JP2000089687A

JP2000089687A - ノンスペックル・レ―ザ―・ダイオ―ド投影表示システム

Info

Publication number: JP2000089687A
Application number: JP20464499A
Authority: JP
Inventors: C Cheng Diana; ダイアナ・シー・チェン; Michael S Lebby; マイケル・エス・レビー; E Jiyachimouitsuku Karen; カレン・イー・ジャチモウィック
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ノンスペックル・レーザー・ダイオード投影
表示システムが提供される。【解決手段】ノンスペックル・レーザー投影表示シス
テム５０，６０，８０は、経路内にコヒーレント光５
６，６４を放射するための光源１０，５２，６２，８
２，前記放射光を受け取るための表示画面５４，６８，
８４，および光源と表示画面との間、すなわち放射光の
経路内に配置されて、そこを通過する光の位相をランダ
ムに変調するための位相変調層４４，８４によって構成
される。位相変調層を通過する光の位相をこのようにラ
ンダムに変調することで、光の可干渉性が消失するの
で、干渉が排除され、その結果、高解像度のノンスペッ
クル投影画像が生成される。高周波低電圧の不規則信号
４９が、位相変調層に入力され、これにより、６０Ｈｚ
以上の周波数で位相をランダムに変調する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は視覚表示システムに関
し、さらに詳しくは、位相変調材料を用いて、観察者の
視野の中に高い解像度の画像を生じる表示システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】人間の視覚システムは、視覚ディスプレ
イを含む多岐にわたるフォーマットで送出される膨大な
量の情報を吸収するために高い能力を備えた複雑なシス
テムである。今日の世界では、視覚ディスプレイは、空
港で見られるような離発着スケジュール情報を知らせる
大型視覚表示画面から、電卓に組み込まれているような
小型の視覚ディスプレイまで、様々なサイズと形状をも
のがあって、多岐に渡る情報を表示している。こうした
視覚ディスプレイには、投影ディスプレイを含む直視型
ディスプレイが含まれる。投影ディスプレイを使用する
際に重視されるのが、表示解像度の質，最低所要電力の
維持および低い製造コストである。

【０００３】解像度の質の維持に関係するのが、情報を
処理して統合する人間の視覚システムの能力と、視覚シ
ステムがこれを行える速度である。レーザー投影ディス
プレイに関わる最大の問題の一つは、画面からはずれた
部分で光が反射し、干渉しあって、人間の目に「スペッ
クル」を生じさせるせいで起こる画像内の「スペック
ル」である。理論的には、「スペックル」は、光のラン
ダムな干渉によって生じるランダムな強度の変化として
定義される。したがって、ディスプレイにおける「スペ
ックル」問題の通常の解決策は、画面を高い振動数で振
動させて、スペックルのパターンを急速に変化させて平
滑化し、肉眼では見えないようにすることである。この
型のディスプレイは、表示画面の機械的動きが必要なの
で、操作が複雑で費用が高くつく。

【０００４】理論上は、コヒーレント光のみが干渉を生
じ、その結果、ディスプレイに「スペックル」が生じ
る。画像源から放射される光の可干渉性を排除すれば、
光の干渉が排除できる。従って、６０Ｈｚ以上の周波数
で放射光の位相をランダムに変調すれば、干渉が排除さ
れて、「スペックル」は認められなくなろう。このプロ
セスは、位相変調層を含めるように画像源を変更するこ
とによって、表示技術分野、より具体的には、投影ディ
スプレイを含む高解像度の視覚ディスプレイの開発に利
用できる。

【０００５】このため、スペックルのない高解像度の画
像を見ることができるようにするのに、画面の機械的動
きの必要性を排除するレーザー投影表示システムに対す
る必要性が存在する。従って、放射光の経路内に配置さ
れる位相変調材料を含む表示システムであって、通常認
められる「スペックル」を排除するために、光の可干渉
性を消失させ、これにより光の干渉を消失させることに
よって、高解像度の表示を生成できるようにする表示シ
ステムが開示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、レーザー投影
表示システムであって、その中に、光源、より具体的に
は複数のレーザー・ダイオードと、放射光の可干渉性を
排除できる表示画面との間に位置する位相変調材料が含
められて、これにより、ディスプレイを見る際の「スペ
ックル」を排除するレーザー投影表示システムを提供す
ることが極めて望ましい。

【０００７】本発明の別の目的は、投影ディスプレイを
生成するにあたって、機械的動きを必要としない新規の
改良型ノンスペックル・レーザー投影表示システムを提
供することである。

【０００８】本発明のもう一つの目的は、複数のレーザ
ー・ダイオードと、それを基準に配置される位相変調層
が、放射光の可干渉性を排除し、ノンスペックルの高解
像度画像を提供する、新規の改良型ノンスペックル・レ
ーザー表示システムを提供することである。

【０００９】本発明のさらに別の目的は、ノンスペック
ル高解像度画像を生成するために、レーザー画像源と、
位相のランダムな変化に耐えられる位相変調層を含む、
新規の改良型ノンスペックル・レーザー表示システムを
提供することである。

【００１０】また、本発明の目的は、テレビ会議システ
ム，セルラ・フォーン，携帯情報端末（ＰＤＡ），ペー
ジャ，ポータブル・コンピューターなどでの使用を目的
とする複数のレーザー・ダイオードと位相変調層を含む
新規の改良型投影表示システムを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記およびその他の問題
ならびに目的は、経路内にコヒーレント光を放射するた
めの複数のレーザー・ダイオード、この放射光を受け取
る表示画面、および通過する光の位相をランダムに変調
させるために複数のレーザー・ダイオードと表示画面と
の間、すなわち放射光の経路内に配置される位相変調層
を含む、ノンスペックル・レーザー・ダイオード投影表
示システムにおいて実質的に解決され、かつ実現され
る。位相変調層を通過する光の位相をこのようにランダ
ムに変調することで、光の可干渉性が消失して干渉が排
除され、その結果、高解像でスペックルのない画像が生
成される。高周波低電圧の不規則信号が、位相変調層に
入力されて、これにより、６０Ｈｚ以上の周波数で位相
をランダムに変調する。

【００１２】

【実施例】この説明全体を通して、本発明を示す異なる
図における同じ番号は、同じ素子を特定するのに用いら
れる。本発明は、複数のレーザー・ダイオードが放射す
る光の経路内に、位相変調層を組み込んで、そこを通過
する光の位相を変調することをベースにしている。高周
波低電圧の不規則信号を受けている位相変調層は、そこ
を通過する光のランダムな変調を行い、これにより、光
の可干渉性を消失させて、干渉を排除する。このような
光の変調が、ノンスペックル・レーザー投影ディスプレ
イを提供する。

【００１３】ここで添付図面、より具体的には図１を参
照する。図１には、画像源１０の第１実施例が示され、
本発明による統合型位相変調層２８を含む。この具体的
な実施例では、画像源１０は、超小型機械式スキャナ
（micro-electro-mechanical scanner）（ＭＥＭＳ）で
あり、スキャン技術が利用される点で、含まれるレーザ
ー・ダイオードの数が最小限に抑えられる。より多くの
可視半導体レーザー・ダイオードを含む画像源も本発明
で予想されること、また、ＭＥＭＥＳ画像源は単に好適
な実施例として開示されることを理解されたい。従っ
て、画像源１０は、スキャン技術を利用して、少数の光
源から高解像度画像を生じるように動作する。このよう
なスキャン動作は、観察者にとって、高解像度の統合画
像であるように見えるものを形成する。当業者は、スキ
ャンによって、少数の光源から全面ディスプレイを作り
上げることが可能であることを理解しよう。

【００１４】利用するスキャン・プロセスは、「ｘ」軸
および「ｙ」軸スキャン原理をベースにしており、これ
により、アレイの一部分または要素ごとに、放射された
光の経路を変更する。より具体的に言えば、この具体的
実施例では、画像源１０（外部の刺激が与えられる片持
ちばり部分に、少なくとも一つの光放射装置が取り付け
られたマイクロスキャナを指すこともある）は、印加さ
れた静電荷に応じて、「ｘ」軸および／または「ｙ」軸
方向でスキャンする。この結果行われる光のスキャンに
よって、最少数の光源（レーザー・ダイオード）を有す
る画像源１０でも、多くの画素で構成されるように見え
る統合画像を生成できる。

【００１５】画像源１０はシリコン・ウエハ１２を含
み、ウエハは、標準の片持ちばり製造方法を用いて、そ
の一部として片持ちばり部分１４が形成され、それによ
り隙間１３を確定する。複数のレーザー・ダイオード１
６は、印加された静電荷に反応して偏向を受けることを
特徴とする片持ちばり部分１４の中心面１５内に配置さ
れる。この実施例では、複数のレーザー・ダイオード１
６には、赤色レーザー・ダイオード１８，緑色レーザー
・ダイオード１９および青色レーザー・ダイオード２０
が含まれ、これによりフルカラー画像を生成できる。レ
ーザー・ダイオード１８，１９，２０の配置は模範例で
あって、本発明では他のレイアウトも予想され、利用す
るスキャン技術および所望する画像結果に応じて、設計
ごとに異なってくる。複数のキャビティー２２，２３，
２４が、片持ちばり部分１４の中に作られ、複数の側壁
によって確定される。レーザー・ダイオード１６は、キ
ャビティー２２，２３，２４の中に取り付けられる。図
に示すように、レーザー・ダイオード１８，１９，２０
は、図では３２，３３，３４で示され参照される光を放
射する。

【００１６】位相変調層２８は、片持ちばり部分１４の
最上部表面２６の上に配置される。好適な実施例では、
位相変調層２８は、そこを通過する光３２，３３，３４
の位相を変調するための液晶材料を含む。この特定の目
的に利用可能な液晶材料には、ネマティック液晶材料，
キラル・スメクティック液晶材料および強誘電性液晶材
料が含まれる。代替的実施例では、位相変調層２８は、
ＰＬＺＴ（Ｐｂ_0.814Ｌａ_0.213（Ｔｉ_0.6Ｚｒ_0.4）Ｏ₃
ベースの組成）、またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
₃），ＫＤＰ（ＫＨＨ₂ＰＯ₄）などの固体透明位相変調
材料を含むように開示される。

【００１７】スキャン動作中、外部の電気刺激が、変化
する静電荷を画像源１０に供給し、これにより、片持ち
ばり部分１４を、方向矢印３５に示すように、シリコン
・ウエハ１２の下方部分に対して「ｘ」軸に沿って偏向
させる。このように、片持ちばり部分１４を偏向するこ
とによって、レーザー・ダイオード１８，１９，２０が
放射する光を「ｘ」軸方向でスキャンすることができ
る。

【００１８】複数の電気的相互接続３６，３８，４０
は、レーザー・ダイオード１８，１９，２０を外部電源
（図示せず）と電気的に接続するものとして図示され
る。また、片持ちばり部分１４と基板１２の上には、複
数の電気接点３７，３９が設けられ、電圧源４１と電気
的に接続されていて、電圧源４１から印加される電圧の
変化に応答して、片持ちばり部分１４の偏向を生じる。
電圧は、片持ちばり部分１４と、シリコン・ウエハ１２
の下方部分とで確定される隙間１３に渡って、電磁場を
生じるようにかけられる。電磁場をこのように生じるこ
とで、片持ちばり部分１４が、隙間１３の電荷に応じて
引きつけられたり、或いは反発したりする。このように
片持ちばり部分１４が引きつけたり、または反発するこ
とで、片持ちばり部分１４に偏向が生じて、レーザー・
ダイオード１８，１９，２０のスキャン動作が行われ
る。

【００１９】レーザー・ダイオード１８，１９，２０と
の接点および接点３７，３９は、従来型蒸着技術および
／またはエッチング技術によって形成され、例えば、行
と列から成る通常のバス接点が、技術上一般に知られる
ように、各レーザー・ダイオード１８，１９，２０に個
々に対応するように形成される。データ入力端子を有
し、さらに、複数の接続パッド（図示せず）を介してレ
ーザー・ダイオード１８，１９，２０と接続される制御
信号出力端子を有して、レーザー・ダイオード１８，１
９，２０をそれぞれアクティブにし、かつ制御するため
の複数のドライバ／制御回路（図示せず）、ならびに入
力端子を有し、さらに、接点３７，３９と接続される出
力端子を有する複数のドライバ／制御回路（図示せず）
が設けられ、これらが組み合わされ、入力端子に入力さ
れる信号に従って、スキャン技術を利用して画像を生成
するという特徴を有する。

【００２０】位相変調層２８は、位相変調層２８の一部
として製造される複数の導電層（図示せず）と、そこに
信号を送る外部電源とを電気的に接続する相互接続４２
を含む。動作中、不規則信号が、入力信号の振幅または
周波数をランダムに変化させることによって送られる。
好適な実施例では、この不規則信号は、デジタル信号処
理チップ（ＤＳＰ）を利用して発生される。位相変調層
２８の位相変調材料の位相をランダムに変調することに
よって、そこを通過する光３２，３３，３４の可干渉性
が消失する。このように光３２，３３，３４の可干渉性
を消失することで、干渉パターンが排除され、これによ
りスペックル効果のない投影ディスプレイが得られる。

【００２１】本発明では、スキャン技術を利用している
ので、規定すべき発光装置、すなわちレーザー・ダイオ
ードの数が少なくて済むという点で、相互接続の数が少
なくて済む。相互接続の数がこのように少ないので、画
像源１０の製造歩留まりが高く、そのため、製造コスト
が低くなる。電気的相互接続を設置する手段として働く
他に、シリコン・ウエハ１２はさらに、ダイオード１
８，１９，２０の保護素子、より具体的にはヒート・シ
ンクの働きもする。

【００２２】画像生成過程の間、変化する外部電圧が画
像源１０、より具体的には片持ちばり部分１４と位相変
調層２８とに印加される。ダイオード１８，１９，２０
により放射される光は、印加される電圧の変化に反応し
て、片持ちばり部分１４の偏向の度合いに比してスキャ
ンされ、位相変調層２８による位相の変化を受け、その
結果、そこから非コヒーレント光が放射される。概して
言えば、結果として放射される非コヒーレント光は、
「ｘ」軸方向の変化を受け、画像の特定部分によって投
影ディスプレイのある領域を埋めるための移動距離を変
化させる。スキャン動作は、画像データ情報をスキャン
するように働く。

【００２３】ここで図２を参照する。図２は、本発明の
表示システムで利用される画像源の代替的実施例が示さ
れる。図１に示される部材と同様のすべての部材には同
様の番号が付され、これにプライム記号を付加されて異
なる実施例であることを明示することに注意されたい。
この具体的実施例では、画像源１０’は、複数の可視半
導体レーザー・ダイオードを含むレーザー・ダイオード
・チップである。画像源１０’は、第１実施例で開示さ
れるようなスキャン装置を組み込んでいない。スキャン
技術は、画像源とは別個に実現される。このスキャン動
作は、観察者からは、高解像度の統合画像に見えるもの
を形成する。当業者は、スキャンによって、少数の光源
から全面ディスプレイを作り出すことができることを理
解しよう。さらに別の代替的実施例では、画像源は、レ
ーザー・ダイオードのアレイを含み、これらは、高解像
度の画像を生成するのに、スキャナを含む必要性とスキ
ャン技術の必要性を排除する。

【００２４】図に示すように、画像源１０’は、その一
部として複数のキャビティー２２’，２３’，２４’が
形成されるシリコン・ウエハ１２’を含む。複数のレー
ザー・ダイオード１６’は、キャビティー２２’，２
３’，２４’のそれぞれの中心面に配置される。この実
施例において、複数のレーザー・ダイオード１６’は、
赤色レーザー・ダイオード１８’，緑色レーザー・ダイ
オード１９’および青色レーザー・ダイオード２０’を
含み、これによりフルカラーの画像を生成できる。レー
ザー・ダイオード１８’，１９’，２０’の配置は模範
例であり、本発明では他のレイアウトも予想され、利用
したスキャン技術および所望の画像結果に依存して設計
ごとに異なってくる。図に示すように、レーザー・ダイ
オード１８’，１９’，２０’は、３２’，３３’，３
４’として示され参照される光を放射する。

【００２５】位相変調層２８’は、シリコン・ウエハ１
２’の最上部表面２６’の上に位置する。前記の開示の
ように、位相変調層２８’は、そこを通過する光３
２’，３３’，３４’の位相を変調する液晶材料を含
む。この特定の目的に利用できる液晶材料には、ネマテ
ィック液晶材料，キラル・スメクティック液晶材料およ
び強誘電性液晶材料が含まれる。代替的実施例でも、位
相変調層２８は、ＰＬＺＴ（Ｐｂ_0.814Ｌａ_0.213（Ｔｉ
_0.6Ｚｒ_0.4）Ｏ₃ベースの組成）、またはニオブ酸リチ
ウム（ＬｉＮｂＯ₃），ＫＤＰ（ＫＨＨ₂ＰＯ₄）などの
固体透明位相変調材料を含むように開示される。

【００２６】スキャナ４３は、放射光３２’，３３’，
３４’の経路内に配置される。スキャナ４３は、技術上
周知の任意の型の超小型機械式スキャナ（ＭＥＭＳ）と
して開示される。電気光学スキャナ，ポリゴン・ミラー
・スキャナ，ガルバノミラー・スキャナ，音響光学スキ
ャナ，そのいずれかの組合せなど、任意の型のスキャン
装置をスキャナ４３に使用できる。スキャン動作中、外
部の電気刺激（図示せず）が、変化する静電荷をスキャ
ナ４３に供給し、これにより、レーザー・ダイオード１
８’，１９’，２０’が放射する光を「ｘ」軸方向およ
び／または「ｙ」軸方向でスキャンする。

【００２７】複数の電気的相互接続３６’，３８’，４
０’は、レーザー・ダイオード１８’，１９’，２０’
の外部電源（図示せず）と電気的に接続するために示さ
れる。また、位相変調層２８’との間に電気的インタフ
ェース、すなわち電圧源（図示せず）と電気的に接続さ
れた電気接点が設けられて、位相変調材料に不規則信号
を入力する。

【００２８】レーザー・ダイオード１８’，１９’，２
０’との接点は、従来の蒸着および／またはエッチング
技術によって形成され、例えば、通常の行と列から成る
バス接点が、技術上一般に知られているように、レーザ
ー・ダイオード１８’，１９’，２０’それぞれに対し
て個別に対応するように形成される。データ入力端子を
有し、さらに、複数の接続パッド（図示せず）を介して
レーザー・ダイオード１８’，１９’，２０’に接続さ
れる制御信号出力を有して、レーザー・ダイオード１
８’，１９’，２０’をそれぞれアクティブにし、かつ
制御するための複数のドライバ／制御回路（図示せず）
と、入力端子を有し、さらに、スキャナ４３と接続され
る出力端子を有する複数のドライバ／制御回路（図示せ
ず）とが設けられ、これらが組み合わされ、入力端子に
入力される信号に従って、スキャン技術を利用して画像
を生成するという特徴を有する。

【００２９】（ここで言及する）位相変調層２８’は、
図１についてすでに説明したように、信号を送るための
外部電源と位相変調層２８’とを電気的に接続するため
の相互接続（図示せず）を含む。動作中、印加された不
規則信号の振幅または周波数をランダムに変化させるこ
とによって、不規則信号が送られる。すでに述べたよう
に、この不規則信号は、デジタル信号処理チップ（ＤＳ
Ｐ）を利用して提供される。位相変調材料の位相をラン
ダムに変調することにより、光３２’，３３’，３４’
の可干渉性が消失して、干渉が排除され、これにより、
スペックル効果のない投影ディスプレイが得られる。

【００３０】画像生成過程の間、変化する外部電圧が、
画像源１０’（より具体的にはレーザー・ダイオード１
８’，１９’２０’），位相変調層２８およびスキャナ
４３に印加される。ダイオード１８’，１９’，２０’
が放射する光は、位相変調材料２８’に送られる不規則
信号に対して位相変調され、結果として、非コヒーレン
ト光３２’，３３’，３４’が放射される。次に、光の
可干渉性を排除するために位相の変化を受ける光３
２’，３３’，３４’が、スキャナ４３に印加される電
圧の変化に応答してスキャンされる。概して言えば、結
果として放射される非コヒーレント光は、「ｘ」軸方向
および／または「ｙ」軸方向の変化を受け、画像の特定
の部分によって、投影ディスプレイのある領域を埋める
ための移動距離を変化させる。

【００３１】ここで図３を参照する。図３は、画像源か
らの独立した実体として製造される位相変調装置４４の
断面図を簡略化して示したものである。位相変調装置
（または層）４４は、透明基板（またはプレート）４５
を含み、その表面上に導電材料４６が形成される。透明
プレート４５は一般に、透明ガラス材料またはプラスチ
ック材料から形成される。プレート４５の表面上に、in
dium-tin-oxide（ＩＴＯ）などの導電材料層４６が配置
される。次に、中に液晶材料が吸収されるか、または複
数の液晶分子のマイクロ封止を形成するように製造され
るポリマー膜４７が、導電材料層４６の最上部表面に積
層される。第２導電材料層４８は、ポリマー膜層４７の
表面上に形成され、位相変調材料装置４４の第２電気接
点の働きをする。ドライバ・ソース（driver source）
４９は、導電材料層４６，４８と電気的に接続され、変
調器４４の動作中、電圧を提供する。

【００３２】電圧を受けると、ポリマー膜４７内に含ま
れる液晶分子が変調される。これにより、変調器４４と
整合するように配置される複数のレーザー・ダイオード
（図示せず）を含む画像源から光が放射され、変調器４
４を通過する光が、位相のランダムな変化を受け、それ
により、そこを通過する光の可干渉性を消失させて、光
の干渉パターンを排除するので、生成された表示画像に
おけるスペックル効果が回避される。位相変調器または
位相変調層４４は、装置構造の一部として製造されるポ
リマー膜内に含められる液晶材料を入れていると説明さ
れるが、図１と図２についてすでに開示されたような、
位相変調材料を二つのプレートの間に挟む形で有する位
相変調器も、本発明により予想される。

【００３３】ここで図４を参照する。図４は、先行技術
として参照される通常の投影表示システム５０が示され
る。図に示すように、表示システム５０は、コヒーレン
ト画像源５２および表示画面５４を含む。動作中、コヒ
ーレント表示源５２は、表示画面５４に向かう経路５６
内に光を放射する。表示システム５０のようなレーザー
投影表示システムに関わる最大の問題の一つは、光５８
が画面から外れたところで反射し、互いに干渉しあって
肉眼５９に対し「スペックル」を生じるせいで起こる画
像内の「スペックル」である。表示システム５０におけ
る「スペックル」の問題を排除するには、画面５４は通
常、高い振動数で振動され、これにより、スペックルの
パターンを急速に変化させて平滑化し、肉眼５９では見
えないようにする。この型の表示システム５０では、表
示画面５４の機械的動きを必要とするので、一般に操作
が複雑化し、コストも高くなる。

【００３４】今度は図５を参照する。図５は、本発明に
よるノンスペックル・レーザー・ダイオード投影表示シ
ステム６０が示される。表示システム６０は、経路６４
内にコヒーレント光を放射するための画像源６２を含
む。画像源６２は、図１および図２について既述される
ような画像源に組み込まれた位相変調層６６、或いは、
代替的実施例における独立した位相変調層、或いは、図
３について既述したような、複数のレーザー・ダイオー
ドにより放射される光の経路内、より具体的には、レー
ザー・ダイオードと表示画面の間に配置される装置を含
む。また、表示システム６０は、表示画面６８を含む。
表示画面６８は、ブック・サイズの画面（５''×
７''），フォルダー・サイズの画面（８''×１１''），
リーガル・サイズ画面（Ａ４）などの小型画面と、劇
場，映画などでの用途のための大型画面を含む。好適な
実施例では、表示画面６８は、使用していないときは表
示画面６８を巻き上げたり、格納できるように、融通の
きく形状として開示される。

【００３５】表示システム６０の動作中、画像源６２
は、表示画面６８に画像を投影する。画像源６２が放射
する光は、統合型の位相変調層６６を通過し、非コヒー
レント光として放射される。そのため、干渉パターンが
排除される結果、高解像度のノンスペックルの生成画像
７０が肉眼７２には見える。表示システム６０は、透過
性の表示画面６８を含むものとして、従って、これによ
り光７０が透過するものとして示されるが、代替的実施
例では、表示画面６８は、反射画面として構築されて、
観察者からは、表示画面に対して画像源が位置するのと
同じ側に、表示システムが生成する画像が見えるように
することを理解されたい。

【００３６】ここで図６を参照する。図６は、本発明に
よる表示システム８０のブロック図を示す。ここでは、
結像装置、より具体的には、画像源８２が示され、これ
は、垂直空洞面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ），ダイオー
ド・レーザー，ダイオード・ポンプ・レーザー（diode
pumped laser）など、固体レーザーを含む周知のレーザ
ーのいずれでも可能な光源８６および統合型位相変調層
８７を含む。光源８６は、コヒーレント光線を光強度変
調器８８に送る。光強度変調器８８は一般に、光線の強
度を、例えば、レーザー８６の出力レベルを変化させて
変調させることにより、映像情報を光線に刻印する。用
途に応じて、この変調は、光源８６をオンオフするなど
単純化することができ、これが本質的にデジタル・シス
テムに変換される。音響光学変調器は、ほとんどの用途
にとって好ましい変調器の一つであるが、電気光学変調
器および機械的変調器など他の技術も完全に実施可能で
ある。電子部材９２は、変調器８８およびスキャナ・シ
ステム９０を制御するために含められる。

【００３７】変調器８８からの被変調光線は、スキャナ
・システム９０に向かう。レンズ系９４は、スキャナ・
システム９０からの光線を、投影表示画面８４に集束さ
せて当てるために用いられる。スキャナ・システム９０
の目的は、被変調光線を投影表示画面８４上にスキャン
することである。スキャナ・システム９０およびレンズ
系９４は、ディスプレイの用途、および所望される投影
表示画面８４上への画像形成方法に応じて、多くの構成
をとり得る。

【００３８】すでに述べたように、表示システム８０で
は、スキャン技術を採用して、レーザー光源から高解像
度の画像を生み出す。このスキャン動作は、観察者にと
っては、高解像度の統合画像に見えるものを形成する。
当業者は、スキャンによって、少数の光源から全面ディ
スプレイを作成できることを理解しよう。この特定のシ
ステムで、結果として得られる統合画像は、投影された
画像のように見える。

【００３９】好適な実施例では、レーザー８６が放射す
る光のスキャンを採り入れるスキャン技術の使用によっ
て、スキャン技術を含めることで小型化を維持する表示
システムが可能となり、これを携帯情報端末（ＰＤ
Ａ），セルラ・フォーン，ページャなどの小型の携帯電
子装置に組み込むことができる。

【００４０】従って、ノンスペックル投影画像ディスプ
レイを生成するために、携帯電子装置とともに使用する
ことを目的とする新規の改良型ノンスペックル・レーザ
ー・ダイオード投影表示システムが開示され、このシス
テムは、製造が比較的容易で製造コストも低い。この表
示システムは位相変調層を含み、これは、不規則な高周
波低電圧を受けるときに、信号が、位相変調層を通過す
る光の位相の変調を行って、高解像度のノンスペックル
投影画像ディスプレイを生成する。

【００４１】本発明の具体的実施例を示して説明してき
たが、当業者は、この他の変形および改良も考えつこ
う。そのため、本発明はここに示される特定の形式に限
定することを意図するものではないことを理解された
い。また、添付請求の範囲は、本発明の意図および範囲
から逸脱しないすべての変形を包含するすることを意図
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による統合型位相変調層を含む画像源
の一部分を示す簡略化された断面図である。

【図２】本発明による統合型位相変調層を含む画像源
の代替的実施例の一部分を示す簡略化された断面図であ
る。

【図３】別個の実体として製造された位相変調層また
は装置の簡略図である。

【図４】先行技術の投影表示システムを単純化した図
である。

【図５】本発明によるノンスペックル・レーザー・ダ
イオード投影表示システムの簡略図である。

【図６】本発明によるノンスペックル・レーザー・ダ
イオード投影表示システムのブロック図である。

【符号の説明】

１２シリコン・ウエハ１３隙間１４片持ちばり部分１５中心面１６レーザー・ダイオード１８赤色レーザー・ダイオード１９緑色レーザー・ダイオード２０青色レーザー・ダイオード２２，２３，２４キャビティー２６最上部表面２８位相変調層３２，３３３４光３５方向矢印３６，３８，４０電気的相互接続３７，３９電気接点４１電圧源４２相互接続４３スキャナ４４位相変調装置４５透明基板４６導電材料層４７ポリマー膜４８第２導電材料層４９ドライバ・ソース５０投影表示システム５２コヒーレント光源５４表示画面５６経路５８光５９，７２眼６０表示システム６２画像源６４経路６６位相変調層６８表示画面７０生成画像８０表示システム８２画像源８４投影表示画面８６光源８７位相変調層８８光強度変調器９０スキャナ・システム９２電子部材９４レンズ系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マイケル・エス・レビーアメリカ合衆国アリゾナ州アパチェ・ジャンクション、ノース・ラ・バージ・ロード 30 (72)発明者カレン・イー・ジャチモウィックアメリカ合衆国アリゾナ州ラビーン、ボックス647、アール・アール２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノンスペックル・レーザー・ダイオード
投影表示システムであって；コヒーレント光を経路内に
放射するための光源（１０，５２，６２，８６）；前記
放射光を受け取るために配置される表示画面（５４，６
８，８４）；前記光源と前記表示画面との間、すなわち
前記放射光の経路内に配置される位相変調層（４４，８
８）であって、前記位相変調層は、そこを通過する光の
位相をランダムに変調することを特徴とする位相変調
層：によって構成されることを特徴とする表示システ
ム。
【請求項２】振幅または周波数のうち少なくとも一つ
が変化する複数の不規則信号を前記位相変調材料に送る
ために、電圧源（９２）をさらに含むことを特徴とする
請求項１記載のノンスペックル・レーザー・ダイオード
投影表示システム。
【請求項３】前記位相変調材料（４７）は、ネマティ
ック液晶材料，キラル・スメクティック液晶材料または
強誘電性液晶材料のうち一つを含むことを特徴とする請
求項１記載のノンスペックル・レーザー・ダイオード投
影表示システム。
【請求項４】ノンスペックル・レーザー・ダイオード
投影表示システムであって：コヒーレント光を放射する
ための複数のレーザー・ダイオード、および前記放射さ
れたコヒーレント光の位相をランダムに変調するための
統合型位相変調層（４４，８８）を含み、その結果、非
コヒーレント光を放射する画像源（１０，５２，６２，
８２）；前記放射された非コヒーレント光を受け取るよ
うに配置される表示画面（５４，６８，８４）；によっ
て構成されることを特徴とする表示システム。
【請求項５】前記画像源は、前記位相変調層と電気的
に接続する電圧源を含み、前記電圧源は、周波数または
振幅のうち少なくとも一つが変化する不規則信号を前記
位相変調層に送り、前記周波数が６０Ｈｚ以上であるこ
とを特徴とする、請求項４記載のノンスペックル・レー
ザー・ダイオード投影表示システム。
【請求項６】ノンスペックル・レーザー・ダイオード
投影表示システムであって：表示画面（５４，６８，８
４）；および前記表示画面に画像を投影するための画像
源（１０，５２，６２，８２）であって、前記画像源
は、コヒーレント光を放射するための複数のレーザー・
ダイオード（１６），前記被放射コヒーレント光の位相
をランダムに変調し、その結果非コヒーレント光を放射
するための統合型位相変調層（４４，８８）、および前
記位相変調層と電気的に接続する電圧源（９２）を含
み、前記電圧源は、周波数または振幅のうち少なくとも
一つが変化する不規則信号を前記位相変調層に送り、前
記周波数が６０Ｈｚ以上であることを特徴とする画像
源；によって構成されることを特徴とする表示システ
ム。