[发明专利]激光图像显示器和用在该激光图像显示器中的光学积分器和激光光源封装

说明书

技术领域

本发明涉及一种在图像显示装置中使用的激光光源封装、一种用于导引来自光源的光的光学积分器、以及诸如电视和图像投影仪之类的一种图像显示装置。具体地，本发明涉及一种能够发射多个波长的激光的激光光源封装、一种适用于所述激光的光学积分器、以及一种使用它们的激光图像显示器。

背景技术

当前，盛行各种方法的图像显示装置。在这种图像显示装置中使用的一种图像显示方法是投影显示方法，其中将已调制的光源光投影到屏幕上以显示图像。通常，在使用这种方法的图像显示装置中采用的光源是灯光源。然而，该灯光源具有以下问题：寿命短、色彩再现区受限、以及光使用效率低。

为了解决灯光源中的这些问题，近来已经实验将激光光源用作投影显示器的光源。在本申请中，将使用激光光源作为光源的图像显示装置称作激光图像显示器。在激光图像显示器中使用的激光光源具有比灯光源更长的寿命，并且由于激光的强方向性而易于提高光使用效率。另外，从激光光源发射的激光在单色性上非常优秀。与通过灯光源实现的色彩再现区相比，它放大了色彩再现区，并且能够显示更鲜艳的彩色图像。

然而，激光图像显示器具有斑点噪声的问题。斑点噪声是由于用于显示图像的激光的高相干性而导致的噪声。这种问题不存在于其中使用灯光源的图像显示装置中。当具有高相干性的激光在屏幕上散射并且到达观看者时，所散射的激光彼此干涉，并且观看者识别出微小的不均匀噪声。斑点噪声表现为其尺寸由观看者眼睛的F值(光圈数)和激光光源的波长限定的颗粒噪声，并且随机排列。当观看者观看图像显示屏幕上的图像时，斑点噪声抑制了观看者识别图像显示屏幕上的图像，并且引起严重的图像退化。为了减小斑点噪声，已经提出了涉及激光图像显示方法和激光图像显示器的各种技术。

专利文献1(JP 06-208089 A)公开了一种配备有用于执行旋转运动的漫射元件的显示装置。将通过用于执行旋转运动的漫射元件的激光用于这种显示装置中的调制元件的照射。用于执行所述旋转运动的漫射元件在时间上有效地改变了照射光相对于调制元件的入射角度。因此，激光相对于图像显示屏幕的入射角度也随时间改变，因此在图像显示屏幕上产生的斑点图案也随时间改变。因此，因为观看者观看到其中斑点图案可变地变化并且时间平均，减小了观看者识别的斑点噪声。

专利文献2[JP-10-293268A]公开了一种配备有光偏转器和蝇眼透镜的激光显示装置。从光源发射的激光通过光偏转器进入这种激光图像显示装置中的蝇眼透镜。所述蝇眼透镜形成与相同配置的元件相同个数的次级光源。从所述次级光源阵列出射的激光进入空间调制器，形成图像，并且将图像显示在屏幕上。因此，在这种显示装置中，照射空间调制器的光源图像实质上是点光源阵列。当将形成上述光源图像的光源用作光源时，难以充分地去除所述斑点噪声。

专利文献3(JP-2003-98476A)公开了一种配备有漫射器和蝇眼(苍蝇眼睛)积分器的激光投影类型显示系统，并且还提出了可移动的漫射器和蝇眼积分器的优化结构。

专利文献4(JP-2004-144936 A)公开了一种其中将漫射元件设置在光源和所照射的对象本体之间的图像显示装置。在这种图像显示装置中，通过与漫射元件相连的振动施加装置振动所述漫射元件，实现了斑点噪声的减小。该文献还提出设置除了所述漫射元件之外的另一个漫射装置。

如上所述，可以通过移动诸如漫射器和漫射片之类的漫射元件并且改变照射光的角度来减小斑点噪声。然而，在这种结构中实际上难以执行照射光角度的精确控制。具有这种结构的装置具有用于将从调制元件发射的光投影到图像显示屏幕上的投影光学系统的光使用效率的问题。

在使用诸如半导体激光器之类的激光光源的图像显示装置领域，很少提出这样的建议：通过具有改进的光使用效率的投影光学系统来改进光使用效率。

在涉及其中采用激光光源的显示器(激光图像显示器)的光学系统的传统建议中，主要关注斑点噪声的减小。在这种传统的建议中几乎看不到以改进包括投影光学系统在内的整个装置的光学系统中的光使用效率为出发点的建议。还没有发现以高水平实现下述两点的技术建议：充分的斑点噪声减小效果和确保较高的光使用效率。

专利文献1：JP06-208089 A

专利文献2：JP10-293268 A

专利文献3：JP2003-098476 A

专利文献4：JP2004-144936 A

发明内容

[本发明要解决的问题]