(57)【要約】レーザ光のスクリーン以外の領域への照射を防止して安全性を確保した、携帯型のものにも適用可能なレーザディスプレイ装置を提供する。レーザディスプレイ装置（１００）において、少なくとも一つのコヒーレント光源と、前記コヒーレント光源からの光を映像に変換する光学系とからなるレーザ投射部（１０１）と、前記レーザ投射部（１０１）からの光を投射するスクリーン（１０３）と、前記スクリーン（１０３）に取り付けられ、前記レーザ投射部（１０１）を支持するアーム（１０２）とを備え、該レーザ投射部（１０１）からの光が前記スクリーン（１０３）上にのみ入射するよう、該レーザ投射部（１０１）の可動範囲及び可動方向を前記アーム（１０２）により制限した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視域の波長を有する少なくとも一つのコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源からの光を映像に変換する映像変換光学系を有するレーザ投射部と、
前記レーザ投射部からの光を投射するスクリーンと、
前記スクリーンに取り付けられ、前記レーザ投射部を支持する支持部材と、を備え、
前記レーザ投射部からの光を直接投射する領域を、前記スクリーン上の領域に限定した、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記レーザ投射部は、該レーザ投射部からの光が前記スクリーン上にのみ入射するよう、その可動範囲、及び可動方向を前記支持部材により制限したものである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記レーザ投射部は、前記スクリーン上の前記レーザ光が照射されている領域と前記レーザ光が照射されていない領域とのレーザ光の強度差に応じて、レーザ光照射の強度を変化させる、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記映像変換光学系は、前記コヒーレント光源からの光を空間的に変調する２次元スイッチアレイと、該２次元スイッチアレイの像を拡大投影するレンズ光学系とを有する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記映像変換光学系は、前記コヒーレント光源からの光を前記スクリーン上に２次元的な画像が形成されるよう走査するビーム走査器を有する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記コヒーレント光源は、少なくとも３つの光源を有し、それぞれの光源波長が４３０〜４５５ｎｍ、６３０〜６５０ｎｍ、及び５１０〜５５０ｎｍである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記スクリーンは、その表面積を２倍以上に拡張可能な折り畳み構造としたものである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のディスプレイ装置において、
前記アームは、その長さを伸縮可能な構造としたものであり、
前記スクリーン上での前記光学系からの光の投射面積は、前記アームの長さと前記スクリーンの面積とに連動して変化する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記スクリーンは、拡散板により構成し、前記スクリーンで反射した反射光、または前記スクリーンを透過した透過光の回折角を、該反射光あるいは透過光が指向性を持つよう限定したものである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記スクリーンからの反射光の一部を検出するフォトディテクタを備え、
前記レーザ投射部からの光の投射を、前記フォトディテクタが検出した反射光の状態に基づいて制御する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記コヒーレント光源を前記スクリーンに搭載し、前記コヒーレント光源からの光を、光伝達媒体により前記映像変換光学系へ供給する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のディスプレイ装置において、
前記光伝達媒体は、光ファイバである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、レーザ光照射による携帯型のディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  可視域のレーザ光源を用いたディスプレイは、小型化、低消費電力化が可能であり、ＲＧＢの３原色レーザを用いることでフルカラーの画像表示が可能になる。また、レーザは広い色度範囲を表現することが可能であり、特許文献１、あるいは特許文献２に示すレーザディスプレイ装置のように、レーザを光源として用いることで、高色彩な画像表示を実現することが出来る。【０００３】  従来、レーザディスプレイは、固体レーザを光源とする屋外用ディスプレイや映画館などで用いられる比較的大型の表示装置を中心に開発されている。一方で、小型のレーザディスプレイは、光源を半導体レーザとすることで低消費電力化が可能になり、モバイル用途に適している。【０００４】  しかしながら、レーザディスプレイをモバイル用途で利用するには、安全面において課題がある。一般にレーザ光源はコヒーレンシーが高く、指向性がよいため、集光すると高いパワー密度となるので、安全基準を確保した状態で使用するのが好ましい。光源出力にもよるが、集光したパワー密度の高いレーザ光が周囲の人に直接照射される可能性のある場合には、その利用が厳しく規制されている。
【特許文献１】特開２００３−２７９８８９号公報
【特許文献２】特開平１０−２９３２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上述のように、レーザディスプレイをモバイル用途に利用する場合、レーザ照射光が周辺に照射される可能性がある。モバイル用途では、周りの人のことを考えて安全性を十分確保する必要がある。【０００６】  例えば、ディスプレイ装置により画像を見る場合、画像の照度は重要な要素であり、光源としては１０ｍＷ〜１００ｍＷの強度が必要となる。この場合、レーザ光がコヒーレンシーの高い状態で直接人に当たるのは避けなければならない。すなわち、レーザディスプレイにおいて、コヒーレンシーの高いレーザ光が直接人体に照射されないように、ディスプレイ装置を設計する必要がある。【０００７】  本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、レーザ光がスクリーン以外に直接照射されることを防止し、かつ小型でモバイル用途への応用が可能なディスプレイ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記課題を解決するため、本願請求項１の発明に係るディスプレイ装置は、可視域の波長を有する少なくとも一つのコヒーレント光源と、前記コヒーレント光源からの光を映像に変換する映像変換光学系を有するレーザ投射部と、前記レーザ投射部からの光を投射するスクリーンと、前記スクリーンに取り付けられ、前記レーザ投射部を支持する支持部材と、を備え、前記レーザ投射部からの光を直接投射する領域を、前記スクリーン上の領域に限定した、ことを特徴とする。【０００９】  これにより、レーザ光がスクリーン以外の部分に直接照射されることを防止することができ、安全にレーザディスプレイを駆動することが可能になる。【００１０】  本願請求項２の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記レーザ投射部は、該レーザ投射部からの光が前記スクリーン上にのみ入射するよう、その可動範囲、及び可動方向を前記支持部材により制限したものである、ことを特徴とする。【００１１】  これにより、レーザ光がスクリーン以外の部分に直接照射されることを防止することができる。【００１２】  本願請求項３の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記レーザ投射部は、前記スクリーン上の前記レーザ光が照射されている領域と前記レーザ光が照射されていない領域とのレーザ光の強度差に応じて、レーザ光照射の強度を変化させる、ことを特徴とする。【００１３】  これにより、ディスプレイ装置が使用される環境に応じた最適な画像を得ることができる。【００１４】  本願請求項４の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記映像変換光学系は、前記コヒーレント光源からの光を空間的に変調する２次元スイッチアレイと、該２次元スイッチアレイの像を拡大投影するレンズ光学系とを有する、ことを特徴とする。【００１５】  これにより、半導体レーザを光源とする、高精細、かつ高色調な画像を得ることができる。【００１６】  本願請求項５の発明に係るディスプレイ装置は、前記映像変換光学系は、前記コヒーレント光源からの光を前記スクリーン上に２次元的な画像が形成されるよう走査するビーム走査器を有する、ことを特徴とする。【００１７】  これにより、前記光学系の小型化が可能となり、ディスプレイ装置の小型化が可能となる。【００１８】  本願請求項６の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記コヒーレント光源は、少なくとも３つの光源を有し、それぞれの光源波長が４３０〜４５５ｎｍ、６３０〜６５０ｎｍ、及び５１０〜５５０ｎｍであることを特徴とする。【００１９】  これにより、表現色の再現性を高めることができ、かつ低消費電力化を図ることができる。【００２０】  本願請求項７の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記スクリーンは、その表面積を２倍以上に拡張可能な折り畳み構造としたものである、ことを特徴とする
これにより、ディスプレイ装置の携帯性を高めることができる。【００２１】  本願請求項８の発明に係るディスプレイ装置は、請求項７に記載のディスプレイ装置において、前記アームは、その長さを伸縮可能な構造としたものであり、前記スクリーン上での前記光学系からの光の投射面積は、前記アームの長さと前記スクリーンの面積とに連動して変化する、ことを特徴とする。【００２２】  これにより、スクリーンの表面積を変えた場合でも、レーザ光がスクリーン以外の部分に直接照射されることを防止することができ、ディスプレイ装置の安全性を高めることができる。【００２３】  本願請求項９の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記スクリーンは、拡散板により構成し、前記スクリーンで反射した反射光、または前記スクリーンを透過した透過光の回折角を、該反射光あるいは透過光が指向性を持つよう限定したものである、ことを特徴とする。【００２４】  これにより、ディスプレイ装置の視野角を、その使用目的に応じて設定することができる。また、視野角を限定することにより、レーザパワーを抑えることができ、消費電力の低減を図ることが可能となる。【００２５】  本願請求項１０の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記スクリーンからの反射光の一部を検出するフォトディテクタを備え、前記レーザ投射部からの光の投射を、前記フォトディテクタが検出した反射光の状態に基づいて制御することを特徴とする。【００２６】  これにより、画像のフィードバック制御が可能となり、高精細な画像を得ることができる。また、レーザ光の照射状況を検出し、必要な場合にはレーザ照射を停止することが可能となり、ディスプレイ装置の安全性を高めることができる。【００２７】  本願請求項１１の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記コヒーレント光源を前記スクリーンに搭載し、前記コヒーレント光源からの光を、光伝達媒体により前記映像変換光学系へ供給する、ことを特徴とする。【００２８】  これにより、光学系の小型化を図ることができ、ディスプレイ装置の小型化が可能となる。【００２９】  本願請求項１２の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１１に記載のディスプレイ装置において、前記光伝達媒体は、光ファイバであることを特徴とする。【００３０】  これにより、レーザ投射部以外の場所にコヒーレント光源を配置することができ、光学系の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】  本発明によれば、レーザ光を発するレーザ投射部とスクリーンとを、アームを介して連結し、前記アームによりレーザ投射部の角度、位置の調整範囲を限定することとしたので、レーザ投射部から発せられるレーザ光が前記スクリーン以外の部分に直接照射されることを防止することができ、安全にレーザディスプレイを駆動することが可能になる。【００３２】  また、スクリーンをアームとともに折畳み可能としたので、ディスプレイ装置の携帯性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は本発明の実施の形態１によるレーザディスプレイ装置の概略構成を示す図であり、レーザディスプレイ装置のアームを折り畳んだ状態（図（ａ））、及びレーザディスプレイ装置の使用時のアームを起こした状態（図（ｂ））を示している。
【図２】図２は上記実施の形態１のレーザディスプレイ装置におけるレーザ投射部の構成（図（ａ））、及びレーザ光源の詳細な構成（図（ｂ））を示す図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態２によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、レーザ投射部を構成する走査型光学系を示している。
【図４】図４は本発明の実施の形態３によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、背面投射型のレーザディスプレイ装置のアームを折り畳んだ状態（図（ａ））及びその使用時のアームを起こした状態（図（ｂ））を示している。
【図５】図５は本発明の実施の形態４によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、背面投射型のレーザディスプレイ装置の、光源を倒した状態（図（ａ））、及び使用時の光源を起こした状態（図（ｂ））を示している。
【図６】図６は本実施の形態５によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、スクリーンを折りたたんだ状態（図（ａ））、スクリーンを広げた状態（図（ｂ））、及び使用時のアームを起こした状態（図（ｃ））を示している。
【図７】図７は上記実施の形態５によるレーザディスプレイ装置の折畳式スクリーンを広げる手順を説明する図であり、スクリーンを折り畳んだ状態（図（ａ））、スクリーンを広げる途中の状態（図（ｂ））、及びスクリーンを広げた状態（図（ｃ））を示している。
【図８】図８は本発明の実施の形態６によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、スクリーンを折り畳んだ状態（図（ａ））、及びスクリーンを広げた状態（図（ｂ））を示している。
【符号の説明】
【００３４】  １０１、４０１、５０１、６０１  レーザ投射部
１０２、５０２、６０２、８０１  アーム
１０３、６０３  スクリーン
２０１  光源
２０２  ２次元スイッチ
２０３  プリズム
２０４  レンズ
２０５ａ〜２０５ｃ  ＲＧＢ光源
２０６  回折素子
３０１ａ〜３０１ｃ  光源
３０２、３０３  ミラー
５０２  支持台
６０２ａ〜６０２ｃ  第１〜３の筒状アーム部材
６０３ａ〜６０３ｄ  スクリーン片
７０１ａ〜７０１ｃ  軸部材
８０１ａ  突起片
８０２ｂ  嵌合凹部
８０３、８０４  支持ピン
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】  以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。【００３６】（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザディスプレイ装置１００の概略構成を表す図である。【００３７】  レーザディスプレイ装置１００は、レーザ投射部１０１と、アーム１０２と、スクリーン１０３とを有しており、該レーザ投射部１０１は、スクリーン１０３に取り付けられたアーム１０２により支持されている。【００３８】  レーザ投射部１０１は、レーザ光を出射する１つ以上のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を、画像Ｉに変換する画像変換光学系とを有している。【００３９】  アーム１０２の一端は、スクリーン１０３に回動可能に取り付けられており、その他端には、レーザ投射部１０１が回動可能に取り付けられている。ここで、スクリーン１０３に対するアーム１０２の起き上がり角度、及びスクリーン１０２に対するアーム１０２の水平方向の回転角度は一定範囲に制限されている。また、アー厶１０２に対するレーザ投射部１０１の可動範囲及び可動方向も、該レーザ投射部１０１からの出射光Ｌ１がスクリーン１０３上からはみ出さないよう制限されている。【００４０】  このレーザディスプレイ装置１００は、通常は、図１（ａ）に示すように、スクリーン１０３に対してレーザ投射部１０１とアーム１０２とを折り畳んだ状態にしておき、ディスプレイとして使用する場合、図１（ｂ）に示すように、アーム１０２をスクリーン１０３に対して所定の高さまで起き上がらせ、レーザ投射部１０１をスクリーン１０３から一定距離離した状態とする。【００４１】  このようにレーザディスプレイ装置１００の使用時にレーザ投射部１０１とスクリーン１０３との間に距離をとることで、レーザ投射部１０１内の画像変換光学系を簡素化することができる。つまり、レーザ投射部１０１とスクリーン１０３との距離が近いと、スクリーン１０３に拡大する像の拡大率が大きくなるため、画像変換光学系が複雑になり、その小型化が難しい。さらに、画像変換光学系の収差により像がゆがむ場合があり、画像変換光学系に高い精度が要求される。これに対してアーム１０２によりレーザ投射部１０１をスクリーン１０３から離すことで、レーザ投射部１０１の構成の簡素化が可能となる。【００４２】  また、アーム１０２によりレーザ投射部１０１をスクリーン１０３上に位置するよう支持することで、スクリーンに対するレーザ投射部１０１の移動範囲とレーザ投射時の位置を制限することができ、レーザ光Ｌ１がスクリーン１０３以外の部分に直接照射されることを防止することができる。また、レーザ投射を行うときのアーム１０２の位置と、レーザ駆動とを連動させれば、誤動作によりレーザが照射されることを防ぐことができる。例えば、アーム１０２にその回転角度を検出するセンサーを取り付けて、スクリーン１０３に対するアーム１０２の位置を検出するようにし、アーム１０２のスクリーンに対する位置が、レーザ照射を行っても安全な位置になるまでは、レーザディスプレイ装置１００の電源がＯＮにならないようにすることにより、レーザ光Ｌ１の誤照射を防止し、レーザディスプレイ装置１００の安全性を高めることができる。【００４３】  また、アーム１０２を起こしたときの、スクリーン１０３とレーザ投射部１０１との間のスペースは、���の頭部が誤って入り込むことがないような広さにしておく必要があり、具体的には、人の頭部が入らない、１５ｃｍ以下にすることが望ましい。【００４４】  次に、レーザ投射部１０１の詳細について説明する。
図２（ａ）は、レーザ投射部１０１の構成を表す図である。【００４５】  図２（ａ）に示すように、レーザ投射部１０１は、レーザ光源２０１と、２次元スイッチ２０２と、プリズム２０３と、レンズ２０４とを有している。このうち、２次元スイッチ２０２、プリズム２０３、及びレンズ２０４は、レーザ光源２０１から出射されるレーザ光を画像Ｉに変換する画像変換光学系２００を構成している。レーザ投射部１０１において、レーザ光源２０１から出たレーザ光は、画像変換光学系２００により画像に変換され、スクリーン１０３上に照射される。【００４６】  レーザ光を画像へ変換する方式は幾つかのものがあるが、例えば図２（ａ）に示すような２次元スイッチ２０２を利用した方法がある。レーザ光源２０１から出たレーザ光は、プリズム２０３を介して２次元スイッチ２０２上に投射され、２次元スイッチ２０２の像がレンズ２０４によってスクリーン１０３上に拡大投影されることにより画像が表示される。【００４７】  ２次元スイッチ２０２としては、液晶スイッチを用いる方式と、マイクロマシーンにより構成される２次元ミラースイッチを用いる方式がある。このうち、液晶スイッチは透過型と反射型のものがあり、何れの方式のものを用いてもよい。また、マイクロマシーンを利用する場合は、高い解像度と、高い光の利用効率を実現できる。なお、２次元スイッチ２０２を用いる場合は、画像変換光学系２００によりレーザ光が拡大され、レーザ光のパワー密度が大きく低下するため、レーザディスプレイ装置１００はより安全なものとなる。【００４８】  図２（ｂ）は、レーザ光源２０１の詳細な構成を表す図である。レーザ光源２０１は、ＲＧＢ３色に対応する３原色レーザである光源２０５ａ〜２０５ｃと、回折素子２０６とを有している。【００４９】  レーザ光源２０１のパッケージ内には、図２（ｂ）に示すようにＲＧＢ３原色の面発光レーザ２０５ａ〜２０５ｃが設置され、それぞれのレーザ２０５ａ〜２０５ｃからの光は、回折素子２０６によりコリメートされてレーザ光Ｌ２となる。【００５０】  レーザ２０５ａ〜２０５ｃとしては、半導体レーザ、または波長変換素子と半導体レーザとを組み合わせたものを用いることができる。例えば、赤色レーザ光は、ＡｌＧａＡｓＰ半導体レーザにより、青色レーザ光は、ＧａＮ半導体レーザにより実現することができる。また、緑色レーザ光は、半導体レーザを波長変換素子により波長変換することで実現できる。このとき、半導体レーザに高周波を重畳することで、光の時間的なコヒーレンスを低減することができる。つまり、半導体レーザに高周波を重畳すると、半導体レーザの発振波長スペクトルが拡大し、コヒーレンスが低下する。これにより、光源の集光特性が劣化し、より安全な光となる。さらに、レーザ光Ｌ１の干渉により発生するスペックルノイズを低減できるため、より高精細な画像表示を行うことができる。【００５１】  以下、本実施の形態１のレーザディスプレイ装置１００における、ＲＧＢ光源の発振波長について簡単に説明する。レーザディスプレイ装置１００において、波長と視感度とは密接な関係を有しており、使用する波長と必要な光強度は、視感度への影響を考慮した上で決定され、また波長���色再現性の広さは、色度への影響を考慮した上で決定される。このため、レーザディスプレイ装置１００においては、ＲＧＢ光源の発振波長が重要になる。【００５２】  例えば、赤色の波長を６４０ｎｍに固定し、緑色の波長を５３２ｎｍに固定したとき、青色光は、その波長が４３０ｎｍ以下になると視感度が低下するため、青色を表現するために必要とするパワーが急増する。また、青色光は波長が４６０ｎｍ以上になると緑色の領域に近づくため、青色を表現するための大きなパワーが必用となるのみならず、表現可能な色範囲が狭くなり、さらには、色範囲を広範にするために、赤色のパワーを増大させる結果となる。一方、ＧａＮ半導体による青色レーザは、通常４１０ｎｍ近傍で高出力レーザが実現されている。この波長を長波長側にシフトさせるには、Ｉｎの添加量を増大させる必要があるが、Ｉｎの添加量を増大させると、Ｉｎの偏析により結晶組成が悪くなり、半導体レーザの信頼性、及び高出力特性が劣化する。このため、ＧａＮを用いた青色レーザでは波長が４５５ｎｍ以下に設定することが望まれる。また、色再現性の観点からも、波長が短い青色光源を用いる方が、青色領域において表現できる色の範囲が広がるため好ましい。【００５３】  以上の観点より、青色レーザの波長領域としては、４３０ｎｍ〜４５５ｎｍとするのが好ましい。さらに好ましくは、４４０〜４５０ｎｍが望まれる。この波長領域の青色光を用いることにより、必要パワーの低減による低消費電力化と高い色再現性を実現することができる。【００５４】  赤色半導体レーザは、ＡｌＧａＡｓ系半導体材料またはＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料によって実現できる。その波長領域は、高出力化を実現するには、波長６３０〜６５０ｎｍが好ましく、さらには、視感度、及び青色光の使用波長領域を拡大する意味からも６４０ｎｍ±５ｎｍが最も好ましい。【００５５】  緑色レーザはＺｎＳｅ系半導体レーザにより実現可能である。ＺｎＳｅ系半導体レーザは、ファブリペロー型半導体レーザにおいては導波路内の光パワー密度が高いため、信頼性を得るのが難しかった。しかしながら、本発明のような面発光レーザの構成とすることで、結晶内での光パワー密度の低減を図ることができ、高信頼性を確保することができる。色バランスを考慮した波長領域としては、５１０〜５５０ｎｍの波長領域が必要であるが、半導体レーザの信頼性を考慮すると５１０〜５２０ｎｍの領域において高い信頼性と高出力特性が実現できる。また、緑色半導体レーザは、ＧａＮにＩｎを大量にドーピングすることでも実現可能である。この場合でも波長領域５００〜５２０ｎｍとするのが望ましい。【００５６】  さらに、色度範囲を拡大するために、上記３原色以外に第４の光を加えることで、色の再現性が大幅に向上する。加える色としては４８０ｎｍ近傍の青緑色である。この領域は、従来の３原色からなる色度範囲では実現出来なかった色の領域であり、表現できる色の範囲を大幅に拡大することが可能となる。【００５７】  以上のような特性を有する光源２０５ａ〜２０５ｃの設置場所は、レーザ投射部１０１内に限らず、アーム１０２、あるいはスクリーン１０３に設置しても良い。この場合、光源２０５ａ〜２０５ｃとレーザ��射部１０１とを光学系、例えば光ファイバーで繋ぐことで、レーザ投射部１０１以外からのレーザ光の供給が可能となる。このように光源２０５ａ〜２０５ｃをレーザ投射部１０１以外の部分に設置することで、レーザ投射部１０１の小型化を図ることができ、レーザディスプレイ装置１００の携帯性を向上させることができる。【００５８】  次に、スクリーン１０３の詳細について説明する。【００５９】  スクリーン１０３は、レーザ投射部１０１からのレーザ光Ｌ１を拡散するよう、微細な凹凸パターンが形成されている。この様な構造のスクリーンを使用することは２つの意味をもつ。【００６０】  １つは、ディスプレイの視野角の制御である。レーザディスプレイ装置１００の利用者は、スクリーン１０３上の画像を、レーザ投射部１０１からのレーザ光Ｌ１の反射光により認識する。このため反射光が拡散される範囲が視野角となる。スクリーン１０３の発散角度が広いほど、視野角は広くなるが、ディスプレイの明るさは低下する。このため、スクリーン１０３上に微細な凹凸パターンを形成して回折角を制限することにより、レーザパワーを抑えることができ、消費電力の低減を図ることが可能となる。また、拡散角度を変えることで、例えば視野角が狭い個人専用のものから、視野角が広い複数人観賞用のものに変換することも可能である。【００６１】  さらに、回折素子を利用すれば、レーザ光Ｌ１の反射、または透過の方向に指向性を持たせることができる。レーザ光Ｌ１の照射方向とスクリーン１０３を見る人の位置関係は、レーザディスプレイ装置１００の構成、例えばアーム１０２とスクリーン１０３の連結位置により複数のパターンが考えられる。スクリーン１０３上に現れる像をより明るく鮮明に見るためには、観察者の方向にレーザ光Ｌ１の反射光を効率よく集める必要がある。この機能を実現するために、回折素子は重要となる。レーザ光源は、コヒーレンスの高い光源であるため、レーザ光Ｌ２の波長スペクトルは非常に狭い。このため、回折素子の設計が非常に容易となる。また回折素子を、液晶等を用いて回折方向、回折角などを可変とした構造にすることで、レーザ光Ｌ１の回折方向、回折角等を自由に制御することが可能となる。例えば、明るい場所や、窓から入る明光が存在する場合には、レーザ光Ｌ１の回折方向を周辺の光の方向と異なる方向に指向性を持たせることで、より明るい画像を得ることができる。【００６２】  スクリーン１０３に微細な凹凸パターンを形成するもう一つの理由は、安全性の確保である。レーザ光Ｌ１はコヒーレンスが高いため、スクリーン１０３からの反射光が何らかのレンズ作用により集光された場合に、高いパワー密度となる可能性がある。この問題を解決するためには、レーザ光Ｌ１のコヒーレンスを下げるのが有効である。コヒーレンスが低下すれば集光特性が劣化し、通常のランプ光と同様の環境で使用することが可能となる。これを実現するために、スクリーン１０３に微細な凹凸パターンを形成し、スクリーン１０３を拡散板として用いる。拡散板で反射または拡散板を透過したレーザ光Ｌ１は空間的なコヒーレンスが大きく低下するため、集光特性が大幅に低下する。これによって、高いパワー密度に集光されることが無く���り、安全性が向上する。【００６３】  このように、本実施の形態１では、レーザ投射部１０１と、スクリーン１０３と、アーム１０２を備え、スクリーン１０３に対するレーザ投射部１０１の位置、及びレーザ投射部１０１からの光出射方向を、アーム１０２により制限することとしたので、レーザ投射部１０１から出射されるレーザ光Ｌ１が、スクリーン１０３以外の部分を直接照射することを防止することができ、これにより、レーザディスプレイ装置の安全性を確保することができる。【００６４】  また、光源として半導体レーザを使用することとしたので、レーザディスプレイ装置の小型化を図ることができ、また、所定の波長範囲で半導体レーザを駆動することとしたので、低電力化を図ることが可能となる。【００６５】（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、レーザディスプレイ装置におけるレーザ照射部の構成を示している。【００６６】  この実施の形態２のレーザディスプレイ装置は、上記実施の形態１のレーザ投射部１０１における、２次元スイッチを用いた画像変換光学系２００に代わる走査型光学系３００を備えたものである。【００６７】  図３において、３０１ａ〜３０１ｃは、ＲＧＢの３原色光源であり、３０２、及び３０３は、ＲＧＢの３原色光源３６１ａ〜３０１ｃから出射されたレーザ光を走査するミラーである。【００６８】  走査型光学系３００は、コリメートされたＲＧＢの３原色光源３０１ａ〜３０１ｃから出たレーザ光を、ミラー３０２で水平方向に走査し、さらに、ミラー３０３で垂直方向に走査することで、スクリーン上に２次元の画像を表示するものである。走査ミラー３０２，３０３は光のロスが非常に小さく、効率よく光を利用することができるものである。【００６９】  このような走査型光学系３００を用いたレーザディスプレイ装置では、光ビームはコリメートされており、高いパワー密度を有するため、安全性により配慮する必要がある。【００７０】  この安全性を高めるためには、スクリーン１０３に拡散機能を持たせ、スクリーン１０３から反射した光のコヒーレンスを大幅に低減することが好ましい。また、走査型光学系３００内のレーザ光の走査が停止した場合に、自動的にレーザ光の照射を停止する安全装置を設けることが好ましい。なお、走査型光学系３００において、レーザ光走査の方法としては、ポリゴンミラーを用いる方法や、マイクロマシーンを利用した方法などが利用可能である。特に、マイクロマシーンを利用すれば、超小型のレーザ投射部を実現することが可能となる。【００７１】  また、レーザ投射部１０１を複数設けることにより、スクリーン１０３上におけるレーザ光Ｌ１の干渉を防止することができ、スペックルノイズをさらに低減することが可能となる。【００７２】  このように本実施の形態２では、実施の形態１の２次元スイッチを用いた映像変換光学系に代わる、前記コヒーレント光源からの光を前記スクリーン上に２次元的な画像が形成されるよう走査するビーム走査器を備えたので、前記光学系の小型化が可能となり、ディスプレイ装置の小型化が可能となる。【００７３】（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、図４（ａ）はレーザディスプレイ装置４００のアームを折り畳んだ状態、図４（ｂ）はレーザディスプレイ装置４００の使用時のアームを起こした状態を示している。【００７４】  この実施の形態３のレーザディスプレイ装置４００は、背面投写型のレーザディスプレイ装置４００である。【００７５】  このレーザディスプレイ装置４００は、レーザ投射部４０１と、アーム４０２と、透過型スクリーン４０３とを有しており、該レーザ投射部４０１は、スクリーン４０３に取り付けられたアーム４０２により、スクリーン４０３の背面側に位置するよう支持されている。【００７６】  ここで、レーザ投射部４０１は、実施の形態１のレーザ投射部１０１と同様、レーザ光を出射する１つ以上のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を、画像Ｉに変換する画像変換光学系とを有している。【００７７】  アーム４０２の一端は、スクリーン４０３に回動可能に取り付けられており、その他端には、レーザ投射部４０１が回動可能に取り付けられている。ここで、スクリーン４０３に対するアーム４０２の起き上がり角度、及びスクリーン４０２に対するアーム４０２の水平方向の回転角度は一定範囲に制限されており、また、アーム４０２に対するレーザ投射部４０１の可動範囲及び可動方向も一定範囲に制限されている。このように、アーム４０２とレーザ投射部４０１の可動範囲を一定の範囲に制限することにより、レーザ投射部４０１からの出射光Ｌ１の照射領域を、スクリーン４０３上の領域に限定することができる。【００７８】  この実施の形態３のレーザディスプレイ装置４００は、図１に示す実施の形態１の反射型のレーザディスプレイ装置１００とは、アーム４０２を、スクリーン４０３の裏面側に起き上がらせ、レーザ光Ｌ１をスクリーン４０３の裏面から投射する点で大きく異なる。【００７９】  レーザ投射部４０１から出たレーザ光Ｌ１は、スクリーン４０３に照射され、スクリーン４０３を透過したレーザ光Ｌ１が、画像Ｉとしてスクリーン４０３上に表示される。スクリーン４０３には、微細な凹凸が形成されており、レーザ光Ｌ１はスクリーン４０３上で拡散される。【００８０】  このような構成の実施の形態３の背面投射型のレーザディスプレイ装置４００では、上記実施の形態１の反射型のものと比べて、より安全性を高めることが可能である。例えば、レーザディスプレイ装置４００において、スクリーン４０３の裏面側をカバー等で覆うことにより、スクリーン４０３に照射されるレーザ光を外部と完全に遮断することが可能となる。この場合、レーザ光Ｌ１が直接外部に照射される可能性は皆無となり、安全性は確実に確保される。また、スクリーン４０３に照射されたレーザ光Ｌ１は拡散されているため、空間コヒーレンシーが低下しており、通常のランプ光等と同様の安全基準で利用することが可能となる。【００８１】（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、図５（ａ）はレーザディスプレイ装置５００の、レーザ投射部の支持台を倒した状態を、図５（ｂ）はレーザディスプレイ装置５００の使用時の、レーザ投射部の支持台を起立させた状態を示している。【００８２】  このレーザディスプレイ装置５００は、レーザ投射部５０１と、支持台５０２と、スクリーン５０３とを有しており、該レーザ投射部５０１は、スクリーン５０３に取り付けられた回動可能に取り付けられた支持台５０２により、スクリーン５０３表面側に位置するよう支持されている。【００８３】  ここで、レーザ投射部５０１は支持台５０２に固定されており、さらに支持台５０２は、スクリーン５０３に対して垂直に起立するようヒンジ等を用いて固定されている。スクリーン５０３は、拡散板としての機能と、回折効果とを得るために、周期的な凹凸構造が形成されている。【００８４】  このレーザディスプレイ装置５００は、図１に示す実施の形態１のレーザディスプレイ装置１００で、レーザ照射部１０１を長尺のアーム１０２により支持し、スクリーン１０３の上方からレーザ光Ｌ１の照射を行うのとは異なり、レーザ照射部５０１を、スクリーン５０３に対して垂直に起立可能となるよう取り付けられた背の低い支持台５０２により支持し、レーザ投射部５０１の支持台５０２を起立させて、スクリーン５０３に対して側面近傍側からレーザ光の照射を行う。【００８５】  この実施の形態４のレーザディスプレイ装置５００では、レーザ投射部５０１から出たレーザ光Ｌ１は、スクリーン５０３により拡散、及び回折されて、スクリーン５０３に垂直な方向に反射する。これによって、スクリーン５０３を正面から見る人に向かって、画像変換された光を照射することができる。【００８６】  このような構成の実施の形態４によれば、非常にコンパクトなレーザディスプレイ装置が実現できる。【００８７】  なお、本実施の形態４では、反射型のレーザディスプレイ装置について説明したが、透過型のスクリーンを使用することにより、アーム起立型の背面投射型レーザディスプレイ装置を構成することが可能である。【００８８】  また、レーザ投射部５０１の画像光学系は、図３に示すような走査型のものを用いるのが好ましい。これは、図２に示すようなレンズを用いる光学系では、レーザ投射部５０１からスクリーン１０３までの距離に応じた画像の歪みが生じ、かかる歪みを補正するための機構が別途必要となるためである。【００８９】  さらに、上述した各実施の形態に係るレーザディスプレイ装置１００，４００，５００は、そのレーザ投射部を、フォトディテクタ（図示せず）を有するものとしてもよい。このようにフォトディテクタを備えることで、レーザディスプレイの機能を大幅に向上することができる。例えば、フォトディテクタを備えることにより、スクリーン１０３上の画像Ｉをモニターすることができ、画像Ｉの色彩や明暗等をフィードバックすることで、より美しい画像を再現できる。【００９０】  具体的には、画像の明るさや色調を検知することで、照射するレーザ光Ｌ１の強度や比率を制御し、いかなる場合においても最適な色調を再現することが可能となる。また、スクリーン１０３上に配置した画像情報を含む部材、例えば、文字が記載された原稿、にレーザ光Ｌ１を照射し、その反射光をフォトディテクタにより検知することで、画像情報を読みとるコピー機としても利用することが可能となる。特に、レーザ光源として、３原色レーザを用いれば、簡易なカラーコピー機を実現することができる。【００９１】  また、安全性の観点からもフォトディテクタは有効である。例えば、レーザ投射部１０１とスクリーン１０３との間に異物が存在する場合や、レーザ投射部１０１内のレーザ光の走査が何らかの原因で止まった場合等に、フォトディテクタによりこれらの異常を検知して、レーザ照射を停止することができる。また、フォトディテクタによりレーザ光Ｌ１の反射光を検出することで、レーザ光Ｌ１の照射領域がスクリーン１０３から外れたことを検出することができ、レーザ光Ｌ１がスクリーン１０３以外を照射する場合に、レーザ光Ｌ１の照射を停止することにより、より安全性を向上することができる。このようにフォトディテクタを用いてレーザ光Ｌ１の誤照射を検知するようにすれば、安全性を確保するために必要な限定、例えば、アーム１０２の形状や硬度、あるいはレーザ投射部１０１の固定位置等、を緩和することができ、レーザディスプレイ装置の設計の自由度を大幅に拡大することができる。【００９２】（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５に係るレーザディスプレイ装置を説明する図である。【００９３】  本実施の形態５に係るレーザディスプレイ装置６００は、上記実施の形態１のレーザディスプレイ装置１００において、アームを収縮可能とし、さらにスクリーンを折畳み可能とすることにより、安全性の確保を図ると共に、その携帯性を高めたものである。【００９４】  図６（ａ）は、レーザディスプレイ装置６００を折り畳んだ状態を、図６（ｂ）はスクリーンを広げた状態を示し、図６（ｃ）は、レーザディスプレイ装置６００のアーム６０２を起こして使用する時の状態を示している。【００９５】  レーザディスプレイ装置６００は、図６（ａ）に示すように、レーザ投射部６０１と、アーム６０２と、スクリーン６０３とを有しており、レーザ投射部６０１は、スクリーン６０３に取り付けられたアーム６０２により支持されている。なお、レーザ投射部６０１は、上記実施の形態１と同じものである。【００９６】  スクリーン６０３は、折り畳み式になっており、図６（ａ）に示す収納時の状態から、図６（ｂ）あるいは図６（ｃ）に示すように、拡大することが可能である。以下、このようなスクリーン６０３の構造について説明する。【００９７】  図７は、スクリーン６０３の構造を説明するための図である。図７（ａ）は、スクリーン６０３を収納した状態を示し、図７（ｂ）は、スクリーン６０３を拡大する途中の状態を示し、図７（ｃ）は、スクリーン６０３を拡大した状態を示している。【００９８】  スクリーン６０３は、図７に示すように、４枚のスクリーン片６０３ａ〜６０３ｄからなり、スクリーン片６０３ａとスクリーン片６０３ｂとが軸部７０１ａにより、スクリーン片６０３ｂとスクリーン片６０３ｃとが軸部７０１ｂにより、また、スクリーン片６０３ｃとスクリーン片６０３ｄとが軸部７０１ｃにより、これら４枚のスクリーン片からなる１つのスクリーン６０３が形成されるよう連結されている。【００９９】  スクリーン６０３は、かかる構成により、図７（ａ）に示すように折畳んだ形態や、図７（ｃ）に示すように拡大した形態をとることが可能となる。【０１００】  なお、スクリーン６０３を拡大する機構は、上述のものに限らず、例えば、複数の薄いスクリーン片を蛇腹状に折畳み可能となるよう連結したものや、個々のスクリーン片をその側面に連結突起と連結溝を形成したものとし、個々のスクリーン片を、その連結突起と連結溝を用いて複数連結して、１つのスクリーンを組み立てるものであってもよい。また、スクリーン６０３の材質としては、硬質材料の他、形状記憶の材料などを利用することができる。【０１０１】  アーム６０２は、図６（ｂ）に示すように、第１の筒状アーム部材６０２ａと第２の筒状アーム部材６０２ｂと第３の筒状アーム部材６０２ｃとからなる。第２の筒状アーム部材６０２ｂは、第１の筒状アーム部材６０２ａの内部に摺動可能に挿入されており、同様に、第３の筒状アーム部材６０２ｃは、第２の筒状アーム部材６０２ｂの内部に摺動可能に挿入されている。第１の筒状アーム部材６０２ａ、第２の筒状アーム部材６０２ｂ、及び第３の筒状アーム部材６０２ｃのそれぞれには、係合片（図示せず）が設けられており、これらが互いに係合することにより、第２の筒状アーム部材６０２ｂ、及び第３の筒状アーム部材６０２ｃが所定の長さ以上に伸長しないよう規制されている。このように、各筒状アーム部材のそれぞれが所定長以上に伸張することを防止することにより、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外の領域に直接照射されることを防止することができる。
次に、作用効果について説明する。【０１０２】  図６（ａ）に示す収納状態でレーザディスプレイ装置６００を使用する場合は、アーム６０２を伸張させずにスクリーン６０３に対して所定の高さまで起き上がらせ、レーザ投射部６０１を所定の位置に固定し、レーザ光Ｌ１を照射する。【０１０３】  なお、スクリーン６０３の拡大とアーム６０２の伸張とをそれぞれ検出するセンサを設け、スクリーン６０３が拡大されていない状態でアーム６０２が伸張された場合に、レーザ光Ｌ１の照射を停止するよう、レーザ投射部６０１を制御することにより、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外を照射することを防止することができる。【０１０４】  また、レーザディスプレイ装置６００を拡大して使用する場合は、図６（ａ）に示す状態から、図６（ｂ）に示すように、スクリーン６０３を拡大し、アーム６０２を伸張する。さらに、図６（ｃ）に示すように、アーム６０２をスクリーン６０３に対して所定の高さまで起立させ、レーザ投射部６０１を所定の位置に固定する。【０１０５】  ここで、レーザディスプレイ装置６００は、アーム６０２の伸張にともない、レーザ光Ｌ１の投射面積を自動的に切り替えるようにしてもよい。このように、スクリーン６０３の大きさ、あるいはアーム６０２の長さに応じて、レーザ光Ｌ１の投射面積を自動的に調整することにより、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外の部分を直接照射することを防止することができる。【０１０６】  また、アーム６０２は、図６に示すものに限らず、図８に示すように、１つのアーム部材の一端を他のアーム部材の一端に嵌め込んで長さを変える嵌合式にしたものでも良い。以下、このような嵌合式のアームについて説明する。【０１０７】  図８（ａ）、及び図８（ｂ）は、嵌合式のアームを説明するための図である。図８（ａ）は、スクリーン６０３を折畳んだ状態を示す側面図、図８（ｂ）は、スクリーン６０３を拡大した状態を示す側面図である。【０１０８】  第１のアーム部材８０１と第２のアーム部材８０２とは、１つの長尺アーム８１０を構成するものであり、第１のアーム部材８０１、及び第２のアーム部材８０２のそれぞれは、支持ピン８０３，８０４により、スクリーン６０３に回転可能に取り付けられている。図８（ａ）に示すように、第１のアーム部材８０１の一端には、突起片８０１ａが設けられ、第２のアーム部材８０２の一端には、該突起片８０１ａと嵌合する嵌合凹部８０２ｂが形成されている。【０１０９】  レーザディスプレイ装置８００を、スクリーン６０３を折り畳んだ状態で使用する場合は、図８（ａ）に示すように、第１のアーム部材８０１を、支持ピン８０３を支点として起き上がらせて、レーザ投射部６０１からレーザ光Ｌ１を、図６（ａ）に示す折り畳んだ状態６０３のスクリーンの表面（スクリーン片６０３ａの表面）上に照射する。【０１１０】  一方、スクリーン６０３を拡大した状態で使用する場合は、図８（ｂ）に示すように、第１のアーム部材８０１から支持ピン８０３を抜き取って第１のアーム部材８０１をスクリーン６０３から外し、第２のアーム部材８０２の一端の嵌合凹部８０２ｂを、第１のアーム部材８０１の一端の突起片８０１ａに嵌め込む。そして、第２のアーム部材８０２を支持する支持ピン８０３を支点として、アーム６０２を所定の高さまで起き上がらせて、レーザ光Ｌ１を、広げたスクリーン６０３上に照射する。このようにアーム６０２を嵌合式にすることで、レーザ光Ｌ１の照射時のアーム長は、スクリーン６０３の大きさに応じたものとなり、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外の領域に直接照射されることを防止することができる。【０１１１】  以上のように、本実施の形態６のレーザディスプレイ装置６００によれば、アーム６０２を伸縮可能な構造とし、スクリーン６０３を折畳み可能な構造としたので、レーザディスプレイ装置６００の携帯性を大幅に向上させることが可能となる。【０１１２】  また、アーム６０２の長さやスクリーン６０３の大きさに合わせて、レーザ投射部６０１から投射されるレーザ光Ｌ１の投射範囲が、スクリーン６０３上の領域に限定されるよにしたので、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外の領域を直接照射することを防止することができ、携帯型のレーザディスプレイ装置６００の安全性をより高めることが可能となる。【０１１３】  なお、本実施の形態６のレーザディスプレイ装置６００は、上記実施の形態３の装置の様に、背面投射型のものとすることも可能であり、また、フォトディテクタを設けることにより、上述したように、レーザディスプレイ装置６００の機能性、及び安全性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】  本発明に係るレーザディスプレイ装置は、レーザ光をスクリーン上に投射して画像表示するレーザディスプレイ装置において、レーザ光がスクリーン以外に直接照射されるのを防止したもので、安全性に優れ、小型化によりモバイル用途への応用が可能なものであり、次世代の携帯用レーザディスプレイを実現する上で有用なものである。
【図１】
2005083494.tif 000002
【図２】
2005083494.tif 000003
【図３】
2005083494.tif 000004
【図４】
2005083494.tif 000005
【図５】
2005083494.tif 000006
【図６】
2005083494.tif 000007
【図７】
2005083494.tif 000008
【図８】
2005083494.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月24日(2006.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視域の波長を有する少なくとも一つのコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源からの光を映像に変換する映像変換光学系を有するレーザ投射部と、
前記レーザ投射部からの光を投射するスクリーンと、
前記スクリーンに取り付けられ、前記レーザ投射部を支持する支持部材と、を備え、
前記レーザ投射部からの光を直接投射する領域を、前記スクリーン上の領域に限定した、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記レーザ投射部は、該レーザ投射部からの光が前記スクリーン上にのみ入射するよう、その可動範囲、及び可動方向を前記支持部材により制限したものである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記レーザ投射部は、前記スクリーン上の前記レーザ光が照射されている領域と前記レーザ光が照射されていない領域とのレーザ光の強度差に応じて、レーザ光照射の強度を変化させる、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記映像変換光学系は、前記コヒーレント光源からの光を空間的に変調する２次元スイッチアレイと、該２次元スイッチアレイの像を拡大投影するレンズ光学系とを有する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記映像変換光学系は、前記コヒーレント光源からの光を前記スクリーン上に２次元的な画像が形成されるよう走査するビーム走査器を有する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記コヒーレント光源は、少なくとも３つの光源を有し、それぞれの光源波長が４３０〜４５５ｎｍ、６３０〜６５０ｎｍ、及び５１０〜５５０ｎｍである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記スクリーンは、その表面積を２倍以上に拡張可能な折り畳み構造としたものである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のディスプレイ装置において、
前記アームは、その長さを伸縮可能な構造としたものであり、
前記スクリーン上での前記光学系からの光の投射面積は、前記アームの長さと前記スクリーンの面積とに連動して変化する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記スクリーンは、拡散板により構成し、前記スクリーンで反射した反射光、または前記スクリーンを透過した透過光の回折角を、該反射光あるいは透過光が指向性を持つよう限定したものである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記スクリーンからの反射光の一部を検出するフォトディテクタを備え、
前記レーザ投射部からの光の投射を、前記フォトディテクタが検出した反射光の状態に基づいて制御する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記コヒーレント光源を前記スクリーンに搭載し、前記コヒーレント光源からの光を、光伝達媒体により前記映像変換光学系へ供給する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のディスプレイ装置において、
前記光伝達媒体は、光ファイバである、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光照射による携帯型のディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視域のレーザ光源を用いたディスプレイは、小型化、低消費電力化が可能であり、ＲＧＢの３原色レーザを用いることでフルカラーの画像表示が可能になる。また、レーザは広い色度範囲を表現することが可能であり、特許文献１、あるいは特許文献２に示すレーザディスプレイ装置のように、レーザを光源として用いることで、高色彩な画像表示を実現することが出来る。
【０００３】
従来、レーザディスプレイは、固体レーザを光源とする屋外用ディスプレイや映画館などで用いられる比較的大型の表示装置を中心に開発されている。一方で、小型のレーザディスプレイは、光源を半導体レーザとすることで低消費電力化が可能になり、モバイル用途に適している。
【０００４】
しかしながら、レーザディスプレイをモバイル用途で利用するには、安全面において課題がある。一般にレーザ光源はコヒーレンシーが高く、指向性がよいため、集光すると高いパワー密度となるので、安全基準を確保した状態で使用するのが好ましい。光源出力にもよるが、集光したパワー密度の高いレーザ光が周囲の人に直接照射される可能性のある場合には、その利用が厳しく規制されている。
【特許文献１】特開２００３−２７９８８９号公報
【特許文献２】特開平１０−２９３２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、レーザディスプレイをモバイル用途に利用する場合、レーザ照射光が周辺に照射される可能性がある。モバイル用途では、周りの人のことを考えて安全性を十分確保する必要がある。
【０００６】
例えば、ディスプレイ装置により画像を見る場合、画像の照度は重要な要素であり、光源としては１０ｍＷ〜１００ｍＷの強度が必要となる。この場合、レーザ光がコヒーレンシーの高い状態で直接人に当たるのは避けなければならない。すなわち、レーザディスプレイにおいて、コヒーレンシーの高いレーザ光が直接人体に照射されないように、ディスプレイ装置を設計する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、レーザ光がスクリーン以外に直接照射されることを防止し、かつ小型でモバイル用途への応用が可能なディスプレイ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本願請求項１の発明に係るディスプレイ装置は、可視域の波長を有する少なくとも一つのコヒーレント光源と、前記コヒーレント光源からの光を映像に変換する映像変換光学系を有するレーザ投射部と、前記レーザ投射部からの光を投射するスクリーンと、前記スクリーンに取り付けられ、前記レーザ投射部を支持する支持部材と、を備え、前記レーザ投射部からの光を直接投射する領域を、前記スクリーン上の領域に限定した、ことを特徴とする。
【０００９】
これにより、レーザ光がスクリーン以外の部分に直接照射されることを防止することができ、安全にレーザディスプレイを駆動することが可能になる。
【００１０】
本願請求項２の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記レーザ投射部は、該レーザ投射部からの光が前記スクリーン上にのみ入射するよう、その可動範囲、及び可動方向を前記支持部材により制限したものである、ことを特徴とする。
【００１１】
これにより、レーザ光がスクリーン以外の部分に直接照射されることを防止することができる。
【００１２】
本願請求項３の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記レーザ投射部は、前記スクリーン上の前記レーザ光が照射されている領域と前記レーザ光が照射されていない領域とのレーザ光の強度差に応じて、レーザ光照射の強度を変化させる、ことを特徴とする。
【００１３】
これにより、ディスプレイ装置が使用される環境に応じた最適な画像を得ることができる。
【００１４】
本願請求項４の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記映像変換光学系は、前記コヒーレント光源からの光を空間的に変調する２次元スイッチアレイと、該２次元スイッチアレイの像を拡大投影するレンズ光学系とを有する、ことを特徴とする。
【００１５】
これにより、半導体レーザを光源とする、高精細、かつ高色調な画像を得ることができる。
【００１６】
本願請求項５の発明に係るディスプレイ装置は、前記映像変換光学系は、前記コヒーレント光源からの光を前記スクリーン上に２次元的な画像が形成されるよう走査するビーム走査器を有する、ことを特徴とする。
【００１７】
これにより、前記光学系の小型化が可能となり、ディスプレイ装置の小型化が可能となる。
【００１８】
本願請求項６の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記コヒーレント光源は、少なくとも３つの光源を有し、それぞれの光源波長が４３０〜４５５ｎｍ、６３０〜６５０ｎｍ、及び５１０〜５５０ｎｍであることを特徴とする。
【００１９】
これにより、表現色の再現性を高めることができ、かつ低消費電力化を図ることができる。
【００２０】
本願請求項７の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記スクリーンは、その表面積を２倍以上に拡張可能な折り畳み構造としたものである、ことを特徴とする
これにより、ディスプレイ装置の携帯性を高めることができる。
【００２１】
本願請求項８の発明に係るディスプレイ装置は、請求項７に記載のディスプレイ装置において、前記アームは、その長さを伸縮可能な構造としたものであり、前記スクリーン上での前記光学系からの光の投射面積は、前記アームの長さと前記スクリーンの面積とに連動して変化する、ことを特徴とする。
【００２２】
これにより、スクリーンの表面積を変えた場合でも、レーザ光がスクリーン以外の部分に直接照射されることを防止することができ、ディスプレイ装置の安全性を高めることができる。
【００２３】
本願請求項９の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記スクリーンは、拡散板により構成し、前記スクリーンで反射した反射光、または前記スクリーンを透過した透過光の回折角を、該反射光あるいは透過光が指向性を持つよう限定したものである、ことを特徴とする。
【００２４】
これにより、ディスプレイ装置の視野角を、その使用目的に応じて設定することができる。また、視野角を限定することにより、レーザパワーを抑えることができ、消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００２５】
本願請求項１０の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記スクリーンからの反射光の一部を検出するフォトディテクタを備え、前記レーザ投射部からの光の投射を、前記フォトディテクタが検出した反射光の状態に基づいて制御することを特徴とする。
【００２６】
これにより、画像のフィードバック制御が可能となり、高精細な画像を得ることができる。また、レーザ光の照射状況を検出し、必要な場合にはレーザ照射を停止することが可能となり、ディスプレイ装置の安全性を高めることができる。
【００２７】
本願請求項１１の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記コヒーレント光源を前記スクリーンに搭載し、前記コヒーレント光源からの光を、光伝達媒体により前記映像変換光学系へ供給する、ことを特徴とする。
【００２８】
これにより、光学系の小型化を図ることができ、ディスプレイ装置の小型化が可能となる。
【００２９】
本願請求項１２の発明に係るディスプレイ装置は、請求項１１に記載のディスプレイ装置において、前記光伝達媒体は、光ファイバであることを特徴とする。
【００３０】
これにより、レーザ投射部以外の場所にコヒーレント光源を配置することができ、光学系の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、レーザ光を発するレーザ投射部とスクリーンとを、アームを介して連結し、前記アームによりレーザ投射部の角度、位置の調整範囲を限定することとしたので、レーザ投射部から発せられるレーザ光が前記スクリーン以外の部分に直接照射されることを防止することができ、安全にレーザディスプレイを駆動することが可能になる。
【００３２】
また、スクリーンをアームとともに折畳み可能としたので、ディスプレイ装置の携帯性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザディスプレイ装置１００の概略構成を表す図である。
【００３４】
レーザディスプレイ装置１００は、レーザ投射部１０１と、アーム１０２と、スクリーン１０３とを有しており、該レーザ投射部１０１は、スクリーン１０３に取り付けられたアーム１０２により支持されている。
【００３５】
レーザ投射部１０１は、レーザ光を出射する１つ以上のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を、画像Ｉに変換する画像変換光学系とを有している。
【００３６】
アーム１０２の一端は、スクリーン１０３に回動可能に取り付けられており、その他端には、レーザ投射部１０１が回動可能に取り付けられている。ここで、スクリーン１０３に対するアーム１０２の起き上がり角度、及びスクリーン１０２に対するアーム１０２の水平方向の回転角度は一定範囲に制限されている。また、アーム１０２に対するレーザ投射部１０１の可動範囲及び可動方向も、該レーザ投射部１０１からの出射光Ｌ１がスクリーン１０３上からはみ出さないよう制限されている。
【００３７】
このレーザディスプレイ装置１００は、通常は、図１（ａ）に示すように、スクリーン１０３に対してレーザ投射部１０１とアーム１０２とを折り畳んだ状態にしておき、ディスプレイとして使用する場合、図１（ｂ）に示すように、アーム１０２をスクリーン１０３に対して所定の高さまで起き上がらせ、レーザ投射部１０１をスクリーン１０３から一定距離離した状態とする。
【００３８】
このようにレーザディスプレイ装置１００の使用時にレーザ投射部１０１とスクリーン１０３との間に距離をとることで、レーザ投射部１０１内の画像変換光学系を簡素化することができる。つまり、レーザ投射部１０１とスクリーン１０３との距離が近いと、スクリーン１０３に拡大する像の拡大率が大きくなるため、画像変換光学系が複雑になり、その小型化が難しい。さらに、画像変換光学系の収差により像がゆがむ場合があり、画像変換光学系に高い精度が要求される。これに対してアーム１０２によりレーザ投射部１０１をスクリーン１０３から離すことで、レーザ投射部１０１の構成の簡素化が可能となる。
【００３９】
また、アーム１０２によりレーザ投射部１０１をスクリーン１０３上に位置するよう支持することで、スクリーンに対するレーザ投射部１０１の移動範囲とレーザ投射時の位置を制限することができ、レーザ光Ｌ１がスクリーン１０３以外の部分に直接照射されることを防止することができる。また、レーザ投射を行うときのアーム１０２の位置と、レーザ駆動とを連動させれば、誤動作によりレーザが照射されることを防ぐことができる。例えば、アーム１０２にその回転角度を検出するセンサーを取り付けて、スクリーン１０３に対するアーム１０２の位置を検出するようにし、アーム１０２のスクリーンに対する位置が、レーザ照射を行っても安全な位置になるまでは、レーザディスプレイ装置１００の電源がＯＮにならないようにすることにより、レーザ光Ｌ１の誤照射を防止し、レーザディスプレイ装置１００の安全性を高めることができる。
【００４０】
また、アーム１０２を起こしたときの、スクリーン１０３とレーザ投射部１０１との間のスペースは、人の頭部が誤って入り込むことがないような広さにしておく必要があり、具体的には、人の頭部が入らない、１５ｃｍ以下にすることが望ましい。
【００４１】
次に、レーザ投射部１０１の詳細について説明する。
図２（ａ）は、レーザ投射部１０１の構成を表す図である。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、レーザ投射部１０１は、レーザ光源２０１と、２次元スイッチ２０２と、プリズム２０３と、レンズ２０４とを有している。このうち、２次元スイッチ２０２、プリズム２０３、及びレンズ２０４は、レーザ光源２０１から出射されるレーザ光を画像Ｉに変換する画像変換光学系２００を構成している。レーザ投射部１０１において、レーザ光源２０１から出たレーザ光は、画像変換光学系２００により画像に変換され、スクリーン１０３上に照射される。
【００４３】
レーザ光を画像へ変換する方式は幾つかのものがあるが、例えば図２（ａ）に示すような２次元スイッチ２０２を利用した方法がある。レーザ光源２０１から出たレーザ光は、プリズム２０３を介して２次元スイッチ２０２上に投射され、２次元スイッチ２０２の像がレンズ２０４によってスクリーン１０３上に拡大投影されることにより画像が表示される。
【００４４】
２次元スイッチ２０２としては、液晶スイッチを用いる方式と、マイクロマシーンにより構成される２次元ミラースイッチを用いる方式がある。このうち、液晶スイッチは透過型と反射型のものがあり、何れの方式のものを用いてもよい。また、マイクロマシーンを利用する場合は、高い解像度と、高い光の利用効率を実現できる。なお、２次元スイッチ２０２を用いる場合は、画像変換光学系２００によりレーザ光が拡大され、レーザ光のパワー密度が大きく低下するため、レーザディスプレイ装置１００はより安全なものとなる。
【００４５】
図２（ｂ）は、レーザ光源２０１の詳細な構成を表す図である。レーザ光源２０１は、ＲＧＢ３色に対応する３原色レーザである光源２０５ａ〜２０５ｃと、回折素子２０６とを有している。
【００４６】
レーザ光源２０１のパッケージ内には、図２（ｂ）に示すようにＲＧＢ３原色の面発光レーザ２０５ａ〜２０５ｃが設置され、それぞれのレーザ２０５ａ〜２０５ｃからの光は、回折素子２０６によりコリメートされてレーザ光Ｌ２となる。
【００４７】
レーザ２０５ａ〜２０５ｃとしては、半導体レーザ、または波長変換素子と半導体レーザとを組み合わせたものを用いることができる。例えば、赤色レーザ光は、ＡｌＧａＡｓＰ半導体レーザにより、青色レーザ光は、ＧａＮ半導体レーザにより実現することができる。また、緑色レーザ光は、半導体レーザを波長変換素子により波長変換することで実現できる。このとき、半導体レーザに高周波を重畳することで、光の時間的なコヒーレンスを低減することができる。つまり、半導体レーザに高周波を重畳すると、半導体レーザの発振波長スペクトルが拡大し、コヒーレンスが低下する。これにより、光源の集光特性が劣化し、より安全な光となる。さらに、レーザ光Ｌ１の干渉により発生するスペックルノイズを低減できるため、より高精細な画像表示を行うことができる。
【００４８】
以下、本実施の形態１のレーザディスプレイ装置１００における、ＲＧＢ光源の発振波長について簡単に説明する。レーザディスプレイ装置１００において、波長と視感度とは密接な関係を有しており、使用する波長と必要な光強度は、視感度への影響を考慮した上で決定され、また波長と色再現性の広さは、色度への影響を考慮した上で決定される。このため、レーザディスプレイ装置１００においては、ＲＧＢ光源の発振波長が重要になる。
【００４９】
例えば、赤色の波長を６４０ｎｍに固定し、緑色の波長を５３２ｎｍに固定したとき、青色光は、その波長が４３０ｎｍ以下になると視感度が低下するため、青色を表現するために必要とするパワーが急増する。また、青色光は波長が４６０ｎｍ以上になると緑色の領域に近づくため、青色を表現するための大きなパワーが必用となるのみならず、表現可能な色範囲が狭くなり、さらには、色範囲を広範にするために、赤色のパワーを増大させる結果となる。一方、ＧａＮ半導体による青色レーザは、通常４１０ｎｍ近傍で高出力レーザが実現されている。この波長を長波長側にシフトさせるには、Ｉｎの添加量を増大させる必要があるが、Ｉｎの添加量を増大させると、Ｉｎの偏析により結晶組成が悪くなり、半導体レーザの信頼性、及び高出力特性が劣化する。このため、ＧａＮを用いた青色レーザでは波長が４５５ｎｍ以下に設定することが望まれる。また、色再現性の観点からも、波長が短い青色光源を用いる方が、青色領域において表現できる色の範囲が広がるため好ましい。
【００５０】
以上の観点より、青色レーザの波長領域としては、４３０ｎｍ〜４５５ｎｍとするのが好ましい。さらに好ましくは、４４０〜４５０ｎｍが望まれる。この波長領域の青色光を用いることにより、必要パワーの低減による低消費電力化と高い色再現性を実現することができる。
【００５１】
赤色半導体レーザは、ＡｌＧａＡｓ系半導体材料またはＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料によって実現できる。その波長領域は、高出力化を実現するには、波長６３０〜６５０ｎｍが好ましく、さらには、視感度、及び青色光の使用波長領域を拡大する意味からも６４０ｎｍ±５ｎｍが最も好ましい。
【００５２】
緑色レーザはＺｎＳｅ系半導体レーザにより実現可能である。ＺｎＳｅ系半導体レーザは、ファブリペロー型半導体レーザにおいては導波路内の光パワー密度が高いため、信頼性を得るのが難しかった。しかしながら、本発明のような面発光レーザの構成とすることで、結晶内での光パワー密度の低減を図ることができ、高信頼性を確保することができる。色バランスを考慮した波長領域としては、５１０〜５５０ｎｍの波長領域が必要であるが、半導体レーザの信頼性を考慮すると５１０〜５２０ｎｍの領域において高い信頼性と高出力特性が実現できる。また、緑色半導体レーザは、ＧａＮにＩｎを大量にドーピングすることでも実現可能である。この場合でも波長領域５００〜５２０ｎｍとするのが望ましい。
【００５３】
さらに、色度範囲を拡大するために、上記３原色以外に第４の光を加えることで、色の再現性が大幅に向上する。加える色としては４８０ｎｍ近傍の青緑色である。この領域は、従来の３原色からなる色度範囲では実現出来なかった色の領域であり、表現できる色の範囲を大幅に拡大することが可能となる。
【００５４】
以上のような特性を有する光源２０５ａ〜２０５ｃの設置場所は、レーザ投射部１０１内に限らず、アーム１０２、あるいはスクリーン１０３に設置しても良い。この場合、光源２０５ａ〜２０５ｃとレーザ投射部１０１とを光学系、例えば光ファイバーで繋ぐことで、レーザ投射部１０１以外からのレーザ光の供給が可能となる。このように光源２０５ａ〜２０５ｃをレーザ投射部１０１以外の部分に設置することで、レーザ投射部１０１の小型化を図ることができ、レーザディスプレイ装置１００の携帯性を向上させることができる。
【００５５】
次に、スクリーン１０３の詳細について説明する。
スクリーン１０３は、レーザ投射部１０１からのレーザ光Ｌ１を拡散するよう、微細な凹凸パターンが形成されている。この様な構造のスクリーンを使用することは２つの意味をもつ。
【００５６】
１つは、ディスプレイの視野角の制御である。レーザディスプレイ装置１００の利用者は、スクリーン１０３上の画像を、レーザ投射部１０１からのレーザ光Ｌ１の反射光により認識する。このため反射光が拡散される範囲が視野角となる。スクリーン１０３の発散角度が広いほど、視野角は広くなるが、ディスプレイの明るさは低下する。このため、スクリーン１０３上に微細な凹凸パターンを形成して回折角を制限することにより、レーザパワーを抑えることができ、消費電力の低減を図ることが可能となる。また、拡散角度を変えることで、例えば視野角が狭い個人専用のものから、視野角が広い複数人観賞用のものに変換することも可能である。
【００５７】
さらに、回折素子を利用すれば、レーザ光Ｌ１の反射、または透過の方向に指向性を持たせることができる。レーザ光Ｌ１の照射方向とスクリーン１０３を見る人の位置関係は、レーザディスプレイ装置１００の構成、例えばアーム１０２とスクリーン１０３の連結位置により複数のパターンが考えられる。スクリーン１０３上に現れる像をより明るく鮮明に見るためには、観察者の方向にレーザ光Ｌ１の反射光を効率よく集める必要がある。この機能を実現するために、回折素子は重要となる。レーザ光源は、コヒーレンスの高い光源であるため、レーザ光Ｌ２の波長スペクトルは非常に狭い。このため、回折素子の設計が非常に容易となる。また回折素子を、液晶等を用いて回折方向、回折角などを可変とした構造にすることで、レーザ光Ｌ１の回折方向、回折角等を自由に制御することが可能となる。例えば、明るい場所や、窓から入る明光が存在する場合には、レーザ光Ｌ１の回折方向を周辺の光の方向と異なる方向に指向性を持たせることで、より明るい画像を得ることができる。
【００５８】
スクリーン１０３に微細な凹凸パターンを形成するもう一つの理由は、安全性の確保である。レーザ光Ｌ１はコヒーレンスが高いため、スクリーン１０３からの反射光が何らかのレンズ作用により集光された場合に、高いパワー密度となる可能性がある。この問題を解決するためには、レーザ光Ｌ１のコヒーレンスを下げるのが有効である。コヒーレンスが低下すれば集光特性が劣化し、通常のランプ光と同様の環境で使用することが可能となる。これを実現するために、スクリーン１０３に微細な凹凸パターンを形成し、スクリーン１０３を拡散板として用いる。拡散板で反射または拡散板を透過したレーザ光Ｌ１は空間的なコヒーレンスが大きく低下するため、集光特性が大幅に低下する。これによって、高いパワー密度に集光されることが無くなり、安全性が向上する。
【００５９】
このように、本実施の形態１では、レーザ投射部１０１と、スクリーン１０３と、アーム１０２を備え、スクリーン１０３に対するレーザ投射部１０１の位置、及びレーザ投射部１０１からの光出射方向を、アーム１０２により制限することとしたので、レーザ投射部１０１から出射されるレーザ光Ｌ１が、スクリーン１０３以外の部分を直接照射することを防止することができ、これにより、レーザディスプレイ装置の安全性を確保することができる。
【００６０】
また、光源として半導体レーザを使用することとしたので、レーザディスプレイ装置の小型化を図ることができ、また、所定の波長範囲で半導体レーザを駆動することとしたので、低電力化を図ることが可能となる。
【００６１】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、レーザディスプレイ装置におけるレーザ照射部の構成を示している。
【００６２】
この実施の形態２のレーザディスプレイ装置は、上記実施の形態１のレーザ投射部１０１における、２次元スイッチを用いた画像変換光学系２００に代わる走査型光学系３００を備えたものである。
【００６３】
図３において、３０１ａ〜３０１ｃは、ＲＧＢの３原色光源であり、３０２、及び３０３は、ＲＧＢの３原色光源３０１ａ〜３０１ｃから出射されたレーザ光を走査するミラーである。
【００６４】
走査型光学系３００は、コリメートされたＲＧＢの３原色光源３０１ａ〜３０１ｃから出たレーザ光を、ミラー３０２で水平方向に走査し、さらに、ミラー３０３で垂直方向に走査することで、スクリーン上に２次元の画像を表示するものである。走査ミラー３０２，３０３は光のロスが非常に小さく、効率よく光を利用することができるものである。
【００６５】
このような走査型光学系３００を用いたレーザディスプレイ装置では、光ビームはコリメートされており、高いパワー密度を有するため、安全性により配慮する必要がある。
【００６６】
この安全性を高めるためには、スクリーン１０３に拡散機能を持たせ、スクリーン１０３から反射した光のコヒーレンスを大幅に低減することが好ましい。また、走査型光学系３００内のレーザ光の走査が停止した場合に、自動的にレーザ光の照射を停止する安全装置を設けることが好ましい。なお、走査型光学系３００において、レーザ光走査の方法としては、ポリゴンミラーを用いる方法や、マイクロマシーンを利用した方法などが利用可能である。特に、マイクロマシーンを利用すれば、超小型のレーザ投射部を実現することが可能となる。
【００６７】
また、レーザ投射部１０１を複数設けることにより、スクリーン１０３上におけるレーザ光Ｌ１の干渉を防止することができ、スペックルノイズをさらに低減することが可能となる。
【００６８】
このように本実施の形態２では、実施の形態１の２次元スイッチを用いた映像変換光学系に代わる、前記コヒーレント光源からの光を前記スクリーン上に２次元的な画像が形成されるよう走査するビーム走査器を備えたので、前記光学系の小型化が可能となり、ディスプレイ装置の小型化が可能となる。
【００６９】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、図４（ａ）はレーザディスプレイ装置４００のアームを折り畳んだ状態、図４（ｂ）はレーザディスプレイ装置４００の使用時のアームを起こした状態を示している。
【００７０】
この実施の形態３のレーザディスプレイ装置４００は、背面投写型のレーザディスプレイ装置４００である。
【００７１】
このレーザディスプレイ装置４００は、レーザ投射部４０１と、アーム４０２と、透過型スクリーン４０３とを有しており、該レーザ投射部４０１は、スクリーン４０３に取り付けられたアーム４０２により、スクリーン４０３の背面側に位置するよう支持されている。
【００７２】
ここで、レーザ投射部４０１は、実施の形態１のレーザ投射部１０１と同様、レーザ光を出射する１つ以上のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を、画像Ｉに変換する画像変換光学系とを有している。
【００７３】
アーム４０２の一端は、スクリーン４０３に回動可能に取り付けられており、その他端には、レーザ投射部４０１が回動可能に取り付けられている。ここで、スクリーン４０３に対するアーム４０２の起き上がり角度、及びスクリーン４０２に対するアーム４０２の水平方向の回転角度は一定範囲に制限されており、また、アーム４０２に対するレーザ投射部４０１の可動範囲及び可動方向も一定範囲に制限されている。このように、アーム４０２とレーザ投射部４０１の可動範囲を一定の範囲に制限することにより、レーザ投射部４０１からの出射光Ｌ１の照射領域を、スクリーン４０３上の領域に限定することができる。
【００７４】
この実施の形態３のレーザディスプレイ装置４００は、図１に示す実施の形態１の反射型のレーザディスプレイ装置１００とは、アーム４０２を、スクリーン４０３の裏面側に起き上がらせ、レーザ光Ｌ１をスクリーン４０３の裏面から投射する点で大きく異なる。
【００７５】
レーザ投射部４０１から出たレーザ光Ｌ１は、スクリーン４０３に照射され、スクリーン４０３を透過したレーザ光Ｌ１が、画像Ｉとしてスクリーン４０３上に表示される。スクリーン４０３には、微細な凹凸が形成されており、レーザ光Ｌ１はスクリーン４０３上で拡散される。
【００７６】
このような構成の実施の形態３の背面投射型のレーザディスプレイ装置４００では、上記実施の形態１の反射型のものと比べて、より安全性を高めることが可能である。例えば、レーザディスプレイ装置４００において、スクリーン４０３の裏面側をカバー等で覆うことにより、スクリーン４０３に照射されるレーザ光を外部と完全に遮断することが可能となる。この場合、レーザ光Ｌ１が直接外部に照射される可能性は皆無となり、安全性は確実に確保される。また、スクリーン４０３に照射されたレーザ光Ｌ１は拡散されているため、空間コヒーレンシーが低下しており、通常のランプ光等と同様の安全基準で利用することが可能となる。
【００７７】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、図５（ａ）はレーザディスプレイ装置５００の、レーザ投射部の支持台を倒した状態を、図５（ｂ）はレーザディスプレイ装置５００の使用時の、レーザ投射部の支持台を起立させた状態を示している。
【００７８】
このレーザディスプレイ装置５００は、レーザ投射部５０１と、支持台５０２と、スクリーン５０３とを有しており、該レーザ投射部５０１は、スクリーン５０３に回動可能に取り付けられた支持台５０２により、スクリーン５０３表面側に位置するよう支持されている。
【００７９】
ここで、レーザ投射部５０１は支持台５０２に固定されており、さらに支持台５０２は、スクリーン５０３に対して垂直に起立するようヒンジ等を用いて固定されている。スクリーン５０３は、拡散板としての機能と、回折効果とを得るために、周期的な凹凸構造が形成されている。
【００８０】
このレーザディスプレイ装置５００は、図１に示す実施の形態１のレーザディスプレイ装置１００で、レーザ照射部１０１を長尺のアーム１０２により支持し、スクリーン１０３の上方からレーザ光Ｌ１の照射を行うのとは異なり、レーザ照射部５０１を、スクリーン５０３に対して垂直に起立可能となるよう取り付けられた背の低い支持台５０２により支持し、レーザ投射部５０１の支持台５０２を起立させて、スクリーン５０３に対して側面近傍側からレーザ光の照射を行う。
【００８１】
この実施の形態４のレーザディスプレイ装置５００では、レーザ投射部５０１から出たレーザ光Ｌ１は、スクリーン５０３により拡散、及び回折されて、スクリーン５０３に垂直な方向に反射する。これによって、スクリーン５０３を正面から見る人に向かって、画像変換された光を照射することができる。
【００８２】
このような構成の実施の形態４によれば、非常にコンパクトなレーザディスプレイ装置が実現できる。
【００８３】
なお、本実施の形態４では、反射型のレーザディスプレイ装置について説明したが、透過型のスクリーンを使用することにより、アーム起立型の背面投射型レーザディスプレイ装置を構成することが可能である。
【００８４】
また、レーザ投射部５０１の画像光学系は、図３に示すような走査型のものを用いるのが好ましい。これは、図２に示すようなレンズを用いる光学系では、レーザ投射部５０１からスクリーン１０３までの距離に応じた画像の歪みが生じ、かかる歪みを補正するための機構が別途必要となるためである。
【００８５】
さらに、上述した各実施の形態に係るレーザディスプレイ装置１００，４００，５００は、そのレーザ投射部を、フォトディテクタ（図示せず）を有するものとしてもよい。このようにフォトディテクタを備えることで、レーザディスプレイの機能を大幅に向上することができる。例えば、フォトディテクタを備えることにより、スクリーン１０３上の画像Ｉをモニターすることができ、画像Ｉの色彩や明暗等をフィードバックすることで、より美しい画像を再現できる。
【００８６】
具体的には、画像の明るさや色調を検知することで、照射するレーザ光Ｌ１の強度や比率を制御し、いかなる場合においても最適な色調を再現することが可能となる。また、スクリーン１０３上に配置した画像情報を含む部材、例えば、文字が記載された原稿、にレーザ光Ｌ１を照射し、その反射光をフォトディテクタにより検知することで、画像情報を読みとるコピー機としても利用することが可能となる。特に、レーザ光源として、３原色レーザを用いれば、簡易なカラーコピー機を実現することができる。
【００８７】
また、安全性の観点からもフォトディテクタは有効である。例えば、レーザ投射部１０１とスクリーン１０３との間に異物が存在する場合や、レーザ投射部１０１内のレーザ光の走査が何らかの原因で止まった場合等に、フォトディテクタによりこれらの異常を検知して、レーザ照射を停止することができる。また、フォトディテクタによりレーザ光Ｌ１の反射光を検出することで、レーザ光Ｌ１の照射領域がスクリーン１０３から外れたことを検出することができ、レーザ光Ｌ１がスクリーン１０３以外を照射する場合に、レーザ光Ｌ１の照射を停止することにより、より安全性を向上することができる。このようにフォトディテクタを用いてレーザ光Ｌ１の誤照射を検知するようにすれば、安全性を確保するために必要な限定、例えば、アーム１０２の形状や硬度、あるいはレーザ投射部１０１の固定位置等、を緩和することができ、レーザディスプレイ装置の設計の自由度を大幅に拡大することができる。
【００８８】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５に係るレーザディスプレイ装置を説明する図である。
【００８９】
本実施の形態５に係るレーザディスプレイ装置６００は、上記実施の形態１のレーザディスプレイ装置１００において、アームを収縮可能とし、さらにスクリーンを折畳み可能とすることにより、安全性の確保を図ると共に、その携帯性を高めたものである。
【００９０】
図６（ａ）は、レーザディスプレイ装置６００を折り畳んだ状態を、図６（ｂ）はスクリーンを広げた状態を示し、図６（ｃ）は、レーザディスプレイ装置６００のアーム６０２を起こして使用する時の状態を示している。
【００９１】
レーザディスプレイ装置６００は、図６（ａ）に示すように、レーザ投射部６０１と、アーム６０２と、スクリーン６０３とを有しており、レーザ投射部６０１は、スクリーン６０３に取り付けられたアーム６０２により支持されている。なお、レーザ投射部６０１は、上記実施の形態１と同じものである。
【００９２】
スクリーン６０３は、折り畳み式になっており、図６（ａ）に示す収納時の状態から、図６（ｂ）あるいは図６（ｃ）に示すように、拡大することが可能である。以下、このようなスクリーン６０３の構造について説明する。
【００９３】
図７は、スクリーン６０３の構造を説明するための図である。図７（ａ）は、スクリーン６０３を収納した状態を示し、図７（ｂ）は、スクリーン６０３を拡大する途中の状態を示し、図７（ｃ）は、スクリーン６０３を拡大した状態を示している。
【００９４】
スクリーン６０３は、図７に示すように、４枚のスクリーン片６０３ａ〜６０３ｄからなり、スクリーン片６０３ａとスクリーン片６０３ｂとが軸部７０１ａにより、スクリーン片６０３ｂとスクリーン片６０３ｃとが軸部７０１ｂにより、また、スクリーン片６０３ｃとスクリーン片６０３ｄとが軸部７０１ｃにより、これら４枚のスクリーン片からなる１つのスクリーン６０３が形成されるよう連結されている。
【００９５】
スクリーン６０３は、かかる構成により、図７（ａ）に示すように折畳んだ形態や、図７（ｃ）に示すように拡大した形態をとることが可能となる。
【００９６】
なお、スクリーン６０３を拡大する機構は、上述のものに限らず、例えば、複数の薄いスクリーン片を蛇腹状に折畳み可能となるよう連結したものや、個々のスクリーン片をその側面に連結突起と連結溝を形成したものとし、個々のスクリーン片を、その連結突起と連結溝を用いて複数連結して、１つのスクリーンを組み立てるものであってもよい。また、スクリーン６０３の材質としては、硬質材料の他、形状記憶の材料などを利用することができる。
【００９７】
アーム６０２は、図６（ｂ）に示すように、第１の筒状アーム部材６０２ａと第２の筒状アーム部材６０２ｂと第３の筒状アーム部材６０２ｃとからなる。第２の筒状アーム部材６０２ｂは、第１の筒状アーム部材６０２ａの内部に摺動可能に挿入されており、同様に、第３の筒状アーム部材６０２ｃは、第２の筒状アーム部材６０２ｂの内部に摺動可能に挿入されている。第１の筒状アーム部材６０２ａ、第２の筒状アーム部材６０２ｂ、及び第３の筒状アーム部材６０２ｃのそれぞれには、係合片（図示せず）が設けられており、これらが互いに係合することにより、第２の筒状アーム部材６０２ｂ、及び第３の筒状アーム部材６０２ｃが所定の長さ以上に伸長しないよう規制されている。このように、各筒状アーム部材のそれぞれが所定長以上に伸張することを防止することにより、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外の領域に直接照射されることを防止することができる。
次に、作用効果について説明する。
【００９８】
図６（ａ）に示す収納状態でレーザディスプレイ装置６００を使用する場合は、アーム６０２を伸張させずにスクリーン６０３に対して所定の高さまで起き上がらせ、レーザ投射部６０１を所定の位置に固定し、レーザ光Ｌ１を照射する。
【００９９】
なお、スクリーン６０３の拡大とアーム６０２の伸張とをそれぞれ検出するセンサを設け、スクリーン６０３が拡大されていない状態でアーム６０２が伸張された場合に、レーザ光Ｌ１の照射を停止するよう、レーザ投射部６０１を制御することにより、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外を照射することを防止することができる。
【０１００】
また、レーザディスプレイ装置６００を拡大して使用する場合は、図６（ａ）に示す状態から、図６（ｂ）に示すように、スクリーン６０３を拡大し、アーム６０２を伸張する。さらに、図６（ｃ）に示すように、アーム６０２をスクリーン６０３に対して所定の高さまで起立させ、レーザ投射部６０１を所定の位置に固定する。
【０１０１】
ここで、レーザディスプレイ装置６００は、アーム６０２の伸張にともない、レーザ光Ｌ１の投射面積を自動的に切り替えるようにしてもよい。このように、スクリーン６０３の大きさ、あるいはアーム６０２の長さに応じて、レーザ光Ｌ１の投射面積を自動的に調整することにより、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外の部分を直接照射することを防止することができる。
【０１０２】
また、アーム６０２は、図６に示すものに限らず、図８に示すように、１つのアーム部材の一端を他のアーム部材の一端に嵌め込んで長さを変える嵌合式にしたものでも良い。以下、このような嵌合式のアームについて説明する。
【０１０３】
図８（ａ）、及び図８（ｂ）は、嵌合式のアームを説明するための図である。図８（ａ）は、スクリーン６０３を折畳んだ状態を示す側面図、図８（ｂ）は、スクリーン６０３を拡大した状態を示す側面図である。
【０１０４】
第１のアーム部材８０１と第２のアーム部材８０２とは、１つの長尺アーム８１０を構成するものであり、第１のアーム部材８０１、及び第２のアーム部材８０２のそれぞれは、支持ピン８０３，８０４により、スクリーン６０３に回転可能に取り付けられている。図８（ａ）に示すように、第１のアーム部材８０１の一端には、突起片８０１ａが設けられ、第２のアーム部材８０２の一端には、該突起片８０１ａと嵌合する嵌合凹部８０２ｂが形成されている。
【０１０５】
レーザディスプレイ装置８００を、スクリーン６０３を折り畳んだ状態で使用する場合は、図８（ａ）に示すように、第１のアーム部材８０１を、支持ピン８０３を支点として起き上がらせて、レーザ投射部６０１からレーザ光Ｌ１を、図６（ａ）に示す折り畳んだ状態６０３のスクリーンの表面（スクリーン片６０３ａの表面）上に照射する。
【０１０６】
一方、スクリーン６０３を拡大した状態で使用する場合は、図８（ｂ）に示すように、第１のアーム部材８０１から支持ピン８０３を抜き取って第１のアーム部材８０１をスクリーン６０３から外し、第２のアーム部材８０２の一端の嵌合凹部８０２ｂを、第１のアーム部材８０１の一端の突起片８０１ａに嵌め込む。そして、第２のアーム部材８０２を支持する支持ピン８０３を支点として、アーム６０２を所定の高さまで起き上がらせて、レーザ光Ｌ１を、広げたスクリーン６０３上に照射する。このようにアーム６０２を嵌合式にすることで、レーザ光Ｌ１の照射時のアーム長は、スクリーン６０３の大きさに応じたものとなり、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外の領域に直接照射されることを防止することができる。
【０１０７】
以上のように、本実施の形態６のレーザディスプレイ装置６００によれば、アーム６０２を伸縮可能な構造とし、スクリーン６０３を折畳み可能な構造としたので、レーザディスプレイ装置６００の携帯性を大幅に向上させることが可能となる。
【０１０８】
また、アーム６０２の長さやスクリーン６０３の大きさに合わせて、レーザ投射部６０１から投射されるレーザ光Ｌ１の投射範囲が、スクリーン６０３上の領域に限定されるよにしたので、レーザ光Ｌ１がスクリーン６０３以外の領域を直接照射することを防止することができ、携帯型のレーザディスプレイ装置６００の安全性をより高めることが可能となる。
【０１０９】
なお、本実施の形態６のレーザディスプレイ装置６００は、上記実施の形態３の装置の様に、背面投射型のものとすることも可能であり、また、フォトディテクタを設けることにより、上述したように、レーザディスプレイ装置６００の機能性、及び安全性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明に係るレーザディスプレイ装置は、レーザ光をスクリーン上に投射して画像表示するレーザディスプレイ装置において、レーザ光がスクリーン以外に直接照射されるのを防止したもので、安全性に優れ、小型化によりモバイル用途への応用が可能なものであり、次世代の携帯用レーザディスプレイを実現する上で有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】図１は本発明の実施の形態１によるレーザディスプレイ装置の概略構成を示す図であり、レーザディスプレイ装置のアームを折り畳んだ状態（図（ａ））、及びレーザディスプレイ装置の使用時のアームを起こした状態（図（ｂ））を示している。
【図２】図２は上記実施の形態１のレーザディスプレイ装置におけるレーザ投射部の構成（図（ａ））、及びレーザ光源の詳細な構成（図（ｂ））を示す図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態２によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、レーザ投射部を構成する走査型光学系を示している。
【図４】図４は本発明の実施の形態３によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、背面投射型のレーザディスプレイ装置のアームを折り畳んだ状態（図（ａ））及びその使用時のアームを起こした状態（図（ｂ））を示している。
【図５】図５は本発明の実施の形態４によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、背面投射型のレーザディスプレイ装置の、光源を倒した状態（図（ａ））、及び使用時の光源を起こした状態（図（ｂ））を示している。
【図６】図６は本実施の形態５によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、スクリーンを折りたたんだ状態（図（ａ））、スクリーンを広げた状態（図（ｂ））、及び使用時のアームを起こした状態（図（ｃ））を示している。
【図７】図７は上記実施の形態５によるレーザディスプレイ装置の折畳式スクリーンを広げる手順を説明する図であり、スクリーンを折り畳んだ状態（図（ａ））、スクリーンを広げる途中の状態（図（ｂ））、及びスクリーンを広げた状態（図（ｃ））を示している。
【図８】図８は本発明の実施の形態６によるレーザディスプレイ装置を説明する図であり、スクリーンを折り畳んだ状態（図（ａ））、及びスクリーンを広げた状態（図（ｂ））を示している。
【符号の説明】
【０１１２】
１０１、４０１、５０１、６０１    レーザ投射部
１０２、５０２、６０２、８０１    アーム
１０３、６０３    スクリーン
２０１    光源
２０２    ２次元スイッチ
２０３    プリズム
２０４    レンズ
２０５ａ〜２０５ｃ  ＲＧＢ光源
２０６    回折素子
３０１ａ〜３０１ｃ  光源
３０２、３０３  ミラー
５０２  支持台
６０２ａ〜６０２ｃ  第１〜３の筒状アーム部材
６０３ａ〜６０３ｄ  スクリーン片
７０１ａ〜７０１ｃ  軸部材
８０１ａ  突起片
８０２ｂ  嵌合凹部
８０３、８０４  支持ピン
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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