JPH1164789A - レーザディスプレイ装置 - Google Patents
レーザディスプレイ装置Info
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- JPH1164789A JPH1164789A JP9220372A JP22037297A JPH1164789A JP H1164789 A JPH1164789 A JP H1164789A JP 9220372 A JP9220372 A JP 9220372A JP 22037297 A JP22037297 A JP 22037297A JP H1164789 A JPH1164789 A JP H1164789A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 赤、緑、青の３原色のレーザ光を光源に用い
て、且つ、レーザ特有のスペックルノイズを除去した投
射型のレーザディスプレイ装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光源の出射光をコリメータレンズ
４で平行光にして１対のフライアイレンズ１４に入射す
る。この１対のフライアイレンズ１４は互いに光学的テ
レセントリックな位置に配設し、光軸を回転軸として回
転する。その出射光を光源として空間光変調器７とダイ
クロイックミラー８でカラー画像を形成し、プロジェク
タレンズ９で投影する。
て、且つ、レーザ特有のスペックルノイズを除去した投
射型のレーザディスプレイ装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光源の出射光をコリメータレンズ
４で平行光にして１対のフライアイレンズ１４に入射す
る。この１対のフライアイレンズ１４は互いに光学的テ
レセントリックな位置に配設し、光軸を回転軸として回
転する。その出射光を光源として空間光変調器７とダイ
クロイックミラー８でカラー画像を形成し、プロジェク
タレンズ９で投影する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３原色のレーザ光
を用いる投射型のレーザディスプレイ装置に関する。
を用いる投射型のレーザディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤、緑、青の３原色のレーザ光を用いた
投射型レーザディスプレイ装置としては、従来から気体
レーザを用いたレーザディスプレイ装置が知られてい
る。その一例として図１０に走査型レーザディスプレイ
装置を示す。このレーザディスプレイ装置は、赤色レー
ザ１、緑色レーザ２、青色レーザ３を光源として、各色
のレーザ光を光強度変調器２２で映像信号に応じて輝度
変調する。そして赤、緑、青の３色光をダイクロイック
ミラー２３で色合成した後、水平同期信号に同期して高
速回転するポリゴンミラー２４で水平方向へ偏向する。
この光をさらに垂直同期信号に同期して反射角を変動す
るガルバノミラー２５で垂直方向へ偏向する。こうし
て、２次元に偏向されたレーザ光をｆ−θレンズ２６を
用いてスクリーン１０に照射する。
投射型レーザディスプレイ装置としては、従来から気体
レーザを用いたレーザディスプレイ装置が知られてい
る。その一例として図１０に走査型レーザディスプレイ
装置を示す。このレーザディスプレイ装置は、赤色レー
ザ１、緑色レーザ２、青色レーザ３を光源として、各色
のレーザ光を光強度変調器２２で映像信号に応じて輝度
変調する。そして赤、緑、青の３色光をダイクロイック
ミラー２３で色合成した後、水平同期信号に同期して高
速回転するポリゴンミラー２４で水平方向へ偏向する。
この光をさらに垂直同期信号に同期して反射角を変動す
るガルバノミラー２５で垂直方向へ偏向する。こうし
て、２次元に偏向されたレーザ光をｆ−θレンズ２６を
用いてスクリーン１０に照射する。
【０００３】しかるに、レーザのようなコヒーレント光
を拡散面に照射すると、通常の光ではみられない斑点上
の模様が観察される。このような模様のことを、スペッ
クル模様と呼んでいる。この模様の写真を図１１に示
す。この模様は、拡散面の各点で散乱された光が面の微
視的な凹凸に応じたランダムな位相関係で干渉し合う為
に生じるものである。一般にスペックル模様は、２種類
に大別される。１つは、結像系を通さないで観察される
もので、このようなものを回折界のスペックルという
が、ＣＣＤカメラにレンズをつけずに拡散光をみたとき
に観察することができる。回折界スペックルでは拡散面
上の光の当たっている全ての点が干渉に寄与することに
なる。もう１つは結像系を介して観察したときにみられ
るもので、眼で拡散面をみたときに見えるスペックルが
これに当たる。このようなスペックルのことを、像界ス
ペックルと呼んでいる。
を拡散面に照射すると、通常の光ではみられない斑点上
の模様が観察される。このような模様のことを、スペッ
クル模様と呼んでいる。この模様の写真を図１１に示
す。この模様は、拡散面の各点で散乱された光が面の微
視的な凹凸に応じたランダムな位相関係で干渉し合う為
に生じるものである。一般にスペックル模様は、２種類
に大別される。１つは、結像系を通さないで観察される
もので、このようなものを回折界のスペックルという
が、ＣＣＤカメラにレンズをつけずに拡散光をみたとき
に観察することができる。回折界スペックルでは拡散面
上の光の当たっている全ての点が干渉に寄与することに
なる。もう１つは結像系を介して観察したときにみられ
るもので、眼で拡散面をみたときに見えるスペックルが
これに当たる。このようなスペックルのことを、像界ス
ペックルと呼んでいる。
【０００４】上述のように、スクリーン１０に投影され
るレーザ画像には、このようなスペックル模様が重畳さ
れ、強度のランダムノイズとして人間の眼に認識される
ので、スクリーン画像は観賞に堪えられないとなる。そ
こで、従来の走査型レーザディスプレイ装置において、
このスペックルノイズを低減、もしくは消滅する方法と
して、スクリーン１０を微小振動させる方法が考えられ
た。
るレーザ画像には、このようなスペックル模様が重畳さ
れ、強度のランダムノイズとして人間の眼に認識される
ので、スクリーン画像は観賞に堪えられないとなる。そ
こで、従来の走査型レーザディスプレイ装置において、
このスペックルノイズを低減、もしくは消滅する方法と
して、スクリーン１０を微小振動させる方法が考えられ
た。
【０００５】一般的に人間の眼及び脳は２０〜４０ｍｓ
ｅｃ内の画像のちらつきは判別できない。つまり、その
間の画像は眼の中で積分され、平均化されているわけで
ある。従って、この時間内にスクリーン画面上で独立の
スペックルパターンを５０〜１００重量することによ
り、スペックルノイズを人間の眼の中で気にならない程
度に平均化しようとするものである。そこで、走査型レ
ーザディスプレイ装置の場合、どの程度の速度でスクリ
ーン１０を動かせば、スペックルノイズ低減に効果があ
るのかを試算した。
ｅｃ内の画像のちらつきは判別できない。つまり、その
間の画像は眼の中で積分され、平均化されているわけで
ある。従って、この時間内にスクリーン画面上で独立の
スペックルパターンを５０〜１００重量することによ
り、スペックルノイズを人間の眼の中で気にならない程
度に平均化しようとするものである。そこで、走査型レ
ーザディスプレイ装置の場合、どの程度の速度でスクリ
ーン１０を動かせば、スペックルノイズ低減に効果があ
るのかを試算した。
【０００６】ただし、つぎの仮定条件で計算する。映像
信号はハイビジョン信号とし、走査線数１１２５本、１
画面は１／３０ｓｅｃで構成され、ブランキング期間は
無視する。スクリーンサイズば横１６００×縦９００ｍ
ｍ（１６：９画面）、レーザビーム径は１ｍｍ、レーザ
光の波長を５１４ｎｍ、人間はスクリーンから１m離れ
た位置で画像をみるものとし、その人の眼の瞳孔は５ｍ
ｍで瞳孔から眼底までの距離が３０ｍｍとする。
信号はハイビジョン信号とし、走査線数１１２５本、１
画面は１／３０ｓｅｃで構成され、ブランキング期間は
無視する。スクリーンサイズば横１６００×縦９００ｍ
ｍ（１６：９画面）、レーザビーム径は１ｍｍ、レーザ
光の波長を５１４ｎｍ、人間はスクリーンから１m離れ
た位置で画像をみるものとし、その人の眼の瞳孔は５ｍ
ｍで瞳孔から眼底までの距離が３０ｍｍとする。
【０００７】まず、スクリーン画像が眼底に結像する倍
率Mは M = ３０／１０００ = ０．０３ であり、スペックルの平均的な大きさ△χは、像界であ
る為に △χ = ５１４×１０-9×０．０３／５×１０-3 = ３．１×１０-6（ｍ） で求められる。一画面の走査時間が１／３０ｓｅｃであ
るから、人間の眼の積分時間τａ内に１、２回しかレー
ザ光は走査されない。スクリーン上で一点がτａ内に光
っている時間τｂを求めると、 τｂ = （２× ３３ｍｓｅｃ／１１２５×１ｍｍ）／１６００ｍｍ = ３．７ × １０-8ｓｅｃ 従って、眼の積分時間τａ内にスペックルパターンを１
００重ねる為にスクリーンを振動させるときのスクリー
ンの速度υは υ = （１００×△χ／M）／τｂ = ２．８× １０5ｍ／ｓｅｃ となる。
率Mは M = ３０／１０００ = ０．０３ であり、スペックルの平均的な大きさ△χは、像界であ
る為に △χ = ５１４×１０-9×０．０３／５×１０-3 = ３．１×１０-6（ｍ） で求められる。一画面の走査時間が１／３０ｓｅｃであ
るから、人間の眼の積分時間τａ内に１、２回しかレー
ザ光は走査されない。スクリーン上で一点がτａ内に光
っている時間τｂを求めると、 τｂ = （２× ３３ｍｓｅｃ／１１２５×１ｍｍ）／１６００ｍｍ = ３．７ × １０-8ｓｅｃ 従って、眼の積分時間τａ内にスペックルパターンを１
００重ねる為にスクリーンを振動させるときのスクリー
ンの速度υは υ = （１００×△χ／M）／τｂ = ２．８× １０5ｍ／ｓｅｃ となる。
【０００８】この速度は実に光速の約１／１０００であ
る。これは、点でスクリーンを照射する為、一点が照射
される時間が３．７×１０-8ｓｅｃときわめて短い為、
その短い時間内にスクリーンを１００回程度振動させる
為で、超高速の振動が必要となり、実際上は実現不可能
な振動速度である。このようにスペックルノイズの存在
が、これまでレーザディスプレイ装置の実用化を難しく
してきた。
る。これは、点でスクリーンを照射する為、一点が照射
される時間が３．７×１０-8ｓｅｃときわめて短い為、
その短い時間内にスクリーンを１００回程度振動させる
為で、超高速の振動が必要となり、実際上は実現不可能
な振動速度である。このようにスペックルノイズの存在
が、これまでレーザディスプレイ装置の実用化を難しく
してきた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
問題を解決する為になされたもので、赤、緑、青の３原
色のレーザ光を光源に用いて、且つ、レーザ特有のスペ
ックルノイズを除去した投射型のレーザディスプレイ装
置を提供することを目的とする。
問題を解決する為になされたもので、赤、緑、青の３原
色のレーザ光を光源に用いて、且つ、レーザ特有のスペ
ックルノイズを除去した投射型のレーザディスプレイ装
置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する為
に、本発明のレーザディスプレイ装置は、赤、緑、青色
のレーザ光を出射する３種のレーザ光源と、映像信号に
応じてレーザ光を光変調する空間光変調器と、光変調し
て形成した画像をスクリーンに投影しカラー画像を形成
する画像形成手段と、レーザ光源と空間光変調器間の光
路上にあって、光学的調整を行う光学レンズ系と、多角
形ロッド及び少なくとも１個のフライアイレンズのいず
れかを備えると共に、スクリーン上のスペックルノイズ
を除去する為に光学レンズ系の光軸を回転軸として回転
する光インテグレータと、を具備するものである。
に、本発明のレーザディスプレイ装置は、赤、緑、青色
のレーザ光を出射する３種のレーザ光源と、映像信号に
応じてレーザ光を光変調する空間光変調器と、光変調し
て形成した画像をスクリーンに投影しカラー画像を形成
する画像形成手段と、レーザ光源と空間光変調器間の光
路上にあって、光学的調整を行う光学レンズ系と、多角
形ロッド及び少なくとも１個のフライアイレンズのいず
れかを備えると共に、スクリーン上のスペックルノイズ
を除去する為に光学レンズ系の光軸を回転軸として回転
する光インテグレータと、を具備するものである。
【００１１】上述の光インテグレータは不均一な光強度
分布を有する入射光を均一な光強度分布を有する光にし
て出射するものである。
分布を有する入射光を均一な光強度分布を有する光にし
て出射するものである。
【００１２】また、上述のレーザディスプレイ装置にお
いて、レーザ光源からの出射光を輪帯状の光束にしてフ
ライアイレンズに入射させる輪帯状光束形成手段を更に
付加したレーザディスプレイ装置でもよい。
いて、レーザ光源からの出射光を輪帯状の光束にしてフ
ライアイレンズに入射させる輪帯状光束形成手段を更に
付加したレーザディスプレイ装置でもよい。
【００１３】さらに、フライアイレンズは４角形及び６
角形のいずれかの形状を有するマイクロレンズを複数個
整列したものであり、このフライアイレンズを２個用い
て、両者を光学的テレセントリックな位置に配設するの
が望ましい。
角形のいずれかの形状を有するマイクロレンズを複数個
整列したものであり、このフライアイレンズを２個用い
て、両者を光学的テレセントリックな位置に配設するの
が望ましい。
【００１４】また、光インテグレータに多角形ロッドを
使用する場合は、上述の光学レンズ系を構成するレンズ
の１つである集光レンズとコンデンサレンズと、多角形
ロッドとは、光学的テレセントリックな位置に配設する
のが望ましい。
使用する場合は、上述の光学レンズ系を構成するレンズ
の１つである集光レンズとコンデンサレンズと、多角形
ロッドとは、光学的テレセントリックな位置に配設する
のが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
て、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】＜実施の形態例１＞図１は本発明の実施の
形態例１に係るレーザディスプレイ装置を説明する構成
図である。図において、実施の形態例１のレーザディス
プレイ装置は、赤色レーザ１、緑色レーザ２、青色レー
ザ３を光源として有し、各色のレーザ光を平行光にする
コリメータレンズ４と、この光をフライアイレンズ１４
を用いて均一な光強度分布を有する光にする光インテグ
レータ５と、この光インテグレータ５の光を集光して空
間光変調器７を照射するコンデンサレンズ６と、このレ
ーザ光を映像信号に応じて輝度変調して画像（単色）を
形成する空間光変調器７とで赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）
の光学ユニット１１、１２、１３を構成している。光学
ユニット１１、１２、１３の３原色の出力画像をダイク
ロイックミラー８により光合成し、合成したカラー画像
をプロジェクタレンズ９によりスクリーン１０に投射す
る。なお、本実施の形態例ではレーザ光源として半導体
レーザを用いたが、連続発振またはパルス発振するガス
レーザを用いてもよい。さらに固体レーザの発振光から
波長変換器を用いて、赤、緑、青色波長のレーザ光を生
成してもよい。
形態例１に係るレーザディスプレイ装置を説明する構成
図である。図において、実施の形態例１のレーザディス
プレイ装置は、赤色レーザ１、緑色レーザ２、青色レー
ザ３を光源として有し、各色のレーザ光を平行光にする
コリメータレンズ４と、この光をフライアイレンズ１４
を用いて均一な光強度分布を有する光にする光インテグ
レータ５と、この光インテグレータ５の光を集光して空
間光変調器７を照射するコンデンサレンズ６と、このレ
ーザ光を映像信号に応じて輝度変調して画像（単色）を
形成する空間光変調器７とで赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）
の光学ユニット１１、１２、１３を構成している。光学
ユニット１１、１２、１３の３原色の出力画像をダイク
ロイックミラー８により光合成し、合成したカラー画像
をプロジェクタレンズ９によりスクリーン１０に投射す
る。なお、本実施の形態例ではレーザ光源として半導体
レーザを用いたが、連続発振またはパルス発振するガス
レーザを用いてもよい。さらに固体レーザの発振光から
波長変換器を用いて、赤、緑、青色波長のレーザ光を生
成してもよい。
【００１７】つぎに、本レーザディスプレイ装置の動作
について、特にスペックルノイズの除去について、詳細
に説明する。図１において、コリメータレンズ４の焦点
距離の位置に設置された赤色レーザ１、緑色レーザ２、
青色レーザ３の出射光はそれぞれコリメータレンズ４で
平行光となり、光インテグレータ５に入射する。この光
インテグレータ５は不均一な光強度分布、例えばガウス
分布、を有する入射光を多分割し多数の異なる光路を経
た後、集光、積分化して均一な光強度分布を有する光と
するものである。図２は光インテグレータ５としてフラ
イアイレンズ１４を用いた光学ユニットの概略斜視図で
ある。図から分かるように、この光インテグレータ５は
一対のフライアイレンズ１４で構成され、互いに光学的
テレセントリック（共役）な位置関係に配設されている
（一対のフライアイレンズ１４の距離間隔をレンズの焦
点距離に置く）。また、このフライアイレンズ１４は図
のように多数の４角形のマイクロレンズを整列させたも
ので、これにより入射光を一旦多分割した後、再集光し
て、その積分効果により、均一な光強度分布を有する光
を生成している。なお、マイクロレンズの形状は６角形
でもよい。
について、特にスペックルノイズの除去について、詳細
に説明する。図１において、コリメータレンズ４の焦点
距離の位置に設置された赤色レーザ１、緑色レーザ２、
青色レーザ３の出射光はそれぞれコリメータレンズ４で
平行光となり、光インテグレータ５に入射する。この光
インテグレータ５は不均一な光強度分布、例えばガウス
分布、を有する入射光を多分割し多数の異なる光路を経
た後、集光、積分化して均一な光強度分布を有する光と
するものである。図２は光インテグレータ５としてフラ
イアイレンズ１４を用いた光学ユニットの概略斜視図で
ある。図から分かるように、この光インテグレータ５は
一対のフライアイレンズ１４で構成され、互いに光学的
テレセントリック（共役）な位置関係に配設されている
（一対のフライアイレンズ１４の距離間隔をレンズの焦
点距離に置く）。また、このフライアイレンズ１４は図
のように多数の４角形のマイクロレンズを整列させたも
ので、これにより入射光を一旦多分割した後、再集光し
て、その積分効果により、均一な光強度分布を有する光
を生成している。なお、マイクロレンズの形状は６角形
でもよい。
【００１８】テレセントリックな１対のフライアイレン
ズ１４を光軸を回転軸として回転させる。その時フライ
アイレンズ近傍にあるコンデンサレンズ６は一緒に回転
させても、回転させなくてもよい。フライアイレンズ１
４が回転することによって、空間光変調器７を照射する
光の角度が光軸上で回転する。従って、２０〜４０ｍｓ
ｅｃの時間内に独立のスペックルパターンを１００以上
重量することが可能となり、空間光変調器７を照射する
レーザ光のスペックルノイズを低減もしくは消滅するこ
とができる。
ズ１４を光軸を回転軸として回転させる。その時フライ
アイレンズ近傍にあるコンデンサレンズ６は一緒に回転
させても、回転させなくてもよい。フライアイレンズ１
４が回転することによって、空間光変調器７を照射する
光の角度が光軸上で回転する。従って、２０〜４０ｍｓ
ｅｃの時間内に独立のスペックルパターンを１００以上
重量することが可能となり、空間光変調器７を照射する
レーザ光のスペックルノイズを低減もしくは消滅するこ
とができる。
【００１９】光インテグレータ５を出射した光はコンデ
ンサレンズ６で集光され、空間光変調器７を照射する。
ここでのレーザ光は上述のようにスペックルノイズが平
均化され人間の眼では感知できないレベルになってい
る。更に、所望のテレビ画面を投射する必要な全面積に
わたり均一な光強度分布を有するレーザ光でもある。こ
の光は空間光変調器７により、映像信号に応じて輝度変
調され、赤、緑、青の画像を形成する。なお、空間光変
調器７としては透過型単板空間変調器、例えば透過型の
液晶パネルを用いている。
ンサレンズ６で集光され、空間光変調器７を照射する。
ここでのレーザ光は上述のようにスペックルノイズが平
均化され人間の眼では感知できないレベルになってい
る。更に、所望のテレビ画面を投射する必要な全面積に
わたり均一な光強度分布を有するレーザ光でもある。こ
の光は空間光変調器７により、映像信号に応じて輝度変
調され、赤、緑、青の画像を形成する。なお、空間光変
調器７としては透過型単板空間変調器、例えば透過型の
液晶パネルを用いている。
【００２０】赤、緑、青色の３画像は、ダイクロイック
ミラー８で色合成後、プロジェクタレンズ９で所定のス
クリーン１０にカラー画像を投影する。
ミラー８で色合成後、プロジェクタレンズ９で所定のス
クリーン１０にカラー画像を投影する。
【００２１】＜実施の形態例２＞本実施の形態例のレー
ザディスプレイ装置は、実施の形態例１におけるフライ
アイレンズ１４への入射光を輪帯状の光束にしたもので
ある。その光学ユニットを図３に示す。図において、赤
色レーザ１（緑色レーザ２、青色レーザ３でも同じ）光
をコリメータレンズ４で平行とした光を同心円上の回折
格子１５で回折させて、円錐プリズム１６の側面に沿っ
た光束にして、円錐プリズム１６に入射させて、輪帯状
の光束を形成する。この輪帯状光束を形成する光路図を
図６（ａ）に示す。輪帯状の光束は光軸から離れている
為に、より大きな角度を持って、空間光変調器７へ入射
する。従って、空間光変調器７への入射角度の変化が大
きく、光インテグレータ５を回転することにより、より
独立したスペックルパターンを重畳することができ、空
間光変調器７上のスペックルノイズをより低減、もしく
はより消失することができる。なお、本実施の形態例で
は、回折格子１５と円錐プリズム１６のみが実施の形態
例１のレーザディスプレイ装置に追加され、フライアイ
レンズ１４への入射光の光分布形状が実施の形態例１で
は円形であったのが実施の形態例２では輪帯状をなして
いること以外は実施の形態例１と同じであるから、以下
説明を省略する。
ザディスプレイ装置は、実施の形態例１におけるフライ
アイレンズ１４への入射光を輪帯状の光束にしたもので
ある。その光学ユニットを図３に示す。図において、赤
色レーザ１（緑色レーザ２、青色レーザ３でも同じ）光
をコリメータレンズ４で平行とした光を同心円上の回折
格子１５で回折させて、円錐プリズム１６の側面に沿っ
た光束にして、円錐プリズム１６に入射させて、輪帯状
の光束を形成する。この輪帯状光束を形成する光路図を
図６（ａ）に示す。輪帯状の光束は光軸から離れている
為に、より大きな角度を持って、空間光変調器７へ入射
する。従って、空間光変調器７への入射角度の変化が大
きく、光インテグレータ５を回転することにより、より
独立したスペックルパターンを重畳することができ、空
間光変調器７上のスペックルノイズをより低減、もしく
はより消失することができる。なお、本実施の形態例で
は、回折格子１５と円錐プリズム１６のみが実施の形態
例１のレーザディスプレイ装置に追加され、フライアイ
レンズ１４への入射光の光分布形状が実施の形態例１で
は円形であったのが実施の形態例２では輪帯状をなして
いること以外は実施の形態例１と同じであるから、以下
説明を省略する。
【００２２】輪帯状の光束は図４に示すように、２個の
円錐プリズム１６をその頂点が対面するように光軸上に
配設して形成することもできる。この光路図を図６
（ｂ）に示す。また、図５に示すように、円錐プリズム
１７の内部を円錐軸を同じくする相似形の円錐柱で中空
を形成した円錐プリズム１７でも輪帯状光束の形成は可
能である。図６（ｃ）はその光路を示す。さらに、図７
に示すように、半導体レーザをリング状に配列し、各々
の出射光をコリメータレンズ４で平行光にしてフライア
イレンズ１４を輪帯状に照射する方法もある。
円錐プリズム１６をその頂点が対面するように光軸上に
配設して形成することもできる。この光路図を図６
（ｂ）に示す。また、図５に示すように、円錐プリズム
１７の内部を円錐軸を同じくする相似形の円錐柱で中空
を形成した円錐プリズム１７でも輪帯状光束の形成は可
能である。図６（ｃ）はその光路を示す。さらに、図７
に示すように、半導体レーザをリング状に配列し、各々
の出射光をコリメータレンズ４で平行光にしてフライア
イレンズ１４を輪帯状に照射する方法もある。
【００２３】＜実施の形態例３＞以上説明した本発明の
実施の形態に係るレーザディスプレイ装置では、空間光
変調器７に透過型を使用してカラー画像を形成する装置
であるが、本実施の形態例３においては、反射型の空間
光変調器１８を用いる。このレーザディスプレイ装置の
概略構成図を図８に示す。図において、赤色レーザ１、
緑色レーザ２、青色レーザ３の出射光はそれぞれコリメ
ータレンズ４で平行光となり、ダイクロイックミラー８
にそれぞれ入射する。このダイクロイックミラー８で光
合成された白色のレーザ光は光インテグレータ５、例え
ば、フライアイレンズ１４に入射後、コンデンサレンズ
６で集光され均一な光強度分布の白色光となる。この白
色光は反射型の空間光変調器１８を照射する為に、ビー
ムスプリッタ１９で光路を曲げられる。反射型の空間光
変調器１８は、例えば、反射型の液晶パネルや可動型の
マイクロミラーを多数個配列し電気的にミラーを制御し
て光変調する半導体光学素子を用い、映像信号からカラ
ー画像を生成し、ビームスプリッタ１９を透過後、プロ
ジェクタレンズ９で投影する。なお、光インテグレータ
５を回転することにより、空間光変調器１８を照射する
白色光はスペックルノイズが低減または消滅されている
ことは、実施の形態例１と同じである。
実施の形態に係るレーザディスプレイ装置では、空間光
変調器７に透過型を使用してカラー画像を形成する装置
であるが、本実施の形態例３においては、反射型の空間
光変調器１８を用いる。このレーザディスプレイ装置の
概略構成図を図８に示す。図において、赤色レーザ１、
緑色レーザ２、青色レーザ３の出射光はそれぞれコリメ
ータレンズ４で平行光となり、ダイクロイックミラー８
にそれぞれ入射する。このダイクロイックミラー８で光
合成された白色のレーザ光は光インテグレータ５、例え
ば、フライアイレンズ１４に入射後、コンデンサレンズ
６で集光され均一な光強度分布の白色光となる。この白
色光は反射型の空間光変調器１８を照射する為に、ビー
ムスプリッタ１９で光路を曲げられる。反射型の空間光
変調器１８は、例えば、反射型の液晶パネルや可動型の
マイクロミラーを多数個配列し電気的にミラーを制御し
て光変調する半導体光学素子を用い、映像信号からカラ
ー画像を生成し、ビームスプリッタ１９を透過後、プロ
ジェクタレンズ９で投影する。なお、光インテグレータ
５を回転することにより、空間光変調器１８を照射する
白色光はスペックルノイズが低減または消滅されている
ことは、実施の形態例１と同じである。
【００２４】また、本例においても、レーザ光源として
図７と同様な複数個の半導体レーザをリング状に配列
し、光インテグレータ５への入射光として輪帯状の白色
光束を用いることにより、より一層スペックルノイズを
低減また消滅することができる。
図７と同様な複数個の半導体レーザをリング状に配列
し、光インテグレータ５への入射光として輪帯状の白色
光束を用いることにより、より一層スペックルノイズを
低減また消滅することができる。
【００２５】以上、本発明の実施の形態例を説明した
が、本発明はこれらの実施の形態例に限定されるもので
ない。例えば、光インテグレータ５として、多角形のガ
ラスロッドを用いてもよい。多角形ロッド２０を用いた
光学ユニットの一例を図９に示す。例えば、半導体レー
ザを用いた赤色レーザ１光をコリメータレンズ４で平行
光とし、集光レンズ２１で集光して多角形ロッド２０の
端面を照射する。多角形ロッド２０に入射した光は、ロ
ッド内で拡散し、一部の光は直進し、一部の光はロッド
内の側面で１回または複数回反射を繰り返し多角形ロッ
ド２０の出力端面に達する。従って、出力端面における
出力光は均一な光強度分布を有し、且つ、この多角形ロ
ッドを回転することにより、人間の眼のちらつき判別限
界である２０〜４０ｍｓｅｃ内に独立のスペックルパタ
ーンを１００以上重量することが可能となり、空間光変
調器７を照射するレーザ光のスペックルノイズを低減も
しくは消滅することができる。なお、図９において、集
光レンズ２１と、多角形ロッド２０と、コンデンサレン
ズ６とは光学的テレセントリックな位置関係に配設する
必要がある。
が、本発明はこれらの実施の形態例に限定されるもので
ない。例えば、光インテグレータ５として、多角形のガ
ラスロッドを用いてもよい。多角形ロッド２０を用いた
光学ユニットの一例を図９に示す。例えば、半導体レー
ザを用いた赤色レーザ１光をコリメータレンズ４で平行
光とし、集光レンズ２１で集光して多角形ロッド２０の
端面を照射する。多角形ロッド２０に入射した光は、ロ
ッド内で拡散し、一部の光は直進し、一部の光はロッド
内の側面で１回または複数回反射を繰り返し多角形ロッ
ド２０の出力端面に達する。従って、出力端面における
出力光は均一な光強度分布を有し、且つ、この多角形ロ
ッドを回転することにより、人間の眼のちらつき判別限
界である２０〜４０ｍｓｅｃ内に独立のスペックルパタ
ーンを１００以上重量することが可能となり、空間光変
調器７を照射するレーザ光のスペックルノイズを低減も
しくは消滅することができる。なお、図９において、集
光レンズ２１と、多角形ロッド２０と、コンデンサレン
ズ６とは光学的テレセントリックな位置関係に配設する
必要がある。
【００２６】また、上述の多角形ロッドは図９に示すよ
うな４角形に限定されることなく、多角形状をなし、ロ
ッド側面に光を反射する平面があればよい。さらに、上
述の説明に供した多角形ロッド２０の材料にはガラスを
使用したが、プラスチックや複屈折性を有する光学材料
を用いることもできる。
うな４角形に限定されることなく、多角形状をなし、ロ
ッド側面に光を反射する平面があればよい。さらに、上
述の説明に供した多角形ロッド２０の材料にはガラスを
使用したが、プラスチックや複屈折性を有する光学材料
を用いることもできる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、投
射型のレーザディスプレイ装置において、スクリーン上
の全画面領域の光強度分布を均一にすることでき、且
つ、レーザ特有のスペックルノイズを低減また消滅する
ことができる。
射型のレーザディスプレイ装置において、スクリーン上
の全画面領域の光強度分布を均一にすることでき、且
つ、レーザ特有のスペックルノイズを低減また消滅する
ことができる。
【図１】 本発明の実施の形態例１に係るレーザディス
プレイ装置の概略構成図である。
プレイ装置の概略構成図である。
【図２】 実施の形態例１の光インテグレータを説明す
る為の光学ユニットの概略斜視図である。
る為の光学ユニットの概略斜視図である。
【図３】 輪帯状光束形成手段を説明する為の光学ユニ
ットの概略斜視図である。
ットの概略斜視図である。
【図４】 他の輪帯状光束形成手段を説明する為の光学
ユニットの概略斜視図である。
ユニットの概略斜視図である。
【図５】 他の輪帯状光束形成手段を説明する為の光学
ユニットの概略斜視図である。
ユニットの概略斜視図である。
【図６】 輪帯状光束形成手段を説明する光路図であ
る。
る。
【図７】 他の輪帯状光束形成手段を説明する為の光学
ユニットの概略斜視図である。
ユニットの概略斜視図である。
【図８】 本発明の実施の形態例３に係るレーザディス
プレイ装置の概略構成図である。
プレイ装置の概略構成図である。
【図９】 多角形ロッドを用いた光学ユニットの概略斜
視図である。
視図である。
【図１０】 従来の投射型レーザディスプレイ装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図１１】 スペックルノイズの模様写真である。
１…赤色レーザ、２…緑色レーザ、３…青色レーザ、４
…コリメータレンズ、５…光インテグレータ、６…コン
デンサレンズ、７，１８…空間光変調器、８，２３…ダ
イクロイックミラー、９…プロジェクタレンズ、１０…
スクリーン、１１，１２，１３…光学ユニット、１４…
フライアイレンズ、１５…回折格子、１６，１７…円錐
プリズム、１９…ビームスプリッタ、２０…多角形ロッ
ド、２１…集光レンズ、２２…光強度変調器、２４…ポ
リゴンミラー、２５…ガルバノミラー、２６…ｆ−θレ
ンズ。
…コリメータレンズ、５…光インテグレータ、６…コン
デンサレンズ、７，１８…空間光変調器、８，２３…ダ
イクロイックミラー、９…プロジェクタレンズ、１０…
スクリーン、１１，１２，１３…光学ユニット、１４…
フライアイレンズ、１５…回折格子、１６，１７…円錐
プリズム、１９…ビームスプリッタ、２０…多角形ロッ
ド、２１…集光レンズ、２２…光強度変調器、２４…ポ
リゴンミラー、２５…ガルバノミラー、２６…ｆ−θレ
ンズ。
Claims (10)
- 【請求項１】 赤、緑、青色のレーザ光を出射する３種
のレーザ光源と、 映像信号に応じて前記レーザ光を光変調する空間光変調
器と、 光変調して形成した画像をスクリーンに投影しカラー画
像を形成する画像形成手段と、 前記レーザ光源と前記空間光変調器間の光路上にあっ
て、 光学的調整を行う光学レンズ系と、 多角形ロッド及び少なくとも１個のフライアイレンズの
いずれかを備えると共に、スクリーン上のスペックルノ
イズを除去する為に前記光学レンズ系の光軸を回転軸と
して回転する光インテグレータと、 を具備することを特徴とするレーザディスプレイ装置。 - 【請求項２】 赤、緑、青色のレーザ光を出射する３種
のレーザ光源と、 映像信号に応じて前記レーザ光を光変調する空間光変調
器と、 光変調して形成した画像をスクリーンに投影しカラー画
像を形成する画像形成手段と、 前記レーザ光源と前記空間光変調器間の光路上にあっ
て、 光学的調整を行う光学レンズ系と、 スクリーン上のスペックルノイズを除去する為に前記光
学レンズ系の光軸を回転軸として回転する少なくとも１
個のフライアイレンズと、 前記レーザ光源の出射光から輪帯状の光束を形成し、前
記フライアイレンズに入射させる輪帯状光束形成手段
と、 を具備することを特徴とするレーザディスプレイ装置。 - 【請求項３】 請求項１乃至２のいずれか１項に記載の
レーザディスプレイ装置において、 前記フライアイレンズは４角形及び６角形のいずれかの
形状を有するマイクロレンズを複数個整列したものであ
ることを特徴とするレーザディスプレイ装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至２のいずれか１項に記載の
レーザディスプレイ装置において、 前記フライアイレンズを２個用い、両者を光学的テレセ
ントリックな位置に配設することを特徴とするレーザデ
ィスプレイ装置。 - 【請求項５】 請求項１記載のレーザディスプレイ装置
において、 前記光学レンズ系は前記レーザ光源からのレーザ光を集
光して前記多角形ロッドに入射する為のコリメータレン
ズと集光レンズ、及び前記多角形ロッドの出射光を集め
前記空間光変調器に均一に投光するコンデンサレンズを
有すると共に、前記集光レンズと前記多角形ロッドと前
記コンデンサレンズは光学的テレセントリックな位置に
配設することを特徴とするレーザディスプレイ装置。 - 【請求項６】 請求項１記載のレーザディスプレイ装置
において、 前記多角形ロッドの材料は、ガラス、プラスチック、お
よび複屈折を有する光学材料のいずれか１種類であるこ
とを特徴とするレーザディスプレイ装置。 - 【請求項７】 請求項２記載のレーザディスプレイ装置
において、 前記輪帯状光束形成手段は２個の円錐プリズムと、同心
円の回折格子と円錐プリズムと、円錐柱軸を同じくする
と共に円錐柱の底面を共有する相似形の円錐柱空間を有
する円錐プリズムとのいずれかで構成されてなることを
特徴とするレーザディスプレイ装置。 - 【請求項８】 請求項１乃至２のいずれか１項に記載の
レーザディスプレイ装置において、 前記レーザ光源は半導体レーザから構成されてなること
を特徴とするレーザディスプレイ装置。 - 【請求項９】 請求項１乃至２のいずれか１項に記載の
レーザディスプレイ装置において、 前記レーザ光源はガスレーザから構成されてなることを
特徴とするレーザディスプレイ装置。 - 【請求項１０】 請求項１乃至２のいずれか１項に記載
のレーザディスプレイ装置において、 前記レーザ光源は固体レーザと波長変換器から構成され
てなることを特徴とするレーザディスプレイ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22037297A JP3975514B2 (ja) | 1997-08-15 | 1997-08-15 | レーザディスプレイ装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22037297A JP3975514B2 (ja) | 1997-08-15 | 1997-08-15 | レーザディスプレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164789A true JPH1164789A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3975514B2 JP3975514B2 (ja) | 2007-09-12 |
Family
ID=16750101
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22037297A Expired - Fee Related JP3975514B2 (ja) | 1997-08-15 | 1997-08-15 | レーザディスプレイ装置 |
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