[发明专利]图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种影像投影机、电视接收机、液晶面板等图像显示装置，特别是涉及一种小型的、适于携带的图像显示装置。

背景技术

近年来，通过将发光效率高、并被小型化的红色、绿色以及蓝色的激光光源与液晶元件、扫描镜、微镜等空间光调制元件进行组合而实现了激光器，将该激光器作为光源的图像显示装置的开发变得非常活跃。由于激光器具有单色性，因此，上述的图像显示装置与以往的使用了滤色器的液晶显示器/投影机、使用了荧光体的CRT、等离子显示器等相比，可具有1.2至1.7倍的色彩再现范围。并且，由于激光容易进行聚光以及具有直线性，因此能够使光学系统小型化。因而，有望实现以往难以实现的高精度显示器、超小型投影机等。

如美国专利公报第3818129号(以下称作“专利文献1”)所揭示的那样，很早以前就开始进行激光显示器的研究。在研究开始的当时，作为激光光源几乎都使用气体激光器，而作为空间光调制元件使用的是扫描镜、检流镜(galvano mirror)。近年来，红色以及蓝色的半导体激光器实现高输出化，并且开发了利用固体激光器和基于非线性光学效果的波长变换的绿色激光器、以及各种空间光变化元件。在美国专利公报第5255082号(以下称作“专利文献2”)中公开了一种组合了上述激光光源、扫描镜、以及一维微镜的图像显示装置。另外，在美国专利公报第5506597号(以下称作“专利文献3”)中开发、报告了使用二维微镜的图像显示装置，在美国专利公报第6183092号(以下称作“专利文献4”)以及第6910774号(以下称作“专利文献5”)中开发、报告了使用小型液晶面板、反射型液晶面板(LiquidCrystal On Silicon：LCOS)的图像显示装置。

另外，关于上述图像显示装置的装置结构，在专利文献4和5中公开了按色彩进行了二维调制之后，通过棱镜进行合波的方法。图24示意了专利文献4和5中记载的二维图像显示装置的结构。从激光光源101发出的激光102通过透镜103以及柱透镜104而被准直。准直光在设置在镜驱动装置106中的平面镜105被扫描。经过扫描的射束107通过场透镜108以及偏振棱镜109而射入LCOS元件112。入射的射束110中偏振方向被转动的射束111穿过偏振棱镜109的棱镜面，通过中继透镜113、光路变换镜115、以及投影透镜117，作为射出光118而射出。

图25示意了以往的激光显示器的概要结构。来自红色、绿色、蓝色的各个激光光源5100a至5100c的光，其射束直径通过扩束器5102而被扩大，并射入光学积分器(opticalintegrator)5103中。光学积分器5103是以相同的照明强度照明空间光调制元件5107上的矩形开口的均匀照明光学系统。光学积分器5103具有串接配置了两枚矩形形状的单位透镜排列成二维格子状的复眼透镜的构造。

穿过了光学积分器5103的光通过扩散板5106照明空间光调制元件5107。由空间光调制元件5107调制的各色的光，在分色棱镜5109合波，通过投影透镜5110作为全色的图像而成像于屏幕5111上。

在此，扩散板5106降低激光显示装置中特有的斑点噪声。激光光源5100a至5100c的谱宽较窄，干涉性较高。因此，被投影、散射在屏幕5111上的光相互随机地发生干涉，产生细微的颗粒状的斑点噪声。扩散板5106用给予入射的光的波面随机的相位分布的毛玻璃状的透明基板做成。当通过扩散板摇动单元5113摇动扩散板5106时，随着扩散板5106的移动，投影到屏幕5111上的光的相位分布发生变动。其结果，斑点噪声的细微图案也随时间发生变化。通过摇动扩散板5106以便使斑点噪声的图案变化比观察者的残像时间更快，斑点噪声则在观察者的眼中被进行了时间平均，从而感知到没有噪声的高画质的图像。

在上述的图像显示装置中，对于红色、绿色以及蓝色的各激光光源5100a、5100b、5100c，一对一地对应配置有空间光调制元件5107。因此，由于各激光光源5100a、5100b、5100c分别需要均匀照明光学系统，所以部件的件数较多，并且使用如分色棱镜那样成本高的部件。另外，由于均匀照明光学系统占据较大的体积，并且为了降低斑点噪声另外还需要扩散板摇动单元5113，因而存在装置整体变大的问题。