[发明专利]激光用光扩散单元、使用该单元的透射及图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光用光扩散单元、使用该光扩散单元的激光透 射及图像显示装置，其中，所述激光用的光扩散单元用于除去由于从 液晶显示装置等图像显示装置中使用的激光光源所发出的激光而在显 示图像上产生的斑点噪声(speckle noise)。

背景技术

近年来，具有将半导体激光用于图像显示装置的光源的倾向。以 往，作为这样的光源，一直使用超高压水银灯或LED等。然而，经常 要求提高颜色再现性和扩大颜色显示范围。由感应发射得到的激光由 于具有频带非常窄的发光光谱，因此显现纯色的能力优良。而且，若 将激光所产生的3原色(红、绿、蓝)组合，则与已知的光源相比在可显 现非常高的色域的方面更优良。因此，成为图像显示装置用的具有魅 力的光源。而且，目前，已克服可见光激光产生装置的大小、耗电量、 及成本等在实用化时成为障碍的问题，而实际上正生产以半导体激光 作为光源的可显现广色域的大型背投影式电视。

已知：若使用对应上述3原色的3种激光(例如，蓝色：460nm、 绿色：532nm、红色：635nm)的组合，则可确保NTSC色域的150至 170%的范围，可得到比已有的其它任一种方式的显示器更接近实物的 影像。例如，使用布朗管(Braun tube)的CRT显示器能够显现的色域是 NTSC色域的60至70%，虽然比液晶显示器优良，但如果与组合上述 3种激光能够显现的色域相比，则为相当狭窄。

需要说明的是，上述的NTSC色域是指由美国的National  Television System Committee(国家电视标准委员会，NTSC)制定的模拟 电视方式的色域的标准规格。

如上所述，3原色的激光的组合在色域的显现上优良，但若直接利 用则存在产生斑点噪声的问题。即，从激光光源射出的光，由于是非 常容易干涉的相干光，因此当直接应用于图像显示时，最终被投影的 图像中常常产生明部与暗部在图像整体上若隐若现的被称为斑点噪声 的光斑。因此，当直接利用激光时，与使用一直以来利用的光源的图 像显示装置相比，可见度变差。为了改善上述问题而利用半导体激光 作为图像显示装置的光源，则必须降低或除去斑点噪声，使其接近非 相干光，防止对可见度造成不良影响。其中，无斑点噪声的投影光被 称为非相干光。

对于此问题，已提出各种解决法。例如：在专利文献1中公开了 使激光通过进行旋转的扩散元件(例如磨砂玻璃)而使投影在屏幕上的 图像的斑点图案移动的方法。若扩散元件的旋转速度足够快，则观察 者的眼睛无法检测到斑点，看起来会像是斑点已消失了。然而，需要 将使扩散元件旋转的结构搭载到图像显示装置中，存在图像显示装置 复杂化的缺点。

在专利文献2中记载了通过激光在屏幕上扫描的同时显示图像的 类型的装置。根据该装置，随着通过在屏幕上的扫描方向周期性地配 置有圆柱透镜的双凸透镜进行激光扫瞄，射向透镜焦点的光的入射角 变化，投影至屏幕上的光的斑点图案也变化，结果，降低斑点噪声。 此装置虽然具有不使用驱动机构的优点，但时常需要进行投影的特殊 屏幕。此外，仅用于扫描方式类型的装置等的限制多。

在专利文献3及专利文献4中公开了制作使激光的斑点噪声降低 的光纤束元件的技术。其特征在于，使用任意2根光纤的长度之差大 于光源的相干长度的、由多个光纤构成的光纤束。光纤的数目越多， 则斑点噪声越降低。因此，为了得到性能良好的光纤束，需要数十至 数百根长度不同的光纤。可以认为这与制造成本增加有关。此外，为 了将该光纤束装入装置中，需要较大的体积，不能说有利于装入使用 现有的激光光源的图像显示装置中。

专利文献5中涉及激光照明光学装置，公开了通过用光路差不同 的复数个阶梯状反射镜使该光学系统中的光束分割反射而降低斑点噪 声的方法。根据该方法，通过使分割后的光束的光路长度比相干长度 更长，使空间相干性降低。结果，合成出干涉性弱的光束，斑点噪声 降低。在该方法中，阶梯状反射镜的分割数越多，斑点噪声的降低效 果越大。因此，如果使降低效果增大，则认为会增加斑点消除部的体 积，从而产生与专利文献3及专利文献4的光纤束的情况同样的问题。