JPH04252580A - レーザー画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光を用いて画
像の投影表示を行うレーザー画像表示装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光を用いて画像の投影表示を行
うレーザー画像表示装置は種々提案されている。ところ
がこのようなレーザー光を用いる表示装置においては、
表示画像にスペックルと呼ばれる粒状斑が発生し、画像
の鑑賞の著しい障害になっていた。

【０００３】これに対して、このようなスペックルを減
少させることを目的とした装置として、従来から例えば
下記のようなものが提案されていた。 Ａ）　　特開昭５５−６５９４０号公報Ｂ）　　特開昭
５６−２４９２２号公報

【０００４】しかしながら上述
の従来の技術において、まずＡ）の技術では第１の手段
としてスクリーンを振動させる構成が設けられている。 このような構成ではスクリーンサイズが大きくなると実
現が極めて困難である。 また第２の手段としてレーザー光を振動させた場合には
表示の解像度が損なわれてしまう。

【０００５】またＢ）の技術では、実施例から明らかな
ように超音波によって屈折率が変化される素子が対物レ
ンズの付近に設けられている。このためこの素子による
歪等が発生した場合にそれが拡大されて投影され、良好
な画像の投影表示を行えない恐れが大きい、などの問題
点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、レーザー画像表示装置のスペックルを減少させよ
うとした場合に、従来の装置ではスクリーンサイズが大
きくなると実現が極めて困難である。また表示の解像度
が損なわれたり、歪等が発生した場合にそれが拡大され
て投影されてしまうなど、良好な画像の投影表示を行え
ない恐れが大きい、というものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の手段
は、レーザー光源部１と、このレーザー光源部１から出
射されたレーザー光の輝度を変調する輝度変調部（ＡＯ
Ｍ４）と、上記レーザー光を走査・投影する走査・投影
部（ポリゴンミラー１３、ガルバノミラー１７）と、こ
の走査・投影部よりのレーザー光によって画像が投影表
示されるスクリーン１８から成るレーザー画像表示装置
において、上記輝度変調部（ＡＯＭ４）に複数画素分の
輝度信号（画像信号源５）を超音波による回折格子とし
て書き込み、シュリーレン光学系（シリンドリカルレン
ズ６及びレンズ７）を介した後、この回折像を上記スク
リーン１８に投影表示すると共に、ポリゴンミラー１３
を用いて上記回折像を上記スクリーン１８上で静止させ
るようにしたことを特徴とするレーザー画像表示装置で
ある。

【０００８】本発明による第２の手段は、上記輝度変調
部（ＡＯＭ４）とポリゴンミラー１３との間に偏光解消
板１０を設けたことを特徴とする上記第１の手段記載の
レーザー画像表示装置である。

【０００９】

【作用】これによれば、複数画素分の輝度信号の回折像
がスクリーン上で静止されるように投影表示されるので
、各画素については複数画素分の時間的及び空間的な重
ね合わせが行われ、これによってスペックルの発生を良
好に低減させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本願をハイヴィジョンに適用した場合
を例として説明する。図１において、１はレーザー光源
部である。このレーザー光源部１からのレーザー光がシ
リンドリカルレンズ２及びレンズ３にて水平走査方向に
偏平な形状のビームとされて、輝度変調部を構成する音
響光学変調器（ＡＯＭ）４に入射される。一方、画像信
号源５からの輝度信号が、超音波の振幅変調としてＡＯ
Ｍ４に供給される。これによってＡＯＭ４に複数画素分
の輝度信号が超音波による回折格子として書き込まれる
。

【００１１】このＡＯＭ４に形成される回折像が、シュ
リーレン光学系を形成するシリンドリカルレンズ６及び
レンズ７を介して取り出され、この内の０次光はスリッ
ト８で遮断される。これに対して回折された１次光のレ
ーザービームはレンズ７及び９でビームコントラクトさ
れて、偏光解消板１０に入射される。ここで偏光解消板
１０は複屈折性結晶、例えば水晶や方解石で作られた数
度のウェッジ角をもつウェッジ板で、結晶中の光路差の
違いによる複屈折の違いを引き起こし、レーザービーム
の偏光面を擬似的にランダムにする作用を有しているも
のである。

【００１２】この偏光解消板１０から出射されたレーザ
ービームが水平走査等を行うポリゴンミラー１３に入射
される。なお１１、１２はポリゴンミラー１３の面倒れ
補正及び垂直方向のレーザービームを平行光とするため
のシリンドリカルレンズである。さらにこのポリゴンミ
ラー１３で反射されたレーザービームが、水平走査方向
のみにビームの拡大を行うシリンドリカルレンズ１５を
介して垂直走査用のガルバノミラー１７に入射される。 なお１４、１６はリレーレンズ系である。そしてこのガ
ルバノミラー１７で反射されたレーザービームが、スク
リーン１８に投影表示される。

【００１３】従ってこの装置において、画像信号源５か
らの複数画素分の輝度信号が超音波による回折格子とし
てＡＯＭ４に書き込まれ、シュリーレン光学系（シリン
ドリカルレンズ６及びレンズ７）を介された後、この回
折像がスクリーン１８に投影表示されると共に、ポリゴ
ンミラー１３を用いて回折像がスクリーン１８上で静止
されるようにすることができる。

【００１４】すなわちこの装置において、例えばハイヴ
ィジョンの画像信号においては、水平方向走査の帰線期
間が３．７７μｓｅｃであるので、ＡＯＭ４で回折（ブ
ラッグ回折）されるビーム内の画素数を例えば１００個
とすると、ＡＯＭ４のアクセスタイムは約３μｓｅｃと
なる。一方、ＡＯＭ４として例えばＴｅＯ２　結晶を用
いると、超音波の音速は４２６０ｍ／ｓである。従って
ＡＯＭ４を構成する結晶の有効アパーチャは１２ｍｍ以
上が必要になる。ただしこの結晶の大きさは、音波の減
衰及び製造上は全く問題のないものである。これによっ
てＡＯＭ４内には常に１００画素分の輝度情報をもつ回
折格子が形成され、３μｓｅｃの間伝播しながら保持さ
れることになる。

【００１５】この回折格子で回折されたレーザービーム
（１次光）はレンズ７及び９でビームコントラクトされ
る。このビーム内でＡＯＭ４内の超音波の伝播に伴い、
回折像（１００画素分の輝度情報）は高速で移動されて
いる。従ってこの回折されたレーザービームが偏光解消
板１０を通過する際に、ビーム内で回折像が高速で移動
されているため、各１画素に対応する光束の入射位置が
高速で移動されることになる。これによって偏光解消板
１０から出射されるレーザービーム内の各１画素に対応
する光束の偏光面は時間的に変化され、出射ビームの偏
光状態は擬似的に時間的及び空間的にランダムにされる
。

【００１６】さらに上述の超音波の進行に伴う回折像の
移動をスクリーン１８上で静止させるために、水平走査
用のポリゴンミラー１３を利用する。ここで例えばハイ
ヴィジョンの画像信号においては、３６面体のポリゴン
ミラー１３を用いたとして５６２５０ｒｐｍで偏向角は
２０度となる。これによって回折像が静止し、１００画
素分の輝度情報をもった回折像が掃引されることになる
。

【００１７】この様子を図２に示す。すなわちこの図に
おいて、ＡはＡＯＭ４内の超音波の伝播の様子を示し、
丸印はそれぞれ画素である。ここで超音波の伝播は矢印
ａに示すように行われている。なお図中横軸は時間であ
る。またレーザービームの照射範囲をハッチングを附し
て示す。これに対して同図Ｂの矢印ｂに示すようにポリ
ンミラー１３が回転されることにより、各画素はそれぞ
れ丸印のように投影される。これによってスクリーン１
８上では、同図Ｃに示すように表示が行われ、回折像が
静止し、例えば１００画素分の輝度情報をもった回折像
が掃引（矢印ｃ）されることになる。

【００１８】なお６０′サイズのスクリーン１８（アス
ペクト比１６：９）に投影表示する場合を考えると、ポ
リゴンミラー１３入射前のレーザービームの水平方向の
径を３ｍｍとしたとき、回折像を水平走査方向のみ　　
　　　　　　　　β＝〔１３２８×（１００／１０００
）〕／３＝４４．３倍拡大する必要がある。シリンドリ
カルレンズ１５はこの拡大のためのものである。

【００１９】こうして上述の装置によれば、複数画素分
の輝度信号（画像信号源５）の回折像（ＡＯＭ４）がス
クリーン１８上で静止されるように投影（ポリゴンミラ
ー１３）表示されるので、各画素については複数画素分
の時間的及び空間的な重ね合わせが行われ、これによっ
てスペックルの発生を良好に低減させることができるも
のである。

【００２０】すなわちこの装置において、スクリーン１
８上の１画素に対応する領域にレーザービームが照射さ
れる期間は、ＡＯＭ４内での情報の保持時間３μｓｅｃ
となり、さらに光束の偏光状態は時間的にも空間的にも
擬似ランダムに変動していることになる。なおビームは
偏光面がランダムなだけで位相は一様であるので、ビー
ムの収束性が悪くなることはない。

【００２１】また上述の装置において、スクリーン１８
には複屈折性の微結晶体、あるいは液晶等が分散された
拡散スクリーンを用いることができる。これによってス
クリーン内の複屈折はランダムに分布しているので、上
述のレーザービームが入射されると、スペックルパター
ンは高速に数１０〜１００個程度が３μｓｅｃ以内で重
畳され、一層のランダムスペックルノイズの低下が引き
起こされる。さらにこの拡散スクリーンと周知のアレイ
状のレンチキラーレンズを組み合わせたスクリーンとの
併用も可能である。

【００２２】なお本願は、１９３０年代にイギリスで考
案されたスコフォニー（Ｓｃｏｐｈｎｙ）受像機を応用
したものである。すなわちこの受像機は当時テレビジョ
ン画像を投影する場合に、輝度を高める目的で考案され
たものであるが、今回これをレーザー画像表示装置に応
用することにより、レーザー画像表示の障害となってい
たスペックルの低減を有効に行うことができるものであ
る。

【００２３】

【発明の効果】この発明によれば、複数画素分の輝度信
号の回折像がスクリーン上で静止されるように投影表示
されるので、各画素については複数画素分の時間的及び
空間的な重ね合わせが行われ、これによってスペックル
の発生を良好に低減させることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザー画像表示装置の一例の構
成図である。

【図２】その説明図である。

【符号の説明】

１　　レーザー光源部 ２、６、１１、１２、１５　　シリンドリカルレンズ３
、７、９、１４、１６　　レンズ ４　　輝度変調部（ＡＯＭ） ５　　画像信号源 ８　　スリット １０　　偏光解消板 １３　　ポリゴンミラー １７　　ガルバノミラー １８　　スクリーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザー光源部と、このレーザー光源
   部から出射されたレーザー光の輝度を変調する輝度変調
   部と、上記レーザー光を走査・投影する走査・投影部と
   、この走査・投影部よりのレーザー光によって画像が投
   影表示されるスクリーンから成るレーザー画像表示装置
   において、上記輝度変調部に複数画素分の輝度信号を超
   音波による回折格子として書き込み、シュリーレン光学
   系を介した後、この回折像を上記スクリーンに投影表示
   すると共に、ポリゴンミラーを用いて上記回折像を上記
   スクリーン上で静止させるようにしたことを特徴とする
   レーザー画像表示装置。
2. 【請求項２】　　上記輝度変調部とポリゴンミラーとの
   間に偏光解消板を設けたことを特徴とする請求項１記載
   のレーザー画像表示装置。