプロジェクターは、レーザー光源の波長域が狭いために色再現範囲を十分に広くすることができ、小型化や構成部品の削減も可能である。このことから、次世代のプロジェクターとして大きな可能性を秘めている。しかしながら、レーザー光源を用いたプロジェクターにおいて表示を行う際、スクリーン等の散乱体で光の干渉が生じることによって明点と暗点が縞模様あるいは斑模様に分布する、いわゆる「スペックルノイズ」と呼ばれる現象が発生する場合がある。 In recent years, projectors using a laser light source have been developed with the increase in output of semiconductor lasers and the appearance of blue semiconductor lasers. Since this type of projector has a narrow wavelength range of the laser light source, the color reproduction range can be sufficiently widened, and the size and the number of components can be reduced. This has great potential as a next-generation projector. However, when displaying on a projector using a laser light source, light interference occurs in a scatterer such as a screen, so that bright and dark spots are distributed in a striped pattern or a spotted pattern, so-called “speckle noise”. The phenomenon may occur.
スペックルノイズは、観察者に対してぎらつき感を与え、画像鑑賞時に不快感を与えるなどの悪影響を及ぼす原因となる。特にレーザー光は干渉性が高い光であることから、スペックルノイズが発生しやすい。ところが、レーザー光源に限らず、ランプ光源の場合でも近年は短アーク化によって光の干渉性が高くなっており、スペックルノイズを除去する技術が重要になってきている。そこで、以下のようなスペックルノイズを低減する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Speckle noise causes an adverse effect such as giving an observer a glare and giving an uncomfortable feeling when viewing an image. In particular, since laser light is highly coherent, speckle noise is likely to occur. However, not only a laser light source but also a lamp light source, in recent years, the coherence of light has been increased by shortening the arc, and a technique for removing speckle noise has become important. Therefore, a technique for reducing speckle noise as described below has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、集光特性を制御するランダム位相板をレーザー発振器と集光レンズとの間に配置したレーザー光集光照射装置が開示されている。この装置では、位相板と集光レンズによって形成される多数の微小なスポットの集合体となる集光パターンが、微小な位置のズレをもって多数重なることになる。これにより、スペックルパターンが平均化され、スペックルノイズが除去されるとともに、平滑化された集光パターンが得られる。
しかしながら、上記特許文献1に記載の装置の場合、スペックルノイズが低減され、均一な光強度分布が得られる反面、ランダム位相板を用いたことにより、レーザー発振器からの光を集光レンズのみで集光する場合に比べて集光スポットが大きくなってしまう。このようなレーザー光源装置を例えば走査型画像表示装置に用いたとすると、集光スポットの拡大に伴って解像度が著しく低下し、高画質の画像表示装置が実現できない、という問題があった。
However, in the case of the apparatus described in
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、スペックルノイズを十分に抑制できるとともに、高い解像度を確保できる画像表示装置、およびこれに用いる光源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide an image display device capable of sufficiently suppressing speckle noise and ensuring high resolution, and a light source device used therefor. To do.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の画像表示装置は、レーザー光を射出する光源と、前記レーザー光を被投射面上で走査して画像を描画する光走査部と、所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて前記光走査部に向けて射出させる光透過部材と、前記光透過部材に運動を生じさせる光透過部材駆動手段と、を備え、前記光透過部材駆動手段の駆動によって前記光透過部材に運動を生じさせることにより、前記レーザー光の透過領域の中心部では前記レーザー光の位相を時間的に変化させず、前記透過領域の周縁部では前記レーザー光の位相を時間的に変化させることを特徴とする。
また、本発明の第1の画像表示装置は、レーザー光を射出する光源と、前記レーザー光を被投射面上で走査して画像を描画する光走査部と、所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて前記光走査部に向けて射出させる円板状部材からなる光透過部材と、前記光透過部材を所定の回転中心を中心として回転させる光透過部材駆動手段と、を備え、前記光透過部材は、前記透過領域の中心部に、第1の屈折率を有する材料からなる第1屈折率領域を有し、前記透過領域の周縁部には、前記第1の屈折率を有する材料からなる前記第1屈折率領域と、前記第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する材料からなる第2屈折率領域と、を有し、前記透過領域の中心部では、前記レーザー光の光路長が一定であり、前記レーザー光の位相を時間的に変化させず、前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材を回転させることによって所定の位置における前記レーザー光の光路長が時間的に変化して、前記レーザー光の位相を時間的に変化させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first image display device of the present invention includes a light source that emits laser light, an optical scanning unit that scans the laser light on a projection surface and draws an image, and a predetermined A light transmissive member that transmits the laser light incident from the light source in the transmissive region and emits the laser light toward the light scanning unit, and a light transmissive member driving unit that causes movement of the light transmissive member, By causing the light transmissive member to move by driving the light transmissive member driving means, the phase of the laser light is not temporally changed at the center of the laser light transmissive region, and the peripheral portion of the transmissive region. Then, the phase of the laser beam is temporally changed.
The first image display device of the present invention includes a light source that emits laser light, a light scanning unit that draws an image by scanning the laser light on a projection surface, and the light source in a predetermined transmission region. A light transmissive member made of a disk-shaped member that transmits the incident laser light and emits the laser light toward the light scanning unit; and a light transmissive member driving unit that rotates the light transmissive member around a predetermined rotation center. The light transmissive member has a first refractive index region made of a material having a first refractive index at the center of the transmissive region, and the peripheral portion of the transmissive region has the first refractive index region. A first refractive index region made of a material having a refractive index, and a second refractive index region made of a material having a second refractive index different from the first refractive index, and a central portion of the transmission region Then, the optical path length of the laser beam is constant, The optical path length of the laser beam at a predetermined position is changed temporally by rotating the light transmitting member at the periphery of the transmitting region without changing the phase of the laser beam with time, and the laser beam It is characterized in that the phase of is changed with time.
なお、ここで言う「レーザー光の(透過領域の)周縁部」とは、レーザー光の強度分布がガウス分布に従うものとすると、最大強度を通る断面における強度分布曲線上での強度が1/e2となる点とその近傍の領域のことである。「レーザー光の(透過領域の)中心部」とは、上記の「周縁部」を除く領域であって、強度分布曲線上での強度が1/e2となる点よりも中心軸寄りの領域のことである。 The “peripheral part of the laser beam (transmission region)” here means that the intensity on the intensity distribution curve in the cross section passing through the maximum intensity is 1 / e, assuming that the intensity distribution of the laser light follows a Gaussian distribution. It is a point that becomes 2 and an area in the vicinity thereof. The “center portion of the laser beam (transmission region)” is a region excluding the above “peripheral portion”, and is a region closer to the central axis than the point where the intensity on the intensity distribution curve is 1 / e 2. That is.
本願発明者は、上で定義したレーザー光の中心部でも周縁部でもスペックルノイズは発生するものの、レーザー光の中心部で発生するスペックルノイズは元のレーザー光の強度が高いために観察者が視認しにくく、レーザー光の周縁部で発生するスペックルノイズは元のレーザー光の強度が低いために相対的に強度が高くなり、また、広い範囲で発生するために観察者が視認し易くなる傾向があることを見い出した。そこで、スペックルノイズの低減対策を考える際に、レーザー光の周縁部で発生するスペックルノイズのみを対策し、レーザー光の中心部で発生するスペックルノイズは敢えて対策しない構成とすることに思い至った。 Although the inventor of the present application generates speckle noise in the central portion and the peripheral portion of the laser beam as defined above, the speckle noise generated in the central portion of the laser beam is high because the intensity of the original laser beam is high. Is difficult to see, and speckle noise generated at the periphery of the laser beam is relatively high due to the low intensity of the original laser beam, and is generated in a wide range, so it is easy for the observer to see I found that there is a tendency to become. Therefore, when thinking about measures to reduce speckle noise, I would like to make a configuration that only measures speckle noise that occurs at the edge of the laser beam, but does not take measures against speckle noise that occurs at the center of the laser beam. It came.
本発明の第1の画像表示装置によれば、光源から射出されたレーザー光が光透過部材を透過する際に、光透過部材の運動によりレーザー光の透過領域の周縁部でレーザー光の位相が時間的に変化するので、異なるスペックルパターンが時間的に平均化され、スペックルノイズを低減することができる。一方、透過領域の中心部ではレーザー光の位相が時間的に変化しないので、スペックルノイズは低減されないが、観察者に視認され難いため、特に画像の視認に支障を来すことがない。また、本発明の構成によれば、従来の特許文献1の構成のようにレーザー光の全体に対して位相を変化させるのではなく、中心部では位相を変化させないので、ビーム径の拡大が抑えられ、画像の解像度を十分に維持することができる。
According to the first image display device of the present invention, when the laser light emitted from the light source passes through the light transmitting member, the phase of the laser light is changed at the peripheral portion of the laser light transmitting region by the movement of the light transmitting member. Since it changes over time, different speckle patterns are averaged over time, and speckle noise can be reduced. On the other hand, since the phase of the laser beam does not change with time at the center of the transmission region, speckle noise is not reduced. However, since it is difficult for the observer to visually recognize the image, it does not particularly hinder the visual recognition of the image. Further, according to the configuration of the present invention, the phase is not changed with respect to the entire laser beam as in the configuration of the
本発明の第1の画像表示装置において、前記光透過部材は、前記透過領域の中心部では、前記レーザー光の光路長が一定であり、前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材駆動手段の駆動によって所定の位置における前記レーザー光の光路長が時間的に変化する構成とすることができる。
この構成によれば、レーザー光の透過領域の周縁部のみでレーザー光の位相を時間的に変化させる構成を比較的容易に実現できる。
In the first image display device of the present invention, the light transmission member has a constant optical path length of the laser light at a central portion of the transmission region, and the light transmission member driving means at a peripheral portion of the transmission region. The optical path length of the laser beam at a predetermined position can be changed with time by driving of.
According to this configuration, it is possible to relatively easily realize a configuration in which the phase of the laser beam is temporally changed only at the peripheral portion of the laser beam transmission region.
本発明の第1の画像表示装置において、前記光透過部材は、所定の回転中心を中心として回転可能とされ、第1の屈折率を有する材料からなる第1屈折率領域と前記第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する材料からなる第2屈折率領域とを含む円板状部材からなり、前記円板状部材は、前記透過領域の中心部が前記第1屈折率領域に対応し、前記透過領域の周縁部では前記第1屈折率領域と前記第2屈折率領域とが混在している構成としても良い。
光路長を変化させるには、屈折率を変化させる手法と、光が透過する部分の物理的距離を変化させる手法の2通りが考えられる。この構成によれば、レーザー光の透過領域の周縁部で第1屈折率領域と第2屈折率領域とが混在している円板状部材を回転させることにより、透過領域の周縁部のある1点に着目すると、その点における屈折率が時間的に変化することになる。このようにして、レーザー光の光路長を時間的に変化させる構成を実現することができる。
In the first image display device of the present invention, the light transmission member is rotatable around a predetermined rotation center, and a first refractive index region made of a material having a first refractive index and the first refraction. A disc-shaped member including a second refractive index region made of a material having a second refractive index different from the refractive index, and the disc-shaped member has a central portion of the transmission region corresponding to the first refractive index region. And it is good also as a structure where the said 1st refractive index area | region and the said 2nd refractive index area | region are mixed in the peripheral part of the said transmissive area | region.
There are two ways to change the optical path length: a method of changing the refractive index and a method of changing the physical distance of the portion through which light passes. According to this configuration, by rotating the disk-shaped member in which the first refractive index region and the second refractive index region are mixed at the peripheral portion of the laser light transmission region, there is a peripheral portion of the transmission region. When attention is paid to a point, the refractive index at that point changes with time. In this way, it is possible to realize a configuration in which the optical path length of the laser light is changed with time.
あるいは、本発明の第1の画像表示装置において、前記光透過部材は、所定の回転中心を中心として回転可能とされ、前記周縁部に周方向に板厚の異なる複数の位相変調領域を有する円板状部材からなる構成とすることができる。
この構成によれば、周方向に板厚の異なる複数の位相変調領域を有する円板状部材を回転させることによって、透過領域の周縁部のある1点に着目すると、その点におけるレーザー光の透過部分の物理的距離が時間的に変化することになる。このようにして、レーザー光の光路長を時間的に変化させる構成を実現することができる。
Alternatively, in the first image display device of the present invention, the light transmissive member is rotatable around a predetermined rotation center, and has a plurality of phase modulation regions having different plate thicknesses in the circumferential direction at the peripheral edge. It can be set as the structure which consists of a plate-shaped member.
According to this configuration, when a disk-shaped member having a plurality of phase modulation regions having different thicknesses in the circumferential direction is rotated, when attention is paid to one point at the peripheral edge of the transmission region, the laser beam is transmitted at that point. The physical distance of the part will change over time. In this way, it is possible to realize a configuration in which the optical path length of the laser light is changed with time.
本発明の第2の画像表示装置は、レーザー光を射出する光源と、前記レーザー光を被投射面上で走査して画像を描画する光走査部と、所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて前記光走査部に向けて射出させる光透過部材と、前記光透過部材に運動を生じさせる光透過部材駆動手段と、を備え、前記光透過部材駆動手段の駆動によって前記光透過部材に運動を生じさせることにより、前記レーザー光の透過領域の中心部では前記レーザー光の振幅を時間的に変化させず、前記透過領域の周縁部では前記レーザー光の振幅を時間的に変化させることを特徴とする。
また、本発明の第2の画像表示装置は、レーザー光を射出する光源と、前記レーザー光を被投射面上で走査して画像を描画する光走査部と、所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて前記光走査部に向けて射出させる円板状部材からなる光透過部材と、前記光透過部材を所定の回転中心を中心として回転させる光透過部材駆動手段と、を備え、前記光透過部材は、前記透過領域の中心部と周縁部の一部とを開口させた開口部を有し、前記開口部は、前記回転中心を中心とする円以外の形状を有し、前記透過領域の中心部では、常に前記レーザー光を透過させて、前記レーザー光の振幅を時間的に変化させず、前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材を回転させることによって、前記透過領域の周縁部の所定の位置における前記レーザー光の透過および遮断を時間的に切り替えて、前記レーザー光の振幅を時間的に変化させることを特徴とする。
The second image display device of the present invention includes a light source that emits laser light, a light scanning unit that draws an image by scanning the laser light on a projection surface, and an incident light from the light source in a predetermined transmission region. A light transmissive member that transmits the laser light and emits the light toward the light scanning unit, and a light transmissive member driving unit that causes the light transmissive member to move, and is driven by the light transmissive member driving unit. By causing the light transmitting member to move, the amplitude of the laser light is not temporally changed at the center of the transmission region of the laser light, and the amplitude of the laser light is temporally changed at the peripheral portion of the transmission region. It is characterized by changing to.
Further, the second image display device of the present invention includes a light source that emits laser light, a light scanning unit that draws an image by scanning the laser light on a projection surface, and the light source in a predetermined transmission region. A light transmissive member made of a disk-shaped member that transmits the incident laser light and emits the laser light toward the light scanning unit; and a light transmissive member driving unit that rotates the light transmissive member around a predetermined rotation center. The light transmission member has an opening in which a central portion of the transmission region and a part of the peripheral portion are opened, and the opening has a shape other than a circle centering on the rotation center. The laser beam is always transmitted through the central portion of the transmission region, and the amplitude of the laser beam is not changed with time, and the light transmission member is rotated at the peripheral portion of the transmission region. , Of the periphery of the transmission region By switching transmission and interruption of the laser light at a constant position in time, and wherein changing the amplitude of the laser light in time.
本発明の第2の画像表示装置によれば、光源から射出されたレーザー光が光透過部材を透過する際に、光透過部材の運動によりレーザー光の透過領域の周縁部でレーザー光の振幅が時間的に変化するので、異なるスペックルパターンが時間的に平均化され、スペックルノイズを低減することができる。一方、透過領域の中心部ではレーザー光の振幅が変化しないので、スペックルノイズは低減されないが、観察者に視認され難いため、特に画像の視認に支障を来すことがない。また、本発明の構成によれば、従来の特許文献1の構成のようにレーザー光の全体に対して変調を施すのではなく、中心部では振幅を変調しないので、ビーム径の拡大が抑えられ、画像の解像度を十分に維持することができる。
According to the second image display device of the present invention, when the laser light emitted from the light source is transmitted through the light transmitting member, the amplitude of the laser light is increased at the peripheral portion of the laser light transmitting region by the movement of the light transmitting member. Since it changes over time, different speckle patterns are averaged over time, and speckle noise can be reduced. On the other hand, since the amplitude of the laser beam does not change in the central portion of the transmission region, speckle noise is not reduced, but it is difficult for the observer to visually recognize the image, so that the image is not particularly disturbed. Further, according to the configuration of the present invention, the entire laser beam is not modulated as in the configuration of the
本発明の第2の画像表示装置において、前記光透過部材に運動を生じさせることにより、前記透過領域の周縁部では所定の位置において前記レーザー光の透過率が時間的に変化する構成とすることができる。
この構成によれば、透過領域の周縁部の所定の位置におけるレーザー光の透過率が時間的に変化することにより、その位置を通るレーザー光の振幅が時間的に変化し、スペックルノイズを低減することができる。レーザー光の透過率が時間的に変化する構成は比較的容易に実現可能である。
In the second image display device of the present invention, the laser beam transmittance is changed temporally at a predetermined position in the peripheral portion of the transmission region by causing the light transmission member to move. Can do.
According to this configuration, the laser light transmittance at a predetermined position on the periphery of the transmission region changes with time, so that the amplitude of the laser light passing through that position changes with time, reducing speckle noise. can do. A configuration in which the transmittance of the laser light changes with time can be realized relatively easily.
本発明の第2の画像表示装置において、前記光透過部材は、前記透過領域の中心部では、常に前記レーザー光を透過させ、前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材駆動手段の駆動によって所定の位置において前記レーザー光を透過させるか遮断するかが時間的に切り替わる構成とすることができる。
この構成によれば、レーザー光の透過領域の周縁部でレーザー光の振幅を時間的に変化させる構成を比較的容易に実現できる。また、周縁部の所定の位置においてレーザー光を透過させるか遮断するか、換言すると透過率を100%とするか0%とするかを時間的に切り替えるので、振幅を最も大きく変化させることになり、スペックルノイズの低減効果を最大限に発揮させることができる。
In the second image display device of the present invention, the light transmissive member always transmits the laser light in the central portion of the transmissive region, and the light transmissive member driving means drives the peripheral portion of the transmissive region. It can be set as the structure which switches in time whether the said laser beam is permeate | transmitted or interrupted | blocked in a predetermined position.
According to this configuration, a configuration in which the amplitude of the laser beam is temporally changed at the peripheral portion of the laser beam transmission region can be realized relatively easily. In addition, since the laser light is transmitted or blocked at a predetermined position on the peripheral portion, in other words, the transmittance is changed over time between 100% and 0%, the amplitude is changed most greatly. The effect of reducing speckle noise can be maximized.
本発明の第2の画像表示装置において、前記光透過部材は、所定の回転中心を中心として回転可能とされ、前記透過領域の中心部と前記周縁部の一部とを開口させた開口部を有する円板状部材からなり、前記開口部が、前記回転中心を中心とする円以外の形状を有する構成とすることができる。
この構成によれば、開口部を有する回転可能な円板状部材で光透過部材を構成することができ、比較的簡易な構成とすることができる。開口部の形状が回転中心を中心とする円であると、円板状部材を回転させても、周縁部の所定の位置においてレーザー光は常に透過するか、遮断されるかのいずれかになってしまう。開口部を回転中心を中心とする円以外の形状とすれば、周縁部の所定の位置においてレーザー光を透過させるか遮断するかを時間的に切り替える構成を実現できる。
In the second image display device of the present invention, the light transmission member is rotatable about a predetermined center of rotation, and has an opening that opens the center of the transmission region and a part of the peripheral edge. The opening may be configured to have a shape other than a circle centered on the rotation center.
According to this configuration, the light transmitting member can be configured by a rotatable disk-shaped member having an opening, and a relatively simple configuration can be achieved. If the shape of the opening is a circle centered on the rotation center, the laser beam is always transmitted or blocked at a predetermined position on the peripheral edge even when the disk-like member is rotated. End up. If the opening has a shape other than a circle centered on the center of rotation, it is possible to realize a configuration that temporally switches whether laser light is transmitted or blocked at a predetermined position on the peripheral edge.
本発明の第2の画像表示装置において、前記開口部の縁の形状が、前記円板状部材の周方向において不規則である構成とすることができる。
この構成によれば、レーザー光が透過する時間や遮断される時間の長さ、そのタイミング等が不規則になるため、スペックルノイズの低減効果をより大きくすることができる。
In the second image display device of the present invention, the shape of the edge of the opening may be irregular in the circumferential direction of the disk-shaped member.
According to this configuration, the time for transmitting the laser light, the length of time for which the laser light is blocked, the timing thereof, and the like are irregular, so that the effect of reducing speckle noise can be further increased.
本発明の第1、第2の画像表示装置において、前記光源と前記光透過部材との間に集光レンズが設けられていても良い。
この構成によれば、光透過部材の開口部の大きさに合わせてレーザー光を適宜集光することができ、効率の良い装置とすることができる。
In the first and second image display devices of the present invention, a condenser lens may be provided between the light source and the light transmission member.
According to this configuration, the laser beam can be appropriately condensed according to the size of the opening of the light transmitting member, and an efficient apparatus can be obtained.
本発明の第1の光源装置は、レーザー光を射出する光源と、所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて射出させる光透過部材と、前記光透過部材に運動を生じさせる光透過部材駆動手段と、を備え、前記光透過部材駆動手段の駆動によって前記光透過部材に運動を生じさせることにより、前記レーザー光の透過領域の中心部では前記レーザー光の位相を時間的に変化させず、前記透過領域の周縁部では前記レーザー光の位相を時間的に変化させることを特徴とする。
また、本発明の第1の光源装置は、レーザー光を射出する光源と、所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて射出させる円板状部材からなる光透過部材と、前記光透過部材を所定の回転中心を中心として回転させる光透過部材駆動手段と、を備え、前記光透過部材は、前記透過領域の中心部に、第1の屈折率を有する材料からなる第1屈折率領域を有し、前記透過領域の周縁部には、前記第1の屈折率を有する材料からなる前記第1屈折率領域と、前記第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する材料からなる第2屈折率領域と、を有し、前記透過領域の中心部では、前記前記レーザー光の光路長が一定であり、前記レーザー光の位相を時間的に変化させず、前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材を回転させることによって前記透過領域の周縁部の所定の位置における前記レーザー光の光路長が時間的に変化して、前記レーザー光の位相を時間的に変化させることを特徴とする。
A first light source device of the present invention includes a light source that emits laser light, a light transmissive member that transmits and emits the laser light incident from the light source in a predetermined transmission region, and moves the light transmissive member. A light transmitting member driving means for generating, and by causing the light transmitting member to move by driving the light transmitting member driving means, the phase of the laser light is set to a time at the center of the laser light transmitting region. The phase of the laser beam is temporally changed at the peripheral part of the transmission region without being changed.
The first light source device of the present invention includes a light source that emits laser light, and a light transmissive member that includes a disk-shaped member that transmits and emits the laser light incident from the light source in a predetermined transmission region. A light transmissive member driving means for rotating the light transmissive member around a predetermined rotation center, and the light transmissive member is formed of a material having a first refractive index at the center of the transmissive region. A first refractive index region made of a material having the first refractive index and a second refractive index different from the first refractive index at a peripheral portion of the transmission region. A second refractive index region made of a material having a constant optical path length of the laser beam at the center of the transmission region, and without changing the phase of the laser beam with time, At the periphery of the region, the light transmitting member is Said optical path length of the laser beam at a predetermined position of the peripheral portion of the transmission region is changed temporally by rolling, characterized in that to change the phase of the laser light in time.
本発明の第1の光源装置によれば、光源から入射されたレーザー光が光透過部材を透過する際に、光透過部材の運動によりレーザー光の透過領域の周縁部でレーザー光の位相が時間的に変化するので、異なるスペックルパターンが時間的に平均化され、スペックルノイズを低減することができる。一方、透過領域の中心部ではレーザー光の位相が変化しないので、スペックルノイズは低減されないが、観察者に視認され難いため、特に問題は生じない。 According to the first light source device of the present invention, when the laser light incident from the light source is transmitted through the light transmitting member, the phase of the laser light is timed at the peripheral portion of the laser light transmitting region by the movement of the light transmitting member. Therefore, different speckle patterns are temporally averaged, and speckle noise can be reduced. On the other hand, since the phase of the laser beam does not change at the center of the transmission region, speckle noise is not reduced, but it is difficult for the observer to visually recognize it, so that no particular problem occurs.
本発明の第2の光源装置は、レーザー光を射出する光源と、所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて射出させる光透過部材と、前記光透過部材に運動を生じさせる光透過部材駆動手段と、を備え、前記光透過部材駆動手段の駆動によって前記光透過部材に運動を生じさせることにより、前記レーザー光の透過領域の中心部では前記レーザー光の振幅を時間的に変化させず、前記透過領域の周縁部では前記レーザー光の振幅を時間的に変化させることを特徴とする。
また、本発明の第2の光源装置は、レーザー光を射出する光源と、所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて射出させる円板状部材からなる光透過部材と、前記光透過部材を所定の回転中心を中心として回転させる光透過部材駆動手段と、を備え、前記光透過部材は、前記透過領域の中心部と周縁部の一部とを開口させた開口部を有し、前記開口部は、前記回転中心を中心とする円以外の形状を有し、前記透過領域の中心部では、常に前記レーザー光を透過させて、前記レーザー光の振幅を時間的に変化させず、前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材を回転させることによって、前記透過領域の周縁部の所定の位置における前記レーザー光の透過および遮断を時間的に切り替えて、前記レーザー光の振幅を時間的に変化させることを特徴とする。
The second light source device of the present invention includes a light source that emits laser light, a light transmissive member that transmits and emits the laser light incident from the light source in a predetermined transmissive region, and moves the light transmissive member. A light transmitting member driving means for generating the light transmitting member, and by causing the light transmitting member to move by driving the light transmitting member driving means, the amplitude of the laser light is set to a time at the center of the laser light transmitting region. The amplitude of the laser beam is temporally changed at the peripheral portion of the transmission region without being changed in a timely manner.
The second light source device of the present invention includes a light source that emits laser light, and a light transmissive member that includes a disk-like member that transmits and emits the laser light incident from the light source in a predetermined transmission region. And a light transmissive member driving means for rotating the light transmissive member around a predetermined rotation center, and the light transmissive member has an opening in which a central portion of the transmissive region and a part of a peripheral edge are opened. The opening has a shape other than a circle centered on the rotation center, and the laser beam is always transmitted at the center of the transmission region, and the amplitude of the laser beam is temporally changed. Without changing, by rotating the light transmitting member at the peripheral portion of the transmissive region, the laser light is transmitted and blocked at a predetermined position on the peripheral portion of the transmissive region in time, and the laser light is switched. of And wherein varying the width temporally.
本発明の第2の光源装置によれば、光源から入射されたレーザー光が光透過部材を透過する際に、光透過部材の運動によりレーザー光の透過領域の周縁部でレーザー光の振幅が時間的に変化するので、異なるスペックルパターンが時間的に平均化され、スペックルノイズを低減することができる。一方、透過領域の中心部ではレーザー光の振幅が変化しないので、スペックルノイズは低減されないが、観察者に視認され難いため、特に問題は生じない。 According to the second light source device of the present invention, when the laser light incident from the light source is transmitted through the light transmitting member, the amplitude of the laser light is time-dependent at the peripheral portion of the laser light transmitting region due to the movement of the light transmitting member. Therefore, different speckle patterns are temporally averaged, and speckle noise can be reduced. On the other hand, since the amplitude of the laser beam does not change at the center of the transmission region, speckle noise is not reduced, but it is difficult for an observer to visually recognize, so no particular problem occurs.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。
本実施形態の画像表示装置は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出するレーザー光源を用いてスクリーン上に画像を描画する画像表示装置であり、1段の走査手段を用いた例である。
図1は本実施形態の画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。図2は同画像表示装置に用いられる光透過板を示す正面図である。図3は光透過板を透過するレーザー光の強度分布を示す図である。なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素毎に寸法の比率や縮尺を変えることがある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The image display device of the present embodiment is an image display device that draws an image on a screen using laser light sources that respectively emit red light, green light, and blue light, and is an example that uses a single-stage scanning unit. .
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the image display apparatus of the present embodiment. FIG. 2 is a front view showing a light transmission plate used in the image display apparatus. FIG. 3 is a diagram showing the intensity distribution of the laser light transmitted through the light transmission plate. In the following drawings, the dimensional ratio and scale may be changed for each component in order to make each component easy to see.
本実施形態の画像表示装置1は、図1に示すように、光源装置2と、MEMSミラー3(光走査部)と、を備えている。光源装置2から射出されたレーザー光をMEMSミラー3によってスクリーン4(被投射面)上で2次元的に走査することにより画像を表示する。光源装置2は、赤色レーザー光(中心波長:620nm)を射出する赤色レーザー光源5Rと、緑色レーザー光(中心波長:530nm)を射出する緑色レーザー光源5Gと、青色レーザー光(中心波長:460nm)を射出する青色レーザー光源5Bと、クロスダイクロイックプリズム6と、集光レンズ7と、光透過板8(光透過部材)と、を備えている。なお、上記の各色のレーザー光の波長は一例に過ぎない。また、クロスダイクロイックプリズム6は、各レーザー光源5R,5G,5Bから射出された各色のレーザー光を合成するものである。
As shown in FIG. 1, the
MEMSミラー3は、ミラー部11と、第1枠部12と、第2枠部13と、第1梁部14と、第2梁部15と、を備えた共振型のミラーである。ミラー部11は水平方向に延在する第1梁部14によって第1枠部12に支持され、ミラー部11を含む第1枠部12は垂直方向に延在する第2梁部15によって第2枠部13に支持されている。この構成により、ミラー部11を含む第1枠部12は第2梁部15を中心軸として回転往復運動し(矢印Eで示す)、レーザー光をスクリーン4上で水平方向Hに走査する(低速走査)。さらに、ミラー部11は第1枠部12に対して第1梁部14を中心軸として回転往復運動し(矢印Fで示す)、レーザー光をスクリーン4上で垂直方向Vに走査する(高速走査)。このように、MEMSミラー3が、レーザー光をスクリーン4の水平方向と垂直方向の双方に2次元的に走査し、画像を描画する。 The MEMS mirror 3 is a resonance-type mirror including a mirror part 11, a first frame part 12, a second frame part 13, a first beam part 14, and a second beam part 15. The mirror part 11 is supported on the first frame part 12 by a first beam part 14 extending in the horizontal direction, and the first frame part 12 including the mirror part 11 is secondly supported by a second beam part 15 extending in the vertical direction. It is supported by the frame part 13. With this configuration, the first frame part 12 including the mirror part 11 rotates and reciprocates around the second beam part 15 as a central axis (indicated by an arrow E), and scans the laser beam in the horizontal direction H on the screen 4 (low speed). scanning). Further, the mirror part 11 rotates and reciprocates with respect to the first frame part 12 with the first beam part 14 as the central axis (indicated by an arrow F), and scans the laser beam in the vertical direction V on the screen 4 (high-speed scanning). ). Thus, the MEMS mirror 3 scans the laser beam two-dimensionally in both the horizontal direction and the vertical direction of the screen 4 to draw an image.
光透過板8は、図2に示すように、第1の屈折率を有する光透過性材料からなる第1屈折率領域17と、第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する光透過性材料からなる第2屈折率領域18とを含む円板状部材で構成されている。光透過性材料としては、樹脂、ガラス等、任意の材料を用いることができる。また、光透過板8は、全ての箇所で板厚が一定である。後述するように、レーザー光は、第1屈折率領域17の全域と第2屈折率領域18の一部の領域とにわたる部分を透過することになる。本実施形態では、第1屈折率領域17が光透過板8の内側、第2屈折率領域18が光透過板8の外側に位置しており、第1屈折率領域17と第2屈折率領域18との境界線Kは光透過板8の周方向に沿って不規則に湾曲した形状となっている。
As shown in FIG. 2, the light transmission plate 8 includes a first
光透過板8は、円板状部材の円の中心を回転中心として回転可能に構成されている。ただし、光透過板8の中心には物理的な回転軸が存在するわけではなく、例えば回転ローラ、ベルト等、図1に示す任意の回転伝達機構20(光透過部材駆動手段)によって、光透過板8が縁の部分で支持されつつ回転する構成となっている。 The light transmission plate 8 is configured to be rotatable about the center of the circle of the disk-shaped member. However, a physical rotation axis does not exist at the center of the light transmission plate 8, and light transmission is performed by an arbitrary rotation transmission mechanism 20 (light transmission member driving means) shown in FIG. 1 such as a rotation roller or a belt. The plate 8 is configured to rotate while being supported by the edge portion.
レーザー光は、図3に示すように、強度分布曲線Gがガウス分布に従うものであり、一般に強度が1/e2となる位置をそのレーザー光のビーム径D2と呼ぶ。また、1/e2よりも高い任意の強度を取る位置を径D1とする。ここで、図2に示す第1屈折率領域17と第2屈折率領域18の境界線Kの中で、円板状部材の中心から最も近い点P1を通り、円板状部材の外径と同心円状の2点鎖線で示す円の半径が径D1であると想定する。また、図2において、ビーム径D2を半径とする1点鎖線で示す円が第1屈折率領域17と第2屈折率領域18との境界線Kと交差するようにする。以下の説明では、図2に示す光透過板8のうち、径D1の円の内側を「透過領域の中心部」、径D1の円の外側を「透過領域の周縁部」と称する。すなわち、光透過板8は、透過領域の中心部の全てが第1屈折率領域17に対応する一方、透過領域の周縁部では第1屈折率領域17と第2屈折率領域18とが混在している。
As shown in FIG. 3, the laser light has an intensity distribution curve G that follows a Gaussian distribution, and a position where the intensity is 1 / e 2 is generally called a beam diameter D2 of the laser light. A position where an arbitrary strength higher than 1 / e 2 is taken is defined as a diameter D1. Here, the boundary line K between the first
クロスダイクロイックプリズム6の後段にある集光レンズ7は、クロスダイクロイックプリズム6から射出された合成光を、光透過板8との関係において上記の条件を満たすようなビーム径に集光する。 The condensing lens 7 in the subsequent stage of the cross dichroic prism 6 condenses the combined light emitted from the cross dichroic prism 6 to a beam diameter that satisfies the above-described condition in relation to the light transmission plate 8.
ここで、光透過板8の作用について説明する。
上記構成の画像形成装置1においては、各レーザー光源5R,5G,5Bから射出された光がクロスダイクロイックプリズム6によって合成され、合成光が集光レンズ7によって集光された後、高速回転している光透過板8に入射する。このとき、レーザー光のうち、図2に示す径D1の円の内側に相当する透過領域の中心部を透過する部分光束は、常に第1屈折率領域17を透過する。一方、図2に示す径D1の円の外側に相当する透過領域の周縁部を透過する部分光束については、図3に示す第1屈折率領域17と第2屈折率領域18との境界線Kが矢印Jで示す方向に時間的に移動することになり、第1屈折率領域17を透過する時間と第2屈折率領域18を透過する時間とが不規則に切り替わる。
Here, the operation of the light transmission plate 8 will be described.
In the
本実施形態の画像表示装置1によれば、光源装置2から射出されたレーザー光が光透過板8を透過する際に、光透過板8の回転運動によりレーザー光の透過領域の周縁部で屈折率が不規則に変化する。本実施形態では、光透過板8の板厚が場所によらず一定であるため、レーザー光が透過する物理的距離は一定であるが、屈折率が時間的に変化するため、光路長が時間的に変化し、その結果、レーザー光の位相が時間的に変化する。すると、レーザー光の周縁部において異なるスペックルパターンが時間的に平均化されるので、スペックルノイズを低減することができる。一方、レーザー光の中心部では屈折率、すなわち光路長が常に一定であり、レーザー光の位相が変化しないので、スペックルノイズは低減されない。ところが、この部分のスペックルノイズは元々観察者に視認され難いため、スペックルノイズは低減されなくても特に画像の視認に支障を来すことがない。また、従来の特許文献1の構成のようにレーザー光の全体に対して位相を変化させることがないので、ビーム径の拡大が抑えられ、画像の解像度を十分に維持することができる。さらに、本実施形態では、レーザー光の周縁部の位相を変えるだけで遮光を行わないため、画像の明るさを十分に確保することができる。
According to the
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について図4を参照して説明する。
以下の実施形態の画像表示装置の全体構成は第1実施形態と同様であり、光透過板の形態が異なるのみである。したがって、以下の実施形態では、画像表示装置の全体構成の説明は省略し、光透過板についてのみ説明する。
図4(A)は本実施形態の光透過板の正面図であり、図4(B)は図4(A)のB−B’線に沿う断面図である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The overall configuration of the image display device of the following embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the form of the light transmission plate is different. Therefore, in the following embodiment, description of the whole structure of an image display apparatus is abbreviate | omitted, and only a light transmissive board is demonstrated.
FIG. 4A is a front view of the light transmission plate of the present embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
第1実施形態の光透過板は、互いに異なる屈折率を有する2つの屈折率領域を有していたのに対し、図4(A)、(B)に示す本実施形態の光透過板22は、全体が一様な屈折率を有する光透過性材料で構成されている。図4(A)に示す光透過板22の正面図において、最も内側の円(径D1の円)の内側は第1実施形態の透過領域の中心部に相当する領域であり、最も内側の円の外側は第1実施形態の透過領域の周縁部に相当する領域である。本実施形態において、光透過板22の透過領域の中心部は板厚が一定であり、屈折率も一定であることから、光路長は一定である。
The light transmissive plate of the first embodiment has two refractive index regions having different refractive indexes, whereas the
これに対して、光透過板22の透過領域の周縁部は環状部分23を有し、環状部分23は周方向に分割された複数の位相変調領域23を有している。この環状部分23の断面図は図4(B)に示す通りであり、複数の位相変調領域24は互いに異なる板厚を有している。板厚は周方向に沿って一定のパターンで変化していても良いが、図4(B)に示すように不規則に変化している方が好ましい。この構成により、透過領域の周縁部の複数の位相変調領域24は、周方向に沿って屈折率が一定であっても、板厚、すなわちレーザー光が透過する物理的距離が異なることから、光路長が互いに異なる。
On the other hand, the peripheral portion of the transmission region of the
本実施形態の光透過板22の作用について説明する。
各レーザー光源5R,5G,5Bから射出された光がクロスダイクロイックプリズム6、集光レンズ7を経て高速回転している光透過板22に入射すると、レーザー光のうち、図4(A)に示す径D1の円の内側に相当する透過領域の中心部を透過する部分光束は、常に光路長が一定であるため、位相が変化しない。一方、径D1の円の外側に相当する透過領域の周縁部を透過する部分光束(図4(B)参照)については、光路長が時間的に不規則に変化するため、レーザー光の位相が時間的に不規則に変化する。
The operation of the
When the light emitted from each of the laser light sources 5R, 5G, and 5B enters the
本実施形態の画像表示装置によれば、レーザー光の周縁部で位相が時間的に変化する一方、レーザー光の中心部では位相が変化しないため、スペックルノイズを低減しつつ画像の解像度を十分に維持できる、という第1実施形態と同様の効果が得られる。また、レーザー光の周縁部で遮光を行わないため、画像の明るさを十分に確保できる点も第1実施形態と同様である。本実施形態の場合、光透過板22の構成材料が1種類で済むため、光透過板22の製造が比較的容易である。
According to the image display device of the present embodiment, the phase changes temporally at the peripheral portion of the laser beam, but the phase does not change at the central portion of the laser beam, so that the resolution of the image is sufficiently reduced while reducing speckle noise. The same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, since the light is not shielded at the peripheral edge of the laser beam, the point that the brightness of the image can be sufficiently secured is the same as in the first embodiment. In the case of this embodiment, the
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について図5を参照して説明する。
第1、第2実施形態の光透過板は、透過領域の周縁部でレーザー光の位相を変調する位相変調型のものであったのに対し、第3、第4実施形態では、透過領域の周縁部でレーザー光の振幅を変調する振幅変調型の光透過板の例を説明する。
図5は本実施形態の光透過板の正面図である。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The light transmission plates of the first and second embodiments are of the phase modulation type that modulates the phase of the laser light at the peripheral edge of the transmission region, whereas in the third and fourth embodiments, the light transmission plate of the transmission region An example of an amplitude modulation type light transmission plate that modulates the amplitude of laser light at the peripheral edge will be described.
FIG. 5 is a front view of the light transmission plate of the present embodiment.
第1、第2実施形態の光透過板は、透過領域の周縁部を含む全体が光透過性材料で構成されていたのに対し、本実施形態の光透過板32は、図5に示すように、例えば耐熱性を有する金属等の遮光性材料で形成された円板状部材であり、開口部33が形成されている。開口部33の縁は光透過板32の周方向に沿って不規則に湾曲した形状となっている。また、第1、第2実施形態と同様、光透過板32は、物理的な回転軸を持たないが、任意の回転伝達機構によって支持されつつ光透過板32の中心を回転中心として回転するようになっている。
The light transmissive plate of the first and second embodiments is entirely made of a light transmissive material including the peripheral portion of the transmissive region, whereas the
図5に示す光透過板32の正面図において、開口部33の縁が光透過板32の中心に最も近づく点P1を通り、光透過板32の外径と同心円状の2点鎖線で示す円(径D1の円)の内側はレーザー光の透過領域の中心部に相当する領域であり、円の外側は透過領域の周縁部に相当する領域である。本実施形態において、光透過板32が回転している状態でレーザー光が入射すると、径D1の円の内側にあたる透過領域の中心部では常にレーザー光が透過する。その一方、径D1の円の外側にあたる透過領域の周縁部では、レーザー光が透過するか、光透過板32によって遮断されるかが時間的に不規則に切り替わる。換言すると、透過領域の周縁部では、レーザー光の振幅が時間的に不規則に変化する。
In the front view of the
本実施形態の画像表示装置によれば、レーザー光の周縁部で振幅が時間的に変化する一方、レーザー光の中心部では振幅が変化しないため、スペックルノイズを低減しつつ画像の解像度を十分に維持できる、という第1、第2実施形態と同様の効果が得られる。また、円板状部材に開口部33を形成するだけで光透過板32を容易に製造できる。
According to the image display device of the present embodiment, the amplitude changes temporally at the peripheral portion of the laser beam, while the amplitude does not change at the central portion of the laser beam, so that the resolution of the image is sufficiently reduced while reducing speckle noise. The same effect as the first and second embodiments can be obtained. Further, the
[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について図6を参照して説明する。
図6は本実施形態の光透過板の平面図である。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a plan view of the light transmission plate of the present embodiment.
第3実施形態の光透過板は、不規則に湾曲した形状の開口部を有していた。これに対して、本実施形態の光透過板42は、図6に示すように、光透過板42の外形と同心円状の円形(正円形)の開口部43を有している。仮にこの形状の光透過板をその中心を回転中心として回転させたとすると、レーザー光の周縁部で振幅を時間的に変化させる、という作用を実現できない。しかしながら、本実施形態の場合、光透過板42の中心を回転中心として回転させる構成ではなく、光透過板42の中心からずれた点P2を回転中心として光透過板42を回転させる構成となっている。換言すると、光透過板42が偏心回転する構成となっている。これにより、開口部43の中心付近では常にレーザー光が透過する。その一方、開口部43の縁に近い領域では、レーザー光が透過するか、光透過板によって遮断されるかが時間的に切り替わる。
The light transmissive plate of the third embodiment has an opening having an irregularly curved shape. On the other hand, as shown in FIG. 6, the
本実施形態の画像表示装置においても、レーザー光の周縁部で振幅が時間的に変化する一方、レーザー光の中心部では振幅が変化しないため、スペックルノイズを低減しつつ画像の解像度を十分に維持できる、という第1〜第3実施形態と同様の効果が得られる。
なお、第3、第4実施形態では、光透過板の透過領域の周縁部でレーザー光を透過させるか遮断するか、換言すると、透過率を100%とするか0%とするかを時間的に切り替える構成であった。この構成に代えて、例えば光透過板の周縁部を透過率が異なる2種類の材料を組み合わせて作成し、100%、0%以外の中間的な透過率で時間的に切り替える構成としても良い。
Also in the image display device of the present embodiment, the amplitude changes temporally at the peripheral portion of the laser beam, while the amplitude does not change at the central portion of the laser beam, so that the resolution of the image is sufficiently reduced while reducing speckle noise. The same effect as the first to third embodiments can be obtained.
In the third and fourth embodiments, whether the laser beam is transmitted or blocked at the peripheral portion of the transmission region of the light transmission plate, in other words, whether the transmittance is 100% or 0% is temporal. It was the composition which switches to. Instead of this configuration, for example, the peripheral portion of the light transmission plate may be formed by combining two kinds of materials having different transmittances, and may be switched temporally with an intermediate transmittance other than 100% and 0%.
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、第1、第2実施形態で位相変調型の光透過板の例、第3、第4実施形態では振幅変調型の光透過板の例をそれぞれ示し、各々の例について各屈折率領域や開口部の形状、回転中心の位置等の特徴点を組み合わせた一例を示した。ところが、これらの特徴点の組み合わせは適宜変更することができる。例えば、図6に示したような同心円状の開口部に代えて、同心円状の第1屈折率領域、第2屈折率領域を有する位相変調型の光透過板を用意し、これを偏心回転させる構成としても同様の効果を得ることができる。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, examples of the phase modulation type light transmission plate are shown in the first and second embodiments, and examples of the amplitude modulation type light transmission plate are shown in the third and fourth embodiments. An example in which feature points such as the refractive index region, the shape of the opening, and the position of the rotation center are combined is shown. However, the combination of these feature points can be changed as appropriate. For example, instead of the concentric opening as shown in FIG. 6, a phase modulation type light transmission plate having concentric first refractive index regions and second refractive index regions is prepared and rotated eccentrically. Similar effects can be obtained with the configuration.
第1実施形態の図2、第3実施形態の図5で示したように、2つの屈折率領域の境界線や開口部の縁が不規則な形状であると、レーザー光の位相や振幅が不規則に変化するので、スペックルノイズをより効果的に低減できる。ところが、2つの屈折率領域の境界線や開口部の縁は必ずしも不規則な形状でなくてもスペックルノイズを低減でき、例えば多角形状、楕円状などの規則的な形状であっても良い。これらの場合には、光透過板の中心を回転中心として回転する構成でも良いし、光透過板が偏心回転する構成でも良い。また上述したように、2つの屈折率領域の境界線や開口部の縁は円形でも良いが、その場合には光透過板を偏心回転させる必要がある。 As shown in FIG. 2 of the first embodiment and FIG. 5 of the third embodiment, if the boundary line between the two refractive index regions and the edge of the opening have an irregular shape, the phase and amplitude of the laser light are Since it changes irregularly, speckle noise can be reduced more effectively. However, speckle noise can be reduced even if the boundary line between the two refractive index regions and the edge of the opening are not necessarily irregular shapes, and may be a regular shape such as a polygonal shape or an elliptical shape. In these cases, a configuration in which the center of the light transmission plate is rotated about the center of rotation may be employed, or a configuration in which the light transmission plate is rotated eccentrically may be employed. As described above, the boundary line between the two refractive index regions and the edge of the opening may be circular, but in that case, the light transmission plate needs to be eccentrically rotated.
また、上記全ての実施形態では、光透過板を回転させる構成の例を示したが、回転に代えて、光透過板を入射光の光軸と直交する面内で並進運動させる構成としても良い。その場合、本発明の特徴点は、レーザー光の中心部では位相や振幅を変化させないことにあるため、光透過板の並進運動の移動距離は僅かで良く、例えば圧電素子等を用い、レーザー光のビーム径D2に対して十分に小さい距離だけ光透過板を微振動させる構成とすれば良い。また、画像表示装置の基本構成として、水平走査、垂直走査の双方を担う1個のMEMSミラーを備えた例を示したが、水平走査、垂直走査のそれぞれを担う2個の光走査素子を備えた構成であっても良い。その他、画像表示装置の各部の具体的な構成は適宜変更が可能である。 In all the embodiments described above, examples of the configuration in which the light transmission plate is rotated have been described. However, instead of the rotation, the light transmission plate may be translated in a plane perpendicular to the optical axis of the incident light. . In that case, the feature of the present invention is that the phase and amplitude are not changed at the center of the laser beam, so that the distance of translational movement of the light transmitting plate may be very small. The light transmission plate may be finely oscillated by a sufficiently small distance with respect to the beam diameter D2. In addition, as an example of the basic configuration of the image display device, an example in which one MEMS mirror that performs both horizontal scanning and vertical scanning is provided has been described. However, two optical scanning elements that perform horizontal scanning and vertical scanning are provided. The structure may be different. In addition, the specific configuration of each part of the image display device can be changed as appropriate.
1…画像表示装置、2…光源装置、3…MEMSミラー(光走査部)、4…スクリーン(光透過部材)、5R,5G,5B…レーザー光源(光源)、8,22,32,42…光透過板(光透過部材)、17…第1屈折率領域、18…第2屈折率領域、20…回転伝達機構(光透過部材駆動手段)、24…位相変調領域、33,43…開口部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記レーザー光を被投射面上で走査して画像を描画する光走査部と、
所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて前記光走査部に向けて射出させる円板状部材からなる光透過部材と、
前記光透過部材を所定の回転中心を中心として回転させる光透過部材駆動手段と、を備え、
前記光透過部材は、前記透過領域の中心部に、第1の屈折率を有する材料からなる第1屈折率領域を有し、前記透過領域の周縁部には、前記第1の屈折率を有する材料からなる前記第1屈折率領域と、前記第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する材料からなる第2屈折率領域と、を有し、
前記透過領域の中心部では、前記レーザー光の光路長が一定であり、前記レーザー光の位相を時間的に変化させず、
前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材を回転させることによって所定の位置における前記レーザー光の光路長が時間的に変化して、前記レーザー光の位相を時間的に変化させることを特徴とする画像表示装置。 A light source that emits laser light;
An optical scanning unit that draws an image by scanning the laser beam on a projection surface;
A light transmissive member made of a disk-shaped member that transmits the laser light incident from the light source in a predetermined transmission region and emits the laser light toward the optical scanning unit;
A light transmissive member driving means for rotating the light transmissive member around a predetermined rotation center ,
The light transmissive member has a first refractive index region made of a material having a first refractive index at a central portion of the transmissive region, and has a first refractive index at a peripheral portion of the transmissive region. The first refractive index region made of a material and the second refractive index region made of a material having a second refractive index different from the first refractive index;
In the central part of the transmission region, the optical path length of the laser light is constant, without changing the phase of the laser light in time,
In the peripheral portion of the transmission region, the optical path length of the laser light at a predetermined position is temporally changed by rotating the light transmission member, and the phase of the laser light is temporally changed. An image display device.
前記レーザー光を被投射面上で走査して画像を描画する光走査部と、
所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて前記光走査部に向けて射出させる円板状部材からなる光透過部材と、
前記光透過部材を所定の回転中心を中心として回転させる光透過部材駆動手段と、を備え、
前記光透過部材は、前記透過領域の中心部と周縁部の一部とを開口させた開口部を有し、
前記開口部は、前記回転中心を中心とする円以外の形状を有し、
前記透過領域の中心部では、常に前記レーザー光を透過させて、前記レーザー光の振幅を時間的に変化させず、
前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材を回転させることによって、前記透過領域の周縁部の所定の位置における前記レーザー光の透過および遮断を時間的に切り替えて、前記レーザー光の振幅を時間的に変化させることを特徴とする画像表示装置。 A light source that emits laser light;
An optical scanning unit that draws an image by scanning the laser beam on a projection surface;
A light transmissive member made of a disk-shaped member that transmits the laser light incident from the light source in a predetermined transmission region and emits the laser light toward the optical scanning unit;
A light transmissive member driving means for rotating the light transmissive member around a predetermined rotation center ,
The light transmissive member has an opening in which a central portion of the transmissive region and a part of a peripheral portion are opened.
The opening has a shape other than a circle centered on the rotation center,
In the central part of the transmission region, the laser beam is always transmitted, and the amplitude of the laser beam is not changed with time,
By rotating the light transmitting member at the peripheral portion of the transmission region, the transmission and blocking of the laser light at a predetermined position on the peripheral portion of the transmission region is switched over time, and the amplitude of the laser light is changed over time. Image display apparatus characterized by being changed in a moving manner.
所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて射出させる円板状部材からなる光透過部材と、
前記光透過部材を所定の回転中心を中心として回転させる光透過部材駆動手段と、を備え、
前記光透過部材は、前記透過領域の中心部に、第1の屈折率を有する材料からなる第1屈折率領域を有し、前記透過領域の周縁部には、前記第1の屈折率を有する材料からなる前記第1屈折率領域と、前記第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する材料からなる第2屈折率領域と、を有し、
前記透過領域の中心部では、前記前記レーザー光の光路長が一定であり、前記レーザー光の位相を時間的に変化させず、
前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材を回転させることによって前記透過領域の周縁部の所定の位置における前記レーザー光の光路長が時間的に変化して、前記レーザー光の位相を時間的に変化させることを特徴とする光源装置。 A light source that emits laser light;
A light transmitting member made of a disk-shaped member that transmits and emits the laser light incident from the light source in a predetermined transmission region;
A light transmissive member driving means for rotating the light transmissive member around a predetermined rotation center ,
The light transmissive member has a first refractive index region made of a material having a first refractive index at a central portion of the transmissive region, and has a first refractive index at a peripheral portion of the transmissive region. The first refractive index region made of a material and the second refractive index region made of a material having a second refractive index different from the first refractive index;
In the central part of the transmission region, the optical path length of the laser light is constant, without changing the phase of the laser light in time,
At the periphery of the transmission region, the optical path length of the laser light at a predetermined position on the periphery of the transmission region is changed temporally by rotating the light transmission member, and the phase of the laser light is temporally changed. A light source device characterized by being changed to
所定の透過領域において前記光源から入射された前記レーザー光を透過させて射出させる円板状部材からなる光透過部材と、
前記光透過部材を所定の回転中心を中心として回転させる光透過部材駆動手段と、を備え、
前記光透過部材は、前記透過領域の中心部と周縁部の一部とを開口させた開口部を有し、
前記開口部は、前記回転中心を中心とする円以外の形状を有し、
前記透過領域の中心部では、常に前記レーザー光を透過させて、前記レーザー光の振幅を時間的に変化させず、
前記透過領域の周縁部では、前記光透過部材を回転させることによって、前記透過領域の周縁部の所定の位置における前記レーザー光の透過および遮断を時間的に切り替えて、前記レーザー光の振幅を時間的に変化させることを特徴とする光源装置。 A light source that emits laser light;
A light transmitting member made of a disk-shaped member that transmits and emits the laser light incident from the light source in a predetermined transmission region;
A light transmissive member driving means for rotating the light transmissive member around a predetermined rotation center ,
The light transmissive member has an opening in which a central portion of the transmissive region and a part of a peripheral portion are opened.
The opening has a shape other than a circle centered on the rotation center,
In the central part of the transmission region, the laser beam is always transmitted, and the amplitude of the laser beam is not changed with time,
By rotating the light transmitting member at the peripheral portion of the transmission region, the transmission and blocking of the laser light at a predetermined position on the peripheral portion of the transmission region is switched over time, and the amplitude of the laser light is changed over time. The light source device is characterized by being changed.
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