(57)【要約】【課題】  レーザ光特有のスペックルノイズの緩和・削減を実現できると共に、光利用効率の観点からも有利になる投写型映像表示装置を提供する。【解決手段】  レーザを照明用光源として用い、当該レーザ光源１ｒ，１ｇ，１ｂから出射されたレーザ光を光学系を介して映像信号に基づき変調して投写することにより、映像を拡大表示する投写型映像表示装置において、光学系を構成する所定の光学素子（リレーレンズ４２）を光軸方向に高速で揺動する揺動手段（揺動駆動部６）を備えた。【選択図】        図１
2009048042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを照明用光源として用い、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を光学系を介して映像信号に基づき変調して投写することにより、映像を拡大表示する投写型映像表示装置において、
前記光学系を構成する所定の光学素子を光軸方向に高速で揺動する揺動手段を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記揺動手段は、前記レーザ光源と、そのレーザ光束を重畳する重畳用光学素子との間に設置された集光・リレー光学系の光学素子を光軸方向に高速で揺動して、光学素子間の光軸距離を高速で変化させることを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
レーザを照明用光源として用い、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を光学系を介して映像信号に基づき変調して投写することにより、映像を拡大表示する投写型映像表示装置において、
前記レーザ光源を光軸方向に高速で揺動する揺動手段を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、レーザを照明用光源として用いた投写型映像表示装置に係わり、特にレーザスペックルノイズの低減に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置においては、一般に、照明用光源として超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電ランプが用いられているが、これに代わって、干渉性や指向性が高く単色光のレーザを照明用光源として用い、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を光学系を介して映像信号に基づき変調して投写することにより、映像を拡大表示する投写型映像表示装置が提案されている。
【０００３】
レーザを照明用光源として用いた場合、可干渉性の高さによって、光束重畳用光学素子であるロッドインテグレータ等を用いて光束を重畳しても、投写スクリーン上にてスペックルノイズと呼ばれる視覚上非常に刺激的なぎらついたノイズが観察される。
【０００４】
この現象を緩和する一手段として、投写スクリーン自体を揺動（ウォブリング）させる方式も提案されているが、前面投写用スクリーンを高速でウォブリングさせるのは現実的ではない。
【０００５】
また、特許文献１には、レーザ光源と、光を拡散する拡散板と、上記レーザ光源からの光を上記拡散板に照射する照明光学系と、上記拡散板を揺動する拡散板揺動部と、上記拡散板に近接して設置され、該拡散板で拡散された、上記レーザ光源からの光を変調する空間光変調素子とを備え、拡散板を、拡散板揺動部により、拡散板の粒子サイズｄと拡散板の揺動速度Ｖとの間に成立するＶ＞ｄ×３０（ミリメートル／秒）の関係を満たす速度で揺動させるものが提案されている。これにより、当該特許文献１の明細書における段落００３７の記載によれば、スペックルノイズは、拡散板揺動部を用いて拡散板を揺動することにより抑圧される。つまり拡散板の揺動により、スペックルパターンが空間光変調素子に対して平行に移動することとなり、観察映像中のスペックルが平均化される。
【特許文献１】再表２００５／００８３３０（国際公開番号ＷＯ２００５／００８３３０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１記載のように、光学素子を光軸と直交した平面に平行に揺動させる方式では、画面の端が暗くなって欠ける所謂けられ等の発生が懸念され、光利用効率の観点からは不利になる。
【０００７】
そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、レーザ光特有のスペックルノイズの緩和・削減を実現できると共に、光利用効率の観点からも有利になる投写型映像表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、レーザを照明用光源として用い、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を光学系を介して映像信号に基づき変調して投写することにより、映像を拡大表示する投写型映像表示装置において、前記光学系を構成する所定の光学素子を光軸方向に高速で揺動する揺動手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記揺動手段が、前記レーザ光源と、そのレーザ光束を重畳する重畳用光学素子との間に設置された集光・リレー光学系の光学素子を光軸方向に高速で揺動して、光学素子間の光軸距離を高速で変化させることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、レーザを照明用光源として用い、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を光学系を介して映像信号に基づき変調して投写することにより、映像を拡大表示する投写型映像表示装置において、前記レーザ光源を光軸方向に高速で揺動する揺動手段を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願の請求項１記載の発明によれば、光学系を構成する所定の光学素子を光軸方向に高速で揺動する揺動手段を備えたことにより、レーザ光特有のスペックルノイズの緩和・削減を実現できると共に、揺動方向が光軸と直交した平面に平行にではなく光軸方向であるので、光利用効率の観点からも有利になる。
【００１２】
さらに、請求項２記載の発明によれば、揺動手段が、レーザ光源と、そのレーザ光束を重畳する重畳用光学素子との間に設置された集光・リレー光学系の光学素子を光軸方向に高速で揺動して、光学素子間の光軸距離を高速で変化させるものであるから、重畳用光学素子に入射するレーザ光の傾きが変化し、レーザ光束の重畳状態が変化するので、レーザ光束の重畳によるスペックルノイズ緩和機能を有する重畳用光学素子との協働作用で、レーザ光特有のスペックルノイズの緩和・削減を効率良く実現できる。
【００１３】
一方、請求項３記載の発明のように、レーザ光源を光軸方向に高速で揺動する揺動手段を備えることによっても、レーザ光特有のスペックルノイズの緩和・削減を実現できると共に、揺動方向が光軸と直交した平面に平行にではなく光軸方向であるので、光利用効率の観点からも有利になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である単板式液晶プロジェクタの要部を示す構成図である。
【００１６】
本実施形態の単板式液晶プロジェクタ１００は、レーザ光源１ｒ，１ｇ，１ｂと、球状のコンバインレンズ２ｒ，２ｇ，２ｂと、クロスプリズム３と、リレーレンズ４１，４２と、揺動駆動部６と、ロッドインテグレータ７と、コンデンサレンズ８と、マイクロディスプレイ９と、投写レンズ１０とから構成されている。
【００１７】
上記光源１ｒ，１ｇ，１ｂは、干渉性や指向性が高く単色光のレーザである半導体レーザ等から構成され、ＲＧＢ各色（赤色，緑色，青色）毎に設けられている。
【００１８】
コンバインレンズ２ｒ，２ｇ，２ｂは、点光源である各レーザ光源２ｒ，２ｇ，２ｂからのレーザ光をそれぞれ±１０゜前後の拡散光に変換する。
【００１９】
クロスプリズム３は、上記各コンバインレンズ３ｒ，３ｇ，３ｂからの各色毎のレーザ光束を合成するもので、クロスミラーであっても良い。
【００２０】
リレーレンズ４１，４２は、上記クロスプリズム３で合成されたレーザ光束をロッドインテグレータ７の入射面に集光案内する集光・リレー光学系５を構成する。
【００２１】
揺動駆動部６は、リレーレンズ４２を光軸方向に高速で微小揺動（ウォブリング）するもので、圧電バイモルフ素子等を用いて実現することができる。
【００２２】
ロッドインテグレータ７は、内面が反射面で構成されてリレーレンズ４２からの入射光束を全反射させながら重畳して、マイクロディスプレイ９に照射されるレーザ光の照度をその全面にわたって均一化する。
【００２３】
コンデンサレンズ８は、ロッドインテグレータ７から出射したレーザ光束をマイクロディスプレイ９上に集光する。
【００２４】
マイクロディスプレイ９は、液晶パネルから構成されてレーザ光を映像信号に基づき光変調して映像光を生成するもので、上記ＲＧＢ各色毎のレーザ光源１ｒ，１ｇ，１ｂと同期して各色毎に時分割制御される。
【００２５】
投写レンズ１０は、上記マイクロディスプレイ９によって生成された映像光を図示しないスクリーン上に投写して拡大表示する。
【００２６】
以上の構成において、ＲＧＢ各色毎のレーザ光源１ｒ，１ｇ，１ｂから出射されたレーザ光は、コンバインレンズ２ｒ，２ｇ，２ｂでそれぞれ±１０゜前後の拡散光に変換されて、クロスプリズム３及びリレーレンズ４１，４２を介してロッドインテグレータ７に入射する。
【００２７】
このとき、ロッドインテグレータ７の前段に配置されたリレーレンズ４２が揺動駆動部６によって光軸方向に高速で微小揺動されるので、リレーレンズ４２とロッドインテグレータ７間の光軸距離が高速で変化し、ロッドインテグレータ７に入射するレーザ光束の入射角度が高速で変化する。
【００２８】
ロッドインテグレータ７に入射したレーザ光束は、ロッドインテグレータ７内で全反射しながら重畳するが、上述したようにレーザ光束の入射角度が高速で変化するので、重畳状態も高速で変化する。
【００２９】
上記ロッドインテグレータ７で重畳されて出射したレーザ光束は、コンデンサレンズ８によってマイクロディスプレイ９上に照射され、ここで映像信号に基づき光変調され、映像光が生成される。
【００３０】
マイクロディスプレイ９で生成された映像光は、投写レンズ１０によって図示しないスクリーン上に投写されて、拡大表示される。
【００３１】
以上のように、本実施形態では、リレーレンズ４２を光軸方向に高速で揺動する揺動駆動部６を備えたことにより、レーザ光特有のスペックルノイズの緩和・削減を実現できると共に、従来のように光学素子を光軸と直交した平面に平行に揺動させる方式に比べて、光利用効率の観点からは、本実施形態のように光軸方向に揺動させる方が、所謂けられ等の発生が少なく有利となる。
【００３２】
さらに、揺動駆動部６は、レーザ光源１ｒ，１ｇ，１ｂと、そのレーザ光束を重畳するロッドインテグレータ７との間に設置された集光・リレー光学系５のリレーレンズ４２を光軸方向に高速で揺動して、リレーレンズ４２とロッドインテグレータ７間の光軸距離を高速で変化させるものであるから、ロッドインテグレータ７に入射するレーザ光の傾きが変化し、レーザ光束の重畳状態が変化するので、レーザ光束の重畳によるスペックルノイズ緩和機能を有するロッドインテグレータ７との協働作用で、レーザ光特有のスペックルノイズの緩和・削減を効率良く実現できる。
【００３３】
また、本実施形態では、ＲＧＢ合成用のクロスプリズム３の後段に配置された光学素子（ここでは、リレーレンズ４２）を光軸方向に高速で揺動するようにしたので、１つの揺動駆動部６で済んで低コスト化を図ることができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、リレーレンズ４２を光軸方向に高速で微小揺動するようにしたが、光学系を構成する他の光学素子や、レーザ光源１ｒ，１ｇ，１ｂ自体を光軸方向に高速で微小揺動しても、上述したとほぼ同様な作用効果が期待できる。
【００３５】
図２には、本願発明に係る投写型映像表示装置の他の実施形態である３板式液晶プロジェクタの要部を示す構成図である。
【００３６】
本実施形態の液晶プロジェクタ２００は３板式であるので、ＲＧＢ各色毎にマイクロディスプレイ（液晶パネル）９ｒ，９ｇ，９ｂを備え、前述したＲＧＢ合成用のクロスプリズム３をそれらの後段に配置して、ＲＧＢ各色毎にレーザ光源１ｒ，１ｇ，１ｂからコンデンサレンズ８ｒ，８ｇ，８ｂまでの光学系を備えたものである。
【００３７】
以上のような３板式液晶プロジェクタ２００においても、ＲＧＢ各色毎のリレーレンズ４２ｒ，４２ｇ，４２ｂに揺動駆動部６ｒ，６ｇ，６ｂを備えて、光軸方向に高速で微小揺動することで、前述した単板式液晶プロジェクタ１００とほぼ同様な作用効果が得られる。
【００３８】
なお、本願発明に係る投写型映像表示装置としては、光変調手段としてのマイクロディスプレイに液晶パネルを用いた液晶プロジェクタに限らず、他の映像光生成系を備える投写型映像表示装置においても本願発明を適用することができる。すなわち、前面投写型の他、背面投写型映像表示装置においても本願発明を適用することができる。また、ＤＬＰ（Digital Light Processing；テキサス・インスツルメンツ（TI）社の登録商標）方式等のプロジェクタにおいても本願発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である単板式液晶プロジェクタの要部を示す構成図。
【図２】本願発明に係る投写型映像表示装置の他の実施形態である３板式液晶プロジェクタの要部を示す構成図。
【符号の説明】
【００４０】
１ｒ，１ｇ，１ｂ  レーザ光源
２ｒ，２ｇ，２ｂ  コンバインレンズ
３  クロスプリズム
４１，４２，４１ｒ，４１ｇ，４１ｂ，４２ｒ，４２ｇ，４２ｂ  リレーレンズ
５，５ｒ，５ｇ，５ｂ  集光・リレー光学系
６，６ｒ，６ｇ，６ｂ  揺動駆動部
７，７ｒ，７ｇ，７ｂ  ロッドインテグレータ
８，８ｒ，８ｇ，８ｂ  コンデンサレンズ
９，９ｒ，９ｇ，９ｂ  マイクロディスプレイ
１０  投写レンズ
【図１】
2009048042.tif 000003
【図２】
2009048042.tif 000004