JP2012150230A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像表示装置において、簡易な構成により、緑色レーザ光源装置から出力され得る赤外線が外部に投射されることを防止可能とする。
【解決手段】画像表示装置1は、緑色、赤色及び青色を出力するレーザ光源装置2〜4と、各色のレーザ光を外部に投射する投射光学系8と、各色のレーザ光を投射光学系側に導くダイクロイックミラー14、15とを備え、青色のレーザ光の出力光軸PBは、緑色および赤色レーザ光の出力光軸PG、PRに対して順次交差し、ダイクロイックミラー14は、青色および緑色レーザ光をそれぞれ透過および反射させ、ダイクロイックミラー15は、ダイクロイックミラー14にてそれぞれ透過および反射した青色および緑色レーザ光と赤色のレーザ光との一方を反射させ且つ他方を透過させ、ダイクロイックミラー14、15の一方は、緑色レーザ光の波長以下の波長のみを反射させる構成とする。
【選択図】図4
【解決手段】画像表示装置1は、緑色、赤色及び青色を出力するレーザ光源装置2〜4と、各色のレーザ光を外部に投射する投射光学系8と、各色のレーザ光を投射光学系側に導くダイクロイックミラー14、15とを備え、青色のレーザ光の出力光軸PBは、緑色および赤色レーザ光の出力光軸PG、PRに対して順次交差し、ダイクロイックミラー14は、青色および緑色レーザ光をそれぞれ透過および反射させ、ダイクロイックミラー15は、ダイクロイックミラー14にてそれぞれ透過および反射した青色および緑色レーザ光と赤色のレーザ光との一方を反射させ且つ他方を透過させ、ダイクロイックミラー14、15の一方は、緑色レーザ光の波長以下の波長のみを反射させる構成とする。
【選択図】図4
Description
本発明は、半導体レーザを光源とするレーザ光源装置を備えた画像表示装置に関する。
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、及び小型化が容易である点など種々の利点を有している。
半導体レーザを用いた従来の画像表示装置としては、例えば、半導体レーザを備えた3つのレーザ光源装置からの赤色、青色および緑色の3色のレーザ光を、複数の光学素子(ミラーやプリズム等)を介して合成しながら出射側の投射光学系に導くことにより、この投射光学系から各色の画像光を外部のスクリーン上に投射するプロジェクタが知られている(特許文献1参照)。ここで、緑色レーザ光については、これを直接出力する半導体レーザに高出力のものがないため、赤外レーザ光をSHG(second harmonic generation)素子によって波長変換することにより発生させている。
ところで、上記特許文献1に記載されたような従来の画像表示装置では、緑色レーザ光を発生させるために赤外レーザ光を用いるため、緑色レーザ光源装置からは多少の赤外線が出力される場合がある。しかしながら、従来の画像表示装置では、そのような赤外線の出力を全く考慮していないため、赤外線が画像表示装置から外部に投射されると、ユーザの目に入った場合に相当な負担となるという問題があった。
本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、簡易な構成により、緑色レーザ光源装置から出力され得る赤外線が外部に投射されることを防止可能とした画像表示装置を提供することを主目的とする。
本発明の画像表示装置は、半導体レーザを光源として用いる画像表示装置であって、第1色のレーザ光を出力する第1レーザ光源装置と、前記第1色のレーザ光とは波長が異なる第2色のレーザ光を出力する第2レーザ光源装置と、赤外レーザ光の波長を変換することにより、前記第1色のレーザ光と前記第2色のレーザ光との間の大きさの波長を有する緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置と、前記各色のレーザ光を外部に投射する投射光学系と、前記3つのレーザ光のいずれかをその波長に基づき反射または透過させて前記投射光学系側に導く第1および第2の光学素子とを備え、前記第2色のレーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸および前記第1色のレーザ光の出力光軸に対して順次交差し、前記第1の光学素子は、前記第2色のレーザ光の出力光軸と前記緑色レーザ光の出力光軸との交差位置において、前記第2色のレーザ光および前記緑色レーザ光を前記第2の光学素子に向けてそれぞれ透過および反射させ、前記第2の光学素子は、前記第2色のレーザ光の出力光軸と前記第1色のレーザ光の出力光軸との交差位置において、前記第1光学素子にてそれぞれ透過および反射した前記第2色のレーザ光および前記緑色レーザ光と前記第1色のレーザ光との一方を反射させ且つ他方を透過させ、前記第1および第2の光学素子との一方は、前記緑色レーザ光の波長以下の波長を有するレーザ光を反射させ、且つ当該緑色レーザ光の波長を越える波長を有するレーザ光を透過させることを特徴とする。
このように本発明によれば、レーザ光を投射光学系側に導く第1および第2の光学素子の一方について、緑色レーザ光の波長以下の波長を有するレーザ光を反射させ、且つ当該緑色レーザ光の波長を越える波長を有するレーザ光を透過させる分光特性としたため、簡易な構成により、緑色レーザ光源装置から出力され得る赤外線が外部に投射されることを防止することが可能となるという優れた効果を奏する。
上記課題を解決するためになされた第1の発明は半導体レーザを光源として用いる画像表示装置であって、第1色のレーザ光を出力する第1レーザ光源装置と、前記第1色のレーザ光とは波長が異なる第2色のレーザ光を出力する第2レーザ光源装置と、赤外レーザ光の波長を変換することにより、前記第1色のレーザ光と前記第2色のレーザ光との間の大きさの波長を有する緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置と、前記各色のレーザ光を外部に投射する投射光学系と、前記3つのレーザ光のいずれかをその波長に基づき反射または透過させて前記投射光学系側に導く第1および第2の光学素子とを備え、前記第2色のレーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸および前記第1色のレーザ光の出力光軸に対して順次交差し、前記第1の光学素子は、前記第2色のレーザ光の出力光軸と前記緑色レーザ光の出力光軸との交差位置において、前記第2色のレーザ光および前記緑色レーザ光を前記第2の光学素子に向けてそれぞれ透過および反射させ、前記第2の光学素子は、前記第2色のレーザ光の出力光軸と前記第1色のレーザ光の出力光軸との交差位置において、前記第1光学素子にてそれぞれ透過および反射した前記第2色のレーザ光および前記緑色レーザ光と前記第1色のレーザ光との一方を反射させ且つ他方を透過させ、前記第1および第2の光学素子との一方は、前記緑色レーザ光の波長以下の波長を有するレーザ光を反射させ、且つ当該緑色レーザ光の波長を越える波長を有するレーザ光を透過させる構成とする。
これによるとレーザ光を投射光学系側に導く第1および第2の光学素子の一方について、緑色レーザ光の波長以下の波長を有するレーザ光を反射させ、且つ当該緑色レーザ光の波長を越える波長を有するレーザ光を透過させる分光特性としたため、簡易な構成により、緑色レーザ光源装置から出力され得る赤外線が外部に投射されることを防止することが可能となる。
また、第2の発明は、前記第1色のレーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸に対して平行であり、前記第2色のレーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸および前記第1色のレーザ光の出力光軸に対して順次直交する構成とする。
これによると、各レーザ光源装置を簡易な配置としつつ、緑色レーザ光源装置から出力され得る赤外線が外部に投射されることを防止することが可能となる。
また、第3の発明は、前記第1色のレーザ光および前記第2色のレーザ光は、それぞれ赤色レーザ光および青色レーザ光のいずれか一方およびいずれか他方である構成とする。
これによると、3原色を用いる画像表示装置において、簡易な構成により、緑色レーザ光源装置から出力され得る赤外線が外部に投射されることを防止することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
図1は本発明の第1実施形態に係る画像表示装置1の概略構成図であり、図2は画像表示装置1の斜視図である。この画像表示装置1は、所要の画像をスクリーンSに拡大して投影表示するものであり、緑色レーザ光(第3色のレーザ光)を出力する緑色レーザ光源装置(第3レーザ光源装置)2と、赤色レーザ光(第1色のレーザ光)を出力する赤色レーザ光源装置(第1レーザ光源装置)3と、青色レーザ光(第2色のレーザ光)を出力する青色レーザ光源装置(第2レーザ光源装置)4と、映像信号に応じて各レーザ光源装置2〜4からのレーザ光を空間的に変調して像を形成する液晶反射型の空間光変調器5と、各レーザ光源装置2〜4からのレーザ光を反射させて空間光変調器5に照射させるとともに空間光変調器5から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ6と、各レーザ光源装置2〜4から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ6に導くリレー光学系7と、偏光ビームスプリッタ6を透過した変調レーザ光を外部のスクリーンSに投射する投射レンズを含む投射光学系8とを備えている。図示は省略するが、画像表示装置1は、上記レーザ光源装置2〜4や空間光変調器5等の動作を制御する制御ユニットを備えている。
図1は本発明の第1実施形態に係る画像表示装置1の概略構成図であり、図2は画像表示装置1の斜視図である。この画像表示装置1は、所要の画像をスクリーンSに拡大して投影表示するものであり、緑色レーザ光(第3色のレーザ光)を出力する緑色レーザ光源装置(第3レーザ光源装置)2と、赤色レーザ光(第1色のレーザ光)を出力する赤色レーザ光源装置(第1レーザ光源装置)3と、青色レーザ光(第2色のレーザ光)を出力する青色レーザ光源装置(第2レーザ光源装置)4と、映像信号に応じて各レーザ光源装置2〜4からのレーザ光を空間的に変調して像を形成する液晶反射型の空間光変調器5と、各レーザ光源装置2〜4からのレーザ光を反射させて空間光変調器5に照射させるとともに空間光変調器5から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ6と、各レーザ光源装置2〜4から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ6に導くリレー光学系7と、偏光ビームスプリッタ6を透過した変調レーザ光を外部のスクリーンSに投射する投射レンズを含む投射光学系8とを備えている。図示は省略するが、画像表示装置1は、上記レーザ光源装置2〜4や空間光変調器5等の動作を制御する制御ユニットを備えている。
画像表示装置1は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式(時分割表示方式)でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置2〜4から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が残像によってカラー画像として認識される。
リレー光学系7は、各レーザ光源装置2〜4から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ11〜13と、コリメータレンズ11〜13を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第1および第2のダイクロイックミラー14、15と、ダイクロイックミラー14、15により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板16と、拡散板16を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ17とを備えている。
青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光は、2つのダイクロイックミラー14、15で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第1のダイクロイックミラー14で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第2のダイクロイックミラー15で同一の光路に導かれる。
詳細は後述するが、第1および第2のダイクロイックミラー14、15は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第1のダイクロイックミラー(第1の光学素子)14は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第2のダイクロイックミラー(第2の光学素子)15は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。
これらの各光学部材は、銅やアルミ等の熱伝導性の高い材料で形成した筐体21に支持されている。筐体21は、各レーザ光源装置2〜4で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。また、筐体21には、空間光変調器5、偏光ビームスプリッタ6、リレー光学系7、及び投射光学系8等が取り付けられている。筐体21の上部開口は、投射光学系8以外から外部にレーザ光が漏れることを防ぐために、金属製の蓋19によって密閉される。
緑色レーザ光源装置2は、筐体21の本体部21aから側方に向けて突出した状態で筐体21に形成された取付板22に取り付けられている。この取付板22は、リレー光学系7の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部23と側壁部24とが直交する角部から当該前壁部23を延長するように側壁部24に直交する向きに突出する。このような構成により、取付板22はヒートシンクとしての機能を有し、緑色レーザ光源装置2の放熱が促進されると共に、その熱が筐体21に伝わりにくくなり、他のレーザ光源装置への熱的な影響を抑制することができる。なお、取付板22は、本体部21aと別部材として設けてもよいが、本実施形態のように本体部21aと一体に設けることで放熱の効果がより高まる。赤色レーザ光源装置3は、ホルダ25に保持された状態で側壁部24の外面24aに取り付けられている。青色レーザ光源装置4は、ホルダ26に保持された状態で前壁部23の外面23aに取り付けられている。ここで、外面24aを含む仮想平面と外面23aを含む仮想平面とは互いに直交する関係にある。なお、緑色レーザ光源装置2については、赤色レーザ光源装置3と同様に側壁部24の外面24aに取り付ける構成も可能である。
赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4は、いわゆるCANパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4は、ホルダ25、26に開設された取付孔27、28に圧入するなどしてホルダ25、26に対して固定される。青色レーザ光源装置4および赤色レーザ光源装置3のレーザチップの発熱は、ホルダ25、26を介して筐体21に伝達されて放熱される。各ホルダ25、26は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
赤色レーザ光は、640nmの波長を有するが、少なくとも赤色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が610〜750nmの範囲となる波長領域のものを用いるとよい。また、青色レーザ光は、450nmの波長を有するが、少なくとも青色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が435〜480nmの範囲となる波長領域のものを用いるとよい。
緑色レーザ光源装置2は、図1に示すように、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ31と、半導体レーザ31から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるFAC(Fast-Axis Collimator)レンズ32およびロッドレンズ33と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光(赤外レーザ光)を出力するレーザ媒体34と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光(緑色レーザ光)を出力する波長変換素子35と、レーザ媒体34とともに共振器を構成する凹面ミラー36と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー37と、各部を支持する基台38と、各部を覆うカバー体39とを備えている。
図1において、緑色レーザ光源装置2と筐体21の側壁部24との間には所要の幅(例えば0.5mm以下)の間隙G1が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置2の熱が赤色レーザ光源装置3に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置3の昇温が抑制されて、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置3を安定的に動作させることができる。また、間隙G1を0.5mm以下とすれば、緑色レーザ光の拡散による利用効率の低下を防止できる。また、赤色レーザ光源装置3の所要の光軸調整代(例えば0.3mm程度)を確保するため、緑色レーザ光源装置2と赤色レーザ光源装置3との間に所要の幅(例えば0.3mm以上)の間隙G2が設けられている。
図3は、緑色レーザ光源装置2における緑色レーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ31のレーザチップ41は、波長808nmの励起用レーザ光を出力する。FACレンズ32は、レーザ光のファースト軸(光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向)の拡がりを低減する。ロッドレンズ33は、レーザ光のスロー軸(図の紙面に対して直交する方向)の拡がりを低減する。
レーザ媒体34は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ33を通過した波長808nmの励起用レーザ光により励起されて波長1064nmの基本波長レーザ光(赤外レーザ光)を出力する。このレーザ媒体34は、Y(イットリウム)VO4(バナデート)からなる無機光学活性物質(結晶)にNd(ネオジウム)をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるYVO4のYを、蛍光を発する元素であるNd+3に置換してドーピングしたものである。
レーザ媒体34におけるロッドレンズ33に対向する側には、波長808nmの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長1064nmの基本波長レーザ光および波長532nmの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜42が形成されている。レーザ媒体34における波長変換素子35に対向する側には、波長1064nmの基本波長レーザ光および波長532nmの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜43が形成されている。
波長変換素子35は、いわゆるSHG(Second Harmonics Generation)素子であり、レーザ媒体34から出力される波長1064nmの基本波長レーザ光(赤外レーザ光)の波長を変換して波長532nmの半波長レーザ光(緑色レーザ光)を生成する。この波長変換素子35は、強誘電体結晶に、分極が反転した領域とそのままの領域とを交互に形成した、周期的な分極反転構造を備えたものであり、分極反転周期方向(分極反転領域の配列方向)に基本波長レーザ光を入射させる。なお、強誘電体結晶には、例えばLN(ニオブ酸リチウム)にMgOを添加したものが用いられる。
波長変換素子35におけるレーザ媒体34に対向する側には、波長1064nmの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長532nmの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜44が形成されている。波長変換素子35における凹面ミラー36に対向する側には、波長1064nmの基本波長レーザ光および波長532nmの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜45が形成されている。
凹面ミラー36は、波長変換素子35に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長1064nmの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長532nmの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜46が形成されている。これにより、レーザ媒体34の膜42と凹面ミラー36の膜46との間で、波長1064nmの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
波長変換素子35では、レーザ媒体34から入射した波長1064nmの基本波長レーザ光の一部が波長532nmの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子35を通過した波長1064nmの基本波長レーザ光は、凹面ミラー36で反射されて波長変換素子35に再度入射し、波長532nmの半波長レーザ光に変換される。この波長532nmの半波長レーザ光は、波長変換素子35の膜44で反射されて波長変換素子35から出射される。
ここで、レーザ媒体34から波長変換素子35に入射して波長変換素子35で波長変化されて波長変換素子35から出射されるレーザ光のビームB1と、凹面ミラー36で一旦反射されて波長変換素子35に入射して膜44で反射されて波長変換素子35から出射されるレーザ光のビームB2とが干渉を起すと、出力が低下する。そこで、波長変換素子35を光軸方向に対して傾斜させて、屈折作用によりレーザ光のビームB1、B2が互いに干渉しないようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
なお、図1に示したガラスカバー37には、波長808nmの励起用レーザ光および波長1064nmの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過させない膜が形成されている。
前記の例では、緑色レーザ光源装置2のレーザチップ41、レーザ媒体34、および波長変換素子35がそれぞれ、波長808nmの励起用レーザ光、波長1064nmの基本波長レーザ光(赤外レーザ光)、および波長532nmの半波長レーザ光(緑色レーザ光)を出力するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。最終的に緑色レーザ光源装置2から出力されるレーザ光が緑色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が500nm〜560nmの範囲となる波長領域のレーザ光を出力するようにするとよい。また、緑色レーザ光源装置2については、上述のように赤外レーザ光の波長を変換するものではなく、赤色レーザ光源装置3および青色レーザ光源装置4と同様に、緑色レーザ光を出力する半導体レーザチップを用いてもよい。
図4は、画像表示装置1における各色のレーザ光の進路を示す模式図であり、図5および図6は、それぞれ第1および第2のダイクロイックミラー14、15の分光特性を示すグラフである。なお、図4では、説明の便宜上、各色のレーザ光の光路が互いに重ならないように表示してあるが、実用上はダイクロイックミラー14、15において合流した後の各色のレーザ光の光路は一致する。
図4に示すように、投射光学系8の投射口8aからスクリーンSに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置4から青色レーザ光LBが後方の筐体21内に向けて出射される。図1に示したように、3色のレーザ光源装置2〜4は、投射光学系8側(光路の下流側)からみて、出力するレーザ光の波長が大きい順(赤色、緑色、青色)に配置されている。そして、青色レーザ光源装置4から後方に延びる青色レーザ光の出力光軸PBは、互いに平行な緑色レーザ光の出力光軸PGおよび赤色レーザ光の出力光軸PRに対して順次直交する。
再び図4に示すように、緑色レーザ光源装置2から筐体21内に出射された緑色レーザ光LGと青色レーザ光LBとの交差位置(すなわち、図1においては出力光軸PGと出力光軸PBとの交差位置)には第1のダイクロイックミラー14が配置されている。第1のダイクロイックミラー14は、平面視において、図1に示す緑色レーザ光の出力光軸PG方向(すなわち、左右方向)に対して45°の傾きをもって設置されており、図4においては第2のダイクロイックミラー15に向けて、青色レーザ光LBを透過させると共に緑色レーザ光LGを垂直に反射させる。
第1のダイクロイックミラー14は、光学ガラス等の基材の表面(ここでは、緑色レーザ光LGの入射側)に高反射のコーティング面をなす多層膜14aを有している。多層膜は、高屈折率の薄膜を形成するTiO2やZnO2等の誘電体材料と、低屈折率の薄膜を形成するSiO2等の誘電体材料とが蒸着等によって基材に積層されることによって形成される。図5に示すように、第1のダイクロイックミラー14は、緑色レーザ光の波長を含む緑色波長領域以上の波長の光のみを反射する分光特性を有している。ここでは、緑色波長領域を500〜560nmとするが、必ずしもこの範囲に限定されるものではない。このような第1のダイクロイックミラー14の分光特性(反射波長領域)は、薄膜を形成する誘電体材料や薄膜の厚さを調整することによって適切に設定することができる。
また、図4に示すように、赤色レーザ光源装置3から筐体21内に出射された赤色レーザ光LRと、第1のダイクロイックミラー14を透過した青色レーザ光LBおよび第1のダイクロイックミラー14にて反射した緑色レーザ光LGとの交差位置(すなわち、出力光軸PRと出力光軸PBとの交差位置)には第2のダイクロイックミラー15が配置されている。第2のダイクロイックミラー15は、赤色レーザ光の出力光軸PR方向(すなわち、左右方向)に対して45°の傾きをもって設置されており、偏光ビームスプリッタ6や空間光変調器5(投射光学系8側)に向けて、赤色レーザ光LRを透過させると共に青色レーザ光LBおよび緑色レーザ光LGを垂直に反射させる。
第2のダイクロイックミラー15は、第1のダイクロイックミラー14と概ね同様の構成を有しており、青色レーザ光LBおよび緑色レーザ光LGの入射側に多層膜15aが形成されている。図6に示すように、第2のダイクロイックミラー15は、緑色レーザ光の波長を含む緑色波長領域以下の波長の光のみを反射する分光特性を有している。
このような構成を有する画像表示装置1では、各色のレーザ光源装置2〜4よりも1つ少ない2つのダイクロイックミラー14、15を用いて、各色のレーザ光を投射光学系8側に導くことが可能である。その結果、画像表示装置1は、小型化や軽量化を図ることができ、特に、情報処理装置(例えば、ノートパソコン等)に内蔵される装置としても好適である。
ここで、画像表示装置1において、上述のように赤外レーザ光を用いて緑色レーザ光を発生させる場合には、緑色レーザ光源装置2から多少の赤外線が出力されることがある。しかしながら、緑色レーザ光源装置2から出力された赤外線LIRは、可視光線の赤色よりも波長が大きいため、図4に示すように、第1のダイクロイックミラー14では緑色レーザ光LGと共に反射されるものの、第2のダイクロイックミラー15では透過して光路から外れるため、偏光ビームスプリッタ6や空間光変調器5(投射光学系8側)に導かれることはない。このように、ダイクロイックミラー14、15の少なくとも一方について、緑色レーザ光LGを反射し且つ赤外線LIRを透過するように構成することにより、赤外線LIRが画像表示装置1から外部に投射されることが防止される。また、図4に示す構成では、第2のダイクロイックミラー15の破損や脱落が万一生じた場合でも、赤外線LIRは上記透過する場合と同様に筐体21の後壁部に向かうため、画像表示装置1から外部に投射されることはないという利点もある。
なお、第1実施形態では、第2のダイクロイックミラー15において、前方または左方から入射する各色のレーザ光LR、LG、LBを投射光学系8側である右方に導く構成としたが、例えば、各色のレーザ光LR、LG、LBを後方に導く構成も可能である。その場合、各色のレーザ光LR、LG、LBの光路に応じて、空間光変調器5、偏光ビームスプリッタ6、投射光学系8(投射口8a)等の配置を適切に変更する必要がある。また、第2のダイクロイックミラー15は、赤色レーザ光の波長を含む赤色波長領域以上の波長の光のみを反射する分光特性を有することが必要となる。ダイクロイックミラー14、15に入射する各色のレーザ光の光路等については、上記構成に限らず本発明の範囲内において適宜変更が可能である。
<第2実施形態>
図7は、本発明の第2実施形態に係る画像表示装置1における各色のレーザ光の進路を示す模式図である。図7では、第1実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してある。また、第2実施形態では、以下で特に言及する事項を除いて上述の第1実施形態の場合と同様とし、詳細な説明を省略する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る画像表示装置1における各色のレーザ光の進路を示す模式図である。図7では、第1実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してある。また、第2実施形態では、以下で特に言及する事項を除いて上述の第1実施形態の場合と同様とし、詳細な説明を省略する。
図7に示すように、第2実施形態に係る画像表示装置1では、赤色レーザ光(第2色のレーザ光)を出力する赤色レーザ光源装置(第2レーザ光源装置)3と青色レーザ光(第1色のレーザ光)を出力する青色レーザ光源装置(第1レーザ光源装置)4との配置が第1実施形態の場合とは互いに逆になっている。つまり、3色のレーザ光源装置2〜4は、投射光学系8側(光路の下流側)からみて、出力するレーザ光の波長が小さい順(青色、赤色、緑色)に配置されている。また、第1のダイクロイックミラー14は、図6に示した第1実施形態の第2のダイクロイックミラー15と同様の分光特性を有しており、緑色レーザ光の波長を含む緑色波長領域以下の波長の光のみを反射する。また、第2のダイクロイックミラー15は、図5に示した第1実施形態の第1のダイクロイックミラー14と同様の分光特性を有しており、緑色レーザ光の波長を含む緑色波長領域以上の波長の光のみを反射する。このような構成により、赤色レーザ光源装置3と青色レーザ光源装置4との配置を逆にした場合でも、第1実施形態の場合と同様に、2つのダイクロイックミラー14、15を用いて、各色のレーザ光を投射光学系8側に導くことが可能である。
さらに、赤外レーザ光を用いて緑色レーザ光を発生させる場合、緑色レーザ光源装置2から出力された赤外線LIRは、図7に示すように、第1のダイクロイックミラー14にて透過して光路から外れるため第2のダイクロイックミラー15(投射光学系8側)に導かれることはない。これにより、赤外線LIRが画像表示装置1から外部に投射されることが防止される。また、図7に示す構成において、第1のダイクロイックミラー14の破損や脱落が万一生じた場合でも、赤外線LIRは上記透過する場合と同様に筐体21の側壁部に向かうため、画像表示装置1から外部に投射されることはないという利点もある。
本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。なお、上記実施形態に示した本発明に係る画像表示装置の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
本発明に係る画像表示装置は、簡易な構成により、緑色レーザ光源装置から出力され得る赤外線が外部に投射されることを防止可能とし、半導体レーザを光源とするレーザ光源装置を備えた画像表示装置として有用である。
1 画像表示装置
2 緑色レーザ光源装置
3 赤色レーザ光源装置(第1または第2レーザ光源装置)
4 青色レーザ光源装置(第1または第2レーザ光源装置)
5 空間光変調器
8 投射光学系
14 第1のダイクロイックミラー(第1の光学素子)
15 第2のダイクロイックミラー(第2の光学素子)
21 筐体
LB 青色レーザ光
LG 緑色レーザ光
LIR 赤外線
LR 赤色レーザ光
PB 青色レーザ光の出力光軸
PG 緑色レーザ光の出力光軸
PR 赤色レーザ光の出力光軸
2 緑色レーザ光源装置
3 赤色レーザ光源装置(第1または第2レーザ光源装置)
4 青色レーザ光源装置(第1または第2レーザ光源装置)
5 空間光変調器
8 投射光学系
14 第1のダイクロイックミラー(第1の光学素子)
15 第2のダイクロイックミラー(第2の光学素子)
21 筐体
LB 青色レーザ光
LG 緑色レーザ光
LIR 赤外線
LR 赤色レーザ光
PB 青色レーザ光の出力光軸
PG 緑色レーザ光の出力光軸
PR 赤色レーザ光の出力光軸
本発明の画像表示装置は、半導体レーザを光源として用いる画像表示装置であって、赤色レーザ光を出力する第1レーザ光源装置と、前記赤色レーザ光より波長の小さな青色レーザ光を出力する第2レーザ光源装置と、赤外レーザ光の波長を変換することにより、前記赤色レーザ光と前記青色レーザ光との間の大きさの波長を有する緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置と、前記各色のレーザ光を外部に投射する投射光学系と、前記緑色レーザ光の波長を含む緑色波長領域以上のレーザ光を反射させて前記投射光学系側に導く第1の光学素子と、前記緑色レーザ光の波長を含む緑色波長領域以下のレーザ光を反射させて前記投射光学系側に導く第2の光学素子とを備え、前記青色レーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸および前記赤色レーザ光の出力光軸に対して順次交差し、前記赤色レーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸に対して平行であり、前記第1の光学素子は、前記青色レーザ光の出力光軸と前記緑色レーザ光の出力光軸との交差位置において、緑色波長領域以上の前記緑色レーザ光および前記緑色レーザ光源装置において変換されないまま出力され得る前記赤外レーザ光を前記第2の光学素子に向けて反射させ、それ以外の前記青色レーザ光を前記第2の光学素子に向けて透過し、前記第2の光学素子は、前記青色レーザ光の出力光軸と前記赤色レーザ光の出力光軸との交差位置において、緑色波長領域以下の前記緑色レーザ光および前記青色レーザ光を前記投射光学系側に反射させ、それ以外の前記赤色レーザ光および前記赤外レーザ光については前記赤色レーザ光を前記投射光学系側に、前記赤外レーザ光を前記投射光学系側ではない方向に透過させることを特徴とする。
このように本発明によれば、レーザ光源装置よりも少ない光学素子を用いて各色のレーザ光を投射光学系側に導くことが可能となると共に、赤外レーザ光が画像表示装置から外部に投射されることを防止するという優れた効果を奏する。
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、半導体レーザを光源として用いる画像表示装置であって、赤色レーザ光を出力する第1レーザ光源装置と、前記赤色レーザ光より波長の小さな青色レーザ光を出力する第2レーザ光源装置と、赤外レーザ光の波長を変換することにより、前記赤色レーザ光と前記青色レーザ光との間の大きさの波長を有する緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置と、前記各色のレーザ光を外部に投射する投射光学系と、前記緑色レーザ光の波長を含む緑色波長領域以上のレーザ光を反射させて前記投射光学系側に導く第1の光学素子と、前記緑色レーザ光の波長を含む緑色波長領域以下のレーザ光を反射させて前記投射光学系側に導く第2の光学素子とを備え、前記青色レーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸および前記赤色レーザ光の出力光軸に対して順次交差し、前記赤色レーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸に対して平行であり、前記第1の光学素子は、前記青色レーザ光の出力光軸と前記緑色レーザ光の出力光軸との交差位置において、緑色波長領域以上の前記緑色レーザ光および前記緑色レーザ光源装置において変換されないまま出力され得る前記赤外レーザ光を前記第2の光学素子に向けて反射させ、それ以外の前記青色レーザ光を前記第2の光学素子に向けて透過し、前記第2の光学素子は、前記青色レーザ光の出力光軸と前記赤色レーザ光の出力光軸との交差位置において、緑色波長領域以下の前記緑色レーザ光および前記青色レーザ光を前記投射光学系側に反射させ、それ以外の前記赤色レーザ光および前記赤外レーザ光については前記赤色レーザ光を前記投射光学系側に、前記赤外レーザ光を前記投射光学系側ではない方向に透過させる構成とする。
これによると、各レーザ光源装置を簡易な配置としつつ、レーザ光源装置よりも少ない光学素子を用いて各色のレーザ光を投射光学系側に導くことが可能となると共に、第2の光学素子は、緑色レーザ光を投射光学系側に反射し且つ赤外レーザ光を投射光学系側ではない方向に透過するように構成することにより、赤外レーザ光が画像表示装置から外部に投射されることを防止し、さらに、第2の光学素子の破損や脱落が万一生じた場合でも、赤外レーザ光は筐体の後壁部に向かうため、第2の光学素子の破損や脱落によっても画像表示装置から外部に投射されることを防止することができる。
Claims (3)
- 半導体レーザを光源として用いる画像表示装置であって、
第1色のレーザ光を出力する第1レーザ光源装置と、
前記第1色のレーザ光とは波長が異なる第2色のレーザ光を出力する第2レーザ光源装置と、
赤外レーザ光の波長を変換することにより、前記第1色のレーザ光と前記第2色のレーザ光との間の大きさの波長を有する緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置と、
前記各色のレーザ光を外部に投射する投射光学系と、
前記3つのレーザ光のいずれかをその波長に基づき反射または透過させて前記投射光学系側に導く第1および第2の光学素子と
を備え、
前記第2色のレーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸および前記第1色のレーザ光の出力光軸に対して順次交差し、
前記第1の光学素子は、前記第2色のレーザ光の出力光軸と前記緑色レーザ光の出力光軸との交差位置において、前記第2色のレーザ光および前記第緑色レーザ光を前記第2の光学素子に向けてそれぞれ透過および反射させ、
前記第2の光学素子は、前記第2色のレーザ光の出力光軸と前記第1色のレーザ光の出力光軸との交差位置において、前記第1光学素子にてそれぞれ透過および反射した前記第2色のレーザ光および前記緑色レーザ光と前記第1色のレーザ光との一方を反射させ且つ他方を透過させ、
前記第1および第2の光学素子との一方は、前記緑色レーザ光の波長以下の波長を有するレーザ光を反射させ、且つ当該緑色レーザ光の波長を越える波長を有するレーザ光を透過させることを特徴とする画像表示装置。 - 前記第1色のレーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸に対して平行であり、
前記第2色のレーザ光の出力光軸は、前記緑色レーザ光の出力光軸および前記第1色のレーザ光の出力光軸に対して順次直交することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記第1色のレーザ光および前記第2色のレーザ光は、それぞれ赤色レーザ光および青色レーザ光のいずれか一方およびいずれか他方であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像表示装置。
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