JP2009229596A - Image display apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】光利用効率が高く、確実にスペックルノイズを抑えることが可能な画像表示装置を提供すること。
【解決手段】レーザ光を射出する光源10R,10G,10Bと、該光源10R,10G,10Bから射出されたレーザ光を被投射面50に向かって走査する走査手段30と、光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長を時間的に変化させる波長変化手段40とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1An image display apparatus having high light utilization efficiency and capable of reliably suppressing speckle noise.
Light sources 10R, 10G, 10B for emitting laser light, scanning means 30 for scanning laser light emitted from the light sources 10R, 10G, 10B toward a projection surface 50, and light sources 10R, 10G, And a wavelength changing unit 40 that temporally changes the output wavelength of the laser light emitted from 10B.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device.
近年、プロジェクタの小型化の要求が益々高まるなか、半導体レーザの高出力化や青色半導体レーザの登場に伴い、レーザ光源を使ったプロジェクタが開発されている。この種のプロジェクタは、光源の波長域が狭いために色再現範囲を十分に広くすることが可能であり、小型化や構成部材の削減も可能であることから、次世代の表示デバイスとして大きな可能性を秘めている。
しかしながら、レーザ光源を用いたプロジェクタにおいて、画像光による表示を行う際、スクリーン等の散乱体で光の干渉が生じることによって明点と暗点とが縞模様あるいは斑模様に分布する、いわゆるシンチレーション、あるいは、スペックルノイズと呼ばれる現象が発生する場合がある。
In recent years, with increasing demand for miniaturization of projectors, projectors using laser light sources have been developed with the increase in output of semiconductor lasers and the appearance of blue semiconductor lasers. This type of projector can be used as a next-generation display device because the wavelength range of the light source is narrow, so the color reproduction range can be sufficiently widened, and downsizing and reduction of components are possible. It has sex.
However, when performing display with image light in a projector using a laser light source, so-called scintillation in which bright spots and dark spots are distributed in a striped pattern or a spotted pattern due to light interference caused by a scatterer such as a screen, Alternatively, a phenomenon called speckle noise may occur.
スペックルノイズは、観察者に対してぎらつき感を与え、画像鑑賞時に不快感を与えるなどの悪影響を及ぼす原因となる。特にレーザ光は干渉性が高い光であることから、スペックルノイズが発生しやすい。ところが、ランプ光源の場合でも近年は短アーク化によって干渉性が高くなっており、スペックルノイズを除去する技術が重要である。そこで、スペックルノイズを低減する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Speckle noise causes an adverse effect such as giving an observer a glare and giving an uncomfortable feeling when viewing an image. In particular, since laser light is highly coherent, speckle noise is likely to occur. However, even in the case of a lamp light source, in recent years, the coherence has been increased by shortening the arc, and a technique for removing speckle noise is important. Therefore, a technique for reducing speckle noise has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のレーザ光発生装置は、レーザ光源と、位相変調手段と、波長変換手段とを備えている。レーザ光源から射出されたレーザ光は、位相変調手段により位相変調を受ける。そして、位相変調を受けた光は、波長変換手段により、他の波長に変換される。これにより、波長変換手段から射出された光のスペクトル幅は十分に広げられるため、スペックルノイズを低減することが可能となる。
しかしながら、上記特許文献1に記載のレーザ光発生装置では、波長変換手段を用いているため、波長変換手段に光が吸収されてしまい、光利用効率が低下する。また、波長変換手段により光のスペクトルの幅を広げただけでは、スペックルパターンは変化しないため、十分にスペックルノイズを低減することは難しい。 However, since the laser light generating device described in Patent Document 1 uses the wavelength converting unit, the light is absorbed by the wavelength converting unit, and the light use efficiency decreases. Further, it is difficult to sufficiently reduce speckle noise because the speckle pattern does not change only by widening the spectrum width of the light by the wavelength converting means.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光利用効率が高く、確実にスペックルノイズを抑えることが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image display device that has high light utilization efficiency and can reliably suppress speckle noise.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の画像表示装置は、レーザ光を射出する光源と、該光源から射出されたレーザ光を被投射面に向かって走査する走査手段と、前記光源から射出されるレーザ光の出力波長を時間的に変化させる波長変化手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The image display device of the present invention includes a light source that emits laser light, a scanning unit that scans the laser light emitted from the light source toward a projection surface, and an output wavelength of the laser light emitted from the light source. And a wavelength changing means for changing the frequency.
本発明に係る画像表示装置では、光源から射出された光は、走査手段により走査されて被投射面に画像が形成される。このとき、波長変化手段により、光源の状態が変化され、光源から射出されるレーザ光の出力波長を時間的に変化させる。これにより、被投射面に投射されるスペックルパターンが時間的に変化する。その結果、人間の眼の残像時間内でスペックルのパターンが積分平均化され、被投射面に投射された画像のスペックルノイズが抑えられる。したがって、視聴者は画像を良好に視認することができ、疲労も軽減される。すなわち、波長変化手段により光源の状態を変化させているため、光の利用効率を落とすことなく、鮮明な画像を被投射面に形成することが可能となる。
さらに、従来ではスペクトル幅を広げているだけなので、スペックルパターンは時間的に変化しないため、スペックルノイズを十分に落とすことはできないが、本発明では、スペックルパターンが時間的に変化するため、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。
In the image display device according to the present invention, the light emitted from the light source is scanned by the scanning unit to form an image on the projection surface. At this time, the state of the light source is changed by the wavelength changing means, and the output wavelength of the laser light emitted from the light source is temporally changed. Thereby, the speckle pattern projected on the projection surface changes with time. As a result, the speckle pattern is integrated and averaged within the afterimage time of the human eye, and speckle noise in the image projected on the projection surface is suppressed. Therefore, the viewer can view the image well and fatigue is reduced. That is, since the state of the light source is changed by the wavelength changing unit, it is possible to form a clear image on the projection surface without reducing the light use efficiency.
Furthermore, since the speckle pattern does not change with time because the spectrum width has been widened in the past, speckle noise cannot be reduced sufficiently. However, in the present invention, the speckle pattern changes with time. It is possible to reliably suppress speckle noise.
また、本発明の画像表示装置は、前記波長変化手段が、前記光源の屈折率を時間的に変化させる屈折率変化手段であることが好ましい。 In the image display device of the present invention, it is preferable that the wavelength changing unit is a refractive index changing unit that changes the refractive index of the light source with time.
本発明に係る画像表示装置では、屈折率変化手段により光源の屈折率を時間的に変化させることによって、光源内の共振器長が変化するため、光源から射出されるレーザ光の出力波長が時間的に変化する。すなわち、スペックルパターンが時間的に変化するため、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。 In the image display device according to the present invention, since the resonator length in the light source changes by changing the refractive index of the light source with time by the refractive index changing means, the output wavelength of the laser light emitted from the light source changes over time. Changes. That is, since the speckle pattern changes with time, it is possible to reliably suppress speckle noise.
また、本発明の画像表示装置は、前記波長変化手段が、前記光源の温度を時間的に変化させる温度変化手段であることが好ましい。 In the image display device of the present invention, it is preferable that the wavelength changing unit is a temperature changing unit that changes the temperature of the light source with time.
本発明に係る画像表示装置では、温度変化手段により光源の温度を時間的に変化させることによって、光源内の共振器長が変化するため、光源から射出されるレーザ光の出力波長が時間的に変化する。すなわち、スペックルパターンが時間的に変化するため、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。 In the image display device according to the present invention, the resonator length in the light source is changed by temporally changing the temperature of the light source by the temperature changing means, so that the output wavelength of the laser light emitted from the light source is temporally changed. Change. That is, since the speckle pattern changes with time, it is possible to reliably suppress speckle noise.
前記波長変化手段が、前記光源に加える圧力を時間的に変化させる圧力変化手段であることが好ましい。 It is preferable that the wavelength changing unit is a pressure changing unit that temporally changes the pressure applied to the light source.
本発明に係る画像表示装置では、圧力変化手段により光源に加える圧力を時間的に変化させることによって、光源内の共振器長が変化するため、光源から射出されるレーザ光の出力波長が時間的に変化する。すなわち、スペックルパターンが時間的に変化するため、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。 In the image display device according to the present invention, since the resonator length in the light source is changed by temporally changing the pressure applied to the light source by the pressure changing means, the output wavelength of the laser light emitted from the light source is temporal. To change. That is, since the speckle pattern changes with time, it is possible to reliably suppress speckle noise.
また、本発明の画像表示装置は、前記光源は、レーザ光が射出される射出端面側に設けられた第1反射部と、入射した光のうち一部の光を前記第1反射部と異なる方向に透過させ、残りの光を前記第1反射部に向かって反射させる第2反射部とを有し、前記波長変化手段が、前記第2反射部を透過した光を前記射出端面に向かって反射させる反射部材と、光透過性を有するとともに、前記第2反射部と前記反射部材との間の光路上に配置され、前記第1反射部と前記反射部材との間の光学的距離を変化させる光学部材と、前記第2反射部とを有することが好ましい。 In the image display device of the present invention, the light source is different from the first reflecting portion provided on the emission end face side from which the laser light is emitted, and a part of the incident light is different from the first reflecting portion. A second reflecting portion that transmits light in the direction and reflects the remaining light toward the first reflecting portion, and the wavelength changing unit directs the light transmitted through the second reflecting portion toward the exit end face. A reflecting member to be reflected, has light transparency, and is disposed on an optical path between the second reflecting portion and the reflecting member, and changes an optical distance between the first reflecting portion and the reflecting member. It is preferable to have the optical member to be made and the second reflecting portion.
本発明に係る画像表示装置では、第2反射部を透過した光は、光学部材に入射し反射部材において反射され、再び光学素子を通過する。そして、第2反射部、第1反射部を通過したレーザ光は射出端面から射出される。このとき、例えば、光学部材を揺動させることにより第1反射部と反射部材との間の光学的距離が変化されるため、光源内の共振器長が変化するので、光源から射出される光の出力波長が時間的に変化する。すなわち、スペックルパターンが時間的に変化するため、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。 In the image display device according to the present invention, the light transmitted through the second reflecting portion enters the optical member, is reflected by the reflecting member, and passes through the optical element again. And the laser beam which passed the 2nd reflection part and the 1st reflection part is inject | emitted from the emission end surface. At this time, for example, since the optical distance between the first reflecting portion and the reflecting member is changed by swinging the optical member, the resonator length in the light source is changed, so that the light emitted from the light source is changed. Output wavelength changes with time. That is, since the speckle pattern changes with time, it is possible to reliably suppress speckle noise.
また、本発明の画像表示装置は、前記光源から射出されるレーザ光の出力波長の変化量は、色差が5/1000以下の範囲であることが好ましい。 In the image display device of the present invention, it is preferable that the change amount of the output wavelength of the laser light emitted from the light source has a color difference of 5/1000 or less.
本発明に係る画像表示装置では、光源から射出されるレーザ光の出力波長の変化量は、色差が5/1000以下の範囲であるため、レーザ光の出力波長が時間的に変化しても人間の眼では色の識別が難しいため、鮮明な画像を表示しつつ、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。 In the image display device according to the present invention, the amount of change in the output wavelength of the laser light emitted from the light source is within a color difference range of 5/1000 or less. Since it is difficult to identify the color with the eyes, it is possible to reliably suppress speckle noise while displaying a clear image.
また、本発明の画像表示装置は、前記波長変化手段は、前記光源から射出されるレーザ光の出力波長が変化する周波数と、前記走査手段によるレーザ光を走査する周波数とが同期しないように、レーザ光の出力波長を周期的に変化させることが好ましい。 Further, in the image display device of the present invention, the wavelength changing means is configured so that the frequency at which the output wavelength of the laser light emitted from the light source changes and the frequency at which the scanning means scans the laser light are not synchronized. It is preferable to periodically change the output wavelength of the laser light.
ここで、光源から射出されるレーザ光の出力波長が変化する周波数と、走査手段によるレーザ光を走査する周波数とが同期してしまうと、同じスペックルのパターンが積分平均化されるため、スペックルパターンを低下させることができない。
そこで、本発明に係る画像表示装置では、波長変化手段は、レーザ光の出力波長が変化する周波数と、走査手段によるレーザ光を走査する周波数とが同期しないように変化させることにより、被照射面における所定の照射領域では、異なるスペックルパターンが時間的に積分されるので、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。また、波長変化手段が、レーザ光の出力波長を周期的に変化させるため、光源の状態を時間的に制御することが簡易となる。
Here, if the frequency at which the output wavelength of the laser light emitted from the light source changes and the frequency at which the scanning means scans the laser light are synchronized, the same speckle pattern is integrated and averaged. Pattern cannot be reduced.
Therefore, in the image display device according to the present invention, the wavelength changing means changes the frequency at which the output wavelength of the laser light changes and the frequency at which the laser light is scanned by the scanning means so as not to synchronize with each other. Since the different speckle patterns are temporally integrated in the predetermined irradiation area in FIG. 1, it is possible to reliably suppress speckle noise. Further, since the wavelength changing means periodically changes the output wavelength of the laser light, it becomes easy to control the state of the light source in terms of time.
また、本発明の画像表示装置は、前記波長変化手段が、前記光源から射出されるレーザ光の出力波長を非周期的に変化させることが好ましい。 In the image display device of the present invention, it is preferable that the wavelength changing unit aperiodically changes the output wavelength of the laser light emitted from the light source.
本発明に係る画像表示装置では、波長変化手段は、レーザ光の出力波長を非周期的に変化させるため、レーザ光の出力波長を変化させるパターンが走査手段によるレーザ光を走査する周波数と確実に同期しないように変化させることが可能となる。したがって、より確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。 In the image display apparatus according to the present invention, since the wavelength changing unit changes the output wavelength of the laser light aperiodically, the pattern for changing the output wavelength of the laser light is surely set to the frequency at which the scanning unit scans the laser light. It is possible to change so as not to synchronize. Therefore, speckle noise can be suppressed more reliably.
また、本発明の画像表示装置は、前記光源が、赤色レーザ光を射出する赤色光源と、緑色レーザ光を射出する緑色光源と、青色レーザ光を射出する青色光源とを備え、前記波長変化手段は、少なくとも前記緑色光源に設けられ、前記緑色光源から射出された緑色レーザ光の出力波長を時間的に変化させることが好ましい。 In the image display device of the present invention, the light source includes a red light source that emits red laser light, a green light source that emits green laser light, and a blue light source that emits blue laser light, and the wavelength changing unit. Is preferably provided at least in the green light source and temporally changes the output wavelength of the green laser light emitted from the green light source.
本発明に係る画像表示装置では、被投射面に表示される画像の明るさに最も寄与している緑色レーザ光の出力波長を時間的に変化させることにより、被投射面に明るい画像を表示することが可能となる。 In the image display device according to the present invention, a bright image is displayed on the projection surface by temporally changing the output wavelength of the green laser light that contributes most to the brightness of the image displayed on the projection surface. It becomes possible.
また、本発明の画像表示装置は、前記波長変化手段が、前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源のそれぞれに設けられ、前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源から射出された赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光の出力波長を時間的に変化させることが好ましい。 In the image display device of the present invention, the wavelength changing means is provided in each of the red light source, the green light source, and the blue light source, and the red laser emitted from the red light source, the green light source, and the blue light source. It is preferable to change the output wavelengths of light, green laser light, and blue laser light with time.
本発明に係る画像表示装置では、赤色光源、緑色光源、青色光源から射出された赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光のそれぞれの出力波長を時間的に変化させることにより、より効果的にスペックルノイズを低減させることが可能となる。 In the image display device according to the present invention, the output wavelengths of the red laser light, the green laser light, and the blue laser light emitted from the red light source, the green light source, and the blue light source are changed with time, thereby more effectively. Speckle noise can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明に係る画像表示装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of an image display apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
[第1実施形態]
図1は、画像表示装置の全体を示す斜視図であり、図2は、MEMSミラーを示す平面図であり、図3は、光源を示す断面図である。
本実施形態に係る画像表示装置1は、図1に示すように、光源装置10と、クロスダイクロイックプリズム20と、MEMSミラー(走査手段)30と、温度調整部(波長変化手段、温度変化手段)40を備えており、MEMSミラー30によって光源装置10から射出されたレーザ光をスクリーン50に向かって走査することにより画像を表示する装置である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing the entire image display device, FIG. 2 is a plan view showing a MEMS mirror, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a light source.
As shown in FIG. 1, the image display device 1 according to the present embodiment includes a
光源装置10は、赤色レーザ光を射出するエミッタ(発光部)11を有する赤色光源(光源)10Rと、緑色のレーザ光を射出するエミッタ11を有する緑色光源(光源)10Gと、青色レーザ光を射出するエミッタ11を有する青色光源(光源)10Bとを備えている。
赤色光源10Rは、中心波長が630nmの赤色のレーザ光を射出する半導体レーザ(LD)であり、青色光源10Bは、中心波長が430nmの青色のレーザ光を射出する半導体レーザ(LD)である。緑色光源10Gは、DPSS(Diode Pomping Solid State)レーザによって構成され、図示しない波長変換素子により、赤外のレーザ光は中心波長が540nmである緑色のレーザ光に変換される。
また、クロスダイクロイックプリズム20は、各光源10R,10G,10Bから射出された赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を合成するものである。
The
The
The cross
MEMSミラー30は、図1に示すように、クロスダイクロイックプリズム20で合成されたレーザ光をスクリーン50に向かって走査するものであり、図2に示すように、ミラー部31と、梁32a,32bと、第1基板33と、梁34a,34bと、第2基板35とを備えた共振型のミラーである。
ミラー部31は、MEMSミラー30の中央部に設けられており、入射したレーザ光をスクリーン50に反射させるものである。梁32a,32bは、ミラー部31の両側にスクリーン50における水平方向(X軸方向)に向かって伸びて設けられている。
また、第1基板33は、ミラー部31を囲む額縁状であり、梁32a,32bに接続されている。梁34a,34bは、第1基板33の両側にスクリーン50における垂直方向(Y軸方向)に向かって伸びて設けられている。
また、第2基板35は、第1基板33を囲む額縁状であり、梁34a,34bに接続されている。
これらにより、ミラー部31は第1基板33に対し、梁32a,32bを振動軸として、振動運動が可能となっており、第1基板33は第2基板35に対し、梁34a,34bを振動軸として、振動運動が可能となっている。したがって、MEMSミラー30は、x軸及びy軸の2軸振動が可能、すなわち、スクリーン50の水平方向及び垂直方向にレーザ光を走査することが可能となっている。
したがって、梁32a,32bにより、ミラー部31をX軸まわりに振動させることで、ミラー部31の垂直方向の共振周波数が変化し、梁34a,34bにより、第1基板33をY軸まわりに振動させることで、第1基板33の水平方向の共振周波数が変化する。
また、光源装置10から射出されたレーザ光は、ミラー部31により、図1に示すように、スクリーン50の上端50aから下端50bまで走査され、第1基板33により、スクリーン50の左端50c側から右端50d側まで走査される。
As shown in FIG. 1, the
The
The first substrate 33 has a frame shape surrounding the
The
As a result, the
Therefore, by vibrating the
Further, the laser light emitted from the
温度調整部40は、図3に示すように、光源10R,10G,10Bのエミッタ11が形成された射出端面10aと反対の裏面10bにそれぞれに設けられている。この温度調整部40は、温度センサ41と、ペルチェ素子42とを備えている。
温度センサ41は、光源10R,10G,10Bの温度を測定するものである。また、ペルチェ素子42は、光源10R,10G,10Bを加熱または冷却するものである。光源10R,10G,10Bは、加熱により膨張し冷却により収縮して屈折率が変化する。この屈折率に対応して、光源10R,10G,10B内部の共振器長が変化する。また、ペルチェ素子42は、温度センサ41により検出された光源10R,10G,10Bの温度に応じて、光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長が時間的に変化するように、光源10R,10G,10Bを加熱または冷却する。
As shown in FIG. 3, the
The
また、光源10R,10G,10Bの温度が周期性を持って変化するように、温度調整部40によって各光源10R,10G,10Bの温度は制御されている。そして、温度調整部40によって、温度が変化する周波数が、MEMSミラー30によるレーザ光を走査する周波数と同期しないように、光源10R,10G,10Bの温度を調整する。
Further, the temperatures of the
また、光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長の変化量は、色差が5/1000以下の範囲、すなわち、赤色レーザ光及び青色レーザ光の波長変化量は±2nm以下の範囲であり、緑色レーザ光の波長変化量が±1.5nm以下の範囲である。したがって、温度調整部40は、赤色光源10R,青色光源10Bを±2nm以下の範囲で、レーザ光の出力波長を周期的に変化させ、緑色光源10Gを±1.5nm以下の範囲で、レーザ光の出力波長を周期的に変化させる。但し、レーザ光の波長変化量の範囲は一例に過ぎない。
The change amount of the output wavelength of the laser light emitted from the
次に、以上の構成からなる本実施形態の画像表示装置1により、スクリーン50に画像を表示する方法について説明する。
まず、映像信号に基づいて各光源10R,10G,10Bから赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光が射出される。各光源10R,10G,10Bから射出された赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光は、クロスダイクロイックプリズム20において合成された後、MEMSミラー30に入射する。
MEMSミラー30に入射したレーザ光は、MEMSミラー30のミラー部31のX軸まわりの振動により、スクリーン50の上端50aから下端50b、あるいは、下端50bから上端50aに向けて(垂直方向)走査される。また、第1基板33のY軸まわりの振動により、スクリーン50の左端50cから右端50dに向けて(水平方向)走査される。このようにして、画像がスクリーン50に表示される。
ここで、温度調整部40により、各光源10R,10G,10Bのそれぞれの温度が変化するため、各光源10R,10G,10Bから周期的に異なる出力波長のレーザ光が射出される。
Next, a method for displaying an image on the
First, red laser light, green laser light, and blue laser light are emitted from the
The laser light incident on the
Here, since the temperature of each of the
次に、スクリーン50に走査されるレーザ光の出力波長の変化について具体的に説明する。
例えば、第1フレームにおけるスクリーン50上の特定の画素L1(図1に示す)を照射する赤色レーザ光の出力波長は630nm、第2フレームにおけるスクリーン50上の画素L1を照射する赤色レーザ光の出力波長は631nm、第3フレームにおけるスクリーン50上の画素L1を照明する赤色レーザ光の出力波長は630nmとなるように、各光源10R,10G,10Bの温度を制御する。このように、1フレームごとに画素L1を照射するレーザ光の出力波長は変化し、赤色レーザ光がスクリーン50に走査される。
また、緑色光源10G及び青色光源10Bから射出されるレーザ光の出力波長も同様に、1フレームごとに出力波長が1nm変化した緑色,青色レーザ光が射出され、スクリーン50に走査される。
なお、ここで言う「画素」とは、投射画像を構成する最小単位である1画素に対応したスクリーン50上の照射領域である。
Next, a change in the output wavelength of the laser beam scanned on the
For example, the output wavelength of the red laser light that irradiates a specific pixel L1 (shown in FIG. 1) on the
Similarly, the output wavelengths of the laser beams emitted from the
The “pixel” referred to here is an irradiation area on the
本実施形態に係る画像表示装置1では、各光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長が時間的に変化するため、スクリーン50に投射されるスペックルパターンが時間的に変化する。その結果、人間の眼の残像時間内でスペックルパターンが積分平均化され、スクリーン50に投射された画像のスペックルノイズが抑えられる。したがって、視聴者は画像を良好に視認することができ、疲労も軽減される。
すなわち、温度調整部40により、各光源10R,10G,10Bの共振器長を変えることにより、スペックルパターンを変化させているため、光の利用効率を落とすことなく、鮮明な画像をスクリーン50に形成することが可能となる。
さらに、従来ではスペクトル幅を広げているだけなので、スペックルパターンは時間的に変化しないため、スペックルノイズを十分に落とすことはできないが、本発明では、スペックルパターンが時間的に変化するため、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。
つまり、本実施形態の画像表示装置1は、光利用効率が高く、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。
In the image display device 1 according to the present embodiment, the output wavelength of the laser light emitted from each of the
That is, since the speckle pattern is changed by changing the resonator length of each of the
Furthermore, since the speckle pattern does not change with time because the spectrum width has been widened in the past, speckle noise cannot be reduced sufficiently. However, in the present invention, the speckle pattern changes with time. It is possible to reliably suppress speckle noise.
That is, the image display apparatus 1 according to the present embodiment has high light utilization efficiency and can surely suppress speckle noise.
また、光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長の変化量は、色差が5/1000以下の範囲であるため、レーザ光の出力波長が時間的に変化しても、人間の眼では識別が難しいため、鮮明な画像を表示しつつ、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。
また、温度調整部40は、レーザ光の出力波長が変化する周波数と、MEMSミラー30によるレーザ光を走査する周波数とが同期しないように、光源10R,10G,10Bの温度を変化させることにより、異なるスペックルパターンが時間的に積分されるので、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。また、温度調整部40が、レーザ光の出力波長を周期的に変化させるため、各光源10R,10G,10Bの温度制御が簡易となる。
さらに、温度調整部40は、赤色光源10R,緑色光源10G,青色光源10Bのそれぞれに設けられているため、射出された赤色レーザ光,緑色レーザ光,青色レーザ光の出力波長をそれぞれ時間的に変化させることにより、より効果的にスペックルノイズを低減させることが可能となる。
In addition, since the amount of change in the output wavelength of the laser light emitted from the
In addition, the
Furthermore, since the
なお、本実施形態では、波長変化手段として温度調整部40を用いたが、これに限るものではなく、例えば、各光源10R,10G,10Bの屈折率を時間的に変化させる屈折率変化手段を用いても良い。この構成では、屈折率変化手段によって光源10R,10G,10Bに印加する電流を時間的に変化させることによって、光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長を時間的に変化させることが可能となる。
また、温度調整部40によって、光源10R,10G,10Bの温度は周期性を持って変化するように制御されているが、レーザ光の出力波長を非周期的に変化させても良い。すなわち、温度調整部40がレーザ光の出力波長を非周期的に変化させることにより、レーザ光の出力波長が変化するパターンと、MEMSミラー30によるレーザ光を走査する周波数とが確実に同期しなくなる。したがって、より確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。
In the present embodiment, the
Further, although the
さらに、温度調整部40は、光源10R,10G,10Bのそれぞれに設けられた構成にしたが、例えば、緑色光源10Gにのみ、温度調整部40を備える構成であっても良い。この構成は、スクリーン50に投射される画像の明るさに最も寄与している緑色レーザ光の出力波長を時間的に変化させることにより、スクリーン50上に明るい画像を表示することが可能となる。
また、1フレームごとに画素L1を照射するレーザ光の出力波長を変化させたが、レーザ光の出力波長を変化させるタイミングは2フレーム以上であっても良い。さらに、走査手段として、MEMSミラー30を用いたが、これに限るものではない。
Furthermore, although the
Further, although the output wavelength of the laser beam that irradiates the pixel L1 is changed for each frame, the timing for changing the output wavelength of the laser beam may be two or more frames. Further, although the
[第2実施形態]
次に、本発明に係る第2実施形態について、図4を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の図面において、上述した第1実施形態に係る画像表示装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る画像表示装置では、波長変化手段の構成において第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。また、図4は、各光源10R,10G,10Bを射出端面10a側から見た図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the drawings of the respective embodiments described below, portions having the same configuration as those of the image display device 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The image display apparatus according to the present embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the wavelength changing means. Other configurations are the same as those of the first embodiment. FIG. 4 is a view of the
本実施形態では、波長変化手段として、図4に示すように、各光源10R,10G,10Bに加える圧力を時間的に変化させる圧力変化部(圧力変化手段)60を用いる。
圧力変化部60は、各光源10R,10G,10Bの端面10cに絶縁体12a,電極13aを順に備え、端面10dにも同様に絶縁体12b,電極13bを順に備える。そして、電極13aと電極13bとに電気的に電源Eが接続されている。電源Eが電極13aと電極13bとの間に電圧を印加することにより、電極13a及び電極13bが静電力によって引き合う。この静電力により、光源10R,10G,10Bに圧力が加えられるため、内部の共振器長が変化する。
また、電源Eによって電極13aと電極13bとの間に印加する電圧値により、各光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長が決められ、電圧値が変化する周期に応じて、レーザ光の出力波長の周波数が決められる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a pressure changing section (pressure changing means) 60 that changes the pressure applied to the
The
Further, the output wavelength of the laser light emitted from each of the
本実施形態に係る画像表示装置では、圧力変化部60により、光源10R,10G,10Bに圧力が加わるため、内部の共振器長が変化するので、電極13a,13bに印加する電圧を時間的に変化させることにより、射出されるレーザ光の出力波長を時間的に変化させることが可能となる。したがって、スクリーン50に投射されるスペックルパターンが時間的に変化するため、人間の眼の残像時間内でスペックルパターンが積分平均化され、スペックルノイズを抑えることが可能となる。
また、電極13aと電極13bとの間に印加する電圧を周期的ではなく、非周期的な電圧を印加することにより、光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長を非周期的に変化させることが可能となる。すなわち、電極13aと電極13bとの間に印加する電圧を制御することにより、簡易な方法で、レーザ光の出力波長を非周期的に変化させることが可能となる。
In the image display apparatus according to the present embodiment, since the pressure is applied to the
Further, the voltage applied between the
[第3実施形態]
次に、本発明に係る第3実施形態について、図5を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置では、波長変化手段の構成において第1実施形態と異なる。その他の構成においては第1実施形態と同様である。また、図5は、光源10R,10G,10Bを示す側面図である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
The image display apparatus according to the present embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the wavelength changing means. Other configurations are the same as those of the first embodiment. FIG. 5 is a side view showing the
光源10R,10G,10Bは、具体的には、図5に示すように、半導体層(InGaAs層)14と、第1ミラー層(第1反射部、DBR層)15と、活性層16と、第2ミラー層(第2反射部、DBR層)17とが順に積層されている。そして、第1ミラー層15と第2ミラー層17との間を共振し、増幅されたレーザ光は、半導体層14が設けられた射出端面10aから射出される。また、第2ミラー層17は、レーザ光の一部を第1ミラー層15に向かって反射させ、残りのレーザ光を第1ミラー層15と異なる方向に透過させる。
Specifically, the
本実施形態では、波長変化手段は、第2ミラー層17と、反射部(反射部材)18と、ガラス板(光学部材)19とを備えている。
反射部18は、第2ミラー層17を透過したレーザ光の光路上に配置されており、入射したレーザ光を射出端面10aに向かって反射させるものである。
ガラス板19は、光透過性を有しており、第2ミラー層17と反射部18との間の光路上に配置されている。また、ガラス板19は、軸Pを中心に揺動可能となっており、光の中心軸Oに対して垂直に配置された状態でのガラス板19(図5に示す実線)のレーザ光の中心軸Oに沿った方向の距離をS1とすると、光路長はガラス板19の屈折率×距離S1となる。また、揺動させた状態のある時間におけるガラス板19(図5に示す破線)のレーザ光の中心軸Oに沿った方向の距離をS2とすると、光路長はガラス板19の屈折率×距離S2となる。このとき、距離S1に比べて距離S2の方が長い。すなわち、ガラス板19の屈折率×距離S1に比べて、ガラス板19の屈折率×距離S2の方が長くなる。したがって、第1ミラー層15と反射部18との間の光学的距離が変化する。
また、ガラス板19の入射端面19aと入射するレーザ光とのなす角度θによって、各光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長が決められ、ガラス板19を揺動させる速度に応じて、射出されるレーザ光の出力波長の変化速度が決められる。
In the present embodiment, the wavelength changing means includes a
The
The
Further, the output wavelength of the laser light emitted from each of the
本実施形態に係る画像表示装置では、第2ミラー層17を透過する光を用い、反射部18及びガラス板19によって、光源10R,10G,10Bの内部の第1ミラー層15と反射部18との間の共振器長が変化するので、光源10R,10G,10Bから射出されるレーザ光の出力波長が時間的に変化する。したがって、スクリーン50に投射されるスペックルパターンが時間的に変化するため、人間の眼の残像時間内でスペックルパターンが積分平均化され、スペックルノイズを抑えることが可能となる。
In the image display device according to the present embodiment, the light transmitted through the
なお、ガラス板19のレーザ光が入射する方向の厚み、構成する材料の屈折率を変えることにより、共振器長を変化させることが可能とである。
また、ガラス板19を揺動させることにより、光学的距離S1,S2を変化させたが、これに限るものではなく、例えば、ガラス板19に圧力を加えることにより、光学的距離S1,S2を変化させても良い。
It is possible to change the resonator length by changing the thickness of the
Further, the optical distances S1 and S2 are changed by swinging the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…画像表示装置、10R…赤色光源(光源)、10G…緑色光源(光源)、10B…青色光源(光源)、15…第1ミラー層(第1反射部、DBR層)、17…第2ミラー層(第2反射部、DBR層)、18…反射部(波長変化手段、反射部材)、19…ガラス板(波長変化手段、光学部材)、30…MEMSミラー(走査手段)、40…温度調整部(波長変化手段、温度変化手段)、50…スクリーン(被投射面)、60…圧力変化部(波長変化手段、圧力変化手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image display apparatus, 10R ... Red light source (light source), 10G ... Green light source (light source), 10B ... Blue light source (light source), 15 ... 1st mirror layer (1st reflection part, DBR layer), 17 ... 2nd Mirror layer (second reflecting portion, DBR layer), 18 ... reflecting portion (wavelength changing means, reflecting member), 19 ... glass plate (wavelength changing means, optical member), 30 ... MEMS mirror (scanning means), 40 ... temperature Adjustment unit (wavelength changing means, temperature changing means), 50 ... screen (projected surface), 60 ... pressure changing part (wavelength changing means, pressure changing means)
Claims (10)
該光源から射出されたレーザ光を被投射面に向かって走査する走査手段と、
前記光源から射出されるレーザ光の出力波長を時間的に変化させる波長変化手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。 A light source that emits laser light;
Scanning means for scanning the laser light emitted from the light source toward the projection surface;
An image display device comprising: a wavelength changing unit that temporally changes an output wavelength of laser light emitted from the light source.
前記波長変化手段が、前記第2反射部を透過した光を前記射出端面に向かって反射させる反射部材と、光透過性を有するとともに、前記第2反射部と前記反射部材との間の光路上に配置され、前記第1反射部と前記反射部材との間の光学的距離を変化させる光学部材と、前記第2反射部とを有することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 The light source transmits a part of the incident light in a direction different from that of the first reflection part, the first reflection part provided on the emission end surface side from which the laser light is emitted, and transmits the remaining light to the first reflection part A second reflecting portion that reflects toward the first reflecting portion;
The wavelength changing means has a reflecting member that reflects the light transmitted through the second reflecting portion toward the exit end surface, and has a light transmission property, and is on an optical path between the second reflecting portion and the reflecting member. 2. The image display device according to claim 1, further comprising: an optical member that is disposed on the second surface and changes an optical distance between the first reflecting portion and the reflecting member, and the second reflecting portion.
前記波長変化手段は、少なくとも前記緑色光源に設けられ、前記緑色光源から射出された緑色レーザ光の出力波長を時間的に変化させることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の画像表示装置。 The light source includes a red light source that emits red laser light, a green light source that emits green laser light, and a blue light source that emits blue laser light,
9. The system according to claim 1, wherein the wavelength changing unit is provided at least in the green light source and temporally changes an output wavelength of the green laser light emitted from the green light source. The image display device described in 1.
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2008
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