[发明专利]投射式图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及将由空间光调制元件形成的图像通过激光进行照明，并使用投射透镜投射到屏幕上的投射式图像显示装置。

背景技术

以往，作为用来有效率地得到大画面的图像的一种方式，使用投影机等的投射式图像显示装置。在投射式图像显示装置中，用来自灯的光对用来形成对应于影像信号的图像的液晶面板等的空间光调制元件进行照明，通过投射透镜将其光学像放大投射在屏幕上。

但是，在将灯作为光源的情况下，有以下各种问题：(1)光源的寿命较短而维护变得麻烦、(2)为了将白色光分离为光的三原色而光学系统变得复杂、(3)颜色再现范围较窄等。

为了解决这些问题，提出了使用激光光源来取代灯的投射式图像显示装置。激光光源与灯相比寿命长，并且激光的指向性高，因此光利用率也高。另外，通过其单色性能够确保较宽的颜色再现范围。

但是，由于激光干扰性较高，所以会有发生斑点噪声而画质劣化的问题。斑点噪声是来自激光光源的相位一致的波被表面粗糙的物体面散射、在像面上光束以复杂的相位关系相互干扰而产生的。斑点噪声作为不规则的粒状的强度分布被观察到。

在图像显示装置中，如果出现斑点噪声，则观察者识别为画质的劣化。因此，在提供使用激光的投射式图像显示装置时，斑点噪声的除去、减小是极其重要的。作为这样的减小斑点噪声的方法，提出了各种方法(专利文献1～5)。

在专利文献1中，公开了通过扩大波谱宽度进行激光振荡来减小斑点噪声的方法。此外，在专利文献2中，公开了通过使用波长不同的多个光源得到同样的效果的技术。但是，在如通过波长变换得到的绿色激光那样波谱宽度较窄的电源中，一般很难应用这些技术。

此外，在专利文献3中，公开了将激光分离为P偏振光成分和S偏振光成分，设置光路差而进行合波，并将激光入射到空间光调制元件中的技术。但是，在该方法中，在如液晶光阀那样，向空间光调制元件的入射光必须是直线偏振光的情况下应用较困难。

作为另一研究，有产生随时间变化的没有相关的各种斑点图案，通过其叠加效果减小人感觉的斑点噪声的方法。在专利文献4中，公开了通过使光纤振动而对投射到屏幕上的光的相位施加时间性的调制、产生各种斑点图案的方法。在专利文献5中，公开了通过使复眼透镜以激光光轴为中心旋转，使光向空间光调制元件的入射角度变化，产生各种斑点图案的技术。

专利文献1：日本特开2002-323675号公报

专利文献2：日本特表2004-503923号公报

专利文献3：日本特开2001-296503号公报

专利文献4：日本特开2003-156698号公报

专利文献5：日本特开平11-064789号公报

这些方法都对于斑点噪声的减小是有效的，但通过单一的方法并不能将斑点噪声完全除去，为了得到高画质的影像，优选地同时采用进一步的斑点减小手段。

在上述专利文献1～5中公开的方法是着眼于激光的相位、偏振光、波长这些特性的，但作为影响斑点尺寸的大小的其他原因，屏幕上的投射光的亮度均匀性是重要的。

一般，在液晶光阀或数字微镜元件(DMD：Digtal Micromurror Device)这些具有固定像素构造的二维空间光调制元件中，在像素与像素之间产生光不能通过的部分。由此，在屏幕上，形成称作黑矩阵(black matrix)的、光不能被照射到的像素栅格部分。

如果有像素栅格带来的1像素单位的亮度不匀，则成为在原本的信号中不存在的不自然的图像，相应地导致画质品质的下降。进而，在光源是激光的情况下，对斑点噪声的量也带来影响。

在屏幕上以与人眼的分辨能力同等、或其以下的周期存在亮度不匀的情况下，人眼感觉到的斑点噪声的量受高亮度部位的斑点噪声的量支配。即使在平均亮度相同的情况下，如果有亮度不匀，则与没有亮度不匀的情况相比斑点噪声变大，画质品质下降。因此，为了得到高品质且自然的图像，使像素栅格不醒目是重要的。

作为消除亮度不均而降低斑点噪声的简单的方法，可以考虑将投射光学系统散焦的方法，但投射图像自身成为模糊的没有锐利感的图像，所以不能维持画质品质。

发明内容

本发明鉴于上述情况，目的是提供一种通过简单的方法使像素栅格难以醒目而成为自然的图像、并且能够有效地降低斑点噪声的投射式图像显示装置。

为了解决上述问题，本发明的投射式图像显示装置具备：至少1个激光光源，射出激光；空间光调制元件，根据影像信号调制上述激光；投射光学系统，将从上述空间光调制元件射出的调制激光投射到屏幕上；以及像素分离元件，将上述调制激光通过双折射而在空间上分离。