JPH05241110A - レーザ表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ表示装置のスクリーン部を大画面化
し、且つ構成部材を薄くしても、これら部材間の距離を
一定に保ちスペックルノイズを低減出来るものを得る。 【構成】 体積拡散板６とフレネルレンズ４並に前後枠
１１，１２で構成させた密封枠９内のレンチキュラーレ
ンズ５がフレネルレンズ４と体積拡散板６間で一定な距
離に成る様に密封枠９を減圧して、大画面のスクリーン
部のあらゆる面で外圧が加わる様に一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスペックルノイズの除去
方法に係わり、特に画面を大型化してもスペックルパタ
ーンが発生しない様にしたレーザ表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からレーザ光の様にコヒーレントな
光を光学的拡散物体に透過或は反射させた時に、この光
学的拡散物体は波長程度の微視的スケールで不規則な構
造を有するために空間内に広範囲に拡がる拡散光とな
り、スペックルパターン（ｓｐｅｃｋｌｅ ｐａｔｔｅ
ｒｎ）を発生する。例えばレーザを用いた表示装置では
レーザ源からのコヒーレントなレーザ光が拡散物質等に
よってランダムに散乱し、各点からの散乱光がスクリー
ン画面上で重ね合わさってランダムに干渉し、斑点模様
を発生させる。

【０００３】この様なスペックルパターン（以下単にス
ペックルと記す）を除去するためにスクリーン部を揺動
させることで除去させる方法が実開昭５５−６５９４０
号公報に、更に光源とスクリーン間に石英セルを介在さ
せて超音波によって振動させる様にしたものも特公昭５
６−２４９２２号公報に示されている。

【０００４】この様なスクリーン部を振動させるもので
はスクリーンが大型化すると駆動部が大型化したり、レ
ーザ光の解像度が低下する欠点があった。

【０００５】この様な欠点を解消するために本出願人は
先にスクリーン部を構成するレンチキュラーレンズを体
積拡散板とフレネルレンズ間に介在させたレーザ表示装
置を提案した。

【０００６】上述の従来構成の大要を図４乃至図７によ
って説明する。

【０００７】図４は従来の背面投射型スクリーン部の全
体的構成を示すものでレーザ源１から出射したレーザ光
は変調、偏向器部２に入射する。光変調器としてポッケ
ルス効果を利用した電気光学変調器或は超音波による光
の回折を利用した音響光学変調器等が用いられ映像信号
に応じて光変調された後に変調光は水平及び垂直偏向部
を構成する光学的偏向器に入射する。

【０００８】即ち、スクリーン部３に対し、水平方向に
偏向させるために変調光は例えば、２５面の平面鏡で構
成されたポリゴンミラーに入射する。このポリゴンミラ
ーは駆動モータによって駆動されて高速回転される。ポ
リゴンミラーの平面鏡に入射して、反射された変調光は
左右に振られ、リレーレンズを介してガルバノミラーに
入射し、このガルバノミラーではスクリーンの垂直方向
の偏向が行なわれる。ガルバノミラーも駆動モータによ
って所定回転角度変調光を上下に振る様に成され、この
ガルバノミラーで反射した変調光はスクリーン背面に設
けた反射鏡等を介して透過型のスクリーン部３に映像を
投射する。

【０００９】スクリーン部３はフレネルレンズ４とレン
チキュラーレンズ５並に体積拡散板６で構成されてい
る。このフレネルレンズ４は上述の反射鏡から投影され
る変調光のホットスポットを防ぐためのもので、フレネ
ルレンズ４の次に配設されたレンチキュラーレンズ５は
水平方向の指向性を拡げるために、レーザの変調光の水
平走査方向Ｈに対し縦方向にシリンドリカルレンズ５
ａ，５ａ‥‥が図５に示す様に配設される。このシリン
ドリカルレンズ５ａ間のピッチＰはスペックルの影響か
ら必要な水平方向空間周波数の２倍の周波数ピッチと成
し、レーザ光の径ｒとこのピッチｐの比ｒ／ｐを大きく
とらない様に選択される。

【００１０】体積拡散板６は、屈折率異方性のある結晶
材で作る（例えば、オパールガラス）ことができ、また
屈折率異方性のある結晶材を合成樹脂に混入して作るこ
ともできる。図５の例は、アクリル等のプラスチックや
ガラスを母材とし、屈折率異方性ある結晶材すなわち拡
散体を分散させたものである。

【００１１】図６Ａ，Ｂは、図５のスクリーン部３のレ
ンチキュラーレンズ５及び体積拡散板６内の光路の時間
変化を示す水平方向断面図である。以下、スクリーン部
３の作用、即ちスペックルノイズ低減について説明す
る。図７Ａの様にレーザ光によりＨ方向への走査が行わ
れると、レーザ光は、レンチキュラーレンズ５の各シリ
ンドリカルレンズ５ａで屈折し、焦点Ｆに集まる。レー
ザ光による水平方向Ｈの走査が進むにしたがって図７Ｂ
の様に焦点Ｆへの入射角が変化するが、入射角の変化に
よって人間の眼に映るスペックルも変化する。この様に
時間的に変化するスペックルが、体積拡散板６中で空間
的に同一位置で積分されるため、スペックル固有のきつ
いコントラストが低減され、スペックルノイズが低減さ
れる様に成される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に体積拡散板
６中に屈折率異方性の結晶材を混入することで空間的に
人の眼の積分効果により同一位置で積分して、スペック
ルノイズを低減する場合に、３枚の体積拡散板６、レン
チキュラーレンズ５並にフレネルレンズ４で組み立てス
クリーン部３を構成するときには、これら３板の部材の
投影される映像に関係のない上下左右の周辺部に両面テ
ープ等を貼着させて一体化が行なわれる。

【００１３】特にスクリーン部３が１００〜２００イン
チと大型化して来ると体積拡散板６やレンチキュラーレ
ンズ５等の厚みが１ｍｍ乃至３ｍｍ程と極めて薄いため
にスクリーン部３の周辺部ではレンチキュラーレンズ５
のシリンドリカルレンズ５ａ，５ａ‥‥が体積拡散板６
の裏面に対接しているが、スクリーン部３の中央部等で
は図７に示す様に体積拡散板６のレンチキュラーレンズ
５との対向面７とレンチキュラーレンズ５のシリンドリ
カルレンズ５ａの弯曲頂部８とが離間するために、レン
チキュラーレンズ５の焦点Ｆ₁ が体積拡散板６内部に集
束しないため、体積拡散板６によるスペックル減少効果
が少なくなり、解像度が劣化する問題が発生した。

【００１４】又、レンチキュラーレンズ５と体積拡散板
６の全面に亘って、接着剤を塗布して固定することも考
えられるが、この場合は、レンチキュラーレンズ５のレ
ンズ部分がうめられレンズ効果が無くなって使用不能と
なる。

【００１５】本発明は叙上の問題点を解消したレーザ表
示装置を提供しようとするものでその目的とするところ
は、スクリーン部３を極めて薄い３つの部材で構成して
も、これら部材間の相対距離を一定に保ってスペックル
ノイズが低減出来て高解像度の画像投影を行なえるもの
が得られる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ表示装置
はその例が図１に示されている様にレーザ光を用いて画
面表示を行なうレーザ表示装置に於いて、レーザ表示装
置のスクリーン部３を構成する体積拡散板６とフレネル
レーザ４間に配設したレンチキュラーレンズ５を密封枠
９で一体化し、スクリーン部３内を排気して減圧状態と
して成るものである。

【００１７】

【作用】本発明のレーザ表示装置によれば密封枠９を介
し体積拡散板６とフレネルレンズ４間に封止された大気
に比べて減圧状態と成された、レンチキュラーレンズ５
のシリンドリカルレンズ５ａ，５ａ‥‥の弯曲頂部８は
大画面を構成するスクリーン部３のすべての面で体積拡
散板６の対向面７並にフレネルレンズ４の対向面１０と
密着するため体積拡散板６内に各シリンドリカルレンズ
５ａの焦点Ｆを結ばせることが出来てスペックルノイズ
の低減を行うことが出来る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明のレーザ表示装置のスクリーン
部３の組立状態及びその構成を図１乃至図３によって詳
記する。

【００１９】図１は本例のスクリーン部３の原理的構成
図を示す水平方向断面図であるが、図２によって、スク
リーン部３の組立状態を説明する。

【００２０】図２で前枠１１及び後枠１２で図１に示す
密封枠９が構成される。前枠１１は前面に窓１３を有す
る前縁部１４から後方に延設された上下左右枠１１Ｕ，
１１Ｄ，１１Ｌ，１１Ｒから構成され、左右枠１１Ｌ，
１１Ｒに左右脚部１５Ｌ，１５Ｒを固定し、例えば右枠
１１Ｒ上に排気孔１６が設けられている。

【００２１】前枠１１の上下左右枠１１Ｕ，１１Ｄ，１
１Ｌ，１１Ｒで構成された後部開口部よりやや小さい矩
形の外形寸法を有するゴムシート１７を開口窓１８を有
する枠１９と成し、この枠１９の枠幅Ｄ₂ は前枠１１の
前縁部１４の幅Ｄ₁ よりやや小さめに選択する。

【００２２】このゴムシート１７を前枠１１の後部開口
部より挿入し、前縁部１４の裏面に圧接させる。

【００２３】次に例えば厚さ１〜３ｍｍ程度、２００イ
ンチ用の体積拡散板６をゴムシート１７の後部より圧接
する。この体積拡散板６は屈折率異方性のある結晶材を
含むもの或は複数の拡散シートを積層した構成であって
よい。

【００２４】体積拡散板６の後方には例えば、厚みが１
〜３ｍｍ程度の２００インチ用で水平走査方向Ｈと直交
する縦方向に複数のシリンドリカルレンズ５ａ，５ａ‥
‥が構成されたレンチキュラーレンズ５を有し、このレ
ンチキュラーレンズを体積拡散板６の後方から押圧す
る。

【００２５】レンチキュラーレンズ５の背面には同じく
２００インチ用のフレネルレンズ４が対向配置されて、
フレネルレンズ４の凹凸面とレンチキュラーレンズ５の
凹凸面が対向する様に圧接される。

【００２６】フレネルレンズ４の背面周囲にはゴムシー
ト１７と同様に枠２１と開口窓２２を有するゴムシート
２０が圧接される。

【００２７】更に後枠１２が前枠１１内に挿入される。
即ち後枠１２の矩形状の外形寸法は図１に示す様に前枠
１１の上下左右枠１１Ｕ，１１Ｄ，１１Ｌ，１１Ｒで構
成された後部開口部内に挿入可能に成され、上下左右枠
１１Ｕ，１１Ｄ，１１Ｌ，１１Ｒ内でゴムシート２０の
枠２１の後部を押圧する。後枠１２は窓２３と枠部２４
から構成され、後枠１２の外周は前枠１１の上下左右枠
１０Ｕ，１０Ｄ，１０Ｌ，１０Ｒの内周部に固定されて
密封枠９を構成する。

【００２８】この様に構成したスクリーン部３の排気方
法を図３に示す。図３では後枠１２は前枠１２‥‥に内
挿されていない例を示す。前枠１１内にゴムシート１７
を介して体積拡散板６が挿入され、レンチキュラーレン
ズ５はフレネルレンズ４とゴムシート２０を介して後枠
２０で押圧され、且つ上下左右の周辺は前枠１１の上下
左右枠１１Ｕ，１１Ｄ，１１Ｌ，１１Ｒで覆われている
ので完全に密封状態となる。この状態で右枠１１Ｒに穿
った排気孔１６に真空ポンプ２５の排気管２６を接続し
て弁２７を開いて排気を行なった後に密封枠９内を減圧
或は真空状態にした後に排気孔１６を封止する様にす
る。

【００２９】上述の構成では排気孔１６を右枠１１Ｒ上
に設けたが、体積散乱板６とフレネルレンズ４間に配設
したレンチキュラーレンズ５はシリンドリカルレンズ５
ａが水平方向に連なっているので空気流通等を考えた時
には上下枠１１Ｕ，１１Ｄのいずれかに排気孔１６を設
けるを可とする。

【００３０】この様に減圧し、体積拡散板６とレンチキ
ュラーレンズ５間並にレンチキュラーレンズ５とフレネ
ルレンズ４間の距離を最適値に固定する。

【００３１】図１はこの様に排気及び封止を行なったス
クリーン部３の水平方向断面図を示す。この場合は体積
拡散板６のレンチキュラーレンズ５との対向面７並にフ
レネルレンズ１４のレンチキュラーレンズ５との対向面
１０は矢印Ａ，Ａで示す外気圧で均一に押圧されるため
に図８で説明した様に各シリンドリカルレンズ５ａ，５
ａ‥‥の弯曲頂部８が対向面７から離間することがない
ものが得られる。

【００３２】依って、シリンドリカルレンズ５ａ，５ａ
‥‥の弯曲頂部８は体積拡散板６の内部で焦点Ｆを結び
体積拡散板６によってスペックルノイズを分散させる効
果を確実にすることが出来るものが得られ、レーザ表示
装置としての解像度を高め得る。更にスクリーン部を構
成する体積拡散板６、レンチキュラーレンズ５、フレネ
ルレンズ４を極めて薄くした大画面のものを用いても、
これらの間の距離を常にあらゆる面で均一に一定に保て
るものが得られる効果を有する。

【００３３】尚、本発明の密封枠９の構成方法は種々の
組合せが考えられることは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】本発明のレーザ表示装置によれば大画面
で薄手のスクリーンを構成させても、レンチキュラーレ
ンズと体積拡散板間の間隔を一定に保ち、スペックルノ
イズの低減を計ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ表示装置のレーザ走査方向に沿
う断面での原理構成図である。

【図２】本発明のレーザ表示装置の組立斜視図である。

【図３】本発明のレーザ表示装置のレーザ走査方向に沿
う断面での排気説明図である。

【図４】従来のレーザ表示装置の全体的構成図である。

【図５】図４に示すスクリーン部のレーザ水平走査方向
に沿う断面図である。

【図６】図５のスクリーン部のレンチキュラーレンズ及
び体積拡散板内の光路の時間変化を示す断面図である。

【図７】従来のスペックル効果説明図である。

【符号の説明】

１ レーザ源 ２ 変調偏向部 ３ スクリーン部 ４ フレネルレンズ ５ レンチキュラーレンズ ６ 体積拡散板 ９ 密封枠 １１ 前枠 １２ 後枠 ２５ 真空ポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を用いて画面表示を行なうレー
   ザ表示装置に於いて、上記レーザ表示装置のスクリーン
   部を構成する体積拡散板とフレネルレンズ間に配設した
   レンチキュラーレンズを密封枠体で一体化し、該スクリ
   ーン部内を排気して減圧状態として成ることを特徴とす
   るレーザ表示装置。