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WO2006123613A1 - レーザ画像表示装置およびレーザ画像表示スクリーン - Google Patents

レーザ画像表示装置およびレーザ画像表示スクリーン Download PDF

Info

Publication number
WO2006123613A1
WO2006123613A1 PCT/JP2006/309662 JP2006309662W WO2006123613A1 WO 2006123613 A1 WO2006123613 A1 WO 2006123613A1 JP 2006309662 W JP2006309662 W JP 2006309662W WO 2006123613 A1 WO2006123613 A1 WO 2006123613A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
image display
laser light
screen
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/309662
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tetsuro Mizushima
Ken'ichi Kasazumi
Tomoya Sugita
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority to CN2006800169051A priority Critical patent/CN101176036B/zh
Priority to JP2007516278A priority patent/JP5237635B2/ja
Priority to US11/914,694 priority patent/US7796331B2/en
Publication of WO2006123613A1 publication Critical patent/WO2006123613A1/ja

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54Accessories
    • G03B21/56Projection screens
    • G03B21/60Projection screens characterised by the nature of the surface

Definitions

  • the present invention relates to an image display device that is a device for displaying an image and an image display screen thereof.
  • the present invention particularly relates to a laser image display device that forms an image using a laser light source as a light source, and a laser image display screen used in the laser image display device.
  • a light source used in an image display device using this method is a lamp light source.
  • the lamp light source has problems such as short lifetime, limited color reproduction region, and low light use efficiency.
  • a laser light source As a light source for a projection display.
  • an image display device that uses a laser light source as a light source is referred to as a laser image display device, and similarly, a laser light source is used as a light source and an image display screen is referred to as a laser image display screen.
  • the laser light source of the laser image display device can easily improve the light utilization efficiency because of the strong directivity of the laser light, which has a longer life than the lamp light source.
  • the laser light emitted from the laser light source is excellent in monochromaticity, and the color reproduction area can be expanded as compared with the lamp light source, thereby enabling a colorful image display.
  • Speckle noise is noise caused by the high coherence of laser light used for image display. Such a problem has never existed in an image display device using a lamp light source. Laser light power with high coherence When scattered on the S-screen and reaches the viewer, the scattered laser beams interfere with each other, allowing the viewer to recognize minute uneven noise. To date, laser image display screens have been used to reduce speckle noise. Various techniques for screens and laser image display devices have been proposed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 55-65940 discloses a method for removing speckle noise by vibrating a laser image display screen.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 55-65940 discloses a method for removing speckle noise by vibrating a laser image display screen.
  • this method is adopted for a large-sized laser image display screen, it is necessary to make the drive unit that vibrates and drives the laser image display screen large, so that the volume of the drive unit and the power consumption are reduced. The increase is a problem.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-98601 discloses a rear image projector that projects an image from the back of a laser image display screen opposite to the viewer, and provides the viewer with the image using transmitted laser light. Disclosed is a laser image display screen that can be used in a laser image display device. The laser image display screen disclosed in Patent Document 2 reduces speckle noise by a configuration having two types of light diffusion plates.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a laser image display screen described in Patent Document 2.
  • This laser image display screen has first and second diffusion plates 29a and 29b.
  • the figure shows two laser beams 25 and 27 that enter the first diffuser plate 29a at the same angle, pass through, and reach one region on the retina that can be regarded as the same for the viewer V's recognition. It is a figure explaining the optical path length difference which a laser image display screen provides with respect to FIG.
  • the laser light incident on the first light diffusion layer 29a is diffused by the first diffusion plate 29a and propagates in various directions. Then, at least part of the laser light emitted from the first light diffusion layer 29a is further incident on the second light diffusion layer 29b, diffused, emitted, and reaches the viewer V.
  • This screen is a laser image display screen for a rear projection type laser image display device that aims to reduce speckle noise by using two diffusion plates 29a and 29b having different diffusion effects.
  • laser beams 25 and 27 are incident on the first diffusion plate 29a at the same incident angle from the right side of the drawing. Due to the diffusion effect of the first diffusion plate 29a, the laser beam 25 is emitted from the first diffusion plate 29a at an angle of ⁇ with respect to the main surfaces of the diffusion plates 29a and 29b, and the second diffusion plate 29b Due to the diffusion effect of the second diffusion plate 29b, Return to the same direction as the angle of incidence on the first diffuser plate 29a and reach the viewer V's pupil.
  • the laser beam 27 is incident on the first diffuser plate 29 at the same incident angle as the laser beam 25, and passes through the first and second diffuser plates 29a and 29b while maintaining the path when incident. , Go out and reach viewer V's eyes.
  • the optical path length difference between the laser beam 25 and the laser beam 27 can be calculated by assuming that the distance between the first diffusion plate 29a and the second diffusion plate 29b is T.
  • 0 may be referred to as the diffusion angle of the first diffusion layer 29a.
  • 0 approaches zero, laser beams 25 and 27 interfere strongly with each other on viewer V's retina. At this time, the optical path length difference gradually approaches zero. Therefore, the speckle noise recognized by the viewer V is still strong.
  • Patent Document 2 it is not possible to find a description regarding problems such as multiple reflection of laser light that are expected to occur in the two types of light diffusion plates.
  • Patent Document 2 discloses a front projection type laser image display apparatus that projects an image on the same side as the viewer, that is, a front force image of the laser image display screen and provides the image to the viewer with reflected laser light. It is impossible to use a laser image display screen.
  • Patent Document 1 can be applied to a front projection type laser image display device.
  • the force described in Patent Document 1 is difficult to implement on a large laser image display screen that displays a large image as described above.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 55-65940
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-98601
  • the present invention can provide a viewer with an image having an arbitrary size as a high-quality and high-quality image by removing or at least reducing speckle noise.
  • the problem to be solved is to provide a laser image display device and its laser image display screen. Means for solving the problem
  • a laser image display screen that projects laser light, a reflective scatterer that scatters and reflects laser light, and a semitransparent diffusion layer that is disposed substantially parallel to the reflective scatterer.
  • the semi-transmissive diffusion layer is a laser image display screen that reflects at least a part of the laser light, transmits the remaining laser light, diffuses and transmits the transmitted laser light.
  • the distance force between the interface of the transflective diffusion layer opposite to the reflective scatterer and the reflective scatterer is preferably 50 micrometers or more and 2 millimeters or less.
  • the transflective layer preferably includes a paper material.
  • the present invention is a laser image display device having a laser light source that emits laser light and a laser image display screen that projects the laser light, wherein the laser image display screen emits laser light. It includes a reflective scatterer that scatters and reflects, and a semi-transmissive diffusion layer that is arranged substantially parallel to the reflective scatterer. This is a laser image display device that diffuses and emits laser light.
  • a light deflection element that receives laser light and deflects the traveling direction to emit the laser light is further provided between the laser light source and the laser image display screen. preferable.
  • the distance d between the interface of the transflective diffusion layer opposite to the reflective scatterer and the reflective scatterer, and the center wavelength ⁇ of the laser light emitted from the laser light source It is preferable that the relational force 2d X ⁇ > ⁇ 2 with the half width ⁇ of the laser beam is satisfied.
  • the laser image display device and the laser image display screen according to the present invention are inexpensive, can support image display of any size, and have speckle noise removed or at least reduced. In addition, a colorful and high-quality image can be displayed.
  • FIG. 1 Light imparted to laser light by a laser image display screen according to Patent Document 2 Diagram explaining the path length difference
  • ⁇ 3 Schematic diagram of a partial cross section of a modification of the screen according to the first embodiment of the present invention.
  • ⁇ 4 Schematic diagram of the laser image display device and the image evaluation device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG.7A Plan view of rotating lenticular lens
  • FIG. 7D Plan view of a modified example of a rotating lenticular lens
  • FIG. 2A is a schematic partial cross-sectional view of the laser image display screen 10 according to the first embodiment.
  • the laser image display screen 10 has a reflective scatterer 11 and a transflective layer 12.
  • “Laser Image Table” The “display screen” is abbreviated as “screen”.
  • the laser image display device forms an image by modulating laser light emitted from a laser light source.
  • the laser light constituting the image is projected onto the screen 10 from the front surface of the screen 10, that is, from the viewer V side.
  • the transflective layer 12 is for viewing at least part of the incident light L (laser light constituting the image).
  • the remaining laser light that is transmitted is, for example, illustrated as diffused light L in FIG. 2A.
  • the light is diffused through the transflective diffusion layer 12 during transmission.
  • the reflective scatterer 11 scatter-reflects all or at least most of the laser light incident from the interface on the transflective layer 12 side.
  • FIG. 2A shows laser light reflected at the semitransparent diffusion layer 12 side interface of the reflective scatterer 11 as internally scattered reflected light L.
  • internal scattered reflected light L is not shown.
  • the laser light source power and the optical path to the reflective scatterer 11 are omitted. Internally scattered reflected light L
  • the RR again enters the transflective diffusion layer 12 and receives a diffusion effect while passing through the transflective diffusion layer 12.
  • the diffused internally scattered reflected light L is defined as internally scattered reflected diffused light L.
  • Diffuse reflection diffused light L diverges from the minute surface element S at the viewer V side interface of the transflective diffused layer 12.
  • the light is emitted with a predetermined intensity distribution as one light.
  • the scattering reflection of the laser light by the reflective scatterer 11 is not limited to the scattering reflection in the direction included in the drawing surface, and may include the scattering reflection in all directions including the direction of force toward the outside of the drawing surface. .
  • a part of the laser light that has exited the laser light source (not shown) and reached the transflective layer 12 is scattered at the interface on the viewer's V side, such as the front scattered reflected light L, for example.
  • the remaining laser light is incident on the semi-transmissive diffusion layer 12, diffused during transmission, reaches the reflective scatterer 11 and is scattered and reflected, enters the semi-transmissive diffusion layer 12 again, is diffused during transmission, Semi-transmissive diffusion layer 12 Viewer Emission from the V-side interface. Therefore, the screen 10 scatters and reflects the laser light constituting the image on at least two surfaces, that is, the reflective scatterer 11 and the semi-transmissive diffusion layer 12 viewer V side surface. In realizing the object of the present invention, laser light is used.
  • the number of reflective surfaces is not limited to two.
  • the present invention does not exclude a laser image display screen having a configuration in which laser light is reflected on three or more surfaces and the laser light reaches the pupil of the viewer V.
  • the laser light scattered and reflected by the reflective scatterer 11 and directed toward the viewer V is directed toward the laser light source reflected scatterer 11 and the optical path (first half of the optical path) and the reflective scatterer 11 to the viewer V.
  • the directional force optical path (second half of the optical path)
  • it receives a diffusion effect by the semi-transmissive diffusion layer 12.
  • the transflective diffusion layer 12 By providing the transflective diffusion layer 12 in the first half of the optical path, the laser light incident on the transflective diffusion layer 12 is diffused by the transflective diffusion layer 12 and compared with the case where the transflective diffusion layer 12 is omitted. Then, the light is incident on the transflective layer 12 side interface of the reflective scatterer 11 at various angles.
  • the laser light modulated by an arbitrary unit (one pixel) of the minimum modulation unit (for example, a pixel included in the modulation device) for image formation by laser light is reflected on the reflective scatterer 11. Reach with various incident angles.
  • the transflective layer 12 allows coherent laser light that is close in space to be incident on the reflective scatterer 11 at various angles, and the angle of reflection of the laser light by the reflective scatterer 11 increases the angle of reflection. In other words, it gives a higher degree of diversity, and makes the optical path length to the viewer V of scattered reflected light different. Therefore, interference on the retina of the viewer V between the scattered reflected light is prevented.
  • the reflective scatterer 11 has an effect of greatly changing the direction in which the laser light is reflected by a slight difference in either or both of the position where the laser light is incident and the incident angle.
  • the laser light modulated by an arbitrary modulation unit can reach the reflective scatterer 11 with various incident angles.
  • the effect of the semi-transmission diffusion layer 12 can more reliably and effectively give the scattering effect of the reflective scatterer 11 to the laser light. Can do.
  • the diffusion effect that the laser light receives from the transflective diffusion layer 12 in the latter half of the optical path is that the laser light (for example, the internally scattered reflected light L) scattered and reflected by the reflective scatterer 11 remains as it is.
  • the internally scattered reflected light L is diffused by the transflective layer 12.
  • Effective light source area affected eg, as shown in internally scattered reflected diffused light L
  • the effective light source area here is the area of the light source image recognized by the viewer V.
  • the coherence of light is reduced by increasing the light source area. Therefore, speckle noise can be reduced by expanding the effective light source area.
  • the layer 12 changes the diffused light L to internally scattered reflected light having an effective light source area of the minute surface element S for the viewer V.
  • speckle noise is generated when coherent light is scattered, enters a human pupil, reaches a point on the human retina via different optical paths, and interferes with each other.
  • the screen 10 according to the present invention reduces speckle noise recognized by the viewer V by expanding the effective light source area for the viewer V of laser light and reducing the coherence of the laser light.
  • the laser light emitted from a laser light source not shown
  • the presence of the laser light that is reflected by the semi-transmissive diffusion layer 12 and reaches the viewer V also contributes to the reduction of the coherence of the laser light.
  • the effective light source area for the viewer V has a larger area than the above-described minute surface element S, and the effect of reducing speckle noise is further enhanced.
  • the screen 10 has the effect of removing speckle noise recognized by the viewer V.
  • FIG. 2B is incident at a very close position on the reflective scatterer 11 at the same angle, is reflected, and reaches a region on the retina that can be regarded as the same in recognition of the viewer V.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the optical path length difference imparted by the reflective scatterer 11 of the screen 10 to the two laser beams 21 and 23.
  • the transflective layer 12 included in the screen 10 is omitted in this figure for the sake of simplicity.
  • speckle noise is generated when scattered light interferes on the viewer V's retina.
  • the contrast of speckle noise changes due to the optical path length difference between the scattered light that interferes.
  • the smaller the optical path length difference the stronger the contrast of the interference light, and the speckle noise recognized by the viewer V increases.
  • the optical path length difference is large If this happens, the contrast of the interference light becomes extremely weak, and the viewer V recognizes the interference light as speckle noise.
  • the laser beams 21 and 23 are incident on two different points of the reflective scatterer 11 having a concave-convex shape.
  • the laser beam 21 connects the slope portion of the irregular shape (coupled wave shape) of the reflective scatterer 11, that is, the top and the adjacent top, and is inclined with respect to the main surface of the reflective scatterer 11 from a macroscopic viewpoint.
  • the laser beam 23 has an inclination of zero and almost zero with respect to the top of the concavo-convex shape (coupled wave shape), that is, the principal surface of the reflective scatterer 11 at the macroscopic viewpoint. Incident part.
  • the laser beam 21 enters the slope portion, is reflected at one point of the slope portion, is further reflected again at one point of the adjacent slope portion, and reaches the viewer V's pupil.
  • the laser beam 23 is reflected at one point of the top incident on the top and reaches the pupil of the viewer V. Since the reflective scatterer 11 can give a sufficiently large optical path length difference between the laser beams 21 and 23 with respect to the wavelength of the light, the interference light intensity recognized by the viewer V is very small. It becomes.
  • the screen 10 according to the present invention is a laser which is emitted from two adjacent points on the screen 10 by the reflective scatterer 11 and reaches the viewer V at substantially the same angle. Even with light, the reflection and scattering of the reflective scatterer 11 results in a laser beam with a large optical path length difference compared to the screen shown in FIG. In the scattering reflection of the reflective scatterer 11 (see FIG. 2B), laser light that is emitted from two adjacent points on the screen 10 at the same angle and reaches the viewer V's pupil passes through completely different optical paths. Therefore, such a large optical path length difference can be obtained. As described above, the reflective scatterer 11 not only reflects the incident laser light, but also has the effect of imparting a large optical path length difference, which cannot be obtained in the conventional example, to the laser light incident at the same angle. Have.
  • the reflective scatterer 11 of the screen 10 that is useful in the present invention is provided with a concavo-convex shape pattern (coupled wave shape pattern) as shown in FIG. 2B for the purpose of causing scattered reflection. it can.
  • the concavo-convex pattern of the reflective scatterer 11 has a pitch of 10 mm or less, more preferably a pitch of 1 mm or less, that is, a convex part adjacent to the apex force of the convex part (concave part) with respect to an arbitrary direction included in the plane. The distance to the top of the (concave portion).
  • the protruding top of the concavo-convex shape (convex apex) and the protruding top (depressed) on the opposite side (
  • the step between the concave vertices is 1 micrometer or more, preferably 10 micrometers or more, more preferably 50 micrometers or more.
  • the uneven shape may be any shape that diffusely reflects incident light.
  • the concavo-convex shape is at least one of a shape formed by synthesizing a plurality of waveforms and an intermittent shape, that is, a shape in which the slope portion has an inclination substantially perpendicular to the main surface of the reflective scatterer 11 at a macroscopic viewpoint. It is desirable to include
  • the reflective scatterer 11 may include a material that scatters and reflects laser light.
  • the reflective scatterer 11 may include, for example, a bead type “screen, mat type” screen used in a projector using a general lamp light source. Further, if the laser beam constituting the image is diffusely reflected, even a screen containing a material other than the above can be used. Therefore, the reflective scatterer 11 may include a material such as a paper material or a wall material, and may further include a rough surface including plastic, glass, metal, or the like.
  • the transflective layer 12 of the screen 10 according to the present invention can obtain a wider viewing angle than the case where only the reflection scatterer 11 is provided due to the diffusion effect.
  • the transflective diffusion layer 12 includes a material having a diffusion effect at both interface portions on the viewer V side and the reflective scatterer 11 side, and the viewer V side interface is at least a part of both interfaces. With a diffusing surface.
  • the reflective scatterer 11 side interface of the transflective diffusion layer 12 also includes a diffusion surface.
  • the transflective layer 12 has a ratio at which the laser light incident on one of the interfaces is emitted from the other, that is, a transmittance of 10% or more. If it is less than 10%, the laser beam does not reach the reflective scatterer 11 sufficiently, so that the brightness is lowered and the effect of reducing speckle noise is reduced, which is not desirable.
  • the transmissivity of the transflective layer 12 is preferably 30% or more. Still more preferably, the transmissivity of the semi-transmissive diffusion layer 12 is 50% or more.
  • the haze value (cloudiness value) of the semi-transmissive diffusion layer 12 is preferably 20% or more. More preferably, it is 40% or more, and still more preferably 60% or more.
  • the reflectance of the transflective layer 12 is preferably 3% or more. More preferably 10% or more, more More preferably, it is 20% or more.
  • the translucent diffusion layer 12 may also be formed with a uniform material force.
  • the semi-transmissive diffusion layer 12 may have a multilayer structure including a plurality of diffusion surfaces.
  • a material including diffusion surfaces on the front and back sides may be laminated with an adhesive and a resin film.
  • the interface forming the mirror surface is effectively separated from the transmission diffusion layer 12 in order to prevent reflection of the laser light by the mirror surface. It is desirable to bond the reflective scatterer 11 with an adhesive having an equal refractive index.
  • the semi-transmissive diffusion layer 12 has a multilayer structure, it is desirable to configure the multilayer structure using the same adhesive so as to prevent the configuration of the mirror surface between the respective layers.
  • the translucent diffusion layer 12 includes a diffusion surface in at least a part of the interface. Thereby, the semi-transmissive diffusing layer 12 removes interference pattern noise of the multilayer structure caused by the surface reflected laser light and the reflected laser light from the reflective scatterer 11.
  • the transflective diffusion layer 12 and the reflective scatterer 11 can be bonded with various adhesives.
  • a resin film is interposed between the transflective layer 12 and the reflective scatterer 11 and adhered with an adhesive, thereby keeping the distance between the transflective layer 12 and the reflective scatterer 11 constant. Is also advantageous. Further, it is also possible to form the reflection scatterer 11 at the interface opposite to the viewer V of the transflective diffusion layer 12 to form the integral screen 10.
  • a material including a smooth surface such as a resin film
  • an adhesive having a refractive index substantially equal to the refractive index of the material having the smooth surface is used.
  • the reflective scatterer 11 are preferably adhered to the resin film. In this way, even when a resin film or the like is used, interference pattern noise due to reflection on the surface can be prevented.
  • the distance d between the V-side interface and the reflective scatterer is preferably 50 micrometers or more and 2 millimeters or less. If it is thinner than 50 micrometers, the transflective diffused layer 12 viewers
  • the effective light source area at the V-side interface (the area corresponding to the micro-surface element S in Fig. 2A) is not sufficiently large, reducing speckle noise. This is not a desirable configuration. If it is thicker than 2 mm, the effective light source area is large. Too much. In this case, the resolution of the image is deteriorated and the image viewed by the viewer V may be blurred, which is not a desirable configuration.
  • the greater the distance d the greater the effect of reducing speckle noise. The degradation of image quality cannot be avoided.
  • the distance d is preferably 1 millimeter or less.
  • the ratio occupied by the transflective diffusion layer 12 is preferably 5% or more, more preferably 20% or more. That is, the thickness of the semi-transmissive diffusion layer 12 is preferably 0.05 X d or more, more preferably 0.20 X d or more. Increasing the ratio of the semi-transmissive diffusion layer makes it easy for multiple scattering to occur and contributes to further speckle noise reduction.
  • FIG. 3 shows a modification of the screen of the first embodiment.
  • the screen 100 includes a transflective diffusion layer 120 having a laminated structure of translucent paper 12A and a resin film 12B, and a reflective scatterer 110 including a bead type 'screen 11A.
  • the body 110 is bonded with an adhesive.
  • the transflective diffusion layer 120 has a reflection effect and a diffusion effect on transmitted light
  • the reflection scatterer 110 has a scattering reflection effect on incident light.
  • a part of the incident light 31 is reflected by the transflective diffusion layer 120, and the transmitted light is diffused and reaches the reflection scatterer 110.
  • the reflective scatterer 110 scatters and reflects the transmitted light, makes it incident on the semi-transmissive diffusion layer 120 again, and emits it from the minute surface element S as substantially divergent light.
  • the light 33 U and 33 L exemplify light emitted from the minute surface element S in a substantially divergent manner.
  • the semi-transmissive diffusion layer 120 includes at least the semi-transmissive paper 12A.
  • the translucent paper 12A can obtain a front and back diffusing surface and an appropriate transmittance. Furthermore, it is very advantageous in terms of cost for producing special diffusion plates and lenses.
  • As the translucent paper 12A paper materials such as Japanese paper and tracing paper can be used.
  • FIG. 4 is a diagram showing the laser image display device and the visual camera 47 and the screen 100 used in this evaluation.
  • Laser image display devices include red, green, and blue laser light sources 41R, 41G, 41B, and rod integration. It includes a light modulator 42, an illumination optical system 43, a spatial light modulator 44, a dichroic prism 45, and a projection lens.
  • the visual camera 47 includes a pupil lens 47a, a magnifying lens 47b, and a CCD 47c.
  • the screen 100 used in this evaluation uses a tracing paper as the translucent paper 12A and a polyester film as the resin film 12B.
  • the distance d between the laser light incident surface of the transflective diffusion layer 120 and the reflective scatterer 110 is 200 micrometers (m).
  • the laser beams emitted from the RGB three-color laser light sources 41 R, 41 G, and 41 B are guided to the rod integrator 42.
  • the laser light repeats internal reflection in the rod integrator 42 and reaches the emission end.
  • the illumination optical system 43 (relay lens, mirror 43a, field lens 43b, etc.)
  • the light intensity distribution is uniform in the spatial light modulator 44. Projected as a light beam having a rectangular cross section.
  • the spatial light modulator 44 modulates the light beam to form a two-dimensional image.
  • the modulated RGB three-color laser beams are combined by the dichroic prism 45 and projected onto the screen 100 by the projection lens 46 as a full-color two-dimensional image.
  • the visual camera 47 includes a pupil lens 47a corresponding to a human pupil and a magnifying lens 47b and a CCD 47c for enlarging an image (including speckle noise) generated on a virtual retina onto the CCD 47c. Using this visual camera 47, speckle noise contained in an image formed on a human retina is measured and evaluated based on the amount of light received by the CCD 43.
  • the green laser light source 41G is capable of emitting green laser light, displaying a uniform image on the screen 100, and receiving light from the uniform image.
  • the ratio of the value X to the standard deviation ⁇ of the intensity variation of the uniform image due to speckle noise, ⁇ ⁇ is used.
  • a general bead type screen is used instead of the screen 100 is shown.
  • the ⁇ ⁇ of the screen 100 of the first embodiment modification is reduced to less than half compared with ⁇ ⁇ of the comparative example, and it can be seen that the effect of removing speckle noise appears.
  • the screen 100 has a wider viewing angle.
  • the Clean 100 has a multi-layered structure. The interference pattern noise was not observed.
  • the laser image display screen according to the present invention was found to have excellent speckle noise removal performance.
  • the screens 10 and 100 according to the present invention do not require a drive unit for moving the screen. Therefore, it is advantageous that it can be used for a screen of any size that does not select an installation place and consumes electric power.
  • the laser image display device using the laser image display screen according to the present invention can display an image with reduced speckle noise.
  • FIG. 5 shows a schematic partial sectional view of a laser image display screen 101 according to the second embodiment of the present invention.
  • the screen 101 is a laser image screen that is excellent in cost and easy to carry, particularly as a simple screen.
  • the screen 101 includes a translucent paper 12C as a transflective layer and a general paper 111 as a reflective scatterer, and a resin film 13 is inserted between the transflective layer and the reflective scatterer.
  • the resin film 13, the translucent paper 12C, and the general paper 111 are adhered with an adhesive so that surface reflection by the smooth surface of the resin film does not occur.
  • the same material as the material used for the translucent diffusion layer described in the first embodiment can be used.
  • the general paper 111 may be any general paper as long as it is a material having a scattering reflection effect with respect to laser light used for image display.
  • the general paper 111 preferably does not contain a fluorescent agent in order to obtain a colorful image of the laser light source itself.
  • the screen 101 can be manufactured in the same process as a so-called bonded paper, it is advantageous in terms of manufacturing cost.
  • the material itself used for manufacturing includes only easily available materials, it can be manufactured at a very low cost, which is also advantageous in terms of cost. You can also write letters and figures on the screen with common writing instruments.
  • the screen 101 is very light, it is convenient to carry.
  • Tracing paper is used as the screen 101 used for evaluation measurement as translucent paper 12C.
  • the polyester film having a thickness of 80 m was used as the resin film 13 and the drawing paper was used as the general paper 111.
  • the transflective paper 12C has a reflection effect and a diffusion effect on transmitted light
  • the general paper 111 has a scattering reflection effect on incident light. Part of the incident light 51 is reflected by the translucent paper 12C, and the transmitted light is diffused and reaches the general paper 111.
  • the general paper 111 scatter-reflects the transmitted light, makes it incident on the semi-transmissive paper 12C again, and emits it from the minute surface element S as substantially divergent light.
  • the light 53 U and 53 L exemplify light emitted from the minute surface element S in a substantially divergent manner.
  • the distance d between the laser light incident surface of the transflective layer and the reflective scatterer was 150 micrometers.
  • Second distance d comparison screen [0070] Second distance d comparison screen:
  • the third embodiment according to the present invention is a laser image display device that can use the screen according to the previous embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of a laser image display device according to the third embodiment.
  • the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the laser image display apparatus includes a rotary lenticular lens between the light source 41R and the like and the rod integrator 42.
  • Lights emitted from the RGB three-color laser light sources 41R, 41G, and 41B are deflected by the rotary lenticular lens 51 and guided to the rod integrator 42.
  • the rotary lenticular lens 51 is an embodiment of an optical deflection element having a function of deflecting the outgoing direction of incident light.
  • FIG. 7A is a plan view of the rotary lenticular lens 51.
  • the rotary lenticular lens 51 includes a plurality of lenticular lens elements 71 in the circumferential direction, and each element 71 has a substantially uniform cross section in a direction parallel to the radial direction.
  • FIG. 7B is a diagram showing the drive unit 53 connected to the rotary lenticular lens 51.
  • the drive unit 53 drives the rotary shaft A to rotate, and the rotary lenticular lens 51 also rotates. By this rotation, the output angular force of the light incident on the mouth integrator 42 at the point P1 changes with time.
  • the incident angle of light incident on any one pixel (cell) included in the spatial modulation element 44 is temporally changed.
  • the incidence of light incident on one area corresponding to an arbitrary pixel on the screen 101 The angle also changes over time.
  • the light reaching the viewer from the screen 101 of the third embodiment similarly changes with time because the incident angle on the screen 101 changes with time.
  • the viewer integrates and recognizes the stimulus to the retina by light that repeats the change in time.
  • the effective light source area of the screen is larger than when the angle does not change.
  • the effective light source area can be further increased by using the screen 101 according to the present invention using the semi-transmissive diffusion layer and the reflective scatterer. As a result, speckle noise can be reduced to a level that the viewer cannot recognize at all.
  • the amount of change in the angle of irradiation with consideration of the screen force is preferably NAO.001 or more. If it is less than NAO.001, the amount of change in angle is small and the speckle noise is not reduced. In order to reduce speckle noise to a level that cannot be recognized at all by the viewer, it is more preferable that the angle change amount is NAO.002 or higher.
  • the laser image display device of the present invention has a screen 101 having a transflective diffusion layer and a reflective scatterer, and changes the incident angle of light incident on a region corresponding to one pixel on the screen 101 with time.
  • speckle noise can be removed.
  • the rotational speed of the rotary lenticular lens 51 may be set so that the viewer does not recognize speckle noise.
  • the lower limit varies depending on the content of the displayed image.
  • a configuration in which the rotational lenticular lenses 51 are arranged in series with respect to the laser light is also effective.
  • the laser light is incident on the lenticular lens element 71 at point P1 and point ⁇ 2.
  • the laser beam is deflected in the vertical direction in the drawing at point P1, and is deflected in the horizontal direction in the drawing at point ⁇ 2.
  • the deflection direction changes with time.
  • the incident angle of light incident on each pixel of the spatial light modulator 45 can be changed in a two-dimensionally complex manner.
  • a lenticular lens element 71a may be used as a rotational lenticular lens modification 51a configured to form a predetermined angle ⁇ with respect to the radial direction. Is also advantageous.
  • the direction in which the light deflection direction changes with time can be freely controlled by the angle a.
  • the rotation lenticular lens 51 is used to control the incident angle of light incident on the screen 101 to change with time.
  • Other elements can be used. Specifically, an element having a configuration for guiding laser light to an optical fiber and vibrating the fiber, or a configuration for moving a diffusion plate, a mirror, or the like can be used.
  • the fourth embodiment according to the present invention is a laser light source that can be used in the laser image display device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the red laser light source 81 according to the present embodiment.
  • the red laser light source 81 includes an LD chip array 83 including a plurality of laser diode (LD) chips 811 to 8 18.
  • Multi-mode fiber 87 Laser power to be emitted Introduced into the optical system of the laser image display device. This figure shows a red laser light source as an example, but it can also be applied to laser light sources for other colors.
  • the wavelength ⁇ of the laser light output from the laser light source that outputs monochromatic light can be expressed using the center wavelength of the combined light when a plurality of LD chips 811 or 818 are used. Further, the half-value width ⁇ of the wavelength of the laser light is the half-value width indicated by the combined laser light. In the red laser light source 81, by using a plurality of LD chips 811 to 818, ⁇ can be made larger than when a single laser diode is used.
  • FIG. 9B is a characteristic diagram of red laser light emitted from the red laser light source 81. Since multiple LD chips 811 to 818 are used, a broad peak with multiple peaks superimposed can be seen. This laser beam has a center wavelength of 634.8 nm, half-width ⁇ , 1.9 nm Has a meter.
  • FIG. 9B is a characteristic diagram of green laser light emitted from a green laser light source that can be used in the laser image display apparatus according to the present invention.
  • This green laser light source uses laser light emitted from a plurality of laser light sources as a fundamental wave, converts the wavelength of the fundamental wave using one or more wavelength conversion elements, and uses an appropriate optical system such as a multimode fiber. It is multiplexed on the same axis.
  • This laser beam has a center wavelength of 540.2 nanometers, a half-value width of ⁇ , 1.2
  • FIG. 9C is a characteristic diagram of blue laser light emitted from a blue laser light source that can be used in the laser image display apparatus according to the present invention.
  • This blue laser light source has the same configuration as the red laser light source 81 of FIG. A laser diode that emits blue laser light is used.
  • This laser beam has a central wavelength, 445.0 nanometers, a half-value width ⁇ , and 2.9 nanometers.
  • ⁇ ⁇ is either ⁇ ⁇ R ⁇ ⁇ or ⁇ ⁇ .
  • the laser image display device of the present invention that the relationship between the distance d and the wavelength and half-width of the laser light source of the light incident surface and the reflecting scatterers semitransparent diffusion layer 2d X ⁇ ⁇ > ⁇ 2 By spec Noise can be removed.
  • the full width at half maximum of the wavelength of the laser light from the laser light source is expanded using the multilaser or multimode laser shown in FIG. ( ⁇ 0.5 nm) is preferable, and more preferably 1 nanometer or more ( ⁇ lnm).
  • the half width is preferably less than 10 nanometers ( ⁇ lOnm).
  • the power to use light sources of three or more colors of RGB should satisfy at least one type of color, more preferably all the types of colors satisfy the above relationship. That's fine.
  • the half-width of light ⁇ is increased by using a plurality of LD chips as the laser light source, but ⁇ is also increased by using pulse oscillation or a multimode laser. Or the like. Even if ⁇ is small, d may be increased within the range where blurring of image quality is allowed to satisfy the above relationship.
  • a semiconductor laser, a gas laser, a solid laser or the like that is a wavelength converted from a laser may be used as long as it is a light source using laser oscillation.
  • integrator, illumination optical system, modulation element, and projection optical system of the laser image display apparatus of the present invention are not particularly limited, and optical elements for image display can be used as appropriate.
  • the laser image display screen and laser image display device of the present invention can be used as a display and display device for moving images and still images.
  • the laser image display device of the present invention has been described using three RGB colors, it may be a single color display device. It can also be used for a force one-dimensional modulation element described using a two-dimensional spatial modulation element and a laser image display device that forms an image by scanning laser light.

Landscapes

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Description

明 細 書
レーザ画像表示装置およびレーザ画像表示スクリーン
技術分野
[0001] 本発明は、画像を表示するための装置である画像表示装置およびその画像表示ス クリーンに関する。本発明は、特に、光源としてレーザ光源を使用して画像を形成す るレーザ画像表示装置、および、レーザ画像表示装置に使用するレーザ画像表示ス クリーンに関する。
背景技術
[0002] 現在、様々な方式の画像表示装置が普及して!/、る。それら種々の画像表示装置が 採用する画像表示方式のひとつに、変調された光源光をスクリーン上に投影し、画 像を表示するプロジェクシヨンディスプレイ方式がある。従来、この方式を用いた画像 表示装置に用いられる光源は、ランプ光源である。しかし、ランプ光源は、寿命の短 さ、色再現領域の制限、および、光利用効率の低さ、といった問題を有する。
[0003] これらランプ光源が有する問題を解決するために、近年、プロジェクシヨンディスプ レイの光源としてレーザ光源を用いることが試みられている。本願においては、光源 にレーザ光源を使用する画像表示装置をレーザ画像表示装置と称し、同様に、光源 にレーザ光源を使用し、画像を表示するスクリーンをレーザ画像表示スクリーンと称 すること〖こする。レーザ画像表示装置のレーザ光源は、ランプ光源に比べて寿命が 長ぐレーザ光の備える指向性の強さゆえに光利用効率の向上が容易である。さらに 、レーザ光源の発するレーザ光は単色性に優れており、ランプ光源に較べて色再現 領域を拡大することができ、色鮮やかな画像表示を可能にする。
[0004] し力し、レーザ画像表示装置にお!、ては、スペックルノイズの問題が存在する。スぺ ックルノイズは、画像表示に使用するレーザ光の高干渉性に起因するノイズである。 このような問題は、ランプ光源を用いた画像表示装置にぉ ヽては存在しなかった問 題である。高干渉性を有するレーザ光力 Sスクリーン上で散乱され、鑑賞者に到達した とき、散乱されたレーザ光同士が干渉しあうことによって鑑賞者に微細なムラ状のノィ ズを認識させる。これまでに、スペックルノイズの低減のため、レーザ画像表示スクリ ーンおよびレーザ画像表示装置に関する様々な技術が提案されている。
[0005] 特許文献 1 (特開昭 55— 65940号公報)は、レーザ画像表示スクリーンを振動させ ることによりスペックルノイズを除去する方法を開示する。しかし、大型のレーザ画像 表示スクリーンに対しこの方法を採用する場合には、レーザ画像表示スクリーンを振 動駆動する駆動部をも大型なものにする必要が生じ、よって、駆動部容積および消 費電力の増加が問題となっている。
[0006] 特許文献 2 (特開 2003— 98601号公報)は、鑑賞者とは反対側であるレーザ画像 表示スクリーン背面カゝら画像を投影し、透過レーザ光により鑑賞者に画像を提供する リアプロジヱクシヨン方式レーザ画像表示装置で使用可能なレーザ画像表示スクリー ンを開示する。特許文献 2に開示のレーザ画像表示スクリーンは、 2種類の光拡散板 を有する構成により、スペックルノイズを低減する。
[0007] 図 1は、特許文献 2に記載のレーザ画像表示スクリーンの略図である。このレーザ 画像表示スクリーンは、第 1および第 2の拡散板 29aおよび 29bを有する。本図は、 同一の角度で第 1の拡散板 29aに入射し、透過し、鑑賞者 Vの認識上、同一とみな すことができる網膜上の一領域に到達する 2つのレーザ光線 25および 27に対してレ 一ザ画像表示スクリーンの付与する光路長差を説明する図である。第 1の光拡散層 2 9aに入射するレーザ光は、第 1の拡散板 29aで拡散され様々な方向に伝播する。そ して、第 1の光拡散層 29aより出射するレーザ光の少なくとも一部は、さらに、第 2の 光拡散層 29bに入射し、拡散され、出射し、鑑賞者 Vに達する。このスクリーンは、拡 散効果の異なる 2つの拡散板 29aおよび 29bを使用することによりスペックルノイズの 低減を狙ったリアプロジェクシヨン方式レーザ画像表示装置のためのレーザ画像表 示スクリーンである。
[0008] このスクリーンをレーザ画像表示スクリーンとして使用するとき、スクリーンから、様々 な方向へ拡散する無数のレーザ光線が出射する。それら無数のレーザ光線は、レー ザ光線 25および 27を含む。レーザ光線 25および 27は、図面右方より同一の入射角 で第 1の拡散板 29aに入射する。レーザ光線 25は、第 1の拡散板 29aの拡散効果に より、拡散板 29aおよび 29bの主面に対し、 Θなる角をなして第 1の拡散板 29aから 出射し、第 2の拡散板 29bに入射し、第 2の拡散板 29bの拡散効果により、進路を、 第 1の拡散板 29aへの入射角と同一の方向に戻し、鑑賞者 Vの瞳へ到達する。他方 、レーザ光線 27は、レーザ光線 25と同一の入射角で第 1の拡散板 29に入射し、入 射したときの進路を保持したまま第 1および第 2の拡散板 29aおよび 29bを透過し、出 射し、鑑賞者 Vの瞳へ到達する。
[0009] このとき、レーザ光線 25とレーザ光線 27との光路長差は、第 1の拡散板 29aと第 2 の拡散板 29bの距離を Tとすれば、
T ( (l/cos 0 ) - l)
と近似できる。ここで、 0は、第 1の拡散層 29aの拡散角と称してよい。 0がゼロに近 づくとき、レーザ光線 25および 27は、鑑賞者 Vの網膜上において互いに強く干渉す る。このとき、光路長差は、ゼロに漸近する。そのため、鑑賞者 Vの認識するスペック ルノイズは、依然として強度の強いものとなる。
[0010] また、特許文献 2においては、当該 2種類の光拡散板において発生すると予想され るレーザ光の多重反射等の問題に関する記載を見出すことができない。
[0011] なお、鑑賞者と同じ側、すなわちレーザ画像表示スクリーン前面力 画像を投影し 反射レーザ光により鑑賞者に画像を提供するフロントプロジェクシヨン方式レーザ画 像表示装置に対し、特許文献 2の開示するレーザ画像表示スクリーンを用いることは 不可能である。
[0012] それに対し、特許文献 1に記載の方法は、フロントプロジェクシヨン方式レーザ画像 表示装置に適用可能である。だ力 特許文献 1に記載の方法では、前述のとおり、大 きな画像を表示する大型のレーザ画像表示スクリーンに対し実施困難である。
特許文献 1:特開昭 55— 65940号公報
特許文献 2:特開 2003— 98601号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0013] 上記問題を鑑み、本発明は、鑑賞者に対し、スペックルノイズを除去、または少なく とも低減させ、任意の大きさを有する画像を色鮮ゃ力かつ高品位な画像として提供 可能なレーザ画像表示装置およびそのレーザ画像表示スクリーンの提供をその解決 しょうとする課題とする。 課題を解決するための手段
[0014] 本発明は、その一態様において、レーザ光を投影するレーザ画像表示スクリーンで あって、レーザ光を散乱反射する反射散乱体と、反射散乱体と略平行に配した半透 過拡散層とを有し、半透過拡散層は、レーザ光のうち、少なくとも一部を反射し、その 残りを透過し、透過するレーザ光を拡散させ、出射させるレーザ画像表示スクリーン である。
[0015] 本発明の一態様においては、半透過拡散層の反射散乱体とは反対側の界面と、 反射散乱体との間の距離力 50マイクロメートル以上かつ 2ミリメートル以下であるこ とが好ましい。
[0016] 本発明の一態様においては、半透過拡散層は、紙材を含むことが好ましい。
[0017] 本発明は、別の一態様において、レーザ光を発するレーザ光源と、レーザ光を投影 するレーザ画像表示スクリーンとを有するレーザ画像表示装置であって、レーザ画像 表示スクリーンは、レーザ光を散乱反射する反射散乱体と、反射散乱体と略平行に 配した半透過拡散層とを備え、半透過拡散層は、レーザ光のうち、少なくとも一部を 反射し、その残りを透過し、透過するレーザ光を拡散させ、出射させる、レーザ画像 表示装置である。
[0018] 本発明の別の一態様においては、さらに、レーザ光を受けて、その進行方向を偏 向させて出射させる光偏向素子を、レーザ光源とレーザ画像表示スクリーンとの間に 有することが好ましい。
[0019] 本発明の別の一態様においては、半透過拡散層の反射散乱体に対して反対側の 界面と反射散乱体との間の距離 dと、レーザ光源の発するレーザ光の中心波長 λ、 レーザ光の半値幅 Δ λとの関係力 2d X Δ λ > λ 2を満足することが好ましい。 発明の効果
[0020] 本発明に力かるレーザ画像表示装置およびそのレーザ画像表示スクリーンは、安 価であり、任意の大きさの画像表示に対応可能であり、かつ、スペックルノイズが除去 、または少なくとも低減された、色鮮やかで高品位な画像を表示することができる。 図面の簡単な説明
[0021] [図 1]特許文献 2によるレーザ画像表示スクリーンによって、レーザ光に付与される光 路長差を説明する図
圆 2A]本発明の第 1の実施形態によるスクリーンの部分断面概略図
圆 2B]本発明によるスクリーンによって、レーザ光に付与される光路長差を説明する 図
圆 3]本発明の第 1の実施形態によるスクリーンの変形例の部分断面概略図 圆 4]本発明の第 1の実施形態によるレーザ画像表示装置および画像評価装置の概 略図
圆 5]本発明の第 2の実施形態によるスクリーンの部分断面概略図
圆 6]本発明の第 3の実施形態によるレーザ画像表示装置および画像評価装置の概 略図
[図 7A]回転式レンティキュラーレンズの平面図
圆 7B]回転式レンティキュラーレンズの動作を示す斜視図
圆 7C]2枚構成の回転式レンティキュラーレンズの動作を示す斜視図
[図 7D]回転式レンティキュラーレンズの変形例の平面図
圆 8]本発明の第 4の実施形態によるレーザ光源の構成概略図
圆 9A]本発明の第 4の実施形態による赤色レーザ光源の特性図
圆 9B]本発明の第 4の実施形態による緑色レーザ光源の特性図
圆 9C]本発明の第 4の実施形態による青色レーザ光源の特性図
符号の説明
10、 100、 101 ··· レーザ画像表示スクリーン
11、 110 ··· 反射散乱体
12、 120 ··· 半透過拡散層
12A、 12C ··· 半透過紙
12B、 13 .·· 榭脂フィルム
41R ·· 赤色レーザ光源
41G ·· 緑色レーザ光源
41B ·· 青色レーザ光源
42 ··· ロッドインテグレータ 43 ··• 照明光学系
44 ·· • 空間光変調素子
46 ·· • 投射レンズ
47 ·· • 視覚カメラ
51 ·· • 回転式レンティキュラーレンズ
51a · • 回転式レンティキュラーレンズ変形例
53 ·· • 駆動部
71 ·· • レンティキュラー -レンズ要素
71a · • レンティキュラー -レンズ要素変形例
81 ·· • 赤色レーザ光源
83 ·· • レーザ.ダイォ -ド 'チップアレイ
85 ·· • ファイバ
87 ·· • マノレチモードフアイバ
811 ·· • レーザ.ダイオ^ -ド'チップ
812 ·· • レーザ.ダイオ^ -ド 'チップ
813 ·· • レーザ'ダイォ -ド 'チップ
814 ·· • レーザ'ダイォー -ド 'チップ
815 ·· • レーザ.ダイォー -ド 'チップ
816 ·· • レーザ.ダイオ^ -ド 'チップ
817 ·· • レーザ'ダイォ -ド 'チップ
818 ·· . レーザ.ダイォ -ド'チップ
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
[0024] (第 1の実施形態)
本発明に力かる第 1の実施形態は、フロントプロジェクシヨン方式のレーザ画像表示 装置に用いるレーザ画像表示スクリーンである。図 2Aは、第 1の実施形態によるレー ザ画像表示スクリーン 10の部分断面概略図である。レーザ画像表示スクリーン 10は 、反射散乱体 11と半透過拡散層 12を有する。以下の説明において「レーザ画像表 示スクリーン」を、「スクリーン」と略称する。
[0025] レーザ画像表示装置は、レーザ光源が発するレーザ光を変調させることによって画 像を形成する。フロントプロジェクシヨン方式のレーザ画像表示装置においては、画 像を構成するレーザ光は、スクリーン 10前面、すなわち鑑賞者 V側よりスクリーン 10 に投射される。
[0026] 半透過拡散層 12は、入射光 L (画像を構成するレーザ光)の少なくとも一部を鑑賞
I
者 V側界面において反射し、残りを透過させる。鑑賞者 V側における反射は、例えば
、図 2Aにおいて前面散乱反射光 L で例示するように、散乱反射ほ
FR L反射とも言う) であり、透過する残りのレーザ光は、例えば、図 2Aにおいて拡散光 Lで例示するよう
S
に、半透過拡散層 12を透過中に拡散される。
[0027] 反射散乱体 11は、その半透過拡散層 12側の界面より入射するレーザ光の全て、ま たは少なくともその大部分を散乱反射する。
[0028] 図 2Aは、反射散乱体 11の半透過拡散層 12側界面にて反射するレーザ光を内部 散乱反射光 L として示す。図の簡略化のため、内部散乱反射光 L の、図示しない
RR RR
レーザ光源力も反射散乱体 11までの光路は省略する。内部散乱反射光 L
RRは、半 透過拡散層 12に再び入射し、半透過拡散層 12を透過中に拡散効果を受ける。図に おいて、拡散された内部散乱反射光 L を内部散乱反射拡散光 L とする。内部散
RR RS
乱反射拡散光 L は、半透過拡散層 12の鑑賞者 V側界面の、微小面素 Sより発散レ
RS
一ザ光として所定の強度分布を備えて出射する。なお、反射散乱体 11によるレーザ 光の散乱反射は、図面面内に含まれる方向への散乱反射に限定されず、図面面外 へ向力う方向も含めたあらゆる方向へ散乱反射を含んでよい。
[0029] 図示しないレーザ光源を出て半透過拡散層 12に達したレーザ光は、一部が、例え ば、前面散乱反射光 L のように、半透過拡散層 12鑑賞者 V側界面において散乱反
FR
射され、残りのレーザ光は半透過拡散層 12に入射し、透過中に拡散され、反射散乱 体 11に達して散乱反射され、再び半透過拡散層 12に入射し、透過中に拡散され、 半透過拡散層 12鑑賞者 V側界面から出射する。よって、スクリーン 10は、画像を構 成するレーザ光を、少なくとも、反射散乱体 11および半透過拡散層 12鑑賞者 V側界 面という 2つの面で散乱反射させる。なお、本発明の目的を実現する上で、レーザ光 の反射する面は、 2つに限定されない。本発明は、 3つ以上の面においてレーザ光を 反射させ、それらレーザ光を鑑賞者 Vの瞳に到達させる構成を有するレーザ画像表 示スクリーンを排除しない。
[0030] 反射散乱体 11にて散乱反射され鑑賞者 Vへ向力うレーザ光は、レーザ光源力 反 射散乱体 11へ向力 光路 (光路前半部)および反射散乱体 11から鑑賞者 Vへ向力 光路 (光路後半部)において、半透過拡散層 12による拡散効果を受ける。光路前半 部において、半透過拡散層 12を設けることにより、半透過拡散層 12に入射するレー ザ光は、半透過拡散層 12によって拡散され、半透過拡散層 12を省略した場合との 比較にぉ 、て、反射散乱体 11の半透過拡散層 12側界面に多様な角度をもって入 射する。したがって、レーザ光による画像形成のための変調の最小変調単位 (例えば 、変調装置に含まれる画素)の、任意の一単位 (一画素)によって変調を受けたレー ザ光が、反射散乱体 11に、多様な入射角をもって到達する。つまり、半透過拡散層 1 2は、空間において近接するコヒーレントなレーザ光を、反射散乱体 11に多様な角度 で入射せしめ、そのレーザ光の反射散乱体 11による反射角度の分布により多くの角 度を含むようにし、すなわち、より高度な多様性を与え、散乱反射光の鑑賞者 Vに至 る光路長を異ならしめる。よって、散乱反射光同士の鑑賞者 Vの網膜上における干 渉は、防止される。
[0031] 反射散乱体 11は、レーザ光が入射した位置および入射角のいずれかもしくは両者 の僅かな違いによって、レーザ光の反射する方向を、大きぐ非線形的に変化させる 効果を有する。先述のように、光路前半部における半透過拡散層 12の拡散効果によ り、任意の一変調単位により変調されたレーザ光が、反射散乱体 11上に多様な入射 角をもって到達可能である。半透過拡散層 12を省略した場合との比較において、こ の半透過拡散層 12の作用により、レーザ光に対し、反射散乱体 11における散乱効 果を、より確実に、かつ効果的に与えることができる。
[0032] 光路後半部においてレーザ光が半透過拡散層 12から受ける拡散効果は、反射散 乱体 11で散乱反射したレーザ光 (例えば、内部散乱反射光 L )が、そのまま、鑑賞
RR
者 Vに到達することを防止する。
[0033] 光路後半部において、例えば、内部散乱反射光 L は、半透過拡散層 12の拡散 効果を受け、(例えば、内部散乱反射拡散光 L に示すように、)実効的な光源面積
RS
が拡大される。ここでいう実効的な光源面積とは、鑑賞者 Vが認識する光源像の面積 である。光の干渉性は、一般に、光源面積を大きくすることで低下する。よって、実効 的な光源面積を拡大することにより、スペックルノイズを低減することができる。
[0034] 例えば、反射散乱体 11の一点より出射された内部散乱反射光 L は、半透過拡散
RR
層 12により、鑑賞者 Vに対して微小面素 Sの実効的な光源面積をもつ内部散乱反射 拡散光 L に変化する。
RS
[0035] 一般にスペックルノイズは、コヒーレントな光が散乱され、人の瞳に入射し、異なる光 路を経て人の網膜上の一点に到達し、互いに干渉することで生じる。本発明によるス クリーン 10は、レーザ光の鑑賞者 Vに対する実効的な光源面積を拡大させ、レーザ 光の干渉性を低減することにより、鑑賞者 Vの認識するスペックルノイズを低減する。 また、図示しないレーザ光源から出射したレーザ光のうち、半透過拡散層 12におい て反射し、鑑賞者 Vに到達するレーザ光の存在も、レーザ光の干渉性の低減に資す る。(反射散乱体 11に到達せずに)半透過拡散層 12にて鑑賞者 Vへ反射されるレー ザ光は、反射散乱体 11で反射して鑑賞者 Vへ到達するレーザ光とともに鑑賞者 Vに 達する。それにより、鑑賞者 Vに対する実効的な光源面積は、上述の微小面素 Sより もさらに大きな面積を有することとなり、スペックルノイズの低減効果をさらに強化する 。このように、スクリーン 10は、鑑賞者 Vの認識するスペックルノイズを除去する効果 を有する。
[0036] 図 2Bは、同一の角度で反射散乱体 11上の非常に近接した位置に入射し、反射し 、鑑賞者 Vの認識上、同一とみなすことができる網膜上の一領域に到達する 2つのレ 一ザ光線 21および 23に対してスクリーン 10の反射散乱体 11が付与する光路長差を 説明する図である。スクリーン 10に含まれる半透過拡散層 12は、説明の簡単化のた め、本図では省略する。
[0037] 先述のとおり、スペックルノイズは、散乱光同士が、鑑賞者 Vの網膜上で干渉するこ とにより生じる。このとき、スペックルノイズのコントラストは、干渉し合う散乱光間の光 路長差により変化する。光路長差が小さければ小さい程、干渉光のコントラストはより 強くなり、鑑賞者 Vの認識するスペックルノイズは増大する。逆に、光路長差が大きく なれば、干渉光のコントラストは極端に弱くなり、鑑賞者 Vは、その干渉光をスペック ルノイズとして認識しに《なる。図 2Bを参照すれば、レーザ光線 21および 23は、凹 凸形状を有する反射散乱体 11の異なる二点に入射する。レーザ光線 21は、反射散 乱体 11の凹凸形状 (連成波形状)のスロープ部、すなわち、頂部と、隣接する頂部と を接続し、巨視的視点における反射散乱体 11の主面に対し傾きを持った部分、に入 射し、レーザ光線 23は、凹凸形状 (連成波形状)の頂部、すなわち、巨視的視点に おける反射散乱体 11の主面に対し傾きがゼロおよびほぼゼロである部分、に入射す る。レーザ光線 21は、スロープ部に入射し、スロープ部の一点で反射し、さらに、隣 接するスロープ部の一点で再び反射し、鑑賞者 Vの瞳に到達する。それに対し、レー ザ光線 23は、頂部に入射した頂部の一点で反射し、鑑賞者 Vの瞳に到達する。反射 散乱体 11は、光の波長に対して十分に大きい光路長差を、レーザ光線 21と 23との 間に与えることができるため、鑑賞者 Vの認識する干渉光強度は、非常に小さなもの となる。
[0038] 本発明に力かるスクリーン 10は、図 2Bに示すように、反射散乱体 11により、スクリ ーン 10上の近接する 2点から出射し、ほぼ同角度で鑑賞者 Vに到達するレーザ光で あっても、反射散乱体 11の散乱反射ほ L反射)により、図 1に示すスクリーンとの比較 において、大きな光路長差がついたレーザ光となる。反射散乱体 11の散乱反射(図 2B参照。)では、スクリーン 10上の近接する 2点から同じ角度で出射し、鑑賞者 Vの 瞳に達するレーザ光は、全く異なる光路を経る。そのため、このように大きな光路長差 が得られる。このように、反射散乱体 11は、入射するレーザ光を反射するのみならず 、従来例では得られな力つた大きな光路長差を同一角度で近接した位置に入射する レーザ光に付与する効果を有する。
[0039] 本発明に力かるスクリーン 10の反射散乱体 11は、散乱反射を生じさせることを目的 のひとつとして、図 2Bに示すような凹凸形状パターン (連成波形状パターン)を備え ることができる。反射散乱体 11の凹凸形状パターンは、その面内に含まれる任意の 方向に関し、 10ミリメートル以下のピッチ、より好ましくは、 1ミリメートル以下のピッチ、 すなわち凸部(凹部)の頂点力も隣接する凸部(凹部)の頂点までの距離、を有する。 また、凹凸形状の突出した頂部(凸部頂点)と、反対側に突出した (陥没した)頂部( 凹部頂点)間の段差は 1マイクロメートル以上であり、好ましくは 10マイクロメートル以 上、より好ましくは 50マイクロメートル以上の段差を有する。なお、凹凸形状は、入射 する光を乱反射させる形状であればよい。凹凸形状は、複数の波形を合成して成る 形状、ならびに、断続的形状、つまり、スロープ部が巨視的視点における反射散乱体 11の主面に対し略垂直な傾きを有する形状)の少なくともいずれかを含むことが望ま しい。
[0040] 反射散乱体 11は、レーザ光を散乱反射させる材質を含めばよい。反射散乱体 11 は、例えば、一般的なランプ光源を用いたプロジェクタで使用するビーズタイプ'スク リーン、マットタイプ'スクリーンを含んでもよい。また、画像を構成するレーザ光を散 乱反射すれば、上記以外の素材を含むスクリーンであっても使用可能である。よって 、反射散乱体 11は、紙材ゃ壁材といった素材を含んでもよいし、さらには、プラスチッ ク、ガラス、金属、等を含んで構成される粗面を含んでもよい。
[0041] また、本発明に力かるスクリーン 10の半透過拡散層 12は、その拡散効果により、反 射散乱体 11のみを備えた場合に比べ、広い視野角を得ることができる。
[0042] 半透過拡散層 12は、鑑賞者 V側および反射散乱体 11側の両界面部分に、拡散効 果を有する素材を含み、両界面のうち、鑑賞者 V側界面は、少なくとも一部において 拡散面を備える。好ましくは、半透過拡散層 12の反射散乱体 11側界面も、拡散面を 備える。
[0043] 半透過拡散層 12は、使用するレーザ光に関し、いずれか一方の界面へ入射したレ 一ザ光が他方より出射する比率、すなわち透過率を、 10%以上とすることが好ましい 。 10%未満の場合、反射散乱体 11まで十分にレーザ光が達せず、輝度が落ちるとと もにスペックルノイズの低減効果も小さくなるため望まし 、とは言えな 、。高 、スクリー ン輝度およびスペックルノイズ低減効果を得るためには、半透過拡散層 12の透過率 は、 30%以上が好ましい。なおさらに好ましくは、半透過拡散層 12の透過率は、 50 %以上である。
[0044] 半透過拡散層 12のヘーズ値 (曇価)は、 20%以上が好ましい。より好ましくは 40% 以上、よりさらにより好ましくは 60%以上である。
[0045] 半透過拡散層 12の反射率は、 3%以上が好ましい。より好ましくは 10%以上、より さらに好ましくは 20%以上である。
[0046] 半透過拡散層 12は、一様な素材力も形成されてよい。または、半透過拡散層 12を 、複数の拡散面を含んだ多層構造としてもよい。多層構造の場合、表裏に拡散面を 含んだ素材を、接着剤および榭脂フィルム等により積層し作製すればよい。半透過 拡散層 12の界面の一方が、入射するレーザ光に関し、鏡面を構成する場合、鏡面 によるレーザ光の反射を防止するため、鏡面を構成する界面を、透過拡散層 12と実 質的に等 ヽ屈折率を有する接着剤を用いて反射散乱体 11と接着することが望まし い。また、半透過拡散層 12が多層構造を有する場合、各層間における鏡面の構成 を防止するように、同様の接着剤を用いて多層構造を構成することが望ま U、。
[0047] 半透過拡散層 12は、界面の少なくとも一部に拡散面を含む。これにより、半透過拡 散層 12は、表面反射レーザ光と反射散乱体 11での反射レーザ光とによる多層構造 の干渉パターンノイズを除去する。
[0048] スクリーン 10を、一体構造とするために、半透過拡散層 12と反射散乱体 11とを各 種接着剤で接着することができる。また、半透過拡散層 12と反射散乱体 11との間に 榭脂フィルムを介在させて接着剤で接着することにより、半透過拡散層 12と反射散 乱体 11の間隔を一定に保持することも有利である。さらに、半透過拡散層 12の鑑賞 者 Vとは反対側の界面に反射散乱体 11を形成し、一体構造のスクリーン 10を形成す ることち可會である。
[0049] 榭脂フィルム等、平滑面を含む素材を用いる場合、当該平滑面のある素材の屈折 率と略同等な屈折率を有する接着剤等を用いて半透過拡散層 12の界面 (拡散面) および反射散乱体 11と、榭脂フィルム等とを密着させることが好ましい。こうすること で、榭脂フィルム等を用いた場合であっても、その表面における反射による干渉バタ ーンノイズを防止することができる。
[0050] 半透過拡散層 12鑑賞者 V側界面と反射散乱体の距離 dは、 50マイクロメートル以 上 2ミリメートル以下であることが好ましい。 50マイクロメートルよりも薄い場合、半透過 拡散層 12鑑賞者 V側界面における実効的光源面積(図 2Aにおける微小面素 Sに対 応する面積)が十分に大きくならず、スペックルノイズの低減効果が不十分となり、望 ましい構成とは言えない。また 2ミリメートルよりも厚い場合、実効的光源面積が大きく なりすぎる。この場合、画像の解像度の劣化を引き起こし、鑑賞者 Vの鑑賞する画像 がぼけるおそれがあり、望ましい構成とは言えない。距離 dが大きければ大きい程、ス ペックルノイズの低減効果はより大きくなる力 画像品質の低下を避けることができな い。望ましい高解像度画像を再現するためには、距離 dは 1ミリメートル以下であること 力 り好ましい。
[0051] また、半透過拡散層 12鑑賞者 V側界面と反射散乱体の距離 dのうち、半透過拡散 層 12の占める比率は好ましくは 5%以上、より好ましくは 20%以上である。つまり、半 透過拡散層 12の厚さは、 0. 05 X d以上であることが好ましぐより好ましくは、 0. 20 X d以上である。半透過拡散層の占める比率を高くすることにより、多重散乱が生じ 易くなり、一層のスペックルノイズ低減に寄与する。
[0052] 図 3に第 1の実施形態のスクリーンの変形例を示す。スクリーン 100は、半透過紙 1 2Aと榭脂フィルム 12Bの積層構造を備える半透過拡散層 120、および、ビーズタイ プ 'スクリーン 11Aを含む反射散乱体 110を有し、半透過拡散層 120と反射散乱体 1 10とは接着剤を用いて貼り合せて 、る。
[0053] 本変形例 100も、スクリーン 10と同様、半透過拡散層 120は、反射効果および透過 光に対する拡散効果を備え、反射散乱体 110は、入射光に対する散乱反射効果を 有する。入射光 31は、その一部が、半透過拡散層 120で反射され、透過光は拡散さ れて反射散乱体 110に到達する。反射散乱体 110は、上記透過光を散乱反射し、再 び半透過拡散層 120に入射させ、微小面素 Sより略発散光として出射させる。光 33 Uおよび 33Lは、微小面素 Sより略発散状に出射する光を例示する。
[0054] 本変形例においては、半透過拡散層 120は、少なくとも半透過紙 12Aを含むことが 好ましい。半透過紙 12Aは、表裏拡散面が得られるとともに適当な透過率を得ること ができる。さらには、特殊な拡散板やレンズを作製するのに対し、コスト的に非常に有 利である。半透過紙 12Aとしては、和紙、トレーシング'ぺーパ、等の紙材を用いるこ とがでさる。
[0055] スクリーン 100を用いてスペックルノイズ低減効果の評価を行った。図 4は、本評価 に用いたレーザ画像表示装置および視覚カメラ 47と、スクリーン 100を示す図である 。レーザ画像表示装置は、赤、緑、青のレーザ光源 41R、 41G、 41B、ロッドインテグ レータ 42、照明光学系 43、空間光変調素子 44、ダイクロイツクプリズム 45、および投 射レンズを備える。視覚カメラ 47は、瞳レンズ 47a、拡大レンズ 47b、および、 CCD4 7cを備える。本評価に用いたスクリーン 100は、半透過紙 12Aとしてトレーシング'ぺ ーパを用い、榭脂フィルム 12Bとしてポリエステルフィルムを用いる。また半透過拡散 層 120のレーザ光入射面と反射散乱体 110の距離 dは、 200マイクロメートル( m) である。
[0056] RGB3色のレーザ光源 41R、 41G、 41Bを出射したレーザ光は、ロッドインテグレ ータ 42に導かれる。レーザ光は、ロッドインテグレータ 42内の内部反射を繰り返して 出射端に達し、照明光学系 43 (リレーレンズ、ミラー 43a、フィールドレンズ 43b等)を 経て、空間光変調素子 44に光強度分布が一様な長方形断面を有する光ビームとし て投影される。空間光変調素子 44は、光ビームを変調し、 2次元画像を形成する。変 調された RGB3色のレーザ光は、ダイクロイツクプリズム 45によって合波され、投射レ ンズ 46によってスクリーン 100上にフルカラーの 2次元画像として投影される。
[0057] 視覚カメラ 47は、人の瞳に対応する瞳レンズ 47aと仮想的な網膜上に生じる (スぺ ックルノイズを含む)像を CCD47cに拡大する拡大レンズ 47bと CCD47cを有する。 この視覚カメラ 47を用い、人の網膜上で形成される像に含まれるスペックルノイズを、 CCD43の受光量に基づ 、て測定評価する。
[0058] 評価には、緑色レーザ光源 41Gのみ力 緑色レーザ光を出射させ、一様な画像を スクリーン 100に表示し、当該一様画像からの光を受光している CCD素子における 受光量の平均値 Xと、スペックルノイズに起因する一様画像の強度ばらつきの標準偏 差 σとの比、 σ ΖΧを用いる。比較例として、スクリーン 100の代わりに一般的なビー ズタイプ ·スクリーンを用 V、た場合を示す。
[0059] 評価結果
第 1の実施形態変形例 (スクリーン 100): σ /Χ= 5. 1%
比較例(ビーズタイプスクリーン): σ /Χ= 14. 6%
第 1の実施形態変形例のスクリーン 100の σ ΖΧは、比較例の σ ΖΧと比較すれば 半分以下に低減しており、スペックルノイズの除去の効果が現われていることがわか る。また比較例との比較において、スクリーン 100は、より広い視野角が得られた。ス クリーン 100は多層構造である力 干渉パターンノイズ等の発生も認められな力つた。 本発明によるレーザ画像表示スクリーンは、優れたスペックルノイズ除去性能を有す ることがわかった。
[0060] また、本発明に力かるスクリーン 10および 100は、スクリーンを動かす駆動部を必要 としない。そのため、設置場所を選ばず、また電力などを消費することがなぐあらゆ るサイズのスクリーンに用いることができることも有利である。
[0061] また、本発明にかかるレーザ画像表示スクリーンを用いるレーザ画像表示装置は、 スペックルノイズが低減された画像を表示することができる。
[0062] (第 2の実施形態)
図 5に本発明の第 2の実施形態によるレーザ画像表示スクリーン 101の部分断面概 略図を示す。スクリーン 101は、特に、簡易型スクリーンとして、コスト的に優れ、持ち 運び等も容易なレーザ画像スクリーンである。スクリーン 101は、半透過拡散層として 半透過紙 12C、反射散乱体として一般紙 111を備え、半透過拡散層と反射散乱体 の間に榭脂フィルム 13が挿入されている。榭脂フィルム 13と半透過紙 12Cおよび一 般紙 111は、榭脂フィルムの平滑面による表面反射が生じな 、ように接着剤により接 着されている。
[0063] 半透過紙 12Cは、第 1の実施形態において述べた半透過拡散層に用いられる素 材と同様の素材を用いることができる。
[0064] 一般紙 111は、画像表示に用いるレーザ光に関し、散乱反射効果を有する素材で あればよぐ一般的な紙を用いることができる。好ましくは、レーザ光源自身の色鮮ゃ カゝな画像をえるために、一般紙 111は、蛍光剤を含まないことが好ましい。
[0065] スクリーン 101は、いわゆる貼り合せ紙と同様の工程で作製できるため、製造コスト 面で有利である。また、製造に用いる素材自体も、容易に入手可能な素材のみを含 むため、非常に安価に作製することができ、この点もコスト面で有利である。また、一 般的な筆記具でスクリーン上に字や図形を記述できる。さらに、スクリーン 101は、非 常に軽量であるため、携帯に便利である。
[0066] スクリーン 101の作製例およびスペックルノイズ低減効果の評価測定の結果を示す 。評価測定に用いるスクリーン 101を、半透過紙 12Cとしてトレーシング'ぺーパを用 い、榭脂フィルム 13として厚さ 80 mのポリエステルフィルムを用い、一般紙 111とし て画用紙を用いて作成した。本作成例 101も、スクリーン 10と同様、半透過紙 12Cは 、反射効果および透過光に対する拡散効果を備え、一般紙 111は、入射光に対する 散乱反射効果を有する。入射光 51は、その一部が、半透過紙 12Cで反射され、透 過光は拡散されて一般紙 111に到達する。一般紙 111は、上記透過光を散乱反射 し、再び半透過紙 12Cに入射させ、微小面素 Sより略発散光として出射させる。光 53 Uおよび 53Lは、微小面素 Sより略発散状に出射する光を例示する。本作成例にお ける半透過拡散層のレーザ光入射面と反射散乱体との距離 dは、 150マイクロメート ルであった。第 1の実施形態と同様にスクリーン 101のスペックルノイズを評価した結 果、 σ ΖΧ=5. 4%となり、比較例に対しスペックルノイズが大幅に低減されているこ とが確認された。
[0067] さらに、距離 dの違いによるスペックルノイズ除去効果の変化をみるため、以下の 2 種類のスクリーン (第 1および第 2距離 d比較用スクリーン)を作成し、それぞれ、上記 と同様の評価測定を行った。
[0068] 第 1距離 d比較用スクリーン:
表面に凹凸パターンを有する薄型拡散榭脂フィルム (厚さ 30マイクロメートル)をビ ーズタイプ'スクリーンに貼り付けて作成した。このとき、 d=40マイクロメートルであつ た。
[0069] 第 1距離 d比較用スクリーンに対する評価測定結果:
レーザ画像表示装置および視覚カメラ 47を用いて上記と同様の評価を行った結果 、 σ /Χ=8. 1%を得た。比較例のスクリーン(σ ΖΧ= 14. 6%)に比べスペックルノ ィズが低減されることが確認された。し力しながら、先の本発明によるスクリーンに関 する評価測定の結果には、およばな力つた。このことは、距離 dが、 40マイクロメート ルと、上記した条件 (d≥ 50 m)に満たない場合、得られるスペックルノイズ低減効 果が比較的弱 、ことを示すものである。
[0070] 第 2距離 d比較用スクリーン:
2ミリメートル厚のアクリル板にトレーシング'ぺーパを貼り付け、アクリル板の反対側 の面をビーズタイプ'スクリーンに貼り付けた。このとき、 d=2. 1ミリメートルであった。 [0071] 第 2距離 d比較用スクリーンに対する評価測定結果:
レーザ画像表示装置および視覚カメラ 47を用いて上記と同様の評価を行った結果 、 σ ΖΧ=4. 2%を得た。この場合も、比較例のスクリーン( σ /Χ= 14. 6%)に比 ベスペックルノイズが低減されることわかる。
[0072] さらに、 1画素毎にオン (on) Ζオフ(off)が繰り返されるテストパターン画像を視覚 カメラにより測定評価した。(オフ画素の輝度) Z (オン画素の輝度)の輝度比は、 50 %未満となり、画像解像度に劣化が確認された。このことは、距離 dが、 2. 1ミリメート ルと、上記した条件 (d≤ 2. Omm)を満足しない場合、画像品質の低下が見られるこ とを示す。
[0073] (第 3の実施形態)
本発明にかかる第 3の実施形態は、本発明の先の実施形態によるスクリーンを用い ることができるレーザ画像表示装置である。図 6に、第 3の実施形態によるレーザ画像 表示装置の構成概略図を示す。図 6においては、図 4と同じ構成要素については図 4と同じ符号を用い、説明を省略する。
[0074] 本実施形態によるレーザ画像表示装置は、光源 41R等とロッドインテグレータ 42と の間に、回転式レンティキュラーレンズを備える。 RGB3色のレーザ光源 41R、 41G 、 41Bを出射した光は、回転式レンティキュラーレンズ 51により偏向されロッドインテ グレータ 42に導かれる。回転式レンティキュラーレンズ 51は、入射する光の出射方 向を偏向させる機能を有する光偏向素子の一態様である。
[0075] 図 7Aは、回転式レンティキュラーレンズ 51の平面図である。回転式レンティキユラ 一レンズ 51は、レンティキュラーレンズ要素 71を円周方向に複数備え、各要素 71は 、半径方向に平行な方向にほぼ一様な断面を有する。図 7Bは、回転式レンティキュ ラーレンズ 51に接続される駆動部 53を示す図である。駆動部 53は、回転軸 Aを回 転駆動し、回転式レンティキュラーレンズ 51も、回転運動する。この回転によって、口 ッドインテグレータ 42に点 P1で入射する光の出射角度力 時間的に変化する。回転 式レンティキュラーレンズ 51で光の偏向方向が時間的に変化するため、空間変調素 子 44に含まれる任意の一画素(セル)に入射する光の入射角が時間的に変化する。 この結果、スクリーン 101上の任意の一画素に対応した一領域に入射する光の入射 角度も時間的に変化する。
[0076] 第 3の実施形態のスクリーン 101から鑑賞者に到達する光は、スクリーン 101への 入射角度が時間的に変化しているため、同様に時間的に変化する。鑑賞者は、変化 を時間的に繰り返す光による網膜に対する刺激を時間的に積分し、認識することとな る。このため、スクリーンの実効的な光源面積は、角度が変化しない場合に対し大きく なる。また半透過拡散層と反射散乱体を用いた本発明によるスクリーン 101を用いる ことで、さらに実効的な光源面積を大きくする。これらの結果として、鑑賞者にまったく 認識できないレベルまでスペックルノイズを低減することができる。
[0077] スクリーン力もみた照射される角度の変化量は、開口数 NAを用いると、好ましくは NAO. 001以上である。 NAO. 001未満であると、角度の変化量が小さくスペックル ノイズの低減効果がな 、。鑑賞者にまったく認識できな 、レベルまでスペックルノイズ を低減するには NAO. 002以上の角度変化量とすることがより好ましい。
[0078] 先の実施形態と同様に視覚カメラを用いて、緑色レーザ光源 41Gのみを出射させ 、緑色一様画像をスクリーン 101に表示し、評価を行った。第 3の実施形態のスクリー ン 101からみた入射角度の変化量は、 NAO. 003であった。このとき、 σ ΖΧ= 3. 3 %となり、スペックルノイズをほぼ除去することができた。またスペックルノイズを目視 で評価したが、まったく認識できな力つた。
[0079] 本発明のレーザ画像表示装置は、半透過拡散層と反射散乱体を有するスクリーン 101とスクリーン 101上における一画素に対応する領域に入射する光の入射角度を 時間的に変化さえるように制御する駆動部 53を有することにより、スペックルノイズを 除去することができる。なお、回転式レンティキュラーレンズ 51の回転速度は、その偏 向周期を、鑑賞者がスペックルノイズを認識しない程度の速さにすればよい。具体的 には、 60ヘルツ以上の速さで偏向角度が変化することが望まれる。し力しながら、表 示される画像の内容によって、その下限値は変化する。
[0080] また、図 7Cに示すように、回転式レンティキュラーレンズ 51を、レーザ光に対して直 列に並べた構成も有効である。この場合、レーザ光は、点 P1および点 Ρ2において、 レンティキュラーレンズ要素 71に入射する。レーザ光は、点 P1においては、図面に おいて鉛直方向に偏向され、点 Ρ2においては、図面において水平方向に偏向され 、それぞれ、時間的に偏向方向が変化する。このように回転式レンティキュラーレンズ
51を構成すること〖こより、空間光変調素子 45の各画素に入射する光の入射角度は、 二次元的に複雑に変化させることができる。
[0081] カロえて、もしくは、あるいは、図 7Dに示すように、レンティキュラーレンズ要素 71aを 、半径方向に対して所定角 αを成すように構成した回転式レンティキュラーレンズ変 形例 51aを用いることも有利である。本変形例 51aにおいては、光の偏向方向の時 間的に変化する方向を、角 aによって、自在に制御することが可能である。
[0082] 第 3の実施形態では、回転式レンティキュラーレンズ 51を用いてスクリーン 101上に 入射する光の入射角度を時間的に変化させるように制御しているが、同様の効果が 得られれば他の素子を用いることができる。具体的には、レーザ光を光ファイバに導 きファイバを振動させるような構成や、拡散板、ミラー等を動かすような構成を備えた 素子等を用いることができる。
[0083] (第 4の実施形態)
本発明にかかる第 4の実施形態は、本発明によるレーザ画像表示装置に用いるこ とができるレーザ光源である。図 8は、本実施形態による赤色レーザ光源 81の概略 図である。赤色レーザ光源 81は、複数のレーザ'ダイオード(LD)チップ 811ないし 8 18を備える LDチップアレイ 83を備え、 LDチップ 811ないし 818出射光は、ファイバ 85誘導され、マルチモードファイバ 87にカップリングされ、マルチモードファイバ 87 力 出射するレーザ光力 レーザ画像表示装置の光学系に導入される。本図は例と して赤色レーザ光源を示したが、他色用レーザ光源にも適用可能である。
[0084] 単色光を出力するレーザ光源から出力されるレーザ光の波長 λは、複数の LDチッ プ 811な 、し 818を用いた場合、その合波の中心波長を用いて表わすことができる。 また、レーザ光の波長の半値幅 Δ λは、合波されたレーザ光の示す半値幅となる。 赤色レーザ光源 81は、複数の LDチップ 811ないし 818を用いることにより、単一の レーザ ·ダイオードを用いた場合よりも Δ χを大きくすることができる。
[0085] 図 9Αは、赤色レーザ光源 81の発する赤色レーザ光の特性図である。複数の LDチ ップ 811ないし 818を用いているため、複数のピークが重畳したブロードなピークが 見られる。このレーザ光は、中心波長、 634. 8ナノメートル、半値幅 Δ λ 、 1. 9ナノ メートルを有する。
[0086] 図 9Bは、本発明に力かるレーザ画像表示装置に用いることができる緑色レーザ光 源の発する緑色レーザ光の特性図である。この緑色レーザ光源は、複数のレーザ光 源の発するレーザ光を基本波とし、これら基本波を 1つまたは複数の波長変換素子 を用 、て波長変換し、マルチモードファイバ等の適当な光学系を用いて同軸上に合 波している。このレーザ光は、中心波長、 540. 2ナノメートル、半値幅 Δ λ 、 1. 2ナ
G
ノメートルを有する。
[0087] 図 9Cは、本発明に力かるレーザ画像表示装置に用いることができる青色レーザ光 源の発する青色レーザ光の特性図である。この青色レーザ光源は、図 8の赤色レー ザ光源 81と同様の構成を有する。レーザ'ダイオードとして、青色領域のレーザ光を 発するものを用いている。このレーザ光は、中心波長、 445. 0ナノメートル、半値幅 Δ λ 、 2. 9ナノメートルを有する。
Β
[0088] 先の実施形態で説明した半透過拡散層光入射面と反射散乱体とのの距離 dと、半 値幅 Δ λとの関係を、
2dX Μ > λ ζ
とすることで、半透過拡散層で鑑賞者側に反射した光と反射散乱体で反射した光と の干渉性がなくなり、スペックルノイズを除去することができる。ここで、 Δ λは、 Δ λ R ヽ λ または、 Δ λ 、のいずれかである。
G Β
[0089] 先の評価測定と同様、スペックルノイズの評価のため、赤色レーザ光源 81より赤色 レーザ光のみを出射し、赤色一様画像をスクリーン 101に表示し、 σ ΖΧの評価を行 つた。本評価測定では、距離 d= 150 mを有するスクリーン 101を用いる。評価測 定の結果は、 σ /Χ=3. 5%であった。この結果は、緑色レーザ光源 41G (中心波 長 540nm半値幅 0. lnm)の場合よりも、スペックルノイズ低減効果に優れていること がわかる。このことより、赤色レーザ光源 81もスペックルノイズの低減に有効であるこ とを確認できた。またスペックルノイズを目視で評価した力 まったく認識できな力つた
[0090] 本発明のレーザ画像表示装置は、半透過拡散層の光入射面と反射散乱体との距 離 dとレーザ光源の波長と半値幅の関係を 2d X Δ λ > λ 2とすることにより、スペック ルノイズを除去することができる。
[0091] レーザ光源よりレーザ光の波長の半値幅を図 8のマルチレーザやマルチモードレ 一ザなどを用いて拡大するとき、少なくとも 1色の半値幅 Δ λを、 0. 5ナノメートル以 上(Δ λ≥0. 5nm)とすることが好ましぐより好ましくは、 1ナノメートル以上(Δ λ≥ lnm)とすることが好ましい。またレーザ発振の効率と色純度を保っために、半値幅 は、 10ナノメートル未満(Δ λく lOnm)であることが好ましい。
[0092] レーザ画像表示装置では、 RGBの 3色以上の光源を用いる力 前記関係は少なく とも 1種類以上の色について満たせばよぐより好ましくは全ての種類の色に対して前 記関係を満たせばよい。
[0093] 第 4の実施形態では、レーザ光源に複数の LDチップを用いて光の半値幅 Δ λを 大きくしているが、その他にもパルス発振やマルチモードレーザを用いて Δ λを大き くする方法など用いることができる。また、 Δ気が小さくても、画質のボケが許される範 囲内で dを大きくして前記関係を満たしてもよい。
[0094] 本発明のレーザ光源は、レーザ発振を用いた光源ならばよぐ半導体レーザ、気体 レーザ、固体レーザなどを波長変換した SHGレーザ等を用いることがきる。
[0095] なお本発明のレーザ画像表示装置のインテグレータ、照明光学系、変調素子、投 射光学系は特に限定されることなぐ画像表示のための光学素子を適宜使用するこ とがでさる。
産業上の利用可能性
[0096] 本発明のレーザ画像表示スクリーンおよびレーザ画像表示装置は、動画や静止画 などの表示および表示装置として利用することができる。
[0097] また本発明のレーザ画像表示装置は、 RGB3色を用いた場合を説明したが、単色 の表示装置でもよい。また 2次元の空間変調素子を用いて説明している力 1次元の 変調素子やレーザ光を走査して画像を形成するレーザ画像表示装置にも用いること ができる。

Claims

請求の範囲
[1] レーザ光を投影するレーザ画像表示スクリーンであって、
前記レーザ光を散乱反射する反射散乱体と、
前記反射散乱体と略平行に配した半透過拡散層とを有し、
前記半透過拡散層は、前記レーザ光のうち、少なくとも一部を反射し、その残りを透 過し、透過するレーザ光を拡散させ、出射させるレーザ画像表示スクリーン。
[2] 前記半透過拡散層の前記反射散乱体とは反対側の界面と、前記反射散乱体との 間の距離が、 50マイクロメートル以上かつ 2ミリメートル以下である請求項 1に記載の レーザ画像表示スクリーン。
[3] 前記半透過拡散層は、紙材を含む請求項 1に記載のレーザ画像表示スクリーン。
[4] レーザ光を発するレーザ光源と、
前記レーザ光を投影するレーザ画像表示スクリーンとを有するレーザ画像表示装 置であって、
前記レーザ画像表示スクリーンは、
前記レーザ光を散乱反射する反射散乱体と、
前記反射散乱体と略平行に配した半透過拡散層とを備え、
前記半透過拡散層は、前記レーザ光のうち、少なくとも一部を反射し、その残り を透過し、透過するレーザ光を拡散させ、出射させる、レーザ画像表示装置。
[5] さらに、前記レーザ光を受けて、その進行方向を偏向させて出射させる光偏向素子 を、前記レーザ光源と前記レーザ画像表示スクリーンとの間に有する請求項 4に記載 のレーザ画像表示装置。
[6] 前記半透過拡散層の前記反射散乱体に対して反対側の界面と前記反射散乱体と の間の距離 dと、
前記レーザ光源の発する前記レーザ光の中心波長 λ、前記レーザ光の半値幅 Δ λとの関係が、
2d X Μ > λ ζ
を満足する請求項 4に記載のレーザ画像表示装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012068647A (ja) * 2011-10-21 2012-04-05 Casio Comput Co Ltd 光源装置及びプロジェクタ
WO2015045970A1 (ja) * 2013-09-25 2015-04-02 ウシオ電機株式会社 画像表示システム、及び、反射型スクリーン
JP2017062426A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 大日本印刷株式会社 光走査装置、光学モジュール、照明装置及び投射装置
US9696558B2 (en) 2011-03-14 2017-07-04 Dolby Laboratories Licensing Corporation 3D projection system using laser light sources
JP2021144131A (ja) * 2020-03-11 2021-09-24 株式会社リコー 表示装置、及び移動体

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4961815B2 (ja) * 2006-04-17 2012-06-27 セイコーエプソン株式会社 スクリーン、リアプロジェクタ及び画像表示装置
JP4880746B2 (ja) * 2007-03-19 2012-02-22 パナソニック株式会社 レーザ照明装置及び画像表示装置
US8068277B2 (en) * 2008-11-26 2011-11-29 Lg Electronics Inc. Reflective type screen using a spacer layer
JP2013522862A (ja) * 2010-02-10 2013-06-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 照明装置
JP2012128137A (ja) * 2010-12-15 2012-07-05 Seiko Epson Corp 反射型スクリーンおよび反射型スクリーンの製造方法
US8115997B1 (en) * 2011-03-30 2012-02-14 Martin Chien Projection screen
JP5594272B2 (ja) * 2011-10-14 2014-09-24 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
US8687272B1 (en) * 2013-04-19 2014-04-01 Laser Light Engines, Inc. Low-speckle projection screen
US9753298B2 (en) * 2014-04-08 2017-09-05 Omnivision Technologies, Inc. Reducing speckle in projected images
GB2537192B (en) * 2015-08-05 2017-04-12 Harkness Screens Int Ltd A projection screen
FR3061300B1 (fr) * 2016-12-26 2020-06-12 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede d'observation d'un objet
JP2018163307A (ja) * 2017-03-27 2018-10-18 ソニー株式会社 画像表示装置、及び画像表示素子
CN110750029B (zh) * 2018-07-06 2022-01-04 深圳光峰科技股份有限公司 投影屏幕
CN111198410B (zh) * 2018-11-19 2022-08-12 深圳光峰科技股份有限公司 散射元件、光源系统及显示设备
CN109270703B (zh) * 2018-11-21 2021-03-16 四川长虹电器股份有限公司 一种消散斑光路及三色激光投影系统
US11552441B2 (en) * 2018-12-06 2023-01-10 Canon Kabushiki Kaisha Display device and display method
CN112255830B (zh) * 2020-10-23 2021-11-02 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 激光感应面板及其制作方法、显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05173094A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Sony Corp レーザ表示装置
JP2737093B2 (ja) * 1991-01-29 1998-04-08 大日本印刷株式会社 反射型映写スクリーン
JP2004170959A (ja) * 2002-11-07 2004-06-17 Sony Corp 投影用スクリーン

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3893748A (en) * 1973-11-30 1975-07-08 Eastman Kodak Co Low scintillation, multi-component projection screen
JPS5565940A (en) 1978-11-13 1980-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser image display device
JPH06266011A (ja) * 1993-03-15 1994-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 透過型投写スクリーン用光拡散シート、その製造方法およびそれを用いたプロジェクションテレビ
US5668662A (en) * 1994-05-12 1997-09-16 Philips Electronics North America Corporation Front projection screen with lenticular front surface
JP2003098601A (ja) 2001-09-21 2003-04-04 Ricoh Co Ltd 画像表示用スクリーン画像表示装置
US6847483B2 (en) * 2001-12-21 2005-01-25 Bose Corporation Selective reflecting
JP4122838B2 (ja) * 2002-05-16 2008-07-23 ソニー株式会社 スクリーンおよびその製造方法ならびに投影システム
EP1640799B1 (en) * 2003-06-06 2012-11-14 Panasonic Corporation Laser projector with indoor illumination

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2737093B2 (ja) * 1991-01-29 1998-04-08 大日本印刷株式会社 反射型映写スクリーン
JPH05173094A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Sony Corp レーザ表示装置
JP2004170959A (ja) * 2002-11-07 2004-06-17 Sony Corp 投影用スクリーン

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9696558B2 (en) 2011-03-14 2017-07-04 Dolby Laboratories Licensing Corporation 3D projection system using laser light sources
US10359639B2 (en) 2011-03-14 2019-07-23 Dolby Laboratories Licensing Corporation 3D projection system using laser light sources
US11106051B2 (en) 2011-03-14 2021-08-31 Dolby Laboratories Licensing Corporation 3D projection system using laser light sources
US11668951B2 (en) 2011-03-14 2023-06-06 Dolby Laboratories Licensing Corporation 3D projection system using laser light sources
JP2012068647A (ja) * 2011-10-21 2012-04-05 Casio Comput Co Ltd 光源装置及びプロジェクタ
WO2015045970A1 (ja) * 2013-09-25 2015-04-02 ウシオ電機株式会社 画像表示システム、及び、反射型スクリーン
JP2015064463A (ja) * 2013-09-25 2015-04-09 ウシオ電機株式会社 画像表示システム、及び、反射型スクリーン
JP2017062426A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 大日本印刷株式会社 光走査装置、光学モジュール、照明装置及び投射装置
JP2021144131A (ja) * 2020-03-11 2021-09-24 株式会社リコー 表示装置、及び移動体

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US7796331B2 (en) 2010-09-14

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