JPWO2004109390A1 - レーザ投射装置 - Google Patents

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研一 笠澄
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Abstract

本発明は、レーザ投射部（４０）から出力される変調されたレーザ光をスクリーン上に投影する反射型レーザ投射装置（１００）において、スクリーン（１１０）を構成する反射体（１１２）を、入射光のうちの、レーザ投射部（４０）から投射される赤、青、緑の３色のレーザ光及びその周辺波長帯のみを反射し、それ以外の波長帯の光を透過させる反射特性を有するものとし、これにより、室内照明や屋外からの光の影響で、スクリーン（１１０）上の映像が見えにくくなるのを防止することができるものである。

Description

本発明は、レーザ投射装置に関し、特にコヒーレント光を利用する光情報分野に使用するレーザ投射装置に関する。
近年、プロジェクタ装置として、投射光にレーザ光を用いたレーザ投射装置が開発されており、ＷＯ９６／０３８７５７には、反射型のレーザ投射装置が開示されている。
以下、このような従来のレーザ投射装置について説明する。
第１４（ａ）図は、従来のレーザ投射装置の構成を示すものである。
従来のレーザ投射装置６００は、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン６１０とを有している。前記スクリーン６１０は、レーザ光４１等の入射された光を反射させる反射体６１１と、前記反射体６１１の前面に配置された、光を拡散させる拡散体６１２とからなり、この拡散体６１２には、浅い凸凹を持つすりガラスや微小平面レンズ群等が用いられる。
ここで、前記レーザ投射部４０は、赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源として赤色レーザ１、青色レーザ２、緑色レーザ３を有している。このレーザ投射部４０は、該短波長レーザ光源からの３色のレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を反射する、各レーザに対応するミラー５１ａ，５２ａ，５３ａと、前記３色のレーザ光Ｐ１〜Ｐ３を変調する光変調部２０とを有している。
第１４（ｂ）図は、この光変調部２０の具体的な構成を示す図である。
上記光変調部２０は、各レーザ１，２，３からの光を変調する映像信号Ｓｖに従って変調する液晶セル７１，７２，７３と、上記各ミラー５１ａ，５２ａ，５３ａで反射されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を反射するミラー５１ｂ，５２ｂ，５３ｂと、該各ミラー５１ｂ，５２ｂ，５３ｂで反射されたレーザ光Ｐ１〜Ｐ３を、対応する液晶セル７１，７２，７３に投射するレンズ系６１ａ，６２ａ，６３ａとを有している。なお、第１４（ａ）図では、各レーザ光Ｐ１〜Ｐ３に対応する液晶セル７１，７２，７３は、単に液晶セル７と略記し、各レーザ光Ｐ１〜Ｐ３に対応するレンズ系６１ａ，６２ａ，６３ａは、レンズ系６ａと略記している。
また、上記光変調部２０は、前記液晶セル７１，７２，７３で変調されたレーザ光Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれの光軸を一致させて出力する光学機器８と、該光学機器８から出力されたレーザ光を拡大して前記スクリーン６１０に照射するレンズ系６ｂとを有している。
なお、ここでは、前記赤色レーザ１は、半導体レーザの出力光を赤色レーザ光として出力するものであり、青色レーザ２及び緑色レーザ３は、半導体レーザの波長変換を用いて青色レーザ光、及び緑色レーザ光を出力するものである。また、上記スクリーン６１０としては、通常の水銀ランプを用いたプロジェクターで使用されるゲイン１のスクリーン（サイズ９０インチ）を用いている。
次に動作について説明する。
このようなレーザ投射装置６００では、各レーザ１，２，３から出力されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がミラーを介して液晶セル７に投影され、該液晶セルで変調されたレーザ光がスクリーン６１０上に投影される。
具体的には、赤色レーザ１は連続発光動作しており、ここから出た赤色レーザ光Ｐ１はミラー５１ａ，５１ｂで反射され方向を変える。そして、ミラー５で反射された赤色レーザ光Ｐ１はレンズ系６１ａにより液晶セル７１に投射され、液晶セル７２により映像信号Ｓｖに従って変調される。前記液晶セル７１で変調された赤色レーザ光Ｐ１は光学機器８に入力され、光学機器８から出力された赤色レーザ光Ｐ１はレンズ系６ｂで拡大され、スクリーン６１０上に投影される。同様に、青色レーザ２及び緑色レーザ３から出力された青色レーザ光Ｐ２及び緑色レーザ光Ｐ３は、ミラー５２ａ，５３ａ，５２ｂ，５３ｂ及びレンズ系６２ａ，６３ａを介して、対応する液晶セル７２及び７３に投射され、各液晶セルで変調された青色レーザ光Ｐ２及び緑色レーザ光Ｐ３は、光学機器８及びレンズ系６ｂを介してスクリーン６１０上に投影される。
ここで、前記レーザ光が投射される、従来の前記スクリーン６１０の反射率は、第１６図に示されるように、視感度、つまり人間の眼の光に対する感度が著しく落ちる波長（すなわち４００ｎｍ以下あるいは７００ｎｍ以上）を除く波長で、ほぼ一律になっている。
このスクリーン６１０は、人が該スクリーン６１０の手前（レーザ投射部側）から、該スクリーン６１０で反射、散乱した光を観察するものであり、スクリーン６１０全面を全白にしたとき、このスクリーン６１０は２００ルクス程度の明るさとなっていた。
しかしながら、上記のように、レーザ光４１をスクリーン６１０に投射し、該スクリーンで反射されたレーザ光４１を、人が該スクリーン６１０の前面より観測する場合、例えば、第１５図に示すように、室内照明３０や屋外の光３１がスクリーン６１０に照射されると、黒浮き、つまりスクリーン６１０上の映像の本来黒いところが白っぽく見える現象が生じてしまうという問題がある。なお、第１５図中、３２は照明光の反射光、４２はレーザ反射光である。
具体的には、室内照明３０を点灯したときスクリーン６１０上の明るさが２０ルクスとなる状況では、前記室内照明３０を消灯したときにスクリーン６１０上の映像のコントラストが１０００：１であったものが、前記室内照明３０の点灯によりコントラストが１０：１まで低下しまうこととなる。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、室内照明や屋外からの光の影響で、スクリーン上の映像が見えにくくなるのを防止することができるレーザ投射装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明のレーザ投射装置は、レーザ光を変調して投射するレーザ投射装置であって、少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を画像信号に基づいて変調する変調部と、変調されたレーザ光を投射するスクリーンとを備え、前記スクリーンの、入射した光を反射する特性は、入射光の反射ピークが、前記短波長レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長及びその付近に位置するものである。
これにより、映像情報が載せられたレーザ光に加えて、該レーザ光以外の明かり（例えば室内照明、太陽などの外光）がスクリーンに照射されても、該レーザ光以外の明かりが前記スクリーンにおいて反射されないようにすることができ、この結果、該レーザ光以外の明かりの影響によって、スクリーン上の映像が見えにくくなるのを防止できる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記スクリーンは、前記短波長レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光及びその付近の波長帯の光のみを反射する反射体を有するものである。
これにより、前記スクリーンに、レーザ光及びその付近の波長のみを反射させ、それ以外の光（例えば室内照明、太陽などの外光）は透過させる反射特性を持たせることができる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記反射体により反射される、前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長付近の波長幅は、該各レーザ光の波長を中心とする３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲であるものである。
これにより、スクリーン上の映像の黒浮きをさらに防止でき、該映像のコントラストを改善することができる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記反射体は、誘電体多層膜であるものである。
これにより、レーザ光の波長及びその付近の波長のみを反射する反射特性を有するスクリーンを簡単に実現できる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記反射体は、ホログラム記録材料を用いて形成したものである。
これにより、レーザ光の波長及びその付近の波長のみを反射する反射特性を持ち、且つ曲げ強度に強いスクリーンを実現できる。
また、本発明のレーザ投射装置は、上記スクリーンが配置される投射室を、前記短波長レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長に相当する波長成分のレベルが落ち込んだ照明光により照明するものである。
これにより、レーザ光以外の明かりがスクリーン上に照射されたとしても、スクリーン上の映像に黒浮きがほとんど生じないようにすることができ、スクリーン上の映像のコントラストを大幅に改善できる。
本発明のレーザ照射装置は、レーザ光を変調して投射するレーザ投射装置であって、少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を画像信号に基づいて変調する変調部と、変調されたレーザ光を投射するスクリーンと、前記スクリーンに投射された画像を観察するための観察器具とを備え、上記観察器具は、入射光の透過ピークが、前記短波長レーザ光源から発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長及びその付近に位置する光透過部材を通して、前記スクリーンに投射された画像を観察するものである。
これにより、従来のレーザ投射装置を用いた際にも、レーザ光以外の明かりがスクリーン上に照射されたときに、スクリーン上の映像に黒浮きが生じないようにすることができる。
本発明のレーザ照射装置は、レーザ光を変調して投射するレーザ投射装置であって、少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を画像信号に基づいて変調する変調部と、変調されたレーザ光を投射するスクリーンとを備え、前記スクリーンの、入射した光が透過する特性は、入射光の透過ピークが、前記短波長レーザ光源から発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長及びその付近に位置するものであるものである。
これにより、映像情報が載せられたレーザ光以外の明かり（例えば室内照明、太陽などの外光）がスクリーンに照射されても、該スクリーンから透過されないようにし、前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光をのみを透過させるようにして、背面型レーザ投射装置においても、映像が見えにくくなるのを防止できる。
また、本発明のレーザ投射装置は前記スクリーンは、前記短波レーザ光源から発生される前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光及びその付近の波長帯の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光とを透過する吸収体を有するものである。
これにより、前記スクリーンに、レーザ光及びその付近の波長のみを透過させ、それ以外の光（例えば室内照明、太陽などの外光）は吸収する透過特性を持たせることができる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記吸収体により透過される、前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長付近の波長幅は、該各レーザ光の波長を中心とする３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲であるものである。
これにより、スクリーン上の映像の黒浮きをさらに防止でき、該映像のコントラストを改善することができる。
また本発明のレーザ装置は、前記吸収体は、それぞれが該吸収体に入射された光うちの所定の波長のみの光を遮断する複数枚のフィルターを重ねてなるものである。
これにより、レーザ光の波長及びその付近の波長以外の明かりを吸収し、スクリーン上の映像に黒浮きが発生しないスクリーンを実現できる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記レーザ光源を前記スクリーンの背面側に配置し、前記レーザ光源から該スクリーン上に投射された投射光を、前記スクリーン前面側から観察するものである。
これにより、背面投写型映像投射装置においても、スクリーン上の映像のコントラストを改善することができる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記スクリーンが配置される投射室を、前記短波レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長に相当する波長成分のレベルが落ち込んだ照明光により照明するものである。
これにより、レーザ光以外の明かりがスクリーン上に照射されたとしても、スクリーン上の映像に黒浮きがほとんど生じないようにすることができ、スクリーン上の映像のコントラストを大幅に改善することができる。
第１図は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。
第２図は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ投射装置のレーザ投射部を詳細に示す図である。
第３図は、本発明の実施の形態１にかかる反射体の一例を示す図である。
第４図は、本発明の実施の形態１にかかるスクリーンの反射特性を示す図である。
第５図は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。
第６図は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ投射装置のレーザ投射部を詳細に示す図である。
第７（ａ）図は、本発明の実施の形態２にかかる反射体の一例を示す図である。
第７（ｂ）図は、本発明の実施の形態２にかかる反射体の生成方法を示す図である。
第８図は、本発明の実施の形態３にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。
第９（ａ）図は、本発明の実施の形態３にかかる室内照明の一例を示す図である。
第９（ｂ）図は、本発明の実施の形態３にかかる室内照明の別の例を示す図である。
第１０図は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。
第１１図は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ投射装置のレーザ投射部を詳細に示す図である。
第１２図は、本発明の実施の形態４にかかるスクリーンの透過特性を示す図である。
第１３図は、本発明の実施の形態５にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。
第１４（ａ）図は、従来のレーザ投射装置を説明する全体構図である。
第１４（ｂ）図は、従来のレーザ投射装置における光変調部の具体的な構成を示す図である。
第１５図は、従来のレーザ投射装置の問題点を説明する図である。
第１６図は、従来のレーザ投射装置におけるスクリーンの反射特性を示す図である。
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を第１図〜第４図を用いて説明する。
本発明の実施の形態１によるレーザ投射装置は、スクリーンの反射特性を、レーザ投射部から出力されるレーザ光の波長及びその付近の波長のみを反射するものとした反射型のレーザ投射装置であり、そのような反射特性をもつスクリーン上に、上記レーザ投射部からのレーザ光を変調して投影するものである。
第１図は、本発明の実施の形態１によるレーザ投射装置１００を説明する図である。
本実施の形態１にかかるレーザ投射装置１００は、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン１１０とを有している。
そして、この実施の形態１では、前記スクリーン１１０は、当該スクリーン１１０に入射された光のうち、特定の波長、つまり前記レーザ投射部４０から出力されたレーザ光及びその付近の波長帯の光のみを反射し、それ以外の波長が透過する反射体１１１と、前記反射体１１１の前面に配置された、光を拡散させる拡散体１１２とから構成している。なお、この拡散体１１２には、従来のレーザ投射装置６００におけるものと同様、浅い凸凹を持つすりガラスや微小平面レンズ群等が用いられる。
この実施の形態１では、上記レーザ投射部４０は、従来のレーザ投射装置６００におけるものと実質的に同一の構成を有しているが、以下、まず、実施の形態１で短波長光源として用いるレーザについて簡単に説明する。
前記赤色レーザ１は、６４０ｎｍの赤色半導体レーザの出力光を赤色レーザ光として出力するものであり、青色レーザ２及び緑色レーザ３は、半導体レーザの出力光を波長変換して青色レーザ光、及び緑色レーザ光を出力するものである。
ここでは、赤色レーザ１として６４０ｎｍの赤色半導体レーザを用い、青色レーザ２及び緑色レーザ３には、半導体レーザのレーザ出力を光波長変換する短波長レーザ光源を用いている。また、光波長変換を行う光波長変換素子には、ＭｇＯドープのＬｉＮｂＯ３基板を用いている。青色レーザ２および緑色レーザ３として用いる短波長レーザ光源は同一構成であるので、簡単に青色のものについて説明する。
ここで用いた半導体レーザは波長９３０ｎｍ、出力６００ｍＷのものである。この６００ｍＷの半導体レーザにより２００ｍＷの青色光（波長４６５ｎｍ）が得られ、また、緑色レーザでは２００ｍＷのレーザ出力が、赤色半導体レーザでは４００ｍＷのレーザ出力が得られた。各レーザから出力されるレーザ光は、その横モードおよびパワーが安定で色再現性が良いものであり、かつ、スクリーン上でコントラストの良い映像が得られるものであった。
次に、本実施の形態１のレーザ投射装置１００におけるスクリーン１１０について説明する。
この実施の形態１では、上記スクリーン１１０を構成する反射体１１１は、例えば、誘電体多層膜を用いたものである。
この誘電体多層膜は、第３図に示すように、ＳｉＯ２層１１１ａとＴｉＯ２層１１１ｂとを交互に積層してなるものであり、ＳｉＯ２層１１１ａ及びＴｉＯ２層１１１ｂがそれぞれ５０層程度積層されている。
第４図は、上記誘電体多層膜からなる反射体１１１の反射特性を示しており、該反射体１１１は、第４図に示すように、入射した青色光（４６５ｎｍ）、緑色光（５３２ｎｍ）、赤色光（６３５ｎｍ）の９５％を反射する反射特性を有するものとなっている。
そして、このような反射特性を有する反射体１１１の前に拡散体１１２を配置してなるスクリーン１１０では、反射体１１１と拡散体１１２の両方の特性により、入射光に対する反射光の、上記各レーザ出力の波長を中心とする波長許容幅Ａは、一定範囲内の値となっている。ここで、波長許容幅Ａは、反射率が中心波長の反射率（Ｒｐ）の１／２以上である波長範囲を示すものとする。
なお、この波長許容幅Ａは、３ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下であることが望ましく、以下、この波長許容幅Ａの下限値と上限値に根拠について簡単に説明する。
例えば、第２図に示すように、室内照明３０の下で、本実施の形態１のレーザ投射装置１００による投影を行う場合、前記レーザ投射部４０よりレーザ光４１がスクリーン１１０上に投影されると、該レーザ光４１はスクリーン１１０で反射されるが、室内照明３０からの照明光３１はスクリーン１１０ではほとんど反射されず、その一部のレーザ光の波長と同じ波長成分のみがスクリーンで反射することとなる。この結果、該室内照明３０からの照明光３１の影響で、スクリーン１１０上の映像が見えにくくなるのを防止することができる。
このように照明光３１がある部屋でも、スクリーン上の映像に黒浮きが少なく、コントラストの良い画面が得られるのは、前記レーザ投射部４０から発生されるレーザ光の発振波長幅が極めて狭いことにより可能となっている。
例えば、上記波長許容幅Ａが１０ｎｍ以上になると、レーザ投射部４０から発生されるレーザ光４１の波長成分以外の成分を有する、室内照明などの光がスクリーン１１０で反射されることとなり、スクリーン１１０上の映像に黒浮きが生じてくる。従って、上記反射波長幅Ａは１０ｎｍ以下がよい。
また、レーザの発振波長のばらつきや変化は、環境温度の変化を考慮しても２ｎｍ以下である。例えば、赤色レーザ１が、発振波長に関して１ｎｍの個体ばらつきを持ち、且つ温度変化に応じて０．０６ｎｍ／℃の波長変化が発生するものである場合、例えば、３０℃の温度範囲でその発振波長の変動幅は約２ｎｍとなり、それに赤色レーザ１の発振波長の個体ばらつき幅１ｎｍと併せると、このレーザの波長ばらつき幅は３ｎｍとなる。
以上のことから、本実施の形態１のスクリーン１１０において反射されるレーザ光４１の波長許容幅Ａは、前記レーザ光４１の波長を中心に３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の値であることが望ましい。
この場合、具体的には、従来のスクリーンを用いた場合より、スクリーン上の映像のコントラストが約１０倍改善される結果が得られた。
次に作用効果について説明する。
この実施の形態１のレーザ投射装置１００では、従来のレーザ投射装置６００と同様に、各レーザ１，２，３から出力されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がミラーを介して液晶セル７に投影され、該液晶セルで変調されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がスクリーン１１０上に投影される。
そして、この実施の形態１では、スクリーン１１０では、投影された各レーザの出力レーザ光４１と同じ波長成分の光、つまり、青色光（４６５ｎｍ）、緑色光（５３２ｎｍ）、赤色光（６３５ｎｍ）及びその周辺波長の光のみが反射されることとなる。
従って、第２図に示すように、スクリーン１１０に室内照明３０の照明光３１が入射しても、その大部分の波長成分の光はスクリーンを透過し、スクリーン１１０で反射した照明反射光１３２は、照明光３１に含まれる波長成分のうちの、各レーザの出力レーザ光４１と同じ波長成分の光のみとなる。
このように本実施の形態１によれば、レーザ投射部４０から出力される変調されたレーザ光をスクリーン上に投影する反射型レーザ投射装置１００において、スクリーン１１０を構成する反射体１１２を、入射光のうちの、レーザ投射部４０から投射される赤、青、緑の３色のレーザ光及びその周辺波長帯のみを反射し、それ以外の波長帯は透過させる反射特性を有するものとしたので、スクリーン１１０からの反射光における、映像信号により変調された投影レーザ光１４２の、照明光１３２などの映像信号の変調を受けていない光に対する強度の比率を大きく保持することができ、これにより、室内照明や屋外からの光の影響で、スクリーン１１０上の映像が見えにくくなるのを防止することができる。
また、本実施の形態１によれば、前記スクリーン１１０の反射体１１１から反射される波長幅が、前記レーザ投射部４０から発生する各レーザ光の波長を中心に３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であるようにしたので、実際のレーザの出力光の波長ばらつきを考慮して、スクリーン１１０では、投影されたレーザ出力光のみを効率よく反射して、スクリーン上での映像のコントラストを大きく改善することができる。
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を、第５図〜第７図を用いて説明する。
この実施の形態２のレーザ投射装置は、実施の形態１の、反射体を誘電体多層膜で構成したスクリーンに代えて、反射体をホログラム記録材料で構成したスクリーンを備えたものであり、以下詳述する。
第５図は、本発明の実施の形態１によるレーザ投射装置１００を説明する図である。
本実施の形態２にかかるレーザ投射装置２００は、実施の形態１のレーザ投射装置１００と同様、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン２１０とを有している。
そして、この実施の形態２では、前記スクリーン２１０は、該スクリーン２１０に入射された光のうち、特定の波長、つまり前記レーザ投射部４０で発生させるレーザ光及びその付近の波長帯のみを反射させ、それ以外の波長は透過させる反射体２１１と、前記反射体２１１の前面に配置された、光を拡散させる拡散体２１２とから構成している。なお、この拡散体２１２には、従来のレーザ投射装置６００におけるものと同様、浅い凸凹を持つすりガラスや微小平面レンズ群等が用いられる。
また、本実施の形態２では、前記レーザ投射部４０の短波長レーザ光源として、３原色光を発生する３種類の固体レーザのレーザ出力を波長変換するものを用いており、以下この実施の形態２の短波長レーザ光源について具体的に説明する。
ここでは、レーザ出力の波長が１３２０ｎｍ、１０６４ｎｍである固体レーザは、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶を用いた固体レーザとし、レーザ出力の波長が９１４ｎｍである固体レーザは、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶を用いた固体レーザとしている。そして、この実施の形態２では、前記レーザ投射部４０における短波長レーザ光源を、これらの固体レーザのレーザ出力を、光波長変換を行う第二高調波発生回路（図示せず）により、その半分の波長を有するレーザ光に変換し、４Ｗの赤色レーザＰ１（波長６６０ｎｍ）、１Ｗの緑色レーザＰ３（波長５３２ｎｍ）、１Ｗの青色レーザＰ２（波長４５７ｎｍ）を出力するものとしている。なお、固体レーザは、温度変化によりレーザ出力の波長がほとんど変化しないため、固体レーザを用いることにより、反射する波長帯域の狭い狭帯域の反射膜を用いた反射体を用いることが可能となる。
次に、本実施の形態２のレーザ投射装置２００におけるスクリーン２１０について詳しく説明する。
この実施の形態２では、上記スクリーン２１０を構成する反射体２１１を、ホログラム記録材料を用いて作成した。そして、短波長レーザ光源は、赤色レーザ光（波長６６０ｎｍ）、緑色レーザ光（波長５３２ｎｍ）、青色レーザ光（波長４５７ｎｍ）を出力するので、前記反射体２１１は、入射した青色光（４５７ｎｍ）、緑色光（５３２ｎｍ）、赤色光（６６０ｎ）を選択的に反射する反射特性を有するものとなっている。
なお、前記反射体２１１にて反射させたい波長が青４５７ｎｍ、緑５３２ｎｍ、赤６６０ｎｍの３つであるため、ホログラム記録材料には、周期の異なる３つのグレーティングを重ねて形成する。
第７（ａ）図は、ホログラム記録材料に形成された周期の異なる３つのグレーティングを示しており、２１１ａは第１の周期を有するグレーティングを構成する第１の露光層、２１１ｂは第２の周期を有するグレーティングを構成する第２の露光層、２１１ｃは第３の周期を有するグレーティングを構成する第３の露光層である。
また、周期の異なる３つのグレーティングは、例えば第７（ｂ）図に示すように、ホログラム記録材料に対する干渉露光を３回行うことにより形成する。第７（ｂ）図中、Ｅｐ１〜Ｅｐ３はそれぞれ、第１回目〜第３回目の干渉露光に用いる、位相の一致した一対の光であり、これらの光Ｅｐ１〜Ｅｐ３は、ホログラム記録材料に対する入射角が異なるものである。
また、前記拡散体２１２は、従来と同様、前記反射体２１１の前面に配置され、該反射体２１１から出力された光を拡散させるものであり、ここでは微小平面レンズ群を用いている。なお、開口数０．１を持ち、直径０．５ｍｍの微小平面レンズを平面に並べることにより、ロスの少ない、有効に機能する拡散体が得られる。
さらに、前記拡散体２１２として、複数のグレーティングが多重化されたホログラム記録材料の一側面に、前述したような微小平面レンズ群を並べるのではなく、例えば、該ホログラム記録材料の表面部分を型押しにより、微小平面レンズ群が並んでいるような形状に加工することで、拡散体２１２を形成してもよい。このようにすれば、反射体２１１と拡散体２１２とを一体形成することが可能となり、この結果、前述したような反射特性を有するスクリーン２１０をより安価に提供することができる。
次に作用効果について説明する。
この実施の形態２のレーザ投射装置２００では、実施の形態１のレーザ投射装置１００と同様に、各レーザ１，２，３から出力されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がミラーを介して液晶セル７に投影され、該液晶セルで変調されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がスクリーン２１０上に投影される。
そして、この実施の形態２では、スクリーン２１０では、第６図に示すように、投影された各レーザの出力レーザ光４１と同じ波長成分の光、つまり、青色光（４５７ｎｍ）、緑色光（５３２ｎｍ）、赤色光（６６０ｎｍ）及びその周辺波長の光のみが反射されることとなる。
従って、第６図に示すように、スクリーン２１０に室内照明３０の照明光３１が入射しても、その大部分の波長成分の光はスクリーンを透過し、スクリーン２１０で反射した照明反射光１３２は、照明光３１に含まれる波長成分のうちの、各レーザの出力レーザ光４１と同じ波長成分の光のみとなる。
この結果、該室内照明３０からの照明光３１の影響で、スクリーン２１０上の映像が見えにくくなるのを防止することができる。
本実施の形態２においては、当該レーザ投射部４０の短波長レーザ光源として固体レーザを用いたことで、前記実施の形態１よりスクリーンの反射体許容波長幅Ａを小さくできる。具体的には、ここでは前記許容波長幅Ａを５ｎｍに設定できたため、従来のスクリーンを用いた場合より、スクリーン２１０上の映像のコントラストが２０まで改善される結果が得られた。
このように、本実施の形態２によれば、スクリーン２１０の反射体２１１を、入射光のうちの、レーザ投射部４０から投射される３色のレーザ光４１の波長及びその付近の波長のみを反射させ、それ以外は透過する構成にしたので、室内照明３０が点灯していたとしてもスクリーン２１０上の映像に黒浮きが生じないようにすることができる。
また、本実施の形態２によれば、前記スクリーン２１０の反射体２１１として、ホログラム記録材料を用いるようにしたので、曲げ強度がつよくなり、また散乱体２１２と反射体２１１と一体形成することも可能となり、前述したような反射特性を有するスクリーンを安価に提供できる効果もある。
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を、第８図及び第９図を用いて説明する。
この実施の形態３のレーザ投射装置は、実施の形態１のレーザ投射装置と同一のものであり、この実施の形態３では、室内照明として、実施の形態１の各レーザ出力に対応する波長の光をフィルタを用いて遮断した構造としたものを用いている。
第８図は、本発明の実施の形態３によるレーザ投射装置３００を説明する図である。
本実施の形態３にかかるレーザ投射装置３００は、実施の形態１のレーザ投射装置１００と同様、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン１１０とを有している。
そして、本実施の形態３における室内照明３３０は、前記レーザ投射部４０より発生されるレーザ光、ここでは、赤６３５ｎｍ近傍、青４６５ｎｍ近傍、緑５３２ｎｍ近傍、に対応する波長がカットされた照明光３３１を出力するものとしている。
ここで室内照明３３０は、例えば第９（ａ）図に示されるように、市販の蛍光灯３３１の周囲に前記レーザ投射部４０より発生されるレーザ光に対応する波長成分をカットするフィルタ３３２を貼り付けたものである。
なお、この実施の形態３で用いる室内照明は、第９（ａ）図に示すものに限らず、例えば、第９（ｂ）図に示されるように、蛍光灯３４１等の照明用ライトを覆うカバーを、前記レーザ投射部４０より発生されるレーザ光に対応する波長成分をカットするフィルタを有するものとしてもよい。
このような室内照明３３０を投射室に設置すれば、前記室内照明３３０からの照明光３３１はスクリーン１１０で反射される波長が予めカットされたものとなっているため、第８図に示すように、前記スクリーン１１０で照明光３３１が反射されず、すべて透過されることとなり、スクリーン１１０では、前記レーザ投射部４０より投射されたレーザ光４１のみが前記スクリーン１１０から反射される。この結果、スクリーン１１０の映像に生じる黒浮きをより効果的に防止できる。
具体的には、照明をつけた状態において、従来のスクリーンを用いた場合より、スクリーン上の映像のコントラストが３００まで改善されるという結果が得られた。
このように、本実施の形態３によれば、スクリーン１１０の反射体１１１を、入射光のうち、レーザ投射部４０から投射される３色のレーザ光４１の波長及びその付近の波長のみを反射させ、それ以外は透過する構成にすると共に、該レーザ投射部４０が設置された投射室の室内照明３３０を、前記レーザ投射部４０より発生されるレーザ光に対応する波長成分がカットされた照明光３３１を出力するものにしたので、室内照明３３０が点灯していたとしてもスクリーン１１０上の映像に黒浮きがまったく生じないようにすることができる。
なお、上記実施の形態３では、投射室に設置する室内照明として、蛍光灯の光の特定波長成分をフィルタによりカットする構成のものを用いたが、室内照明には、レーザを用いてもよい。
例えば、上記室内照明に、４７０ｎｍ、５５０ｎｍ、６２０ｎｍの波長のレーザ光を出力するレーザを用いることにより、スクリーンで反射される光の波長選択性がより増大することとなり、これにより、スクリーン１１０上の映像のコントラストを改善することができ、且つ該スクリーン１１０上の映像に黒浮きがまったく発生しないようにすることも可能となる。
また、投射室に設置する室内照明３３０として、レーザ投射部４０から発生されるレーザ波長４１とは異なる発光波長のＬＥＤを用いるようにしても良く、このようにすれば、ＬＥＤ照明は安価であるから、投射室に設置する室内照明３３０を安価に提供できるという効果もある。
また、本実施の形態３では、レーザ投射装置は実施の形態１のレーザ投射装置と同一構成であるとして説明したが、実施の形態３のレーザ投射装置は、実施の形態２と同じ構成を有するものであってもよく、この場合も同じ効果が得られる。
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４を、第１０図〜第１２図を用いて説明する。
この実施の形態４のレーザ投射装置は、スクリーンの背面からレーザ光を投射する背面投射型のものであり、スクリーンの光透過特性を、レーザ投射部から出力されるレーザ光の波長及びその付近の波長の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光とを透過させる特性としたものである。
第１０図は、本発明の実施の形態４によるレーザ投射装置４００を説明する図である。
本実施の形態４にかかるレーザ投射装置４００は、レーザ光５１を出力するレーザ投射部５０と、該レーザ投射部５０からのレーザ光５１が投影されるスクリーン４１０とを有している。
そして、この実施の形態４では、前記スクリーン４１０は、当該スクリーン４１０に入射された光のうち、特定の波長、つまり前記レーザ投射部５０から出力されたレーザ光及びその付近の波長帯の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光を透過させ、それ以外の波長は吸収する吸収体４１３と、該吸収体４１３の前面に配置された、光を拡散させる拡散体４１２とから構成している。なお、この拡散体４１２には、浅い凸凹を持つすりガラスや微小平面レンズ群等である拡散体４１２等が用いられる。
前記レーザ投射部５０は、短波長レーザ光源にて発生した３色のレーザ光それぞれを変調し、スクリーン４１０上に、水平方向及び垂直方向のスキャニングを行いつつ投影するものである。つまり、前記レーザ投射部５０は、赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源である赤、青、緑色レーザ１，２，３と、該短波長レーザ光源からの３色のレーザ光Ｐ１〜Ｐ３を変調する、各レーザ光Ｐ１〜Ｐ３に対応する変調回路５４ａ〜５４ｃからなる変調部５４とを有している。上記レーザ投射部５０は、その変調された各レーザ光をスクリーン上での水平方向のスキャンニングが行われるよう偏向する、ポリゴンミラーを用いた水平偏向部５５ａ、５５ｂ，５５ｃと、変調された各レーザ光を、スクリーン上での垂直方向のスキャンニングが行われるよう偏向する、ガルバノミラーを用いた垂直偏向部５６ａ，５６ｂ，５６ｃとを有している。なお、本実施の形態４では、前記赤色レーザ１は、６４０ｎｍの赤色半導体レーザの出力光を赤色レーザ光として出力するものであり、青色レーザ２及び緑色レーザ３は、半導体レーザの出力光を波長変換して青色レーザ光、及び緑色レーザ光を出力するものである。
ここでは、実施の形態１と同様に、赤色レーザ１として６４０ｎｍの赤色半導体レーザを用い、青色レーザ２及び緑色レーザ３には、半導体レーザのレーザ出力を光波長変換する短波長レーザ光源を用いている。また、光波長変換を行う光波長変換素子には、ＭｇＯドープのＬｉＮｂＯ３基板を用いている。青色レーザ２および緑色レーザ３として用いる短波長レーザ光源は同一構成であるので、簡単に青色のものについて説明する。
ここで用いた半導体レーザは波長９３０ｎｍ、出力６００ｍＷのものである。この６００ｍＷの半導体レーザにより２００ｍＷの青色光（波長４６５ｎｍ）が得られ、また、緑色レーザでは２００ｍＷのレーザ出力が、赤色半導体レーザでは４００ｍＷのレーザ出力が得られた。各レーザから出力されるレーザ光は、その横モードおよびパワーが安定で色再現性が良いものであり、かつ、スクリーン上でコントラストの良い映像が得られるものであった。
次に、本実施の形態４のレーザ投射装置４００におけるスクリーン４１０について説明する。
第１２図は、このスクリーン４１０の透過特性を示す図である。
本実施の形態４のスクリーン４１０は、前述したように吸収体４１３と拡散体４１２からなる。そして、前記吸収体４１３は、第１２図に示すように、前記レーザ投射部５０で発生する３色のレーザ光それぞれの波長である、青４５７ｎｍ、緑５３２ｎｍ、赤６５０ｎｍに対する光透過率が９０％となるように重ねられた２枚の色のフィルターを有している。なお、第１２図においては、２枚のフィルターとして、５０５ｎｍに吸収ピークを持つフィルタ、５９０ｎｍに吸収ピークを持つフィルタを例としてあげている。また、この吸収体４１３は、４００ｎｍ以下の波長、及び７００ｎｍ以上の波長をも透過するものであるが、これらの波長は視感度が著しく落ちるところなので、この波長帯の光は、吸収体４１３を透過しても視覚上無視できるものである。
一方、前記スクリーン１１０の前記拡散体４１２は、前記吸収体４１３にて透過された光をある程度散乱させるものであり、ここでは浅い凹凸を持つすりガラスを用いている。
このような透過特性を有するスクリーン４１０を用いれば、第１１図に示すように、前記レーザ投射部５０より投射されたレーザ光５１及びその付近の波長帯の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光のみが、前記吸収体４１３を透過し、それ以外の波長帯の光が該吸収帯４１３で吸収される。この結果、スクリーン４１０の映像に生じる黒浮きをかなり防止できる。
このように照明光３１がある部屋でも、スクリーン上の映像に黒浮きが少なく、コントラストの良い画面が得られるのは、前記レーザ投射部５０から発生されるレーザ光の発振波長幅が極めて狭いことにより可能となっている。
例えば、各レーザからの出力光の波長を中心波長とする、吸収体４１３を透過する波長許容幅Ｂが１０ｎｍ以上になると、レーザ投射部５０から発生されるレーザ光５１の波長成分以外の、人間の眼に感じる波長成分の光が吸収体４１３を透過し、スクリーン４１０上の映像に黒浮きが生じてくる。従って、前記吸収体４１３を透過する光の許容波長幅Ｂは１０ｎｍ以下がよい。
また、レーザの発振波長のばらつきや変化は、環境温度の変化を考慮しても２ｎｍ以下である。例えば、赤色レーザ１が、発振波長に関して１ｎｍの個体ばらつきを持ち、且つ温度変化に応じて０．０６ｎｍ／℃の波長変化が発生するものである場合、例えば、３０℃の温度範囲でその発振波長の変動幅は約２ｎｍとなり、それに赤色レーザ１の発振波長の個体ばらつき幅１ｎｍと併せると、このレーザの波長ばらつき幅は３ｎｍとなる。
以上のことから、本実施の形態４のスクリーン４１０において透過されるレーザ光５１の許容波長幅Ｂは、前記レーザ光５１の波長を中心に３ｎｍ以上１０ｎｍ以下が望ましい。
この場合、具体的には、従来のスクリーンを用いた場合より、スクリーン上の映像のコントラストが約１０倍改善される結果が得られた。
次に、作用効果について説明する。
この実施の形態４のレーザ投射装置４００では、各レーザ１，２，３から出力されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がそれぞれ対応する変調回路５４ａ〜５４ｃにより映像信号（図示せず）に従って変調され、変調されたレーザ光が水平偏向部５５ａ〜５５ｃ及び垂直偏向部５６を介してスクリーン４１０の背面側に投影される。
具体的には、赤色レーザ１は連続発光動作しており、ここから出たレーザ光Ｐ１は変調回路５４ａで映像信号が載せられ、ポリゴンミラーを用いた水平偏向装置５５ａ、及びガルバノミラーを用いた垂直偏向装置５６で、スクリーン４１０上をスキャンされる。同様に、青色レーザ２及び緑色レーザ３から出力された青色レーザ光Ｐ２及び緑色レーザ光Ｐ３も、前記変調回路５４ｂ，５４ｃにて映像信号を載せるための変調をうけ、スクリーン４１０上に投影される。
そして、前記スクリーン４１０の吸収体４１３では、レーザ光５１及び室内照明３０からの照明光３１のうちの、青４６５ｎｍ、緑５３２ｎｍ、赤６３５ｎｍの周辺波長の光と、視感度が著しく落ちる４００ｎｍ以下、７００ｎｍ以上の波長の光とが透過し、該レーザ透過光４５２、及び照明透過光４３２が拡散体４１２によりある程度各方向に散乱されて、スクリーン４１０上から発散される。この背面透過型レーザ投射装置４００では、人は、該スクリーン４１０の手前（レーザ投射部とは反対側）からスクリーン４１０上の映像を見ることとなる。
このように、本実施の形態４によれば、レーザ投射部５０から出力される変調されたレーザ光をスクリーンの背面側に投影する背面透過型レーザ投射装置４００において、スクリーン４１０を構成する吸収体４１３を、入射光のうちの、レーザ投射部５０から投射される赤、青、緑の３色のレーザ光及びその付近波長帯の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光のみを透過させる透過特性を有するものとしたので、室内照明や屋外からの光の影響で、スクリーン４１０上の映像が見えにくくなるのを防止することができる。
また、本実施の形態４によれば、前記スクリーン４１０の吸収体４１３から透過される波長幅が、前記レーザ投射部５０から発生する各レーザ光の波長を中心に３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であるようにしたので、実際のレーザの出力光の波長ばらつきを考慮して、スクリーン４１０では、投影されたレーザ出力光を効率よく透過して、スクリーン上での映像のコントラストを大きく改善することができる。
なお、このような背面投射型のレーザ投射装置４００においても、前記実施の形態３で説明した照明を用いることも可能である。このようにすれば、スクリーン４１０上の映像のコントラストをさらに良くすることができる。
実施の形態５．
以下、本実施の形態５を、第１３図を用いて説明する。
本実施の形態５のレーザ投射装置５００は、スクリーン上の投影された映像を、特定光透過特性を有するメガネなどの光透過部材を用いて見るものである。
第１３図は、本発明の実施の形態５によるレーザ投射装置５００を説明する図である。
本実施の形態５にかかるレーザ投射装置５００は、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン６１０と、該スクリーン６１０に投影される映像を観測するためのメガネ５１０とを有するものであり、前記レーザ投影部４０は、実施の形態２のものと同一構成であり、スクリーン６１０は従来のレーザ投射装置におけるものと同じ構成である。
そして、本実施の形態５では、スクリーン６００上の画像を見るのに用いるメガネ５１０は、各レーザから出力される３色のレーザ光のみ透過するフィルターを用いたものである。
次に作用効果について説明する。
本実施の形態５では、スクリーン６００上の画像を見るのに用いるメガネ５１０を、各レーザから出力される３色のレーザ光のみ透過するフィルタを有するものとしたので、室内照明３０をつけた状態においても、このメガネ５１０を用いてスクリーン上の画像を見たときのスクリーン６１０上でのコントラストは１００まで向上した。
具体的には、本実施の形態では、レーザの出力光、つまり６６０ｎｍ近傍、５３２ｎｍ近傍、４５７ｎｍ近傍の波長の光のみ５１１をメガネを通して見ることができ、スクリーンで反射した照明光３２など他の波長の光はカットされ目に入ることがない。
なお、上記実施の形態５では、スクリーン上の画像を見るのに用いる、特定光透過特性を有する光透過部材としてメガネを挙げているが、該光透過部材は、メガネに限らずゴーグル等目を覆うものであれば良い。
また、上記実施の形態５では、室内照明３０は、蛍光灯などの一般的なものとしているが、室内照明には、４８０ｎｍ、５５５ｎｍ、６３０ｎｍの波長のレーザ光を発生するレーザを用いてもよい。この場合、メガネなどの光透過部材での波長選択性が増大するため、スクリーン４１０上の映像のコントラストを改善させることができ、且つ該スクリーン４１０上の映像に黒浮きがまったく発生しないようにすることも可能となる。また、ここで、室内照明に用いるレーザ光の波長は、上記のものに限るものではないことは言うまでもない。
さらに、本実施の形態５においては、レーザ投射装置が、実施の形態２のレーザ投射装置と同一構成である場合について説明したが、この実施の形態５のレーザ投射装置は、従来のレーザ投射装置や実施の形態１のレーザ投射装置と同様の構成のものであっても、あるいは、実施の形態４で挙げた背面透過型のレーザ投射装置と同一構成のものであってもよく、同様の効果が得られる。
さらに、前記各実施の形態では、短波長レーザ光源として３原色の赤、青、緑色レーザ１，２，３を用いたが、青色について例えば４５０ｎｍと４９０ｎｍの２本のレーザを用い、合計４波長のレーザを用いることも可能であるし、またそれ以上の数のレーザを用いても良い。
本発明のレーザ投射装置は、レーザ光以外の明かりがスクリーンに照射される場所で、コントラストの良いきれいな映像を見ることができるものとして、有用である。
本発明は、レーザ投射装置に関し、特にコヒーレント光を利用する光情報分野に使用するレーザ投射装置に関する。
近年、プロジェクタ装置として、投射光にレーザ光を用いたレーザ投射装置が開発されており、国際公開第９６／０３８７５７号パンフレットには、反射型のレーザ投射装置が開示されている。
以下、このような従来のレーザ投射装置について説明する。
図１４（ａ）は、従来のレーザ投射装置の構成を示すものである。
従来のレーザ投射装置６００は、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン６１０とを有している。前記スクリーン６１０は、レーザ光４１等の入射された光を反射させる反射体６１１と、前記反射体６１１の前面に配置された、光を拡散させる拡散体６１２とからなり、この拡散体６１２には、浅い凸凹を持つすりガラスや微小平面レンズ群等が用いられる。
ここで、前記レーザ投射部４０は、赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源として赤色レーザ１、青色レーザ２、緑色レーザ３を有している。このレーザ投射部４０は、該短波長レーザ光源からの３色のレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を反射する、各レーザに対応するミラー５１ａ，５２ａ，５３ａと、前記３色のレーザ光Ｐ１〜Ｐ３を変調する光変調部２０とを有している。
図１４（ｂ）は、この光変調部２０の具体的な構成を示す図である。
上記光変調部２０は、各レーザ１，２，３からの光を映像信号Ｓｖに従って変調する液晶セル７１，７２，７３と、上記各ミラー５１ａ，５２ａ，５３ａで反射されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を反射するミラー５１ｂ，５２ｂ，５３ｂと、該各ミラー５１ｂ，５２ｂ，５３ｂで反射されたレーザ光Ｐ１〜Ｐ３を、対応する液晶セル７１，７２，７３に投射するレンズ系６１ａ，６２ａ，６３ａとを有している。なお、図１４（ａ）では、各レーザ光Ｐ１〜Ｐ３に対応する液晶セル７１，７２，７３は、単に液晶セル７と略記し、各レーザ光Ｐ１〜Ｐ３に対応するレンズ系６１ａ，６２ａ，６３ａは、レンズ系６ａと略記している。
また、上記光変調部２０は、前記液晶セル７１，７２，７３で変調されたレーザ光Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれの光軸を一致させて出力する光学機器８と、該光学機器８から出力されたレーザ光を拡大して前記スクリーン６１０に照射するレンズ系６ｂとを有している。
なお、ここでは、前記赤色レーザ１は、半導体レーザの出力光を赤色レーザ光として出力するものであり、青色レーザ２及び緑色レーザ３は、半導体レーザの波長変換を用いて青色レーザ光、及び緑色レーザ光を出力するものである。また、上記スクリーン６１０としては、通常の水銀ランプを用いたプロジェクターで使用されるゲイン１のスクリーン（サイズ９０インチ）を用いている。
次に動作について説明する。
このようなレーザ投射装置６００では、各レーザ１，２，３から出力されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がミラーを介して液晶セル７に投影され、該液晶セルで変調されたレーザ光がスクリーン６１０上に投影される。
具体的には、赤色レーザ１は連続発光動作しており、ここから出た赤色レーザ光Ｐ１はミラー５１ａ，５１ｂで反射され方向を変える。そして、ミラー５１ａ，５１ｂで反射された赤色レーザ光Ｐ１はレンズ系６１ａにより液晶セル７１に投射され、液晶セル７１により映像信号Ｓｖに従って変調される。前記液晶セル７１で変調された赤色レーザ光Ｐ１は光学機器８に入力され、光学機器８から出力された赤色レーザ光Ｐ１はレンズ系６ｂで拡大され、スクリーン６１０上に投影される。同様に、青色レーザ２及び緑色レーザ３から出力された青色レーザ光Ｐ２及び緑色レーザ光Ｐ３は、ミラー５２ａ，５３ａ，５２ｂ，５３ｂ及びレンズ系６２ａ，６３ａを介して、対応する液晶セル７２及び７３に投射され、各液晶セルで変調された青色レーザ光Ｐ２及び緑色レーザ光Ｐ３は、光学機器８及びレンズ系６ｂを介してスクリーン６１０上に投影される。
ここで、前記レーザ光が投射される、従来の前記スクリーン６１０の反射率は、図１６に示されるように、視感度、つまり人間の眼の光に対する感度が著しく落ちる波長（すなわち４００ｎｍ以下あるいは７００ｎｍ以上）を除く波長で、ほぼ一律になっている。
このスクリーン６１０は、人が該スクリーン６１０の手前（レーザ投射部側）から、該スクリーン６１０で反射、散乱した光を観察するものであり、スクリーン６１０全面を全白にしたとき、このスクリーン６１０は２００ルクス程度の明るさとなっていた。
しかしながら、上記のように、レーザ光４１をスクリーン６１０に投射し、該スクリーンで反射されたレーザ光４１を、人が該スクリーン６１０の前面より観測する場合、例えば、図１５に示すように、室内照明３０や屋外の光３１がスクリーン６１０に照射されると、黒浮き、つまりスクリーン６１０上の映像の本来黒いところが白っぽく見える現象が生じてしまうという問題がある。なお、図１５中、３２は照明光の反射光、４２はレーザ反射光である。
具体的には、室内照明３０を点灯したときスクリーン６１０上の明るさが２０ルクスとなる状況では、前記室内照明３０を消灯したときにスクリーン６１０上の映像のコントラストが１０００：１であったものが、前記室内照明３０の点灯によりコントラストが１０：１まで低下しまうこととなる。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、室内照明や屋外からの光の影響で、スクリーン上の映像が見えにくくなるのを防止することができるレーザ投射装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明のレーザ投射装置は、レーザ光を変調して投射するレーザ投射装置であって、少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を画像信号に基づいて変調する変調部と、変調されたレーザ光を投射するスクリーンとを備え、前記スクリーンの、入射した光を反射する特性は、入射光の反射ピークが、前記短波長レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長及びその付近に位置するものである。
これにより、映像情報が載せられたレーザ光に加えて、該レーザ光以外の明かり（例えば室内照明、太陽などの外光）がスクリーンに照射されても、該レーザ光以外の明かりが前記スクリーンにおいて反射されないようにすることができ、この結果、該レーザ光以外の明かりの影響によって、スクリーン上の映像が見えにくくなるのを防止できる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記スクリーンは、前記短波長レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光及びその付近の波長帯の光のみを反射する反射体を有するものである。
これにより、前記スクリーンに、レーザ光及びその付近の波長のみを反射させ、それ以外の光（例えば室内照明、太陽などの外光）は透過させる反射特性を持たせることができる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記反射体により反射される、前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長付近の波長幅は、該各レーザ光の波長を中心とする３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲であるものである。
これにより、スクリーン上の映像の黒浮きをさらに防止でき、該映像のコントラストを改善することができる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記反射体は、誘電体多層膜であるものである。
これにより、レーザ光の波長及びその付近の波長のみを反射する反射特性を有するスクリーンを簡単に実現できる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記反射体は、ホログラム記録材料を用いて形成したものである。
これにより、レーザ光の波長及びその付近の波長のみを反射する反射特性を持ち、且つ曲げ強度に強いスクリーンを実現できる。
また、本発明のレーザ投射装置は、上記スクリーンが配置される投射室を、前記短波長レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長に相当する波長成分のレベルが落ち込んだ照明光により照明するものである。
これにより、レーザ光以外の明かりがスクリーン上に照射されたとしても、スクリーン上の映像に黒浮きがほとんど生じないようにすることができ、スクリーン上の映像のコントラストを大幅に改善できる。
本発明のレーザ投射装置は、レーザ光を変調して投射するレーザ投射装置であって、少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を画像信号に基づいて変調する変調部と、変調されたレーザ光を投射するスクリーンと、前記スクリーンに投射された画像を観察するための観察器具とを備え、上記観察器具は、入射光の透過ピークが、前記短波長レーザ光源から発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長及びその付近に位置する光透過部材を通して、前記スクリーンに投射された画像を観察するものである。
これにより、従来のレーザ投射装置を用いた際にも、レーザ光以外の明かりがスクリーン上に照射されたときに、スクリーン上の映像に黒浮きが生じないようにすることができる。
本発明のレーザ投射装置は、レーザ光を変調して投射するレーザ投射装置であって、少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を画像信号に基づいて変調する変調部と、変調されたレーザ光を投射するスクリーンとを備え、前記スクリーンの、入射した光が透過する特性は、入射光の透過ピークが、前記短波長レーザ光源から発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長及びその付近に位置するものであるものである。
これにより、映像情報が載せられたレーザ光以外の明かり（例えば室内照明、太陽などの外光）がスクリーンに照射されても、該スクリーンから透過されないようにし、前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光をのみを透過させるようにして、背面型レーザ投射装置においても、映像が見えにくくなるのを防止できる。
また、本発明のレーザ投射装置は前記スクリーンは、前記短波レーザ光源から発生される前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光及びその付近の波長帯の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光とを透過する吸収体を有するものである。
これにより、前記スクリーンに、レーザ光及びその付近の波長のみを透過させ、それ以外の光（例えば室内照明、太陽などの外光）は吸収する透過特性を持たせることができる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記吸収体により透過される、前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長付近の波長幅は、該各レーザ光の波長を中心とする３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲であるものである。
これにより、スクリーン上の映像の黒浮きをさらに防止でき、該映像のコントラストを改善することができる。
また、本発明のレーザ装置は、前記吸収体は、それぞれが該吸収体に入射された光のうちの所定の波長のみの光を遮断する複数枚のフィルターを重ねてなるものである。
これにより、レーザ光の波長及びその付近の波長以外の明かりを吸収し、スクリーン上の映像に黒浮きが発生しないスクリーンを実現できる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記レーザ光源を前記スクリーンの背面側に配置し、前記レーザ光源から該スクリーン上に投射された投射光を、前記スクリーン前面側から観察するものである。
これにより、背面投射型映像投射装置においても、スクリーン上の映像のコントラストを改善することができる。
また、本発明のレーザ投射装置は、前記スクリーンが配置される投射室を、前記短波レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長に相当する波長成分のレベルが落ち込んだ照明光により照明するものである。
これにより、レーザ光以外の明かりがスクリーン上に照射されたとしても、スクリーン上の映像に黒浮きがほとんど生じないようにすることができ、スクリーン上の映像のコントラストを大幅に改善することができる。
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図１〜図４を用いて説明する。
本発明の実施の形態１によるレーザ投射装置は、スクリーンの反射特性を、レーザ投射部から出力されるレーザ光の波長及びその付近の波長のみを反射するものとした反射型のレーザ投射装置であり、そのような反射特性をもつスクリーン上に、上記レーザ投射部からのレーザ光を変調して投影するものである。
図１は、本発明の実施の形態１によるレーザ投射装置１００を説明する図である。
本実施の形態１にかかるレーザ投射装置１００は、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン１１０とを有している。
そして、この実施の形態１では、前記スクリーン１１０は、当該スクリーン１１０に入射された光のうち、特定の波長、つまり前記レーザ投射部４０から出力されたレーザ光及びその付近の波長帯の光のみを反射し、それ以外の波長が透過する反射体１１１と、前記反射体１１１の前面に配置された、光を拡散させる拡散体１１２とから構成している。なお、この拡散体１１２には、従来のレーザ投射装置６００におけるものと同様、浅い凸凹を持つすりガラスや微小平面レンズ群等が用いられる。
この実施の形態１では、上記レーザ投射部４０は、従来のレーザ投射装置６００におけるものと実質的に同一の構成を有しているが、以下、まず、実施の形態１で短波長光源として用いるレーザについて簡単に説明する。
前記赤色レーザ１は、６４０ｎｍの赤色半導体レーザの出力光を赤色レーザ光として出力するものであり、青色レーザ２及び緑色レーザ３は、半導体レーザの出力光を波長変換して青色レーザ光、及び緑色レーザ光を出力するものである。
ここでは、赤色レーザ１として６４０ｎｍの赤色半導体レーザを用い、青色レーザ２及び緑色レーザ３には、半導体レーザのレーザ出力を光波長変換する短波長レーザ光源を用いている。また、光波長変換を行う光波長変換素子には、ＭｇＯドープのＬｉＮｂＯ3基板を用いている。青色レーザ２および緑色レーザ３として用いる短波長レーザ光源は同一構成であるので、簡単に青色のものについて説明する。
ここで用いた半導体レーザは波長９３０ｎｍ、出力６００ｍＷのものである。この６００ｍＷの半導体レーザにより２００ｍＷの青色光（波長４６５ｎｍ）が得られ、また、緑色レーザでは２００ｍＷのレーザ出力が、赤色半導体レーザでは４００ｍＷのレーザ出力が得られた。各レーザから出力されるレーザ光は、その横モードおよびパワーが安定で色再現性が良いものであり、かつ、スクリーン上でコントラストの良い映像が得られるものであった。
次に、本実施の形態１のレーザ投射装置１００におけるスクリーン１１０について説明する。
この実施の形態１では、上記スクリーン１１０を構成する反射体１１１は、例えば、誘電体多層膜を用いたものである。
この誘電体多層膜は、図３に示すように、ＳｉＯ2層１１１ａとＴｉＯ2層１１１ｂとを交互に積層してなるものであり、ＳｉＯ2層１１１ａ及びＴｉＯ2層１１１ｂがそれぞれ５０層程度積層されている。
図４は、上記誘電体多層膜からなる反射体１１１の反射特性を示しており、該反射体１１１は、図４に示すように、入射した青色光（４６５ｎｍ）、緑色光（５３２ｎｍ）、赤色光（６３５ｎｍ）の９５％を反射する反射特性を有するものとなっている。
そして、このような反射特性を有する反射体１１１の前に拡散体１１２を配置してなるスクリーン１１０では、反射体１１１と拡散体１１２の両方の特性により、入射光に対する反射光の、上記各レーザ出力の波長を中心とする波長許容幅Ａは、一定範囲内の値となっている。ここで、波長許容幅Ａは、反射率が中心波長の反射率（Ｒｐ）の１／２以上である波長範囲を示すものとする。
なお、この波長許容幅Ａは、３ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下であることが望ましく、以下、この波長許容幅Ａの下限値と上限値に根拠について簡単に説明する。
例えば、図２に示すように、室内照明３０の下で、本実施の形態１のレーザ投射装置１００による投影を行う場合、前記レーザ投射部４０よりレーザ光４１がスクリーン１１０上に投影されると、該レーザ光４１はスクリーン１１０で反射されるが、室内照明３０からの照明光３１はスクリーン１１０ではほとんど反射されず、その一部のレーザ光の波長と同じ波長成分のみがスクリーンで反射することとなる。この結果、該室内照明３０からの照明光３１の影響で、スクリーン１１０上の映像が見えにくくなるのを防止することができる。
このように照明光３１がある部屋でも、スクリーン上の映像に黒浮きが少なく、コントラストの良い画面が得られるのは、前記レーザ投射部４０から発生されるレーザ光の発振波長幅が極めて狭いことにより可能となっている。
例えば、上記波長許容幅Ａが１０ｎｍ以上になると、レーザ投射部４０から発生されるレーザ光４１の波長成分以外の成分を有する、室内照明などの光がスクリーン１１０で反射されることとなり、スクリーン１１０上の映像に黒浮きが生じてくる。従って、上記反射波長幅Ａは１０ｎｍ以下がよい。
また、レーザの発振波長のばらつきや変化は、環境温度の変化を考慮しても２ｎｍ以下である。例えば、赤色レーザ１が、発振波長に関して１ｎｍの個体ばらつきを持ち、且つ温度変化に応じて０．０６ｎｍ／℃の波長変化が発生するものである場合、例えば、３０℃の温度範囲でその発振波長の変動幅は約２ｎｍとなり、それに赤色レーザ１の発振波長の個体ばらつき幅１ｎｍと併せると、このレーザの波長ばらつき幅は３ｎｍとなる。
以上のことから、本実施の形態１のスクリーン１１０において反射されるレーザ光４１の波長許容幅Ａは、前記レーザ光４１の波長を中心に３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の値であることが望ましい。
この場合、具体的には、従来のスクリーンを用いた場合より、スクリーン上の映像のコントラストが約１０倍改善される結果が得られた。
次に作用効果について説明する。
この実施の形態１のレーザ投射装置１００では、従来のレーザ投射装置６００と同様に、各レーザ１，２，３から出力されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がミラーを介して液晶セル７に投影され、該液晶セルで変調されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がスクリーン１１０上に投影される。
そして、この実施の形態１では、スクリーン１１０では、投影された各レーザの出力レーザ光４１と同じ波長成分の光、つまり、青色光（４６５ｎｍ）、緑色光（５３２ｎｍ）、赤色光（６３５ｎｍ）及びその周辺波長の光のみが反射されることとなる。
従って、図２に示すように、スクリーン１１０に室内照明３０の照明光３１が入射しても、その大部分の波長成分の光はスクリーンを透過し、スクリーン１１０で反射した照明反射光１３２は、照明光３１に含まれる波長成分のうちの、各レーザの出力レーザ光４１と同じ波長成分の光のみとなる。
このように本実施の形態１によれば、レーザ投射部４０から出力される変調されたレーザ光をスクリーン上に投影する反射型レーザ投射装置１００において、スクリーン１１０を構成する反射体１１２を、入射光のうちの、レーザ投射部４０から投射される赤、青、緑の３色のレーザ光及びその周辺波長帯のみを反射し、それ以外の波長帯は透過させる反射特性を有するものとしたので、スクリーン１１０からの反射光における、映像信号により変調された投影レーザ光１４２の、照明光１３２などの映像信号の変調を受けていない光に対する強度の比率を大きく保持することができ、これにより、室内照明や屋外からの光の影響で、スクリーン１１０上の映像が見えにくくなるのを防止することができる。
また、本実施の形態１によれば、前記スクリーン１１０の反射体１１１から反射される波長幅が、前記レーザ投射部４０から発生する各レーザ光の波長を中心に３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であるようにしたので、実際のレーザの出力光の波長ばらつきを考慮して、スクリーン１１０では、投影されたレーザ出力光のみを効率よく反射して、スクリーン上での映像のコントラストを大きく改善することができる。
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を、図５〜図７を用いて説明する。
この実施の形態２のレーザ投射装置は、実施の形態１の、反射体を誘電体多層膜で構成したスクリーンに代えて、反射体をホログラム記録材料で構成したスクリーンを備えたものであり、以下詳述する。
図５は、本発明の実施の形態２によるレーザ投射装置２００を説明する図である。
本実施の形態２にかかるレーザ投射装置２００は、実施の形態１のレーザ投射装置１００と同様、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン２１０とを有している。
そして、この実施の形態２では、前記スクリーン２１０は、該スクリーン２１０に入射された光のうち、特定の波長、つまり前記レーザ投射部４０で発生させるレーザ光及びその付近の波長帯のみを反射させ、それ以外の波長は透過させる反射体２１１と、前記反射体２１１の前面に配置された、光を拡散させる拡散体２１２とから構成している。なお、この拡散体２１２には、従来のレーザ投射装置６００におけるものと同様、浅い凸凹を持つすりガラスや微小平面レンズ群等が用いられる。
また、本実施の形態２では、前記レーザ投射部４０の短波長レーザ光源として、３原色光を発生する３種類の固体レーザのレーザ出力を波長変換するものを用いており、以下この実施の形態２の短波長レーザ光源について具体的に説明する。
ここでは、レーザ出力の波長が１３２０ｎｍ、１０６４ｎｍである固体レーザは、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶を用いた固体レーザとし、レーザ出力の波長が９１４ｎｍである固体レーザは、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶を用いた固体レーザとしている。そして、この実施の形態２では、前記レーザ投射部４０における短波長レーザ光源を、これらの固体レーザのレーザ出力を、光波長変換を行う第二高調波発生回路（図示せず）により、その半分の波長を有するレーザ光に変換し、４Ｗの赤色レーザＰ１（波長６６０ｎｍ）、１Ｗの緑色レーザＰ３（波長５３２ｎｍ）、１Ｗの青色レーザＰ２（波長４５７ｎｍ）を出力するものとしている。なお、固体レーザは、温度変化によりレーザ出力の波長がほとんど変化しないため、固体レーザを用いることにより、反射する波長帯域の狭い狭帯域の反射膜を用いた反射体を用いることが可能となる。
次に、本実施の形態２のレーザ投射装置２００におけるスクリーン２１０について詳しく説明する。
この実施の形態２では、上記スクリーン２１０を構成する反射体２１１を、ホログラム記録材料を用いて作成した。そして、短波長レーザ光源は、赤色レーザ光（波長６６０ｎｍ）、緑色レーザ光（波長５３２ｎｍ）、青色レーザ光（波長４５７ｎｍ）を出力するので、前記反射体２１１は、入射した青色光（４５７ｎｍ）、緑色光（５３２ｎｍ）、赤色光（６６０ｎｍ）を選択的に反射する反射特性を有するものとなっている。
なお、前記反射体２１１にて反射させたい波長が青４５７ｎｍ、緑５３２ｎｍ、赤６６０ｎｍの３つであるため、ホログラム記録材料には、周期の異なる３つのグレーティングを重ねて形成する。
図７（ａ）は、ホログラム記録材料に形成された周期の異なる３つのグレーティングを示しており、２１１ａは第１の周期を有するグレーティングを構成する第１の露光層、２１１ｂは第２の周期を有するグレーティングを構成する第２の露光層、２１１ｃは第３の周期を有するグレーティングを構成する第３の露光層である。
また、周期の異なる３つのグレーティングは、例えば図７（ｂ）に示すように、ホログラム記録材料に対する干渉露光を３回行うことにより形成する。図７（ｂ）中、Ｅｐ１〜Ｅｐ３はそれぞれ、第１回目〜第３回目の干渉露光に用いる、位相の一致した一対の光であり、これらの光Ｅｐ１〜Ｅｐ３は、ホログラム記録材料に対する入射角が異なるものである。
また、前記拡散体２１２は、従来と同様、前記反射体２１１の前面に配置され、該反射体２１１から出力された光を拡散させるものであり、ここでは微小平面レンズ群を用いている。なお、開口数０．１を持ち、直径０．５ｍｍの微小平面レンズを平面に並べることにより、ロスの少ない、有効に機能する拡散体が得られる。
さらに、前記拡散体２１２として、複数のグレーティングが多重化されたホログラム記録材料の一側面に、前述したような微小平面レンズ群を並べるのではなく、例えば、該ホログラム記録材料の表面部分を型押しにより、微小平面レンズ群が並んでいるような形状に加工することで、拡散体２１２を形成してもよい。このようにすれば、反射体２１１と拡散体２１２とを一体形成することが可能となり、この結果、前述したような反射特性を有するスクリーン２１０をより安価に提供することができる。
次に作用効果について説明する。
この実施の形態２のレーザ投射装置２００では、実施の形態１のレーザ投射装置１００と同様に、各レーザ１，２，３から出力されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がミラーを介して液晶セル７に投影され、該液晶セルで変調されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がスクリーン２１０上に投影される。
そして、この実施の形態２では、スクリーン２１０では、図６に示すように、投影された各レーザの出力レーザ光４１と同じ波長成分の光、つまり、青色光（４５７ｎｍ）、緑色光（５３２ｎｍ）、赤色光（６６０ｎｍ）及びその周辺波長の光のみが反射されることとなる。
従って、図６に示すように、スクリーン２１０に室内照明３０の照明光３１が入射しても、その大部分の波長成分の光はスクリーンを透過し、スクリーン２１０で反射した照明反射光１３２は、照明光３１に含まれる波長成分のうちの、各レーザの出力レーザ光４１と同じ波長成分の光のみとなる。
この結果、該室内照明３０からの照明光３１の影響で、スクリーン２１０上の映像が見えにくくなるのを防止することができる。
本実施の形態２においては、当該レーザ投射部４０の短波長レーザ光源として固体レーザを用いたことで、前記実施の形態１よりスクリーンの反射体許容波長幅Ａを小さくできる。具体的には、ここでは前記許容波長幅Ａを５ｎｍに設定できたため、従来のスクリーンを用いた場合より、スクリーン２１０上の映像のコントラストが２０まで改善される結果が得られた。
このように、本実施の形態２によれば、スクリーン２１０の反射体２１１を、入射光のうちの、レーザ投射部４０から投射される３色のレーザ光４１の波長及びその付近の波長のみを反射させ、それ以外は透過する構成にしたので、室内照明３０が点灯していたとしてもスクリーン２１０上の映像に黒浮きが生じないようにすることができる。
また、本実施の形態２によれば、前記スクリーン２１０の反射体２１１として、ホログラム記録材料を用いるようにしたので、曲げ強度がつよくなり、また拡散体２１２と反射体２１１と一体形成することも可能となり、前述したような反射特性を有するスクリーンを安価に提供できる効果もある。
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を、図８及び図９を用いて説明する。
この実施の形態３のレーザ投射装置は、実施の形態１のレーザ投射装置と同一のものであり、この実施の形態３では、室内照明として、実施の形態１の各レーザ出力に対応する波長の光をフィルタを用いて遮断した構造としたものを用いている。
図８は、本発明の実施の形態３によるレーザ投射装置３００を説明する図である。
本実施の形態３にかかるレーザ投射装置３００は、実施の形態１のレーザ投射装置１００と同様、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン１１０とを有している。
そして、本実施の形態３における室内照明３３０は、前記レーザ投射部４０より発生されるレーザ光、ここでは、赤６３５ｎｍ近傍、青４６５ｎｍ近傍、緑５３２ｎｍ近傍、に対応する波長がカットされた照明光３３１を出力するものとしている。
ここで室内照明３３０は、例えば図９（ａ）に示されるように、市販の蛍光灯３３１の周囲に前記レーザ投射部４０より発生されるレーザ光に対応する波長成分をカットするフィルタ３３２を貼り付けたものである。
なお、この実施の形態３で用いる室内照明は、図９（ａ）に示すものに限らず、例えば、図９（ｂ）に示されるように、蛍光灯３４１等の照明用ライトを覆うカバーを、前記レーザ投射部４０より発生されるレーザ光に対応する波長成分をカットするフィルタを有するものとしてもよい。
このような室内照明３３０を投射室に設置すれば、前記室内照明３３０からの照明光３３１はスクリーン１１０で反射される波長が予めカットされたものとなっているため、図８に示すように、前記スクリーン１１０で照明光３３１が反射されず、すべて透過されることとなり、スクリーン１１０では、前記レーザ投射部４０より投射されたレーザ光４１のみが前記スクリーン１１０から反射される。この結果、スクリーン１１０の映像に生じる黒浮きをより効果的に防止できる。
具体的には、照明をつけた状態において、従来のスクリーンを用いた場合より、スクリーン上の映像のコントラストが３００まで改善されるという結果が得られた。
このように、本実施の形態３によれば、スクリーン１１０の反射体１１１を、入射光のうち、レーザ投射部４０から投射される３色のレーザ光４１の波長及びその付近の波長のみを反射させ、それ以外は透過する構成にすると共に、該レーザ投射部４０が設置された投射室の室内照明３３０を、前記レーザ投射部４０より発生されるレーザ光に対応する波長成分がカットされた照明光３３１を出力するものにしたので、室内照明３３０が点灯していたとしてもスクリーン１１０上の映像に黒浮きがまったく生じないようにすることができる。
なお、上記実施の形態３では、投射室に設置する室内照明として、蛍光灯の光の特定波長成分をフィルタによりカットする構成のものを用いたが、室内照明には、レーザを用いてもよい。
例えば、上記室内照明に、４７０ｎｍ、５５０ｎｍ、６２０ｎｍの波長のレーザ光を出力するレーザを用いることにより、スクリーンで反射される光の波長選択性がより増大することとなり、これにより、スクリーン１１０上の映像のコントラストを改善することができ、且つ該スクリーン１１０上の映像に黒浮きがまったく発生しないようにすることも可能となる。
また、投射室に設置する室内照明３３０として、レーザ投射部４０から発生されるレーザ波長４１とは異なる発光波長のＬＥＤを用いるようにしても良く、このようにすれば、ＬＥＤ照明は安価であるから、投射室に設置する室内照明３３０を安価に提供できるという効果もある。
また、本実施の形態３では、レーザ投射装置は実施の形態１のレーザ投射装置と同一構成であるとして説明したが、実施の形態３のレーザ投射装置は、実施の形態２と同じ構成を有するものであってもよく、この場合も同じ効果が得られる。
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４を、図１０〜図１２を用いて説明する。
この実施の形態４のレーザ投射装置は、スクリーンの背面からレーザ光を投射する背面投射型のものであり、スクリーンの光透過特性を、レーザ投射部から出力されるレーザ光の波長及びその付近の波長の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光とを透過させる特性としたものである。
図１０は、本発明の実施の形態４によるレーザ投射装置４００を説明する図である。
本実施の形態４にかかるレーザ投射装置４００は、レーザ光５１を出力するレーザ投射部５０と、該レーザ投射部５０からのレーザ光５１が投影されるスクリーン４１０とを有している。
そして、この実施の形態４では、前記スクリーン４１０は、当該スクリーン４１０に入射された光のうち、特定の波長、つまり前記レーザ投射部５０から出力されたレーザ光及びその付近の波長帯の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光を透過させ、それ以外の波長は吸収する吸収体４１３と、該吸収体４１３の前面に配置された、光を拡散させる拡散体４１２とから構成している。なお、この拡散体４１２には、浅い凸凹を持つすりガラスや微小平面レンズ群等である拡散体４１２等が用いられる。
前記レーザ投射部５０は、短波長レーザ光源にて発生した３色のレーザ光それぞれを変調し、スクリーン４１０上に、水平方向及び垂直方向のスキャニングを行いつつ投影するものである。つまり、前記レーザ投射部５０は、赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源である赤、青、緑色レーザ１，２，３と、該短波長レーザ光源からの３色のレーザ光Ｐ１〜Ｐ３を変調する、各レーザ光Ｐ１〜Ｐ３に対応する変調回路５４ａ〜５４ｃからなる変調部５４とを有している。上記レーザ投射部５０は、その変調された各レーザ光をスクリーン上での水平方向のスキャンニングが行われるよう偏向する、ポリゴンミラーを用いた水平偏向部５５ａ、５５ｂ，５５ｃと、変調された各レーザ光を、スクリーン上での垂直方向のスキャンニングが行われるよう偏向する、ガルバノミラーを用いた垂直偏向部５６ａ，５６ｂ，５６ｃとを有している。なお、本実施の形態４では、前記赤色レーザ１は、６４０ｎｍの赤色半導体レーザの出力光を赤色レーザ光として出力するものであり、青色レーザ２及び緑色レーザ３は、半導体レーザの出力光を波長変換して青色レーザ光、及び緑色レーザ光を出力するものである。
ここでは、実施の形態１と同様に、赤色レーザ１として６４０ｎｍの赤色半導体レーザを用い、青色レーザ２及び緑色レーザ３には、半導体レーザのレーザ出力を光波長変換する短波長レーザ光源を用いている。また、光波長変換を行う光波長変換素子には、ＭｇＯドープのＬｉＮｂＯ3基板を用いている。青色レーザ２および緑色レーザ３として用いる短波長レーザ光源は同一構成であるので、簡単に青色のものについて説明する。
ここで用いた半導体レーザは波長９３０ｎｍ、出力６００ｍＷのものである。この６００ｍＷの半導体レーザにより２００ｍＷの青色光（波長４６５ｎｍ）が得られ、また、緑色レーザでは２００ｍＷのレーザ出力が、赤色半導体レーザでは４００ｍＷのレーザ出力が得られた。各レーザから出力されるレーザ光は、その横モードおよびパワーが安定で色再現性が良いものであり、かつ、スクリーン上でコントラストの良い映像が得られるものであった。
次に、本実施の形態４のレーザ投射装置４００におけるスクリーン４１０について説明する。
図１２は、このスクリーン４１０の透過特性を示す図である。
本実施の形態４のスクリーン４１０は、前述したように吸収体４１３と拡散体４１２からなる。そして、前記吸収体４１３は、図１２に示すように、前記レーザ投射部５０で発生する３色のレーザ光それぞれの波長である、青４５７ｎｍ、緑５３２ｎｍ、赤６５０ｎｍに対する光透過率が９０％となるように重ねられた２枚の色のフィルターを有している。なお、図１２においては、２枚のフィルターとして、５０５ｎｍに吸収ピークを持つフィルタ、５９０ｎｍに吸収ピークを持つフィルタを例としてあげている。また、この吸収体４１３は、４００ｎｍ以下の波長、及び７００ｎｍ以上の波長をも透過するものであるが、これらの波長は視感度が著しく落ちるところなので、この波長帯の光は、吸収体４１３を透過しても視覚上無視できるものである。
一方、前記スクリーン１１０の前記拡散体４１２は、前記吸収体４１３にて透過された光をある程度散乱させるものであり、ここでは浅い凹凸を持つすりガラスを用いている。
このような透過特性を有するスクリーン４１０を用いれば、図１１に示すように、前記レーザ投射部５０より投射されたレーザ光５１及びその付近の波長帯の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光のみが、前記吸収体４１３を透過し、それ以外の波長帯の光が該吸収帯４１３で吸収される。この結果、スクリーン４１０の映像に生じる黒浮きをかなり防止できる。
このように照明光３１がある部屋でも、スクリーン上の映像に黒浮きが少なく、コントラストの良い画面が得られるのは、前記レーザ投射部５０から発生されるレーザ光の発振波長幅が極めて狭いことにより可能となっている。
例えば、各レーザからの出力光の波長を中心波長とする、吸収体４１３を透過する波長許容幅Ｂが１０ｎｍ以上になると、レーザ投射部５０から発生されるレーザ光５１の波長成分以外の、人間の眼に感じる波長成分の光が吸収体４１３を透過し、スクリーン４１０上の映像に黒浮きが生じてくる。従って、前記吸収体４１３を透過する光の許容波長幅Ｂは１０ｎｍ以下がよい。
また、レーザの発振波長のばらつきや変化は、環境温度の変化を考慮しても２ｎｍ以下である。例えば、赤色レーザ１が、発振波長に関して１ｎｍの個体ばらつきを持ち、且つ温度変化に応じて０．０６ｎｍ／℃の波長変化が発生するものである場合、例えば、３０℃の温度範囲でその発振波長の変動幅は約２ｎｍとなり、それに赤色レーザ１の発振波長の個体ばらつき幅１ｎｍと併せると、このレーザの波長ばらつき幅は３ｎｍとなる。
以上のことから、本実施の形態４のスクリーン４１０において透過されるレーザ光５１の許容波長幅Ｂは、前記レーザ光５１の波長を中心に３ｎｍ以上１０ｎｍ以下が望ましい。
この場合、具体的には、従来のスクリーンを用いた場合より、スクリーン上の映像のコントラストが約１０倍改善される結果が得られた。
次に、作用効果について説明する。
この実施の形態４のレーザ投射装置４００では、各レーザ１，２，３から出力されたレーザ光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がそれぞれ対応する変調回路５４ａ〜５４ｃにより映像信号（図示せず）に従って変調され、変調されたレーザ光が水平偏向部５５ａ〜５５ｃ及び垂直偏向部５６を介してスクリーン４１０の背面側に投影される。
具体的には、赤色レーザ１は連続発光動作しており、ここから出たレーザ光Ｐ１は変調回路５４ａで映像信号が載せられ、ポリゴンミラーを用いた水平偏向装置５５ａ、及びガルバノミラーを用いた垂直偏向装置５６で、スクリーン４１０上をスキャンされる。同様に、青色レーザ２及び緑色レーザ３から出力された青色レーザ光Ｐ２及び緑色レーザ光Ｐ３も、前記変調回路５４ｂ，５４ｃにて映像信号を載せるための変調をうけ、スクリーン４１０上に投影される。
そして、前記スクリーン４１０の吸収体４１３では、レーザ光５１及び室内照明３０からの照明光３１のうちの、青４６５ｎｍ、緑５３２ｎｍ、赤６３５ｎｍの周辺波長の光と、視感度が著しく落ちる４００ｎｍ以下、７００ｎｍ以上の波長の光とが透過し、該レーザ透過光４５２、及び照明透過光４３２が拡散体４１２によりある程度各方向に散乱されて、スクリーン４１０上から発散される。この背面透過型レーザ投射装置４００では、人は、該スクリーン４１０の手前（レーザ投射部とは反対側）からスクリーン４１０上の映像を見ることとなる。
このように、本実施の形態４によれば、レーザ投射部５０から出力される変調されたレーザ光をスクリーンの背面側に投影する背面透過型レーザ投射装置４００において、スクリーン４１０を構成する吸収体４１３を、入射光のうちの、レーザ投射部５０から投射される赤、青、緑の３色のレーザ光及びその付近波長帯の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光のみを透過させる透過特性を有するものとしたので、室内照明や屋外からの光の影響で、スクリーン４１０上の映像が見えにくくなるのを防止することができる。
また、本実施の形態４によれば、前記スクリーン４１０の吸収体４１３から透過される波長幅が、前記レーザ投射部５０から発生する各レーザ光の波長を中心に３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であるようにしたので、実際のレーザの出力光の波長ばらつきを考慮して、スクリーン４１０では、投影されたレーザ出力光を効率よく透過して、スクリーン上での映像のコントラストを大きく改善することができる。
なお、このような背面投射型のレーザ投射装置４００においても、前記実施の形態３で説明した照明を用いることも可能である。このようにすれば、スクリーン４１０上の映像のコントラストをさらに良くすることができる。
実施の形態５．
以下、本実施の形態５を、図１３を用いて説明する。
本実施の形態５のレーザ投射装置５００は、スクリーン上の投影された映像を、特定光透過特性を有するメガネなどの光透過部材を用いて見るものである。
図１３は、本発明の実施の形態５によるレーザ投射装置５００を説明する図である。
本実施の形態５にかかるレーザ投射装置５００は、レーザ光４１を出力するレーザ投射部４０と、該レーザ投射部４０からのレーザ光４１が投影されるスクリーン６１０と、該スクリーン６１０に投影される映像を観測するためのメガネ５１０とを有するものであり、前記レーザ投影部４０は、実施の形態２のものと同一構成であり、スクリーン６１０は従来のレーザ投射装置におけるものと同じ構成である。
そして、本実施の形態５では、スクリーン６１０上の画像を見るのに用いるメガネ５１０は、各レーザから出力される３色のレーザ光のみ透過するフィルターを用いたものである。
次に作用効果について説明する。
本実施の形態５では、スクリーン６１０上の画像を見るのに用いるメガネ５１０を、各レーザから出力される３色のレーザ光のみ透過するフィルタを有するものとしたので、室内照明３０をつけた状態においても、このメガネ５１０を用いてスクリーン上の画像を見たときのスクリーン６１０上でのコントラストは１００まで向上した。
具体的には、本実施の形態では、レーザの出力光、つまり６６０ｎｍ近傍、５３２ｎｍ近傍、４５７ｎｍ近傍の波長の光５１１のみをメガネを通して見ることができ、スクリーンで反射した照明光３２など他の波長の光はカットされ目に入ることがない。
なお、上記実施の形態５では、スクリーン上の画像を見るのに用いる、特定光透過特性を有する光透過部材としてメガネを挙げているが、該光透過部材は、メガネに限らずゴーグル等目を覆うものであれば良い。
また、上記実施の形態５では、室内照明３０は、蛍光灯などの一般的なものとしているが、室内照明には、４８０ｎｍ、５５５ｎｍ、６３０ｎｍの波長のレーザ光を発生するレーザを用いてもよい。この場合、メガネなどの光透過部材での波長選択性が増大するため、スクリーン６１０上の映像のコントラストを改善させることができ、且つ該スクリーン６１０上の映像に黒浮きがまったく発生しないようにすることも可能となる。また、ここで、室内照明に用いるレーザ光の波長は、上記のものに限るものではないことは言うまでもない。
さらに、本実施の形態５においては、レーザ投射装置が、実施の形態２のレーザ投射装置と同一構成である場合について説明したが、この実施の形態５のレーザ投射装置は、従来のレーザ投射装置や実施の形態１のレーザ投射装置と同様の構成のものであっても、あるいは、実施の形態４で挙げた背面透過型のレーザ投射装置と同一構成のものであってもよく、同様の効果が得られる。
さらに、前記各実施の形態では、短波長レーザ光源として３原色の赤、青、緑色レーザ１，２，３を用いたが、青色について例えば４５０ｎｍと４９０ｎｍの２本のレーザを用い、合計４波長のレーザを用いることも可能であるし、またそれ以上の数のレーザを用いても良い。
本発明のレーザ投射装置は、レーザ光以外の明かりがスクリーンに照射される場所で、コントラストの良いきれいな映像を見ることができるものとして、有用である。
本発明の実施の形態１にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１にかかるレーザ投射装置のレーザ投射部を詳細に示す図である。 本発明の実施の形態１にかかる反射体の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１にかかるスクリーンの反射特性を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかるレーザ投射装置のレーザ投射部を詳細に示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる反射体の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる反射体の生成方法を示す図である。 本発明の実施の形態３にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３にかかる室内照明の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３にかかる室内照明の別の例を示す図である。 本発明の実施の形態４にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態４にかかるレーザ投射装置のレーザ投射部を詳細に示す図である。 本発明の実施の形態４にかかるスクリーンの透過特性を示す図である。 本発明の実施の形態５にかかるレーザ投射装置の構成を示す図である。 従来のレーザ投射装置を説明する全体構図である。 従来のレーザ投射装置における光変調部の具体的な構成を示す図である。 従来のレーザ投射装置の問題点を説明する図である。 従来のレーザ投射装置におけるスクリーンの反射特性を示す図である。

Claims (13)

  1. レーザ光を変調して投射するレーザ投射装置であって、
    少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源と、
    前記レーザ光源からのレーザ光を画像信号に基づいて変調する変調部と、
    変調されたレーザ光を投射するスクリーンとを備え、
    前記スクリーンの、入射した光を反射する特性は、
    入射光の反射ピークが、前記短波長レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長及びその付近に位置するものである、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
  2. 請求の範囲第１項に記載のレーザ投射装置において、
    前記スクリーンは、前記短波長レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光及びその付近の波長帯のみの光を反射する反射体を有する、
    こと特徴とするレーザ投射装置。
  3. 請求の範囲第２項に記載のレーザ投射装置において、
    前記反射体により反射される、前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長付近の波長幅は、該各レーザ光の波長を中心とする３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲である、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
  4. 請求の範囲第２項に記載のレーザ投射装置において、
    前記反射体は、誘電体多層膜である、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
  5. 請求の範囲第２項に記載のレーザ投射装置において、
    前記反射体は、ホログラム記録材料を用いて形成したものである、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
  6. 請求の範囲第１項に記載のレーザ投射装置において、
    前記スクリーンが配置される投射室を、前記短波長レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長に相当する波長成分のレベルが落ち込んだ照明光により照明する、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
  7. レーザ光を変調して投射するレーザ投射装置であって、
    少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源と、
    前記レーザ光源からのレーザ光を画像信号に基づいて変調する変調部と、
    変調されたレーザ光を投射するスクリーンと、
    前記スクリーンに投射された画像を観察するための観察器具とを備え、
    上記観察器具は、入射光の透過ピークが、前記短波長レーザ光源から発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長及びその付近に位置する光透過部材を通して、前記スクリーンに投射された画像を観察するものである、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
  8. レーザ光を変調して投射するレーザ投射装置であって、
    少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光を発生する短波長レーザ光源と、
    前記レーザ光源からのレーザ光を画像信号に基づいて変調する変調部と、
    変調されたレーザ光を投射するスクリーンとを備え、
    前記スクリーンの、入射した光が透過する特性は、
    入射光の透過ピークが、前記短波長レーザ光源から発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長及びその付近に位置するものである、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
  9. 請求の範囲第８項に記載のレーザ投射装置において、
    前記スクリーンは、前記短波レーザ光源から発生される前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光及びその付近の波長帯の光と、視感度が著しく落ちる波長帯の光とを透過する吸収体を有する、
    こと特徴とするレーザ投射装置。
  10. 請求の範囲第９項に記載のレーザ投射装置において、
    前記吸収体により透過される、前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長付近の波長幅は、該各レーザ光の波長を中心とする３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲である、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
  11. 請求の範囲第９項に記載のレーザ投射装置において、
    前記吸収体は、それぞれが該吸収体に入射された光うちの所定の波長の光を遮断する複数枚のフィルターを重ねてなるものである、
    ことを特徴とする
  12. 請求の範囲第８項に記載のレーザ投射装置において、
    前記レーザ光源を前記スクリーンの背面側に配置し、
    前記レーザ光源から該スクリーン上に投射された投射光を、前記スクリーン前面側から観察する、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
  13. 請求の範囲第１項または請求の範囲第８項に記載のレーザ投射装置において、
    前記スクリーンが配置される投射室を、前記短波レーザ光源で発生する前記少なくとも赤、青、緑の３色のレーザ光の波長に相当する波長成分のレベルが落ち込んだ照明光により照明する、
    ことを特徴とするレーザ投射装置。
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