图像显示装置 技术领域 本发明涉及一种小型的图像显示装置,在使用激光器等作为光源的小型图像显 示装置中,散斑杂讯 (speckle noise) 减少并且以低耗电工作。
背景技术 近年来,使用激光器作为光源的图像显示装置能够有效利用激光的单色性显示 色彩再现范围广的高品质图像,因此受到关注。 另外,由于激光光源接近于理想的点光 源,因此与灯光光源相比聚光较为容易。 因此,能够在不降低光利用效率的情况下使光 学系统小型化,能够实现低耗电的小型图像显示装置。
但是,在使用半导体激光等具有高相干性 (coherency) 的激光作为光源的情况 下,通常,在显示的图像中称为散斑杂讯的刺眼性 (glare) 在显示良好图像方面成为问 题。 散斑杂讯是由于激光的高相干性而在观看者的视网膜上形成的干涉图案 ( 以下称为 散斑图案 (speckle pattern))。 为了显示良好的图像,必须减少散斑杂讯。
为了解决这种问题,进行了如下尝试,即通过在图像显示装置的激光光源与屏 幕之间的光路上配置光散射物体、或者配置扩散板并使其振动,形成许多散斑图案以减 少散斑杂讯 ( 例如参照专利文献 1、2)。 这表示,通过将光散射物体或散射板配置在光路 的最佳位置,或者在扩散板的粒子尺寸与扩散板的振动速度之间满足一定的关系,能够 将激光散射或扩散后的光量损失抑制得较小,并且有效地减少散斑杂讯。
另外,可以在激光光源与屏幕之间的光路上配置多个扩散板和空间调制元件, 将多个扩散板中的至少其中之一配置在采用磁性材料的振动板的一端,基于电磁体的动 作使该振动板振动,从而减少散斑杂讯 ( 参照专利文献 3)。
另外,还进行了如下尝试,即在图像显示装置的激光光源与屏幕之间的光路上 设置光通道 (light tunnel),让激光射入该光通道,并且使将激光聚光并结合在光通道内的 圆锥棱镜在与光轴平行的方向上振动,从而减少散斑杂讯 ( 例如参照专利文献 4)。 根据 上述结构,能够以较短的光路长度进行为了使强度分布均匀而必需的多重反射,使经由 包含圆锥棱镜等部件的光学系统到达屏幕的光束的光路发生变化,从而能够减少散斑杂 讯。
但是,在前面说明的以往技术中,存在如果配置光散射物体或者为振动扩散板 而使用马达会使装置大型化的问题。 另外,如果不使用马达,而在振动板的一端配置扩 散板并基于电磁体的作用使振动板振动,虽然能够实现装置的小型化,但若使装置体积 越小,则电磁体也变得越小,产生难以增大振动板的振幅的问题。 若振动板的振幅小, 则无法充分获得散斑杂讯的减少效果。 这样,在以往的结构中,同时实现图像显示装置 的小型化和散斑杂讯的减少是困难的。
专利文献 1 :国际专利公开公报 WO2005/098532 号
专利文献 2 :国际专利公开公报 WO2005/008330 号
专利文献 3 :日本专利公开公报特开 2005-301164 号
专利文献 4 :日本专利公开公报特开 2008-216923 号发明内容 本发明的目的在于提供一种能够显示散斑杂讯被减少的高品质图像的小型图像 显示装置。
为了实现上述目的,本发明所提供的图像显示装置包括 :射出被用于显示的光 的光源 ;使由所述光形成的干涉图案随时间变化的干涉图案变化光学元件 ;驱动所述干 涉图案变化光学元件使其振动的驱动部以及将所述光转换为图像图像转换部,其中,所 述驱动部的驱动信号的振幅或频率随时间而变化。
根据上述的结构,由于驱动信号的振幅不恒定,因此干涉图案变化光学元件的 振幅最大时由该干涉图案变化光学元件形成的散斑图案会随时间变化。 由此,能够抑制 干涉图案变化光学元件的振幅达到最大时的散斑图案被强调,实现能够显示散斑杂讯被 减少的高品质图像的小型图像显示装置。
另外,通过使驱动信号的频率不恒定,也会使干涉图案变化光学元件的振幅最 大时由该干涉图案变化光学元件形成的散斑图案随时间变化。 由此,能够抑制干涉图案 变化光学元件的振幅达到最大时的散斑图案被强调,实现能够显示散斑杂讯被减少的高 品质图像的小型图像显示装置。
本发明的其他目的、特征和优异点可以通过以下所示的记载而十分明确。 另 外,本发明的优点通过参照附图的以下说明而变得明白。
附图说明 图 1 是表示本发明的一实施方式所涉及的图像显示装置的概略结构的俯视图。
图 2 是表示本发明的一实施方式所涉及的图像显示装置中使用的驱动部的一个 例子的立体图。
图 3 是图 2 的驱动部的分解立体图。
图 4 是表示本发明的一实施方式所涉及的两个频率的信号的波形图。
图 5 是表示将图 4 所示的两个频率的信号重叠后的驱动信号的波形的波形图。
图 6 是表示配置有扩散光学元件的驱动部在箭头 X 的方向上振动动作的状态的 图,是表示振幅随时间变化时的振动的说明图。
图 7 是表示配置有扩散光学元件的驱动部在箭头 X 的方向上振动动作的状态的 图,是表示振幅不随时间变化时的振动的 1 个频率的说明图。
图 8 是将从本发明的一实施方式所涉及的图像显示装置的驱动部至投射透镜的 光学系统的结构放大后的概略的俯视图。
图 9 是表示由两种柱状透镜构成的扩散光学元件的说明图。
图 10 是柱状透镜的概略的主要部分放大图。
图 11 是表示本发明的另一实施方式所涉及的图像显示装置中使用的驱动部的一 个例子的立体图。
图 12 是图 11 的驱动部的分解立体图。
图 13 是表示进行了 FM 调制的 X 轴方向的驱动信号的电流波形的波形图。
图 14 是表示 Y 轴方向的驱动信号的电流波形的波形图。
图 15 是表示利萨如曲线的轨迹的例子的说明图。
图 16A 是表示对 X 轴方向的驱动进行 AM 调制来进行驱动的说明图。 图 16B 是 表示对 Y 轴方向的驱动进行 AM 调制来进行驱动的说明图。
图 17 是表示可动部的状态与激光光源的点亮时机的说明图。
图 18 是表示可动部的振幅相对于时间轴恒定地进行简谐振动,与该振动的一个 周期对应, RGB 激光在时间上被 3 分割地射入驱动部以及图像转换部的说明图。
图 19 是表示本发明的其他实施方式所涉及的图像显示装置的调制图形的一个例 子的说明图。
图 20 是表示本发明的其他实施方式所涉及的图像显示装置的调制图形的另一个 例子的说明图。
图 21 是表示本发明的其他实施方式所涉及的图像显示装置的概要结构的俯视 图。 具体实施方式 下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。 此外,对相同结构要素或具有 相同作用、动作的结构要素标注相同符号,有时省略其说明。 另外,为了易于理解,仅 以各结构要素为主体进行了示意性的图示,有关形状等也进行了示意性的图示。
( 实施方式 1)
如前所述,以往,作为不使用马达 (motor) 的结构,有在振动板的一端配置扩散 板,基于电磁体的动作使振动板振动的结构,由此,与使用马达的情况相比,能够实现 图像显示装置的小型化。 但是,使图像显示装置越小型,电磁体也将变得越小,存在难 以增大振动板的振幅的问题。
针对该问题,考虑了一种方法,即在基于电磁体的动作的小型装置中,为了增 大振动板的振幅,以振动板的共振频率使振动板振动。 若以共振频率使振动板振动,则 能够充分增大增益 (gain)( 振动板的振幅 ÷ 对电磁体的输入功率 ),虽然是小型装置也能 得到足够的振幅。
但是,在以振动板的共振频率使振动板振动的情况下,会产生如下所示的新问 题。 即,扩散板位于振动板的振动振幅达到最大处的时间远大于扩散板位于其他各振幅 处的时间。 这是因为,在以共振频率驱动振动板的情况下,该振动板的振动波形为正弦 波,在振幅达到最大的位置处,振动板的速度变为零。
例如,若以正弦波振动扩散板,则在振幅达到最大的位置处振动板的速度变为 零,而且,在振幅达到最大的位置的前后处的速度变得比较小。 即,在振幅达到最大的 位置附近,振动板相对于时间的位置变化与其他各振幅的位置相比变小。 在此,观看者 将由振动板形成的散斑图案经过时间积分后的散斑图案识别为散斑杂讯。 因此,如果进 行时间积分,在振动板相对于时间的位置变化较少的、振幅达到最大的位置产生的散斑 图案被强调。 由于上述原因,产生无法充分地减少散斑杂讯、难以得到良好的图像的问 题。
对此,本实施方式的图像显示装置,通过使振动扩散板等扩散光学元件的驱动
部的驱动振幅不恒定地发生变化,或者使驱动频率不恒定地发生变化,对驱动部进行驱 动,从而以各种振幅或频率使扩散光学元件振动,产生不确定的多个散斑图案,因此不 使用马达等而实现小型并且散斑杂讯被充分减少的图像显示装置。 下面参照附图对本实 施方式的图像显示装置详细地进行说明。
图 1 是表示本发明的实施方式 1 所涉及的图像显示装置 10 的概要结构的俯视 图。
如图 1 所示,本实施方式 1 的图像显示装置 10 包括 :射出激光 11 的激光光源 12、扩散激光 11 的作为干涉图案变化光学元件的扩散光学元件 13、使扩散光学元件 13 振 动的驱动部 14 以及将从扩散光学元件 13 射出的激光 11 转换为图像的图像转换部 15。 将 这些结构部件 11 至 15 设置在筐体 17 内。 并且,图像显示装置 10 以驱动部 14 的驱动振 幅、例如在垂直于光轴的面内的箭头 X 的方向 ( 第一轴方向 ) 上驱动的振幅不恒定的状态 ( 以下称作 “AM 调制” ),使配置在驱动部 14 内的扩散光学元件 13 振动而动作。
在此,激光光源 12 为 RGB 光源,该 RGB 光源例如包括射出红色激光 ( 以下称 为 “R 光” )11R 的红色激光光源 ( 以下称为 “R 光源” )12R、射出绿色激光 ( 以下称 为 “G 光” )11G 的绿色激光光源 ( 以下称为 “G 光源” )12G 以及射出蓝色激光 ( 以下 称为 “B 光” )11B 的蓝色激光光源 ( 以下称为 “B 光源” )12B。 如图 1 所示,从激光光源 12 射出的 R 光 11R、G 光 11G 以及 B 光 11B 分别通过 准直透镜 12c 被转换为平行光线,并作为通过镜 12m 以及两个分色镜 (dichroic mirror)12d 被会聚成一个光轴的激光 11 射入驱动部 14 的例如毛玻璃等扩散光学元件 13。 在此,激 光 11 通过在垂直于其光轴方向的方向例如箭头 X 的方向上受到驱动的扩散光学元件 13 的中央附近而被扩散光学元件 13 扩散。 随后,激光 11 由构成图像转换部 15 的透镜 15a 转换为大致平行光线后通过空间调制元件 15b。 激光 11 在该空间调制元件 15b 中利用图 像信号被进行调制后,通过投射透镜 16 作为图像而被投影显示在屏幕 ( 未图示 ) 等物体 上。 此外,图像转换部 15 如图 1 所示,包括透镜 15a 和空间调制元件 15b。 空间调制元 件 15b 例如使用后述的透射型液晶显示面板等。
接着,描述驱动部 14 的具体例子。 图 2 是表示本发明的图像显示装置 10 中使 用的驱动部 14 的一个例子的致动器的立体图。 图 3 表示该驱动部 14 的分解立体图。 如 图 4 及图 5( 应为图 2 及图 3) 所示,驱动部 14 包括 :基部 (base)14a、在箭头 X 的方向 上振动自如地驱动扩散光学元件 13 的可动部 14b 以及挡块基部 14c。 扩散光学元件 13 搭载在构成可动部 14b 的支架 (holder)14d 上,通过 4 根悬架 (suspension)( 柔韧性支撑部 件 )14s( 例如由铜等材料制成的线材 ) 的一端被固定在固定部 14e 上。 在支架 14d 上, 嵌入并固定由例如钕等材料形成的磁体 14f,在挡块基部 14c 上固定 X 轴方向线圈 14g。 并且,在该 X 轴方向线圈 14g 中能够流过电流,因电流流过而导致产生的电磁感应的磁通 量与由磁体 14f 产生的磁场发生相互作用。 由此,使可动部 14b 搭载着扩散光学元件 13 在箭头 X 的方向上移动而振动。 在此,扩散光学元件 13 呈板状形状,扩散光学元件 13 的主面 13a 被配置成在垂直于光轴 14j 的方向上并搭载于可动部 14b。 由于基部 14a 和支 架 14d 通过悬架 14s 而被连结成平行链杆结构,因此扩散光学元件 13 与由 X 轴 ( 第一轴 方向 ) 和 Y 轴 ( 第二轴方向 ) 形成的 XY 平面保持平行地移动。 因此,扩散光学元件 13 与光轴 14j 不受可动部 14b 的动作的影响而始终保持垂直。 如果光轴 14j 与扩散光学元件
13 的入射角度发生变化,则由于入射角度的不同而产生扩散光学元件 13 的透射率的变化 或激光 11 的强度分布的变化,从而有可能导致产生图像的辉度不均匀或颜色不均匀。 如 果采用扩散光学元件 13 与光轴 14j 始终垂直的本实施方式的结构,则能够显示抑制了辉 度不均匀或颜色不均匀的发生的图像。
接着,对驱动部 14 的具体的驱动信号进行说明。 图 4 是表示两个频率不同的信 号 60a 及 60b( 以下称为第一频率 60a 及第二频率 60b) 的图。 图 5 是表示经过 AM 调制 的驱动信号的电流波形的图。 为了进行 AM 调制使扩散光学元件 13 振动,如图 4 所示, 例如在 X 轴用线圈中重叠第一频率 60a 和第二频率 60b。 在此,假设相对而言频率较高 的一方为第一频率 60a,较低的一方为第二频率 60b。 当第一频率 60a 和第二频率 60b 被 重叠后,如图 5 所示,能够形成振幅不恒定的经过 AM 调制的电流波形 61 的驱动信号。 在此,由 X 轴用线圈 14d( 应为 14g) 形成的磁场根据驱动信号的电流值来确定。 进而, 支架 14d 的振幅基于由 X 轴用线圈形成的磁场和磁体 14f 的相互作用来确定。 因此,根 据经过 AM 调制的电流波形 61 的驱动信号,支架 14d 的振动也被进行 AM 调制。
上述中示出了重叠两个频率不同的信号 60a 及 60b 而生成驱动部 14 的驱动信号 的例子,但也可以重叠三个以上频率不同的信号来形成驱动部 14 的驱动信号。 通过以此 方式重叠频率不同的多个信号,能够容易地生成经过 AM 调制的任意的驱动信号。 图 6 及图 7 是表示配置有扩散光学元件 13 的驱动部 14 在箭头 X 的方向上振动动 作的状态的图。 在此,图 6 是表示本实施方式所涉及的 AM 调制时的扩散光学元件 13 的 振动的图。 另一方面,图 7 是表示振幅相对于时间轴为恒定的以往的振动的一个周期的 图。
如图 7 所示,当驱动信号的振幅随时间恒定时,在振幅达到最大的时间区域 T1 包含扩散光学元件 13 的速度为零的状态,并且在时间区域 T1,由于扩散光学元件 13 在 箭头 X 的方向上几乎不动,因此产生大致相同的静止点的散斑图案 S1。 另一方面,在驱 动信号的振幅从最大变化为最小、或者从最小变化为最大的时间区域 T2 的情况下,与时 间区域 T1 相比,扩散光学元件 13 以足够快的速度在箭头 X 的方向运动,因此振动点的散 斑图案 S2 产生多种多样的变化。 例如,在驱动部 14 以正弦波的波形的驱动信号运动、 并且振幅为 1mm、频率为 120Hz 的情况下,振幅达到最大的时间区域 T1 将包含驱动部 14 的速度为零的时间,而时间区域 T2 的最大速度成为 0.75m/s。
如果散斑图案比人眼的时间分辨率足够快地运动,则人眼会将散斑杂讯作为经 过时间积分后的散斑图案加以识别。 在此情况下,图像中不会产生刺眼,能够进行良好 的图像显示。 但是,如果像图 7 所示那样使驱动部 14 振动、并且扩散光学元件 13 随着 该驱动部 14 而运动,则在时间区域 T1,由于散斑图案的运动变慢,因此会出现眼睛能够 识别的散斑图案 S1 被观察到,图像中产生刺眼从而无法进行良好的图像显示的情况。
另一方面,如本发明的本实施方式 1 所示的图像显示装置 10 那样,若对驱动部 14 的驱动振幅像图 6 所示那样进行 AM 调制使其动作,则在多个振幅的最大点或最小点 2A、2B、2C 的时间区域 T1a、 T1b、 T1c 中,产生各不相同的静止点的散斑图案 S1a、 S1b、 S1c。 另外,在振幅从最大变化为最小或者从最小变化为最大的时间区域 T2 的情 况下,与图 7 相同,在图 6 中与时间区域 T1 相比空间调制元件 15b( 应为扩散元件 13) 也 以足够快的速度在箭头 X 的方向运动,因此振动点的散斑图案 S2 产生多种多样的变化。
其结果是,如果像图 6 所示那样使驱动部 14 以驱动振幅不恒定的方式振动,则各散斑图 案 S2、 S1a、 S1b、 S1c 被平均化,从而能够进行散斑杂讯被充分减少的图像显示。
另外,驱动部 14 也可以以与共振频率相同的频率的驱动信号对 X 轴用线圈 14g 施加电流,该共振频率能够根据悬架 14s 的弹簧常数、或支架 14d 和磁体 14f 的质量等进 行计算。 在此情况下,由于驱动部 14 通过共振使支架 14d 振动,因此增益 ( 支架 14d 的 振动振幅 / 对 X 轴用线圈 14g 的施加电流值 ) 增大。 如果增益增大,则在 X 轴用线圈 14g 的电流值恒定的情况下,支架 14d 的振幅增大。 如果支架 14d 的振动振幅大,则光束通 过的扩散光学元件 13 的面积增大,因此单位时间内观看的散斑图案的数目增加,从而能 够减少散斑杂讯。 另外,如果增益增大,则在支架 14d 的振动振幅恒定的情况下,与增 益较小时相比能够减小对 X 轴用线圈施加的电流,因此能够抑制驱动驱动部 14 的电流, 从而能够实现低耗电的图像显示装置。
另外,如果第一频率 60a 是与共振频率相同的频率,则第二频率 60b 可以不是调 制电流振幅的频率,而是使第一频率 60a 随时间发生变化的频率。 这是因为,在共振频 率附近,相对于频率的变化增益大幅地变化,因此如果使对 X 轴用线圈 14g 施加的频率从 共振频率仅仅变化例如 10Hz 左右,则增益便会大幅变化,其结果是支架 14d 的振动振幅 发生变化。
另外,在希望更为稳定地驱动驱动部 14 的致动器时,可以将第一频率 60a 从共 振频率偏离 ±5Hz 来进行驱动。 如果以稍微偏离共振频率的频率的驱动信号进行驱动, 虽然与共振频率的情况相比增益降低,但能够防止相对于来自装置外部的冲击或由信号 噪声等造成的电流值的变动,支架 14d 的振动振幅过度地增大。
另外,驱动部 14 的第一频率 60a 为 30Hz 以上 300Hz 以下较为理想。 若驱动部 14 的驱动信号的频率过低,静止点处的散斑图案 S1a、 S1b、 S1c 被显示的时间区域接近 于人眼的时间分辨率的长度,静止点处的散斑图案 S1a、 S1b、 S1c 变得显著,因此不是 很理想。 另一方面,若驱动部 14 的驱动信号的频率过大,驱动无法机械地追随频率,结 果驱动的振幅减小,或者为了得到必需的驱动振幅耗电增大。 换言之,驱动部 14 的驱动 信号的频率为 30Hz 以上且 300Hz 以下时,能够以较小的耗电充分地减少散斑杂讯。
另外,在空间调制元件 15b 利用液晶显示面板,光源使用射出直线偏振的激 光的激光光源的情况下,基于后述的理由,较为理想的是扩散光学元件 13 为柱状透镜 (lenticular lens)。
图 8 是将从驱动部 14 到透镜 16 的光学系统的结构放大后的俯视图。 激光 11 通 过在箭头 X 及箭头 Y 的方向上受到驱动并搭载在驱动部 14 上的扩散光学元件 13 后,由 图像转换部 15 的透镜 15a 再次被转换为平行光线,射入空间调制元件 15b、例如透射型 液晶显示面板 15c。 在此,空间调制元件 15b 包括透射型液晶显示面板 15c,从激光光源 12 射出的激光 11 最好是偏振的方向一致的直线偏振光,并且最好是相对于透射型液晶显 示面板 15c 为指定方向的直线偏振光。 即,在透射型液晶显示面板 15c 的入射侧偏振板 15d 和出射侧偏振板 15e 中,如果入射侧偏振板 15d 是仅让例如 P 偏振光透过的偏振板, 则最好是选择从激光光源 12 射出激光 11 时仅射出 P 偏振光的激光光源 12。 由此,激光 11 能够几乎没有光量损失地射入液晶显示面板 15c。 而且,在此情况下,由于入射侧偏 振板 15d 不工作以切断 S 偏振光,因此也可以使用不配置入射侧偏振板 15d 的低成本的液晶显示面板。 根据上述的结构,能够实现散斑杂讯被减少的小型且光利用效率高的低耗 电的图像显示装置 10。
另外,此时,较为理想的是,扩散光学元件 13 包括两个柱状透镜,两个柱状透 镜的透镜轴相互垂直。 图 9 是表示包括柱状透镜 (lenticular lens)50a( 第一柱状透镜 ) 和 柱状透镜 (lenticular lens)50b( 第二柱状透镜 ) 的柱状透镜 50 的图。 柱状透镜 50,在与 柱状透镜 50a 的轴方向垂直的方向 (X 方向 ) 上扩散光,柱状透镜 50b( 应删除 ) 在与柱状 透镜 50a( 应为 50b) 的轴方向垂直的方向 (Y 方向 ) 上扩散光。 此时,由于射入柱状透 镜 50a、50b 的光仅在 X 方向和 Y 方向上被扩散,因此以直线偏振射入的光以直线偏振射 出,从而能够抑制偏振的混乱。 因此,能够使直线偏振的光射入液晶显示面板 15c,能够 实现光利用效率高的低耗电的图像显示装置 10。
另外,较为理想的是,驱动部 14 以柱状透镜 50a 的 1 个间距长度以上的振幅在 X 轴方向 ( 柱状透镜 50b 的轴方向 ) 上驱动该柱状透镜 50a。 图 10 是将柱状透镜 50a 的 透镜放大后从 Y 轴方向看到的图。 如图 10 所示,柱状透镜 50a 使射入光束 91a、91b、 91c 折射并扩散。 如果柱状透镜 50a 在 X 轴方向上移动,则射入光束 91a、91b、91c 射入 的柱状透镜 50a 的面发生移动,因此各射入光束折射并扩散的轨迹发生变化。 此时,如 果柱状透镜 50a 移动柱状透镜 50a 的 1 个间距以上,则能够使射入光束折射并扩散的轨迹 的数目充分地增多。 射入光束扩散的轨迹的数目非常多意味着散斑图案的数目进一步增 多,从而能够进一步减少散斑杂讯。 因此,通过使柱状透镜 50 以大于柱状透镜 50a 的 1 个间距长度的幅度移动,能够实现散斑杂讯进一步被减少的图像显示装置 10。 另外,如果使柱状透镜 50 在 Y 轴方向上移动,同样,较为理想的是,以柱状透 镜 50b 的 1 个间距长度以上的振幅在 Y 轴方向 ( 柱状透镜 50a 的轴方向 ) 上驱动该柱状透 镜 50b。
另外,如果使柱状透镜 50 在 X 轴和 Y 轴的两个轴方向上移动,同样,可以使其 在 X 轴方向上移动柱状透镜 50a 的 1 个间距以上,并且在 Y 轴方向上移动柱状透镜 50b 的 1 个间距以上。
另外,在激光光源 12 中,作为射出例如波长为 640nm 的 R 光 11R 的 R 光源 12R 和射出例如波长为 445nm 的 B 光 11B 的 B 光源 12B,使用高输出半导体激光器,而作为 光源 12G,使用射出例如波长为 532nm 的 G 光 11G 的半导体激光器激励的高输出 SHG 激 光器。 这样,由于使用谱宽 (spectrum width) 窄的激光 11,因此能够实现色彩再现性优 异的图像显示装置 10。
另外,由于从半导体激励的高输出 SHG 激光器射出的光通常是平行光线,因此 通过应用上述的结构,能够去掉用于使 G 光成为平行光的准直透镜 12c,从而能够抑制图 像显示装置 10 的成本。
( 实施方式 2)
图 11 是本发明的实施方式 2 所涉及的图像显示装置的驱动部 80 的立体图。
图 12 是表示该驱动部 80 的分解立体图的图。 实施方式 2 所涉及的图像显示装 置的结构除了驱动部之外其他与图 1 所示的结构相同,是将实施方式 1 的驱动部 14 替换 成驱动部 80 的结构。
如图 11 及图 12 所示,驱动部 80 包括 :基部 14a、在箭头 X 及箭头 Y 的方向的
两个轴上振动自如地驱动扩散光学元件 13 的可动部 14b 及挡块基部 14c。 扩散光学元件 13 搭载在构成可动部 14b 的支架 14d 上,利用 4 根悬架 14s( 例如由铜等材料制成的线材 ) 的一端被固定在固定部 14e 上。 在支架 14d 上嵌入并固定磁体 14f,在挡块基部 14c 上 1 个 X 轴用线圈 14g 和 4 个 Y 轴用线圈 14h 被分别固定在各自的位置。 并且,在这些线圈 14g、14h 中能够流过电流,因电流流过而导致产生的电磁感应的磁通量与由磁体 14f 产生 的磁场发生相互作用。 由此,使可动部 14b 搭载着扩散光学元件 13 在箭头 X 及箭头 Y 的方向上移动而振动。 例如支架 14d 在 X 轴与 Y 轴上以正弦波的波形振动,因此其轨迹 形成利萨如曲线 (Lissajous curve)。 在此结构的情况下,利萨如曲线是在 XY 平面上形成 的轨迹。
根据上述的结构,驱动部 80 能够在箭头 X 及箭头 Y 的方向上振动扩散光学元件 13。 因此,能够使激光通过的扩散光学元件 13 的面积增大,单位时间内观察的散斑图案 的数目增加,从而能够实现散斑杂讯被充分减少的小型的图像显示装置 10。
下面对本实施例的驱动部 80 的驱动信号进行具体说明。 图 13 是表示流入 X 轴 用线圈 14g 的驱动信号的电流波形的图。 在该电流波形 70 中,频率随时间变化。 另外, 图 14 是表示流入 Y 轴用线圈 14h 的驱动信号的电流波形的图。 利萨如曲线是由 X 轴的 频率、 Y 轴的频率及它们的相位决定的曲线。 因此,如图 13 所示,如果在流入 X 轴用 线圈 14g 的驱动信号的电流波形中加入改变频率的调制 ( 以下称为 “FM 调制” ),则如 图 15 所示的例子那样,利萨如曲线的轨迹时时刻刻发生变化。 通过进行频率不恒定的驱 动,即加入 FM 调制进行驱动,扩散光学元件 13 的位置发生变化,能够增加散斑图案的 随机性。 由此,能够实现散斑杂讯被充分减少的低耗电的图像显示装置 10。 另外,即使如图 14 所示那样不对流入 Y 轴用线圈 14h 的驱动信号进行 FM 调制, 只要如图 13 所示那样对流入 X 轴用线圈 14g 的驱动信号进行 FM 调制,利萨如曲线的轨 迹也会发生变化。 即,可以对至少一个轴进行 FM 调制。 但是,通过不仅对 X 轴也对 Y 轴进行 FM 调制,能够进一步增加散斑图案的随机性,从而进一步减少散斑杂讯。 另 外,通过不对 X 轴进行 FM 调制,仅对 Y 轴进行 FM 调制,也能使利萨如曲线的轨迹发 生变化,得到散斑杂讯的减少效果。
进而,也可以对 X 轴和 Y 轴的任意一个轴进行 FM 调制,对另一个轴进行 AM 调制。
另外,也可以代替 FM 调制,使电流波形 70 的相位随时间变化。 通过使相位发 生变化,利萨如曲线发生变化,因此能够得到与 FM 调制相同的效果。
( 实施方式 3)
下面,说明本发明实施方式 3 所涉及的图像显示装置。 实施方式 3 所涉及的图 像显示装置与实施方式 2 所涉及的图像显示装置除了驱动部 80 的驱动信号之外其他是相 同的。
实施方式 3 所涉及的图像显示装置的驱动部 80 通过进行 AM 调制使支架 14d 振 动。 图 16A 及图 16B 是表示在箭头 X 及箭头 Y 的方向分别进行 AM 调制来驱动扩散光 学元件 13 的图。 在此,图 16A 是表示对箭头 X 的方向的驱动进行 AM 调制来进行驱动 的图。 另一方面,图 16B 是表示对箭头 Y 的方向的驱动进行 AM 调制来进行驱动的图。
如图 16A 所示,如果在箭头 X 的方向进行 AM 调制,则在作为箭头 X 方向驱动
的各振幅的最大点的 TX1、 TX2、 TX3、 TX4、 TX5,以及作为最小点的 TX6、 TX7、 TX8、 TX9、 TX10 处的散斑图案 SX1、 SX2、 SX3、 SX4、 SX5 及 SX6、 SX7、 SX8、 SX9、SX10 各不相同,从而能够增加散斑图案的随机性。 由此,能够实现散斑杂讯被充 分减少的低耗电的图像显示装置 10。
同样,如图 16B 所示,如果在箭头 Y 的方向进行 AM 调制,则在作为箭头 Y 方 向驱动的各振幅的最大点的 TY1、 TY2、 TY3、 TY4、 TY5、 TY6,以及作为最小点的 TY7、 TY8、 TY9、 TY10、 TY11、 TY12 处的散斑图案 SY1、 SY2、 SY3、 SY4、 SY5、 SY6 及 SY7、 SY8、 SY9、 SY10、 SY11、 SY12 各不相同,从而能够增加散斑图案的随 机性。 由此,能够实现散斑杂讯被充分减少的低耗电的图像显示装置 10。
另外,如果对驱动信号进行 AM 调制,较为理想的是调制振动振幅的第二频率 60b 在 X 轴和 Y 轴上频率相同而相位不同。 在振动振幅达到最小的一个周期中,由于振 动振幅较小,因此激光透过扩散光学元件 13 的面积与其他周期时相比减小,存在散斑杂 讯显著的可能性。 如果在 X 轴和 Y 轴上驱动信号的相位不同,则能够防止 X 轴和 Y 轴 的振动振幅同时达到最小,因此能够减少散斑。
另外,更为理想的是,第二频率 60b 在 X 轴和 Y 轴上频率相同而相位相差半个 周期。 通过这样做,在 X 轴的振动振幅最小时, Y 轴的振动振幅达到最大,相反,在 X 轴的振动振幅最大时, Y 轴的振动振幅达到最小。 由于一方为最小的振动振幅时另一方 达到最大的振动振幅,所以能够进一步防止振动振幅较小的周期的散斑杂讯变得显著。 另外,即使在对驱动部 14 的致动器的驱动仅进行了 FM 调制的情况下,如果以 共振频率为中心进行驱动,则由于致动器的增益基于频率而发生大幅变化,因此作为致 动器的动作 AM 调制也被加以进行,从而能够进一步减少散斑杂讯。
如上所述,像实施方式 1 至实施方式 3 所示那样,如果以驱动图像显示装置的 扩散光学元件 13 的驱动部 14 或 80 的振幅及频率的至少其中之一为不恒定的方式进行驱 动,能够增加在扩散光学元件 13 的静止点处的散斑图案的随机性,从而能够使在静止点 处的散斑图案成为不确定的多个。 由此,能够实现散斑杂讯被充分减少的图像显示装 置。 进而,如上所述,由于不使用马达等较大的部件,而是利用磁体的磁力和电磁感应 的磁场在垂直于光轴的两个轴的方向上驱动例如由多个线材支撑的致动器等,所以能够 以配置光学系统部件的大小的空间构成。 因此,能够实现小型紧凑的图像显示装置。
( 实施方式 4)
下面,说明本发明实施方式 4 所涉及的图像显示装置。 实施方式 4 所涉及的图 像显示装置与实施方式 1 所涉及的图像显示装置相比,不同之处在于空间调制元件 15b 和 激光光源 12 及驱动部 14 的驱动信号同步,其他的结构相同。
本实施方式 4 所涉及的图像显示装置 10 是同步驱动激光光源 12 和空间调制元件 15b 的场序方式 (field sequential-type) 的图像显示装置。 所谓场序方式,是使光与能够高 速调制的单板的空间调制元件 11b 同步、并高速地点亮红、绿、蓝的图像的方式。 由于 RGB 的图像高速重叠,所以观看者看到的是彩色图像。
在此,激光光源 11 与空间调制元件 15b 同步被驱动,并且驱动部 14 也与空间调 制元件 15b 同步被驱动。 这样,如果同步驱动空间调制元件 15b、激光光源 11 以及驱动 部 14,则能够实现高效率并且进一步抑制了颜色不均匀与辉度不均匀的发生的图像显示
装置。 这是因为由分色镜 12d 合波的激光 11 通过扩散光学元件 13 而被扩散。 此时,如 果被合波的激光 11 的 RGB 各激光的光轴有偏差,则有可能在投射的图像上产生颜色不 均匀。 虽然通过提高扩散光学元件 13 的扩散度能够实现颜色不均匀的减少,但如果提高 扩散度,会导致光的暗角 (vignetting) 增大而使光利用效率降低。 另外,即使激光 11 的 RGB 各激光的光轴相同,但在扩散光学元件 13 的扩散度较低的情况下,图像上也会产生 辉度不均匀。 在像上述那样产生辉度不均匀或颜色不均匀的情况下,图像的颜色不均匀 或辉度不均匀的分布根据扩散光学元件 13 的位置不同而发生变化。 在这种情况下,若驱 动部 14 的致动器的驱动周期与场序的周期有偏差,则有可能看到颜色或辉度的频差。 因 此,如果希望具有高的光利用效率并且抑制辉度不均匀或颜色不均匀的发生,最好是同 步驱动驱动空间调制元件 15b、激光光源 11 以及驱动部 14。
下面,对驱动部 14 的驱动信号具体进行说明。 图 17 是表示可动部 14b 的状态 与激光光源 11 的点亮时机的图。 图 17 的时间区域 T1 是与图 7 的 T1 相同的时间区域。 激光光源 12 采用在包含可动部 14b 的驱动速度为零的时间区域 T1( 第一时间区域 ) 的指 定时间区域不射出激光 11 的结构。 如图 17 所示,R 激光 11R、G 激光 11G 以及 B 激光 11B 此时都不射入空间调制元件 15b,激光光源 12 中断射出光。 通过采用上述结构,能 够显示去除了时间区域 T1 的散斑杂讯的图像,从而能够得到进一步减少了散斑杂讯的图 像。
另外,如果希望实现高辉度的图像显示装置,可以在后述的条件下使 R 激光 11R、 G 激光 11G 以及 B 激光 11B 中的任一激光 11 始终发光。 图 18 是表示可动部 14b 的振幅相对于时间轴恒定地以正弦波的波形进行振动,对应该振动的一个周期, RGB 激 光在时间上被 3 分割地射入驱动部 14 以及图像转换部 15 的图。 如图 18 所示,可动部 14b 的振幅最大时,R 激光 11R 或 B 激光 11B 点亮。 另外,G 激光 11G 包含搭载在可动 部 14b 上的扩散光学元件 13 的速度达到最大的点。 即,扩散光学元件 13 的静止点的散 斑图案由 R 激光 11R 和 B 激光 11b 形成。 并且,对于 G 激光 11G 的散斑图案,通过扩散 光学元件 13 高速运动可以出现多种散斑图案。 G 激光 11G 与 R 激光 11R 或 B 激光 11B 相比视觉感度 (visibility) 较高,观看者容易识别尤其由 G 激光 11G 形成的散斑杂讯。 因 此,如果由 G 激光 11G 形成的散斑杂讯如上述那样形成有多种,则能够进一步减少观看 者观测的图像整体的散斑杂讯,从而能够得到良好的图像显示装置。
另外,在激光光源 12 使用例如 RGB 激光光源的情况下,从可靠性或输出的观点 出发, R 激光光源 12R 以及 B 激光光源 12b 可以使用高输出半导体激光器, G 激光光源 12G 可以使用半导体激光器激励的高输出 SHG 激光器。 在此情况下,从抑制散斑杂讯的 观点考虑,让光谱线宽 (spectral line width) 为 0.2nm 左右比较宽的来自半导体激光器的 R 激光 11R、B 激光 11B 在上述可动部 14b 的振幅最小或最大的时间区域 T1 射入。 并且, 让光谱线宽为 0.01nm 的较窄的来自 SHG 激光器的 G 激光 11G 在振幅从最大变化为最小、 或从最小变化为最大的时间区域 T2 射入。 即,驱动部 14 采用的结构为,周期性地驱动 搭载在可动部 14b 上的扩散光学元件 13,在包含可动部 14b 的驱动速度达到最快的时间区 域 T2 的指定时间区域从 G 激光光源 12G 射出 G 激光 11G。
如果这样做,在使用 SHG 激光器时,也能减少散斑杂讯,能够实现高画质的图 像显示装置。 这是因为,散斑杂讯的强度与其光的光谱线宽成反比,为了能够大幅减少散斑杂讯的强度增大的 SHG 激光的散斑杂讯,使 SHG 激光在振幅大幅变化的时间区域 T2 射入扩散光学元件 13。
另外,射出这种 SHG 激光的 G 激光光源 12G 采用的结构为,使用具备红外激光 光源和波长转换元件的装置,射出例如波长为 532nm 的 G 激光 11G,该 G 激光 11G 是以 红外激光光源射出的红外激光为基波通过波长转换元件进行波长转换后所得到的光。 通 过采用上述结构,能够以充分减少了散斑杂讯的状态使用小型且高效率的性能优异的 G 激光 11G 进行图像显示。
( 实施方式 5)
图 19 是表示本发明的实施方式 5 所涉及的图像显示装置的调制图形的例子的 图。 本发明的实施方式 5 所涉及的图像显示装置是结构与实施方式 4 所涉及的图像显示 装置结构相同,但空间调制元件 15b 和激光光源 12 及驱动部 14 的驱动信号的调制图形不 同的图像显示装置。
在本实施方式 5 所涉及的图像显示装置中采用如下结构,如图 19 所示,通过在 将驱动部 14 周期性地驱动可动部 14b 的 1 个周期 T 进行了 4 分割的分割时间 T1、 T2、 T3、 T4 中的两个分割时间 T2、 T4( 第二时间区域 ) 仅让 G 激光光源 12G 动作,而在其 他两个分割时间 T1、T3( 第一时间区域 ) 让 R 激光光源 12R 和 B 激光光源 12b 分别单独 动作,由此从激光光源 12 射出激光 11。
在此, T1 是包含扩散光学元件 13 的振幅达到最大的时机 ( 驱动速度为零的时 机 ) 的第一时间区域,包含干涉图案的时间变化达到零的时间区域。 另外,T2 是包含通 过扩散光学元件 13 的振幅从最大变化到最小时的振幅中心的时机 ( 驱动速度最快的时机 ) 的第二时间区域,包含干涉图案的时间变化达到最大的时间区域。 另外,T3 是包含扩散 光学元件 13 的振幅达到最小的时机 ( 驱动速度为零的时机 ) 的第一时间区域,包含干涉 图案的时间变化达到零的时间区域。 另外, T4 是包含通过扩散光学元件 13 的振幅从最 小变化到最大时的振幅中心的时机 ( 驱动速度最快的时机 ) 的第二时间区域,包含干涉图 案的时间变化达到最大的时间区域。
根据上述的结构,由于进一步使 G 激光 11G 在可动部 14b 驱动的驱动速度最快 时射入空间调制元件 15b,因此能够以散斑杂讯被充分减少的状态进行图像显示。
另外,在上述中,采用了在包含干涉图案的时间变化达到最大的时间区域的第 二时间区域射出绿色激光的结构,并说明了在将驱动信号的 1 个周期分割为 T1 至 T4 这 4 个时间区域时,G 激光光源 12G 在其中不连续的两个时间区域 T2、T4 射出绿色激光的结 构,但并不限定于此。 例如,在将驱动信号的 1 个周期分割为更多的时间区域的情况下 也可以适用。 即,可以在将驱动信号的 1 个周期分割为至少 4 个以上的时间区域时, G 激光光源 12G 在其中不连续的至少两个以上时间区域射出绿色激光。
( 实施方式 6)
图 20 是表示本发明的实施方式 6 所涉及的图像显示装置的调制图形的例子的 图。 本发明的实施方式 6 所涉及的图像显示装置是结构与实施方式 5 所涉及的图像显示 装置结构相同,但 G 激光的输出图形不同的图形显示装置。
另外,在本实施方式 6 所涉及的图像显示装置中采用如下结构,如图 20 所示, 在两个分割时间 T2、 T4 中,从 G 激光光源 12G 射出的 G 激光 11G 的光输出在各分割时间 T2 及 T4 为不同的输出值。 G 激光光源 12G 为内部共振器型的 SHG 激光器,通过例 如波长为 808nm 的红外半导体激光器激励固体激光晶体,由固体激光晶体和配置在外部 的反射镜构成共振器,并在其内部插入波长转换元件。 固体激光晶体采用掺杂了 Nd 的 YV04 等。 利用固体激光器和配置在外部的反射镜构成共振器,产生波长为 1064nm 的激 光,通过插入其内部的波长转换元件,波长为 1064nm 的激光被转换为波长 532nm 的 G 激 光并输出。 这种内部共振器型的 G 激光器具有横模 ( 光束的剖面的强度分布 ) 根据输出 而发生变化的特征。
因此,通过采用上述的结构,在 T2 的 G 激光 11G 的横模与在 T4 的 G 激光 11G 的横模不同,这些 G 激光之间的相干性降低。 因此,能够进一步有效地减少散斑杂讯。
( 实施方式 7)
图 21 是表示本发明实施方式 7 所涉及的图像显示装置 20 的概要结构的俯视图。
如图 21 所示,本实施方式 7 的图像显示装置 20 与实施方式 1 的图像显示装置 10 同样,包括 :至少包含绿色激光光源 12G 并射出激光 11 的激光光源 12、扩散激光 11 的扩散光学元件 13、包含支撑扩散光学元件 13 并使其振动的可动部 14b 的驱动部 14,以 及包含将从扩散光学元件 13 射出的激光 11 转换为图像的空间调制元件 15b 的图像转换部 15。 该图像显示装置 10 的驱动部 14 采用与空间调制元件 15b 的调制动作同步地驱动可 动部 14b 的结构。 与实施方式 1 的图像显示装置 10 不同,如图 21 所示,本实施方式 7 的图像显示 装置 20 包括检测驱动部 14 的振动或位置变化的光检测器 21 以及监视用线圈 22 的至少其 中之一。
即,驱动部 14 可以采用如下结构,还包括光检测器 21,通过检测来自扩散光学 元件 13 的反射光 11r 或透过扩散光学元件 13 的透射光 11t 的一部分,检测驱动部 14 与光 检测器 21 的距离变化。 该光检测器 21 可以使用例如拾光器等用于焦点误差信号的检测 的 4 分割的光学元件,根据该光学元件上的光束的形状或光量变化检测距离的变化。
根据上述的结构,由于能够通过检测驱动部 14 的振动或位置变化来决定射入空 间调制元件 15b 的激光 11 的发光时机,因此能够进一步有效地减少散斑杂讯。
另外,驱动部 14 也可以采用如下结构,还包括基部 23 和监视用线圈 22,监视 用线圈 22 被固定在基部 23 上,并以电磁方式检测周期性地被驱动的可动部 14b 的位置变 化。
根据上述的结构,与由光检测器 21 进行检测同样,通过检测在监视用线圈 22 中 流动的由电磁感应产生的电流值的大小的变化,能够精度良好地了解驱动部 14 的振动或 位置变化。 由此,能够精度良好地决定射入空间调制元件 15b 的激光 11 的发光时机,因 此能够进一步有效地减少散斑杂讯。
如上面的实施方式 4 至实施方式 7 所示,驱动图像显示装置的扩散光学元件 13 的驱动部 14 与空间调制元件 15b 的调制动作同步地驱动共振型致动器,激光光源 12 与空 间调制元件 15b 的调制动作同步地使波长不同的激光射入扩散光学元件 13 以及空间调制 元件 15b,采用这种结构后,能够在视觉感度高、散斑杂讯容易大量产生的 G 激光中有效 地减少散斑杂讯,能够实现可进行高品质的图像显示的图像显示装置。
另外,如上所述,由于能够不使用马达等体积较大的部件,而利用磁体的磁力
与电磁感应的磁场在垂直于光轴的至少一个轴的方向上来驱动例如由多个线材支撑的致 动器等,因此能够以配置光学系统部件的大小的空间构成。 因此,能够实现小型紧凑的 图像显示装置。
上面举例说明了本发明的实施方式,当然,在不脱离本发明的主旨的范围内能 够进行各种各样的变形。
例如,光源并不限定于激光光源,也可以包含至少一个相干性高的光源。 作为 激光光源以外的光源,也可以使用例如 LED。
另外,并不限定于 RGB 激光光源,也可以包含黄色激光光源。 通过使用黄色激 光光源,能够进一步扩大色彩再现范围。 在包含黄色激光光源的情况下,在实施方式 4 至实施方式 7 中,可以根据视觉感度和谱宽适当地取得激光光源的发光时机与驱动部 14 的同步。
另外,干涉图案变化光学元件并不限定于扩散光学元件 13。 干涉图案变化光学 元件只要是在时间上或空间上减少光的相干性的部件便可,例如也可以是液晶元件或偏 振消除元件。 可以让激光透过液晶元件,使折射率在各部分发生变化,使相位移动以降 低相干性,也可以让激光透过偏振消除元件,使激光的偏振混乱以降低相干性。 另外,驱动部还可以包括加振部,并不限定于利用电磁感应的相互作用的致动 器。 例如,驱动部也可以是利用压电效应或静电效应的致动器。
另外,空间调制元件并不限定于透射型液晶面板,也可以采用根据图像信号调 制光的部件。 例如,空间调制元件可以是反射型液晶面板、 DMD( 美国德州仪器公司的 商标 ) 或使用扫描型反射镜显示图像的部件。
如上所述,本发明所提供的图像显示装置包括 :射出被用于显示的光的光源 ; 使由所述光形成的干涉图案随时间变化的干涉图案变化光学元件 ;驱动所述干涉图案变 化光学元件使其振动的驱动部以及将所述光转换为图像的图像转换部,其中,所述驱动 部的驱动信号的振幅或频率随时间而变化。
根据上述的结构,从光源射出的光通过受到驱动部振动驱动的干涉图案变化光 学元件,并且由图像转换部转换为图像而被用于显示。 在此,由于在驱动干涉图案变化 光学元件的驱动部中,驱动信号的振幅随时间而变化,或者驱动信号的频率随时间而变 化,因此使干涉图案变化光学元件的物理振动的振幅随时间变化。
即,通过使驱动信号的振幅不恒定,会使干涉图案变化光学元件的振幅最大时 由该干涉图案变化光学元件形成的散斑图案随时间变化。 由此,能够抑制干涉图案变化 光学元件的振幅达到最大时的散斑图案被强调,实现能够显示散斑杂讯被减少的高品质 图像的小型图像显示装置。
另外,通过使驱动信号的频率不恒定,也会使干涉图案变化光学元件的振幅最 大时由该干涉图案变化光学元件形成的散斑图案随时间变化。 这是因为驱动部根据驱动 信号的频率,增益发生变化。 更详细而言,由于驱动信号的频率越偏离驱动部的振动系 统所具有的共振频率,增益变得越小,因此如果驱动信号的频率发生变化,则干涉图案 变化光学元件的物理振动的振幅也随时间变化。 由此,能够抑制干涉图案变化光学元件 的振幅达到最大时的散斑图案被强调,实现能够显示散斑杂讯被减少的高品质图像的小 型图像显示装置。 另外,在驱动部具有多个进行振动驱动的轴的情况下,通过使驱动信
号的频率发生变化,能够使干涉图案变化光学元件的时间轨迹发生变化。 因此,与描绘 恒定的轨迹的情况相比,散斑图案更为随机,因此能够实现可显示散斑杂讯被减少的图 像的小型图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述驱动部的驱动信号的频率为 30Hz 以上。
这样,通过使驱动信号的频率为 30Hz 以上,能够使散斑图案的变化足够地快于 人眼的时间分辨率,因此能够得到散斑杂讯被充分减少的高品质图像。
另外,较为理想的是,所述驱动部的驱动信号重叠频率不同的多个信号而形 成。
通过如上所述重叠频率不同的多个信号,能够容易地生成经过 AM 调制的任意 的驱动信号。
另外,较为理想的是,作为所述光源,使用射出作为被用于显示的光的激光的 激光光源。
由于激光光源接近于理想的点光源,因此容易成为平行光线或进行聚光。 因 此,能够效率好地利用被用于显示的光,能够抑制图像显示装置的耗电。 另外,通过使 用激光光源,能够实现小型光学系统,因此能够实现小型的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述干涉图案变化光学元件为扩散光学元件。
扩散光学元件用于光束 ( 激光等 ) 的强度分布的均匀化和光束面积的扩大化。 因 此,射入扩散光学元件的光的光束直径比较小。 由于扩散光学元件具有光的光束直径大 小的面积便可,因此能够实现干涉图案变化光学元件的小型化。 进而,由于驱动扩散光 学元件的驱动部也能小型化,因此能够实现小型的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述扩散光学元件呈板状形状,所述驱动部振 动扩散光学元件使所述扩散光学元件的主面与所述光的光轴所成的角度始终恒定。
根据射入扩散光学元件的光的角度不同,扩散光学元件的透射率或射出的光的 强度分布发生变化。 根据上述的结构,由于能够使射入扩散光学元件的光的角度始终恒 定,因此能够实现与扩散光学元件的位置无关而显示不存在辉度不均匀或颜色不均匀的 高品质图像的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述驱动部为包括用于支撑所述扩散光学元件 的多个柔韧性支撑部件、磁体和线圈的致动器,以便使所述扩散光学元件的主面与所述 光的光轴所成的角度始终恒定。
根据上述的结构,能够由多个柔韧性支撑部件 ( 例如线材 ) 支撑振动的扩散光 学元件,通过磁体与线圈的电磁感应的相互作用驱动扩散光学元件。 在此情况下,通过 适当地选择柔韧性支撑部件的材质、线径、长度,能够实现小型且振动振幅较大的驱动 部,能够实现小型且低耗电的图像显示装置。
另外,更为理想的是,所述驱动部为两轴驱动的致动器,在垂直于所述光的光 轴的面内,沿第一轴方向以及与该第一轴方向交叉的第二轴方向驱动所述扩散光学元 件。
根据上述的结构,通过在两个轴上驱动扩散光学元件,能够使散斑图案更为随 机,从而能够实现显示散斑杂讯被充分减少的高品质图像的小型的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述驱动部的驱动信号包含所述致动器的共振频率。 在此情况下,能够实现小型且振幅较大的致动器,能够得到散斑杂讯被充分减 少的高品质图像。
在上述结构中,较为理想的是,所述图像转换部包括液晶显示面板,从所述光 源射出的所述光是直线偏振光。
根据上述的结构,能够使从光源射出的直线偏振光射入液晶显示面板,由液晶 显示面板将直线偏振光转换为图像,因此能够实现光利用效率高的低耗电的图像显示装 置。
在上述结构中,较为理想的是,所述扩散光学元件包括第一柱状透镜和第二柱 状透镜,所述第一柱状透镜的透镜轴方向与所述第二柱状透镜的相互垂直。
这样,如果使从光源射出的直线偏振光射入液晶显示面板,通过使用包括透镜 轴方向相互垂直的第一柱状透镜和第二柱状透镜的扩散光学元件,由于能够通过该扩散 光学元件不扰乱偏振地扩大光束,因此能够实现光利用效率高的低耗电的图像显示装 置。
在上述结构中,较为理想的是,所述驱动部在所述第二柱状透镜的透镜轴方向 上以所述第一柱状透镜的 1 个间距长度以上的振幅驱动该第一柱状透镜,或者在所述第 一柱状透镜的透镜轴方向上以所述第二柱状透镜的 1 个间距长度以上的振幅驱动该第二 柱状透镜。
根据上述的结构,能够充分地增多由第一柱状透镜或第二柱状透镜形成的散斑 图案的数目,从而能够实现散斑杂讯进一步被减少的图像显示装置。
本发明所提供的另一种图像显示装置包括 :射出激光的至少红色激光光源、绿 色激光光源及蓝色激光光源、使由所述激光形成的干涉图案随时间变化的干涉图案变化 光学元件、驱动所述干涉图案变化光学元件使其振动的驱动部,以及至少具有基于图像 信号调制所述激光的空间调制元件的图像转换部,其中所述图像显示装置为同步驱动所 述激光光源和所述空间调制元件的场序方式的图像显示装置,所述驱动部与所述激光光 源及所述空间调制元件同步地驱动所述干涉图案变化光学元件,所述绿色激光光源在包 含所述干涉图案的时间变化为零的第一时间区域的指定时间区域不射出绿色激光。
根据上述的结构,在激光光源和空间调制元件被同步驱动的场序方式中,驱动 部与它们同步地驱动干涉图案变化光学元件。 并且,在被驱动部振动驱动的干涉图案变 化光学元件的振幅达到最大或最小时,由激光形成的干涉图案的时间变化为零。 在该干 涉图案的时间变化为零的第一时间区域,不射出绿色激光。 因此,能够抑制与红色激光 或蓝色激光相比视觉感度较高的绿色激光的散斑杂讯被强调,能够实现散斑杂讯被减少 的小型的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述绿色激光光源在包含所述干涉图案的时间 变化达到最大的时间区域的第二时间区域射出所述绿色激光。
根据上述的结构,由于绿色激光光源在包含干涉图案的时间变化达到最大的时 间区域的第二时间区域射出绿色激光,因此绿色激光的散斑图案形成有多种多样。 由 此,能够充分减少与红色激光或蓝色激光相比视觉感度较高的绿色激光的散斑杂讯,能 够实现散斑杂讯被减少的小型的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,在将所述驱动部的驱动信号的 1 个周期分割为 至少 4 个以上的时间区域时,所述绿色激光光源在其中不连续的至少两个以上的时间区 域射出绿色激光。
根据上述的结构,能够实现图像的颜色闪烁被抑制的、散斑杂讯被减少的小型 的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述绿色激光光源在所述两个以上的时间区域 射出的绿色激光的输出值在各时间区域分别不同。
根据上述的结构,在绿色激光光源的散斑图案随绿色激光的输出值而变化的情 况下,通过采用上述的结构,能够充分地增多绿色激光的散斑图案的数目,因此能够实 现散斑杂讯被减少的小型的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述驱动部的共振频率与所述驱动部的驱动信 号的频率基本上相同。
根据上述的结构,由于以驱动部的振动系统的共振频率驱动驱动部,因此,即 使使驱动部小型化也能使驱动部的增益充分地增大。 因此,能够得到足够大的散斑图案 的数目,从而能够实现散斑杂讯被减少的小型的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述绿色激光光源为将红外激光进行波长转换 而得到绿色激光的 SHG 激光光源。
SHG 激光光源比绿色半导体激光光源容易实现高输出化。 因此,通过采用上述 的结构,能够实现散斑杂讯被减少的明亮的低耗电的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述绿色激光光源包括 :射出红外激光的红外 激光光源、由所述红外激光激励的固体激光晶体,以及将被所述固体激光晶体激励的红 外激光波长转换为绿色激光的波长转换元件。
通过采用上述的结构,能够实现小型的 SHG 激光光源,能够实现散斑杂讯被减 少的小型且低耗电的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述驱动部还包括光检测器,通过用所述光检 测器检测透过所述干涉图案变化光学元件的透射光或来自所述干涉图案变化光学元件的 反射光的一部分,检测所述干涉图案变化光学元件的位置。
根据上述的结构,由于能够将适合干涉图案变化光学元件的位置状态的光检测 器的检测信号反馈给驱动部的驱动动作,因此能够不受噪声或随时间变化的影响,实现 可精度良好地减少散斑杂讯的小型的图像显示装置。
在上述结构中,较为理想的是,所述图像显示装置还包括监视用线圈,所述驱 动部为电磁感应式的致动器,所述监视用线圈以电磁方式检测所述致动器的驱动速度。
在致动器的动作与驱动致动器的驱动信号间,有时会由于致动器的机械性时间 延迟而在时间上产生偏差。 例如,致动器的振幅达到最大的时机与驱动信号的电流波形 的振幅达到最大的时机有时会产生偏差。 对此,通过设置监视用线圈,可以不观测施加 到线圈上的驱动信号,而是直接观测致动器的运动。
根据上述的结构,能够精度良好地检测致动器的速度,能够精度良好地实现致 动器的速度、空间调制元件与激光光源的同步。 因此,能够不受致动器相对于驱动信号 的时间延迟的影响,精度良好地实现散斑杂讯被减少的小型的图像显示装置。另外,发明的详细说明项中的具体实施方式或实施例终究是用于明确本发明的 技术内容的,不应仅限定于这样的具体例而进行狭义的解释,而能够在本发明的精神和 所记述的权利要求书的范围内进行种种变更而加以实施。
产业上的利用可能性
本发明的图像显示装置能够在不使用马达等的情况下实现散斑杂讯被充分减少 的小型的图像显示装置,并且将激光光源用作光源,因此能够实现色彩再现范围较广的 低耗电的图像显示装置,因而是有用的。