JPH1197779A - 多色光の変調増幅器及びこれを用いた投射型表示装置 - Google Patents
多色光の変調増幅器及びこれを用いた投射型表示装置Info
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- JPH1197779A JPH1197779A JP9256700A JP25670097A JPH1197779A JP H1197779 A JPH1197779 A JP H1197779A JP 9256700 A JP9256700 A JP 9256700A JP 25670097 A JP25670097 A JP 25670097A JP H1197779 A JPH1197779 A JP H1197779A
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Abstract
多色光の色再現性良く、安定な出力光が得られる多色光
の変調増幅器、及びそれを用いた投射型表示装置を提供
すること。 【解決手段】 変調信号により駆動される多色光源部2
Aからの変調多色光と励起光源部6Aからの励起光とを
光ファイバ増幅器7Aに導き、光ファイバ増幅器7A内
で、前記励起光による励起を経て前記変調多色光を増幅
させる、多色光の変調増幅器。この多色光の変調増幅器
を有し、増幅された変調多色光を光走査手段を介してス
クリーン上に投射する、投射型表示装置。
Description
器及びこれを用いた投射型表示装置(例えば、投射型大
画面ディスプレイ)に関するものである。
光出力のレーザ光を電気光学変調器(EOM)ないし音
響光学変調器(AOM)を用いて映像信号によって強度
変調し、垂直及び水平方向に偏向して、投射スクリーン
上にラスタ走査による映像を形成するレーザ走査方式の
大画面ディスプレイなどが知られている。
ば、光源として赤色用に出力2WのKrイオンレーザ、
緑色及び青色用に出力8WのArイオンレーザが用いら
れ、光変調にKDP光学結晶、水平偏向に多面高速回転
鏡(ポリゴンミラー)、垂直偏向にガルバノメータ振動
鏡(ガルバノミラー)が用いられている。
かでシャープな多色光表示が可能であるが、レーザ光の
発光効率の低さに起因する大消費電力や、装置が大型複
雑化するなどの難点がある。
とする投射型ディスプレイ装置として、音響−光セルを
使用する方法が知られている(特表平7−507906
号参照)。
多色光ビームをRF信号により変調する音響光セル、お
よびその駆動用周辺回路を使用している。
はダイオードポンピング光ファイバレーザを使用して赤
外線領域から可視光領域へと波長変換する、ダイオード
ベースのレーザ光源が用いられているが、この方法で
は、波長変換によるエネルギー利用効率の低下は不可避
である。
トであって干渉性が高いために、その干渉パターンに基
づいて発生するノイズ、すなわち、スペックルノイズが
生じるが、この方法では、スペックルノイズの問題は解
消されない。
ける光ビーム強度の増幅方法として、ガスレーザを用い
る方法が知られている(特開昭62−262822号お
よび特開昭62−262823号参照)。これは、液晶
パネルにより空間変調された2次元画像イメージを増幅
する方法であり、その増幅手段としてガスレーザを使用
するものである。
が大きく取れないため、レーザ光の変換効率が劣る。そ
のため、大きな増幅率を得るためには、装置自身を大き
くする必要がある。また、ガスレーザは民生用には高価
なものである。このような理由から、光ビーム強度の増
幅方法としてガスレーザを用いた投射型ディスプレイ装
置を、民生用に商品化することは困難である。
ーザダイオードの光ビームとを合成する方法が提案され
ている(特開平6−511328号参照)。これは、液
晶パネル用光源の発光効率を向上させるために、ハロゲ
ンランプなどの白色光源を三原色分解し、その赤色成分
と赤色レーザダイオードの光ビームとを組み合わせる方
法である。
ビームに対する強度増幅は有効であるが、青色および緑
色の波長を有する光ビームの強度増幅には寄与しないた
め、三原色全ての光ビームの増強には不十分である。
されたものであり、その目的は、簡易な構成で、高い増
幅効率を示し、また、多色光の色再現性が良く、安定な
出力光が得られる多色光の変調増幅器、およびこの多色
光の変調増幅器を用いた投射型表示装置を提供すること
にある。
題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、直接に変調さ
れた変調多色光を光ファイバ増幅器に導き、さらに、こ
の光ファイバ増幅器に励起光を導くことによって、光フ
ァイバ増幅器内で安定性良く、低パワーの光ビームを高
パワーの光ビームに高い変換効率で増幅できることを見
出した。
される多色光源部からの変調多色光と励起光源部からの
励起光とを光ファイバ増幅器に導き、前記光ファイバ増
幅器内で、前記励起光による励起を経て前記変調多色光
を増幅させる、多色光の変調増幅器(以下、本発明の変
調増幅器と称する。)に係るものである。
より駆動される多色光源部からの変調多色光と励起光源
部からの励起光とを光ファイバ増幅器に導き、前記光フ
ァイバ増幅器内で、前記励起光による励起を経て前記変
調多色光を増幅させるので、直接に変調された変調多色
光を、前記光ファイバ増幅器における高い変換効率での
増幅で、例えばmW級の低パワー光ビームをW級以上の
強い光ビームに増幅することができ、従って、簡易な構
成で、高いエネルギー変換効率を示し、また、波長選択
性良く、安定な出力光を得ることができる。
レーザの高速変調)された変調多色光を増幅しているの
で、光ビームのコヒーレント性を緩和し、スペックルノ
イズ等が発生しにくく、安定な出力光を得ることができ
る。さらに、光ビームの変調が多色光源部にて行われて
おり、特に、一つの光源に対し1つのドライブ回路から
の変調信号により駆動することができるので、個々の光
源に対して大きな変調速度で信号(例えば高速パルス信
号)を印加することができ、高精細の光ビームを出力す
ることができる。
いる投射型表示装置として、変調信号により駆動される
多色光源部からの変調多色光と励起光源部からの励起光
とを光ファイバ増幅器に導き、前記光ファイバ増幅器内
で、前記励起光による励起を経て前記変調多色光を増幅
させる、多色光の変調増幅器を有し、前記の増幅された
変調多色光を光走査手段を介してスクリーン上に投射す
る、投射型表示装置(以下、本発明の表示装置と称す
る。)も提供するものである。
増幅器を有し、前記の増幅された変調多色光を光走査手
段(例えば、水平走査部と垂直走査部との組み合わせ)
を介してスクリーン上に投射するので、強度の大きい光
ビームをスクリーン上に投射して、例えば100インチ
以上の大画面ディスプレイにおいても、簡易な構成で、
強度が大きく、また、多色光の色再現性が良く、安定で
高輝度、高精細の投射画像を表示することができる。
含む投射部とが光ファイバ増幅器を介して接続されてお
り、この投射部には光ビームの変調手段(例えば、音響
光学変調器など)などの大型の光学装置が設けられてお
らず、前記投射部の小型、軽量化が達成され、これを任
意の場所(例えば、天井)に設置することができ、その
施工が容易である。
であるので、高精細の画像を表示することができ、デジ
タル映像データを用いた表示を効率良く行うことが可能
である。
色平面スクリーンに限定されるものではなく、例えば、
曲面状や凹凸状の投射面を有する物でもよい。
の表示装置(以下、本発明と称することがある。)にお
いては、前記多色光源部を、複数の異なる発光波長を有
するレーザダイオード(LD)で構成することができ
る。なお、前記多色光源部は、複数の異なる発光波長を
有する発光ダイオード(LED)で構成することもでき
る。
からの変調多色光および前記励起光源部からの励起光
が、合波手段(例えば、ダイクロイックミラー等)によ
って同一光軸上に合波されるように構成することが望ま
しい。
上に、この変調多色光のコヒーレント性を低減させるた
めに、光散乱素子が設けられていることが望ましい。
成に基づき、光源部から出力する多色光を直接に変調
(例えば映像信号をのせる)しているので、互いに不規
則な位相関係のコヒーレントな光ビームが干渉すること
で生じるスッペックルノイズの発生を抑制し、安定な出
力光ビームを得ることができるが、さらに、合波された
変調多色光のコヒーレント性を低減させるためには、拡
散板等の光散乱素子を設けることが望ましい。
増幅器内に、前記変調多色光の光軸に沿って、吸収波長
域が異なる複数の有機色素が配されていることが望まし
い。例えば、前記複数の有機色素はそれぞれ別々の領域
に配されていてもよいが、前記複数の有機色素は混合し
て配されていてもよい。
る一つの波長について、少なくとも1種の有機色素が配
されていることが望ましい。すなわち、一つの入力波長
に対し、その波長を吸収できる複数の有機色素を配する
ことができる。
ック材料を使用することが望ましい。即ち、前記溶媒と
してプラスチック材料を使用する場合、液体溶媒を使用
する場合に比べて、数桁高い濃度で前記有機色素を配す
ることができ、より強度の大きな光ビームを出力するこ
とができる。
からの励起光が、前記変調多色光と同期されていること
が望ましい。従って、前記多色光源部における変調信号
駆動回路と、前記励起光源部のドライブ回路とは、同期
信号を発生せしめることができるように構成されている
ことが望ましい。
記光ファイバ増幅器に配される有機色素の吸収波長に整
合される波長を有することが望ましい。すなわち、この
励起光の波長と前記有機色素の吸収波長(吸収スペクト
ル)とが整合するような励起光源を選択することが重要
である。
て、ネオジム:イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
トレーザ(以下、Nd:YAGレーザと称する。)を用
いることができる。
り、また、安価に供給されうるレーザ光源であって、そ
の基本発振波長は1064nmであるが、その第2高調
波(SHG)は波長532nm、第3高調波(THG)
は波長355nmであって、この波長域に光吸収スペク
トルを有する有機色素を励起することができる。
増幅器の出力側に、前記励起光を除去するためのフィル
タを設けることが望ましい。これによって、前記光ファ
イバ増幅器からの出力光ビームに含まれる前記励起光を
カットできる。
光走査手段が、水平走査手段および垂直走査手段からな
るものであり、前記水平走査手段および前記垂直走査手
段のそれぞれの動作が、前記多色光源部の駆動と同期さ
れるように構成されていることが望ましい。すなわち、
一つのシステムコントローラによって、多色光源の動
作、励起光源の動作および光走査手段の動作を、同期し
ながらコントロールすることができる。
手段)としては、例えば高速多面回転鏡(ポリゴンミラ
ー)等を、また、前記垂直走査手段(即ち、垂直偏向手
段)としては、例えば、ガルバノメータ振動鏡(ガルバ
ノミラー)等を使用することができる。
を図1を参照に説明する。
型表示装置(大画面投射型フルカラーディスプレイ)の
要部概略図である。
せる多色光源部(図中二点鎖線)2Aを有する変調増幅
部(図中一点鎖線)1と、光走査手段を有する投射部
(図中一点鎖線)15と、各光学素子及びシステムを走
査するべくドライブ信号生成回路4を中心とした制御回
路部とからなるものである。
波長を有するレーザダイオード26〜31が設けられて
おり、また、このレーザダイオードからの光ビームを一
つの光軸上に合波する合波手段としてダイクロイックミ
ラー32〜36と、レーザダイオード26〜31を変調
信号により駆動させるためのドライバ20〜25からな
るドライブ回路(図中破線)3とが配されている。
部2Aから出力される光ビーム(変調多色光)のコヒー
レント性を低下させるための拡散板8が設けられてお
り、さらに、この変調多色光を増幅するべく、複数種類
の有機色素が配された光ファイバ増幅器(光ファイバア
ンプ)7Aが設けられている。さらに、この光ファイバ
増幅器7Aの励起源となる励起光を出力するべく励起光
源6A及びそのドライブ回路5と、励起光源6Aから出
力される励起光と多色光源部2Aから出力される変調多
色光との光軸を合わせ、励起光を光ファイバ増幅器7A
に入力するべくダイクロイックミラー37Aとが設けら
れている。また、光ファイバ増幅器7Aから出射される
出力光ビームから励起光をカットする光学フィルタ9が
光ファイバ増幅器7Aの出射側に設けられている。
幅された多色光をスクリーン14上に走査するべく、水
平走査手段としてのポリゴンミラー13と垂直走査手段
としてのガルバノミラー12が設けられており、ポリゴ
ンミラー13及びガルバノミラー12は、コントローラ
10及び11からなるドライブ回路(図中破線)38に
よって前記変調及び増幅された多色光と同期して駆動さ
れるようになされている。
生成回路(システムコントローラ)4は、ビデオメモリ
から読み出された映像信号(特にデジタル信号)を受け
て、多色光源部2Aのドライブ回路3に、1画素分の強
度信号を生成して出力する。また、その強度信号と同期
したトリガー信号を励起光源6Aのドライブ回路5に送
信する。さらに、水平同期信号と垂直同期信号とを投射
部15のドライブ回路38に送信するように構成されて
いる。
て、各機能部ごとにさらに詳細に説明する。
調信号により駆動される複数の光源と、この光源から出
力される光ビームの合波手段とから構成される。
互いに異なる発光波長を有するレーザダイオード(L
D)26〜31を用いることができる。レーザダイオー
ド26〜31は、三原色あるいはそれ以上の色数となる
ように、例えば6種のレーザダイオード(R、G、B、
P、C、Y)を使用する。
しては、波長650nm付近に発振波長を有するAlG
aInP系のレーザダイオードを使用してよい。また、
緑色発光(G)のレーザダイオード27としては、波長
520nm付近に発振波長を有するZnMgSSe系の
レーザダイオードを使用してよい。さらに、青色発光
(B)のレーザダイオード28としては、波長485n
m付近に発振波長を有するZnMgSSe系のレーザダ
イオードを使用してよい。
例えば、次のような発振波長を有する光源を使用するこ
とも可能である。
しては、波長450nm付近に発振波長を有するGaN
系のレーザダイオードを使用してよい。また、シアン発
光(C)のレーザダイオード30としては、波長500
nm付近に発振波長を有するZnMgSSe系のレーザ
ダイオードを使用してよい。さらに、黄色発光(Y)の
レーザダイオード31としては、波長570nm付近に
発振波長を有すると予想されるZnMgCdSSe系の
レーザダイオードを使用してよい。
イオード(LD)に限定されるものではなく、例えば、
発光ダイオード(LED)を用いてもよい。
ムは、すべての光ビームが単一の光軸に一致するよう
に、ダイクロイックミラー32〜36によって合波され
る。また、各光ビームを合波する際、光ファイバ増幅器
7Aとの結合効率を向上するために、例えば、光ビーム
をコリメートするレンズ(コリメートレンズ)等の適当
な光学素子を利用してもよい。
のコヒーレント性を低減するために、拡散板8などの光
散乱素子(散乱体)に入射させることが望ましい。また
は、拡散板8の代わりに、コア領域に散乱機構を有する
マルチモード光ファイバなどを用いてもよい。特に、レ
ーザダイオードのようなコヒーレント光源を使用する場
合に生じることがあるスペックルノイズによる投射画面
の画質劣化を防止できる(すなわち、光源として発光ダ
イオードを用いる場合は特に必要ない)。
適当な位置に配することができ、また、拡散板等の光散
乱素子に前記変調多色光ビームを入射させる際には、こ
の光ビームをレンズ等の適当な光学素子によって絞って
から入射させることが望ましい。
器7Aと励起光源6Aとからなるものであり、明るい投
射大画面を得るために、変調多色光ビームの強度を直接
に光増幅する機能を提供する。
7Aは、特定の波長を有する光ビームを増幅する有機色
素と、有機色素をドープするための母体となるプラスチ
ック材料とをベースとする光ファイバから構成されてお
り、また、光ファイバ増幅器7Aに配される有機色素を
光励起するための励起光ビームを出力する励起光源が設
けられる。
ビームに対して利得を持つように、一本のファイバ中に
複数の有機色素をドープすることが望ましい。
ば、キサンテン色素系や、クマリン誘導体など多種多様
(約500種類)の色素が知られている。これらの色素
は、それぞれ材料固有の光を増幅することが可能であ
る。その波長の分布範囲は、可視光領域全体をカバーし
ている。例えば、キサンテン色素系では赤色から緑色、
また、クマリン誘導体では緑色から紫色をカバーするこ
とができる。
ン6G(Rhodamine 6G) で、波長560nm(黄緑色)
〜波長660nm(赤色)、また、クマリン誘導体であ
るクマリン307(Coumarin 307) では、波長470n
m(青紫色)〜波長540nm(緑色)、クマリン1
(Coumarin 1) では、波長420nm(紫色)〜波長4
70nm(青紫色)をカバーできる。従って、これらの
各種有機色素をドープした光ファイバ増幅器によって、
変調多色光ビームを直接に光増幅することが可能とな
る。
ついて、少なくとも1種類の色素材料を用いることが望
ましいが、ある一つの波長について複数種類の有機色素
材料を用いてもよい。
ラスチック材料は、例えば、安価なアクリル(例えば、
PMMAなど)をベースとする光ファイバがある。一般
に、プラスチック母体材料と有機色素との組み合わせに
よって、高濃度での色素ドープが可能であるため、高出
力、高エネルギー変換効率に適している。光ファイバ材
料は、アクリル系のほか、ポリカーボネート、ポリスチ
レン、フッ素系材料などの種々の材料を使用することも
できる。
種有機色素は、その濃度がファイバ中に均一になるよう
に分布させることが望ましい。また、有機色素の分布は
光ビームが導波される範囲に限っていてもよい。
Bの各光ビーム増幅用の有機色素が被覆部43内のコア
領域44全体に分布していてもよく、有機色素の濃度分
布は均一に、或いは光の強度分布に沿って勾配を与えて
もよい。
なる各有機色素は、それぞれの色素濃度の分布を光ビー
ム出力が所期の値になるように調節できる。例えば、図
2(A)に示すように、R、G、Bの各光ビーム増幅用
の有機色素が被覆部43内の別個のコア領域41〜42
に分布されていてもよい。また、この有機色素は、ファ
イバの径方向に、例えば、同心円状に分離させてもよ
く、市松模様、モザイク状でもよい。即ち、利得波長の
異なる有機色素の分布領域を、互いに空間的に分離させ
てもよい。
3を参照に説明する。
ペクトル(A)、蛍光スペクトル(F)及びレーザチュ
ーニングスペクトル(L)が示されており、図3(a)
は、エタノール溶媒中のローダミン6G、図3(b)
は、エタノール溶媒中のクマリン1についてのものであ
る。なお、図中、横軸は、波長(nm)を示し、縦軸
は、(A)はモル吸光係数を、(F)、(L)は任意単
位を示す。
6Gは、赤色〜黄色の波長領域の光増幅が可能な色素で
あって、吸収波長(吸収スペクトル)530nm付近に
そのピークがあり、例えば、Nd:YAGレーザの第2
高調波(SHG:波長532nm)によって励起可能で
ある。また、図3(b)に示したクマリン1は、青色〜
緑色の波長領域の光増幅が可能な色素であって、吸収波
長350nm付近にそのピークがあり、Nd:YAGレ
ーザの第3高調波(THG:波長354.7nm)によ
って励起可能である。すなわち、Nd:YAGレーザ
は、光ファイバ増幅器の励起光源に適していると言え
る。なお、有機色素の励起光源6Aにおける励起光の波
長は、増幅波長よりも短波長側に存在している。
AGレーザ以外にも、短波長のレーザダイオードを使用
することもできる。例えば、有機色素としてローダミン
6G(吸収ピーク波長約530nm)は、ZnMgSS
e系のレーザダイオードで励起することが可能である。
また、クマリン1(吸収ピーク波長約350nm)は、
GaN系のレーザダイオードで励起することが可能であ
る。
の中心波長の分布について、図4を参照に説明する。
ne dyes)、(2) はフタロシアニン色素(phthalocyanine
dyes) 、(3) はキサンテン色素(xanthene dyes) 、(4)
はオキサジン色素(oxazine dyes)、(5) はアントラセン
誘導体(anthracene derivatives)、(6) はp-オリゴフェ
ニレン(p-oligophenylenes) 、(7) はスチルベン誘導体
(stilbene derivatives)、(8) はクマリン誘導体(couma
rin derivetives)、(9) はクイノリン誘導体(quinolone
derivatives) 、(10)はオキサゾール誘導体(oxazole d
erivatives) 、(11)はオキサジアゾール誘導体(oxadiaz
ole derivatives)、(12)はフタルイミド誘導体(phthali
mide derivatives) 、(13)はピリリウム塩(pyrylium sa
lt) のレーザ発振の中心波長を示す(但し、各色素は、
30〜50nmのレーザ波長チューニング範囲を有して
いる)。
00nm〜1100nmの広い範囲の色素を用いること
で、種々の波長を出力するようにチューニングすること
が可能であることが分かる。
キサンテン色素(3) と、クマリン1を含むクマリン誘導
体(8) である。すなわち、この2つの色素クラスで、フ
ルカラーディスプレイに必要な可視光領域をカバーして
いる。この2つの色素クラスを中心に、光ファイバ増幅
器(特にプラスチック光ファイバアンプ)に適した色素
を適宜用いることができる。
ァイバ増幅器にドープして多色光源の波長をカバーし、
光強度の増幅を行うことができる。この発色可能な色の
表現範囲を示す色度図を図5に示す。
(ブラウン管)を使用した場合、一点鎖線は従来の緑発
光ダイオード(黄緑色発光ダイオード)を使用した場合
(発光ダイオードアレイディスプレイ)、二点鎖線は緑
色発光ダイオード(発光ダイオードアレイディスプレ
イ)を使用した場合、細線は図1に示した本実施の形態
例を使用した場合の色度値を示すものである。
(B)、紫色(P)、シアン(C)、黄色(Y)の各色
を発光可能なレーザダイオードを使用すると、そのスペ
クトル幅が、発光ダイオードに比べて著しく狭いため、
特に、青色及び緑色領域で色の表現範囲はより広くな
る。
よい。例えば、Nd:YAGレーザと他のレーザダイオ
ード等とを組み合わせて用いてもよく、吸収波長領域の
異なる種々の有機色素をドープした単一の光ファイバ増
幅器を励起する場合に特に有効である。
ビームは、ダイクロイックミラー37A等の光学素子に
よって変調多色光ビームと概ね同一の光軸上に合波さ
れ、光ファイバ増幅器に結合される。
色光ビームと合波する際に、光ファイバ増幅器に対する
結合効率を向上させるため、例えば、励起光ビームをコ
リメートするレンズ等の光学素子を使用してもよい。
れた変調多色光ビームは、前記励起光ビームを含むこと
があるので、この光ビームから励起光ビームをカットす
るために、光ビームの出力側端部に、励起光カット用光
学フィルタ9を設けることが望ましい。
パスフィルタ)は、励起光をほぼ完全にカット(例えば
1%以下)し、投射用多色光の損失を最小限に抑えるよ
うに設計されており、例えば、誘電体多層膜により形成
される。このフィルタは、理想的には、それぞれの光に
ついて、励起光の反射100%、投射用多色光の透過率
100%である。また、このフィルタの透過バンド幅
(波長幅)は、透過する光ビームの波長幅に依存し、例
えば、光源として半導体レーザを用いた場合、その波長
幅は数nmであり、LEDの場合、数十nmである。
ルタとして光ファイバ増幅器の出力側端部付近に設けら
れていてもよいが、例えば、ファイバアンプの端面に誘
電体多層膜を蒸着などの手法により設けてもよい。
ーム走査系)とビームフォーカス系とからなる。
スキャナー13とガルバノミラースキャナー12とから
構成される。即ち、図1に示すように、増幅された変調
多色光ビームを、ポリゴンミラー13を図中矢印A方向
(又はその逆)に回転せしめることによって、図中矢印
x方向に水平偏向させ、同時に、ガルバノミラー12を
図中矢印B方向(又はその逆)に高速回転せしめること
によって、図中矢印y方向に垂直偏向させ、スクリーン
14上に映像を写し出すように構成されている。なお、
画面の歪みは、特開平2−170108号及び特開平2
−170109号などに示された方法によって除去する
ことが可能である。
ないように、多色光ビームをスクリーン上にフォーカス
させるために、或いは、コリメートした所定のスポット
サイズ以下のビーム径に絞るように、レンズ等の光学素
子から構成されるものである。例えば、100インチサ
イズのスクリーン画面上では、光ビームは1mmφ程度
に絞ることが望ましい。
で構成してもよいし、複数のレンズを組み合わせて構成
してもよい。また、前記レンズをムービングコイルに固
定して動的にフォーカス制御してもよい。動的にフォー
カスを制御するための情報は、ビームフォーカス系の設
置時に調整することができる。
号や励起信号などの光信号(特にパルス信号)の発生、
および光ビームの走査をコントロールする制御部であっ
て、図1に示したシステムを統括、制御するドライブ信
号生成回路(システムコントローラ)4と、多色光源部
2Aのドライブ回路3と、励起光源6Aのドライブ回路
5と、ビーム走査系(光走査手段)のドライブ回路38
とから構成される。
生成回路4は、ビデオメモリから読み出された映像信号
を受けて、多色光源部2Aのドライブ回路3に、一画素
分の強度信号を生成して送信する。また、その強度信号
と同期したトリガー信号を励起光源6Aのドライブ回路
5に送信する。さらに、ビーム走査系の駆動のための水
平同期信号と垂直同期信号とを投射部15のドライブ回
路38に送信する。
は、ドライブ信号生成回路4から受けた一画素分の強度
信号から、その強度に相当する光源駆動信号を生成し、
出力する。
示を行う場合、表示画素数を1600ドット×1200
ドットとし、フリッカーレス駆動のために例えば120
Hzで垂直走査すると、一画素当たり約4ナノ秒でスキ
ャンすることになる。即ち、この時間内で256階調を
表現するように、信号のパルス幅とパルス高とを制御し
て変調すればよい。
組使用することで、より高い階調を表現することができ
る。また、前記光源における発色を3色(R、G、B)
よりも多くすることで、より高い色調を表現することが
可能となる。
数組使用し、かつ、この光源における発色を3色よりも
多くすることで、より高い階調とより高い色調とを同時
に表現することが可能となる。
は、ドライブ信号生成回路4にて生成され、前記一画素
分の強度信号と同期したトリガー信号を送信し、この信
号によって励起光源6Aを駆動して励起光を発生させ
る。
イブ回路38は、ガルバノミラー12のコントローラ1
0と、ポリゴンミラー13のコントローラ11とから構
成され、ドライブ信号生成回路4から送信される垂直同
期信号、水平同期信号に基づき、それぞれを駆動させ
る。
ばレーザダイオードから、直接に変調された低出力(m
W級)の変調光ビームを、励起光源を用いた光ファイバ
増幅器による光増幅によって、高出力(W級)の強い変
調光ビームに増幅することができる。
の溶媒としてプラスチック材料を用いて数桁高い濃度で
前記有機色素をドープし、また、光ビームを光ファイバ
増幅器内に閉じ込めて効率よく増幅する等によって、例
えば、わずか1m程度の長さの光ファイバ増幅器でおよ
そ30dBの利得を得ること(約1000倍の強度増幅
に相当)が可能であって、1mW程度の低パワーで十分
に高出力の変調多色光ビームを得ることができる。
部により、スクリーンに投射して、100インチ以上の
非常に明るい大画面ディスプレイが実現できる。
は、例えば種々のレーザダイオードや、500種類以上
ある有機色素から、広く可視光域をカバーするような材
料を及びその組み合わせを選ぶことにより、光ファイバ
増幅器による多元色対応の増幅が可能である。従って、
三原色以上の複数の光源波長を採用することで、画像の
色再現性が大幅に向上すると期待される。
ぞれの光源に設けられており、高速パルス変調による階
調表示が実現できるので、今後、主流となるデジタルオ
ーディオビジュアルデータとの相性がよい。さらに、直
接に変調駆動する光源において、その変調速度をより高
速化すると、より一層の高精細表示が可能になる。
て、例えば波長400nm帯の高出力レーザダイオード
(例えば、GaN系)を使用することができ、ディスプ
レイシステム等の低消費電力化が可能となる。また、N
d:YAGレーザの第2高調波や第3高調波を使用する
こともできる。
信号生成回路を含む)と投射部とを光ファイバ増幅器の
ファイバで結ぶ構成であるので、前記変調増幅部と前記
投射部とが分離可能となり、投射部の小型、軽量化が実
現され、投射部の例えば天井等への据え付け作業が容易
となる。投射部を天井に設置すれば、人と投射光との干
渉が避けられるので望ましい。また、本発明の表示装置
を実際に家庭で用いる場合、スクリーンは窓を多い隠す
ように設置されることが望ましい。
致することができるため、色ズレが原理的に生じず、こ
のため、投射型表示装置の設置時に必要な色ズレ調整が
不要になり、設置作業が容易になる。
を後段の光ファイバ増幅器で増幅しているので、その光
軸上でスペックルノイズが発生しにくく、安定な出力光
を得ることができる。
て説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定され
るものではない。
入方法としては、図6(A)に示すように、励起光源6
Aからの励起光と、多色光源部2Aからの多色光とをダ
イクロイックミラー37Aを介して実質的に同一光軸上
に合波し、これを光ファイバ増幅器7Aに導入し、光フ
ァイバアンプ7Aの出力側のフィルタ9Aによって励起
光をカットするように構成してもよい(但し、図6
(A)は図1に相当する)。
バ増幅器7Bに関して多色光源部3Bからの多色光の出
力側にダイクロイックミラー37Bを配し、この出力側
から、励起光源6Bによる励起光を光ファイバ増幅器7
Bに導入し、多色光の入力側に配するフィルタ9Bによ
って前記励起光をカットするように構成してもよい。
イバ増幅器7Cに関して多色光源部2Cからの多色光の
入力側及び出力側に、それぞれダイクロイックミラー3
7C’及び37Cを配し、前記入力側及び出力側から、
励起光源6C’及び6Cによる励起光を光ファイバ増幅
器7Cに導入するように構成することもできる。
ビームをダイクロイックミラーを利用して合波し、単一
の光ファイバ増幅器を利用しているが、例えば、多色光
源からの光ビームをダイクロイックミラーを介さず、直
接、光ファイバ増幅器に結合させて、その光ファイバ増
幅器を束ねて一本とし、前述した走査系を組み合わせて
もよい。
装置における変調増幅部として用いること以外に、例え
ば、通信及び情報関係、計測関係、加工技術関係、医学
関係等に用いられる変調増幅器(特に、レーザ光の変調
増幅器)としても使用可能である。
面投射型ディスプレイとして用いることが十分に可能で
あり、例えばHiFi映像の映画を鑑賞することがで
き、さらに、一般に、例えば蛍光灯の下での比較的明る
い環境で映像を鑑賞するには、スクリーン上で1W/m
2 程度の光パワー密度が求められる(即ち、光ビームの
パワーとしては2.76W程度)が、本発明によれば、
低パワーの光ビームを、大きな光パワー密度(さらには
光ビームのパワー)の光ビームに、安定かつ高効率に増
幅できる。
信号により駆動される多色光源部からの変調多色光と励
起光源部からの励起光とを光ファイバ増幅器に導き、前
記光ファイバ増幅器内で、前記励起光による励起を経て
前記変調多色光を増幅させるので、簡易な構成で、直接
に変調された変調多色光を、光ファイバ増幅器による増
幅で、効率よくかつ安定性よく増幅させることができ
る。
の変調増幅器を有し、前記の増幅された変調多色光を光
走査手段を介してスクリーン上に投射するので、強度の
大きい光ビームをビームスキャン装置により、スクリー
ン上に投射して、例えば100インチ以上の大画面ディ
スプレイにおいても、簡易な構成で、また、高速変調が
可能であって、色再現性が良く、安定かつ高強度の出力
光が得られる。
(大画面投射型フルカラーディスプレイ)の要部概略図
である。
光ファイバ増幅器の有機色素のドープ方法を示す概略断
面図である。
スペクトル(F)及びレーザチューニングスペクトル
(L)を示すグラフである。
分布図である。
現範囲を示す色度図である。
の励起光の導入方法例を示す概略図である。
ドライブ回路、4…ドライブ信号生成回路、5…ドライ
ブ回路、6A、6B、6C、6C’…励起光源、7A、
7B、7C…光ファイバ増幅器、8…拡散板、9A、9
B…光学フィルタ(励起光カットフィルタ)10、11
…コントローラ、12…ガルバノミラー、13…ポリゴ
ンミラー、14…スクリーン、15…投射部、20、2
1、22、23、24、25…ドライバ、26、27、
28、29、30、31…光源、32、33、34、3
5、36、37A、37B、37C、37C’…ダイク
ロイックミラー、38…ドライブ回路、40、41、4
2…有機色素、43…被覆部
Claims (32)
- 【請求項1】 変調信号により駆動される多色光源部か
らの変調多色光と励起光源部からの励起光とを光ファイ
バ増幅器に導き、前記光ファイバ増幅器内で、前記励起
光による励起を経て前記変調多色光を増幅させる、多色
光の変調増幅器。 - 【請求項2】 前記多色光源部が、複数の異なる発光波
長を有するレーザダイオードからなる、請求項1に記載
した多色光の変調増幅器。 - 【請求項3】 前記多色光源部が、複数の異なる発光波
長を有する発光ダイオードからなる、請求項1に記載し
た多色光の変調増幅器。 - 【請求項4】 前記多色光源部からの変調多色光および
前記励起光源部からの励起光が、合波手段によって同一
光軸上に合波される、請求項1に記載した多色光の変調
増幅器。 - 【請求項5】 前記合波手段がダイクロイックミラーか
らなる、請求項4に記載した多色光の変調増幅器。 - 【請求項6】 前記変調多色光の光軸上に、光散乱素子
が設けられている、請求項1に記載した多色光の変調増
幅器。 - 【請求項7】 前記光ファイバ増幅器内に、前記変調多
色光の光軸に沿って、吸収波長域が異なる複数の有機色
素が配されている、請求項1に記載した多色光の変調増
幅器。 - 【請求項8】 前記複数の有機色素がそれぞれ別々の領
域に配されている、請求項7に記載した多色光の変調増
幅器。 - 【請求項9】 前記複数の有機色素が混合して配されて
いる、請求項7に記載した多色光の変調増幅器。 - 【請求項10】 前記光ファイバ増幅器内に、ある一つ
の波長について、少なくとも1種の有機色素が配されて
いる、請求項7に記載した多色光の変調増幅器。 - 【請求項11】 前記有機色素の溶媒としてプラスチッ
ク材料を使用する、請求項7に記載した多色光の変調増
幅器。 - 【請求項12】 前記励起光源部からの励起光が、前記
変調多色光と同期されている、請求項1に記載した多色
光の変調増幅器。 - 【請求項13】 前記励起光源部からの励起光が、前記
光ファイバ増幅器に配される有機色素の吸収波長に整合
される波長を有する、請求項12に記載した多色光の変
調増幅器。 - 【請求項14】 前記励起光源部が、ネオジム:イット
リウム・アルミニウム・ガーネットレーザからなる、請
求項13に記載した多色光の変調増幅器。 - 【請求項15】 前記光ファイバ増幅器の出力側に、前
記励起光を除去するためのフィルタを設ける、請求項1
に記載した多色光の変調増幅器。 - 【請求項16】 変調信号により駆動される多色光源部
からの変調多色光と励起光源部からの励起光とを光ファ
イバ増幅器に導き、前記光ファイバ増幅器内で、前記励
起光による励起を経て前記変調多色光を増幅させる、多
色光の変調増幅器を有し、前記の増幅された変調多色光
を光走査手段を介してスクリーン上に投射する、投射型
表示装置。 - 【請求項17】 前記光走査手段が、水平走査手段およ
び垂直走査手段からなる請求項16に記載した投射型表
示装置。 - 【請求項18】 前記水平走査手段および前記垂直走査
手段のそれぞれの動作が、前記多色光源部の駆動と同期
される、請求項17に記載した投射型表示装置。 - 【請求項19】 前記多色光源部が、複数の異なる発光
波長を有するレーザダイオードからなる、請求項16に
記載した投射型表示装置。 - 【請求項20】 前記多色光源部が、複数の異なる発光
波長を有する発光ダイオードからなる、請求項16に記
載した投射型表示装置。 - 【請求項21】 前記多色光源部からの変調多色光およ
び前記励起光源部からの励起光が、合波手段によって同
一光軸上に合波される、請求項16に記載した投射型表
示装置。 - 【請求項22】 前記合波手段がダイクロイックミラー
からなる、請求項21に記載した投射型表示装置。 - 【請求項23】 前記変調多色光の光軸上に、光散乱素
子が設けられている、請求項16に記載した投射型表示
装置。 - 【請求項24】 前記光ファイバ増幅器内に、前記変調
多色光の光軸に沿って、吸収波長域が異なる複数の有機
色素が配されている、請求項16に記載した投射型表示
装置。 - 【請求項25】 前記複数の有機色素がそれぞれ別々の
領域に配されている、請求項24に記載した投射型表示
装置。 - 【請求項26】 前記複数の有機色素が混合して配され
ている、請求項24に記載した投射型表示装置。 - 【請求項27】 前記光ファイバ増幅器内に、ある一つ
の波長について、少なくとも1種の有機色素が配されて
いる、請求項24に記載した投射型表示装置。 - 【請求項28】 前記有機色素の溶媒としてプラスチッ
ク材料を使用する、請求項24に記載した投射型表示装
置。 - 【請求項29】 前記励起光源部からの励起光が、前記
変調多色光と同期されている、請求項16に記載した投
射型表示装置。 - 【請求項30】 前記励起光源部からの励起光が、前記
光ファイバ増幅器に配される有機色素の吸収波長に整合
される波長を有する、請求項29に記載した投射型表示
装置。 - 【請求項31】 前記励起光源部が、ネオジム:イット
リウム・アルミニウム・ガーネットレーザからなる、請
求項30に記載した投射型表示装置。 - 【請求項32】 前記光ファイバ増幅器の出力側に、前
記励起光を除去するためのフィルタを設ける、請求項1
6に記載した投射型表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9256700A JPH1197779A (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 多色光の変調増幅器及びこれを用いた投射型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9256700A JPH1197779A (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 多色光の変調増幅器及びこれを用いた投射型表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1197779A true JPH1197779A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17296269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9256700A Pending JPH1197779A (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 多色光の変調増幅器及びこれを用いた投射型表示装置 |
Country Status (1)
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