JP5241400B2

JP5241400B2 - 投写型表示装置

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Publication number: JP5241400B2
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Authority: JP
Inventors: 伸二柳生
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2013-07-17
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Description

本発明は、スペックルを低減し高品位の映像を提供するスペックルノイズ低減機能を有する投写型表示装置に関するものである。

従来の投写型表示装置では、レンズやミラー等の光学素子を介して光源からの光をＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）（商標登録）やライトバルブに導き、その出力をスクリーンに投写することで映像を表示させている。このような従来の投写型表示装置では、上記光学素子により光に光路差が与えられ、光が互いに干渉することでスクリーン上にスペックル（又はスペックルノイズ）が発生するため、このスペックルの発生を低減するために、光路中に僅かな光路差を生じさせる光学部品を配置するようにしている。さらに、スペックルの発生をより効果的に低減するために、特許文献１に示すように、配置した光学部品を駆動手段により回転させることで、様々なスペックルパターンを生じさせ、これらを視覚的に平均化することによりスペックルノイズを低減している。

特開２００２−９０８８１号公報

しかし、特許文献１のように、光路差を生じさせる光学部品を単に光路中に配置するものでは、光学部品上にキズやゴミなどがある場合、その像がスクリーン上に投写され、スクリーン上での映像の欠陥として映像品位を低減させてしまうという問題がある。

そこで、本願発明は、光学部品上にキズやゴミなどが存在しても、その像がスクリーン上で認識されることなく、スペックルノイズを低減することが可能な投写型表示装置を実現することを目的とする。

本願に係る投写型表示装置は、光源と、光源から出力された光を均一化するミキシング素子と、ミキシング素子を通った光を集光する集光手段と、集光手段により集光された光に光路差分布を与える光路差発生手段と、光路差発生手段により光路差分布が与えられた光を空間変調する変調手段と、変調手段により変調された光をスクリーンに投写する投写手段とを備え、光路差発生手段は、集光手段に関し前記ミキシング素子の入射端面と光学的に共役な位置に配置されるものである。

また、本願に係る投写型表示装置は、光源と、光源から出力された光を均一化するミキシング素子と、ミキシング素子を通った光を集光する集光手段と、集光手段により集光された光を空間変調する変調手段と、変調手段により変調された光をスクリーンに投写する投写手段と、ミキシング素子の入射端部、または、投写手段の出射端部に配置され、入射される光に光路差分布を与えて出力する光路差発生手段とを備えるものである。

本願発明によれば、光路差発生手段を、ミキシング素子の入射端部、投写手段の出射端部、または集光手段に関し前記ミキシング素子の入射端面と光学的に共役な位置に配置するようにしたので、光路差発生手段上にキズやゴミなどが存在しても、その像がスクリーン上で認識されることなく、スペックルノイズを低減することができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施形態による投写型表示装置の構成図、図２は本発明の実施形態による光ファイバ手段２の構成図である。図１に示すように、投写型表示装置は、レーザ光源１、光ファイバ手段２、光学エンジン３、拡大投写レンズ６、スクリーン７、およびこれらを収容する筐体８から構成される。

レーザ光源１は、緑色レーザ光を出射する光源ユニット１１、赤色レーザ光を出射する光源ユニット１２、青色レーザ光を出射する光源ユニット１３、及び光源ユニット１１〜１３を駆動する駆動制御回路（図示せず）を備えており、図示しない映像信号発生回路から出力される映像信号に基づいて、光源ユニット１１〜１３のタイミングが重ならないように、数ｍｓごとに緑色、赤色、または青色のレーザ光を出射する。

光ファイバ手段２は、光ファイバ２１〜２３、結束手段２７、被膜２９から構成されており、光ファイバ２１〜２３の一端側には入射端コネクタ２４〜２６が形成され、他端側には単一の出射端として出射バンドル手段２８が形成されている。入射端コネクタ２４〜２６はそれぞれ光源ユニット１１〜１３と接続しており、光ファイバ２１は緑色レーザ光を伝達し、光ファイバ手段２２は赤色レーザ光を伝達し、光ファイバ手段２３は青色レーザ光を伝達する。結束手段２７は、光ファイバ２１〜２３を束ねる。束ねられた後の光ファイバ２１〜２３は、周囲を被膜２９により覆われ、１本のケーブルとして筐体８内を引き回しされる。出射バンドル手段２８は、光ファイバ２１〜２３を接着剤またはクランプ部品により固定することで形成されており、レーザ光源１の出力に応じて、緑色、赤色、または青色のレーザ光を出射する。

なお、光ファイバ２１〜２３は、コアが合成石英、クラッドがフッ素系樹脂で構成されている。赤色レーザ光を伝達する光ファイバ２１のコア径は、約１０００ミクロンであり、緑色及び青色レーザ光を伝達する光ファイバ２１、２２のコア径は、約４００ミクロンである。またそれぞれのクラッド層の厚みは約８０ミクロンである。光ファイバ２１〜２３は、伝達するレーザ光に光路差の２次元分布を与える。

レーザ光源１から出力されるレーザ光は、光ファイバ手段２を伝達する間に空間的に様々なスペックルパターンを発生させるため、スクリーン７上に形成される映像は、視覚的に平均化されスペックルノイズの低減したものとなる。スペックルノイズの低減具合は、光ファイバ２１〜２３の長さと相関があり、長ければ長いほどその効果が大きい。しかし、光ファイバ２１〜２３の長さが長すぎると伝達効率、及び光利用効率が低下し、スクリーン７上に表示される映像が暗くなってしまう。

なお、光ファイバ手段２において、入射端コネクタ２４〜２６から出射バンドル手段２８の端部までの距離Ｌは、レーザ光源１と光学エンジン３の直線距離Ｌ１に比べて十分長く設定し、光ファイバ手段２を筐体８内で実装する際に、緩やかな曲線又は円弧を描くように配置する。また、結束手段２７から出射バンドル手段２８までのファイバ部分が描く曲線の曲げ半径が、スクリーン７の対角寸法に対して１２％から２５％程度とする。

光学エンジン３は、コネクタ部３４、ガラスロッド９、レンズ手段３１、拡散層４３を含む回転光学装置４、反射ミラー３２、及び表示デバイス５から構成される。コネクタ部３４には、出射バンドル手段２８が係止され、コネクタ部３４に係止された出射バンドル手段２８から出射される緑色、赤色、または青色のレーザ光は、ガラスロッド９を通ってレンズ手段３１に伝達される。

ガラスロッド９は、透過性の高いガラスの角柱から構成されており、ガラスと空気との境界面でレーザ光を反射させることで、光ファイバ手段２により伝達されたレーザ光の強度分布を均一化する。レンズ手段３１は、出射バンドル手段２８から出射されたレーザ光を集光する。回転光学装置４は、レンズ手段３１が集光したレーザ光を拡散する。反射ミラー３２は、回転光学装置４で拡散されたレーザ光を反射し、表示デバイス５に照射する。表示デバイス５は、図示しない映像信号発生回路から出力される映像信号に基づいて、照射されたレーザ光を空間変調する。表示デバイス５としては、ＤＭＤ等を用いる。拡大投写レンズ６は、表示デバイス５により空間変調されたレーザ光を大画面のスクリーン７に拡大投写する。スクリーン７には、映像信号に対応した映像が表示される。

上記図１に示した投写型表示装置では、レーザ光源１から出射されたレーザ光は、レーザ伝達光路である光ファイバ手段２を経由し、光学エンジン３内に設置されたガラスロッド９（ミキシング素子）により均一化される。均一化されたレーザ光は、レンズ手段３１（集光手段）により集光され、拡散層４３（光路差発生手段）を含む回転光学装置４を通過して表示デバイス５に照射される。ここで拡散層４３はレンズ手段３１に関しガラスロッド９の入射端面と光学的に共役な位置に配置されており、通過するレーザ光に光路差を発生させる。拡散層４３を通過したレーザ光は拡大投写レンズ６を介して筐体８に備えられた大画面のスクリーン７に拡大投影される。

図３は本発明の実施形態による回転光学装置４の構成の一例及び拡散動作を示す図である。図３においては、出射バンドル手段２８が係止されるコネクタ部３４は記載を省略しており、レンズ手段３１は個別のレンズ３５及び３３として示している。図３に示すように、回転光学装置４は、モータ４１、平面基板４２、及び拡散層４３から構成される。モータ４１は図示しない電源から電力を供給されており、所定の回転速度で平面基板４２を回転駆動する。平面基板４２は、中央に円形の穴が設けられた円板状の平面基盤であり、中央に設けられた円形の穴により、モータ４１の回転軸と平面基板４２の法線が略平行となるようにモータ４１の駆動軸に取り付けられる。平面基板４２は透明な樹脂で構成されており、出射バンドル手段２８から出射されレンズ３５及び３３により集光されたレーザ光はそのまま透過する。平面基板４２の円板の半径は、通過するレーザ光のスポットサイズより大きくしておく。拡散層４３は、平面基板４２の光出射側に設けられ、接着剤を塗布することで構成される。接着剤に含有される拡散粒子が光を散乱する性質を有しているため、レーザ光は拡散層４３において僅かに拡散される。拡散されたレーザ光は、図１に示す後段の反射ミラー３２に導かれる。レーザ光は、回転光学装置４の拡散層４３により時間的に様々なスペックルパターンを発生させるため、視覚的な平均化作用によってスペックルノイズが低減する。なお、モータ４１の回転速度は、９００〜７２００ｒｐｍとし、好ましくは、寿命、騒音を考慮して３６００〜４０００ｒｐｍとすればよい。

上記拡散層４３は、集光手段としてのレンズ手段３１に関してミキシング素子としてのガラスロッド９の入射端面と光学的に共役な位置となるように配置する。上記光学的に共役な位置は、ミキシング素子の入射端面の像が集光手段３１により結像する結像位置及びその近傍を意味し、上記結像位置に関する焦点深度範囲から十分に離れ、スクリーン７に拡散層４３上のキズやゴミなどの像が投写されない範囲、例えば、上記結像位置から５ミリ程度離れた距離内の位置を意味するものである。例えば、図１に示した投写型表示装置では、上記光学的に共役な位置は、レンズ手段３１とミラー３２の間の所定位置に、また、集光手段３１からの光がミラー等で折り曲げられずに直接表示デバイス５入射されるものでは、集光手段３１と表示デバイス５の間の所定位置に上記光学的に共役な位置が存在することになる。

以下、図４を用いて結像位置を求める手法について説明する。図４は、ガラスロッド９、レンズ手段３１、表示デバイス５の結像関係を示す概略図である。ガラスロッド９の出射端面からレンズ手段３１の中心までの距離をｓ１、レンズ手段３１の中心から表示デバイス５までの距離をｓ２、及びレンズ手段３１の合成焦点距離をｆとすると、これらは数１の関係にあるため、レンズ手段３１の設計でｆ、ｓ１、及びｓ２を決定するとレンズ手段３１とガラスロッド９の位置関係が決定する。

さらに、ガラスロッド９の入射端面からレンズ手段３１の中心までの距離ｓ３、レンズ手段３１の中心から、レンズ手段３１に関しガラスロッド９の入射端面の像が結像する結像位置までの距離ｓ４、レンズ手段３１の合成焦点距離ｆは、数２の関係を満たすため、レンズ手段３１とガラスロッド９の位置関係が決定した状態で、ガラスロッド９の長さＬｇを決定すれば、距離ｓ４を導くことができる。

このように、レンズ手段３１の設計でｆ、ｓ１、及びｓ２と、ガラスロッド９の長さＬｇとを決定しｓ４を導くことで、レンズ手段３１に関しガラスロッド９の入射端面の像が結像する結像位置を求めることができ、この結像位置及びその近傍を上記光学的に共役の位置として設定すればよい。

拡散層４３は、表示デバイス５付近に配置すると拡散層４３の像がスクリーン７上に鮮明に投写されるため、拡散層４３にキズやごみなどが存在するとこれらもスクリーン７上に鮮明に投写されてしまうが、上記光学的に共役な位置に配置された物体の像は表示デバイス５には結像されないため、拡散層４３上にキズやゴミなどが存在しても、その像がスクリーン上に投写されることなく、スペックルノイズを低減することができる。

なお、上述では、回転光学装置４の拡散層４３が、レンズ手段３１に関しガラスロッド９の入射端面と光学的に共役となる位置にくるように、回転光学装置４を配置するものとしたが、図５に示すように、ガラスロッド９の入射端部、あるいは投写レンズ６の出射端部に配置しても、拡散層４３の像がスクリーン上に投写されることなく、スペックルノイズを低減することが可能である。ただし、ガラスロッド９の入射端部に拡散層４３を配置する場合には、拡散層４３が過熱しやすくなってしまい、投写レンズ６の出射端部に拡散層４３を配置する場合には、拡散層４３及び拡散層４３が設けられる平面基板４２が大型化してしまうが、上述のように光学的に共役な位置に配置したものでは、拡散層４３が過熱されたり、また大型化させる必要もないため、小型で熱的にすぐれた装置を構築できる。なお、ガラスロッド９の入射端部は、ガラスロッド９に光が入射する入射端近傍を意味し、上記入射端に関する焦点深度範囲から十分に離れ、スクリーン７に拡散層４３上のキズやゴミなどの像が投写されない範囲であって、拡散層４３が上記入射端に接触しない範囲、例えば、上記入射端から５ミリ程度離れた距離内の位置を意味しており、また、投写レンズ６の出射端部は、投写レンズ６から光が出射する出射端近傍を意味し、上記出射端に関する焦点深度範囲から十分に離れ、スクリーン７に拡散層４３上のキズやゴミなどの像が投写されない範囲、例えば、上記出射端から５ミリ程度離れた距離内の位置を意味するものである。

次に、光ファイバ手段２の長さ及び拡散層４３のヘイズ率と、映像の品位及び明るさとの関係について説明する。各レーザ光源ユニット１１、１２および１３から出射されたレーザ光が、曲げて実装された光ファイバ手段２を伝達する間に空間的に様々なスペックルパターンを発生させるため、スクリーン上に形成された映像を視覚的に平均化する作用によってスペックルノイズを低減させることができる。スペックルノイズの低減具合は光ファイバ手段２の長さと相関があり、長ければ長いほどその効果が大きい。しかしながら、光ファイバ手段２が長すぎると、輪を描くように束ねて固定しなければならないといった実装上の不都合が生じる可能性が高く、また光ファイバの伝達効率が低下するため、光利用効率の点で望ましくない。

図６において、図６（ａ）は、回転光学装置４の拡散層４３のヘイズ率とスクリーン７に表示される映像の品位との関係を、光ファイバ手段２の光ファイバ手段２の長さＬごとに示したグラフであり、図６（ｂ）は、回転光学装置４の拡散層４３のヘイズ率とスクリーン７に表示される映像の明るさとの関係を、光ファイバ手段２の長さＬごとに示したグラフである。ここで、ヘイズ率とは、拡散光線透過率を全光線透過率で除算したものであり、透過光中における拡散光の割合を示すものとする。なお、図６（ａ）、（ｂ）のグラフにおける光ファイバ手段２の開口数（Ｎ．Ａ．）は０．３５〜０．５であり、光源１からの光は２０〜３０度の収束角度で入射している。

図６（ａ）に示すように、ヘイズ率または光ファイバ手段２の長さＬが増加すると、スペックル強度の低減率が増加し、映像の品位は向上する。図６（ａ）において、値Ａは、映像の品位の基準値であり、当該値Ａよりも映像の品位が劣る場合、スクリーン７上においてスペックルパターンが認識されてしまう。光ファイバ手段２の長さＬを１．２ｍより短くした場合、映像の品位を基準値以上に保持することが困難になるため、光ファイバ手段２の長さＬは、１．２ｍ以上とする。このとき、ヘイズ率が２５％以上であれば、スクリーン７に所定以上の品位の映像を表示することが可能となる。

また、図６（ｂ）に示すように、ヘイズ率または光ファイバ手段２の長さＬが増加すると、レーザ光の伝達効率が低下し、映像の明るさも低下する。図６（ｂ）において、値Ｂは、映像の明るさの基準値であり、当該値Ｂよりも、映像の明るさが劣る場合、スクリーン７上に表示される映像の観賞に必要な明るさが得られない。光ファイバ手段２の長さＬを１．６ｍより長くした場合、映像の明るさを基準値以上に保持することが困難になるため、光ファイバ手段２の長さＬは、１．６ｍ以下とする。このとき、ヘイズ率が６５％以下であれば、スクリーン７に所定以上の明るさの映像を表示することが可能となる。

以上のように、実施の形態１に係る投写型表示装置によれば、レンズ手段３１に関しガラスロッド９の入射端面と光学的に共役な位置に拡散層４３を配置するため、拡散層４３上にキズやゴミなどが存在しても、その像がスクリーン上に投写されることなく、スペックルノイズを低減することができる。

また、拡散層４３は、ガラスロッド９の入射端部または投写レンズ６の出射端部に配置するため、拡散層４３上にキズやゴミなどが存在しても、その像がスクリーン上に投写されることなく、スペックルノイズを低減することができる。

また、拡散層４３をモータ４１により回転させることにより、拡散層４３の光が通る位置を変動させることで、時間的に様々なスペックルパターンを発生させ、これらを視覚的に平均化させるため、スペックルノイズを低減することができる。

また、光ファイバ手段２によりレーザ光源１と光学エンジン３とを接続するため、これらの配置の自由度を著しく向上させることができる。

また、平面基板４２上に拡散層４３を形成し、当該拡散層４３を光路差を発生させる手段として用いているため、光路差発生手段を安価に実現することができる。

また、回転光学装置４の拡散層４３のヘイズ率を２５〜６５％とし、光ファイバ手段２の長さを１．２〜１．６ｍとしたので、明るく高品位な映像を表示することができる。

また、光ファイバ手段２の長さを延長する場合、光ファイバ手段２の長さが長すぎると、輪を描くように束ねて固定するといった実装上の不都合が生じるが、回転光学装置４を備えたことにより光ファイバ手段２の長さを短くすることができ、このような不具合を解消することができる。

また、光ファイバ手段２による空間的に異なるスペックルパターンを発生と、拡散層４３による時間的に異なるスペックルパターンの発生の両方の作用の組合せにより、全体として所望のスペックルノイズ低減効果が得られる。また、どちらか一方だけでこの効果を得ようとする場合に比べて設計の自由度が上がり、光利用効率の低下等の副作用を最小限にとどめる事ができ、それぞれの手段に設計上の負担が集中することを避けながら、高品位な映像を提供するこことができる。

また，拡散層４３を光学エンジン３内の中間像近傍に配置することによって、表示デバイス５を照明する照明光のムラを効果的に低減することもできる。この観点から、拡散層４３は光学エンジン３内部の光路中に形成される光源像分布の近傍に配置することが望ましい。

また、光ファイバ手段２が筐体８内で図１、または図６のように緩やかな円弧を描くように配置することができる。このとき、結束手段２７から出射バンドル手段２８までのファイバ部分が描く曲線の曲げ半径が、投写型表示装置の画面の大きさ、すなわち画面の対角寸法に対して１２％から２５％程度とすれば、装置の背面スペースにおいて緩やかな円弧を描くように配置する際に、特別大掛かりな固定手段を用いることなくこれを実装することができる。

なお、上述では、３つの光学ユニットから出射されるレーザを３つの光ファイバで伝送するものとしたが、４つ以上の光学ユニットから出射されるレーザを４つ以上の光ファイバで伝送してもよい。

実施の形態２．
図７は他の実施形態に係る投写型表示装置の内部に備えられる主要部品の配置を示す側面断面図であり、図８は他の実施形態に係る投写型表示装置の後方斜視図である。図７及び図８において、図１と同一または相当部分については同一符号を付し、説明を省略する。なお、図８は、意匠カバー部８１を取り外した状態を示している。

筐体８は、前面部にスクリーン７を取り付けるための開口部を有し、背面部にレーザ光源１及びレーザ伝達手段２を収納するための収納部８０を有している。収納部８０は、筐体８の背面部を窪ませて形成した凹部８２と当該凹部８２を覆う意匠カバー部８１から構成される。
サブ筐体１４は、レーザ光源１を内部に収納しており、図示しないネジにより凹部８２に固定されている。サブ筐体１４は、意匠カバー部８１が凹部８２に取り付けられると、収納部８０の内部に収納された状態となる。サブ筐体１４の側面には、レーザ光源１に接続したレーザ伝達手段２を引き出すための開口部１５が形成されている。

レーザ伝達手段２は、収納部８０で引き回しされた後に、凹部８２の側面に設けられた開口部８３から収納部８０の外部へ引き出され、筐体８の底部に配置された光学エンジン３と接続する。このように、レーザ光源１と光学エンジン３とは光ファイバ手段２により互いに接続された状態で、上下はなれた位置に配置される。なお、図８中には図示していないが、サブ筐体１４と並んで、映像信号発生回路を内包する筐体が配置されている。当該筐体は、同じく図示しないねじにより凹部８２から所定距離離れた状態で固定されており、サブ筐体１４から引き出されたレーザ伝達手段２は、当該筐体と凹部８２との間を通って開口部８３に到達する。

平面ミラー手段６２は、拡大投写レンズ６に対向する位置に配置されており、拡大投写レンズ６から出射された投写光を、図７中矢印で示すように、筐体８の後方へ折り返し反射する。非球面反射ミラー手段６３は、平面ミラー手段６２にて反射された投写光を、スクリーン７に向かって再度折り返し反射する。非球面反射ミラー手段６３は、中心部が周囲よりも盛り上がった形状になっており、図７中矢印で示すように、入射した投写光をさらに拡大した投写光として反射する。非球面反射ミラー手段６３にて反射された投写光は、スクリーン７０を透過して所定の視野角を持った映像光として供される。

このように、平面ミラー手段６２と非球面反射ミラー手段６３で光路を折り曲げ、スクリーン７に対して下方から投写光をシフト入射させることで、筐体８の奥行きを小さく保ち、薄型の筐体を実現することができる。また、光学エンジン３を装置のほぼ底面近くに配置しているため、スクリーン７の下部すなわちペデスタルの高さを小さし、意匠デザイン上の利点を保つことができる。さらに、レーザ光源１を、意匠カバー部８１の内側、すなわち筐体８の背面部に備えた収納部８０内に配置することで、筐体８の奥行きを小さく保つことができる。

また、サブ筐体１４からレーザ伝達手段２が引き出される方向と、光学エンジン３にレーザ伝達手段２が接続する方向が平行にならないように、サブ筐体１４及び光学エンジン３を配置することで、両者を接続する光ファイバ手段２を急に曲げて機械的な負担を与えること避け、かつその長さを一定以上に保つことができるため、スペックル低減効果を得ることが容易となる。具体的には図９に示すように、結束手段２７から光ファイバ手段２の終端部２８までの距離をＬ１０、光ファイバ手段２の結束手段２７からその終端部２８までの長さをＬ２０とすると、
２．４ｘＬ１０＞Ｌ２０＞１．２ｘＬ１０
であればスペックル低減の効果の点で有効である。

また、結束手段２７は、サブ筐体１４の開口部１５を貫通するように配置する。このように、結束手段２７がサブ筐体１４境界部を通過するようにすれば、サブ筐体１４内部において、単芯光ファイバ２１〜２３は単芯であるため比較的狭い空間でも曲げ半径を小さくでき、実装が容易となる。また、サブ筐体１４の外部において、単芯光ファイバ２１〜２３は1本のケーブルにまとめられているので、ワイヤリングを指定する場合でもクランプ手段等の設計が容易となる。

実施の形態３．
図１０は他の実施形態に係る投写型表示装置の後方斜視図である。図１０において、図８と同一または相当部分については同一符号を付し、説明を省略する。図１０において、光ファイバ手段２を円環状に束ねて実装することで、光ファイバ手段２の長さを延長することができ、これによりさらにスペックル低減効果を得ることができる。また、サブ筐体１４と光学エンジン３とを離れた位置に配置することが困難な場合や、スクリーンサイズの小さい投写型表示装置内に実装する場合においても、十分なスペックル低減効果を得ることができる。

実施の形態４．
図１１は、他の実施形態に係る投写型表示装置の後方斜視図である。図１１において、図８と同一または相当部分については同一符号を付し、説明を省略する。図１１において、レーザ光源１０は、光学エンジン３と同じ高さ付近、非球面反射ミラー手段６３を挟んで光学エンジン３の反対側に配置されている。凹部８２には、開口部８５が形成されており、レーザ光源１０に接続された単芯光ファイバ２１〜２３は、開口部８５を通って収納部８０に入り、収容部８０内で所定の曲率半径で湾曲した後に開口部８３を通って収納部８０から出たのちに、光学エンジン３と接続する。このような配置によれば、筐体８背面部に設けられた収納部８０を薄く形成することができるため、投写型表示装置をさらに小型化することが可能である。

なお、上述では開口部８３と開口部８５を別々に設けることとしたが、1つの開口部で２つの開口部を兼ねることもできる。

なお、上述では、光ファイバ手段２は、収容部８０内で所定の曲率半径で湾曲するものとしたが、円環状に束ねて実装することにより、さらにスペックル低減効果を得ることができ、またサブ筐体１４と光学エンジン３とを離れた位置に配置することが困難な場合や、スクリーンサイズの小さい投写型表示装置内に実装する場合においても、十分なスペックル低減効果を得ることができる。

なお、上述では、開口部１５はサブ筐体１４の側面に設けるものとしたが、他の面に設けてもよい。

なお、上述では、開口部８３は、凹部８２の側面に設けるものとしたが、底面に設けてもよい。

なお、上述では、光路差発生手段として、拡散層４３を用いたものを説明したが、これに限定されるものではなく、平面基板４２の表面に、波長程度の大きさの凹凸を形成したもの等を用いることもできる。また、光路差発生手段としての拡散層４３を回転させるものとしたが、光路差発生手段は回転させることなく固定してもよい。

なお、上述では、光源としてレーザ光源１を用いているが、水銀ランプや発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）など他の光源を用いることもできる。

なお、上述では、光源からの光を均一化するミキシング素子としてガラスロッドを用いたが、内面がミラーで構成されたライトパイプ（商標登録）等を用いることもできる。

なお、上述では、光源１からの光を光ファイバ手段２により伝達するものとしたが、レンズ等の光学素子を用いて伝達してもよい。

なお、上述では、表示デバイス５として、ＤＭＤ等の反射型のものを用いているが、透過型液晶パネル等を用いることもできる。

本発明は、例えばＴＶなど民生分野において、簡易な構成で大量生産に適し、かつ安価でありながら、レーザ光源に特有のスペックルノイズを効果的に低減して高品位の映像を供する投写型表示装置に活用できる。活用例としては、高出力のレーザを光源とする民生のＴＶ、産業用途のリアプロジェクション装置等が挙げられる。

本願の一実施形態に係る投写型表示装置の構成図本願の一実施形態に係る光ファイバ手段２の構成図本願の一実施形態に係る回転光学装置４の構成図本願の一実施形態に係る結像関係図本願の他の実施形態に係る投写型表示装置の構成図本願の一実施形態に係るファイバ長、ヘイズ率、映像品位、及び明るさの相関を示すグラフ本願の他の実施形態に係る投写型表示装置の断面図本願の他の実施形態に係る投写型表示装置の分解斜視図本願の他の実施形態に係る光ファイバ手段の接続関係を示す概略図本願の他の実施形態に係る投写型表示装置の分解斜視図本願の他の実施形態に係る投写型表示装置の分解斜視図

符号の説明

１レーザ光源
２光ファイバ手段
３光学エンジン
４回転光学装置
５表示デバイス
６拡大投写レンズ
７スクリーン
８筐体
９ガラスロッド
１１、１２、１３光源ユニット
２１、２２、２３光ファイバ
３１レンズ手段
３２反射ミラー

Claims

光源と、
入射した光の強度分布を均一化するミキシング素子と、
前記光源から出力される光を前記ミキシング素子に伝達する光ファイバ手段と、
前記ミキシング素子を通った光を集光する集光手段と、
前記集光手段により集光された光に光路差を与える光路差発生手段と、
前記光が通る位置が変動するよう前記光路差発生手段を駆動する駆動手段と、
前記光路差発生手段により光路差分布が与えられた光を空間変調する変調手段と、
前記変調手段により変調された光をスクリーンに投写する投写手段とを備え、
前記光路差発生手段は、前記集光手段に関し前記ミキシング素子の入射端面と
光学的に共役な位置に配置され、
前記光ファイバ手段の長さは１．２〜１．６ｍであり、前記光路差発生手段は、ヘイズ率が２５〜６５％の拡散部材であることを特徴とする投写型表示装置。
前記光源は、レーザ光を出力するレーザ光源であることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。