[发明专利]二维图像形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用相干(Coherent)光源作为光源的二维图像形成装置。更具体地来说，是涉及一种具有用于降低出现在显示器内的斑点杂讯(Speckle Noise)的手段的二维图像形成装置。

背景技术

图16所示的是以往的激光显示器的概略结构。来自RGB3色的激光光源101a～101c的各光束(Light Beam)，经扩束器(Beam Expander)102而被放大，通过光线整合器(Light Integrator)103照射二维空间光调制元件107。此光线整合器103，是将长方形的单位透镜(Unit lens)进行二维配置而成的蝇眼透镜(Fly-Eye Lens)，大体上呈高斯(Gauss)分布的光强度分布，在二维空间光调制元件107上成为大体一样的长方形，以同样的强度照射二维空间光调制元件107。在二维空间光调制元件107的前面配置有扩散板105，通过扩散板摇动部112在其面内旋转。通过了二维空间光调制元件107的各束光，经分色棱镜(Dichroic Prism)110而被合波，通过投射透镜109作为全色映像被投射在屏幕108上。

这种激光显示器的特征在于，光源采用了单色性较强的激光光源。在使用了灯的投影机中，由于是将灯光源的具有连续光谱的光分解成RGB3色，所以，RGB各自的光也具有连续的光谱分布，因而不能显示纯粹的单色。与此相对，在激光显示器中，由于使用单色光源，因此能够显示色纯度较高、色彩鲜艳的图像。

然而，在这种显示器中，会出现由于作为光源使用了干涉性较高的激光光源而产生的所谓斑点杂讯的问题。斑点杂讯是激光在屏幕108上被散射时，来自屏幕108上各部分的散射光彼此相互干涉而产生的微小的不规则的杂讯。为了抑制此斑点杂讯，在以往提出的激光显示器中，如图16所述的那样，采用了摇动扩散板105的结构。

即，扩散板105，是将表面进行磨研、加工成玻璃状的扩散板，对射入的光施加随机的相位调制。射入到扩散板105的平行光束变成在一定角度内随机扩散的发散光。通过了扩散板105的光，在二维空间光调制元件107上产生随机的斑点杂讯。通过在扩散板105的表面内摇动该扩散板，二维空间光调制元件107上的斑点杂讯高速地发生变化，同样，投射在屏幕108上的图像的斑点杂讯也高速地发生变化。当用眼睛观察时，所看到的是高速变化的斑点杂讯已被进行时间平均、没有杂讯的光滑的图像。

然而，在上述结构中所存在的问题是，被扩散板105散射了的光的一部分会损失。以下详细说明其情况。

为了更有效地抑制斑点杂讯，只要使在扩散板105的光的扩散角变大就可以。这时，照射二维空间光调制元件107的光的入射角变大，进而照射屏幕108的光的指向屏幕108方向的入射角也变大。瞬间产生的斑点图案，由于是依赖于向屏幕108方向的入射角，所以通过以较大的角度射入，会产生更多的斑点图案，从而能更有效地平均化。

如上所述，在使扩散角变大时，照射到二维空间光调制元件107的图像框外的光和被投射透镜109的瞳孔挡掉(kick)的光会增加，从而造成光的损失。通过使二维空间光调制元件107和扩散板105之间的距离变小，虽然可以减少照射到二维空间光调制元件107的图像框外的光，但反过来，扩散板105的粒子图案会在屏幕108上成像而成为斑点杂讯以外的杂讯。为此，有必要使二维空间光调制元件107和扩散板105之间的距离保持有一定的间隔，这样则不能杜绝偏离到二维空间光调制元件107的图像框外的光。

另一方面，如果将在扩散板105的扩散角设在投射透镜109的亮度(F值)以下，虽然也可以防止被投射透镜109挡掉所引起的光的损失，但是，通常、扩散板105的扩散特性是相对于扩散角其射出的光强度分布呈高斯函数状的分布，随着取的扩散角的增大，被投射透镜109挡掉的光会增加。

而且，在上述的激光显示器中，由于是利用光线整合器103对射束的光强度进行均一化，所以在光线整合器103中需要有一定的光路长度，这样光线整合器103的长度则变长。而且，由于射入到光线整合器103的射束经由扩束器102而被放大，因此射束径也变大，扩束器102及光线整合器103均需要使用有较大径的器件。其结果，由于扩束器102及光线整合器103大型化而使得光学系统变大，从而难以将激光显示器进行小型化。

专利文献1：日本专利公开公报特开平7-297111号

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维图像形成装置，既能够降低斑点杂讯，又可以减少光的损失，并且，还能够使光学系统小型化。