WO2007023916A1 - 投写型ディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2007023916A1
WO2007023916A1 PCT/JP2006/316643 JP2006316643W WO2007023916A1 WO 2007023916 A1 WO2007023916 A1 WO 2007023916A1 JP 2006316643 W JP2006316643 W JP 2006316643W WO 2007023916 A1 WO2007023916 A1 WO 2007023916A1
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laser
laser light
display device
projection display
light source
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PCT/JP2006/316643
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English (en)
French (fr)
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Tatsuo Itoh
Kazuhisa Yamamoto
Ken'ichi Kasazumi
Kiminori Mizuuchi
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Publication date
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    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources

Definitions

  • the present invention relates to a projection display device that projects a laser beam modulated in accordance with input information such as video information and character information on a screen.
  • a projection display device and a rear projection display device are known.
  • a high-pressure mercury lamp has been used as the light source.
  • Laser light is monochromatic light compared to the light from a high-pressure mercury lamp and has a uniform wavefront, so when it enters the human eye, it can be focused on a point on the retina, possibly causing damage to the retina.
  • the international standard IEC60825 and the Japanese domestic standard [JIS C6802: 2005] In order to improve the safety of handling laser products, we should set guidelines to be used.
  • MPE Maximum Permissible Exposure
  • the interlock device works so that the laser does not emit light. It is possible that a malicious person can remove the high-power laser light source and use it for other purposes.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 2994469
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and one object of the present invention is to provide a projection display device that is safe even if a person directly observes laser light.
  • a projection display apparatus includes at least one laser light source, an illumination optical system, at least one spatial light modulation element, a projection optical system, and a laser.
  • the illumination optical system irradiates the at least one spatial light modulator with laser light emitted from the laser light source.
  • the at least one spatial light modulator modulates the intensity of the laser beam irradiated with the illumination optical system force according to input information.
  • the projection optical system projects the laser light modulated by the spatial light modulation element onto a screen.
  • the laser drive control unit When the numerical aperture B of the illumination optical system is set, the laser drive control unit satisfies the laser light intensity A (mWZmm 2 ) 1S A ⁇ 686 XB 2 on the spatial light modulator. Set the output power of at least one laser source.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration and an optical path of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a light quantity calculation model and an optical path of the projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration and an optical path of a projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration and an optical path of a projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5A is a configuration diagram showing an example of a reverse voltage generation circuit of the projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5B is a configuration diagram showing another example of the reverse voltage generation circuit of the projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6A is a diagram showing a schematic configuration and an optical path of a projection display apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 6B is a configuration diagram of a green laser light source of the projection display apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7A is a partial configuration diagram when the laser unit in the projection display apparatus according to Embodiment 5 of the present invention is fixed to a casing.
  • FIG. 7B is a partial configuration diagram when the laser unit in the projection display apparatus according to Embodiment 5 of the present invention is separated from the casing.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing a can-type semiconductor laser and a wiring board soldered to the wiring board in the projection display apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view showing the can-type semiconductor laser and the wiring board removed from the wiring board in the projection display apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view showing a can-type semiconductor laser and a wiring board soldered to the wiring board in the projection display device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing the can-type semiconductor laser and the wiring board removed from the wiring board in the projection display apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration and an optical path of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • one laser light source that emits laser light in a single wavelength band or a plurality of laser lights having different wavelength bands and at least one laser light emitted from an illumination optical system. Is used with one transmissive spatial light modulator.
  • reference numeral 11 denotes a laser light source, which also has a semiconductor laser or semiconductor laser pumped solid-state laser power in a single wavelength band or a plurality of wavelength bands.
  • Reference numeral 12 denotes an illumination optical system, which includes a beam homogenizer such as a fly-eye lens and a rod integrator, and a relay optical system that projects light shaped into a laser beam having a uniform light distribution in a rectangular or line shape by the beam homogenizer. . In the illumination optical system 12, it is desirable to provide a diffusion plate in order to make the laser beam uniform.
  • Reference numeral 13 denotes a spatial light modulator.
  • the spatial light modulator 13 modulates the intensity of the laser light projected by the illumination optical system 2 according to input information such as video information and text information.
  • Reference numeral 14 denotes a projection optical system, which projects the laser light modulated by the spatial light modulator 13 onto the screen 15.
  • 16 indicates a laser beam.
  • Reference numeral 17 denotes a laser drive control unit which controls the output power of the laser light source 11 by controlling the drive current to the laser light source 11.
  • the laser light source 11 When a drive current is supplied to the laser light source 11 by the laser drive control unit 17, the laser light source 11 emits laser light, and the laser light 16 emitted from the laser light source 11 has a predetermined light intensity distribution by the illumination optical system 12.
  • the spatial light modulator 13 is irradiated as a light beam having a convergence angle.
  • the predetermined light intensity distribution means that the spatial modulation area of the spatial light modulator 13 is irradiated almost uniformly, and the predetermined convergence angle is equal to the numerical aperture on the image side of the illumination optical system 12 or projected.
  • the numerical aperture on the object side of the optical system 14 is almost equal.
  • the laser light 16 modulated according to the image information by the spatial light modulator 3 is enlarged and projected onto the screen 15 through the projection optical system 14. By reflecting or scattering the laser beam 16 by the screen 15, for example, an image can be viewed by an observer.
  • FIG. 2 is a diagram showing a light quantity calculation model and an optical path of a projection display device,
  • reference numeral 21 denotes an opening, which is a plate having a hole with a diameter of 7 mm. The diameter of the hole in the opening 21 is adjusted to the diameter of the human pupil.
  • Reference numeral 22 denotes a lens, which is in close contact with the opening 21.
  • Reference numeral 23 denotes a field stop, which is a plate with a hole. The field stop 23 is provided on the focal plane of the lens 22. The diameter of the hole in the field stop 23 is set to be equal to 0.1 ⁇ f, where f is the focal length of the lens 22.
  • Reference numeral 24 denotes a photodetector that detects the amount of light passing through the field stop 23.
  • Reference numeral 25 denotes a light quantity measuring optical system, which includes an aperture 21, a lens 22, a field stop 23, and a photodetector 24.
  • C6 is a correction coefficient based on the size of the light source when a person views the laser beam.
  • the size of the light source is given by the viewing angle (radian) at which the light source stretches against the eyes when a person views the laser beam.
  • the constant value is determined to be 0.1 radians as the maximum viewing angle (0 max).
  • C6 above is the value obtained by dividing the viewing angle of the light source by 0.0015 radians.
  • the maximum value of C6 is 66.7 when the viewing angle of the light source is the maximum viewing angle.
  • the power of the laser beam that is also incident on the photodetector 24 by the single point force of the spatial light modulator 13 is emitted from one point of the spatial light modulator 13 and projected onto the screen 15 by the projection optical system 14 and the aperture.
  • the product of the ratio of the overlap of 21 and the power of the laser beam emitted from the one point It is. Since the maximum viewing angle that should be taken into consideration when examining laser safety is 0.1 radians, the laser light emitted from a point in the region corresponding to the maximum viewing angle of 0.1 radians on the spatial light modulator 13 is The exposure amount can be determined by performing the above calculation.
  • the area of the pupil is ⁇ X (3.5 X 10 _3 ) 2 m 2 , and even if laser light is incident on the pupil for 0.25 seconds from a light source with a maximum viewing angle of 0.1 radians.
  • the region on the spatial light modulator 13 corresponding to the maximum viewing angle 0.1 radians has a diameter. 0. It is the area inside the circle of 1XS. Therefore, the power of the laser light emitted from the region on the spatial light modulator 13 corresponding to the maximum viewing angle of 0.1 radians is expressed as follows.
  • the intensity of the laser light on the spatial light modulator 13 is A (mWZmm 2 )
  • the divergence angle of the conical diverging beam from which the single-point force is also emitted from the spatial light modulator 13 is equal to the numerical aperture B on the image side of the illumination optical system 12, the converging beam emitted from the projection optical system 14
  • the radius of the pupil plane is approximately S XB, and the ratio of the area of the pupil to the beam cross-sectional area of the convergent beam is
  • the light source power with a maximum viewing angle of 0.1 radians is not damaged even when the laser beam is incident on the pupil for 0.25 seconds.
  • the laser beam power corresponding to MPE is 66 mW, so ⁇ X (0.05 XS ) 2 XAX (3.5Z (SXB)) 2 to 66
  • the laser drive control unit 17 sets the output power of the laser light source 11 so as to satisfy the above.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration and an optical path of a projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • three laser light sources that emit three laser beams having different wavelength bands and three reflective spaces that are irradiated with three laser beams emitted from the illumination optical system, respectively.
  • a light modulation element is used.
  • 401R, 401G, and 401B indicate laser light sources that emit red, green, and blue laser beams, respectively.
  • 402a indicates a dichroic mirror that transmits red laser light and reflects green laser light
  • 402b indicates a dichroic mirror that transmits red laser light and green laser light and reflects blue laser light.
  • Reference numeral 404 denotes a laser drive control unit, which controls the output power of each laser light source by controlling the drive current to the three primary color laser light sources 401R, 401G, 401B.
  • Reference numeral 403 denotes an illumination optical system that emits laser beams of three primary colors emitted from the dichroic mirror 402b with the optical axes aligned.
  • the three primary color laser light sources 401R, 401G, 401B, the dichroic mirrors 402a, 402b, the illumination optical system 403, and the laser horse motion controller 404 are housed in the laser unit 40A.
  • Reference numerals 32a and 32b denote dichroic mirrors, which reflect laser light of a specific wavelength and transmit laser light of other wavelengths.
  • 32R indicates a mirror.
  • Reference numerals 33G, 33B, and 33R denote polarization beam splitters provided for green laser light, blue laser light, and red laser light, respectively.
  • Reference numerals 34G, 34B, and 34R denote reflective spatial light modulators that are irradiated with green laser light, blue laser light, and red laser light, respectively, and are preferably reflective liquid crystal panels and micromirror arrays.
  • Reference numeral 35 denotes a polarizing dichroic prism, and 36 denotes a projection lens.
  • 37 is a laser beam of three primary colors.
  • Reference numeral 43A denotes a main control unit that controls the overall operation of the projection display device and switches the power control mode in the laser drive control unit 404 in accordance with an external input.
  • the main control unit 43A includes an input information determination unit 431, which is input from the outside. It is determined whether the input information is video information or character information.
  • video information means single-color or multi-color image information including three or more values of still image information and moving image information
  • character information means single-color binary image information obtained by converting the character code into an image. .
  • Reference numeral 44 denotes an outside light sensor, which detects the illuminance of the three primary colors contained in the outside light.
  • Reference numeral 45 denotes an operation unit, and various settings and operations are performed by the user through the operation unit 45.
  • the red laser light source 401R emits red laser light
  • the green laser light source 401G Green laser light is emitted
  • the blue laser light source 401B emits blue laser light.
  • Laser light 37 emitted from the three primary color laser light sources 401R, 401G, and 401B and transmitted through the dichroic mirror 402b is irradiated to the dichroic mirror 32a by the illumination optical system 403.
  • the dichroic mirror 32a reflects only the red laser light among the three primary colors of laser light 37, and the reflected red laser light is reflected by the mirror 32R and then reflected by the polarization beam splitter 33R and reflected. Is incident on the type spatial light modulator 34R. Of the red laser light modulated and reflected by the reflective spatial light modulator 34R, only the laser light whose polarization plane is rotated by 90 ° is transmitted through the power polarization beam splitter 33R. The red laser light transmitted through the polarization beam splitter 33R is reflected by the polarization dichroic prism 35 and projected onto a screen (not shown) by the projection optical system 36.
  • the blue laser beam passes through the dichroic mirrors 32a and 32b, is reflected by the polarization beam splitter 33B, and is modulated and reflected by the reflective spatial light modulator 34B. After that, the light passes through the polarization beam splitter 33B, is reflected by the polarization dichroic prism 35, and enters the projection optical system 36.
  • the green laser beam passes through the dichroic mirror 32a, is then reflected by the dichroic mirror 32b, is reflected by the polarization beam splitter 33G, and is a reflective spatial light modulator. Incident on 34G.
  • the green laser light modulated and reflected by the reflective spatial light modulator 34G passes through the polarization beam splitter 33G and the polarization dichroic prism 35, and enters the projection optical system 35.
  • the reflection type spatial light modulators 34G, 34B, 34R are input from the main controller 43A.
  • the green, blue, and red signals obtained by color signal processing according to the force information are supplied, respectively, and the reflective spatial light modulators 34G, 34B, and 34R are the green signal, blue signal, and red signal, respectively.
  • the green laser beam, blue laser beam, and red laser beam are modulated according to
  • the output powers of the red laser light source, the green laser light source, and the blue laser light source are determined according to the relative luminous sensitivity of the human eye, and the three primary colors are emitted simultaneously.
  • the output ratio will be recognized as white for human eyes.
  • the intensity of the laser light on the reflective spatial light modulator 34G is Ag
  • the intensity of the laser light on the reflective spatial light modulator 34B is Ab
  • the reflective spatial light modulator 34R is the intensity of the laser light on the reflective spatial light modulator 34R.
  • the laser drive control unit 404 sets the output power of the three primary color laser light sources 401G, 401B, 401R (first power control mode). As a result, it is possible to realize a projection display device that can avoid damage to the retina together with human reflection and can easily adjust the color balance of light in different wavelength bands.
  • the laser drive control unit 404 uses the green laser on the reflective spatial light modulator 34G. Intensity of light Only Ag should satisfy Ag ⁇ 686 XB 2. Set the output power of the green laser light source 40 1G and stop the laser emission of the other red laser light source 401R and blue laser light source 401B. (Second power control mode). As a result, it is possible to realize a brighter projection display device that is monochromatic (green) but has improved contrast.
  • the main control unit 43A sends an instruction to set the first power control mode to the laser drive control unit 404.
  • an instruction to set the second power control mode is sent to the laser drive control unit 404.
  • the main control unit 43A outputs the output power of a laser light source that emits a laser beam having a color corresponding to the color of light having the highest illuminance detected by the external light sensor 44 among the three primary color lights.
  • An instruction to lower (third power control mode) according to the illuminance detected by the optical sensor 44 is sent to the laser drive control unit 404. Thereby, the contrast can be improved according to the color balance of the external light.
  • the main control unit 43A in response to an instruction input from the operation unit 45 by the user, the first power control mode, the second power control mode, and the third power control mode Then, an instruction to set the deviation is sent to the laser drive control unit 404.
  • the video display emphasizes color balance
  • the character display power emphasizes contrast
  • Z or letter display can be selected freely.
  • a reflective spatial light modulator 34R, 34G, and 34B a reflective liquid crystal panel, a microphone mirror array, or the like can be used.
  • a transmissive liquid crystal panel is used as the spatial light modulator, the aperture ratio is low, and the light output of the light source is increased, so that the size of the projection display device cannot be obtained.
  • a small and safe projection display device can be realized by using a reflective spatial light modulation element having a high aperture ratio as the spatial light modulation element.
  • Embodiment 3 of the present invention has a configuration for preventing the laser light source from being removed from the apparatus and diverting it to other uses only with the safety that can avoid damage to the retina in combination with the human reflex action.
  • three laser light sources that emit three laser beams having different wavelength bands and one transmission type that is irradiated with three laser beams emitted from the illumination optical system are used.
  • a spatial light modulator is used.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration and an optical path of a projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • elements having the same configurations and functions as those of FIG. 3 referred to in the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the following, differences from the second embodiment will be mainly described.
  • the projection display apparatus of the third embodiment includes a laser unit 40B and The transmissive spatial light modulator 41, the projection optical system 42, the main control unit 43A, the external light sensor 44, and the operation unit 45 are included.
  • the laser unit 40B, the transmissive spatial light modulation element 41, and the projection optical system 42 are housed in a housing described later with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • the laser unit 40B includes laser light sources 401R, 401G, and 401B composed of semiconductor lasers of three primary colors, dichroic mirrors 402a and 402b, an illumination optical system 403, a laser horse motion ff3 ⁇ 4 ⁇ ⁇ 404, and a reverse voltage.
  • the generating rod 405 and the switching rods 406R, 406G, and 406B are collected in the yarn.
  • the reverse voltage generation unit 405 and the switching units 406R, 406G, and 406B which are characteristic configurations of the third embodiment, will be described.
  • the reverse voltage generator 405 generates a reverse voltage (for example, 2 to 5 volts) equal to or greater than the breakdown voltage of the laser light sources 401R, 401G, 401B when the laser unit is separated from the housing.
  • the three primary color laser light sources 401R, 401G, and 401B are marked. This breakdown voltage is larger than the maximum rated reverse voltage of the semiconductor laser!
  • Switching units 406R, 406G, and 406B switch between laser drive control 404 and three primary color laser light sources 401R, 401G, and 401B when driving the laser light source in response to the laser ONZOFF signal from laser drive control unit 404.
  • the reverse voltage generator 405 and the three primary color laser light sources 401R, 401G, and 401B are connected.
  • FIG. 5A is a configuration diagram showing an example of the reverse voltage generation circuit 405 shown in FIG.
  • 51 indicates a laser unit corresponding to 40B in FIG. 4
  • 52 indicates a housing.
  • the reverse voltage generator 405A includes a storage battery 53, a battery holder 54, a negative electrode conductor plate 55, a positive electrode conductor 56, and a stopper 57.
  • the storage battery 53 is a button-type storage battery, and an alkaline storage battery such as a nickel-cadmium storage battery or a nickel-hydrogen storage battery, or a lithium ion storage battery can be used.
  • an alkaline storage battery such as a nickel-cadmium storage battery or a nickel-hydrogen storage battery, or a lithium ion storage battery can be used.
  • a button-type storage battery is illustrated, but a cylindrical storage battery may be used.
  • the battery holder 54 is fixed to the inner bottom surface of the laser unit 51, accommodates the storage battery 53, and is connected to a negative electrode conductor plate 55 provided on one side of the negative electrode of the storage battery 53. With the battery voltage between T1 and the positive electrode conductor plate 56 provided on the other side of the positive electrode of the storage battery 53 connected to the terminal T2 as a reverse voltage, the switching units 406R, 406G, Supplied to 406B.
  • the negative electrode conductor plate 55 is formed in a plate panel shape, and is always in contact with the negative electrode of the storage battery 53 by a panel force.
  • the strobe 57 is made of an electrically insulating material such as hard grease, and has a T-order vertical cross-sectional shape including an upright part 571 and a bottom part 572.
  • the upright portion 571 of the stock bar 57 is inserted between the positive electrode plate 56 and the positive electrode of the storage battery 53 through the opening provided at the bottom of the casing 52 and the opening provided at the bottom of the laser unit 51. It is held by the panel force of the negative electrode conductor plate 55 of the battery holder 54 energized via the storage battery 53.
  • the bottom portion 5 72 of the stopper 57 is in contact with the outer bottom surface of the housing 52.
  • the stopper 57 keeps the bottom 572 in contact with the outer bottom surface of the casing 52, so that the positive electrode of the storage battery 53 is Abutting against the positive electrode conductor plate 56 of the battery holder 54, a reverse voltage is generated between the terminal T1 and the terminal T2.
  • the reverse voltage is applied to the laser light sources 401R, 401G, and 401B via the switching units 406R, 406G, and 406B, so that the laser light sources 401R, 401G, and 401B are destroyed.
  • an electric double layer capacitor is used instead of the force using the storage battery 53.
  • FIG. 5B is a configuration diagram showing another example of the reverse voltage generation unit 405 shown in FIG.
  • the reverse voltage generator 405B is composed of a coin 61, a permanent magnet 62, a none-no-reda 63, a neon 64, a magnet holder 65, a stopper 66, a roller 67, a metal wire 68, It consists of a wire fixture 69 and
  • the coil 61 has a terminal T1 and a terminal T2, and is fixed to the inner bottom surface of the laser unit 51.
  • the permanent magnet 62 is restricted in movement in the left-right direction of the drawing by the magnet holder 65 urged by the panel 64 accommodated in the panel holder 63 and is pressed downward.
  • the stopper 66 is inserted and held between the upper part of the coil 61 and the north pole side of the permanent magnet 62, and one end of the stopper 66 is connected to one end of the metal wire 68.
  • the other end of the metal wire 68 is loosely contacted with the laser unit 51 and tightly fitted with the housing 52. It is bonded to the outer surface through the hollow part of the tool 69 by soldering or the like.
  • the stopper 66 Since the wire is fixed by the wire fixing tool 69 via the spacer 68, it moves to the left and moves downward by the roller 67, and the force between the N pole side of the permanent magnet 62 and the upper part of the coil 61 is also reduced. Exit. As a result, the permanent magnet 62 is pushed downward by the biasing force of the panel 64, passes through the coil 61, and falls onto the inner bottom surface of the housing 52 from the opening 51a provided at the bottom of the laser unit 51. .
  • a malicious person can remove a high-power laser light source by destroying the laser light source when the housing force laser unit is separated. It can be prevented from being diverted to other uses.
  • FIG. 6A is a diagram showing a schematic configuration and an optical path of a projection display apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • elements having the same configurations and functions as those in FIG. 4 referred to in Embodiment 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the reverse voltage generation unit and the switching unit are deleted, and the power source is simply removed when the laser unit including the green laser light source is removed from the apparatus.
  • the green laser light source is configured so that it cannot emit laser light just by supplying it.
  • the projection display apparatus of the fourth embodiment includes a laser unit 40C, a transmissive spatial light modulation element 41, a projection optical system 42, a main control unit 43B, and an external light sensor. 44 and an operation unit 45.
  • the laser unit 40C accommodates laser light sources 401R, 401G, 401B made of semiconductor lasers of three primary colors, dichroic mirrors 402a, 402b, an illumination optical system 403, and a laser horse motion ff3 ⁇ 43 ⁇ 4 .
  • laser light sources 401R, 401G, 401B made of semiconductor lasers of three primary colors, dichroic mirrors 402a, 402b, an illumination optical system 403, and a laser horse motion ff3 ⁇ 43 ⁇ 4 .
  • the green laser light source 401G which is a characteristic configuration of the fourth embodiment will be described.
  • FIG. 6B is a configuration diagram of the green laser light source 401G of FIG. 6A.
  • the green level The one light source 401G includes an infrared semiconductor laser (IR) 4011, a rare earth-doped optical fiber 4012, a second harmonic generation element (SHG) 4013, a Peltier element 4014, and a temperature sensor 4015.
  • IR infrared semiconductor laser
  • SHG second harmonic generation element
  • Peltier element 4014 a temperature sensor 4015.
  • the infrared semiconductor laser 4011 also has an infrared semiconductor laser power that emits an infrared laser beam having a wavelength of 915 nm for excitation, for example.
  • the rare earth-doped optical fiber 4012 is doped with, for example, ytterbium as a rare earth element, and the rare earth element is excited by infrared laser light emitted from the infrared semiconductor laser 4011 to emit laser light having a wavelength of, for example, 1064 nm.
  • the second harmonic generation element 4013 receives the infrared laser light amplified and emitted from the rare earth-doped optical fiber 4012, converts the wavelength to green laser light that is the second harmonic, and emits it.
  • the second harmonic generation element 4013 is configured to perform phase matching at a predetermined temperature lower than normal temperature, that is, to perform wavelength conversion efficiently.
  • the Peltier element 4014 cools the second harmonic generation element 4013 to a predetermined temperature in accordance with the Peltier control signal from the main control unit 43B.
  • the temperature sensor 4015 detects the temperature of the second harmonic generation element 4013 and sends a temperature signal indicating the detected temperature to the main control unit 43B.
  • the main control unit 43B sends a Peltier control signal to the Peltier element 4015 so that the temperature of the second harmonic generation element 4013 becomes a predetermined temperature lower than the normal temperature. Do.
  • the laser unit 40C including the green laser light source 401G configured as described above is taken out from the apparatus, the temperature control of the second harmonic generation element 4013 by the main control unit 43B is not performed, and the second harmonic Since the generation element 4013 is not phase-matched, the laser emission of the green laser light source 401G remains stopped.
  • the temperature of the second harmonic generation element 4013 is adjusted to a low temperature that is the phase matching temperature. Since the green laser light source 401G cannot emit light, it is possible to prevent a malicious person from removing the high-power laser light source and diverting it to other uses.
  • FIG. 7A shows a laser display in the projection display apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. It is a partial block diagram in case the knit is being fixed to the housing
  • the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that when the Peltier element and the temperature sensor of the green laser light source are deleted and the laser unit including the green laser light source is removed from the apparatus, the rare-earth doped light By cutting the fiber, the green laser light source is configured so that it cannot emit laser light.
  • differences from the fourth embodiment will be mainly described.
  • a laser unit 71 includes a green laser light source including an infrared semiconductor laser 73, a rare earth-doped optical fiber 74, and a second harmonic generation element 75, a metal wire 76, and a wire fixture. 77, and is fixed to the inner bottom surface of the casing 72.
  • the metal wire 76 has a ring through which the rare earth-doped optical fiber 74 is passed at one end, and the other end is bonded to the outer surface via a hollow portion of the wire fixture 77 by soldering or the like.
  • the metal wire 76 has a sufficiently large strength compared to the strength of the rare earth-added optical fiber 74.
  • the wire fixture 77 has the same configuration and function as the wire fixture 69 of FIG. 5B referred to in the third embodiment.
  • FIG. 7B is a partial configuration diagram when the laser unit 71 shown in FIG. 7A is separated from the housing 72.
  • elements having the same configuration and function as in FIG. 7A are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the metal wire 76 is fixed to the wire fixture 77, so that a ring provided at one end of the metal wire 76 is rare.
  • the earth-doped optical fiber 74 is cut.
  • the laser unit 71 when the laser unit 71 is removed from the casing 72, it is indirectly connected to the casing 72, that is, via the metal wire 76 and the wire fixture 77. Since a part of the rare-earth doped optical fiber 74 is cut and the green laser light source cannot emit light, a malicious person can remove the high-power laser light source and use it for other purposes. Can be prevented.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing a can-type semiconductor laser and a wiring board soldered to the wiring board in the projection display apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the semiconductor laser of the sixth embodiment is applied to the three primary color laser light sources of the first to third embodiments, and the red laser light source and the blue laser light source of the fourth and fifth embodiments.
  • the laser light source is a power source that fixes the N side of the PN junction of the laser diode chip 83 on the common terminal 82 connected to the stem 81 and penetrates the P side of the laser diode chip 83 and the stem 81.
  • a can type semiconductor laser power is also obtained in which the terminal 84 is internally connected by a metal wire 85 and a cap 87 with a window 86 is mounted on the stem 81 to seal the laser diode chip 83.
  • the semiconductor laser three terminals including a common terminal 82 and a power supply terminal 84 are inserted into corresponding holes of the wiring board 88 and soldered to a wiring land on the back surface of the wiring board 88 to be mounted.
  • the power supply terminal 84 has a notch 841 that partially reduces the strength of the power supply terminal 84 in the semiconductor laser body.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view showing a can-type semiconductor laser and a wiring board from which the wiring board force has also been removed in the projection display apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the solder which adhered the three terminals of the semiconductor laser to the wiring land on the back surface of the wiring board 88 is melted by heating, and the solder is removed and removed from the wiring board 88.
  • the external force is applied to the notch 841 of the power supply terminal 84, so that the power supply terminal 84 is cut off.
  • the metal material that forms the power supply terminal 84 is made of a material that is weaker than the metal material that forms the other terminals. The effect of state 6 is even greater.
  • the power source terminal 84 of the semiconductor laser is cut inside the laser body by the external force applied when the semiconductor laser is removed from the wiring board 88, and the semiconductor laser is supplied to the semiconductor laser. Since power supply becomes impossible, it is possible to prevent a malicious person from removing the high-power laser light source and diverting it to other uses.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view showing a can-type semiconductor laser and a wiring board soldered to the wiring board in the projection display apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
  • elements having the same configuration as in FIG. 8A referred to in Embodiment 6 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the semiconductor laser of the seventh embodiment includes the three primary color laser light sources of the first to third embodiments, and Applies to red and blue laser light sources of forms 4 and 5.
  • the seventh embodiment differs from the sixth embodiment in the structure of the power supply terminal and the manner of adhesion to the wiring board.
  • FIG. 9A when mounted on the substrate, only with respect to the power supply terminal 91 of the semiconductor laser, in the corresponding insertion hole of the wiring board 88 and in the periphery of the insertion hole on the substrate surface, is cured by heat or ultraviolet light.
  • a resinous resin material 92 is applied, and the three terminals of the semiconductor laser are inserted into the corresponding holes of the wiring board 88, and the power supply terminal 84 is connected to the wiring board by heating or irradiating the resin material 92 with ultraviolet rays. Fixed to 88.
  • the resin material 92 of the wiring board 88 holds the power supply terminal 91 with a force greater than the force with which the stem 81 holds the power supply terminal 91.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing a can-type semiconductor laser and a wiring board from which the wiring board force is also removed in the projection display apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the power that the wiring board 88 holds the power terminal 91 is greater than the force that the stem 81 holds the power terminal 91.
  • the power of the laser will also be lost and stay on the wiring board 88, power supply to the semiconductor laser will become impossible, and a malicious person will be able to remove the high-power laser light source and use it for other purposes. Can be prevented.
  • the eighth embodiment of the present invention relates to a method for setting the numerical aperture B on the image side of the illumination optical system of the first to seventh embodiments.
  • the numerical aperture B on the image side of the illumination optical system is set to 0.25 or less than 0.25 in order to realize a low-cost and small projection display device.
  • the fact that the numerical aperture B on the image side of the illumination optical system is set to 0.25 or less than 0.25 indicates that the intensity of the laser light on the spatial light modulator is derived from (Equation 5) derived in Embodiment 1.
  • an image transmitted to the spatial light modulation element An image is displayed by forming an image of the laser light modulated in accordance with the color signal with the projection lens.
  • the projection display device of the present invention is independent of the presence or absence of the spatial light modulation element and the laser light source and the illumination optics. Also included are projection display devices that perform color illumination using only the system, and projection display devices that perform color illumination on liquid crystal panels.
  • a projection display device includes at least one laser light source, an illumination optical system that irradiates laser light emitted from the laser light source, and laser light emitted from the illumination optical system. At least one spatial light modulation element that modulates the intensity according to input information, a projection optical system that projects laser light modulated by the spatial light modulation element onto a screen, and a numerical aperture B of the illumination optical system. If set, the laser drive control unit sets the output power of the at least one laser light source so as to satisfy the intensity A (mWZmm 2 ) force A ⁇ 686 XB 2 of the laser light on the spatial light modulator It is characterized by having.
  • a projection display device can be provided.
  • the at least one laser light source is N laser light sources that respectively emit N laser lights having different wavelength bands, and the at least one spatial light.
  • the modulation element is preferably a single spatial light modulation element that modulates the intensity of N laser beams with different wavelength bands irradiated from the illumination optical system according to the input information.
  • N laser light sources emitted from N laser light sources having different wavelength bands are modulated according to input information by one spatial light modulator and projected onto the screen.
  • a projection display device can be configured.
  • the at least one laser light source is N laser light sources that respectively emit N laser beams having different wavelength bands, and the at least one spatial light.
  • the modulation element modulates the intensities of the N laser beams with different wavelength bands irradiated from the illumination optical system according to the input information.
  • N spatial light modulation elements are preferred.
  • N laser light sources emitted from N laser beams having different wavelength bands are modulated according to input information by the N spatial light modulators and projected onto the screen.
  • a projection display device can be configured.
  • the laser drive control unit adds the intensities on the spatial light modulator of each of the N laser beams having different wavelength bands. It is preferable to have a first power control mode for setting the output powers of the N laser light sources so that the intensity A satisfies A 686 XB 2 .
  • the laser drive control unit includes a laser beam having a wavelength band with the highest relative visibility among the N laser beams having different wavelength bands.
  • the output power of the laser light source that emits the laser light having the wavelength band with the highest relative luminous sensitivity is set so that the intensity A on the spatial light modulation element satisfies the A ⁇ 686 XB 2 It is preferable to have a second power control mode for stopping the laser emission of the laser light source.
  • the projection display apparatus further includes an input information determination unit that determines whether the input information is video information or character information, and the laser drive control unit includes the input information When the information determination unit determines that the input information is video information, the first power control mode is set, and when the input information determination unit determines that the input information is character information, It is preferable to set the second power control mode.
  • the input information determination unit determines whether the input information is the power of video information or character information, and displays video with emphasis on color balance according to the determination result. Power It is possible to automatically select whether to display characters with emphasis on contrast.
  • the projection display device further includes an external light sensor for detecting illuminance of the light having a different wavelength band included in the external light, and the laser drive control unit is configured to output the N laser lights.
  • the output power of the laser light source that emits the laser light having the wavelength band corresponding to the wavelength band of the light with the highest illuminance detected by the external light sensor is set to the illuminance detected by the external light sensor. It is preferred to have a third power control mode that lowers accordingly.
  • the projection display apparatus further includes an operation unit to which an instruction from a user is input, and the laser drive control unit is configured to perform the operation according to an instruction input from the operation unit by a user. It is preferable to set one of the first power control mode, the second power control mode, and the third power control mode.
  • the user when the user inputs an operation unit force instruction, the user can display video according to color balance, character display based on contrast, and color balance of external light. You can freely choose between video with improved contrast and Z or text display.
  • the numerical aperture B of the illumination optical system is 0.
  • the intensity of the laser light A on the spatial light modulator is preferably less than 43m WZmm 2 or 43mWZmm 2.
  • the numerical aperture of the optical system exceeds 0.25, the lens configuration becomes complicated and the size of the lens increases.
  • the numerical aperture B on the image side of the illumination optical system is set to 0. 25 or 0. and less than 25, thus the intensity of the laser light a on the spatial light modulator 43MWZmm 2 or may be to less than 43MWZmm 2, cut with avoiding damage to the retina together with reflective action of human, A low-cost and compact projection display device can be realized.
  • the illumination optical system projects a beam homogenizer for uniformizing a light amount distribution of laser light, and a light amount distribution made uniform by the homogenizer onto the spatial light modulator. It is preferable to include a relay optical system Yes. In this case, it is preferable that the illumination optical system includes a diffusion plate.
  • the laser light emitted from the laser light source is shaped into a rectangular or line-shaped laser light having a uniform light amount distribution, and illumination light with high brightness uniformity is converted into a spatial light modulation element. Can be irradiated on top.
  • the projection display apparatus further houses at least the laser light source and the illumination optical system, and at least the laser unit, the spatial light modulator, and the projection optical system.
  • a reverse voltage generator that generates a reverse voltage equal to or greater than the breakdown voltage of the laser light source when the laser unit is separated from the casing and applies the reverse voltage to the laser light source;
  • the laser light source includes a switching unit that connects the laser light source and the laser drive controller when driving the laser light source, and connects the laser light source and the reverse voltage generator when the laser light source is not driven.
  • the laser light source is preferably a semiconductor laser or a semiconductor laser pumped solid-state laser power
  • the breakdown voltage is preferably a reverse voltage that is greater than the maximum rated reverse voltage of the semiconductor laser.
  • the reverse voltage generation unit includes a storage battery or an electric double layer capacitor, and the laser light source uses a charge voltage of the storage battery or the electric double layer capacitor as the reverse voltage. It is preferable to apply to.
  • the reverse voltage generation unit is a permanent generator that generates a voltage by moving the coil and the coil when the casing force and the laser unit are separated from each other. It is preferable that a voltage generated in the coil is applied to the laser light source as the reverse voltage.
  • the at least one laser light source includes a semiconductor laser that emits infrared light for excitation, and a rare earth element by the semiconductor laser.
  • a rare earth-doped optical fiber in which the element is optically excited a second harmonic generation element that converts the wavelength of infrared light emitted from the rare earth-doped optical fiber into green light, and the second harmonic generation element at room temperature.
  • a green laser light source comprising a Peltier element that cools to a lower predetermined temperature and a temperature sensor that detects the temperature of the second harmonic generation element, wherein the second harmonic generation element is at the predetermined temperature.
  • the second harmonic generation element is at the predetermined temperature.
  • the temperature of the second harmonic generation element is not adjusted to the low temperature that is the phase matching temperature, and the green laser light source is Since it becomes impossible to emit light, it is possible to prevent a malicious person from removing the high-power laser light source and diverting it to other uses.
  • the at least one laser light source includes a semiconductor laser that emits infrared light for excitation, and a rare earth element in which the rare earth element is optically excited by the semiconductor laser.
  • a green laser light source including an optical fiber and a second harmonic generation element that converts the wavelength of infrared light emitted from the rare earth-doped optical fiber into green light
  • the projection display device further includes at least the projection display device
  • a laser unit that houses a laser light source and the illumination optical system; and a housing that houses at least the laser unit, the spatial light modulation element, and the projection optical system. It is indirectly fixed to the housing through an opening provided in the laser unit, and the housing force is removed. Is It is preferred, configured to be disconnected when.
  • the laser light source has an N side of a PN junction of a laser diode chip fixed on a common terminal connected to a stem, and the P side of the laser diode chip and the stem A power source terminal penetrating through a metal wire is internally connected with a metal wire, a cap with a window is mounted on the stem, and the laser diode chip is sealed, and the semiconductor laser is removed from the wiring board.
  • the power supply terminal it is preferable to reduce the strength of the power supply terminal inside the laser body so that the power supply to the laser diode chip becomes impossible.
  • the power supply terminal has a notch for cutting the power supply terminal inside the laser body by an external force.
  • the laser light source has an N side of a PN junction of a laser diode chip fixed on a common terminal connected to a stem, and the P side of the laser diode chip and the stem A power source terminal penetrating through a metal wire is internally connected with a metal wire, a cap with a window is mounted on the stem, and the laser diode chip is sealed, and the semiconductor laser is removed from the wiring board.
  • the stem holds the power supply terminal. It is preferable that the wiring board is configured to hold the power supply terminal with a large force.
  • the force with which the wiring board holds the power supply terminal is larger than the force with which the stem holds the power supply terminal.
  • the power supply terminal loses the power of the laser body.
  • the power supply to the semiconductor laser becomes impossible, and it is possible to prevent a malicious person from removing the high-power laser light source and diverting it to other uses.
  • the projection-type display device when driving the laser light source, can ensure high safety for the eyes together with the reflective avoidance operation when the eyes look at the laser beam.
  • the laser light source when the laser light source is not driven, it is useful as a projection display device that can prevent a malicious person from removing the high-power laser light source and diverting it to other uses.

Landscapes

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Abstract

　人がレーザ光を直接観察しても安全である投写型ディスプレイ装置を提供する。照明光学系の像側の開口数Ｂが設定された場合、少なくとも１個の空間光変調素子上でのレーザ光の強度Ａ（ｍＷ／ｍｍ２）が、Ａ＜６８６×Ｂ２を満たすように、レーザ駆動制御部が、少なくとも１個のレーザ光源の出力パワーを設定する。

Description

明 細 書
投写型ディスプレイ装置
技術分野
[0001] 本発明は、映像情報、文字情報などの入力情報に応じて変調されたレーザ光をス クリーンに投影する投写型ディスプレイ装置に関する。
背景技術
[0002] 大画面ディスプレイ装置として、投写型ディスプレイ装置及び背面投写型ディスプ レイ装置が知られている。従来、光源としては高圧水銀ランプが用いられていたが、 近年、色再現性の良さや消費電力の少なさから 3原色のレーザ光を用いた投写型デ イスプレイ装置の開発が進んでいる。高圧水銀ランプの光に対して、レーザ光は単色 光であり、波面の揃った光であることから、人の目に入った時に網膜上の一点に集光 し、網膜に障害を及ぼす可能性がある。従ってレーザを用いた製品については、国 際規格 IEC60825や、日本国内【こ於 ヽて ^JIS C6802 : 2005【こよってレーザ製口 ¾ のクラス分けを行い、クラス毎に製造者や使用者が守るべき指針を設けて、レーザ製 品取り扱 、の安全性を高めようとして 、る。
[0003] JIS C6802 : 2005では、最大許容露光量（Maximum Permissible Exposur e :以下、 MPEと呼ぶ）という用語を規定して、通常の環境下で、人体に照射しても有 害な影響を与えることがないレーザ放射のレベルを、レーザ波長や光源の大きさ、露 光時間、危険にさらされる組織、レーザパルス幅などをパラメータとして示している。 MPEは、国際電気標準会議 (IEC)のワーキンググループによりレーザによる事故例 や動物を用いた実験的研究力 得られた情報に基づいて決められている。従来の投 写型ディスプレイ装置では、レーザ光の直接観察による網膜の損傷を避けるため画 像投影領域内への人の侵入を検知し、レーザ光出力を遮断、または MPE以下の安 全なレベルまで下げる対策が採られて ヽた (例えば、特許文献 1参照)。
[0004] 上記従来の構成に於いては、以下の問題点がある。
[0005] 第 1に、画像投影領域内に人の侵入があったことを検知してレーザ光出力を低下さ せるので、人の侵入の検知手段の故障や、検知手段が正常に動作していたとしても 、レーザ光を遮断するための回路の故障などがあれば、レーザ光が高出力で出射し たままの状態となる可能性があり、人は投写型ディスプレイ装置に近接してレーザ光 を観察できてしまい、その結果、網膜を損傷する恐れがある。
[0006] 第 2に、投写型ディスプレイ装置に限らず、レーザを用いた機器では、筐体を開け てレーザ光源にアクセスしようとした場合にはインターロック装置が働いてレーザが発 光しなくなるようにして安全性を確保している力 悪意を持った人が高出力のレーザ 光源を取り外して他の用途に転用する可能性もある。
特許文献 1：特許第 2994469号公報
発明の開示
[0007] 本発明は、上記の問題点を解消するものであり、その一つの目的は、人がレーザ光 を直接観察しても安全である投写型ディスプレイ装置を提供することにある。
[0008] 前記の目的を達成するため、本発明に係る投写型ディスプレイ装置は、少なくとも 1 個のレーザ光源と、照明光学系と、少なくとも 1個の空間光変調素子と、投影光学系 と、レーザ駆動制御部とを含む。前記照明光学系は、前記レーザ光源から出射した レーザ光を前記少なくとも 1個の空間光変調素子に照射する。前記少なくとも 1個の 空間光変調素子は、前記照明光学系力 照射されたレーザ光の強度を入力情報に 応じて変調する。前記投影光学系は、前記空間光変調素子によって変調されたレー ザ光をスクリーンに投影する。前記レーザ駆動制御部は、前記照明光学系の開口数 Bが設定された場合、前記空間光変調素子上でのレーザ光の強度 A (mWZmm2) 1S A< 686 X B2を満たすように、前記少なくとも 1個のレーザ光源の出力パワーを 設定する。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成およ び光路を示す図である。
[図 2]図 2は、本発明の実施の形態 1に係る投写型ディスプレイ装置の光量計算用モ デルおよび光路を示す図である。
[図 3]図 3は、本発明の実施の形態 2に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成およ び光路を示す図である。 [図 4]図 4は、本発明の実施の形態 3に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成およ び光路を示す図である。
[図 5A]図 5Aは、本発明の実施の形態 3に係る投写型ディスプレイ装置の逆電圧発 生回路の一例を示す構成図である。
[図 5B]図 5Bは、本発明の実施の形態 3に係る投写型ディスプレイ装置の逆電圧発 生回路の他の例を示す構成図である。
[図 6A]図 6Aは、本発明の実施の形態 4に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成 および光路を示す図である。
[図 6B]図 6Bは、本発明の実施の形態 4に係る投写型ディスプレイ装置の緑色レーザ 光源の構成図である。
[図 7A]図 7Aは、本発明の実施の形態 5に係る投写型ディスプレイ装置におけるレー ザユニットが筐体に固定されている場合の部分構成図である。
[図 7B]図 7Bは、本発明の実施の形態 5に係る投写型ディスプレイ装置におけるレー ザユニットが筐体カゝら離された場合の部分構成図である。
[図 8A]図 8Aは、本発明の実施の形態 6に係る投写型ディスプレイ装置において配 線基板に半田付けされたキャンタイプの半導体レーザおよび配線基板を示す断面図 である。
[図 8B]図 8Bは、本発明の実施の形態 6に係る投写型ディスプレイ装置において配線 基板から取り外されたキャンタイプの半導体レーザおよび配線基板を示す断面図で ある。
[図 9A]図 9Aは、本発明の実施の形態 7に係る投写型ディスプレイ装置において配 線基板に半田付けされたキャンタイプの半導体レーザおよび配線基板を示す断面図 である。
[図 9B]図 9Bは、本発明の実施の形態 7に係る投写型ディスプレイ装置において配線 基板から取り外されたキャンタイプの半導体レーザおよび配線基板を示す断面図で ある。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 [0011] (実施の形態 1)
図 1は、本発明の実施の形態 1に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成および光 路を示す図である。なお、本実施の形態 1では、単一波長帯域のレーザ光または波 長帯域の異なる複数のレーザ光を出射する 1個のレーザ光源と、照明光学系から出 射された少なくとも 1個のレーザ光が照射される 1個の透過型の空間光変調素子とを 用いる。
[0012] 図 1にお 、て、 11はレーザ光源を示し、単一波長帯域もしくは複数波長帯域の半 導体レーザまたは半導体レーザ励起固体レーザ力もなつている。 12は照明光学系を 示し、フライアイレンズやロッドインテグレータなどのビームホモジナイザーと、ビーム ホモジナイザーによって矩形またはライン状の均一な光量分布を有するレーザ光に 整形された光を投射するリレー光学系とからなる。照明光学系 12内には、レーザ光 を均一化するために拡散板を設けることが望ましい。 13は空間光変調素子を示す。 空間光変調素子 13は、照明光学系 2によって投射されたレーザ光の強度を、映像情 報や文字情報といった入力情報に応じて変調する。 14は投影光学系を示し、空間 光変調素子 13によって変調されたレーザ光をスクリーン 15に投影する。 16はレーザ 光を示す。 17はレーザ駆動制御部を示し、レーザ光源 11への駆動電流を制御する ことにより、レーザ光源 11の出力パワーを制御する。
[0013] 次に、図 1に示す投写型ディスプレイ装置の動作について、以下に簡単に説明す る。レーザ駆動制御部 17により駆動電流がレーザ光源 11に供給されると、レーザ光 源 11はレーザ光を出射し、レーザ光源 11から出射したレーザ光 16は照明光学系 1 2によって所定の光量分布と収束角を有する光束として空間光変調素子 13に照射さ れる。所定の光量分布とは、空間光変調素子 13の空間変調領域をほぼ均一に照射 することを意味し、所定の収束角とは、照明光学系 12の像側の開口数に等しぐまた 投影光学系 14の物体側の開口数にもほぼ等しい。空間光変調素子 3によって例え ば映像情報に応じて変調されたレーザ光 16は、投影光学系 14を通じてスクリーン 1 5に拡大投影される。スクリーン 15によってレーザ光 16を反射もしくは散乱することに よって、例えば映像を観察者が見ることができるようになる。
[0014] 図 2は、投写型ディスプレイ装置の光量計算用モデルおよび光路を示す図であり、 図 2において、図 1と同一の要素については、同一の符号を附して説明を省略する。 図 2において、 21は開口を示し、直径 7mmの穴を有する板である。開口 21の穴の 直径は人の瞳の直径に合わせている。 22はレンズを示し、開口 21に密着している。 23は視野絞りを示し、穴のあいた板である。視野絞り 23はレンズ 22の焦平面に設け られている。視野絞り 23の穴の直径は、レンズ 22の焦点距離を fとすると、 0. l X fに 等しくなるように設定されている。視野絞り 23の穴の直径を 0. l X fとすることにより、 レンズ 22を通過した光のうち、視野角 0. 1ラジアン（ Θ max)以内の光だけが視野絞 り 23を通過することができる。 24は光検出器を示し、視野絞り 23を通過した光の光 量を検出する。 25は光量測定光学系を示し、開口 21と、レンズ 22と、視野絞り 23と、 光検出器 24とからなる。光量測定光学系 25を用いて、投影光学系 14から出射する レーザ光 16の光量を測定することにより、人の目に対する露光量を知ることができる 。この露光量に関して、図 2を用いながら説明する。
[0015] 人がレーザ光を見た時、生体の嫌悪反応により、反射的にまばたきをしたり、レーザ 光から目を背けて目を保護しょうとする。この反応時間は 0. 25秒とされている。 0. 2 5秒の間レーザ光を見ても安全な MPEは、レーザ照射の事故例や動物実験から得 られた知見に基づき、 JIS C6802 : 2005の中で、
6. 4 X (C6) ϋ/m2)
= 25. 6 X 103 X (C6) (mW/m2) …（式 1)
と規定されている（JIS C6802 : 2005 p41 表 6参照）。ここで、上記 C6は、人がレ 一ザ光を見た時の光源の大きさに基づく補正係数である。光源の大きさは、人がレー ザ光を見た時に光源が目に対して張る視角（ラジアン)で与えられる。光源の大きさが 一定値を超えると、光源の大きさは MPEに無関係になる。その一定値が最大視角（ 0 max)として 0. 1ラジアンと決められている。上記 C6は、光源の視角を 0. 0015ラ ジアンで除した値であり、 C6の最大値は光源の視角が最大視角の時に 66. 7となる
[0016] 空間光変調素子 13の一点力も光検出器 24に入射するレーザ光のパワーは、空間 光変調素子 13の一点から出射し、投影光学系 14によりスクリーン 15上に投影される 光束と開口 21の重なりとの割合と、上記一点から出射するレーザ光のパワーとの積 である。レーザの安全を検討する上で考慮すべき最大限の視角は 0.1ラジアンであ るので、空間光変調素子 13上の最大視角 0. 1ラジアンに相当する領域内の点から 出射するレーザ光について、上述の計算を行えば露光量が判る。
[0017] 瞳の直径は 7mmであるので瞳の面積は、 π X (3.5 X 10_3) 2m2となり、最大視角 0. 1ラジアンの光源からレーザ光が 0.25秒間に瞳に入射しても損傷を及ぼさない MPEに相当するレーザ光パワーは、上記（式 1)に、 C6 = 66.7を代入して瞳の上 記面積を乗算すると、 66mWとなる。
[0018] ここで、空間光変調素子 13と投影光学系 14との間の距離を S(mm)とすると、上記 最大視角 0. 1ラジアンに相当する空間光変調素子 13上の領域は直径が 0. 1XSの 円内の領域となる。よって、最大視角 0. 1ラジアンに相当する空間光変調素子 13上 の領域から出射されるレーザ光のパワーは、空間光変調素子 13上のレーザ光の強 度を A(mWZmm2)とすると、
π X (0.05XS)2XA …（式 2)
となる。
[0019] 空間光変調素子 13の一点力も出射される円錐状の発散ビームの広がり角は、照明 光学系 12の像側の開口数 Bに等しいので、投影光学系 14から出射される収束ビー ムの瞳面での半径はほぼ S XBとなり、収束ビームの光束断面積に対する瞳の前記 面積の割合は、
π X (3.5)2/π X (SXB)2
= (3.5/(SXB))2 …(式 3)
となる。
[0020] 瞳に入射する最大のレーザ光パワーは、上記 (式 2)と上記 (式 3)を乗算したものと なり、以下の（式 4)で与えられる。
[0021] π X (0.05XS)2XAX (3.5/ (SXB))2 …（式 4)
[0022] 最大視角 0.1ラジアンの光源力もレーザ光が 0.25秒間に瞳に入射しても損傷を 及ぼさない MPEに相当するレーザ光パワーは、上記したように、 66mWであるので、 π X (0.05XS)2XAX (3.5Z (SXB))2く 66
すなわち、 A< 686 X B2 …（式 5)
を満たすように、レーザ駆動制御部 17は、レーザ光源 11の出力パワーを設定する。
[0023] 以上のように、本実施の形態 1によれば、人の反射作用と合わせて網膜の損傷を回 避できる安全な投写型ディスプレイ装置を実現することができる。
[0024] (実施の形態 2)
図 3は、本発明の実施の形態 2に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成および光 路を示す図である。本実施の形態 2では、波長帯域の異なる 3個のレーザ光を出射 する 3個のレーザ光源と、照明光学系から出射された 3個のレーザ光がそれぞれ照 射される 3個の反射型空間光変調素子とを用いる。
[0025] 図 3において、 401R、 401G、 401Bはそれぞれ赤色、緑色、青色のレーザ光を出 射するレーザ光源を示す。 402aは赤色レーザ光を透過し、緑色レーザ光を反射す るダイクロックミラー、 402bは赤色レーザ光および緑色レーザ光を透過し、青色レー ザ光を反射するダイクロックミラーを示す。 404は、レーザ駆動制御部を示し、 3原色 のレーザ光源 401R、 401G、 401Bへの駆動電流を制御することにより、各レーザ光 源の出力パワーを制御する。 403は照明光学系を示し、ダイクロックミラー 402bから 光軸を揃えて出射された 3原色のレーザ光を照射する。 3原色のレーザ光源 401R、 401G、 401Bと、ダイクロックミラー 402a、 402bと、照明光学系 403と、レーザ馬区動 制御部 404とは、レーザユニット 40A内に収納されて!、る。
[0026] 32a、 32bはダイクロイツクミラーを示し、特定波長のレーザ光を反射し、他の波長 のレーザ光は透過する。 32Rはミラーを示す。 33G、 33B、 33Rはそれぞれ緑色レー ザ光、青色レーザ光、赤色レーザ光に対応して設けた偏光ビームスプリッタを示す。 34G、 34B、 34Rはそれぞれ緑色レーザ光、青色レーザ光、赤色レーザ光が照射さ れる反射型空間光変調素子を示し、好ましくは反射型液晶パネルやマイクロミラーァ レイである。 35は偏光ダイクロイツクプリズム、 36は投影レンズを示す。 37は 3原色の レーザ光である。
[0027] 43Aはメイン制御部を示し、投射型ディスプレイ装置の全体の動作を制御するとと もに、外部からの入力に応じて、レーザ駆動制御部 404におけるパワー制御モードを 切り換える。メイン制御部 43Aには、入力情報判定部 431が含まれ、外部から入力さ れた入力情報が映像情報であるのか、または文字情報であるのか判定する。ここで、 映像情報とは単色または多色で 3値以上の静止画情報および動画情報を含む画像 情報を意味し、文字情報とはキャラクタコードを画像変換した単色で 2値の画像情報 を意味する。
[0028] 44は外光センサを示し、外光に含まれる 3原色の光の照度を検出する。 45は操作 部を示し、操作部 45にてユーザによる各種の設定、操作が行われる。
[0029] 図 3において、レーザ駆動制御部 404により駆動電流が 3原色のレーザ光源 401R 、 401G、 401Bに供給されると、赤色レーザ光源 401Rは赤色レーザ光を出射し、緑 色レーザ光源 401Gは緑色レーザ光を出射し、青色レーザ光源 401Bは青色レーザ 光を出射する。 3原色のレーザ光源 401R、 401G、 401Bからそれぞれ出射してダイ クロックミラー 402bを透過したレーザ光 37は、照明光学系 403によりダイクロックミラ 一 32aに照射される。ダイクロイツクミラー 32aは、 3原色のレーザ光 37のうち、赤色レ 一ザ光だけを反射し、反射された赤色レーザ光は、ミラー 32Rで反射された後、偏光 ビームスプリッタ 33Rで反射されて反射型空間光変調素子 34Rに入射する。反射型 空間光変調素子 34Rで変調および反射された赤色レーザ光のうち、偏光面が 90° 回転したレーザ光だけ力 偏光ビームスプリッタ 33Rを透過する。偏光ビームスプリツ タ 33Rを透過した赤色レーザ光は、偏光ダイクロイツクプリズム 35によって反射されて 投影光学系 36によって図示しないスクリーンに投影される。
[0030] また、 3原色のレーザ光 37のうち、青色レーザ光は、ダイクロイツクミラー 32aおよび 32bを透過した後、偏光ビームスプリッタ 33Bで反射されて、反射型空間光変調素子 34Bで変調および反射された後、偏光ビームスプリッタ 33Bを透過し、偏光ダイクロイ ックプリズム 35によって反射され、投影光学系 36に入射する。
[0031] また、 3原色のレーザ光 37のうち、緑色レーザ光は、ダイクロイツクミラー 32aを透過 した後、ダイクロイツクミラー 32bで反射され、偏光ビームスプリッタ 33Gで反射されて 反射型空間光変調素子 34Gに入射する。反射型空間光変調素子 34Gで変調およ び反射された緑色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ 33Gと偏光ダイクロイツクプリズ ム 35を透過し、投影光学系 35に入射する。
[0032] ここで、反射型空間光変調素子 34G、 34B、 34Rには、メイン制御部 43Aから、入 力情報に応じて色信号処理して得られた緑色信号、青色信号、赤色信号がそれぞ れ供給され、反射型空間光変調素子 34G、 34B、 34Rはそれぞれ、緑色信号、青色 信号、赤色信号に応じて、緑色レーザ光、青色レーザ光、赤色レーザ光を変調する
[0033] 本実施の形態 2の投写型ディスプレイ装置では、赤色レーザ光源、緑色レーザ光 源、青色レーザ光源の出力パワーは人の目の比視感度に対応して決められ、 3原色 が同時に出射された時に人の目に対して白色として認知されるような出力比になる。 本実施の形態 2においては、反射型空間光変調素子 34G上でのレーザ光の強度を Ag、反射型空間光変調素子 34B上でのレーザ光の強度を Ab、反射型空間光変調 素子 34R上でのレーザ光の強度を Arとした場合、 Ag、 Ab、 Arと照明光学系 31の開 口数 Bとの関係力 前記（式 5)を用いて、（Ag+Ab+Ar)く 686 X B2を満たすよう に、レーザ駆動制御部 404が 3原色のレーザ光源 401G、 401B、 401Rの出力パヮ 一を設定する（第 1のパワー制御モード)。これにより、人の反射作用と合わせて網膜 の損傷を回避できるとともに、波長帯域の異なる光の色バランス調整が容易である投 写型ディスプレイ装置を実現できる。
[0034] また、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光のうち、緑色レーザ光が最も比 視感度が高いので、レーザ駆動制御部 404は、反射型空間光変調素子 34G上での 緑色レーザ光の強度 Agのみが、 Ag< 686 X B2を満たすよう〖こ、緑色レーザ光源 40 1Gの出力パワーを設定し、他の赤色レーザ光源 401R、青色レーザ光源 401Bのレ 一ザ発光を停止させることもできる（第 2のパワー制御モード)。これにより、単色 (緑 色)であるが、コントラストを向上させた、より明るい投写型ディスプレイ装置を実現す ることがでさる。
[0035] また、メイン制御部 43Aは、入力情報判定部 431により入力情報が映像情報である と判定された場合、前記第 1のパワー制御モードを設定する指示をレーザ駆動制御 部 404に送り、入力情報判定部 431により入力情報が文字情報であると判定された 場合、前記第 2のパワー制御モードを設定する指示をレーザ駆動制御部 404に送る 。これにより、色バランスを重視した映像表示か、コントラストを重視した文字表示かを 自動的に選択することができる。 [0036] また、メイン制御部 43Aは、 3原色の光のうち、外光センサ 44により検出された照度 が最も高い光の色に対応する色のレーザ光を出射するレーザ光源の出力パワーを 外光センサ 44により検出された照度に応じて下げる（第 3のパワー制御モード)指示 をレーザ駆動制御部 404に送る。これにより、外光の色バランスに応じてコントラスト を向上させることができる。
[0037] さらに、メイン制御部 43Aは、ユーザにより操作部 45から入力された指示に応じて、 前記第 1のパワー制御モード、前記第 2のパワー制御モード、および前記第 3のパヮ 一制御モードの 、ずれかを設定する指示をレーザ駆動制御部 404に送る。これによ り、ユーザが操作部 45から指示を入力することで、色バランスを重視した映像表示か 、コントラストを重視した文字表示力、外光の色バランスに応じてコントラストを向上さ せた映像および Zまたは文字表示かを自由に選択することができる。
[0038] なお、反射型空間光変調素子 34R、 34G、 34Bとしては、反射型液晶パネルやマ イク口ミラーアレイなどを用いることができる。空間光変調素子として透過型液晶パネ ルを用いると開口率が低いので、光源の光出力が大きくなるために大型化しやすぐ 小型の投写型ディスプレイ装置を得られない。しかし、本実施の形態 2では、空間光 変調素子として開口率の高い反射型空間光変調素子を用いることで、小型で安全な 投写型ディスプレイ装置を実現することができる。
[0039] (実施の形態 3)
本発明の実施の形態 3は、人の反射作用と合わせて網膜の損傷を回避できる安全 性だけでなぐレーザ光源を装置力 取り外して他の用途に転用することを防止する ための構成を有する。また、本実施の形態 3では、波長帯域の異なる 3個のレーザ光 を出射する 3個のレーザ光源と、照明光学系から出射された 3個のレーザ光が照射さ れる 1個の透過型の空間光変調素子とを用いる。
[0040] 図 4は、本発明の実施の形態 3に係る投射型ディスプレイ装置の概略構成および光 路を示す図である。なお、図 4において、実施の形態 2で参照した図 3と同じ構成及 び機能を有する要素については、同じ符号を付して説明を省略する。以下では、主 に、実施の形態 2との相違点について説明する。
[0041] 図 4において、本実施の形態 3の投射型ディスプレイ装置は、レーザユニット 40Bと 、透過型の空間光変調素子 41と、投影光学系 42と、メイン制御部 43Aと、外光セン サ 44と、操作部 45とから構成される。レーザユニット 40Bと、透過型の空間光変調素 子 41と、投影光学系 42とは、図 4では示さないが図 5Aおよび図 5Bを参照して後述 する筐体内に収納されて 、る。
[0042] レーザユニット 40Bは、 3原色の半導体レーザから成るレーザ光源 401R、 401G、 401Bと、ダイクロイツクミラー 402a、 402bと、照明光学系 403と、レーザ馬区動 ff¾御咅 404と、逆電圧発生咅405と、切替咅406R、 406G、 406Bとを収糸内する。以下、本 実施の形態 3の特徴的構成である逆電圧発生部 405と切替部 406R、 406G、 406B について説明する。
[0043] 逆電圧発生部 405は、筐体からレーザユニットが離れた場合にレーザ光源 401R、 401G、 401Bの破壊電圧に等しいまたは破壊電圧よりも大きい逆電圧 (例えば、 2〜 5ボルト）を発生して 3原色のレーザ光源 401R、 401G、 401Bに印カロする。この破壊 電圧は、半導体レーザの最大定格逆電圧よりも大き!ヽ逆電圧である。
[0044] 切替部 406R、 406G、 406Bは、レーザ駆動制御部 404からのレーザ ONZOFF 信号に応じて、レーザ光源の駆動時には、レーザ駆動制御 404と 3原色のレーザ光 源 401R、 401G、 401Bとを接続し、レーザ光源の非駆動時には、逆電圧発生部 40 5と 3原色のレーザ光源 401R、 401G、 401Bとを接続する。
[0045] 図 5Aは、図 4に示す逆電圧発生回路 405の一例を示す構成図である。図 5Aにお いて、 51は、図 4の 40Bに相当するレーザユニットを示し、 52は筐体を示す。逆電圧 発生部 405Aは、蓄電池 53と、電池ホルダ 54と、負極用導体板 55と、正極用導体 5 6と、ストッパ 57とから構成される。
[0046] 蓄電池 53は、ボタン型の蓄電池であり、ニッケル.カドミウム蓄電池、ニッケル '水素 蓄電池などのアルカリ蓄電池やリチウムイオン蓄電池を用いることができる。なお、図 5Aでは、ボタン型の蓄電池を例示しているが、円筒型の蓄電池を用いてもよい。
[0047] 電池ホルダ 54は、レーザユニット 51の内部底面に固定され、蓄電池 53を収容する とともに、蓄電池 53の負電極に対して一側に設けられた負極用導体板 55に接続さ れた端子 T1と、蓄電池 53の正電極に対して他側に設けられた正極用導体板 56〖こ 接続された端子 T2との間の電池電圧を逆電圧として、図 4の切替部 406R、 406G、 406Bに供給する。負極用導体板 55は、板パネ状に形成され蓄電池 53の負電極に パネ力で常に当接している。
[0048] ストツバ 57は、硬質の榭脂などの電気絶縁材料で形成され、直立部 571と底部 57 2から成る T次の縦断面形状を有する。ストツバ 57の直立部 571は、筐体 52の底部 に設けられた開口、レーザユニット 51の底部に設けられた開口を通して、正極用導 体板 56と蓄電池 53の正電極との間に挿入され、蓄電池 53を介して付勢される、電 池ホルダ 54の負極用導体板 55のパネ力により保持されている。ストッパ 57の底部 5 72は、筐体 52の外部底面に当接している。
[0049] 上記の状態で、筐体 52からレーザユニット 51が離されると、ストッパ 57は底部 572 が筐体 52の外部底面に当接したままの状態を維持するので、蓄電池 53の正電極は 電池ホルダ 54の正極用導体板 56に当接して、端子 T1と端子 T2との間に逆電圧が 発生する。この逆電圧が、切替部 406R、 406G、 406Bを介してレーザ光源 401R、 401G、 401Bに印加されることで、レーザ光源 401R、 401G、 401Bが破壊される。
[0050] なお、図 5Aでは、蓄電池 53を用いた力 代わりに電気二重層キャパシタを用いて ちょい。
[0051] 図 5Bは、図 4に示す逆電圧発生部 405の他の例を示す構成図である。図 5Bにお ヽて、逆電圧発生咅405Bは、コィノレ 61と、永久磁石 62と、ノネホノレダ 63と、ノ ネ 64 と、磁石ホルダ 65と、ストッパ 66と、ローラ 67と、金属ワイヤ 68と、ワイヤ固定具 69と から構成される。
[0052] コイル 61は、端子 T1と端子 T2を有し、レーザユニット 51の内部底面に固定されて いる。永久磁石 62は、パネホルダ 63内に収容されたパネ 64により付勢された磁石ホ ルダ 65により、図面左右方向での移動が制限され、下方に押圧されている。
[0053] ストッパ 66は、コイル 61の上部と永久磁石 62の N極側との間に挿入および保持さ れ、ストッパ 66の一端が金属ワイヤ 68の一端に接続され、金属ワイヤ 68は、ローラ 6 7を介して左方向から下方向へと延伸し、金属ワイヤ 68の他端は、レーザユニット 51 に対しては接触が疎で筐体 52に対しては接触が密に嵌合されたワイヤ固定具 69の 中空部を介して外面に半田付け等で接着されている。
[0054] 上記の状態で、筐体 52からレーザユニット 51が離されると、ストッパ 66は、金属ワイ ャ 68を介してワイヤ固定具 69により固定されているので、左方向へと移動しローラ 6 7により下方向へと移動して、永久磁石 62の N極側とコイル 61の上部との間力も抜け る。これにより、永久磁石 62は、パネ 64の付勢力により下方向に押し出され、コイル 6 1中を通って、レーザユニット 51の底部に設けられた開口 51aから筐体 52の内部底 面上に落ちる。
[0055] 永久磁石 62がコイル 61中を通る際に、コイル 61の端子 1と端子 2の間に誘導起電 力が発生し、これが逆電圧として、切替部 406R、 406G、 406Bを介してレーザ光源 401R、 401G、 401Bに印加されることで、レーザ光源 401R、 401G、 401Bが破壊 される。
[0056] 以上のように、本実施の形態 3によれば、筐体力 レーザユニットが離れた場合にレ 一ザ光源を破壊することで、悪意を持った人が高出力のレーザ光源を取り外して他 の用途に転用することを防止することができる。
[0057] (実施の形態 4)
図 6Aは、本発明の実施の形態 4に係る投写型ディスプレイ装置の概略構成および 光路を示す図である。なお、図 6Aにおいて、実施の形態 3で参照した図 4と同じ構成 および機能を有する要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
[0058] 本実施の形態 4が実施の形態 3と異なるのは、逆電圧発生部と切替部を削除して、 緑色レーザ光源を含むレーザユニットが装置カゝら取り外された場合に、単に電源供 給をしただけでは緑色レーザ光源がレーザ発光できな ヽようにする構成を有する点 にある。以下、主に、実施の形態 3との相違点について説明する。
[0059] 図 6Aにおいて、本実施の形態 4の投射型ディスプレイ装置は、レーザユニット 40C と、透過型の空間光変調素子 41と、投影光学系 42と、メイン制御部 43Bと、外光セン サ 44と、操作部 45とから構成される。
[0060] レーザユニット 40Cは、 3原色の半導体レーザから成るレーザ光源 401R、 401G、 401Bと、ダイクロイツクミラー 402a、 402bと、照明光学系 403と、レーザ馬区動 ff¾御咅 404とを収納する。以下、本実施の形態 4の特徴的構成である緑色レーザ光源 401 Gについて説明する。
[0061] 図 6Bは、図 6Aの緑色レーザ光源 401Gの構成図である。図 6Bにおいて、緑色レ 一ザ光源 401Gは、赤外半導体レーザ (IR) 4011と、希土類添加光ファイバ 4012と 、第 2高調波発生素子（SHG) 4013と、ペルチヱ素子 4014と、温度センサ 4015とか ら構成される。
[0062] 赤外半導体レーザ 4011は、励起用の例えば波長 915nmの赤外レーザ光を出射 する赤外の半導体レーザ力も成る。希土類添加光ファイバ 4012は、希土類元素とし て例えばイッテルビウムがドーピングされ、赤外半導体レーザ 4011から出射された 赤外レーザ光により希土類元素が励起されて、例えば波長 1064nmのレーザ光を出 射する。第 2高調波発生素子 4013は、希土類添加光ファイバ 4012から増幅されて 出射された赤外レーザ光を入射して第 2高調波である緑色レーザ光に波長変換して 出射する。また、第 2高調波発生素子 4013は、常温よりも低い所定温度で位相整合 する、すなわち効率よく波長変換するよう構成されている。ペルチェ素子 4014は、メ イン制御部 43Bからのペルチエ制御信号に応じて、第 2高調波発生素子 4013を所 定温度に冷却する。温度センサ 4015は、第 2高調波発生素子 4013の温度を検出し て、検出した温度を示す温度信号をメイン制御部 43Bに送る。メイン制御部 43Bは、 温度センサ 4015から送られた温度信号に応じて、第 2高調波発生素子 4013の温度 が常温より低い所定温度になるよう、ペルチェ素子 4015にペルチェ制御信号を送り 温度制御を行う。
[0063] このように構成された緑色レーザ光源 401Gを含むレーザユニット 40Cが装置から 取り出されると、メイン制御部 43Bによる第 2高調波発生素子 4013の温度制御が行 われず、第 2の高調波発生素子 4013は位相整合しなくなるので、緑色レーザ光源 4 01Gのレーザ発光が停止したままの状態となる。
[0064] 以上のように、本実施の形態 4によれば、投写型ディスプレイ装置から緑色レーザ 光源 401Gを取り外した場合、第 2の高調波発生素子 4013の温度は位相整合温度 である低温に調整されず、緑色レーザ光源 401Gは発光できなくなるので、悪意を持 つた人が高出力のレーザ光源を取り外して他の用途に転用することを防止することが できる。
[0065] (実施の形態 5)
図 7Aは、本発明の実施の形態 5に係る投写型ディスプレイ装置におけるレーザュ ニットが筐体に固定されている場合の部分構成図である。本実施の形態 5が実施の 形態 4と異なるのは、緑色レーザ光源のペルチェ素子と温度センサを削除して、緑色 レーザ光源を含むレーザユニットが装置カゝら取り外された場合に、希土類添加光ファ ィバを切断することで、緑色レーザ光源がレーザ発光できな ヽようにする構成を有す る点にある。以下、主に、実施の形態 4との相違点について説明する。
[0066] 図 7Aにおいて、レーザユニット 71は、赤外の半導体レーザ 73、希土類添加光ファ ィバ 74、および第 2高調波発生素子 75からなる緑色レーザ光源と、金属ワイヤ 76と 、ワイヤ固定具 77とから構成され、筐体 72の内部底面に固定されている。金属ワイヤ 76は、一端に希土類添加光ファイバ 74を通す輪を有し、その他端はワイヤ固定具 7 7の中空部を介して外面で半田等により接着されている。金属ワイヤ 76は、希土類添 加光ファイバ 74の強度に比べて十分大きな強度を有する。ワイヤ固定具 77は、実施 の形態 3で参照した図 5Bのワイヤ固定具 69と同様の構成および機能を有する。
[0067] 図 7Bは、図 7Aに示すレーザユニット 71が筐体 72から離された場合の部分構成図 である。なお、図 7Bにおいて、図 7Aと同じ構成および機能を有する要素については 、同一の符号を付して説明を省略する。
[0068] 図 7Bに示すように、レーザユニット 71が筐体 72から離された場合、金属ワイヤ 76 はワイヤ固定具 77に固定されているので、金属ワイヤ 76の一端に設けられた輪が希 土類添加光ファイバ 74を切断する。
[0069] 以上のように、本実施の形態 5によれば、筐体 72からレーザユニット 71が取り外さ れた場合、筐体 72に間接的に、すなわち金属ワイヤ 76とワイヤ固定具 77を介して固 定されて!/、た希土類添加光ファイバ 74の一部分が切断されて、緑色レーザ光源は 発光できなくなるので、悪意を持った人が高出力のレーザ光源を取り外して他の用途 に転用することを防止できる。
[0070] (実施の形態 6)
図 8Aは、本発明の実施の形態 6に係る投写型ディスプレイ装置において配線基板 に半田付けされたキャンタイプの半導体レーザおよび配線基板を示す断面図である 。本実施の形態 6の半導体レーザは、実施の形態 1〜3の 3原色のレーザ光源、およ び実施の形態 4、 5の赤色レーザ光源および青色レーザ光源に適用される。 [0071] 図 8Aにおいて、レーザ光源は、ステム 81に接続された共通端子 82上にレーザダ ィオードチップ 83の PN接合の N側を固着し、レーザダイオードチップ 83の P側とステ ム 81を貫通する電源端子 84とを金属ワイヤ 85で内部接続し、窓 86付きキャップ 87 をステム 81上に取り付けてレーザダイオードチップ 83を封止したキャンタイプの半導 体レーザ力も成る。半導体レーザは、共通端子 82と電源端子 84を含む 3本の端子が 配線基板 88の対応する穴に挿入され、配線基板 88の裏面の配線ランドに半田付け されて、実装されている。
[0072] 電源端子 84は、半導体レーザ本体内で一部に、電源端子 84の強度を低下させる 切欠け 841を有する。
[0073] 図 8Bは、本発明の実施の形態 6に係る投写型ディスプレイ装置において配線基板 力も取り外されたキャンタイプの半導体レーザおよび配線基板を示す断面図である。
[0074] 図 8Bに示すように、半導体レーザの 3本の端子を配線基板 88の裏面の配線ランド に接着していた半田が加熱により溶融し、半田が除去されて、配線基板 88から取り 外される際に、電源端子 84の切欠け 841に外力が加わることで、電源端子 84が切 断される。
[0075] なお、半導体レーザの 3本の端子のうち電源端子 84を形成する金属材料のみを、 他の端子を形成する金属材料に比べて、強度の弱い材料とすることで、本実施の形 態 6による効果はさらに大きくなる。
[0076] 以上のように、本実施の形態 6によれば、半導体レーザを配線基板 88から取り外す 際に加わる外力により、半導体レーザの電源端子 84がレーザ本体内部で切断され て、半導体レーザへの電源供給は不能となるので、悪意を持った人が高出力のレー ザ光源を取り外して他の用途に転用することを防止できる。
[0077] (実施の形態 7)
図 9Aは、本発明の実施の形態 7に係る投写型ディスプレイ装置において配線基板 に半田付けされたキャンタイプの半導体レーザおよび配線基板を示す断面図である 。なお、図 9Aにおいて、実施の形態 6で参照した図 8Aと同じ構成を有する要素につ いては、同一の符号を付して説明を省略する。また、実施の形態 6と同様に、本実施 の形態 7の半導体レーザは、実施の形態 1〜3の 3原色のレーザ光源、および実施の 形態 4、 5の赤色レーザ光源および青色レーザ光源に適用される。
[0078] 本実施の形態 7が実施の形態 6と異なるのは、電源端子の構造および配線基板へ の接着の仕方である。
[0079] 図 9Aにおいて、基板実装時に、半導体レーザの電源端子 91に対してのみ、配線 基板 88の対応する挿入穴の中および挿入穴の基板表面での周囲に、熱硬化性また は紫外線硬化性の榭脂材料 92が塗布されて、半導体レーザの 3本の端子が配線基 板 88の対応する穴に挿入され、榭脂材料 92への加熱または紫外線の照射により、 電源端子 84が配線基板 88に固定される。これにより、ステム 81が電源端子 91を保 持する力よりも大きな力で配線基板 88の榭脂材料 92が電源端子 91を保持すること になる。
[0080] 図 9Bは、本発明の実施の形態 7に係る投写型ディスプレイ装置において配線基板 力も取り外されたキャンタイプの半導体レーザおよび配線基板を示す断面図である。 図 9Bに示すように、半導体レーザを配線基板 88から取り外すと、ステム 81が電源端 子 91を保持する力よりも、配線基板 88が電源端子 91を保持する力のほうが大きい ので、電源端子 91はレーザ本体力も抜けて配線基板 88に留まることになり、半導体 レーザへの電源供給は不能となり、悪意を持った人が高出力のレーザ光源を取り外 して他の用途に転用することを防止できる。
[0081] (実施の形態 8)
本発明の実施の形態 8は、実施の形態 1から 7の照明光学系の像側の開口数 Bの 設定方法に関する。一般に、光学系の開口数が 0. 25を超えるとレンズ構成が複雑 になりかつ、レンズも大型化してくる。低コストで小型の投写型ディスプレイ装置を実 現するために、本実施の形態 8では、照明光学系の像側の開口数 Bを 0. 25または 0 . 25未満に設定する。照明光学系の像側の開口数 Bが 0. 25または 0. 25未満に設 定することは、実施の形態 1で導いた (式 5)から、空間光変調素子上のレーザ光の強 度が 43mWZmm2または 43mWZmm2未満に設定されることになる。これにより、 人の反射作用と合わせて網膜の損傷を回避できる安全な投写型ディスプレイ装置を 実現することができる。
[0082] なお、本発明の実施の形態 1〜8においては、空間光変調素子に伝送された画像 色信号に応じて変調されたレーザ光を投影レンズによって結像させることで画像表示 を行ったが、本発明の投写型ディスプレイ装置は、空間光変調素子の有無によらず 、レーザ光源と照明光学系だけでカラー照明を行う投写型ディスプレイ装置や、液晶 パネルなどをカラー照明する投写型ディスプレイ装置も含む。
[0083] 本発明の特徴的構成をまとめると、以下のようになる。
[0084] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置は、少なくとも 1個のレーザ光源と、前記レー ザ光源力 出射したレーザ光を照射する照明光学系と、前記照明光学系から照射さ れたレーザ光の強度を入力情報に応じて変調する少なくとも 1個の空間光変調素子 と、前記空間光変調素子によって変調されたレーザ光をスクリーンに投影する投影光 学系と、前記照明光学系の開口数 Bが設定された場合、前記空間光変調素子上で のレーザ光の強度 A(mWZmm2)力 A< 686 X B2を満たすように、前記少なくとも 1個のレーザ光源の出力パワーを設定するレーザ駆動制御部とを備えたことを特徴と する。
[0085] この構成によれば、空間光変調素子上でのレーザ光の強度 A (mWZmm2)力 A < 686 X B2を満たせば、人の反射作用と合わせて網膜の損傷を回避できる安全な 投写型ディスプレイ装置を提供することができる。
[0086] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記少なくとも 1個のレーザ光源 は、波長帯域の異なる N個のレーザ光をそれぞれ出射する N個のレーザ光源であり 、前記少なくとも 1個の空間光変調素子は、前記照明光学系から照射された前記波 長帯域の異なる N個のレーザ光の強度を前記入力情報に応じて変調する 1個の空 間光変調素子であることが好まし 、。
[0087] この構成によれば、 N個のレーザ光源力 それぞれ出射された波長帯域の異なる N個のレーザ光を、 1個の空間光変調素子により入力情報に応じて変調してスクリー ンに投影する投写型ディスプレイ装置を構成することができる。
[0088] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記少なくとも 1個のレーザ光源 は、波長帯域の異なる N個のレーザ光をそれぞれ出射する N個のレーザ光源であり 、前記少なくとも 1個の空間光変調素子は、前記照明光学系から照射された前記波 長帯域の異なる N個のレーザ光の強度をそれぞれ前記入力情報に応じて変調する N個の空間光変調素子であることが好ま 、。
[0089] この構成によれば、 N個のレーザ光源力 それぞれ出射された波長帯域の異なる N個のレーザ光を、 N個の空間光変調素子により入力情報に応じてそれぞれ変調し てスクリーンに投影する投写型ディスプレイ装置を構成することができる。
[0090] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置にお!、て、前記レーザ駆動制御部は、前記 波長帯域の異なる N個のレーザ光のそれぞれの、前記空間光変調素子上での強度 を加算した強度 Aが前記 Aく 686 X B2を満たすように、前記 N個のレーザ光源の出 力パワーを設定する第 1のパワー制御モードを有することが好ましい。
[0091] この構成によれば、人の反射作用と合わせて網膜の損傷を回避できるとともに、波 長帯域の異なる光の色バランス調整が容易である投写型ディスプレイ装置を実現で きる。
[0092] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置にぉ 、て、前記レーザ駆動制御部は、前記 波長帯域の異なる N個のレーザ光のうち、比視感度が最も高い波長帯域を有するレ 一ザ光の、前記空間光変調素子上での強度 Aが前記 A< 686 X B2を満たすように、 前記比視感度が最も高い波長帯域を有するレーザ光を出射するレーザ光源の出力 パワーを設定し、他のレーザ光源のレーザ発光を停止させる第 2のパワー制御モード を有することが好ましい。
[0093] この構成によれば、人の反射作用と合わせて網膜の損傷を回避できるとともに、単 色 (緑色)であるが、コントラストを向上させた、より明るい投写型ディスプレイ装置を実 現できる。
[0094] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置はさらに、前記入力情報が映像情報である のか、または文字情報であるのかを判定する入力情報判定部を備え、前記レーザ駆 動制御部は、前記入力情報判定部により前記入力情報が映像情報であると判定さ れた場合、前記第 1のパワー制御モードを設定し、前記入力情報判定部により前記 入力情報が文字情報であると判定された場合、前記第 2のパワー制御モードを設定 することが好ましい。
[0095] この構成によれば、入力情報判定部で入力情報が映像情報であるの力、または文 字情報であるのかを判定し、その判定結果に応じて、色バランスを重視した映像表示 力 コントラストを重視した文字表示かを自動的に選択することができる。
[0096] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置はさらに、外光に含まれる前記波長帯域の 異なる光の照度を検出する外光センサを備え、前記レーザ駆動制御部は、前記 N個 のレーザ光の異なる波長帯域のうち、前記外光センサにより検出された照度が最も 高い光の波長帯域に対応する波長帯域を有するレーザ光を出射するレーザ光源の 出力パワーを前記外光センサにより検出された照度に応じて下げる第 3のパワー制 御モードを有することが好まし 、。
[0097] この構成によれば、外光の色バランスに応じてコントラストを向上させた投写型ディ スプレイ装置を実現できる。
[0098] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置はさらに、ユーザによる指示が入力される操 作部を備え、前記レーザ駆動制御部は、ユーザにより前記操作部から入力された指 示に応じて、前記第 1のパワー制御モード、前記第 2のパワー制御モード、および前 記第 3のパワー制御モードの 、ずれかを設定することが好ま 、。
[0099] この構成によれば、ユーザが操作部力 指示を入力することで、ユーザは、色バラ ンスを重視した映像表示力、コントラストを重視した文字表示力、外光の色バランスに 応じてコントラストを向上させた映像および Zまたは文字表示かを自由に選択するこ とがでさる。
[0100] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記照明光学系の開口数 Bは 0.
25または 0. 25未満であり、前記空間光変調素子上でのレーザ光の強度 Aは 43m WZmm2または 43mWZmm2未満であることが好ましい。
[0101] この構成によれば、一般に光学系の開口数が 0. 25を超えるとレンズ構成が複雑に なり、かつレンズも大型化してくる力 照明光学系の像側の開口数 Bを 0. 25または 0 . 25未満とし、従って空間光変調素子上でのレーザ光の強度 Aを 43mWZmm2ま たは 43mWZmm2未満とすることで、人の反射作用と合わせて網膜の損傷を回避で きる、低コストかつ小型の投写型ディスプレイ装置を実現できる。
[0102] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記照明光学系は、レーザ光の 光量分布を均一化するビームホモジナイザーと、該ホモジナイザーにより均一化され た光量分布を前記空間光変調素子上に投影するリレー光学系とを含むことが好まし い。この場合、前記照明光学系は、拡散板を含むことが好ましい。
[0103] この構成によれば、レーザ光源から出射されたレーザ光を、矩形またはライン状の 均一な光量分布を有するレーザ光に整形して、明るさ均一性の高い照明光を空間光 変調素子上に照射することができる。
[0104] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置はさらに、少なくとも前記レーザ光源および 前記照明光学系を収納するレーザユニットと、少なくとも前記レーザユニット、前記空 間光変調素子、および前記投影光学系を収納する筐体と、前記筐体から前記レー ザユニットが離れた場合に前記レーザ光源の破壊電圧に等しいまたは該破壊電圧よ り大きい逆電圧を発生して前記レーザ光源に印加する逆電圧発生部と、前記レーザ 光源の駆動時には前記レーザ光源と前記レーザ駆動制御部とを接続し、前記レーザ 光源の非駆動時には前記レーザ光源と前記逆電圧発生部とを接続する切替部とを 備えることが好ましい。この場合、前記レーザ光源は、半導体レーザまたは半導体レ 一ザ励起固体レーザ力 成り、前記破壊電圧は、前記半導体レーザの最大定格逆 電圧より大き 、逆電圧であることが好まし ヽ。
[0105] この構成によれば、筐体力 レーザユニットが離れた場合にレーザ光源を破壊する ことで、悪意を持った人が高出力のレーザ光源を取り外して他の用途に転用すること を防止できる。
[0106] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記逆電圧発生部は、蓄電池ま たは電気二重層キャパシタを含み、前記蓄電池または前記電気二重層キャパシタの 充電電圧を前記逆電圧として前記レーザ光源に印加することが好ましい。
[0107] この構成によれば、レーザ光源を破壊する逆電圧を容易に生成することができる。
[0108] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記逆電圧発生部は、コイルと、 前記筐体力 前記レーザユニットが離れた場合に前記コイル中を移動して前記コィ ルに電圧を発生させる永久磁石とを含み、前記コイルに発生した電圧を前記逆電圧 として前記レーザ光源に印加することが好ましい。
[0109] この構成によれば、レーザ光源を破壊する逆電圧を容易に生成することができる。
[0110] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記少なくとも 1個のレーザ光源 は、励起用の赤外光を出射する半導体レーザと、前記半導体レーザにより希土類元 素が光学的に励起される希土類添加光ファイバと、前記希土類添加光ファイバから 出射された赤外光を緑色光に波長変換する第 2高調波発生素子と、前記第 2高調波 発生素子を常温よりも低い所定温度に冷却するペルチエ素子と、前記第 2高調波発 生素子の温度を検出する温度センサとから成る緑色レーザ光源を含み、前記第 2高 調波発生素子は、前記所定温度で位相整合するよう構成されることが好まし 、。
[0111] この構成によれば、投写型ディスプレイ装置カゝら緑色レーザ光源を取り外した場合 、第 2の高調波発生素子の温度は位相整合温度である低温に調整されず、緑色レー ザ光源は発光できなくなるので、悪意を持った人が高出力のレーザ光源を取り外して 他の用途に転用することを防止できる。
[0112] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記少なくとも 1個のレーザ光源 は、励起用の赤外光を出射する半導体レーザと、該半導体レーザにより希土類元素 が光学的に励起される希土類添加光ファイバと、該希土類添加光ファイバから出射さ れた赤外光を緑色光に波長変換する第 2高調波発生素子とから成る緑色レーザ光 源を含み、前記投写型ディスプレイ装置はさらに、少なくとも前記レーザ光源および 前記照明光学系を収納するレーザユニットと、少なくとも前記レーザユニット、前記空 間光変調素子、および前記投影光学系を収納する筐体とを備え、前記希土類添カロ 光ファイバの一部分は、前記レーザユニットに設けられた開口を介して前記筐体に間 接的に固定され、前記筐体力 前記レーザユニットが取り外された場合に切断される よう構成されることが好ま 、。
[0113] この構成によれば、筐体力 レーザユニットが取り外された場合、筐体に間接的に 固定されて 、た希土類添加光ファイバの一部分が切断されて、緑色レーザ光源は発 光できなくなるので、悪意を持った人が高出力のレーザ光源を取り外して他の用途に 転用することを防止できる。
[0114] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、ステムに接続 された共通端子上にレーザダイオードチップの PN接合の N側を固着し、前記レーザ ダイオードチップの P側と前記ステムを貫通する電源端子とを金属ワイヤで内部接続 し、窓付きキャップを前記ステム上に取り付けて前記レーザダイオードチップを封止し たキャンタイプの半導体レーザ力 成り、該半導体レーザを配線基板から取り外した 際に前記レーザダイオードチップへの電源供給が不能となるよう、前記電源端子のレ 一ザ本体内部での強度を低下させることが好ましい。この場合、前記電源端子は、外 力の付カ卩により前記電源端子を前記レーザ本体内部で切断するための切欠けを有 することが好ましい。
[0115] この構成によれば、半導体レーザを配線基板から取り外す際に加わる外力により、 半導体レーザの電源端子がレーザ本体内部で切断されて、半導体レーザへの電源 供給は不能となるので、悪意を持った人が高出力のレーザ光源を取り外して他の用 途に転用することを防止できる。
[0116] 本発明に係る投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、ステムに接続 された共通端子上にレーザダイオードチップの PN接合の N側を固着し、前記レーザ ダイオードチップの P側と前記ステムを貫通する電源端子とを金属ワイヤで内部接続 し、窓付きキャップを前記ステム上に取り付けて前記レーザダイオードチップを封止し たキャンタイプの半導体レーザ力 成り、該半導体レーザを配線基板から取り外した 際に前記レーザダイオードチップへの電源供給が不能となるよう、前記電源端子の 前記配線基板への挿入部分に熱を加えるまたは紫外線を照射することにより、前記 ステムが前記電源端子を保持する力よりも大きな力で前記配線基板が前記電源端子 を保持するように構成されることが好ま Uヽ。
[0117] この構成によれば、ステムが電源端子を保持する力よりも、配線基板が電源端子を 保持する力のほうが大きくなり、半導体レーザを配線基板から取り外すと、電源端子 はレーザ本体力 抜けて配線基板に留まることになり、半導体レーザへの電源供給 は不能となるので、悪意を持った人が高出力のレーザ光源を取り外して他の用途に 転用することを防止できる。
産業上の利用可能性
[0118] 本発明に力かる投写型ディスプレイ装置は、レーザ光源の駆動時には、人がレー ザ光を見た時の目の反射的な回避動作と合わせて目に対する高い安全性を確保で き、またレーザ光源の非駆動時には、悪意を持った人が高出力のレーザ光源を取り 外して他の用途に転用することを防止できる投写型ディスプレイ装置として有用であ る。

Claims

請求の範囲
[1] 少なくとも 1個のレーザ光源と、
前記レーザ光源力 出射したレーザ光を照射する照明光学系と、
前記照明光学系力 照射されたレーザ光の強度を入力情報に応じて変調する少な くとも 1個の空間光変調素子と、
前記空間光変調素子によって変調されたレーザ光をスクリーンに投影する投影光 学系と、
前記照明光学系の開口数 Bが設定された場合、前記空間光変調素子上でのレー ザ光の強度 A(mWZmm2)が、
A< 686 X B2
を満たすように、前記少なくとも 1個のレーザ光源の出力パワーを設定するレーザ駆 動制御部とを備えたことを特徴とする投写型ディスプレイ装置。
[2] 前記少なくとも 1個のレーザ光源は、波長帯域の異なる N個のレーザ光をそれぞれ 出射する N個のレーザ光源であり、前記少なくとも 1個の空間光変調素子は、前記照 明光学系から照射された前記波長帯域の異なる N個のレーザ光の強度を前記入力 情報に応じて変調する 1個の空間光変調素子である請求項 1記載の投写型ディスプ レイ装置。
[3] 前記少なくとも 1個のレーザ光源は、波長帯域の異なる N個のレーザ光をそれぞれ 出射する N個のレーザ光源であり、前記少なくとも 1個の空間光変調素子は、前記照 明光学系から照射された前記波長帯域の異なる N個のレーザ光の強度をそれぞれ 前記入力情報に応じて変調する N個の空間光変調素子である請求項 1記載の投写 型ディスプレイ装置。
[4] 前記レーザ駆動制御部は、前記波長帯域の異なる N個のレーザ光のそれぞれの、 前記空間光変調素子上での強度を加算した強度 Aが前記 A< 686 X B2を満たすよ うに、前記 N個のレーザ光源の出力パワーを設定する第 1のパワー制御モードを有 する請求項 2または 3記載の投写型ディスプレイ装置。
[5] 前記レーザ駆動制御部は、前記波長帯域の異なる N個のレーザ光のうち、比視感 度が最も高!、波長帯域を有するレーザ光の、前記空間光変調素子上での強度 Aが 前記 Aく 686 X B2を満たすように、前記比視感度が最も高!、波長帯域を有するレー ザ光を出射するレーザ光源の出力パワーを設定し、他のレーザ光源のレーザ発光を 停止させる第 2のパワー制御モードを有する請求項 2または 3記載の投写型ディスプ レイ装置。
[6] 前記投写型ディスプレイ装置はさらに、前記入力情報が映像情報であるのか、また は文字情報であるのかを判定する入力情報判定部を備え、前記レーザ駆動制御部 は、前記入力情報判定部により前記入力情報が映像情報であると判定された場合、 前記第 1のパワー制御モードを設定し、前記入力情報判定部により前記入力情報が 文字情報であると判定された場合、前記第 2のパワー制御モードを設定する請求項 5 記載の投写型ディスプレイ装置。
[7] 前記投写型ディスプレイ装置はさらに、外光に含まれる前記波長帯域の異なる光の 照度を検出する外光センサを備え、前記レーザ駆動制御部は、前記 N個のレーザ光 の異なる波長帯域のうち、前記外光センサにより検出された照度が最も高い光の波 長帯域に対応する波長帯域を有するレーザ光を出射するレーザ光源の出力パワー を前記外光センサにより検出された照度に応じて下げる第 3のパワー制御モードを有 する請求項 5記載の投写型ディスプレイ装置。
[8] 前記投写型ディスプレイ装置はさらに、ユーザによる指示が入力される操作部を備 え、前記レーザ駆動制御部は、ユーザにより前記操作部力 入力された指示に応じ て、前記第 1のパワー制御モード、前記第 2のパワー制御モード、および前記第 3の ノ ヮ一制御モードのいずれかを設定する請求項 7記載の投写型ディスプレイ装置。
[9] 前記照明光学系の開口数 Bは 0. 25または 0. 25未満であり、前記空間光変調素 子上でのレーザ光の強度 Aは 43mWZmm2または 43mWZmm2未満である請求 項 1から 8のいずれか一項記載の投写型ディスプレイ装置。
[10] 前記照明光学系は、レーザ光の光量分布を均一化するビームホモジナイザーと、 該ホモジナイザーにより均一化された光量分布を前記空間光変調素子上に投影す るリレー光学系とを含む請求項 1から 9のいずれか一項記載の投写型ディスプレイ装 置。
[11] 前記照明光学系は、拡散板を含む請求項 1から 10のいずれか一項記載の投写型 ディスプレイ装置。
[12] 前記投写型ディスプレイ装置はさらに、
少なくとも前記レーザ光源および前記照明光学系を収納するレーザユニットと、 少なくとも前記レーザユニット、前記空間光変調素子、および前記投影光学系を 収納する筐体と、
前記筐体から前記レーザユニットが離れた場合に前記レーザ光源の破壊電圧に 等しいまたは該破壊電圧より大きい逆電圧を発生して前記レーザ光源に印加する逆 電圧発生部と、
前記レーザ光源の駆動時には前記レーザ光源と前記レーザ駆動制御部とを接続し 、前記レーザ光源の非駆動時には前記レーザ光源と前記逆電圧発生部とを接続す る切替部とを備えた請求項 1から 11のいずれか一項記載の投写型ディスプレイ装置
[13] 前記レーザ光源は、半導体レーザまたは半導体レーザ励起固体レーザから成り、 前記破壊電圧は、前記半導体レーザの最大定格逆電圧より大き!ヽ逆電圧である請 求項 12記載の投写型ディスプレイ装置。
[14] 前記逆電圧発生部は、蓄電池または電気二重層キャパシタを含み、前記蓄電池ま たは前記電気二重層キャパシタの充電電圧を前記逆電圧として前記レーザ光源に 印加する請求項 12または 13記載の投写型ディスプレイ装置。
[15] 前記逆電圧発生部は、コイルと、前記筐体力 前記レーザユニットが離れた場合に 前記コイル中を移動して前記コイルに電圧を誘起させる永久磁石とを含み、前記コィ ルに誘起した電圧を前記逆電圧として前記レーザ光源に印加する請求項 12または 1 3記載の投写型ディスプレイ装置。
[16] 前記少なくとも 1個のレーザ光源は、励起用の赤外光を出射する半導体レーザと、 前記半導体レーザにより希土類元素が光学的に励起される希土類添加光ファイバと 、前記希土類添加光ファイバから出射された赤外光を緑色光に波長変換する第 2高 調波発生素子と、前記第 2高調波発生素子を常温よりも低い所定温度に冷却するべ ルチェ素子と、前記第 2高調波発生素子の温度を検出する温度センサとから成る緑 色レーザ光源を含み、 前記第 2高調波発生素子は、前記所定温度で位相整合するよう構成された請求項 1から 11の 、ずれか一項記載の投写型ディスプレイ装置。
[17] 前記少なくとも 1個のレーザ光源は、励起用の赤外光を出射する半導体レーザと、 該半導体レーザにより希土類元素が光学的に励起される希土類添加光ファイバと、 該希土類添加光ファイバから出射された赤外光を緑色光に波長変換する第 2高調波 発生素子とから成る緑色レーザ光源を含み、
前記投写型ディスプレイ装置はさらに、少なくとも前記レーザ光源および前記照明 光学系を収納するレーザユニットと、少なくとも前記レーザユニット、前記空間光変調 素子、および前記投影光学系を収納する筐体とを備え、
前記希土類添加光ファイバの一部分は、前記レーザユニットに設けられた開口を介 して前記筐体に間接的に固定され、前記筐体から前記レーザユニットが離れた場合 に切断されるよう構成された請求項 1から 11のいずれか一項記載の投写型ディスプ レイ装置。
[18] 前記レーザ光源は、ステムに接続された共通端子上にレーザダイオードチップの P N接合の N側を固着し、前記レーザダイオードチップの P側と前記ステムを貫通する 電源端子とを金属ワイヤで内部接続し、窓付きキャップを前記ステム上に取り付けて 前記レーザダイオードチップを封止したキャンタイプの半導体レーザ力 成り、該半 導体レーザを配線基板力 取り外した際に前記レーザダイオードチップへの電源供 給が不能となるよう、前記電源端子のレーザ本体内部での強度を低下させた請求項 1から 11の 、ずれか一項記載の投写型ディスプレイ装置。
[19] 前記電源端子は、外力の付加により前記電源端子を前記レーザ本体内部で切断 するための切欠けを有する請求項 18記載の投写型ディスプレイ装置。
[20] 前記レーザ光源は、ステムに接続された共通端子上にレーザダイオードチップの P N接合の N側を固着し、前記レーザダイオードチップの P側と前記ステムを貫通する 電源端子とを金属ワイヤで内部接続し、窓付きキャップを前記ステム上に取り付けて 前記レーザダイオードチップを封止したキャンタイプの半導体レーザ力 成り、該半 導体レーザを配線基板力 取り外した際に前記レーザダイオードチップへの電源供 給が不能となるよう、前記電源端子の前記配線基板への挿入部分に熱を加えるまた は紫外線を照射することにより、前記ステムが前記電源端子を保持する力よりも大き な力で前記配線基板が前記電源端子を保持するように構成される請求項 1から 11の Vヽずれか一項記載の投写型ディスプレイ装置。
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