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WO2007138880A1 - 画像表示装置 - Google Patents

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Publication number
WO2007138880A1
WO2007138880A1 PCT/JP2007/060195 JP2007060195W WO2007138880A1 WO 2007138880 A1 WO2007138880 A1 WO 2007138880A1 JP 2007060195 W JP2007060195 W JP 2007060195W WO 2007138880 A1 WO2007138880 A1 WO 2007138880A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diffusion layer
sub
image display
light
layer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2007/060195
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tetsuro Mizushima
Tatsuo Itoh
Toshifumi Yokoyama
Akira Kurozuka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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 Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to US12/301,896 priority Critical patent/US20100220299A1/en
Priority to JP2008517836A priority patent/JPWO2007138880A1/ja
Publication of WO2007138880A1 publication Critical patent/WO2007138880A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • G03B21/005Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/006Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using LCD's

Definitions

  • the present invention relates to an image display device that uses a laser light source.
  • a projection display that projects an image on a screen has become widespread.
  • a lamp light source is generally used.
  • the lamp light source has a short life span and a limited color reproduction region, and has a problem of low light utilization efficiency. is there.
  • the laser light source has a longer life than the lamp light source and has a strong directivity, so it is easy to improve the light utilization efficiency. Further, since the laser light source exhibits monochromaticity, it is possible to display a clear image with a large color reproduction area.
  • Speckle noise is fine granular noise that can be seen by the observer's eyes due to interference between scattered lights when scattered on a laser power screen.
  • Speckle noise is noise in which grains of a size determined by the F (F number) of the observer's eyes and the wavelength of the laser light source are randomly arranged, and obstructs the capturing of images on the observer's power screen. Causes serious image degradation.
  • Patent Document 1 proposes screen vibration using a piezoelectric element.
  • Patent Document 2 proposes that the display unit is composed of two or more screens, and at least one of them is vibrated by an air current.
  • Patent Document 3 proposes changing the diffusion layer with time, and Patent Document 4 proposes causing the diffusion layer to vibrate internally.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 55-65940
  • Patent Document 2 JP-A-2005-107150
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-100316
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-100317
  • An object of the present invention is to provide an image display device that can display a natural and high-quality image even under ambient light illumination to a viewer while removing speckle noise.
  • An image display device is an image display device having an image display unit that displays an image that can be viewed by a viewer, and the image display unit diffuses laser light.
  • a vibration part that vibrates the sub-diffusion layer, a main diffusion layer that diffuses the laser light diffused by the sub-diffusion layer, and a light-shielding layer that blocks external light from the viewer side,
  • the main diffusion layer and the light shielding layer are disposed on the viewer side of the sub diffusion layer.
  • the main diffusion layer and the light shielding layer are disposed on the viewer side of the sub-diffusion layer to which vibration is applied by the vibration unit, and external light from the viewing side is shielded by the light shielding layer. Speckle noise caused by the use of laser light without the viewer detecting vibrations of the sub-diffusion layer can be removed, and image degradation due to external light illumination can be suppressed. For this reason, it is possible to display a natural, colorful image with high contrast.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an image display device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an image display unit.
  • FIG. 3 is a chart showing the relationship between the haze value Hs of the sub-diffusion layer and the speckle removal effect.
  • FIG. 4A is a schematic front view showing a configuration of a sub-diffusion layer and a vibrating part.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the sub-diffusion layer and the vibration part.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an image display unit of an image display device in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an image display unit of an image display device in Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an image display unit of an image display device in Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an image display device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an image display device according to Embodiment 6 of the present invention. Best mode for carrying out
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of image display device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the image display apparatus 100 according to the present embodiment relates to a rear projection display (laser display) using a laser light source, for example.
  • an image display device 100 includes a laser light source 1, a modulation element 2, a projection optical system 3, a rear mirror 31, and an image display unit 4.
  • the light emitted from the laser light source 1 illuminates the modulation element 2 via an illumination optical system (not shown).
  • the modulated light is enlarged and displayed on the image display unit 4 from the projection optical system 3 through the rear mirror 31.
  • the viewer 10 observes the image displayed on the image display unit 4 from the right side in the figure.
  • the image display unit 4 includes a sub-diffusion layer 5, a light shielding layer 6, and a main diffusion layer 7, and the light shielding layer 6
  • the main diffusion layer 7 is disposed on the viewer 10 side of the sub-diffusion layer 5. That is, the order of arrangement of the sub-diffusion layer 5, the light shielding layer 6, and the main diffusion layer 7 with respect to the viewer 10 is set so that the presence of the sub-diffusion layer 5 is not directly recognized by the viewer 10.
  • the sub-diffusion layer 5 includes a vibrating unit 51 that controls vibration applied to the sub-diffusion layer 5 so that the scattering state of the sub-diffusion layer 5 changes with time. Vibration is applied to the sub-diffusion layer 5 by the vibration part 51, whereby light having a different phase and angle is emitted from the sub-diffusion layer 5 every time.
  • the light emitted from the sub-diffusion layer 5 is scattered by the main diffusion layer 7, and the viewer 10 observes an image with the light scattered by the main diffusion layer 7. That is, the viewer 10 observes the scattered light whose phase and angle are temporally changed by the sub-diffusion layer 5.
  • Speckle noise is speckle pattern noise that is randomly scattered when laser light passes through and is reflected by the diffuser, and is caused by overlapping scattered waves in the retina of the viewer 10.
  • the speckle pattern is changed by temporally changing the phase and angle of the scattered wave emitted from the image display unit 4 in the sub-diffusion layer 5.
  • the viewer 10 perceives the changed speckle pattern by temporal integration, the brightness of the speckle noise spots is averaged, and the viewer 10 does not perceive the speckle noise.
  • the light shielding layer 6 is disposed closer to the viewer 10 than the sub-diffusion layer 5, and external light such as illumination light disposed on the viewer 10 side is reflected and diffused by the image display unit 4 to the viewer 10. This prevents the image from being observed to deteriorate. At the same time, the light shielding layer 6 prevents external light from reaching the sub-diffusion layer 5. When the viewer 10 observes the external light that has reached the sub-diffusion layer 5 in which the scattering state changes, the temporal change in the scattering state of the image display unit 4 is detected, and the viewer 10 feels a new sense of discomfort. Therefore, the provision of the light shielding layer 6 prevents external light from the viewer 10 side from entering the sub-diffusion layer 5. As described above, the arrangement of the light shielding layer 6 can suppress reflection of external light and deterioration of contrast, and can prevent the viewer 10 from detecting changes in the scattering state due to vibration of the sub-diffusion layer 5.
  • the main diffusion layer 7 is disposed closer to the viewer 10 than the sub-diffusion layer 5, and diffuses image light having temporal changes due to the sub-diffusion layer 5. In this way, it is possible to make it difficult for the viewer 10 to detect temporal changes in image light. In addition, reflection and diffusion of external light by the main diffusion layer 7 By not changing for a while, it is possible to prevent the viewer 10 from feeling uncomfortable due to the change in the scattering state by the sub-diffusion layer 5. Further, image display for the viewer 10 is performed by the main diffusion layer 7 disposed on the viewer 10 side. For this reason, even if the sub-diffusion layer 5 vibrates, image degradation such as blur does not occur, and a high-quality image can be displayed to the viewer 10 by diffusion by the main diffusion layer 7.
  • the main diffusion layer 7 and the light shielding layer 6 also have an effect of insulating the driving sound generated by the vibration of the sub-diffusion layer 5.
  • the light shielding layer 6 and the main diffusion layer 7 disposed on the viewer 10 side of the sub-diffusion layer 5 prevent the drive sound from propagating from the image display unit 4 to the viewer 10. Therefore, the driving sound generated by the vibration of the sub-diffusion layer 5 is not detected by the viewer 10.
  • the vibration of the sub-diffusion layer 5 does not hinder the viewer 10 from observing the image.
  • the main diffusion layer 7 and the light shielding layer 6 also have an effect of protecting from external factors that obstruct the vibration mechanism of the sub-diffusion layer 5, such as external pressure applied from the viewer 10 side or adhesion of liquid or the like.
  • external pressure applied from the viewer 10 side or adhesion of liquid or the like such as external pressure applied from the viewer 10 side or adhesion of liquid or the like.
  • the light weight of the sub-diffusion layer 5 has become essential. For this reason, the vibration of the sub-diffusion layer 5 due to the vibration part 51 of the sub-diffusion layer 5 tends to be incompletely operated when there is external pressure or liquid adhesion.
  • the vibration part 51 itself is subjected to pressure application or liquid adhesion, and the vibration part 51 is driven. In some cases, this may be hindered. Therefore, in the present embodiment, by arranging the main diffusion layer 7 and the light shielding layer 6 on the viewer 10 side of the sub-diffusion layer 5, the above external factors are suppressed by the main diffusion layer 7 and the light shielding layer 6, This prevents the vibration of the sub-diffusion layer 5 from being hindered.
  • the image display device 100 in the present embodiment it is possible to remove the speckle noise caused by the use of the laser light source without the viewer 10 detecting the temporal change in the scattering state by the image display unit 4. Can do. For this reason, it is possible to display a natural, vivid, high-contrast image with no image deterioration even under external light illumination.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the image display unit 4.
  • the image display unit 4 includes a sub-diffusion layer 5, a Fresnel lens 8, a lenticular lens 65, a light shielding layer 61, and a main diffusion layer 7.
  • a transmission part is disposed in the light condensing part of the lenticular lens 65, and the light condensing part 61 A pattern in which the light shielding portion of the light absorber is arranged outside is formed.
  • the lenticular lens 65, the light shielding layer 61, and the main diffusion layer 7 are integrated together by bonding.
  • a frame for fixing the image display unit 4 is not shown for simplification.
  • the size of the image display unit 4 is, for example, 52 inches diagonal.
  • the sub-diffusion layer 5 has a diffusion film 52 and a vibrating part 51.
  • a concavo-convex pattern was formed on the surface of the diffusion film 52.
  • the thickness of the diffusion film 52 was 50 m, the haze value was 40%, and the weight including the frame portion that vibrates simultaneously was about 150 g.
  • the vibration part 51 is composed of a voice coil motor, and vibrates the diffusion film 52 in the vertical direction in FIG. 2 to change the scattering state of the sub-diffusion layer 5 with time.
  • the vertical stroke (amplitude) of the voice coil motor in Fig. 2 was 500 m and the vibration frequency was 15 Hz. In order to reduce speckle noise, the amplitude of vibration by the voice coil motor is preferably about several times the size of the diffuser of the diffusion film 52.
  • the size of the diffuser is about 50 m, an amplitude of about 100 to 200 m is preferable. If the size of the diffuser is about several / zm, an amplitude of about 10 m is preferable.
  • the vibration frequency is preferably at least about several Hz.
  • the Fresnel lens 8 makes the projection light of the image from the rear mirror 31 substantially parallel and directs the light in front of the image display unit 4.
  • the Fresnel lens 8 is integrated with a resin board mixed with a diffusing agent.
  • the lenticular lens 65 is composed of a large number of cylindrical lenses arranged in parallel with the projection light in the horizontal direction, and spreads the light in the horizontal direction to improve the viewing angle in the horizontal direction.
  • the main diffusion layer 7 is made of a resin board in which a base material is mixed with a diffuser having a refractive index different from that of the base material.
  • the resin plate had a thickness of 2 mm, a haze value of 85%, and a weight of about 1.8 kg.
  • the surface of the main diffusion layer 7 on the viewer 10 side is provided with a hard coat to prevent the viewer 10 from being scratched or fingerprinted, but in addition to AR processing to prevent reflection of external light and reflection.
  • a diffusion treatment may be provided on the surface. By such treatment on the surface of the main diffusion layer 7, external factors from the viewer 10 side are dealt with, and the sub-diffusion layer 5 is protected. As a result, the weight of the sub-diffusion layer 5 can be reduced without reducing the reliability of the sub-diffusion layer 5 with respect to external factors.
  • the light shielding layer 61 includes a light shielding portion made of a black light absorber and an image from the lenticular lens 65.
  • the volume ratio of the light shielding portion in the light shielding layer 61 was 70%.
  • the light shielding layer 61 allows the image light to be transmitted through the transmission part while preventing the image display part 4 from deteriorating the contrast of the image by absorbing light (external light) different from the image light by the light shielding part.
  • the light shielding layer 61 that absorbs only external light can be obtained by providing the image light transmitting portion as a pattern structure in accordance with the incident angle condition of the image light to the image display portion 4.
  • the patterns of the light-shielding part and the light-transmitting part of the light-shielding layer 61 are changed according to the incident angle condition of the image light by the projection optical system 3, the sub-diffusion layer 5, the Fresnel lens 8, and the lenticular lens 65. I have decided.
  • the volume ratio of the light shielding part in the light shielding layer 61 is preferably 50% or more, more preferably 60% or more. By increasing the volume ratio of the light-shielding portion, the effect of absorbing external light can be further enhanced.
  • the volume ratio of the light shielding part is preferably 90% or less. If it exceeds 90%, the light diffused by the sub-diffusion layer 5 is absorbed by the light-shielding portion, which results in loss of image light and inhibits reduction of speckle noise.
  • the image display unit 4 is preferably arranged in the order of the main diffusion layer 7, the light shielding layer 61, and the sub-diffusion layer 5 from the viewer 10 side. Since the image light that has passed through the main diffusion layer 7 has a large diffusion angle, if the light shielding layer 61 is provided on the viewer 10 side of the main diffusion layer 7, the image light is blocked together with the external light, resulting in a loss of image light. With the above arrangement, it is possible to prevent loss of image light. As shown in FIG. 2, a Fresnel lens 8 or a lenticular lens 65 may be inserted between the above layers.
  • the haze value Hm of the main diffusion layer 7 and the haze value Hs of the sub-diffusion layer 5 are preferably in the following relationship.
  • the haze value represents the degree of diffusion, and is a value obtained by dividing the diffuse transmittance by the total light transmittance.
  • the diffusion effect of the main diffusion layer 7 is greater than that of the sub-diffusion layer 5.
  • the viewer 10 can easily detect temporal changes in the scattering state of the image light by the sub-diffusion layer 5. For this reason, satisfying the above relationship can prevent the viewer 10 from detecting temporal changes in the image.
  • a light shielding layer 61 having a light shielding portion and a transmission portion is used as shown in FIG. If it is designed to be larger than 7, the loss of image light due to the light shielding layer 61 increases.
  • the diffusion effect of the main diffusion layer 7 is larger than that of the sub-diffusion layer 5.
  • the haze value of the sub-diffusion layer 5 is 10% or less, it is difficult to obtain a diffusion effect sufficient to reduce speckle noise even if the sub-diffusion layer 5 is vibrated.
  • the haze value Hs of the sub-diffusion layer 5 is 20% or more. If it is 20% or more, speckle noise can be reduced to a level that viewer 10 can hardly detect.
  • FIG. 3 shows the evaluation results showing the relationship between the haze value Hs of the sub-diffusion layer 5 and the speckle removal effect.
  • 8%, 18%, 25%, 40%, 55%, 70% and 85% are selected as the haze value Hs of the sub-diffusion layer 5, and the haze value Hm of the main diffusion layer 7 is 85%.
  • This evaluation is the result obtained by measuring ⁇ (standard deviation) ⁇ (luminance average) of fluctuations in image luminance due to speckle noise with a virtual visual camera.
  • the haze value Hs of the sub-diffusion layer 5 when the haze value Hs of the sub-diffusion layer 5 was less than 10%, ⁇ % was 20% or more, and it was in a state of being noticeable by the viewer 10. Increasing the haze value Hs of the sub-diffusion layer 5 to more than 10% reduces ⁇ ⁇ and suppresses speckle noise. In particular, by making the haze value Hs of the sub-diffusion layer 5 greater than 20%, ⁇ ⁇ becomes 5% or less, and speckle noise can be removed to a level that the viewer 10 does not care about. .
  • the weight of the sub-diffusion layer 5 is preferably lighter than that of the main diffusion layer 7.
  • the weight of the sub-diffusion layer 5 is the weight of the part that actually vibrates.
  • diffusion film 52, diffusion film 52 and The weight includes the frame portion of the diffusion film 52 that vibrates simultaneously and a part of the vibration portion 51.
  • the weight of the main diffusion layer 7 is the weight of the diffusion plate or the like constituting the main diffusion layer 7.
  • the weight of the main diffusion layer 7 includes the adhesion layer with the light shielding layer 61 and the hard surface of the main diffusion layer 7.
  • the weight includes the coat layer.
  • the weight of the vibrating sub-diffusion layer 5 in the image display unit 4 lighter than that of the main diffusion layer 7, the vibration of the sub-diffusion layer 5 is prevented from being transmitted to the outside of the image display unit 4. More preferably, the weight of the sub-diffusion layer 5 is 1Z5 or less of the weight of the main diffusion layer 7. By setting it to 1Z5 or less, vibration of the sub-diffusion layer 5 can be prevented from being transmitted to the outside. Further, since the main diffusion layer 7 is heavier than the vibrating sub-diffusion layer 5, the main diffusion layer 7 has an effect of preventing the driving sound generated by the vibration of the sub-diffusion layer 5 from being transmitted to the outside.
  • the thickness of the sub-diffusion layer 5 is preferably less than 500 m.
  • the thickness of the diffusion film 52 which is the sub-diffusion layer 5 is 50 m.
  • the weight can be reduced and the vibration part 51 can be simplified, and vibration in the direction of the optical axis (left and right in FIG. 2) can also be achieved.
  • the sub-diffusion layer 5 less than 500 m, the light weight of the sub-diffusion layer 5 can be achieved, so the vibration unit 51 can be downsized even when the screen display unit 4 is enlarged. And long-term reliability can also be obtained.
  • the vibration part 51 can be realized by one small voice coil motor for a large screen of 50 inches or more. ing.
  • the vibration frequency of the vibration part 51 of the sub-diffusion layer 5 is preferably less than 20 Hz.
  • the frequency is lower than the human audible range so that the viewer 10 does not detect the noise from the vibration unit 51.
  • the long-term reliability of the vibration part 51 can be obtained by operating at a low frequency.
  • the sub-diffusion layer 5 vibrates integrally as a whole, when the sub-diffusion layer 5 vibrates, it becomes a speaker having a driving frequency. In particular, a large sub-diffusion layer 5 that displays a large screen has a problem that a loud sound is generated.
  • the diffusion film 52 in FIG. 2 is vibrated by the vibration part 51 in the vertical direction of the figure, and the sub-diffusion layer 5 Although the scattering state is changed with time, the vibration of the sub-diffusion layer 5 may be in the horizontal direction in FIG. Further, the vibration amplitude of the sub-diffusion layer 5 may be less than 100 m depending on the structure of the diffuser which is about several times the size of the diffuser of the diffusion film 52.
  • the vibration part 51 of the sub-diffusion layer 5 may vibrate the diffuser itself in the sub-diffusion layer 5 as long as the scattering state of the sub-diffusion layer 5 can be changed with time!
  • the light shielding layer 61 in addition to the sub-diffusion layer 5, the light shielding layer 61, and the main diffusion layer 7, the force in which the Fresnel lens 8 and the lenticular lens 65 are inserted, and other layers that control the orientation characteristics of the image light. Further, a coat or a layer for preventing the influence of external light may be provided.
  • the main diffusion layer 7 can be any diffusion effect as long as the viewer 10 can observe the image with the diffused light, such as a diffusion layer having a concavo-convex shape on the surface in addition to a base material mixed with a diffuser.
  • the layer shown may be used.
  • FIG. 4A is a schematic front view showing the configuration of the sub-diffusion layer 5 and the vibration part 51
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing the structure of the sub-diffusion layer 5 and the vibration part 51.
  • the diffusion film 52 having a concavo-convex pattern formed on a transparent resin is fixed by a frame part 57, and the frame part 57 is joined to the vibration part of the vibration part 51. Further, the frame portion 57 is attached to the casing 150 of the image display device 100 by the attachment panel 58. In addition, the fixed part of the vibration part 51 is attached to the casing 150 of the image display device 100.
  • the vibration part of the vibration part 51 is controlled so as to operate in the vertical direction of the figure with a sine wave of 15 Hz, and the panel constant and number of the mounting panel 58 are set so that the sub-diffusion layer 5 resonates near 15 Hz. . Due to the vibrating part 51 and the mounting panel 58, the diffusion film 52 and the frame part 57 resonate at 15 Hz.
  • the sub-diffusion layer 5 and the vibration part 51 shown in FIGS. 4A and B the light weight and reliability of the sub-diffusion layer 5 can be obtained.
  • the sub-diffusion layer 5 can be reduced in weight even when the image display unit 4 is enlarged.
  • the resin film is fixed to the frame portion 57 and vibrates at the same time. Therefore, these problems can be solved.
  • the sub-diffusion layer 5 By resonating, the vibration unit 51 can be controlled with low power, and the power consumption of the image display device 100 can be reduced.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the image display unit used in the image display device according to the present embodiment.
  • the image display unit 41 in the present embodiment includes a sub-diffusion layer 53 provided with a vibrating unit 51, a lenticular lens 65, a light shielding layer 61, a main diffusion layer 7, have.
  • the light shielding layer 61 is formed with a pattern in which a transmission part is arranged in the light condensing part of the lenticular lens 65 and a light shielding part other than the light condensing part is arranged,
  • the lenticular lens 65, the light shielding layer 61, and the main diffusing layer 7 are arranged.
  • the lenticular lens 65, the light shielding layer 61, and the main diffusion layer 7 have the same configuration as that of the first embodiment.
  • the sub-diffusion layer 53 has a lens surface on which a Fresnel lens is formed as one surface on the viewer 10 side, and a diffusion surface having a concavo-convex pattern as the other surface.
  • the sub-diffusion layer 53 had a thickness of 200 m, a haze value of 60%, and a weight of about 300 g including the frame portion that vibrates simultaneously.
  • the sub-diffusion layer 53 vibrates at a frequency of 200 / ⁇ ⁇ , 15 Hz in the vertical direction of the figure by the vibration unit 51.
  • the sub-diffusion layer 53 makes the projected light of the image substantially parallel on the Fresnel lens surface, directs the light in front of the image display unit 41, and has a diffusion surface and a vibrating unit 51 to temporally change the scattering state. To change.
  • This embodiment is a preferable form in which the sub-diffusion layer 53 also has a Fresnel lens effect.
  • the air between the air through which the image light passes and the constituent elements of the image display unit 41 are provided. The number of interfaces can be reduced, and loss of image light due to surface reflection can be reduced.
  • the sub-diffusion layer 53 is preferably made of a resin film, like the diffusion film 52 of the first embodiment, and is preferably fixed at the frame portion and vibrated together with the frame portion.
  • the vibration part 51 may warp the Fresnel lens surface. When this occurs, the orientation angle of the lens changes, causing uneven brightness. For this reason, it is preferable that the Fresnel lens surface is fixed at the frame part and is vibrated together with the frame part so as not to be warped.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an image display unit used in the image display device according to the present embodiment.
  • the image display unit 42 in the present embodiment includes a Fresnel lens 8, a sub-diffusion layer 54 provided with a vibration unit 51, a light shielding layer 63, and a main diffusion layer 7. ,have.
  • a lenticular lens is formed on one surface of the sub-diffusion layer 54, and a light shielding layer 63 is bonded to the other surface on the viewer 10 side. That is, the sub-diffusion layer 54 and the light shielding layer 63 are integrated and vibrated together by the vibration unit 51.
  • the main diffusion layer 7 is the same as that in the first embodiment, but unlike the second embodiment, the main diffusion layer 7 is separated from the light-shielding layer 63 without being joined, and does not vibrate. It is fixed to the body.
  • the same Fresnel lens 8 as that of the first embodiment is used.
  • the sub-diffusion layer 54 and the light shielding layer 63 were integrally formed, the integrated thickness was 100 m, and the weight including the frame portion that vibrates simultaneously was about 200 g.
  • the sub-diffusion layer 54 and the light-shielding layer 63 vibrate in the vertical direction of the figure at a stroke of 200 m and a frequency of 15 Hz by the vibration part 51.
  • the haze value of the sub-diffusion layer 54 having a lenticular lens on one surface was 30%.
  • the haze value of the sub-diffusion layer 54 is a value including the diffusion effect of the lenticular lens.
  • the transmission part of the light shielding layer 63 vibrates together with the sub-diffusion layer 54, the incident optical path to the main diffusion layer 7 is greatly changed, a variety of speckle patterns are generated, and speckle noise is reduced. .
  • the light shielding layer 63 and the sub-diffusion layer 54 vibrate and speckle noise is further reduced.
  • the sub-diffusion layer 54 has a lenticular lens on one surface, so that even when the sub-diffusion layer 54 vibrates together with the light shielding layer 63, the image light can always be transmitted through the transmission part. . Since the sub-diffusion layer 54 has a lenticular lens on one side, the light shielding layer 6 Loss of image light due to the vibration of 3 can be reduced.
  • the present embodiment relates to an image display device including an image display unit having a configuration different from that of the image display units of the first to third embodiments.
  • the sub-diffusion layer is oscillated by a mechanical mechanism, but in this embodiment, the sub-diffusion layer is oscillated by an electromagnetic mechanism. It is.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an image display unit used in the image display apparatus according to the present embodiment.
  • the image display unit 43 in the present embodiment includes a Fresnel lens 8, a conductive sub-diffusion layer 56, a lenticular lens 65a, a conductive light shielding layer 62, and a main diffusion layer. 7 and.
  • the conductive sub-diffusion layer 56 and the conductive light-shielding layer 62 are both conductive, and are applied to each other by applying voltage to the electrode 55 of the conductive sub-diffusion layer 56 or the electrode 69 of the conductive light-shielding layer 62. To generate electrostatic force.
  • the electrode 55 of the conductive sub-diffusion layer 56 is connected to the voltage application unit 551, and the electrode 69 of the conductive light shielding layer 62 is connected to the voltage application unit 691.
  • the lenticular lens 65a, the conductive light shielding layer 62, and the main diffusion layer 7 are joined and integrated, and fixed to the image display device casing.
  • the main diffusion layer 7 and the Fresnel lens 8 are the same as those in the first embodiment.
  • the conductive sub-diffusion layer 56 is vibrated by controlling the voltage in the left-right direction in the figure by electrostatic force when a voltage is applied, using the conductivity.
  • the conductive sub-diffusion layer 56 had a thickness of 50 m and a weight of about 50 g.
  • the transparent electrode is formed in a random mesh pattern on the surface of the resin film, and light is diffused by the uneven pattern of the transparent electrode.
  • This embodiment is a preferred embodiment in which the electrode material becomes a diffuser and imparts conductivity to the film.
  • the haze value of the conductive sub-diffusion layer 56 was 40%.
  • the conductive sub-diffusion layer 56 is not particularly limited as long as it has both conductivity and diffusibility, such as a surface of a normal diffusion film coated with a transparent electrode film.
  • This embodiment is a preferred U-shaped configuration in which a conductive material is included in the sub-diffusion layer 56 to make it conductive so that it can be vibrated without using a mechanical motor or the like.
  • the conductive light-shielding layer 62 is made of black carbon whose light-shielding portion is a conductive material so as to exhibit conductivity.
  • the electrode 69 is formed so that the light shielding portion is electrically connected to the outer periphery of the image display portion 43.
  • the conductive light shielding layer 62 and the conductive sub-diffusion layer 56 are separated by a lenticular lens 65a. That is, the lenticular lens 65a also has an effect of a gap layer between the conductive light shielding layer 62 and the conductive sub-diffusion layer 56.
  • a conductive material is included in the conductive light shielding layer 62, and a gap layer is provided between the conductive light diffusion layer 56 and the electrostatic force between the conductive light shielding layer 62 and the like. This is a preferred mode in which the conductive sub-diffusion layer 56 is vibrated.
  • the conductive light shielding layer 62 is not limited to the above configuration as long as it has a function of shielding external light while containing a conductive material.
  • the lenticular lens 65a also serves as a gap layer between the conductive light shielding layer 62 and the conductive sub-diffusion layer 56. Therefore, the lenticular lens 65a may be a resin lens plate that is an insulator. It is preferable.
  • the conductive sub-diffusion layer 56 is controlled by electrostatic force, it is preferable to provide an insulating gap layer between the conductive layers 56 and 62 so that the two conductive layers 56 and 62 do not get stuck.
  • a mechanism for detecting whether the conductive portion is deteriorated or disconnected depending on the energized state of the conductive sub-diffusion layer 56 or the conductive light shielding layer 62.
  • the voltage application units 551 and 691 that apply a voltage to the conductive sub-diffusion layer 56 and the conductive light shielding layer 62 detect an abnormality in the energized state when the voltage is applied. By doing so, when the screen is broken and cracks or holes are opened, a part of the conductive part distributed over the entire screen is cut, but this can be detected quickly. .
  • the output of the laser light source of the image display device is stopped to prevent the image light from reaching the viewer's 10 eyes directly without going through the image display section.
  • both the sub-diffusion layer and the light shielding layer may be used, or only one of them may be used.
  • FIG. 8 shows a schematic configuration of the image display apparatus 200 in the present embodiment.
  • an image display apparatus 200 in the present embodiment includes a laser light source 1, a projection optical system 32, and an image display unit 44.
  • the image display device 200 is a laser front projection display that projects image light onto the image display unit 44 from the viewer 10 side.
  • the emitted light from the laser light source 1 is modulated by a modulation element (not shown), and the modulated light is displayed on the image display unit 44 through the projection optical system 32.
  • the image display unit 44 includes a selective wavelength absorption light-shielding layer 64, a main diffusion layer 71, and a reflective sub-diffusion layer 59 provided with a vibration unit 51.
  • One surface of the reflective sub-diffusion layer 59 is a reflective surface, and the light emitted from the projection optical system 32 is reflected to the viewer 10 side by the reflective surface.
  • the selective wavelength absorption light shielding layer 64 and the main diffusion layer 71 are joined and integrally formed.
  • the selective wavelength absorption light-shielding layer 64 is a layer that transmits the wavelength band of the laser light that is the image light and selectively absorbs light having a wavelength in the other band.
  • the selected wavelength absorption light shielding layer 64 absorbs the external light on the viewer 10 side before being diffused by the image display unit 44, thereby preventing image deterioration caused by the external light. Further, the external light does not reach the reflective sub-diffusion layer 59, and the viewer 10 is prevented from detecting the vibration of the reflective sub-diffusion layer 59.
  • image light is generated by laser light having a very narrow spectral width, and thus the wavelength range that does not match the image light is wide.
  • the selective wavelength absorption light shielding layer 64 of the present embodiment is effective only when a laser light source is used, and is a preferred light shielding layer capable of removing outside light even with a front projection type.
  • the main diffusion layer 71 is made of a resin plate in which a base material is mixed with a diffuser having a refractive index different from that of the base material.
  • the thickness was lmm, haze value was 70%, and weight was about 900g.
  • the reflective sub-diffusion layer 59 an aluminum reflective film is deposited on the surface opposite to the viewer 10 side, and a diffusion surface having an uneven pattern force is formed on the surface on the viewer 10 side.
  • the thickness of the reflective sub-diffusion layer 59 was 50 m, and the haze value measured before vapor deposition of the reflective film was 40%. at the same time
  • the weight including the vibrating frame was about 150g.
  • the vibration unit 51 vibrates the reflective sub-diffusion layer 59 in the vertical direction of the drawing with a stroke of 500 m and a vibration frequency of 15 Hz.
  • the sub-diffusion layer and the reflection layer may be separated from each other.
  • the reflection layer may be other than aluminum, and a dielectric multilayer film or a white diffuser that selectively reflects only image light may be used!
  • the image display device in the first to fourth embodiments described above relates to a rear projection display, and the image display device in the fifth embodiment described above relates to a front projection display.
  • the image display device relates to a liquid crystal display.
  • FIG. 9 shows a schematic configuration of the image display apparatus 300 in the present embodiment.
  • an image display device 300 in the present embodiment includes a laser light source 1, a light guide plate 9, and an image display unit 45.
  • the light emitted from the laser light source 1 is made uniform into a planar shape by the light guide plate 9 and emitted to the image display unit 45.
  • the image display unit 45 includes a main diffusion layer 7, a polarizer light shielding layer 66, a two-dimensional spatial modulation element 21, and a sub-diffusion layer 5 provided with a vibration unit 51.
  • the main diffusion layer 7, the polarizer light shielding layer 66, and the two-dimensional spatial modulation element 21 are joined and integrated.
  • the main diffusion layer 7 and the sub-diffusion layer 5 are the same as those in the first embodiment.
  • the two-dimensional spatial modulation element 21 modulates the laser beam with an image signal to obtain an image.
  • the polarizer light shielding layer 66 is a light shielding layer that transmits only light in a certain polarization direction and absorbs orthogonal polarization components.
  • the polarizer light-shielding layer 66 can absorb external light of the polarized component to be absorbed, prevent image deterioration due to external light, and increase the contrast of the modulated image light. Further, it prevents the external light from reaching the sub-diffusion layer 5 and the viewer 10 from detecting the vibration of the sub-diffusion layer 5. In order to increase the contrast of the modulated image light, it is necessary to match the polarization direction of the polarizer light shielding layer 66 and the unnecessary component of the image light.
  • the image contrast can be improved by providing the two-dimensional spatial modulation element 21 on the emission side of the sub-diffusion layer 5 that vibrates and providing the polarizer light shielding layer 66 on the viewer 10 side.
  • the image contrast can be improved by providing the two-dimensional spatial modulation element 21 on the emission side of the sub-diffusion layer 5 that vibrates and providing the polarizer light shielding layer 66 on the viewer 10 side.
  • the main diffusion layer 7 is not provided between the two-dimensional spatial modulation element 21 and the polarizer light shielding layer 66, and the viewer 10 side of the polarizer light shielding layer 66 as in the present embodiment. It is preferable to install in
  • the present embodiment can be used when the viewer 10 observes the image of the two-dimensional spatial modulation element without using the projection optical system.
  • the sub-diffusion layer that vibrates is formed on the entire surface of the image display unit where the viewer directly observes the image, and if it vibrates, speckle noise is reduced. Togashi.
  • the image display unit is not necessarily flat as long as the display image can be observed by the viewer, but the curved shape may be rectangular. Not limited.
  • the modulation of the laser light of the laser light source is not limited to that by the modulation element, and the output of the laser light source may be modulated.
  • the optical system from the laser light source to the image display unit of the image display device is not particularly limited to the configuration described above.
  • the image display device is an image display device having an image display unit that displays an image that can be viewed by a viewer, and the image display unit includes a sub-diffusion layer that diffuses laser light, and A vibrating portion that vibrates the sub-diffusion layer; a main diffusion layer that diffuses laser light diffused by the sub-diffusion layer; and a light-shielding layer that blocks outside light from the viewer side,
  • the main diffusion layer and the light shielding layer are disposed on the viewer side of the sub-diffusion layer.
  • the main diffusion layer and the light shielding layer are arranged on the viewer side of the sub-diffusion layer to which vibration is applied by the vibration unit, and external light from the viewing side is shielded by the light shielding layer. Speckle noise caused by the use of laser light without the viewer detecting vibrations of the sub-diffusion layer can be removed, and image degradation due to external light illumination can be suppressed. For this reason, it is possible to display a natural, colorful image with high contrast.
  • the main diffusion layer is preferably disposed on the viewer side of the light shielding layer.
  • the haze value Hm of the main diffusion layer and the haze value Hs of the sub-diffusion layer preferably satisfy 10% ⁇ Hs ⁇ Hm.
  • the main diffusion layer becomes the main display surface, and a change in light due to vibration of the sub-diffusion layer is detected by the viewer.
  • the sub-diffusion layer preferably has a lighter weight than the main diffusion layer.
  • the weight of the sub-diffusion layer is preferably 1/5 or less of the weight of the main diffusion layer.
  • the main diffusion layer which is heavier than the sub-diffusion layer, is disposed between the sub-diffusion layer that vibrates and the viewer, the vibration of the sub-diffusion layer and the vibration sound resulting from the vibration are viewed. Propagation to the person side is prevented by the main diffusion layer. Thereby, the viewer can view the image displayed on the image display unit without feeling uncomfortable without noticing the vibration of the sub-diffusion layer.
  • the thickness of the sub-diffusion layer is preferably less than 500 ⁇ m.
  • the sub-diffusion layer is reduced in weight, and the configuration of the vibration unit that applies vibration to the sub-diffusion layer can be simplified. As a result, it is possible to increase the size of the image display unit without reducing the reliability of the vibration unit.
  • the vibration frequency of the sub-diffusion layer is preferably less than 20 Hz.
  • the sub-diffusion layer includes a resin film that diffuses the laser light, and a frame part that is disposed around the resin film and fixes the resin film. It is preferable to vibrate the resin film by vibrating the frame part.
  • one surface of the sub-diffusion layer has a Fresnel lens surface force, and the laser light is converted into substantially parallel light by the Fresnel lens surface.
  • the laser light can be efficiently collected on the viewer side without increasing the number of interfaces through which the laser light passes.
  • the sub-diffusion layer includes a conductive material and vibrates the sub-diffusion layer based on electrostatic force.
  • the light shielding layer includes a conductive material, vibrates the sub-diffusion layer based on electrostatic force, and a gap layer having a predetermined thickness is disposed between the sub-diffusion layer and the light shielding layer. I like to do it!
  • the sub-diffusion layer can be vibrated using the attractive force and repulsive force between the two while suppressing the adhesion between the sub-diffusion layer and the light shielding layer by the gap layer.
  • the gap layer also has a resin lens plate force.
  • the resin lens plate that also serves as the gap layer prevents adhesion of the sub-diffusion layer and the light shielding layer, the configuration of the vibration part can be simplified.
  • At least one of the sub-diffusion layer containing the conductive material and the light shielding layer containing the conductive material is based on a change in the energization state when a voltage is applied to the conductive material. It is preferable to detect abnormalities.
  • the abnormality of the image display unit can be monitored at all times when the image display device is in operation. For this reason, even when the image display unit is damaged or the like, the image display device can be quickly stopped.
  • the conductive material of the sub-diffusion layer is preferably a diffusion material that diffuses the laser light.
  • the sub-diffusion layer can be realized with a simple configuration.
  • the light shielding layer has a pattern structure in which a plurality of light transmitting portions that transmit the laser light and a plurality of light shielding portions that absorb external light from the viewer side are alternately arranged. .
  • the sub-diffusion layer and the light shielding layer are integrally formed.
  • speckle noise can be further reduced by largely changing the incident optical path of the laser light transmitted through the transmission part of the light shielding layer to the main diffusion layer in terms of time.
  • the light shielding layer comprises a selected wavelength absorption layer that transmits the laser light and absorbs external light from the viewer side.
  • the image display unit further includes a two-dimensional spatial modulation element that is disposed between the sub-diffusion layer and the light shielding layer and modulates the laser light, and the light shielding layer includes the laser light. It is preferable to comprise a polarizer layer that transmits light and absorbs external light from the viewer side.
  • the image display device of the present invention can be used as an image display device for moving images, still images, and the like.

Landscapes

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Abstract

 視聴者による視認可能な画像を表示する画像表示部を有する画像表示装置である。前記画像表示部は、レーザ光を拡散させる副拡散層と、前記副拡散層を振動させる振動部と、前記副拡散層により拡散されたレーザ光を拡散させる主拡散層と、前記視聴者側からの外光を遮光する遮光層とを備え、前記主拡散層及び遮光層は、前記副拡散層の前記視聴者側に配置される。

Description

明 細 書
画像表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、レーザ光源を用いる画像表示装置に関する。
背景技術
[0002] 画像表示装置として、スクリーン上に画像を映し出すプロジェクシヨンディスプレイが 普及している。このようなプロジェクシヨンディスプレイには、一般に、ランプ光源が用 いられているが、ランプ光源は寿命が短ぐ色再現領域が制限されると共に、光利用 効率が低!、と 、う問題点がある。
[0003] これらの問題を解決するため、画像表示装置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。レーザ光源は、ランプ光源に比べて寿命が長ぐ指向性が強いた め光利用効率を高めやすい。また、レーザ光源は、単色性を示すため、色再現領域 が大きぐ鮮ゃ力な画像の表示が可能である。
[0004] しかしながら、レーザ光源を用いたディスプレイ(以下、「レーザディスプレイ」と呼ぶ 。)では、レーザ光の干渉性が高いことから生じるスペックルノイズが問題となる。スぺ ックルノイズとは、レーザ光力スクリーン上で散乱される際、散乱光同士が干渉するた めに生じる、観察者の目で捉えられる微細な粒状のノイズである。スペックルノイズは 、観察者の目の F (エフナンバー)とレーザ光源の波長で決まる大きさの粒がランダム に配置されるノイズであり、観察者力スクリーン上の画像を捉えるのを妨害し、深刻な 画像劣化を引き起こす。
[0005] これまでスペックルノイズを低減する方法が数多く提案され、スクリーン (表示部)に よる対策としては、スクリーンを振動させることで時間的に異なるスペックルパターンを 作成する方法が提案されている。特許文献 1には、圧電素子によるスクリーン振動が 提案されている。特許文献 2には、表示部が 2枚以上のスクリーンで構成され、少なく とも 1枚を気流により振動させることを提案している。また、特許文献 3には、拡散層を 時間的に変化させることが、特許文献 4には、拡散層を内部振動させることが提案さ れている。 [0006] し力しながら、スペックルノイズを低減させるためにスクリーンを振動させることは有 効ではあるが、スクリーン振動による騒音、スクリーン振動による画像のボケなどの画 像劣化と共に、スクリーン振動が視聴者に検知され、視聴者が違和感を覚えるという 新たな問題が生じている。
[0007] また、スクリーンの大画面化に伴 、、スクリーンの振動機構の大型化が要求され、振 動機構の信頼性を保つことが困難となりつつある。
特許文献 1:特開昭 55— 65940号公報
特許文献 2 :特開 2005— 107150号公報
特許文献 3:特開 2001— 100316号公報
特許文献 4:特開 2001— 100317号公報
発明の開示
[0008] 本発明の目的は、スペックルノイズを除去しながら、視聴者に外光照明下でも自然 で高品位の画像を表示することができる画像表示装置を提供することである。
[0009] 本発明の一局面に従う画像表示装置は、視聴者による視認可能な画像を表示する 画像表示部を有する画像表示装置であって、前記画像表示部は、レーザ光を拡散さ せる副拡散層と、前記副拡散層を振動させる振動部と、前記副拡散層により拡散さ れたレーザ光を拡散させる主拡散層と、前記視聴者側からの外光を遮光する遮光層 とを備え、前記主拡散層及び遮光層は、前記副拡散層の前記視聴者側に配置され る。
[0010] 上記の画像表示装置では、振動部により振動が印加される副拡散層の視聴者側に 主拡散層及び遮光層を配置し、遮光層により視聴側からの外光を遮光するので、副 拡散層の振動を視聴者に検知されることなぐレーザ光の利用に起因するスペックル ノイズを除去し、外光照明による画像劣化を抑えることができる。このため、自然で、 色鮮やかで、コントラストが高い画像を表示することができる。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]本発明の実施の形態 1における画像表示装置の概略構成を示す模式図である [図 2]画像表示部の構成を示す概略断面図である。 [図 3]副拡散層のヘーズ値 Hsとスペックル除去効果との関係を示す図表である。
[図 4]図 4Aは、副拡散層及び振動部の構成を示す概略正面図である。図 4Bは、副 拡散層及び振動部の構成を示す概略断面図である。
[図 5]本発明の実施の形態 2における画像表示装置の画像表示部の構成を示す概 略断面図である。
[図 6]本発明の実施の形態 3における画像表示装置の画像表示部の構成を示す概 略断面図である。
[図 7]本発明の実施の形態 4における画像表示装置の画像表示部の構成を示す概 略断面図である。
[図 8]本発明の実施の形態 5における画像表示装置の概略構成を示す模式図である [図 9]本発明の実施の形態 6における画像表示装置の概略構成を示す模式図である 発明を実施するための最良の形態
[0012] 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。なお、同一 部分には同一符号を付し、図面で同一の符号が付いたものは、説明を省略する場合 もめる。
[0013] (実施の形態 1)
図 1は、本発明の実施の形態 1における画像表示装置 100の概略構成を示す模式 図である。本実施の形態における画像表示装置 100は、例えば、レーザ光源を用い たリアプロジェクシヨンディスプレイ(レーザディスプレイ)に係るものである。
[0014] 図 1において、本実施の形態における画像表示装置 100は、レーザ光源 1と、変調 素子 2と、投射光学系 3と、背面ミラー 31と、画像表示部 4と、を備えている。レーザ光 源 1から出射された光は、図示しない照明光学系を経て、変調素子 2を照明する。レ 一ザ光源 1からの出射光は変調素子 2により変調された後、その変調された光は、投 射光学系 3から背面ミラー 31を経て、画像表示部 4上に拡大表示される。視聴者 10 は、図中右側より、画像表示部 4上に表示される画像を観察することになる。
[0015] 画像表示部 4は、副拡散層 5と、遮光層 6と、主拡散層 7と、を有しており、遮光層 6 及び主拡散層 7は、副拡散層 5の視聴者 10側に配置されている。すなわち、副拡散 層 5の存在が視聴者 10により直接視認されることがないように、副拡散層 5、遮光層 6 及び主拡散層 7の視聴者 10に対する配置の順序が設定されている。
[0016] 副拡散層 5は、副拡散層 5による散乱状態が時間的に変化するように、副拡散層 5 に印加される振動を制御する振動部 51を有して 、る。副拡散層 5には振動部 51によ り振動が印加され、それにより、副拡散層 5から時間毎に異なる位相や角度の光が出 射されること〖こなる。副拡散層 5から出射された光は主拡散層 7で散乱され、視聴者 1 0は主拡散層 7により散乱された光により画像を観察する。すなわち、視聴者 10は、 副拡散層 5により時間的に位相や角度の変化した散乱光を観察することとなる。スぺ ックルノイズは、レーザ光が拡散体を通過及び反射するとき、ランダムに散乱され、視 聴者 10の網膜で散乱波が重なることで生じ、ぎらぎらと輝く斑点模様 (スペックルパタ ーン)のノイズである。本実施の形態では、画像表示部 4から出射される散乱波の位 相や角度を副拡散層 5で時間的に変化させることで、スペックルパターンを変化させ る。視聴者 10は、変化したスペックルパターンを時間的に積算して知覚することとなり 、スペックルノイズの斑点の明暗は平均化され、視聴者 10はスペックルノイズを感知 しなくなる。
[0017] 遮光層 6は、副拡散層 5よりも視聴者 10側に配置され、視聴者 10側に配置された 照明光などの外光が画像表示部 4で反射拡散されて視聴者 10に観察されて画像が 劣化することを防止する。同時に、遮光層 6は、副拡散層 5に外光が達することを防 いでいる。散乱状態が変化する副拡散層 5に達した外光を視聴者 10が観察すると、 画像表示部 4の散乱状態の時間的変化が検知され、視聴者 10が新たな違和感を覚 えてしまう。このため、遮光層 6を設けることにより、視聴者 10側からの外光が副拡散 層 5に入射することを防いでいる。このように、遮光層 6の配置により、外光の映りこみ やコントラストの劣化を抑えると共に、副拡散層 5の振動による散乱状態の変化を視 聴者 10に検知されることを防止できる。
[0018] 主拡散層 7は、副拡散層 5よりも視聴者 10側に配置され、副拡散層 5による時間的 変化を持つ画像光を拡散する。このようにすることで、視聴者 10に画像光の時間的 変化が検知され難くすることができる。また、主拡散層 7による外光の反射拡散は時 間変化しないことにより、副拡散層 5による散乱状態の変化による違和感を視聴者 10 に与えてしまうことを防止することができる。さらに、視聴者 10に対しての画像表示は 、視聴者 10側に配置された主拡散層 7により行われる。このため、副拡散層 5が振動 してもボケなどの画像劣化が生じず、主拡散層 7による拡散により高品位の画像を視 聴者 10に表示することができる。
[0019] また、主拡散層 7及び遮光層 6は、副拡散層 5の振動により生じる駆動音を遮音す る効果も有して 、る。副拡散層 5の視聴者 10側に配置された遮光層 6及び主拡散層 7は、上記の駆動音が画像表示部 4から視聴者 10に伝搬することを防止する。したが つて、副拡散層 5の振動により生じる駆動音は視聴者 10により検知されることはなぐ 副拡散層 5の振動が視聴者 10による画像の観察の妨げとなることがない。
[0020] さらに、主拡散層 7及び遮光層 6は、視聴者 10側から加えられる外的圧力や液体 等の付着といった、副拡散層 5の振動機構を阻害する外的要因から保護する効果も 有している。画像表示部 4の大型化に伴い、副拡散層 5の軽量ィ匕は必須となって来 ている。このため、副拡散層 5の振動部 51による副拡散層 5の振動は、外的圧力や 液体付着があった場合に不完全動作となり易い。振動する副拡散層 5に直接、圧力 が加わったり、液体や、ほこり、ごみが付着する場合はもちろんである力 振動部 51 自体が圧力印加や液体等の付着を受けて、振動部 51の駆動が妨げられてしまう場 合もあり得る。そこで、本実施の形態では、副拡散層 5の視聴者 10側に主拡散層 7及 び遮光層 6を配置することにより、上記の外的要因を主拡散層 7及び遮光層 6により 抑え、副拡散層 5の振動が阻害されることを防止する。
[0021] 本実施の形態における画像表示装置 100によれば、画像表示部 4による散乱状態 の時間的変化を視聴者 10に検知されることなぐレーザ光源の利用により生じるスぺ ックルノイズを除去することができる。このため、外光照明下でも画像劣化のない自然 で、色鮮やかで、コントラストの高い画像を表示することができる。
[0022] 次に、画像表示部 4の具体的な構成について説明する。図 2は、画像表示部 4の構 成を示す概略断面図である。図 2に示すように、画像表示部 4は、副拡散層 5と、フレ ネルレンズ 8と、レンチキュラーレンズ 65と、遮光層 61と、主拡散層 7と、を有している 。遮光層 61には、レンチキュラーレンズ 65の集光部に透過部が配置され、集光部以 外に光吸収体の遮光部が配置されたパターンが形成されて 、る。レンチキュラーレン ズ 65、遮光層 61及び主拡散層 7は接合により一体ィ匕されている。なお、図 2では、簡 略化のため、画像表示部 4を固定する枠などは図示していない。画像表示部 4のサイ ズとしては、例えば、対角 52インチである。
[0023] 副拡散層 5は、拡散フィルム 52と、振動部 51と、を有している。拡散フィルム 52の 表面には凹凸パターンが形成され、拡散フィルム 52の厚みは 50 m、ヘーズ値は 4 0%、同時に振動するフレーム部などを含めた重量は約 150gであった。振動部 51は 、ボイスコイルモータからなり、拡散フィルム 52を図 2の上下方向に振動させて副拡 散層 5の散乱状態を時間的に変化させる。ボイスコイルモータの図 2の上下方向のス トローク(振幅)は 500 m、振動周波数が 15Hzであった。スペックルノイズを低減す る上では、ボイスコイルモータによる振動の振幅は、拡散フィルム 52の拡散体の大き さの数倍程度であることが好ましい。拡散体の大きさが 50 m程度であれば 100〜2 00 m程度の振幅が好ましぐ拡散体の大きさが数/ z m程度であれば 10 m程度 の振幅が好ましい。また、振動周波数は少なくとも数 Hz程度あることが好ましい。
[0024] フレネルレンズ 8は、背面ミラー 31からの画像の投射光を略平行光化し、画像表示 部 4の前方に光を配向させる。フレネルレンズ 8は、拡散剤が混入された榭脂板と一 体化されている。レンチキュラーレンズ 65は、投射光に対して水平方向に並列した多 数のシリンドリカルレンズからなり、水平方向に光を拡げて水平方向の視野角を向上 させている。
[0025] 主拡散層 7は、基材に、その基材と屈折率の異なる拡散体が混入された榭脂板か らなる。その榭脂版の厚みとしては 2mmで、ヘーズ値は 85%、重量は約 1. 8Kgで あった。主拡散層 7の視聴者 10側の表面には、視聴者 10による傷や指紋などを防 止するハードコートを設けて 、るが、その他に外光の反射や映りこみを防止する AR 処理や拡散処理を表面に設けてもよい。このような主拡散層 7の表面に対する処理 により、視聴者 10側からの外的要因が対処され、副拡散層 5の保護が行われる。そ れにより、副拡散層 5の外的要因に対する信頼性を低下させることなぐ副拡散層 5 の軽量ィ匕を進めることができる。
[0026] 遮光層 61は、黒色の光吸収体からなる遮光部と、レンチキュラーレンズ 65からの画 像光を透過させる透過部と、が配置されたストライプパターンカゝらなる。遮光部で視聴 者 10側からの外光を吸収する。遮光層 61中の遮光部の体積比は 70%であった。遮 光層 61は、画像光と異なる光 (外光)を遮光部により吸収することにより画像表示部 4 における画像のコントラストなどの劣化を防ぎながら、画像光を透過部により透過させ る。画像光の画像表示部 4への入射角度条件にあわせて、画像光の透過部をパター ン構造として持つことにより、外光のみ吸収する遮光層 61とすることができる。図 1及 び図 2の例では、投射光学系 3、副拡散層 5、フレネルレンズ 8及びレンチキュラーレ ンズ 65による画像光の入射角度条件によって、遮光層 61の遮光部及び透過部のパ ターンを決めている。遮光層 61中の遮光部の体積比は 50%以上であることが好まし ぐより好ましくは 60%以上である。遮光部の体積比を大きくすることにより、外光の吸 収効果をより高めることができる。また、遮光部の体積比は 90%以下であることが好 ましい。 90%よりも高めると、副拡散層 5によって拡散された光を遮光部で吸収するこ ととなり、画像光のロスとなるとともに、スペックルノイズの低減を阻害する。
[0027] 画像表示部 4は、視聴者 10側から、主拡散層 7、遮光層 61、副拡散層 5の順に配 置されていることが好ましい。主拡散層 7を経た画像光は大きな拡散角を持っため、 主拡散層 7の視聴者 10側に遮光層 61を設けると、画像光を外光とともに遮り、画像 光のロスとなる。上記の配置とすることで、画像光のロスを防ぐことを可能とする。なお 、図 2のように、上記の層間にフレネルレンズ 8やレンチキュラーレンズ 65が挿入され てもよい。
[0028] 主拡散層 7のヘーズ値 Hmと副拡散層 5のヘーズ値 Hsとは、次の関係にあることが 好ましい。
[0029] 10%<Hs<Hm
[0030] ヘーズ値は拡散度を表し、拡散透過率を全光線透過率で割った値である。この関 係であれば、主拡散層 7の拡散効果は副拡散層 5よりも大きくなる。主拡散層 7の拡 散効果が副拡散層 5よりも小さい場合、副拡散層 5による画像光の散乱状態の時間 的変化が視聴者 10に検知されやすくなる。このため、上記の関係を満たすことにより 、視聴者 10による画像の時間的変化の検知を防ぐことができる。特に、図 2のように 遮光部と透過部を持つ遮光層 61を用いた場合、副拡散層 5の拡散効果を主拡散層 7よりも大きく設計すると、遮光層 61による画像光のロスが大きくなる。このため、主拡 散層 7の拡散効果を副拡散層 5よりも大きくすることが好ましい。また、副拡散層 5の ヘーズ値が 10%以下であると、副拡散層 5を振動させても、スペックルノイズを低減 するのに十分な拡散効果を得ることが難しい。より好ましくは、副拡散層 5のヘーズ値 Hsは 20%以上である。 20%以上であれば、視聴者 10がほぼ検知できないレベルま でスペックルノイズを低減できる。
[0031] また、副拡散層 5の拡散効果が主拡散層 7よりも小さいことにより、副拡散層 5の振 動により生じる画像光の乱れを抑え、主表示面である主拡散層 7の拡散が画像生成 の主因となる。画像表示装置 4の主表示面としての主拡散層 7が機能することにより 高品位の画像を表示させることができる。
[0032] 図 3は、副拡散層 5のヘーズ値 Hsとスペックル除去効果との関係を示す評価結果 である。図 3では、副拡散層 5のヘーズ値 Hsとして 8%、 18%、 25%、 40%、 55%、 70%及び 85%を選択し、主拡散層 7のヘーズ値 Hmは 85%である。この評価は、ス ペックルノイズによる画像輝度の揺らぎの σ (標準偏差) ΖΧ (輝度平均)を、仮想視 覚カメラの測定により得られた結果である。副拡散層 5のヘーズ値 Hsが 40%である 場合における、副拡散層 5の振動の有無の結果から、振動部 51により副拡散層 5に 振動を印加することにより、スペックルノイズによる輝度揺らぎ( σ /X)が小さくなるこ とが分かる。
[0033] 一方、副拡散層 5のヘーズ値 Hsが 10%未満の場合は、 σ ΖΧが 20%以上であり、 視聴者 10の目につく状態であった。副拡散層 5のヘーズ値 Hsを 10%よりも大きくす ることで、 σ ΖΧは減少し、スペックルノイズは抑えられる。特に、副拡散層 5のヘーズ 値 Hsを 20%よりも大きくすることで、 σ ΖΧは 5%以下となり、視聴者 10が気にならな いレベルまでスペックルノイズを除去することができている。また、副拡散層 5のへ一 ズ値 Hsを主拡散層 7と同じ 85%としたとき、画像光乱れが見られ、画像劣化が生じる と共に、副拡散層 5の振動による画像の揺らぎが検知された。また、光量ロスが 3割以 上生じた。
[0034] 副拡散層 5の重量は、主拡散層 7よりも軽いことが好ましい。副拡散層 5の重量は、 実際に振動する部分の重量である。図 2では、拡散フィルム 52と、拡散フィルム 52と 同時に振動する拡散フィルム 52のフレーム部と、振動部 51の一部と、を含めた重量 である。主拡散層 7の重量は、主拡散層 7を構成する拡散板などの重量で、図 2では 、主拡散層 7の重量に、遮光層 61との接着層及び主拡散層 7の表面のハードコート 層を含んだ重量である。画像表示部 4内の振動する副拡散層 5の重量を主拡散層 7 より軽くすることにより、副拡散層 5の振動が画像表示部 4の外部に伝わっていくこと を抑える。より好ましくは、副拡散層 5の重量は、主拡散層 7の重量の 1Z5以下であ る。 1Z5以下とすることで、より副拡散層 5の振動を外部に伝えないようにすることが できる。また、振動する副拡散層 5よりも主拡散層 7が重いことにより、主拡散層 7は副 拡散層 5の振動により生じる駆動音を外部に伝わることを防ぐ効果を有する。
[0035] 副拡散層 5の厚みは、 500 m未満であることが好ましい。図 2では、副拡散層 5で ある拡散フィルム 52の厚みが 50 mとなっている。副拡散層 5を薄くすることにより、 軽量化と振動部 51の簡易化ができ、光軸方向(図 2の左右方向)の振動なども可能 となる。また、副拡散層 5を 500 m未満とすることで、副拡散層 5の軽量ィ匕が達成さ れるので、画面表示部 4が大画面化した場合であっても、振動部 51の小型化及び長 期信頼性も得ることができる。本実施の形態では、拡散フィルム 52を 50 mとして副 拡散層 5を軽量ィヒしたことにより、 50インチ以上の大画面に対し、振動部 51は 1個の 小型ボイスコイルモータにより実現可能となっている。
[0036] 副拡散層 5の振動部 51の振動周波数は、 20Hz未満であることが好ましい。振動部 51による騒音を視聴者 10に検知されな ヽように、人の可聴域よりも低!ヽ周波数とす る。また、低周波数で動作させることにより、振動部 51の長期信頼性を得ることができ る。また、副拡散層 5は、その層全体が一体的に振動するため、副拡散層 5の振動時 に駆動周波数のスピーカとなってしまう。特に、大画面表示を行う大きな副拡散層 5 では、大きな音が生じるという問題がある。そこで、画像表示部 4から 20cm離れた距 離の場所で駆動音を調べたところ、駆動周波数が 100Hz以上では副拡散層 5の振 幅が 前後でも振動音が聞きとれた。一方。駆動周波数が 20Hz未満であれば 副拡散層 5の振幅が 100 m以上であっても、同じ場所で駆動音は聞き取れず、画 像表示部 4により表示された画像を問題なく視聴することができた。
[0037] 図 2の拡散フィルム 52は、図の上下方向に振動部 51により振動して、副拡散層 5の 散乱状態を時間的に変化させているが、副拡散層 5の振動は図 2の左右方向として もよい。また、副拡散層 5の振動振幅は、拡散フィルム 52の拡散体の大きさの数倍程 度でよぐ拡散体の構成により 100 m未満とすることもできる。なお、副拡散層 5の 振動部 51は、副拡散層 5の散乱状態を時間的に変化させることができればよぐ副 拡散層 5内の拡散体自体を振動させてもよ!、。
[0038] 図 2では、副拡散層 5、遮光層 61、主拡散層 7の他に、フレネルレンズ 8やレンチキ ユラ一レンズ 65が挿入されている力 その他の画像光の配向特性を制御する層や、 更に外光の影響を防止するコートや層を設けても良い。
[0039] 主拡散層 7は、拡散体が混入された基材のほか、表面に凹凸形状を設けた拡散層 など、視聴者 10にその拡散光で画像が観察できれば、どのような拡散効果を示す層 でも構わない。
[0040] 次に、副拡散層 5及び振動部 51の具体的な構成について説明する。図 4Aは、副 拡散層 5及び振動部 51の構成を示す概略正面図、図 4Bは、副拡散層 5及び振動部 51の構成を示す概略断面図である。
[0041] 図 4A及び Bに示すように、透明樹脂に凹凸パターンが形成された拡散フィルム 52 はフレーム部 57により固定され、フレーム部 57は振動部 51の振動部分と接合してい る。また、フレーム部 57は、取り付けパネ 58により画像表示装置 100の筐体 150に取 り付けられている。また、振動部 51の固定部が画像表示装置 100の筐体 150に取付 けられている。振動部 51の振動部分は 15Hzの正弦波で図の上下方向に動作する ように制御され、取り付けパネ 58のパネ定数と数は、 15Hz付近で副拡散層 5が共振 するように設定されている。振動部 51と取り付けパネ 58により、拡散フィルム 52とフレ ーム部 57は 15Hzで共振運動を行う。
[0042] 図 4A及び Bに示す副拡散層 5及び振動部 51によれば、副拡散層 5の軽量ィ匕と信 頼性を得ることができる。副拡散層 5として拡散フィルム 52を用いることで、画像表示 部 4が大型化した場合でも、副拡散層 5の軽量ィ匕を図ることができる。また、拡散フィ ルム 52を用いることで、振動の応力による拡散フィルム 52の耐久性や、拡散フィルム 52に生じるしわによる偏りが問題となる力 榭脂フィルムをフレーム部 57に固定し、 同時に振動させることにより、それらの問題を解決することができる。また、副拡散層 5 を共振運動させることにより、低電力で振動部 51を制御することができ、画像表示装 置 100の消費電力を低減できる。
[0043] (実施の形態 2)
次に、本発明の実施の形態 2について説明する。本実施の形態は、上記の実施の 形態 1の画像表示部と異なる構成の画像表示部を備える画像表示装置に係るもので ある。図 5は、本実施の形態に係る画像表示装置に用いられる画像表示部の構成を 示す概略断面図である。
[0044] 図 5に示すように、本実施の形態における画像表示部 41は、振動部 51が設けられ た副拡散層 53と、レンチキュラーレンズ 65と、遮光層 61と、主拡散層 7と、を有してい る。上記の実施の形態 1と同様、遮光層 61には、レンチキュラーレンズ 65の集光部 に透過部が配置され、集光部以外に光吸収体の遮光部が配置されたパターンが形 成され、レンチキュラーレンズ 65、遮光層 61及び主拡散層 7がー体ィ匕されている。レ ンチキユラ一レンズ 65、遮光層 61及び主拡散層 7は、上記の実施の形態 1と同一の 構成である。
[0045] 副拡散層 53は、視聴者 10側の一方の面としてフレネルレンズが形成されたレンズ 面を、他方の面として凹凸パターンを有する拡散面を、それぞれ有している。副拡散 層 53の厚みは 200 m、ヘーズ値は 60%、同時に振動するフレーム部を含め重量 は約 300gであった。副拡散層 53は、振動部 51により図の上下方向に 200 /ζ πι、 15 Hzの周波数で振動する。副拡散層 53は、フレネルレンズ面で画像の投射光を略平 行光化し、画像表示部 41の前方に光を配向させると共に、拡散面と振動部 51を有 することで散乱状態を時間的に変化させる。
[0046] 本実施の形態は、副拡散層 53がフレネルレンズ効果も有する好ましい形態である 。副拡散層 53とレンズ効果を持つ層を一体化させることにより、上記の実施の形態 1 と同様の配向特性を持ちながら、画像光が通過する空気と画像表示部 41の構成要 素との間の界面数を減らし、表面反射による画像光のロスを低減することができる。
[0047] また、副拡散層 53は、上記の実施の形態 1の拡散フィルム 52と同様、榭脂フィルム からなり、フレーム部で固定して、フレーム部と共に振動させることが好ましい。特に、 フレネルレンズと一体化させた場合、振動部 51によりフレネルレンズ面に反りなどが 生じるとレンズによる配向角度が変化し、輝度ムラなどが発生する。このため、フレネ ルレンズ面に反りなどが発生しないように、フレーム部で固定してフレーム部と共に振 動させることが好ましい。
[0048] (実施の形態 3)
次に、本発明の実施の形態 3について説明する。本実施の形態は、上記の実施の 形態 1及び 2の画像表示部と異なる構成の画像表示部を備える画像表示装置に係る ものである。図 6は、本実施の形態に係る画像表示装置に用いられる画像表示部の 構成を示す概略断面図である。
[0049] 図 6に示すように、本実施の形態における画像表示部 42は、フレネルレンズ 8と、振 動部 51が設けられた副拡散層 54と、遮光層 63と、主拡散層 7と、を有している。
[0050] 副拡散層 54の一方の面にはレンチキュラーレンズが形成され、視聴者 10側の他 方の面には遮光層 63が接合されている。すなわち、副拡散層 54と遮光層 63は一体 化され、振動部 51により一緒に振動する。主拡散層 7は、上記の実施の形態 1と同じ ものだが、上記の実施の形態 2とは異なり、遮光層 63とは接合されずに分離され、振 動はせずに、画像表示装置筐体に固定されている。フレネルレンズ 8は、上記の実施 の形態 1と同じものを用いている。
[0051] 副拡散層 54と遮光層 63は一体ィ匕され、一体化された厚みは 100 mで、同時に 振動するフレーム部を含め重量は約 200gであった。振動部 51により副拡散層 54と 遮光層 63は、図の上下方向にストローク 200 m、 15Hzの周波数で振動する。レン チキユラ一レンズを一方の面に有する副拡散層 54のヘーズ値は、 30%であった。な お、副拡散層 54のヘーズ値はレンチキュラーレンズの拡散効果も含めた値である。
[0052] 遮光層 63の透過部が副拡散層 54と共に振動することで、主拡散層 7への入射光 路は大きく変化し、スペックルパターンの多様ィ匕が生じ、スペックルノイズは低減する 。本実施の形態は、遮光層 63と副拡散層 54が振動して、スペックルノイズを更に低 減させる好まし 、形態である。
[0053] また、副拡散層 54はレンチキュラーレンズを一方の面に有することで、遮光層 63と 共に振動した場合も、常に透過部を画像光が透過するようにできる、より好ましい形 態である。副拡散層 54がレンチキュラーレンズを一方の面に有することで、遮光層 6 3の振動による画像光のロスを低減することができる。
[0054] (実施の形態 4)
次に、本発明の実施の形態 4について説明する。本実施の形態は、上記の実施の 形態 1〜3の画像表示部と異なる構成の画像表示部を備える画像表示装置に係るも のである。具体的には、上記の実施の形態 1〜3では、副拡散層の振動を機械的な 機構により行ったが、本実施の形態では、副拡散層の振動を電磁的な機構により行 うものである。図 7は、本実施の形態に係る画像表示装置に用いられる画像表示部の 構成を示す概略断面図である。
[0055] 図 7に示すように、本実施の形態における画像表示部 43は、フレネルレンズ 8と、導 電性副拡散層 56と、レンチキュラーレンズ 65aと、導電性遮光層 62と、主拡散層 7と 、を有している。導電性副拡散層 56及び導電性遮光層 62は共に導電性を有してお り、導電性副拡散層 56の電極 55若しくは導電性遮光層 62の電極 69の電圧印加に より、互いの間に静電気力を生じさせる。導電性副拡散層 56の電極 55は電圧印加 部 551に接続され、導電性遮光層 62の電極 69は電圧印加部 691に接続されて 、る 。レンチキュラーレンズ 65a、導電性遮光層 62及び主拡散層 7は接合一体化され、 画像表示装置筐体に固定されている。主拡散層 7とフレネルレンズ 8は、上記の実施 の形態 1と同様のものを用いている。
[0056] 導電性副拡散層 56は、導電性を利用して、電圧をかけたときの静電気力によって 図の左右方向に電圧を制御することで振動させる。導電性副拡散層 56は、厚み 50 mで重量は約 50gであった。導電性副拡散層 56は、透明電極が榭脂フィルム表 面にランダムな網目状に形成されており、この透明電極の凹凸パターンにより光を拡 散させる。本実施の形態は、電極材料が拡散体となりながらフィルムに導電性を与え る好ましい形態である。導電性副拡散層 56のヘーズ値は 40%であった。なお、導電 性副拡散層 56は、通常の拡散フィルムの一面を透明電極膜でコートしたものなど、 導電性と拡散性をあわせ持つものであれば特に限定されない。本実施の形態は、副 拡散層 56に導電材料を含ませ導電性とさせることで、機械的なモータなどを用いず とも振動させられる好ま Uヽ形態である。
[0057] 導電性遮光層 62は、導電性を示すように遮光部が導電材料である黒色の炭素で 形成され、画像表示部 43の外周で遮光部が電気的に繋がるように電極 69が形成さ れている。導電性遮光層 62と導電性副拡散層 56はレンチキュラーレンズ 65aにより 隔てられている。すなわち、レンチキュラーレンズ 65aは導電性遮光層 62と導電性副 拡散層 56との間のギャップ層の効果も有している。そして、導電性遮光層 62と導電 性副拡散層 56の電圧を制御することで、両者間に静電気力を発生させ、導電性副 拡散層 56を図左右方向に振動させる。本実施の形態は、導電性遮光層 62に導電 材料を含ませ、導電性副拡散層 56との間にギャップ層を設けることで、導電性遮光 層 62との間の静電気力を利用して導電性副拡散層 56を振動させる好ましい形態で ある。なお、導電性遮光層 62は、導電材料を含みながら外光を遮光する機能を有す ればよぐ上記の構成に限定されない。
[0058] レンチキュラーレンズ 65aは、上述したように、導電性遮光層 62と導電性副拡散層 56との間のギャップ層を兼ねることから、絶縁体である榭脂レンズ板カゝらなることが好 ましい。導電性副拡散層 56を静電気力で制御するとき、 2つの導電層 56及び 62同 士が引っ付いてしまわないように導電層 56及び 62間に絶縁体のギャップ層を設ける ことが好ましいが、これを画像光の配向制御を行うレンチキュラーレンズ 65aで兼ねる ことで、振動機構を付加しても構造をシンプルにすることができる。
[0059] また、本実施の形態では、導電性副拡散層 56または導電性遮光層 62の通電状態 により、導電部の劣化や切断がないか検知する機構を設けている。例えば、導電性 副拡散層 56及び導電性遮光層 62に電圧を印加する電圧印加部 551及び 691は、 電圧印加時に、通電状態の異常を検知する。このようにすることで、スクリーンが破損 し、亀裂や穴が開いた場合、スクリーン全面に分布している導電部の一部が切断され ることとなるが、これを速やかに検知することができる。スクリーンの破損を検知した場 合、画像表示装置のレーザ光源の出力を停止し、視聴者 10の目に画像光が画像表 示部を介せずに直接到達することを防ぐ。副拡散層もしくは遮光層に導電性材料を 用い、通電状態を検知する機能を設けることで、視聴者 10の安全を確保することが できる。スクリーンの破損を検知するためには、副拡散層と遮光層の両方を用いても よいし、片方のみとしてもよい。
[0060] (実施の形態 5) 次に、本発明の実施の形態 5について説明する。上記の実施の形態 1〜4における 画像表示装置は、リアプロジェクシヨンディスプレイに係るものであった力 本実施の 形態における画像表示装置は、フロントプロジェクシヨンディスプレイに係るものであ る。図 8に、本実施の形態における画像表示装置 200の概略構成を示す。
[0061] 図 8において、本実施の形態における画像表示装置 200は、レーザ光源 1と、投射 光学系 32と、画像表示部 44と、を備えている。画像表示装置 200は、画像表示部 4 4に対して、視聴者 10側から画像光を投射するレーザフロントプロジェクシヨンディス プレイである。レーザ光源 1からの出射光は、図示しない変調素子により変調され、そ の変調された光は、投射光学系 32を経て、画像表示部 44に表示される。
[0062] 画像表示部 44は、選択波長吸収遮光層 64と、主拡散層 71と、振動部 51が設けら れた反射型副拡散層 59と、を有している。反射型副拡散層 59の一方の面は反射面 になっており、投射光学系 32から出射された光はその反射面で視聴者 10側に反射 される。選択波長吸収遮光層 64と主拡散層 71は接合され一体ィ匕されて 、る。
[0063] 選択波長吸収遮光層 64は、画像光であるレーザ光の波長帯域を透過し、それ以 外の帯域の波長の光を選択的に吸収する層である。選択波長吸収遮光層 64により 、視聴者 10側の外光は画像表示部 44で拡散される前に吸収され、外光が引き起こ す画像劣化を防ぐ。さらに、反射型副拡散層 59に外光が達せず、反射型副拡散層 5 9の振動が視聴者 10に検知されることを防ぐ。本実施の形態では、非常にスペクトル 幅が狭いレーザ光によって画像光をつくるため、画像光と一致しない波長範囲が広 い。外光のほとんどの成分は、画像光のスペクトルと異なるため、選択的に吸収する ことでほとんどの外光を吸収することが可能となる。本実施の形態の選択波長吸収遮 光層 64は、レーザ光源を用いることで初めて有効となり、フロントプロジェクシヨンタイ プでも外光を除くことができる好ましい遮光層である。
[0064] 主拡散層 71は、基材に、その基材と屈折率の異なる拡散体が混入された榭脂板か らなる。厚み lmmで、ヘーズ値 70%、重量は約 900gであった。
[0065] 反射型副拡散層 59は、視聴者 10側と反対側の面にアルミ反射膜が蒸着され、視 聴者 10側の面に凹凸パターン力もなる拡散面が形成されている。反射型副拡散層 5 9の厚みは 50 m、反射膜の蒸着前に測定したヘーズ値は 40%であった。同時に 振動するフレーム部などを含めた重量は約 150gであった。振動部 51は、反射型副 拡散層 59を図の上下方向にストローク 500 m、振動周波数 15Hzで振動させる。
[0066] なお、副拡散層と反射層は分離してもよぐ反射層はアルミ以外でも画像光のみを 選択的に反射する誘電体多層膜や白色拡散体を用いてもよ!、。
[0067] (実施の形態 6)
次に、本発明の実施の形態 6について説明する。上記の実施の形態 1〜4における 画像表示装置はリアプロジェクシヨンディスプレイに係り、上記の実施の形態 5におけ る画像表示装置はフロントプロジェクシヨンディスプレイに係るものであった力 本実 施の形態における画像表示装置は、液晶ディスプレイに係るものである。図 9に、本 実施の形態における画像表示装置 300の概略構成を示す。
[0068] 図 9において、本実施の形態における画像表示装置 300は、レーザ光源 1と、導光 板 9と、画像表示部 45と、を備えている。レーザ光源 1を出射した光は、導光板 9によ り面状に均一化され、画像表示部 45へ出射される。画像表示部 45は、主拡散層 7と 、偏光子遮光層 66と、 2次元空間変調素子 21と、振動部 51が設けられた副拡散層 5 と、を有している。主拡散層 7、偏光子遮光層 66及び 2次元空間変調素子 21は、接 合され一体化されている。主拡散層 7と副拡散層 5は、上記の実施の形態 1と同じも のを用いている。 2次元空間変調素子 21は、レーザ光を画像信号により変調して、画 像とする。
[0069] 偏光子遮光層 66は、一定方向の偏光方向の光のみ透過し、直交する偏光成分を 吸収する遮光層である。偏光子遮光層 66は、吸収する偏光成分の外光を吸収して、 外光による画像劣化を防ぐと共に、変調された画像光のコントラストを高めることがで きる。さらに、副拡散層 5に外光が達せず、副拡散層 5の振動が視聴者 10に検知さ れることを防ぐ。変調された画像光のコントラストを高めるためには、偏光子遮光層 66 と画像光の不要成分の偏光方向を合わせる必要がある。このとき、画像光を変調させ る 2次元空間変調素子 21と偏光子遮光層 66間に、振動する副拡散層 5があると、偏 光方向が乱れ、画像コントラストを向上させることが難しい。そこで、本実施の形態は 、 2次元空間変調素子 21を振動する副拡散層 5の出射側に設け、視聴者 10側に偏 光子遮光層 66を設けることにより画像コントラストの向上をすることができる好ましい 形態である。
[0070] 主拡散層 7も副拡散層 5と同様に、 2次元空間変調素子 21と偏光子遮光層 66間に 設けず、本実施の形態のように偏光子遮光層 66の視聴者 10側に設けることが好まし い。
[0071] このように、本実施の形態は、投射光学系を用いずに、 2次元空間変調素子の像を 視聴者 10が観察する場合に用いることができる。
[0072] 以上説明したように、本発明の実施の形態 1〜6における画像表示装置よれば、ス ペックルノイズが除去され、高品位の画像を常に表示することができる。
[0073] 上記の実施の形態 1〜6において、振動する副拡散層は、視聴者が直接画像を観 察する画像表示部全面に形成されて振動して ヽれば、スペックルノイズを低減するこ とがでさる。
[0074] また、上記の実施の形態 1〜6にお ヽて、画像表示部は、表示画像が視聴者に観 察できればよぐ平面状でなくとも、曲面状でもよぐ形態も長方形などに限られない。
[0075] さらに、上記の実施の形態 1〜6において、レーザ光源のレーザ光の変調は変調素 子によるものに限定されず、レーザ光源の出力を変調してもよ 、。
[0076] また、上記の実施の形態 1〜6において、画像表示装置のレーザ光源から画像表 示部までの光学系なども特に上記で述べた構成に限定されない。
[0077] 上記の各実施の形態力も本発明について要約すると、以下のようになる。すなわち 、本発明に係る画像表示装置は、視聴者による視認可能な画像を表示する画像表 示部を有する画像表示装置であって、前記画像表示部は、レーザ光を拡散させる副 拡散層と、前記副拡散層を振動させる振動部と、前記副拡散層により拡散されたレ 一ザ光を拡散させる主拡散層と、前記視聴者側からの外光を遮光する遮光層とを備 え、前記主拡散層及び遮光層は、前記副拡散層の前記視聴者側に配置される。
[0078] 上記の画像表示装置では、振動部により振動が印加される副拡散層の視聴者側に 主拡散層及び遮光層を配置し、遮光層により視聴側からの外光を遮光するので、副 拡散層の振動を視聴者に検知されることなぐレーザ光の利用に起因するスペックル ノイズを除去し、外光照明による画像劣化を抑えることができる。このため、自然で、 色鮮やかで、コントラストが高い画像を表示することができる。 [0079] 前記主拡散層は、前記遮光層の前記視聴者側に配置されることが好ましい。
[0080] この場合、主拡散層により拡散された光が視聴者側に直接到達するので、視聴者 の目に届く光量を増やすことができる。
[0081] 前記主拡散層のヘーズ値 Hm及び副拡散層のヘーズ値 Hsは、 10%<Hs<Hm を満たすことが好ましい。
[0082] この場合、主拡散層による拡散効果が副拡散層より大きくなるので、主拡散層が主 表示面となり、副拡散層の振動による光の変化が視聴者に検知されに《なる。
[0083] 前記副拡散層は、前記主拡散層より軽い重量を有することが好ましぐ前記副拡散 層の重量は、前記主拡散層の重量の 5分の 1以下であることが好ましい。
[0084] この場合、振動する副拡散層と視聴者との間に副拡散層よりも重量の重い主拡散 層が配置されるので、副拡散層の振動及びその振動に起因する振動音が視聴者側 に伝搬することが主拡散層により防止される。それにより、視聴者は副拡散層の振動 に気づくことなぐ画像表示部に表示される画像を違和感無く視聴することができる。
[0085] 前記副拡散層の厚みは、 500 μ m未満であることが好まし 、。
[0086] この場合、副拡散層が軽量化され、副拡散層に振動を印加する振動部の構成を簡 略ィ匕することができる。この結果、振動部の信頼性を低下させること無ぐ画像表示部 の大型化が実現される。
[0087] 前記副拡散層の振動周波数は、 20Hz未満であることが好ましい。
[0088] この場合、振動部による騒音が低減されて視聴者による視聴を妨害することが無く なると共に、振動部の負荷が低減されて振動部に信頼性が向上する。
[0089] 前記副拡散層は、前記レーザ光を拡散させる榭脂フィルムと、前記榭脂フィルムの 周囲に配置され、前記榭脂フィルムを固定するフレーム部とを有し、前記振動部は、 前記フレーム部を振動させることにより前記榭脂フィルムを振動させることが好ましい
[0090] この場合、副拡散層の軽量化を図ると共に、耐久性を向上させることできる。このた め、副拡散層の信頼性を低下させること無ぐ画像表示部の大型化が実現される。
[0091] 前記副拡散層の一面は、フレネルレンズ面力 なり、前記レーザ光は、前記フレネ ルレンズ面により略並行光化されることが好ましい。 [0092] この場合、レーザ光が通過する界面数を増加させること無ぐレーザ光を効率良く 視聴者側に集めることができる。
[0093] 前記副拡散層は、導電材料を含み、静電気力に基づいて前記副拡散層を振動さ せることが好ましい。
[0094] この場合、副拡散層を機械的な駆動機構を用いることなく振動させることができるの で、不要な騒音の発生は無くなる。
[0095] 前記遮光層は、導電材料を含み、静電気力に基づいて前記副拡散層を振動させ、 前記副拡散層と前記遮光層との間には、所定の厚みを持つギャップ層が配置されて 、ることが好まし!/、。
[0096] この場合、ギャップ層により副拡散層と遮光層の接着を抑えつつ、両者間の引力及 び斥力を用いて副拡散層を振動させることができる。
[0097] 前記ギャップ層は、榭脂レンズ板力もなることが好ま U、。
[0098] この場合、ギャップ層を兼ねる榭脂レンズ板により副拡散層と遮光層の接着を防止 するので、振動部の構成を簡略ィ匕することができる。
[0099] 前記導電材料を含む副拡散層及び前記導電材料を含む遮光層のうちの少なくとも 一方は、前記導電材料の電圧印加時での通電状態の変化に基づ!、て前記画像表 示部の異常を検知することが好まし 、。
[0100] この場合、画像表示装置の稼動時に常時、画像表示部の異常を監視することがで きる。このため、画像表示部に破損等が発生した場合でも、画像表示装置の停止を 迅速に行うことができる。
[0101] 前記副拡散層の導電材料は、前記レーザ光を拡散させる拡散材料であることが好 ましい。
[0102] この場合、導電材料により副拡散層に拡散性と導電性を与えることができるので、 副拡散層を簡単な構成で実現することができる。
[0103] 前記遮光層は、前記レーザ光を透過させる複数の透過部と、前記視聴者側からの 外光を吸収する複数の遮光部と、が交互に配置されたパターン構造を有することが 好ましい。
[0104] この場合、遮光部により視聴者側からの外光を吸収しつつ、透過部によりレーザ光 を視聴者側に透過させることができる。このため、視聴者側からの外光の画像表示部 への入射を防止し、効率よくレーザ光を視聴者側に導くことができる。
[0105] 前記副拡散層と前記遮光層とは、一体ィ匕されていることが好ましい。
[0106] この場合、遮光層の透過部を透過するレーザ光の主拡散層への入射光路を時間 的に大きく変化させ、スペックルノイズをより低減することができる。
[0107] 前記遮光層は、前記レーザ光を透過させ、前記視聴者側からの外光を吸収する選 択波長吸収層からなることが好まし 、。
[0108] この場合、視聴者側からレーザ光を画像表示部に投射する前方投射型の画像表 示装置の場合でも、視聴者側からの外光の副拡散層への入射を防止し、副拡散層 の振動による光の変化が視聴者に検知されに《なる。
[0109] 前記画像表示部はさらに、前記副拡散層と前記遮光層との間に配置され、前記レ 一ザ光を変調させる 2次元空間変調素子を有し、前記遮光層は、前記レーザ光を透 過させ、前記視聴者側からの外光を吸収する偏光子層からなることが好ま U、。
[0110] この場合、導光板からレーザ光を画像表示部の背面力 入射する液晶式の画像表 示装置の場合でも、視聴者側からの外光の副拡散層への入射を防止し、副拡散層 の振動による光の変化が視聴者に検知されに《なる。
産業上の利用可能性
[0111] 本発明の画像表示装置は、動画や静止画などの画像表示装置として利用すること ができる。

Claims

請求の範囲
[1] 視聴者による視認可能な画像を表示する画像表示部を有する画像表示装置であ つて、
前記画像表示部は、
レーザ光を拡散させる副拡散層と、
前記副拡散層を振動させる振動部と、
前記副拡散層により拡散されたレーザ光を拡散させる主拡散層と、
前記視聴者側からの外光を遮光する遮光層と
を備え、
前記主拡散層及び遮光層は、前記副拡散層の前記視聴者側に配置されることを 特徴とする画像表示装置。
[2] 前記主拡散層は、前記遮光層の前記視聴者側に配置されることを特徴とする請求 項 1に記載の画像表示装置。
[3] 前記主拡散層のヘーズ値 Hm及び副拡散層のヘーズ値 Hsは、以下の関係を満た すことを特徴とする請求項 1または 2に記載の画像表示装置。
10%<Hs<Hm
[4] 前記副拡散層は、前記主拡散層より軽い重量を有することを特徴とする請求項 1〜
3の 、ずれか 1項に記載の画像表示装置。
[5] 前記副拡散層の重量は、前記主拡散層の重量の 5分の 1以下であることを特徴と する請求項 4に記載の画像表示装置。
[6] 前記副拡散層の厚みは、 500 m未満であることを特徴とする請求項 1〜5のいず れか 1項に記載の画像表示装置。
[7] 前記副拡散層の振動周波数は、 20Hz未満であることを特徴とする請求項 1〜6の いずれか 1項に記載の画像表示装置。
[8] 前記副拡散層は、
前記レーザ光を拡散させる榭脂フィルムと、
前記榭脂フィルムの周囲に配置され、前記榭脂フィルムを固定するフレーム部と を有し、 前記振動部は、前記フレーム部を振動させることにより前記榭脂フィルムを振動さ せることを特徴とする請求項 1〜7のいずれか 1項に記載の画像表示装置。
[9] 前記副拡散層の一面は、フレネルレンズ面からなり、
前記レーザ光は、前記フレネルレンズ面により略並行光化されることを特徴とする 請求項 1〜8のいずれか 1項に記載の画像表示装置。
[10] 前記副拡散層は、導電材料を含み、
前記振動部は、静電気力に基づ!、て前記副拡散層を振動させることを特徴とする 請求項 1に記載の画像表示装置。
[11] 前記遮光層は、導電材料を含み、
前記振動部は、静電気力に基づ!、て前記副拡散層を振動させ、
前記副拡散層と前記遮光層との間には、所定の厚みを持つギャップ層が配置され ていることを特徴とする請求項 10に記載の画像表示装置。
[12] 前記ギャップ層は、榭脂レンズ板カゝらなることを特徴とする請求項 11に記載の画像 表示装置。
[13] 前記導電材料を含む副拡散層及び前記導電材料を含む遮光層のうちの少なくとも 一方は、前記導電材料の電圧印加時での通電状態の変化に基づ!、て前記画像表 示部の異常を検知することを特徴とする請求項 11に記載の画像表示装置。
[14] 前記副拡散層の導電材料は、前記レーザ光を拡散させる拡散材料であることを特 徴とする請求項 10に記載の画像表示装置。
[15] 前記遮光層は、前記レーザ光を透過させる複数の透過部と、前記視聴者側からの 外光を吸収する複数の遮光部と、が交互に配置されたパターン構造を有することを 特徴とする請求項 1または 2に記載の画像表示装置。
[16] 前記副拡散層と前記遮光層とは、一体化されていることを特徴とする請求項 15〖こ 記載の画像表示装置。
[17] 前記遮光層は、前記レーザ光を透過させ、前記視聴者側からの外光を吸収する選 択波長吸収層からなることを特徴とする請求項 1に記載の画像表示装置。
[18] 前記画像表示部はさらに、前記副拡散層と前記遮光層との間に配置され、前記レ 一ザ光を変調させる 2次元空間変調素子を有し、 前記遮光層は、前記レーザ光を透過させ、前記視聴者側からの外光を吸収する偏 光子層からなることを特徴とする請求項 1または 2に記載の画像表示装置。
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