CN101410752A - 投影型显示装置及斑点降低元件 - Google Patents

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CN101410752A CNA2007800114388A CN200780011438A CN101410752A CN 101410752 A CN101410752 A CN 101410752A CN A2007800114388 A CNA2007800114388 A CN A2007800114388A CN 200780011438 A CN200780011438 A CN 200780011438A CN 101410752 A CN101410752 A CN 101410752A
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水岛哲郎
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Abstract

本发明提供一种可实现小型化，提高可靠性，并且减少斑点噪声的投影型显示装置及减少斑点元件。蓝色激光器(1)、红色激光器(2)以及绿色激光器(3)分别射出蓝色激光、红色激光以及绿色激光，空间光调制元件(14)调制从蓝色激光器(1)、红色激光器(2)以及绿色激光器(3)射出的蓝色激光、红色激光以及绿色激光，投影透镜(15)将由空间光调制元件(14)调制的光投影于屏幕，第一以及第二扩散元件(8)、(9)沿着光轴排列于蓝色激光器(1)、红色激光器(2)以及绿色激光器(3)与空间光调制元件(14)之间，时间性且电气性地改变蓝色激光、红色激光以及绿色激光的扩散程度。

Description

投影型显示装置及斑点降低元件
技术领域
本发明涉及使用激光的投影型显示装置、及降低斑点噪声的斑点降低元件。
背景技术
近年来，由于高输出的蓝色半导体激光器被商业化，再加上红色半导体激光器及基于二次谐波发生(以下简称为SHG)的绿色激光器，使用三原色的激光光源的投影型显示装置的开发在不断推进。作为光源采用作为单色光的激光器，从而可得到可再现的色彩范围广，并且消耗电力也较少的投影型激光装置。在如上所述的使用激光光源的投影型显示装置中，斑点噪声成为问题。斑点噪声，是在使用作为干涉性高的光的激光在屏幕上成像时，由具有微细凹凸的屏幕所反射的激光彼此干涉而产生的无规则的干涉图案。在以往的投影型显示装置中，通过让扩散板机械性地运动，从而使干涉图案在屏幕上高速运动，以使斑点噪声不被人眼观测到。(例如参照日本专利公开公报特开平6-208089号(以下称作“专利文献1”))。
图12是表示专利文献1中记载的以往的投影型显示装置的结构图。在图12中，从红色激光器101、蓝色激光器103及绿色激光器105射出的激光，由分色镜(dichroicmirror)102、104、106波长选择性地分别反射后，合成在同一光轴上。合成后的激光，经毛玻璃等构成的扩散元件107扩散后，通过透镜109照明空间光调制元件110。被由空间光调制元件110调制的激光，通过投影透镜111在屏幕112上成像。利用马达108旋转扩散元件107，从而让上述干涉图案在屏幕112上高速运动，以此使斑点噪声消失。
然而，在以往的投影型显示装置的结构中，需要使扩散元件机械性地运动，因此必需要有马达108等致动器，从而存在装置趋于大型化，机械部磨损等引起可靠性降低等问题。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，其目的在于提供一种可实现小型化且能提高可靠性、而且可降低斑点噪声的投影型显示装置及斑点降低元件。
本发明所涉及的投影型显示装置，包括：激光光源；空间光调制元件，调制从上述激光光源射出的激光；投影透镜，将由上述空间光调制元件调制的光投影到屏幕上；多个扩散元件，沿着光轴排列在上述激光光源与上述空间光调制元件之间，用于时间性且电气性地改变上述激光的扩散程度。
根据该结构，从激光光源射出激光，从激光光源射出的激光由空间光调制元件调制，被由空间光调制元件调制的光通过投影透镜投影于屏幕。而且，利用沿着光轴排列在激光光源和空间光调制元件之间的多个扩散元件，时间性且电气性地改变激光的扩散程度。
因此，并非如以往技术那样使用致动器机械性地改变扩散程度，而是电气性地改变扩散程度，因此可实现小型化且能提高可靠性。此外，时间性地改变激光的扩散程度，因此可降低斑点噪声。
本发明所涉及的斑点降低元件，包括：多个扩散元件，沿着光轴排列在射出激光的激光光源与对从上述激光光源射出的激光进行调制的空间光调制元件之间；驱动部，对上述多个扩散元件施加周期性变化的电压，并时间性且电气性地改变上述激光的扩散程度。
根据该结构，多个扩散元件沿着光轴排列在射出激光的激光光源和对从激光光源射出的激光进行调制的空间光调制元件之间。而且，通过驱动部对多个扩散元件施加周期性变化的电压，并时间性且电气性地改变激光的扩散程度。
因此，并非如以往技术那样使用致动器机械性地改变扩散程度，而是电气性地改变扩散程度，因此可实现小型化且能提高可靠性。此外，时间性地改变激光的扩散程度，因此可降低斑点噪声。
附图说明
图1是表示第一实施例的投影型显示装置的结构的图。
图2是表示第一实施例的扩散元件的驱动电路的结构的模式图。
图3是表示电源电压的时间变化和施加于两个扩散元件的电压的时间变化的图。
图4是表示第一扩散元件的施加电压为0、第二扩散元件的施加电压为V时的各扩散元件的散射情况的图。
图5是表示第一扩散元件的施加电压为V’、第二扩散元件的施加电压为V-V’时的各扩散元件的散射情况的图。
图6是表示第一扩散元件的施加电压为V、第二扩散元件的施加电压为0时的各扩散元件的散射情况的图。
图7是表示第二实施例的投影型显示装置的结构的图。
图8是表示第二实施例的扩散元件的侧视图。
图9是表示第二实施例的扩散元件的电极的俯视图。
图10是表示对各扩散元件独立地施加电压时的扩散元件的结构的图。
图11是表示分别施加于两个扩散元件的电压的时间变化的图。
图12是表示以往的投影型显示装置的结构的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行说明。另外，本发明可在不变更其要点的范围内适宜变更后实施。
(第一实施例)
图1是表示第一实施例的投影型显示装置的结构的图。图1中，投影型显示装置包括蓝色激光器1、红色激光器2、绿色激光器3、反射镜4、分色镜(dichroic mirror)5、6、聚光透镜7、第一扩散元件8、第二扩散元件9、驱动电路10、棒状积分器(rodintegrator)11、透镜(lens)12、偏振光束分离器(polarization beam splitter、PBS)13、空间光调制元件14以及投影透镜15。另外，斑点降低元件具备第一扩散元件8、第二扩散元件9以及驱动电路10。
蓝色激光器1射出蓝色激光，红色激光器2射出红色激光，绿色激光器3射出绿色激光。作为蓝色激光器1和红色激光器2，可适宜地采用半导体激光器。作为绿色激光器3，可适宜地采用使用SHG的固体激光器。
反射镜4反射蓝色激光。分色镜5选择性地反射红色激光，并让除此以外波长的光透过。分色镜6选择性地反射绿色激光，并透过其以外的波长的光。聚光透镜7，将从蓝色激光器1、红色激光器2以及绿色激光器3射出的各激光聚光到棒状积分器11的入射面。
第一以及第二扩散元件8、9由用两片透明电极夹住使液晶已分散的透明薄膜而构成，在本实施例中使用日本板硝子制“UMU film”。第一以及第二扩散元件8、9，在两电极间未施加电压时为不透明，如果施加电压，则扩散度对应于施加电压的大小而减小，最终成为透明。第一以及第二扩散元件8、9的扩散度的最大值大致相同。驱动电路10通过对第一以及第二扩散元件8、9施加电压来驱动第一以及第二扩散元件8、9。棒状积分器11由长方体的玻璃部件构成，将射入的激光的光量分布均匀化。
透镜12将棒状积分器11的射出端面的像成像于空间光调制元件14。偏振光束分离器13将射入的激光分离为相互垂直的两个偏振光成分。本实施例的偏振光束分离器13透过P偏振光成分，并反射S偏振光成分。空间光调制元件14，在本实施例中由反射型液晶面板构成，对棒状积分器11的射出端面的像进行调制。投影透镜15将被由空间光调制元件14调制的像投影在屏幕16上。
以下，结合图1说明本发明第一实施例的投影型显示装置的动作。从蓝色激光器1射出的蓝色激光被反射镜4反射，从红色激光器2以及绿色激光器3射出的红色激光以及绿色激光分别被分色镜5、6波长选择性地反射，各激光被合成在同一光轴上。被合成的激光由聚光透镜7聚光于棒状积分器11的入射端面。被合成的激光在透过第一以及第二扩散元件8、9时，对应于从驱动电路10施加于第一以及第二扩散元件8、9的电压的大小而扩散。
被由第一以及第二扩散元件8、9扩散的激光射入棒状积分器11。射入棒状积分器11的激光在内部多重反射，因此在射出端面得到大致均匀的光量分布。从棒状积分器11射出的激光，通过透镜12和偏振光束分离器13照射于空间光调制元件14。透镜12被设置为使棒状积分器11的射出端面和空间光调制元件14形成共轭(conjugate)关系。此外，射入偏振光束分离器13的激光为S偏振光，由偏振光束分离器13的反射面反射后射入空间光调制元件14。
空间光调制元件14基于来自未图示的控制电路的信号对被照射的光进行空间调制，并反射调制光使其成为相对于偏振分光镜13的P偏振光。成为P偏振光的调制光透过偏振光束分离器13后，通过投影透镜15成像于屏幕16。蓝色激光器1、红色激光器2和绿色激光器3依次进行脉冲发光，空间光调制元件14与该脉冲发光同步地基于各色的成分信息对激光进行空间调制，从而获得彩色影像。
接下来，结合图2～图6对第一以及第二扩散元件8、9的动作进行说明。图2是表示扩散元件的驱动电路的结构的模式图。另外，图2中与图1相同的部件标注相同编号并省略说明。在图2中，第一扩散元件8由透明电极8a、8c及被由透明电极8a、8c夹住的液晶分散薄膜8b构成。第二扩散元件9由透明电极9a、9c及被由透明电极9a、9c夹住的液晶分散薄膜9b构成。
第一扩散元件8的其中一个透明电极8a接地，另一个透明电极8c与第二扩散元件9的其中一个透明电极9a连接并与交流电源10a连接。此外，第二扩散元件9的其中一个透明电极9c(应为9a)，与第一扩散元件8的另一个透明电极8c连接并与交流电源10a连接，另一个透明电极9c与输出与交流电源10a的输出电压最大值相同的电压的直流电源10b连接。
透明电极9c由直流电源10b被施加有电压V。透明电极8c与透明电极9a连接，分别由交流电源10a施加0到V的交流电压。电压变化的周期例如为60Hz。当透明电极8c和透明电极9a的电压为0时，第一扩散元件8的施加电压为0，第一扩散元件8成为散射体。同时，第二扩散元件9的施加电压为V，第二扩散元件9成为透明体。另一方面，当透明电极8c和透明电极9a的电压为V时，第一扩散元件8的施加电压为V，第一扩散元件8成为透明体。同时，第二扩散元件9的施加电压为0，第二扩散元件9成为散射体。
图3是表示电源电压的时间变化、和施加于第一以及第二两个扩散元件8、9的电压的时间变化的图。如图3所示，交流电源10a的电源电压在0至V变化，第一以及第二扩散元件8、9，在每周期重复散射状态和透过状态各一次。第一以及第二扩散元件8、9当被施加最大的交流电压值V时，成为透过状态，而当被施加最小的交流电压值0时，成为最大散射状态。而且，当电压值从V向0变化时，第一以及第二扩散元件8、9从透过状态(最小散射状态)向最大散射状态变化，当电压值从0向V变化时，第一以及第二扩散元件8、9从最大散射状态向透过状态(最小散射状态)变化。另外，第一扩散元件8的电压波形和第二扩散元件9的电压波形错开1/2周期。即，第一扩散元件8为透明体时，第二扩散元件9为散射体，第一扩散元件8为散射体时，第二扩散元件9为透明体。
图4～图6表示在扩散元件中的散射情况。图4是表示第一扩散元件8的施加电压为0、第二扩散元件9的施加电压为V时的各扩散元件的散射情况的图，图5是表示第一扩散元件8的施加电压为V’、第二扩散元件9的施加电压为V-V’时的各扩散元件的散射情况的图，图6是表示第一扩散元件8的施加电压为V、第二扩散元件9的施加电压为0时的各扩散元件的散射情况的图。另外，电压V’为0～V之间的值。
如图4～图6所示，施加于透明电极8c和透明电极9a的交流电压从0变化为V的期间，在第一以及第二扩散元件8、9中的光散射情况按照图4、图5以及图6顺序变化。即，如图4所示，当交流电压为0时，第一扩散元件8将射入的激光散射，第二扩散元件9透过被由第一扩散元件8散射的激光。并且，如图5所示，当交流电压为V’(0～V之间的值)时，第一扩散元件8将射入的激光散射，第二扩散元件9进一步散射被由第一扩散元件8散射的激光。进一步，如图6所示，当交流电压为V时，第一扩散元件8透过所射入的激光，第二扩散元件9散射被由第一扩散元件8透过的激光。
这样，由于第一以及第二扩散元件8、9交替重复散射以及透过，因此，可起到与散射激光的位置在第一以及第二扩散元件8、9之间移动相同的作用。因此，在图1中，照明空间光调制元件14的各像素的光的角度高速变化，所以屏幕16上的干涉图案即斑点噪声以人眼无法追踪到的速度变动，其结果可降低斑点噪声。
进一步，如考虑光谱发光效能(spectral luminous efficiency)，与红色激光器或蓝色激光器的斑点噪声相比，绿色激光器的斑点噪声更容易检测出。因此，通过使绿色激光器3发光时施加于第一以及第二扩散元件8、9的电压V1小于蓝色激光器1和红色激光器2发光时施加于第一以及第二扩散元件8、9的电压V2，可以使绿色激光的扩散度大于蓝色激光以及红色激光的扩散度，使绿色激光的斑点噪声减少，且可降低因蓝色激光以及红色激光的扩散引起的光利用效率损失。
另外，在本实施例中，电压变化的周期例为60Hz，但本发明并不限定于此，只要是10Hz以上即可。虽然人眼感知图像闪烁的频率(临界闪烁频率(critical flickerfrequency))随着年龄或视觉环境而有所变化，但一般而言为60Hz左右。该图像的闪烁为画面整体闪烁时的知觉，对于斑点噪声那样的画面内亮度差的知觉，可感知的频率则更低。在亮度变化为0％时不存在图像的闪烁(临界闪烁频率＝0Hz)。另外，如设能够以60Hz左右的频率知觉亮度变化达到100％的画面整体的闪烁，则对于斑点噪声那样的20～30％左右的亮度变化，以10～20Hz以上的频率驱动第一以及第二扩散元件8、9足以。
此外，将两个扩散元件中的投影透镜一侧的第二扩散元件9临近棒状积分器11设置，如设棒状积分器11的开口径为A、光源一侧的第一扩散元件8和投影透镜一侧的第二扩散元件9的间隔为L、第一以及第二扩散元件8、9的最大扩散角为θ(rad)，则扩散元件的间隔L满足下述(1)式。
L＜A/(2θ)····(1)
通过如上述(1)式所示地设定扩散元件的间隔L，即便光源一侧的第一扩散元件8以最大扩散角扩散激光，激光也会全部射入棒状积分器11的开口内，因此无光量损失，且可获得最大的光扩散效果，斑点噪声的除去效果也达到最大。
另外，较为理想的是，当扩散元件为三个以上时，也将最靠近激光光源的扩散元件和最靠近投影透镜的扩散元件的间隔L设定为满足上述(1)式。
根据上述结构，沿光轴方向排列设置第一以及第二扩散元件8、9，且使第一以及第二扩散元件8、9的扩散度的变化周期错开半周期，从而可降低斑点噪声。另外，由于对应于激光波长改变第一以及第二扩散元件8、9的扩散度，因此可针对各波长进行斑点噪声降低的最优化。此外，由于第一以及第二扩散元件8、9设置于聚光透镜7的会聚光路中，因此可使由第一以及第二扩散元件8、9扩散的扩散光小于投影透镜15的物侧NA(数值孔径)，从而可防止扩散光大于投影透镜15的物侧NA所引起的利用效率的降低。
另外，本实施例中，也可使用内部中空的光管(light pipe)替代棒状积分器11。此外，扩散元件也可为三个以上的多个。另外，虽然使用反射型液晶元件作为空间光调制元件，但也可使用数字微镜装置(Digital Mirror Device)等空间光调制元件。此外，棒状积分器11仅用于光量分布的均匀化，与斑点噪声的降低无关。因此，在允许光量分布存在一定程度的不均的情况下也可省去棒状积分器11。此外，在本实施例中，第一以及第二扩散元件8、9的扩散度大致相同，但扩散度也可不同。例如，还可通过使第一扩散元件8的扩散度小于第二扩散元件9的扩散度，从而减少在棒状积分器11的入射端面的光量损失。
(第二实施例)
下面，对第二实施例的投影型显示装置进行说明。图7是表示第二实施例的投影型显示装置的结构的图。在图7中，对于与图1相同的结构要素使用相同的符号，并省略其说明。
在图7中，投影型显示装置包括蓝色激光器1、红色激光器2、绿色激光器3、凹透镜17a～17c、凸透镜18a～18c、扩散元件19a～19c、驱动电路20a～20c、透镜21a～21c、空间光调制元件22a～22c、色合成棱镜23以及投影透镜15。
凹透镜17a～17c与凸透镜18a～18c，构成各自的光束扩展器(beam expander)光学***，凹透镜17a～17c扩展射入的激光，凸透镜18a～18c将射入的激光转换为平行光。扩散元件19a～19c使射入的激光扩散。另外，关于对扩散元件19a～19c将在后面叙述。驱动电路20a～20c，通过对扩散元件19a～19c施加电压来驱动扩散元件19a～19c。透镜21a～21c，将被由扩散元件19a～19c扩散的各激光成像于空间光调制元件22a～22c。空间光调制元件22a～22c，在本实施例中由透过型液晶面板构成，调制被由扩散元件19a～19c扩散的各激光。色合成棱镜23，合成被由空间光调制元件22a～22c调制的各激光。
以下，结合图7说明本发明第二实施例的投影型显示装置的动作。另外，从蓝色激光器1射出的激光受到的作用，与从红色激光器2以及绿色激光器3射出的激光受到的作用相同，因此仅对从图7中蓝色激光器1射出的激光进行说明，省略对其他激光的说明。
从蓝色激光器1射出的激光，通过由凹透镜17a和凸透镜18a构成的光束扩展器光学***放大后射入扩散元件19a。扩散元件19a，通过驱动电路20a时间性以及空间性地被调制扩散度，扩散透过的激光。被由扩散元件19a扩散的激光，透过透镜21a后照明空间光调制元件22a。空间光调制元件22a，基于投影图像的蓝色成分的色彩信号对激光进行空间调制。经空间调制的激光，通过色合成棱镜23和其他色彩的激光合成于同一光轴上。被由色合成棱镜23合成的激光，通过投影透镜15成像于未图示的屏幕上。
结合图8以及图9说明扩散元件19a的结构以及动作。图8以及图9是表示扩散元件19a的结构的图，图8是表示第二实施例的扩散元件19a的侧视图，图9是表示第二实施例的扩散元件19a的电极的俯视图。另外，扩散元件19b、19c的结构与扩散元件19a的结构相同。
在图8中，扩散元件19a由第一扩散元件25、第二扩散元件26、及共用基板24构成。第一扩散元件25由透明电极25a、25c及被由透明电极25a、25c夹住的液晶分散薄膜25b构成。第二扩散元件26由透明电极25a、26c及被由透明电极25a、26c夹住的液晶分散薄膜26b构形。共用基板24将被由第一扩散元件25透过或扩散的激光引导到第二扩散元件26。以第一扩散元件25的透明电极25c与第二扩散元件26的透明电极26a相对的状态，第一扩散元件25和第二扩散元件26被贴合于共用基板24。
在图9中，环状透明电极27，是将透明电极26c分割为以光轴为中心的多个环状区域而形成的。在图9中，仅图示了环状透明电极中的一个，在激光通过的整个区域内，在同轴上形成有多个环状透明电极27。即，透明电极25a与透明电极26c相同，被分割为多个环状区域，形成有环状透明电极27。
第二实施例的扩散元件19a的动作与第一实施例的第一以及第二扩散元件8、9的动作不同之处在于，形成了环状透明电极27，也可空间性地改变扩散度。即，分别将不同的电压施加于形成环状透明电极27的多个环状区域。例如，在环状透明电极27的中心部分施加增大扩散度的电压，在周边部分施加减小扩散度的电压。关于激光的光强度分布，由于在中心部分的光强度高，而在周边部分的光强度低，因此通过使光强度高的区域大幅度扩散，光强度低的区域小幅度扩散，从而可使透过扩散元件19a之后的激光的光强度分布均匀化。
另外，本实施例的环状区域，不仅包含以光轴为中心的圆形区域，也包含以光轴为中心的椭圆形区域。
这样，如图9所示，在第一扩散元件25的透明电极25a和第二扩散元件26的透明电极26c设置环状透明电极27，分别施加不同的电压并且对透明电极25c和透明电极26a施加交流电压，从而可时间性以及空间性地调制激光的扩散程度，实现斑点噪声的降低和强度分布的均匀化。根据上述结构，通过时间性以及空间性地调制扩散元件的扩散程度，可使激光的强度分布均匀化，并且可降低斑点噪声。
此外，由于多个区域包含以光轴为中心的多个环状区域，因此可根据激光的光束截面形状空间性地改变扩散程度，使激光的强度分布均匀化。此外，对于多个环状区域，也可从中心部分的环状区域向着周边部分的环状区域，减小激光的扩散程度。即，激光的强度分布为中心部分的强度高，周边部分的强度低。因此，使强度高的区域大幅度扩散，强度低的区域小幅度扩散，从而可使透过扩散元件19a之后的激光的强度分布更加均匀化。此外，通过在透明的共用基板24的与光轴垂直的面上相互对置地形成第一扩散元件25以及第二扩散元件26，可由共用基板24预先确定第一扩散元件25和第二扩散元件26的间隔，无需进行扩散元件相互的位置调整，还可实现薄型化。
另外，在第一、第二实施例中，对第一以及第二两个扩散元件8、9的共用电极(透明电极8c、9a)施加交流电压，但本发明并不限定于此，亦可分别对第一以及第二两个扩散元件8、9单独地施加电压。
图10是表示对各扩散元件独立地施加电压时的扩散元件的结构的图。第一扩散元件8的透明电极8a、8c与施加从-V到+V周期性地变化的交流电压的第一交流电源31连接，第二扩散元件9的透明电极9a、9c与施加从-V到+V周期性地变化的交流电压的第二交流电源32连接。当第一以及第二扩散元件8、9的施加电压为+V以及-V时，第一以及第二扩散元件8、9成为散射体，当第一以及第二扩散元件8、9的施加电压为0时，第一以及第二扩散元件8、9成为透明体。
图11是表示分别施加于两个扩散元件的电压的时间变化图。如图11所示，第一扩散元件8的电压波形33和第二扩散元件9的电压波形34错开1/4周期。因此，当第一扩散元件8的施加电压为+V时，第一扩散元件8成为散射体。此时，第二扩散元件9的施加电压为0，第二扩散元件9成为透明体。另外，当第一扩散元件8的施加电压为0时，第一扩散元件8成为透明体。此时，第二扩散元件9的施加电压为+V，第二扩散元件9成为散射体。此外，当第一扩散元件8的施加电压为-V时，第一扩散元件8成为散射体。此时，第二扩散元件9的施加电压为0，第二扩散元件9成为透明体。
第一以及第二扩散元件8、9被施加交流电压值±V时，成为最大散射状态，被施加交流电压值0时，成为透过状态。而且，当电压值从+V向0变化时，第一以及第二扩散元件8、9从最大散射状态向透过状态(最小散射状态)变化，当电压值从0向-V变化时，第一以及第二扩散元件8、9从透过状态(最小散射状态)向最大散射状态变化。另外，在电压值从-V向0变化时，第一以及第二扩散元件8、9从最大散射状态向透过状态(最小散射状态)变化，当电压值从0向+V变化时，第一以及第二扩散元件8、9从透过状态(最小散射状态)向最大散射状态变化。
这样，分别对第一以及第二扩散元件8、9单独地施加电压的情况下，照明空间光调制元件14的各像素的光的角度也高速变化，因此屏幕16上的干涉图案即斑点噪声以人眼无法追踪到的速度变动，其结果可降低斑点噪声。
另外，上述的投影型显示装置设置有两个扩散元件，对各扩散元件单独地施加电压，但本发明并不限定于此，也可设置三个以上扩散元件，对各扩散元件单独地施加电压。特别是，在设置有n(n为自然数)个扩散元件、且对各扩散元件单独地施加电压时，施加于各扩散元件的电压的相位差设定为1/(2n)周期。据此，在分别对n个扩散元件单独地施加电压的情况下，照明空间光调制元件14的各像素的光的角度也高速变化，因此屏幕16上的干涉图案即斑点噪声以人眼无法追踪到速度变动，其结果可降低斑点噪声降低。
此外，本实施例的两个扩散元件，模拟式地改变扩散程度，但本发明并不限定于此，在设置有三个以上扩散元件时，也可数字式地改变这些扩散元件的扩散程度。此时，可使用价格低且耐电路噪声的数字电路作为驱动扩散元件的驱动电路。通过增加扩散元件数，可更高精度地改变扩散程度。另外，即便扩散元件数为两个，也可通过模拟式地(以多值)驱动，从而与增加扩散元件数的情形相同地、可以更高的精度改变扩散程度。
此外，本实施例的扩散元件的施加电压为正弦波，但本发明并不限定于此，例如也可为三角波，只要各施加电压为相互抵消的波形即可。
另外，在上述的具体实施方式中，主要包括具有以下结构的发明。
本发明所涉及的投影型显示装置，包括：激光光源；空间光调制元件，调制从上述激光光源射出的激光；投影透镜，将由上述空间光调制元件调制的光投影到屏幕上；及多个扩散元件，沿着光轴排列在上述激光光源与上述空间光调制元件之间，用于时间性且电气性地改变上述激光的扩散程度。
根据该结构，从激光光源射出激光，而从激光光源射出的激光被由空间光调制元件调制，被由空间光调制元件调制的光通过投影透镜被投影于屏幕。而且，利用沿着光轴排列在激光光源和空间光调制元件之间的多个扩散元件，时间性且电气性地改变激光的扩散程度。
因此，并非如以往技术那样使用致动器机械性地改变扩散程度，而是电气性地改变扩散程度，因此可实现小型化且能提高可靠性。而且，由于时间性地改变激光的扩散程度，因此可降低斑点噪声。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述多个扩散元件的扩散程度各自周期性地改变，且每个上述扩散元件的周期性的扩散程度的变化的相位错开。
根据该结构，多个扩散元件的扩散程度分别周期性地改变，各扩散元件的周期性的扩散程度的变化的相位错开，因此可时间性地变动斑点噪声。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述多个扩散元件被设置在聚光路中。根据该结构，多个扩散元件设置在会聚光路中，因此可使由多个扩散元件扩散的扩散光小于投影透镜的物一侧数值孔径，防止扩散光大于投影透镜的物一侧数值孔径所引起的利用效率的降低。
此外，较为理想的是，在上述的投影型显示装置中，上述多个扩散元件包含在一个周期内从散射状态到透明状态变化一次的两个扩散元件，上述两个扩散元件的相位差为半个周期。
根据该结构，在一个周期内从散射状态到透明状态变化一次的两个扩散元件的相位差为半个周期，因此如果其中一侧扩散元件为散射状态，则另一侧扩散元件为透明状态，照明空间光调制元件的各像素的光的角度高速变化，因此斑点噪声以人眼无法追踪到的速度变动，其结果可降低斑点噪声。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述多个扩散元件包含第一扩散元件和第二扩散元件，每个扩散元件具有使液晶已分散的透明薄膜及用于夹住上述透明薄膜的两个透明电极，其中，第一扩散元件的其中一侧透明电极被接地，另一侧透明电极与第二扩散元件的其中一侧透明电极连接并与交流电源连接，第二扩散元件的其中一侧透明电极与第一扩散元件的另一侧透明电极连接并与交流电源连接，另一侧透明电极与输出与上述交流电源的输出电压的最大值相同的电压的直流电源连接。
根据该结构，第一扩散元件以及第二扩散元件分别具有使液晶已分散的透明薄膜、及用于夹住透明薄膜的两个透明电极。而且，第一扩散元件的其中一侧透明电极被接地，另一侧透明电极与第二扩散元件的其中一侧透明电极连接并与交流电源连接。此外，第二扩散元件的其中一侧透明电极与第一扩散元件的另一侧透明电极连接并与交流电源连接，另一侧透明电极与输出与交流电源的输出电压的最大值相同的电压的直流电源连接。
即，从交流电源分别对第一扩散元件的另一侧透明电极和第二扩散元件的其中一侧透明电极施加0到V的交流电压的情况下，当交流电压为0时，对第一扩散元件施加的电压为0，第一扩散元件成为散射体。同时，对第二扩散元件施加的电压为V，第二扩散元件成为透明体。另一方面，当交流电压为V时，对第一扩散元件施加的电压为V，第一扩散元件成为透明体。同时，对第二扩散元件施加的电压为0，第二扩散元件成为散射体。因此，可利用对两个扩散元件施加交流电压这一简单结构，将两个扩散元件切换为散射状态和透过状态。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述多个扩散元件包含在一个周期内从散射状态到透明状态变化两次的n个扩散元件，其中，各扩散元件的相位差为1/(2n)周期。
根据该结构，在一个周期内从散射状态到透明状态变化两次的n个扩散元件的各相位差为1/(2n)周期，例如扩散元件为两个时，如果其中一侧扩散元件为散射状态，则另一侧扩散元件为透明状态，照明空间光调制元件的各像素的光的角度高速变化，因此斑点噪声以人眼无法追踪到的速度变动，其结果可降低斑点噪声。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述扩散元件包含使液晶已分散的透明薄膜及用于夹住上述透明薄膜的两个透明电极，各扩散元件的两个透明电极与交流电源连接。
根据该结构，扩散元件包含使液晶已分散的透明薄膜及用于夹住透明薄膜的两个透明电极。而且，各扩散元件的两个透明电极与交流电源连接。因此，对各扩散元件分别单独地施加交流电压，因此可分别将多个扩散元件切换为散射状态和透射状态，从而可更精确地改变扩散程度。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述激光光源包含射出红色激光的红色激光光源、射出蓝色激光的蓝色激光光源、及射出绿色激光的绿色激光光源，上述多个扩散元件，对应于上述红色激光、上述蓝色激光以及上述绿色激光的波长来改变扩散程度。
根据该结构，由于根据红色激光、蓝色激光以及绿色激光的波长改变扩散程度，因此可以对各激光的波长分别进行斑点噪声降低的优化。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述多个扩散元件的扩散程度，当从上述绿色激光光源射出的绿色激光射入时达到最大。
如考虑光谱发光效能，则相比于红色或蓝色光的斑点噪声，更容易检测出绿色光的斑点噪声。因此，多个扩散元件，当从绿色激光光源射出的绿色激光射入时扩散程度达到最大，因此可使绿色激光的扩散程度大于蓝色激光以及红色激光的扩散程度，减少绿色激光的斑点噪声，且可降低蓝色激光以及红色激光的扩散引起的光利用效率的损失。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述多个扩散元件的扩散程度大致相同。根据该结构，多个扩散元件的扩散程度大致相同，因此可将施加于各扩散元件的电压的最大值设置为大致相同，从而可简化结构。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述多个扩散元件被分割为多个区域，按每个上述区域分别时间性且电气性地改变扩散程度。
根据该结构，多个扩散元件被分割为多个区域，并按各个区域时间性且电气性地改变扩散程度，因此可空间性地改变激光的扩散程度，使激光的强度分布均匀化。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述多个区域包含以上述光轴为中心的多个环状区域。根据该结构，多个区域包含以光轴为中心的多个环状区域，因此可按照激光的光束截面形状空间性地改变扩散程度，使激光的强度分布均匀化。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中，上述多个扩散元件被相互对置地形成在透明的共用基板的与光轴垂直的面上。根据该结构，多个扩散元件被相互对置地形成于透明的共用基板的与光轴垂直的面上，因此各扩散元件的间隔由共用基板预先确定，无需进行扩散元件的相互的位置调整，还可实现薄型化。
此外，较为理想的是，在上述投影型显示装置中还包括均匀器，接近上述多个扩散元件中的最靠近上述投影透镜的扩散元件，使射入的激光的光量分布均匀化，并且，最靠近上述激光光源的扩散元件与最靠近上述投影透镜的扩散元件的间隔L、各扩散元件的最大扩散角θ、及上述均匀器的入射面的开口径A之间的关系为L＜A/(2θ)。
根据该结构，均匀器接近多个扩散元件中的最靠近投影透镜的扩散元件，使射入的激光的光量分布均匀化。而且，最靠近激光光源的扩散元件和最靠近投影透镜的扩散元件的间隔L、各扩散元件的最大扩散角θ、及均匀器的入射面的开口径A的关系为L＜A/(2θ)。
因此，即便最靠近激光光源的扩散元件以最大扩散角扩散激光，激光也可全部射入均匀器的开口内，无光量损失，且可获得最大的光扩散效果，斑点噪声的除去效果也达到最大。
本发明所涉及的斑点降低元件，包括：沿着光轴排列在射出激光的激光光源与对从上述激光光源射出的激光进行调制的空间光调制元件之间的多个扩散元件；对上述多个扩散元件施加周期性变化的电压、并时间性且电气性地改变上述激光的扩散程度的驱动部。
根据该结构，多个扩散元件，沿着光轴排列在射出激光的激光光源和对从激光光源射出的激光进行调制的空间光调制元件之间。而且，通过驱动部对多个扩散元件施加周期性地变化的电压，时间性且电气性地改变激光的扩散程度。
因此，并非如以往技术那样使用致动器机械性地改变扩散程度，而是电气性地改变扩散程度，因此可实现小型化且能提高可靠性。此外，时间性地改变激光的扩散程度，因此可降低斑点噪声。
产业上的可利用性
本发明的投影型显示装置以及斑点降低元件，可实现小型化并可提高可靠性，而且可降低斑点噪声，可用作为使用激光的投影型显示装置以及降低斑点噪声的斑点噪声降低元件。
此外，本发明的投影型显示装置包括斑点噪声降低的激光光学***，也可用作为前投型投影装置或背投型投影装置等。此外也可仅利用其照明光学***，应用于照明装置或液晶显示器的背面板(back panel)等用途。

Claims (27)

1.一种投影型显示装置，其特征在于包括：
激光光源；
空间光调制元件，调制从所述激光光源射出的激光；
投影透镜，将由所述空间光调制元件调制的光投影到屏幕上；以及
多个扩散元件，沿着光轴排列在所述激光光源与所述空间光调制元件之间，用于时间性且电气性地改变所述激光的扩散程度。
2.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件的扩散程度各自周期性地变化，且每个所述扩散元件的周期性的扩散程度的变化的相位错开。
3.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件包含在一个周期内从散射状态向透明状态变化一次的两个扩散元件，
所述两个扩散元件的相位差为半个周期。
4.根据权利要求3所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件包含第一扩散元件和第二扩散元件，每个扩散元件具有使液晶已分散的透明薄膜及用于夹住所述透明薄膜的两个透明电极，其中，
第一扩散元件的其中一个透明电极被接地，另一个透明电极与第二扩散元件的其中一个透明电极连接并与交流电源连接，
第二扩散元件的其中一个透明电极与第一扩散元件的另一个透明电极连接并与交流电源连接，另一个透明电极与输出与交流电源的输出电压的最大值相同的电压的直流电源连接。
5.根据权利要求4所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述激光光源包含射出红色激光的红色激光光源、射出蓝色激光的蓝色激光光源、及射出绿色激光的绿色激光光源，
所述多个扩散元件，对应于所述红色激光、所述蓝色激光以及所述绿色激光的波长来改变扩散程度。
6.根据权利要求5所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件的扩散程度，当从所述绿色激光光源射出的绿色激光射入时达到最大。
7.根据权利要求6所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件的扩散程度大致相同。
8.根据权利要求7所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件被分割为多个区域，按每个所述区域分别时间性且电气性地改变扩散程度。
9.根据权利要求8所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个区域包含以所述光轴为中心的多个环状区域。
10.根据权利要求9所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件被相互对置地形成在透明的共用基板的与光轴垂直的面上。
11.根据权利要求10所述的投影型显示装置，其特征在于还包括：
均匀器，接近所述多个扩散元件中的最靠近所述投影透镜的扩散元件，使射入的激光的光量分布均匀化，并且，
最靠近所述激光光源的扩散元件与最靠近所述投影透镜的扩散元件的间隔L、各扩散元件的最大扩散角θ、及所述均匀器的入射面的开口径A之间的关系为L＜A/(2θ)。
12.根据权利要求11所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件被设置在聚光路中。
13.根据权利要求12所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件包含在一个周期内从散射状态向透明状态变化两次的n个扩散元件，
各扩散元件的相位差为1/(2n)周期。
14.根据权利要求13所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述扩散元件包含使液晶已分散的透明薄膜及用于夹住所述透明薄膜的两个透明电极，
各扩散元件的两个透明电极与交流电源连接。
15.根据权利要求1或2所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件被设置在聚光路中。
16.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件包含在一个周期内从散射状态向透明状态变化一次的两个扩散元件，
所述两个扩散元件的相位差为半个周期。
17.根据权利要求16所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件包含第一扩散元件和第二扩散元件，每个扩散元件分别具有使液晶已分散的透明薄膜及用于夹住所述透明薄膜的两个透明电极，其中，
第一扩散元件的其中一个透明电极被接地，另一个透明电极与第二扩散元件的其中一个透明电极连接并与交流电源连接，
第二扩散元件的其中一个透明电极与第一扩散元件的另一个透明电极连接并与交流电源连接，另一个透明电极与输出与交流电源的输出电压的最大值相同的电压的直流电源连接。
18.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件包含在一个周期内从散射状态到透明状态变化两次的n个扩散元件，
各扩散元件的相位差为1/(2n)周期。
19.根据权利要求18所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述扩散元件包含使液晶已分散的透明薄膜及用于夹住所述透明薄膜的两个透明电极，
各扩散元件的两个透明电极与交流电源连接。
20.根据权利要求1、2、15～19中任一项所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述激光光源包含射出红色激光的红色激光光源、射出蓝色激光的蓝色激光光源、及射出绿色激光的绿色激光光源，
所述多个扩散元件，对应于所述红色激光、所述蓝色激光以及所述绿色激光的波长来改变扩散程度。
21.根据权利要求20所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件的扩散程度，当从所述绿色激光光源射出的绿色激光射入时达到最大。
22.根据权利要求1、2、15～20中任一项所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件的扩散程度大致相同。
23.根据权利要求1、2、15～22中任一项所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件被分割为多个区域，按每个所述区域分别时间性且电气性地改变扩散程度。
24.根据权利要求23所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个区域包含以所述光轴为中心的多个环状区域。
25.根据权利要求1、2、15～24中任一项所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述多个扩散元件被相互对置地形成于透明的共用基板的与光轴垂直的面上。
26.根据权利要求1、2、15～25中任一项所述的投影型显示装置，其特征在于还包括：
均匀器，接近所述多个扩散元件中的最靠近所述投影透镜的扩散元件，使射入的激光的光量分布均匀化，其中，
最靠近所述激光光源的扩散元件与最靠近所述投影透镜的扩散元件的间隔L、各扩散元件的最大扩散角θ、及所述均匀器的入射面的开口径A之间的关系为L＜A/(2θ)。
27.一种斑点降低元件，其特征在于包括：
多个扩散元件，沿着光轴排列在射出激光的激光光源与对从所述激光光源射出的激光进行调制的空间光调制元件之间；
驱动部，对所述多个扩散元件施加周期性变化的电压、并时间性且电气性地改变所述激光的扩散程度。
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