JP5125528B2 - Projection display - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ光を発する光源を備えた投射型表示装置に関する。   The present invention relates to a projection display device including a light source that emits laser light.

近年、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）をライトバルブ（ＬＶ：Light Valve）として用いた投射型表示装置（以下、液晶プロジェクタという）が盛んに開発されている。また、このような液晶プロジェクタにおいて、光源としてレーザ光源を用いるようにしたものも開発されている。   In recent years, projection display devices (hereinafter referred to as liquid crystal projectors) using a liquid crystal display (LCD) as a light valve (LV) have been actively developed. In addition, a liquid crystal projector in which a laser light source is used as a light source has been developed.

ところで、レーザ光源を用いた液晶プロジェクタでは、コヒーレント光であるレーザ光の干渉により生じるスペックルを低減する必要がある。このようなスペックルが発生すると、表示映像においてちらつきが生じ、表示品質が劣化してしまうからである。   By the way, in a liquid crystal projector using a laser light source, it is necessary to reduce speckle caused by interference of laser light which is coherent light. This is because when such speckles occur, the display video flickers and the display quality deteriorates.

そこで、従来よりスペックルを低減する方法として、種々のものが提案されている。例えば非特許文献１には、リアプロジェクタにおいて、スクリーンを揺動させることによりスペックルを低減させる方法が提案されている。また、非特許文献２には、スペックルを低減するための種々の方法が提案されている。また、特許文献１には、拡散板を回転させることによりスペックルを低減させる方法が提案されている。また、特許文献２には、機械的な駆動によるものではなく、スイッチング素子を用いてスペックルを低減させる方法が提案されている。   Therefore, various methods have been proposed as methods for reducing speckle. For example, Non-Patent Document 1 proposes a method of reducing speckles by swinging a screen in a rear projector. Non-Patent Document 2 proposes various methods for reducing speckle. Patent Document 1 proposes a method for reducing speckles by rotating a diffusion plate. Patent Document 2 proposes a method for reducing speckles by using a switching element, not by mechanical driving.

特開平６−２０８０８９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-208089 特開２００７−１１４３５８号公報JP 2007-114358 A J．Opt．Soc．Am．，ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．１１，ｐ．１２９０−J. Opt. Soc. Am. , Vol. 66, no. 11, p. 1290- 「Speckle in Laser Imagery: Efficient Methods of Quantification and Minimization」，ＩＥＥＥ１９９９，ｐ．３５４“Speckle in Laser Imagery: Efficient Methods of Quantification and Minimization”, IEEE 1999, p. 354

ところが、上記特許文献１による方法では、拡散板による拡散光が常にライトバルブの全面に照射されていることから、電場間の干渉の効果がより大きくなってしまい、スペックルの低減効果が不十分であった。   However, in the method according to Patent Document 1, since the diffused light from the diffusion plate is always irradiated on the entire surface of the light valve, the effect of interference between electric fields becomes larger, and the speckle reduction effect is insufficient. Met.

また、上記特許文献２による方法では、スイッチング素子を利用することにより、離散的な光路同士を重ね合わせている。したがって、この離散的な位置においては、瞬時であるとはいえ一瞬、光路が固定されることになり、映像信号のフレーム周波数によっては、瞬間的にスペックル面が見えてしまう可能性が残るものであった。   In the method according to Patent Document 2, discrete optical paths are overlapped by using a switching element. Therefore, in this discrete position, although it is instantaneous, the optical path is fixed for a moment, and depending on the frame frequency of the video signal, there is a possibility that the speckle surface may be seen instantaneously. Met.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減して表示品質を向上させることが可能な投射型表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a projection display device capable of reducing display noise due to speckle more effectively than before and improving display quality. is there.

本発明の投射型表示装置は、レーザ光を発する光源部と、この光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる光路制御手段と、この光路制御手段から出射したレーザ光を拡散成形する光拡散成形手段と、この光拡散成形手段により拡散成形された拡散光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルと、この液晶パネルにより変調された拡散光をスクリーン上に投射する投射手段とを備えたものである。上記拡散光は、液晶パネル上に部分的に照射されると共に、その少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように液晶パネル上を連続的に移動する。また、上記光路制御手段は、液晶パネル上において拡散光が連続的に回転移動するように、光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる。 The projection display device according to the present invention includes a light source unit that emits laser light, an optical path control unit that continuously moves an emission optical path of the laser light from the light source unit, and a laser beam emitted from the optical path control unit. A light diffusion molding means for molding, a liquid crystal panel for modulating the diffusion light diffused and molded by the light diffusion molding means based on a video signal, and a projection means for projecting the diffused light modulated by the liquid crystal panel on the screen; It is equipped with . Upper Symbol diffused light, while being partially irradiated onto the liquid crystal panel, you move on the liquid crystal panel continuously as at least a part of the irradiation region overlap with each other to each other. Further, the optical path control means continuously moves the emission optical path of the laser light from the light source unit so that the diffused light continuously rotates on the liquid crystal panel.

本発明の投射型表示装置では、光源部からのレーザ光の出射光路が、光路制御手段によって移動させられ、この光路制御手段から出射したレーザ光が、光拡散成形手段によって拡散成形され、拡散光として液晶パネルへ入射する。そしてこの拡散光が映像信号に基づいて液晶パネルにより変調され、変調された拡散光が投射手段によってスクリーン上に投射されることにより、映像信号に基づく映像表示がなされる。ここで、上記拡散光が液晶パネル上に部分的に照射されることにより、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、光路制御手段によってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。   In the projection type display device of the present invention, the optical path of the laser beam from the light source unit is moved by the optical path control unit, and the laser beam emitted from the optical path control unit is diffused and diffused by the light diffusion molding unit. It enters the liquid crystal panel as light. Then, the diffused light is modulated by the liquid crystal panel based on the video signal, and the modulated diffused light is projected on the screen by the projection means, thereby displaying video based on the video signal. Here, by partially irradiating the diffused light on the liquid crystal panel, the interference effect between the electric fields can be suppressed as compared with the conventional case where the diffused light is always applied to the entire surface of the liquid crystal panel. In addition, the optical path control means continuously moves the laser light emission optical path, and continuously moves on the liquid crystal panel so that at least some of the irradiated areas of the diffused light overlap each other. Unlike the case where the discrete optical paths are overlapped as described above, the optical path always fluctuates, and it is avoided that the optical path is fixed even in an instant.

本発明の投射型表示装置では、上記光拡散成形手段と液晶パネルとの間に、拡散光の強度分布を均一にするためのフライアイレンズ系を備えるようにするのが好ましい。このように構成した場合、液晶パネルへ入射する拡散光の光束が均一化するため、液晶パネル上の面内輝度分布が均一となる。これにより、表示映像における輝度分布も均一化されるため、表示品質がさらに向上する。   In the projection display device of the present invention, it is preferable that a fly-eye lens system for making the intensity distribution of the diffused light uniform is provided between the light diffusion molding means and the liquid crystal panel. When configured in this manner, the luminous flux of the diffused light incident on the liquid crystal panel becomes uniform, so that the in-plane luminance distribution on the liquid crystal panel becomes uniform. As a result, the luminance distribution in the display image is also made uniform, so that the display quality is further improved.

本発明の投射型表示装置によれば、光拡散成形手段により拡散成形される拡散光を液晶パネル上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、光路制御手段によってレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。   According to the projection type display device of the present invention, since the diffused light formed by the light diffusion molding means is partially irradiated onto the liquid crystal panel, the interference effect between the electric fields can be suppressed more than before. . In addition, the optical path control means continuously moves the laser light emission optical path and continuously moves the liquid crystal panel so that at least some of the irradiated areas of the diffused light overlap each other. Unlike the case, the optical path always fluctuates, and it is possible to avoid the optical path from being fixed even at an instant. Therefore, noise due to speckle can be reduced more effectively than before, and display quality can be improved.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る投射型表示装置１の基本的な構成について説明する。図１は、投射型表示装置１の概略構成を表すものである。この投射型表示装置１は、以下説明するように各色ごとの３枚の液晶パネルを用いてカラー映像の表示を行ういわゆる３板式の液晶プロジェクタであり、携帯電話端末、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、モバイルコンピュータ、ゲーム機などに内蔵して用いることが可能である。 [First Embodiment]
First, the basic configuration of the projection display device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a schematic configuration of the projection display device 1. The projection type display device 1 is a so-called three-plate type liquid crystal projector that displays color images using three liquid crystal panels for each color, as will be described below, and includes a mobile phone terminal, a digital still camera, a video camera, It can be used in a mobile computer or game machine.

この投射型表示装置１は、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、モーター１３１と、斜め研磨プリズム１３２と、コリメーションレンズ１４１と、ダイクロイックミラー１２２，１２３と、ミラー１５１，１５２，１５３と、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと、フィールドレンズ１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂと、ダイクロイックプリズム１８と、投射レンズ１９とを備えている。このような構成により、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから発せられるレーザ光を液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂによって変調および透過させて映像光Ｌoutを生成し、これをスクリーン２上に投射して映像表示がなされるようになっている。なお、以下、「光軸」という場合には、上記光学系の光学中心同士を結んだ軸をいうものとする。   The projection display device 1 includes laser light sources 10R, 10G, and 10B, beam expanders 111R, 111G, and 111B, λ / 2 plates 112R, 112G, and 112B, dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B, a motor 131, and the like. The oblique polishing prism 132, the collimation lens 141, the dichroic mirrors 122 and 123, the mirrors 151, 152, and 153, the refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B, the field lenses 17R, 17G, and 17B, and the dichroic prism 18 And a projection lens 19. With such a configuration, the laser light emitted from the laser light sources 10R, 10G, and 10B is modulated and transmitted by the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B to generate the video light Lout, which is projected on the screen 2 to display the video. Has been made. Hereinafter, the term “optical axis” refers to an axis connecting the optical centers of the optical system.

レーザ光源１０Ｒは赤色レーザ光Ｌ０ｒを発する光源であり、レーザ光源１０Ｇは緑色レーザ光Ｌ０ｇを発する光源であり、レーザ光源１０Ｂは青色レーザ光Ｌ０ｂを発する光源である。これらレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、例えば固体レーザや半導体レーザなどにより構成される。具体的には、半導体レーザの場合、レーザ光源１０Ｒとしては、ＩｎＡｌＧａＰ系のもの、レーザ光源１０Ｂとしては、ＧａＮ系やＩｎＧａＮ系のものを用いることができる。また、レーザ光源１０Ｇとしては、例えば半導体レーザによって励起される固体レーザ、いわゆるＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ、具体的には、ＹＶＯ４＋ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、結晶ＰＰＬＮ（Periodically Poled ＬｉＮｂＯ３）、またはＰＰ（Periodically Poled）ＭｇＯ・ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）などを用いることができる。 The laser light source 10R is a light source that emits red laser light L0r, the laser light source 10G is a light source that emits green laser light L0g, and the laser light source 10B is a light source that emits blue laser light L0b. Each of these laser light sources 10R, 10G, and 10B is constituted by, for example, a solid-state laser or a semiconductor laser. Specifically, in the case of a semiconductor laser, an InAlGaP-based laser light source 10R and a GaN-based or InGaN-based laser light source 10B can be used. Further, as the laser light source 10G, for example, a solid laser excited by a semiconductor laser, a so-called DPSS (Diode Pumped Solid State) laser, specifically, YVO 4 + KTP (KTiOPO 4 ), crystal PPLN (Periodically Poled LiNbO 3 ), Alternatively, PP (Periodically Poled) MgO.LN (LiNbO 3 ) or the like can be used.

なお、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとして例えばエッジエミッテイング型半導体レーザを用いる場合には、これらレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射したレーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂをコリメーションレンズ系に入射させ、ビーム成形するようにするのが好ましい。通常、θ⊥、θ//（ファーフィールドパターン）が異なるため、楕円型ビームを概円形とするためであり、その程度を変えるようにしてもよい。このようなコリメーションレンズ系としては、市販されているものを用いてもよいし、水平方向および垂直方向の角度に合わせて２つのシリンドリカルレンズを用いて作製するようにしてもよい。   When, for example, edge emitting semiconductor lasers are used as the laser light sources 10R, 10G, and 10B, the laser beams L0r, L0g, and L0b emitted from the laser light sources 10R, 10G, and 10B are incident on the collimation lens system, and the beam It is preferable to mold. Usually, since θ⊥ and θ // (far field pattern) are different, the elliptical beam is to have a substantially circular shape, and the degree thereof may be changed. As such a collimation lens system, a commercially available lens may be used, or the collimation lens system may be manufactured using two cylindrical lenses in accordance with the angles in the horizontal direction and the vertical direction.

ビームエキスパンダ１１１Ｒは、赤色レーザ光Ｌ０ｒのビーム径を大きく（例えば、１ｍｍ程度）するためのものである。同様に、ビームエキスパンダ１１１Ｇは、緑色レーザ光Ｌ０ｇのビーム径を大きく（例えば、１ｍｍ程度）するためのものであり、ビームエキスパンダ１１１Ｂは、青色レーザ光Ｌ０ｂのビーム径を大きく（例えば、１ｍｍ程度）するためのものである。なお、これらビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、例えばレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが２次高調波を使用した固体レーザの場合において、コリメーションレンズ系と共に用いるようにするのが好ましい。固体レーザの場合、一般的にはレーザビーム径が小さ過ぎるからである。   The beam expander 111R is for increasing the beam diameter of the red laser light L0r (for example, about 1 mm). Similarly, the beam expander 111G is for increasing the beam diameter of the green laser light L0g (for example, about 1 mm), and the beam expander 111B is for increasing the beam diameter of the blue laser light L0b (for example, 1 mm). Degree). These beam expanders 111R, 111G, and 111B are preferably used together with a collimation lens system when the laser light sources 10R, 10G, and 10B are solid-state lasers using second harmonics, for example. This is because in the case of a solid-state laser, the laser beam diameter is generally too small.

λ／２板１１２Ｒは、ビームエキスパンダ１１１Ｒにより射出されたレーザ光Ｌ０ｒの偏光方向を１８０°回転させるものであり、λ／２板１１２Ｇは、ビームエキスパンダ１１１Ｇにより射出されたレーザ光Ｌ０ｇの偏光方向を１８０°回転させるものであり、λ／２板１１２Ｂは、ビームエキスパンダ１１１Ｂにより射出されたレーザ光Ｌ０ｂの偏光方向を１８０°回転させるものである。これらλ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂにより、各レーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂの偏光方向が揃うことになる。なお、通常のランプ系の３板式液晶プロジェクタの場合と同様に、緑色光であるレーザ光Ｌ０ｇの偏光方向のみを回転させるようにしてもよい。また、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが半導体レーザである場合には、キャビティ方向に依存して偏光軸は一定の方向を維持できるが、特に固体レーザの場合には偏光方向が素子ごとに異なることもあるため、このようなλ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂを用いるようにするのが好ましい。   The λ / 2 plate 112R rotates the polarization direction of the laser light L0r emitted by the beam expander 111R by 180 °, and the λ / 2 plate 112G polarizes the laser light L0g emitted by the beam expander 111G. The λ / 2 plate 112B rotates the polarization direction of the laser light L0b emitted from the beam expander 111B by 180 °. These λ / 2 plates 112R, 112G, and 112B align the polarization directions of the laser beams L0r, L0g, and L0b. Note that only the polarization direction of the laser light L0g, which is green light, may be rotated, as in the case of a normal lamp system three-plate liquid crystal projector. Further, when the laser light sources 10R, 10G, and 10B are semiconductor lasers, the polarization axis can be maintained in a fixed direction depending on the cavity direction. Therefore, it is preferable to use such λ / 2 plates 112R, 112G, and 112B.

ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂは、特定の波長領域の光のみを反射し、それ以外の波長領域の光を透過させるミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー１２１Ｒは、赤色の波長領域の光のみを反射させるミラーであり、λ／２板１１２Ｒにより射出されたレーザ光Ｌ０ｒを反射し、斜め研磨プリズム１３２の側へと導くようになっている。また、ダイクロイックミラー１２１Ｇは、緑色の波長領域の光のみを反射させるミラーであり、λ／２板１１２Ｇにより射出されたレーザ光Ｌ０ｇを反射し、斜め研磨プリズム１３２の側へと導くようになっている。また、ダイクロイックミラー１２１Ｂは、青色の波長領域の光のみを反射させるミラーであり、λ／２板１１２Ｂにより射出されたレーザ光Ｌ０ｂを反射し、斜め研磨プリズム１３２の側へと導くようになっている。なお、これらダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにより、斜め研磨プリズム１３２へ入射するレーザ光は、赤色光、緑色光および青色光の混合により得られる白色光となる。   The dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B are mirrors that reflect only light in a specific wavelength region and transmit light in other wavelength regions. Specifically, the dichroic mirror 121R is a mirror that reflects only light in the red wavelength region, reflects the laser light L0r emitted from the λ / 2 plate 112R, and guides it toward the oblique polishing prism 132 side. It has become. The dichroic mirror 121G is a mirror that reflects only light in the green wavelength region, reflects the laser light L0g emitted from the λ / 2 plate 112G, and guides it to the oblique polishing prism 132 side. Yes. The dichroic mirror 121B is a mirror that reflects only light in the blue wavelength region, reflects the laser light L0b emitted from the λ / 2 plate 112B, and guides it to the oblique polishing prism 132 side. Yes. The laser light incident on the oblique polishing prism 132 by these dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B becomes white light obtained by mixing red light, green light, and blue light.

斜め研磨プリズム１３２は、モーター１３１による回転駆動に応じて、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂから入射する白色光のレーザ光の出射経路を連続的に移動させるものである。具体的には、この斜め研磨プリズム１３２は、詳細は後述するが、例えば液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上においてビームスポット（拡散光）が連続的に円状に回転移動（例えば、１ｍｍΦビームスポットが直径２ｍｍ程度の円を描くような回転移動）するように、入射する白色光のレーザ光の出射経路を連続的に移動させるようになっている。この際、高速で回転する必要はなく、例えば数１０回転/秒程度で十分であり、その場合でも振動、それに起因するノイズ発生およびメカ的な信頼性も問題とはならない。また、価格的にも非常に安価とすることができる。ただし、ビームスポット（拡散光）が映像信号（図示せず）のフレーム周波数以上の回転数で回転移動するように、レーザ光の出射経路を連続的に移動させるようにするのが好ましい。後述するスペックルのノイズをより効果的に抑制することができるからである。なお、このようにビームスポットの径が１ｍｍΦ程度である場合、斜め研磨プリズム１３２を小型化することができると共に、モーター１３１の大きさも２〜３ｍｍ程度で済むため、省スペース化が可能となる。また、斜め研磨プリズム１３２における斜め角度は、この斜め研磨プリズム１３２とコリメーションレンズ１４１との間の距離Ｄ１、および後述する屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ上におけるビームスポットの回転直径により定まるようになっている。   The oblique polishing prism 132 continuously moves the emission path of the white laser light incident from the dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B according to the rotational drive by the motor 131. Specifically, the details of the oblique polishing prism 132 will be described later. For example, a beam spot (diffused light) continuously rotates in a circular shape on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B (for example, a 1 mmΦ beam spot is generated). The emission path of the incident white light laser beam is continuously moved so as to make a circular movement having a diameter of about 2 mm. At this time, it is not necessary to rotate at a high speed, and for example, about several tens of revolutions / second is sufficient, and even in that case, vibration, noise generation due to the vibration, and mechanical reliability are not a problem. Also, the price can be very low. However, it is preferable that the laser light emission path is continuously moved so that the beam spot (diffused light) rotates at a rotational speed equal to or higher than the frame frequency of the video signal (not shown). This is because speckle noise described later can be more effectively suppressed. When the diameter of the beam spot is about 1 mmΦ as described above, the oblique polishing prism 132 can be reduced in size, and the size of the motor 131 can be about 2 to 3 mm, so that space can be saved. Further, the oblique angle in the oblique polishing prism 132 is determined by the distance D1 between the oblique polishing prism 132 and the collimation lens 141 and the rotational diameter of the beam spot on the refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B described later. It has become.

コリメーションレンズ１４１は、斜め研磨プリズム１３２から出射した白色光のレーザ光を平行化するためのレンズである。   The collimation lens 141 is a lens for collimating white laser light emitted from the oblique polishing prism 132.

ダイクロイックミラー１２２，ダイクロイックミラー１２３は、コリメーションレンズ１４１を出射した白色光のレーザ光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光に分解させるために設けられるものである。これらダイクロイックミラー１２２，１２３は、特定の波長領域の光のみを全反射させ、それ以外の波長領域の光を透過させるようになっている。具体的には、ダイクロイックミラー１２２は、青色の波長領域の光を全反射させ、赤色および緑色の波長領域の光を透過させるようになっている。また、ダイクロイックミラー１２３は、緑色の波長領域の光を全反射させ、赤色の波長領域の光を透過させるようになっている。   The dichroic mirror 122 and the dichroic mirror 123 are provided for decomposing white laser light emitted from the collimation lens 141 into light of three colors R, G, and B. These dichroic mirrors 122 and 123 totally reflect only light in a specific wavelength region, and transmit light in other wavelength regions. Specifically, the dichroic mirror 122 totally reflects light in the blue wavelength region and transmits light in the red and green wavelength regions. The dichroic mirror 123 totally reflects the light in the green wavelength region and transmits the light in the red wavelength region.

ミラー１５１は、ダイクロイックミラー１２２により反射された青色の波長領域のレーザ光を反射させ、屈折型拡散素子１６Ｂの方向へと導くためのものである。また、ミラー１５２，１５３は、ダイクロイックミラー１２３を透過した赤色の波長領域のレーザ光を反射させ、屈折型拡散素子１６Ｒの方向へと導くためのものである。   The mirror 151 reflects the laser light in the blue wavelength region reflected by the dichroic mirror 122 and guides it toward the refractive diffusion element 16B. The mirrors 152 and 153 are for reflecting the laser beam in the red wavelength region that has passed through the dichroic mirror 123 and guiding it toward the refractive diffusion element 16R.

屈折型拡散素子（ＥＤ：Engineered Diffuser）１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは、入射した赤色，緑色，青色の波長領域のレーザ光を拡散成形するものである。これら屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂはそれぞれ、例えば図２（Ａ）に示したように、多数のマイクロレンズ１６１をアレイ状に配列してなり、例えば図２（Ｂ）に示したようにして入射光Ｌin１が界面で屈折することにより、入射光Ｌin１を拡散成形するようになっている。また、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂはそれぞれ、拡散成形された光（拡散光）の面内強度分布および形状を矩形（アスペクト比を、例えば４：３または１６：９等）にほぼ任意に変化させることができるようになっている。これら屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより、詳細は後述するが、拡散光が液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射されると共に、その拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に回転移動（例えば、半径１ｍｍ（直径２ｍｍ）程度の該円形になるように回転移動）し、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上がほぼ均一の照度となるようになっている。   Refraction-type diffusing elements (ED: Engineered Diffuser) 16R, 16G, and 16B diffusely shape incident laser light in the red, green, and blue wavelength regions. Each of these refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B has a large number of microlenses 161 arranged in an array as shown in FIG. 2A, for example, as shown in FIG. 2B. Thus, the incident light Lin1 is refracted at the interface, so that the incident light Lin1 is diffusion-molded. In addition, the refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B each have an in-plane intensity distribution and shape of diffusion-diffused light (diffused light) substantially rectangular (aspect ratio, for example, 4: 3 or 16: 9). It can be changed to. Although the details will be described later by these refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B, the diffused light is partially irradiated onto the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B, and at least a part of the irradiated areas of the diffused light is exposed to each other. The liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B are continuously rotated and moved so as to overlap each other (for example, rotated so as to form a circle having a radius of about 1 mm (diameter 2 mm)). Uniform illuminance is achieved.

フィールドレンズ１４２Ｒは、屈折型拡散素子１６Ｒと液晶パネル１７Ｒとの間に配置されており、屈折型拡散素子１６Ｒにより拡散成形された赤色の波長領域の光（拡散光）を平行光に近づけるためのレンズである。また、フィールドレンズ１４２Ｇは、屈折型拡散素子１６Ｇと液晶パネル１７Ｇとの間に配置されており、屈折型拡散素子１６Ｇにより拡散成形された緑色の波長領域の光（拡散光）を平行光に近づけるためのレンズである。また、フィールドレンズ１４２Ｂは、屈折型拡散素子１６Ｂと液晶パネル１７Ｂとの間に配置されており、屈折型拡散素子１６Ｂにより拡散成形された青色の波長領域の光（拡散光）を平行光に近づけるためのレンズである。   The field lens 142R is disposed between the refraction type diffusing element 16R and the liquid crystal panel 17R, and is used for bringing light in the red wavelength region (diffused light) diffused and formed by the refraction type diffusing element 16R closer to parallel light. It is a lens. The field lens 142G is disposed between the refractive diffusion element 16G and the liquid crystal panel 17G, and brings light (diffused light) in the green wavelength region, which is diffusion-molded by the refractive diffusion element 16G, into parallel light. It is a lens for. Further, the field lens 142B is disposed between the refractive diffusion element 16B and the liquid crystal panel 17B, and makes light in the blue wavelength region (diffused light) diffused and formed by the refractive diffusion element 16B closer to parallel light. It is a lens for.

液晶パネル１７Ｒは透過型の液晶パネルであり、フィールドレンズ１４２Ｒにより略平行化された赤色の波長領域の拡散光を、赤色用の映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、赤色用の映像光を生成する光変調素子である。同様に、液晶パネル１７Ｇもまた透過型の液晶パネルであり、フィールドレンズ１４２Ｇにより略平行化された緑色の波長領域の拡散光を、緑色用の映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、緑色用の映像光を生成する光変調素子である。また、液晶パネル１７Ｂもまた透過型の液晶パネルであり、フィールドレンズ１４２Ｂにより略平行化された青色の波長領域の拡散光を、青色用の映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、青色用の映像光を生成する光変調素子である。   The liquid crystal panel 17R is a transmissive liquid crystal panel, which modulates the diffused light in the red wavelength region substantially parallelized by the field lens 142R based on a red video signal (not shown), thereby It is a light modulation element that generates the image light. Similarly, the liquid crystal panel 17G is also a transmissive liquid crystal panel, and modulates the diffused light in the green wavelength region substantially parallelized by the field lens 142G based on a green video signal (not shown). Thus, the light modulation element generates green image light. The liquid crystal panel 17B is also a transmissive liquid crystal panel, and modulates the diffused light in the blue wavelength region substantially parallelized by the field lens 142B based on a blue video signal (not shown). , A light modulation element for generating blue image light.

ダイクロイックプリズム１８は、液晶パネル１７Ｒにより生成された赤色用の映像光と、液晶パネル１７Ｇにより生成された緑色用の映像光と、液晶パネル１７Ｂにより生成された青色用の映像光とを合成することにより、白色光である映像光Ｌoutを生成するクロスプリズムである。   The dichroic prism 18 combines the red video light generated by the liquid crystal panel 17R, the green video light generated by the liquid crystal panel 17G, and the blue video light generated by the liquid crystal panel 17B. Thus, the cross prism generates image light Lout that is white light.

投射レンズ１９は、ダイクロイックプリズム１８から射出した映像光Ｌoutを、スクリーン２上に投射するためのレンズである。   The projection lens 19 is a lens for projecting the image light Lout emitted from the dichroic prism 18 onto the screen 2.

スクリーン２は、投射レンズ１９から射出した映像光Ｌoutが投射されるスクリーンであり、このスクリーン２上に映像信号に基づく映像表示がなされるようになっている。   The screen 2 is a screen on which the video light Lout emitted from the projection lens 19 is projected, and video display based on the video signal is performed on the screen 2.

ここで、斜め研磨プリズム１３２およびモーター１３１が本発明における「光路制御手段」の一具体例に対応し、モーター１３１が本発明における「第１の駆動手段」の一具体例に対応する。また、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂが、本発明における「光拡散成形手段」の一具体例に対応する。   Here, the oblique polishing prism 132 and the motor 131 correspond to a specific example of “optical path control means” in the present invention, and the motor 131 corresponds to a specific example of “first drive means” in the present invention. The refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B correspond to a specific example of “light diffusion molding means” in the present invention.

次に、図１〜図５を参照して、本実施の形態の投射型表示装置１の作用および効果について詳細に説明する。   Next, with reference to FIGS. 1-5, the effect | action and effect of the projection type display apparatus 1 of this Embodiment are demonstrated in detail.

この投射型表示装置１では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出したレーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂが、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂによってそれらのビーム径が広げられたのち、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂによってそれらの偏光方向が１８０°回転され、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにより特定の波長領域のレーザ光のみが反射されることにより、白色光のレーザ光となって斜め研磨プリズム１３２へ入射する。   In the projection display apparatus 1, the laser beams L0r, L0g, and L0b emitted from the laser light sources 10R, 10G, and 10B are expanded by the beam expanders 111R, 111G, and 111B, and then the λ / 2 plate 112R, 112G, and 112B rotate their polarization directions by 180 °, and only the laser beam in a specific wavelength region is reflected by the dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B. Incident to 132.

次に、この斜め研磨プリズム１３２を介してコリメーションレンズ１４１へ入射して白色光のレーザ光は、このコリメーションレンズ１４１によって平行化されたのち、ダイクロイックミラー１２２，１２３によってＲ，Ｇ，Ｂの３色の光に分解される。そしてＲの波長領域の光はミラー１５２，１５３によって反射されることにより屈折型拡散素子１６Ｒへ入射し、Ｇの波長領域の光はダイクロイックミラー１２３により反射されることによりそのまま屈折型拡散素子１６Ｇへ入射し、Ｂの波長領域の光はミラー１５１によって反射されることにより屈折型拡散素子１６Ｂへ入射する。   Next, the white laser light that is incident on the collimation lens 141 through the oblique polishing prism 132 is collimated by the collimation lens 141, and then the dichroic mirrors 122 and 123 are used for the three colors R, G, and B. Is decomposed into light. The light in the R wavelength region is reflected by the mirrors 152 and 153 to enter the refraction type diffusing element 16R, and the light in the G wavelength region is reflected by the dichroic mirror 123 and directly enters the refraction type diffusing element 16G. Incident light in the B wavelength region is reflected by the mirror 151 and enters the refractive diffusion element 16B.

次に、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂでは、入射したＲ，Ｇ，Ｂの波長領域の光がそれぞれ拡散成形され、拡散光として液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂへそれぞれ入射する。これら各色の拡散光は、赤色用，緑色用，青色用の映像信号に基づいて液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂによりそれぞれ変調され、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色用の映像光となる。そしてこれらＲ，Ｇ，Ｂの各色用の映像光が、ダイクロイックプリズム１８によって合成されて白色光である映像光Ｌoutとなり、この映像光Ｌoutが投射レンズ１９によってスクリーン２上に投射されることにより、映像信号に基づく映像表示がなされる。   Next, in the refraction type diffusing elements 16R, 16G, and 16B, incident light in the wavelength regions of R, G, and B is diffused and respectively incident on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B as diffused light. The diffused light of each color is modulated by the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B based on the video signals for red, green, and blue, respectively, and becomes video light for each color of R, G, and B. The video light for each color of R, G, and B is synthesized by the dichroic prism 18 to become video light Lout that is white light, and this video light Lout is projected on the screen 2 by the projection lens 19. Video display based on the video signal is performed.

ここで、本実施の形態の投射型表示装置１では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂが、モーター１３１による回転駆動に応じて斜め研磨プリズム１３２により、例えば図３中に示した矢印Ｐ１のように、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ上においてビームスポットＢＳ１が連続的に円状に回転移動するように、それらの出射経路が連続的に移動させられる。   Here, in the projection display device 1 of the present embodiment, the laser beams L0r, L0g, and L0b from the laser light sources 10R, 10G, and 10B are driven by the oblique polishing prism 132 according to the rotational drive by the motor 131, for example, FIG. As indicated by the arrow P1 shown in the middle, their emission paths are continuously moved so that the beam spot BS1 continuously rotates in a circular shape on the refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B.

これにより、例えば図４および図５の中の矢印Ｐ２，Ｐ３に示したように、フィールドレンズ１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂの面上および液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上（特に、有効表示領域１７ａにおいて）においても、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより拡散成形された拡散光の照射領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ３１〜Ａ３４が連続的に円状に回転移動するようになる。また、これらの拡散光は、図４および図５に示した照射領域Ａ３１〜Ａ３４のように、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射され、スクリーン２上では、これら部分照射による各映像が合成されることになる。   Thereby, for example, as indicated by arrows P2 and P3 in FIGS. 4 and 5, on the surfaces of the field lenses 142R, 142G, and 142B and on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B (particularly in the effective display area 17a). In FIG. 5, the diffused light irradiation areas A21, A22, A31 to A34 diffused and formed by the refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B continuously rotate and move in a circular shape. Further, these diffused lights are partially irradiated on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B as in the irradiation areas A31 to A34 shown in FIGS. The video will be synthesized.

これは、別々の液晶パネル上の一部分の照射による個々の電場Ｅｉ分布の合成、すなわちΣ（Ｅｉ）２に相当するため、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合（電場の干渉による合成電場が、（ΣＥｉ）２となる）と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。すなわち、液晶パネル上の照射電場は、各部分に連続的に照射される電場によって時分割され、最終的にはそれらの合成となる結果、平均操作によってスペックルによるノイズが低減する。なお、本実施の形態による投射型表示装置１では、スペックルによるノイズを測定した結果、約８％程度まで低減できることが分かった（従来の投射型表示装置では、約１０〜１２％程度）。 This corresponds to the synthesis of individual electric field Ei distributions by irradiation of a part on different liquid crystal panels, that is, Σ (Ei) 2, and therefore, when the diffused light is always irradiated on the entire surface of the liquid crystal panel as in the past ( Compared with (ΣEi) 2 ), the interference effect between the electric fields can be suppressed. That is, the irradiation electric field on the liquid crystal panel is time-divided by the electric field continuously applied to each part, and finally results in a combination thereof. As a result, noise due to speckle is reduced by the average operation. As a result of measuring the noise due to speckle, it was found that the projection type display device 1 according to the present embodiment can reduce it to about 8% (about 10 to 12% in the conventional projection type display device).

また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。   Further, the emission path of the laser light is continuously moved by the motor 131 and the oblique polishing prism 132, and at least a part of the irradiated areas of the diffused light overlap each other on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B. By continuously moving, the optical paths always fluctuate, unlike the conventional case where the discrete optical paths are overlapped with each other, and it is avoided that the optical paths are fixed even in an instant.

以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１によれば、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより拡散成形される拡散光を液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。   As described above, according to the projection display device 1 of the present embodiment, the diffused light that is diffusion-molded by the refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B is partially irradiated onto the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B. Since it did in this way, the interference effect between electric fields can be suppressed rather than before. Further, the motor 131 and the oblique polishing prism 132 continuously move the emission light path of the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B, and at least some of the irradiation areas of the diffused light overlap each other. Since the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B are continuously moved, the optical path always fluctuates unlike the conventional case, and it is possible to avoid the optical path from being fixed even in an instant. Therefore, noise due to speckle can be reduced more effectively than before, and display quality can be improved.

具体的には、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上において拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。   Specifically, the light emission path of the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B so that the diffused light continuously rotates and moves on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B by the motor 131 and the oblique polishing prism 132. As described above, the above-described effects can be obtained.

また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、拡散光が映像信号のフレーム周波数以上の回転数で回転移動するようにレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにした場合には、電場間の干渉効果をさらに抑えることができ、スペックルのノイズをより効果的に抑制することが可能となる。   Further, the emission path of the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B is continuously moved by the motor 131 and the oblique polishing prism 132 so that the diffused light rotates at a rotational speed equal to or higher than the frame frequency of the video signal. In such a case, the interference effect between the electric fields can be further suppressed, and speckle noise can be more effectively suppressed.

また、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂとの間に、拡散光を平行光に近づけるためのフィールドレンズ１７２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂを設けるようにしたので、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上での光量ロスを少なくすることができる。よって、光利用効率を向上させ、表示映像の輝度を向上させることが可能となる。   Further, since the field lenses 172R, 142G, and 142B for bringing the diffused light closer to the parallel light are provided between the refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B and the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B, the liquid crystal panel 17R. , 17G, 17B, the light quantity loss can be reduced. Therefore, it is possible to improve the light utilization efficiency and improve the luminance of the display image.

また、光拡散成形手段として屈折型拡散素子（ＥＤ）１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを用いるようにしたので、例えば光拡散成形手段として、高次回折光が存在する回折型拡散素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いた場合と比べ、実質的な有効透過率を高めることができる（ＥＤでは約９０％、ＤＯＥでは約７０％）。よって、光利用効率をさらに向上させ、表示映像の輝度をより向上させることが可能となる。   Further, since the refractive diffusion elements (ED) 16R, 16G, and 16B are used as the light diffusion molding means, for example, a diffraction type diffusion element (DOE: Diffractive Optical Element) in which high-order diffracted light exists is used as the light diffusion molding means. As compared with the case of using ED, the substantial effective transmittance can be increased (about 90% for ED and about 70% for DOE). Therefore, it is possible to further improve the light utilization efficiency and further improve the luminance of the display image.

さらに、レーザ光源として３色のレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを用いるようにしたので、白色光のレーザ光を射出するレーザ光源を用いた場合と比べ、レーザ光源部の小型化を実現することが可能となる。   Furthermore, since the three-color laser light sources 10R, 10G, and 10B are used as the laser light sources, the laser light source unit can be downsized as compared with the case of using a laser light source that emits white laser light. It becomes possible.

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図６は、第２の実施の形態に係る投射型表示装置１Ａの要部構成を表すものである。この投射型表示装置１Ａは、上記第１の実施の形態と同様にいわゆる３板式の液晶プロジェクタであり、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、モーター１３１Ａと、ミラー１３２Ａと、コリメーションレンズ１４１Ａと、フライアイレンズ１４３Ａ，１４３Ｂと、コンデンサレンズ１４４と、フィールドレンズ１４５と、ダイクロイックミラー１２２，１２３と、ミラー１５１，１５２，１５３と、ダイクロイックプリズム１８と、投射レンズ１９とを備えている。本実施の形態では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂまでの光学系の構成と、ダイクロイックミラー１２２から投射レンズ１９までの光学系の構成とは、それぞれ、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂが配置されていないことと、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよびフィールドレンズ１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂが配置されていないこととを除けば、上記第１の実施の形態の投射型表示装置１と同様の構成となっている。したがって、上記第１の実施形態の投射型表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略するものとする。   FIG. 6 illustrates a main configuration of a projection display apparatus 1A according to the second embodiment. The projection display device 1A is a so-called three-plate type liquid crystal projector as in the first embodiment, and includes laser light sources 10R, 10G, and 10B, beam expanders 111R, 111G, and 111B, and dichroic mirrors 121R, 121G, 121B, motor 131A, mirror 132A, collimation lens 141A, fly-eye lenses 143A, 143B, condenser lens 144, field lens 145, dichroic mirrors 122, 123, mirrors 151, 152, 153 The dichroic prism 18 and the projection lens 19 are provided. In the present embodiment, the configuration of the optical system from the laser light sources 10R, 10G, and 10B to the dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B and the configuration of the optical system from the dichroic mirror 122 to the projection lens 19 are respectively λ / 2. Except for the fact that the plates 112R, 112G, and 112B are not disposed and the refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B and the field lenses 142R, 142G, and 142B are not disposed, The configuration is the same as that of the projection display device 1. Therefore, the same components as those of the projection display device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

ミラー１３２Ａは、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにより反射されたレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光を反射させ、屈折型拡散素子１６の方向へと導くためのものである。また、モーター１３１Ａは、このミラー１３２Ａに対するレーザ光の入射角が変化するように（例えば、４５°±α度で変化するように）、ミラー１３２Ａを回転駆動するものである。これにより、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上において、屈折型拡散素子１６による拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路が連続的に移動させられるようになっている。また、上記のようにミラー１３２Ａに対するレーザ光の入射角が４５°±αで変化するように設定されている場合には、ミラー１３２による反射光は、屈折型拡散素子１６に対し、水平方向±２α度に振れて入射することとなる。この場合、例えばα＝１°程度であり、屈折型拡散素子１６上での回転の直径が例えば２ｍｍ程度となるように設定する。すなわち、ｔａｎ（２α）＝１ｍｍ/Ｄ２（Ｄ２：ミラー１３２Ａと屈折型拡散素子１６との間の距離）となるようにαを設定する。   The mirror 132A is for reflecting the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B reflected by the dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B and guiding it toward the refractive diffusion element 16. Further, the motor 131A rotates the mirror 132A so that the incident angle of the laser beam to the mirror 132A changes (for example, changes at 45 ° ± α degrees). As a result, the emission light paths of the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B are continuously provided so that the diffused light from the refractive diffusion element 16 continuously rotates on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B. It can be moved. Further, as described above, when the incident angle of the laser beam to the mirror 132A is set to change by 45 ° ± α, the reflected light from the mirror 132 is in the horizontal direction ± with respect to the refractive diffusion element 16. The incident light is swung by 2α degrees. In this case, for example, α is about 1 °, and the diameter of rotation on the refractive diffusion element 16 is set to be about 2 mm, for example. That is, α is set so that tan (2α) = 1 mm / D2 (D2: distance between the mirror 132A and the refractive diffusion element 16).

屈折型拡散素子（ＥＤ：Engineered Diffuser）１６は、第１の実施の形態で説明した屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと同様に、入射したレーザ光を拡散成形するものであり、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと同様に、多数のマイクロレンズ（図示せず）をアレイ状に配列してなる。これら屈折型拡散素子１６により、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと同様に、拡散光が液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射されると共に、その拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に回転移動し、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上がほぼ均一の照度となるようになっている。なお、この屈折型拡散素子１６による拡散角度は、フライアイレンズ１４３Ａ上での照射領域の面積が、このフライアイレンズ１４３Ａの有効面積の約１／３〜１／４程度となるように設定する。   The refractive diffuser (ED: Engineered Diffuser) 16 is a device for diffusing and shaping incident laser light, similar to the refractive diffusers 16R, 16G, and 16B described in the first embodiment. Similar to the elements 16R, 16G, and 16B, a large number of microlenses (not shown) are arranged in an array. By these refractive diffusion elements 16, similarly to the refractive diffusion elements 16R, 16G, and 16B, diffused light is partially irradiated onto the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B, and at least a part of the diffused light is irradiated. The liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B are continuously rotated and moved so that the regions overlap each other, and the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B have substantially uniform illuminance. The diffusion angle by the refractive diffusion element 16 is set so that the area of the irradiation area on the fly-eye lens 143A is about 1/3 to 1/4 of the effective area of the fly-eye lens 143A. .

コリメーションレンズ１４１Ａは、屈折型拡散素子１６から出射した拡散光を平行化するためのレンズである。   The collimation lens 141 </ b> A is a lens for collimating the diffused light emitted from the refractive diffusion element 16.

フライアイレンズ１４３Ａ，１４４Ｂは、コリメーションレンズ１４１Ａとコンデンサレンズ１４４との間に配置されており、入射した拡散光からなる光束を拡散させることにより、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂにおける拡散光の面内輝度分布（強度分布）を均一化するためのレンズである。   The fly-eye lenses 143A and 144B are disposed between the collimation lens 141A and the condenser lens 144, and diffuse the light beam formed of the incident diffused light, thereby diffusing light in the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B. This is a lens for making the luminance distribution (intensity distribution) uniform.

コンデンサレンズ１４４は、フライアイレンズ１４３Ａ，１４３Ｂから射出された複数の小光束を集光するためのレンズである。   The condenser lens 144 is a lens for condensing a plurality of small light beams emitted from the fly-eye lenses 143A and 143B.

フィールドレンズ１４５は、コンデンサレンズ１４４によってそれぞれ集光された小光束を平行光に近づけるためのレンズである。   The field lens 145 is a lens for bringing the small light beams collected by the condenser lens 144 close to parallel light.

ここで、ミラー１３２Ａおよびモーター１３１Ａが本発明における「光路制御手段」の一具体例に対応し、モーター１３１Ａが本発明における「第２の駆動手段」の一具体例に対応する。また、屈折型拡散素子１６が、本発明における「光拡散成形手段」の一具体例に対応する。   Here, the mirror 132A and the motor 131A correspond to a specific example of “optical path control means” in the present invention, and the motor 131A corresponds to a specific example of “second drive means” in the present invention. The refractive diffusion element 16 corresponds to a specific example of “light diffusion molding means” in the present invention.

このような構成により本実施の形態の投射型表示装置１Ａでは、第１の実施の形態と同様に、例えば図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示したように、屈折型拡散素子１６上においてビームスポットＢＳ４が連続的に円状に回転移動する（矢印Ｐ４参照）ように、それらの出射経路が連続的に移動させられ、これにより、フィールドレンズ１４１Ａの面上（ビームスポットＢＳ５および矢印Ｐ５参照）、フライアイレンズ１４３Ａの面上（ビームスポットＢＳ６および矢印Ｐ６参照）および液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上においても、屈折型拡散素子１６により拡散成形された拡散光の照射領域が、連続的に円状に回転移動するようになる。したがって、拡散光が液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射されることにより、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、ミラー１３２Ａおよびモーター１３１Ａによってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。   With this configuration, in the projection display device 1A of the present embodiment, as shown in FIGS. 7A to 7C, for example, as shown in FIGS. The emission paths thereof are continuously moved so that the beam spot BS4 continuously rotates in a circular shape on the upper side (see the arrow P4), and thereby, on the surface of the field lens 141A (the beam spot BS5 and the arrow). P5), on the surface of the fly-eye lens 143A (see the beam spot BS6 and the arrow P6) and on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B, the irradiation region of the diffused light diffused and formed by the refractive diffusion element 16 is continuous. And rotate in a circular shape. Therefore, by partially diffusing the diffused light onto the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B, the interference effect between the electric fields is suppressed as compared with the conventional case where the diffused light is always irradiated on the entire surface of the liquid crystal panel. It is done. Further, the laser beam emission optical path is continuously moved by the mirror 132A and the motor 131A, and at least a part of the irradiated areas of the diffused light is continuously overlapped on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B. Unlike the conventional case where the discrete optical paths are overlapped with each other, the optical path always fluctuates, and it is avoided that the optical path is fixed even in an instant.

以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１Ａにおいても、屈折型拡散素子１６により拡散成形される拡散光を液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、モーター１３１Ａおよびミラー１３２Ａによって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、上記第１の実施の形態と同様に、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。   As described above, also in the projection display device 1A of the present embodiment, the diffused light that is diffusion-molded by the refractive diffusion element 16 is partially irradiated onto the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B. The interference effect between electric fields can be suppressed more than before. In addition, the motor 131A and the mirror 132A continuously move the light emission path of the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B, and at least some of the irradiated areas of the diffused light overlap each other. Since the light is continuously moved on 17R, 17G, and 17B, the optical path always fluctuates unlike the conventional case, and it is possible to avoid the optical path from being fixed even at an instant. Therefore, similarly to the first embodiment, speckle noise can be reduced more effectively than before, and display quality can be improved.

具体的には、モーター１３１Ａおよびミラー１３２Ａによって、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上において拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。   Specifically, the emission path of the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B is continuously set by the motor 131A and the mirror 132A so that the diffused light continuously rotates on the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B. Therefore, the above effects can be obtained.

また、屈折型拡散素子１６と液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂとの間に、拡散光の強度分布を均一にするためのフライアイレンズ１４３Ａ，１４３Ｂを設けるようにしたので、
液晶パネル１７Ｒ＜１７Ｇ，１７Ｂへの入射光束を均一化し、面内輝度分布を均一にすることができる。よって、上記第１の実施の形態と比べて光利用効率をより向上させ、表示映像の輝度をより向上させることが可能となる。 Further, since the fly-eye lenses 143A and 143B for making the intensity distribution of the diffused light uniform are provided between the refractive diffusion element 16 and the liquid crystal panels 17R, 17G, and 17B,
The incident light flux to the liquid crystal panel 17R <17G, 17B can be made uniform, and the in-plane luminance distribution can be made uniform. Therefore, it is possible to further improve the light utilization efficiency and to further improve the brightness of the display image as compared with the first embodiment.

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図８は、第３の実施の形態に係る投射型表示装置１Ｂの全体構成を表すものである。この投射型表示装置１Ｂは、上記第１および第２の実施の形態とは異なり、以下説明するように１枚の液晶パネルを用いてカラー映像の表示を行ういわゆる単板式の液晶プロジェクタであり、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、透過回転体１３２Ｂと、この透過回転体１３２Ｂの回転駆動を行うモーター（図示せず）と、屈折型拡散素子１６と、フィールドレンズ１４２と、液晶パネル１７と、投射レンズ１９とを備えている。本実施の形態では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからλ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂまでの光学系の構成と、投射レンズ１の構成とは、上記第１の実施の形態の投射型表示装置１と同様の構成となっている。したがって、上記第１の実施形態の投射型表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略するものとする。   FIG. 8 illustrates the overall configuration of a projection display apparatus 1B according to the third embodiment. Unlike the first and second embodiments, the projection display device 1B is a so-called single-plate type liquid crystal projector that displays a color image using a single liquid crystal panel as described below. Laser light sources 10R, 10G, and 10B, beam expanders 111R, 111G, and 111B, λ / 2 plates 112R, 112G, and 112B, dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B, a transmission rotator 132B, and a transmission rotator 132B A motor (not shown) for rotating the motor, a refraction type diffusing element 16, a field lens 142, a liquid crystal panel 17, and a projection lens 19 are provided. In the present embodiment, the configuration of the optical system from the laser light sources 10R, 10G, and 10B to the λ / 2 plates 112R, 112G, and 112B and the configuration of the projection lens 1 are the projection display of the first embodiment. The configuration is the same as that of the device 1. Therefore, the same components as those of the projection display device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂは、特定の波長領域の光のみを反射し、それ以外の波長領域の光を透過させるミラーであると共に、それぞれの光を互いに異なる角度（入射角ψ（ψR，ψG，ψB））で透過回転体１３２Ｂ、屈折型拡散素子１６および液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂへ入射させるために設けられるものである。また、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｂは、ダイクロイックミラー１２１Ｇに対し、所定の角度（ここでは、ダイクロイックミラー１２１Ｒは、ダイクロイックミラー１２１Ｇに対して＋ψの角度、ダイクロイックミラー１２１Ｂは、ダイクロイックミラー１２１Ｇに対して−ψの角度）をなすように配置されている。 The dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B are mirrors that reflect only light in a specific wavelength region and transmit light in other wavelength regions, and each light is incident on a different angle (incident angle ψ (ψ R , ψ G , ψ B )) to be incident on the transmission rotator 132B, the refractive diffusion element 16, and the liquid crystal panels 17R, 17G, 17B. The dichroic mirrors 121R and 121B are at a predetermined angle with respect to the dichroic mirror 121G (here, the dichroic mirror 121R is at an angle of + ψ with respect to the dichroic mirror 121G, and the dichroic mirror 121B is at −ψ with respect to the dichroic mirror 121G. Are arranged so as to form an angle.

透過回転体１３２Ｂは、例えば図９に示した矢印Ｐ７のように、図示しないモーターによる回転駆動に応じて、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂからの入射光（例えば、入射光Ｌin３）の出射光路を連続的に移動させるものである。この透過回転体１３２Ｂは、透明な板を斜めに傾けて回転させたものであり、例えば光学ガラスや樹脂（Ｎ＝１．７程度）により構成される。これにより、液晶パネル１７上において、屈折型拡散素子１６による拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路が連続的に移動させられるようになっている。   The transmission rotator 132B is, for example, as indicated by an arrow P7 shown in FIG. 9, in response to rotational driving by a motor (not shown), and an outgoing light path of incident light (for example, incident light Lin3) from the dichroic mirrors 121R, 121G, and 121B. Are moved continuously. The transmission rotator 132B is obtained by tilting and rotating a transparent plate, and is made of, for example, optical glass or resin (N = about 1.7). As a result, the emission light path of the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B is continuously moved on the liquid crystal panel 17 so that the diffused light from the refractive diffusing element 16 continuously rotates. It has become.

なお、この透過回転体１３２Ｂにより生ずる拡散光の変位量Δｘは、図１１に示したように、例えば以下の式（１）により表される。
Δｘ＝ｌ×ｓｉｎ（θ−η）＝（ｄ／ｃｏｓη）×ｓｉｎ（θ−η） …（１） Note that the displacement amount Δx of the diffused light generated by the transmission rotator 132B is expressed, for example, by the following formula (1) as shown in FIG.
Δx = 1 × sin (θ−η) = (d / cos η) × sin (θ−η) (1)

液晶パネル１７は、例えば透過型の液晶パネルであり、屈折型拡散素子１６により拡散成形されてフィールドレンズ１４２により平行化された拡散光を、映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、映像光Ｌoutを生成する光変調素子である。   The liquid crystal panel 17 is, for example, a transmissive liquid crystal panel, and modulates diffused light that has been diffusion-molded by the refractive diffusion element 16 and collimated by the field lens 142 based on a video signal (not shown). , A light modulation element for generating video light Lout.

ここで、図１１および図１２を参照して、この液晶パネル１７の具体的な構成につて説明する。   Here, a specific configuration of the liquid crystal panel 17 will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

液晶パネル１７は、複数の表示単位Ｐを有しており、例えば１．０型のＸＧＡ（eXtended Graphics Array）パネルである。この他にも、ＶＧＡ（Video Graphics Array）やＳＸＧＡ（Super Extended Graphics Array）などのパネルを用いるようにしてもよい。表示単位Ｐは、赤（Ｒ：Red）を表示する画素ＰR、緑（Ｇ：Green）を表示する画素ＰGおよび青（Ｂ：Blue）を表示する画素ＰBの３つの画素から構成されている。この液晶パネル１７は、対向する一対の基板、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）基板１７０と対向基板１７１との間に、ＴＦＴ基板１７０の側から、画素電極１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂ、液晶層１７３、対向電極１７４、マイクロレンズアレイ１７５がこの順に形成されたものである。なお、本実施の形態では、対向基板１７１が、光入射側の基板となっている。 The liquid crystal panel 17 has a plurality of display units P, and is, for example, a 1.0-type XGA (eXtended Graphics Array) panel. In addition, a panel such as VGA (Video Graphics Array) or SXGA (Super Extended Graphics Array) may be used. Display unit P is red: pixel P R for displaying (R Red), green consists of three pixels of the pixel P B that displays:: (Blue B) pixels Show (G Green) P G and blue ing. The liquid crystal panel 17 includes pixel electrodes 172R, 172G, and 172B and a liquid crystal layer 173 between a pair of opposing substrates, for example, a TFT (Thin Film Transistor) substrate 170 and an opposing substrate 171 from the TFT substrate 170 side. The counter electrode 174 and the microlens array 175 are formed in this order. In the present embodiment, the counter substrate 171 is a light incident side substrate.

ＴＦＴ基板１７０および対向基板１７１は、例えばガラスなどの透明基板を含んで構成されている。ＴＦＴ基板１７１には、図示しない画素駆動回路が形成されており、画素ＰR，ＰG，ＰBをそれぞれ駆動するゲート・ソース・ドレイン等を備えたＴＦＴスイッチング素子や、これらのＴＦＴスイッチング素子に接続されるゲート線やデータ線などの各種配線が設けられている。 The TFT substrate 170 and the counter substrate 171 include a transparent substrate such as glass. A pixel drive circuit (not shown) is formed on the TFT substrate 171, and TFT switching elements having gates, sources, drains, and the like for driving the pixels P R , P G , and P B , respectively, Various wirings such as a gate line and a data line to be connected are provided.

画素電極１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂは、画素ＰR，ＰG，ＰBごとに形成され、対向電極１７４は、各画素に共通の電極として機能する。これらは、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明導電材料により構成されている。液晶層１７３は、例えばネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶などの液晶材料より構成されている。 The pixel electrodes 172R, 172G, and 172B are formed for the pixels P R , P G , and P B , and the counter electrode 174 functions as a common electrode for each pixel. These are made of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide). The liquid crystal layer 173 is made of a liquid crystal material such as a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, or a cholesteric liquid crystal.

マイクロレンズアレイ１７５は、複数のマイクロレンズ１７５ａから構成され、画素ＰR，ＰG，ＰBからなる表示単位Ｐごとに、１つのマイクロレンズ１７５ａが割り当てられるようになっている。ここで、図１２に、Ｘ方向からみたマイクロレンズ１７５ａの平面形状の一例を示す。このように、マイクロレンズ１７５ａの平面形状は、例えば正６角形となっている。この場合、画素ＰR，ＰG，ＰBごとに表示される像（イメージ）は、ドット状（スポット状）となる。なお、このマイクロレンズ１７５ａのレンズ面は、球面収差を抑制するために非球面形状とすることが好ましい。 The microlens array 175 includes a plurality of microlenses 175a, and one microlens 175a is assigned to each display unit P composed of pixels P R , P G , and P B. Here, FIG. 12 shows an example of a planar shape of the microlens 175a viewed from the X direction. Thus, the planar shape of the microlens 175a is, for example, a regular hexagon. In this case, an image (image) displayed for each of the pixels P R , P G , and P B has a dot shape (spot shape). The lens surface of the microlens 175a is preferably aspherical in order to suppress spherical aberration.

ここで、透過回転体１３２Ｂおよび図示しないモーターが本発明における「光路制御手段」の一具体例に対応し、この図示しないモーター１３１が本発明における「第３の駆動手段」の一具体例に対応する。また、屈折型拡散素子１６が、本発明における「光拡散成形手段」の一具体例に対応する。   Here, the transmission rotator 132B and a motor (not shown) correspond to a specific example of “optical path control means” in the present invention, and this motor 131 (not shown) corresponds to a specific example of “third drive means” in the present invention. To do. The refractive diffusion element 16 corresponds to a specific example of “light diffusion molding means” in the present invention.

次に、図１１を参照して、液晶パネル１７における作用について、液晶パネル１７を例に挙げて説明する。   Next, referring to FIG. 11, the operation of the liquid crystal panel 17 will be described by taking the liquid crystal panel 17 as an example.

ダイクロイックミラー１２１Ｇで反射されたＧの波長領域のレーザ光ＬＧPは、液晶パネル１７の対向基板１７１の側に垂直に入射する。このＧの波長領域のレーザ光ＬＧPは、マイクロレンズ１７５ａによって屈折され、対向電極１７４、液晶層１７３を透過したのち、画素ＰGに対応する領域に集光される。一方、ダイクロイックミラー１２１Ｒで反射されたＲの波長領域のレーザ光ＬＲPは、液晶パネル１７の対向基板１７１の側に入射角ψRで入射する。このＲの波長領域のレーザ光ＬＲPは、マイクロレンズ１７５ａによって屈折され、対向電極１７４、液晶層１７３を透過したのち、画素ＰRに対応する領域に集光される。他方、ダイクロイックミラー１２１Ｂで反射されたＢの波長領域のレーザ光ＬＢPは、液晶パネル１７の対向基板１７１の側に入射角ψBで入射する。このＢの波長領域のレーザ光ＬＢPは、マイクロレンズ１７５ａによって屈折され、対向電極１７４、液晶層１７３を透過したのち、画素ＰBに対応する領域に集光される。 The laser beam LG P in the G wavelength region reflected by the dichroic mirror 121G is perpendicularly incident on the counter substrate 171 side of the liquid crystal panel 17. Laser light LG P in the wavelength range of the G is refracted by the microlens 175a, the counter electrode 174, then transmitted through the liquid crystal layer 173, is condensed in a region corresponding to the pixel P G. On the other hand, the laser beam LR P in the wavelength range of R reflected by the dichroic mirror 121R is incident at an incident angle [psi R on the side of the counter substrate 171 of the liquid crystal panel 17. Laser beam LR P in the wavelength range of the R is refracted by the microlens 175a, the counter electrode 174, then transmitted through the liquid crystal layer 173, it is condensed in a region corresponding to the pixel P R. On the other hand, the laser beam LB P in the wavelength range of B reflected by the dichroic mirror 121B is incident at an incident angle [psi B on the side of the counter substrate 171 of the liquid crystal panel 17. The laser beam LB P in the wavelength range of the B is refracted by the microlens 175a, the counter electrode 174, then transmitted through the liquid crystal layer 173, it is condensed in a region corresponding to the pixel P B.

このように、３色の波長領域のレーザ光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPを、液晶パネル１７の光入射側の基板に設けられたマイクロレンズ１７５ａ（マイクロレンズアレイ１７５）に、それぞれ所定の入射角ψで入射させることにより、３つの画素領域に分配されて集光される。 As described above, the laser beams LR P , LG P , and LB P in the wavelength regions of the three colors are respectively incident on the microlens 175 a (microlens array 175) provided on the light incident side substrate of the liquid crystal panel 17. By making the light incident at an angle ψ, the light is distributed and condensed into three pixel regions.

また、ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPの入射角ψR，ψG，ψBをそれぞれ例えば＋８°，０，−８°とすることで、液晶パネル１７に入射する際の光発散角αは約３°（半値角、以下同様とする）と小さくなる。あるいは、入射角ψR，ψG，ψBをそれぞれ例えば＋５．５°，０，−５．５°とすることで、光発散角αは約２°と小さくなる。これら入射角ψと光発散角αの組み合わせは一例であり、特に限定されるものではないが、入射角ψR，ψBを小さくすることで、Ｆナンバーを大きくとることができるため、設計が容易になると共に、投射レンズの小型化、低コスト化につながる。また、光発散角αを小さくすることで、色の混色を防止し、色純度を高めることができる。 Further, by setting the incident angles ψ R , ψ G , and ψ B of LR P , LG P , and LB P to , for example, + 8 °, 0, and −8 °, the light divergence angle α when entering the liquid crystal panel 17 is It becomes smaller at about 3 ° (half angle, the same shall apply hereinafter). Alternatively, by setting the incident angles ψ R , ψ G , and ψ B to, for example, + 5.5 °, 0, and −5.5 °, the light divergence angle α is reduced to about 2 °. The combination of the incident angle ψ and the light divergence angle α is an example, and is not particularly limited. However, the F-number can be increased by reducing the incident angles ψ R and ψ B , so that the design can be improved. It becomes easy, and it leads to size reduction and cost reduction of the projection lens. In addition, by reducing the light divergence angle α, it is possible to prevent color mixing and to improve color purity.

そして、各色の映像信号に基づいて対向電極１７４と画素電極１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂとの間に電圧が印加されると、各画素領域に分配される３色の波長領域のレーザ光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPはそれぞれ、液晶層１７３によって、その透過率が変調される。このとき、３色の波長領域のレーザ光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPは、液晶パネル１７において、各色用の映像信号に基づいて変調される。 When a voltage is applied between the counter electrode 174 and the pixel electrodes 172R, 172G, and 172B based on the video signals of the respective colors, the laser beams LR P and LG of the three color wavelength regions distributed to the pixel regions. P, respectively LB P is the liquid crystal layer 173, the transmittance is modulated. At this time, the laser beams LR P , LG P , and LB P in the three color wavelength regions are modulated in the liquid crystal panel 17 based on the video signals for the respective colors.

ここで、本実施の形態の投射型表示装置１Ｂでは、第１の実施の形態と同様に、例えば図９に示したように、透過回転体１３２Ｂにより、屈折型拡散素子１６上においてビームスポットが連続的に円状に回転移動するように、それらの出射経路が連続的に移動させられ、これにより、フィールドレンズ１４２の面上および液晶パネル１７上においても、屈折型拡散素子１６により拡散成形された拡散光の照射領域が、連続的に円状に回転移動するようになる。したがって、拡散光が液晶パネル１７上に部分的に照射されることにより、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、透過回転体１３２Ｂおよび図示しないモーターによってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル１７上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。   Here, in the projection display device 1B of the present embodiment, as in the first embodiment, for example, as shown in FIG. 9, a beam spot is formed on the refractive diffusion element 16 by the transmission rotator 132B. These emission paths are continuously moved so as to continuously rotate and move in a circular shape, whereby the refractive diffusion element 16 performs diffusion molding on the surface of the field lens 142 and the liquid crystal panel 17 as well. The irradiated area of the diffused light continuously rotates in a circular shape. Therefore, by partially irradiating the diffused light on the liquid crystal panel 17, the interference effect between the electric fields can be suppressed as compared with the case where the diffused light is always applied to the entire surface of the liquid crystal panel as in the prior art. Further, the laser light emission optical path is continuously moved by the transmission rotating body 132B and a motor (not shown), and at least a part of the irradiated areas of the diffused light is continuously overlapped on the liquid crystal panel 17 so as to overlap each other. By moving, unlike the conventional case where the discrete optical paths are overlapped with each other, the optical path always fluctuates, and it is avoided that the optical path is fixed even instantaneously.

以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１Ｂにおいても、屈折型拡散素子１６により拡散成形される拡散光を液晶パネル１７上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、透過回転体１３２Ｂおよび図示しないモーターによって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル１７上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、上記第１および第２の実施の形態と同様に、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。   As described above, also in the projection type display device 1B of the present embodiment, the diffused light formed by the diffusive diffusing element 16 is partially irradiated onto the liquid crystal panel 17, so that the electric field is more than conventional. The interference effect can be suppressed. In addition, the transmission light path of the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B is continuously moved by the transmission rotator 132B and a motor (not shown), and at least some of the irradiation regions of the diffused light overlap each other. In addition, since the liquid crystal panel 17 is continuously moved, the optical path always fluctuates unlike the conventional case, and it is possible to avoid the optical path from being fixed even at an instant. Therefore, as in the first and second embodiments, speckle noise can be reduced more effectively than before, and display quality can be improved.

具体的には、図示しないモーターおよび透過回転体１３２Ｂによって、液晶パネル１７上において拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。   Specifically, the emission path of the laser light from the laser light sources 10R, 10G, and 10B is continuously set so that the diffused light continuously rotates and moves on the liquid crystal panel 17 by the motor and the transmission rotator 132B (not shown). Since it is made to move to, it becomes possible to acquire the above effects.

以上、第１〜第３の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。   Although the present invention has been described with reference to the first to third embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.

例えば、上記第３の実施の形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢのうち、光ＬＧを中心光（光軸に沿って平行な方向に進行する光）として液晶パネルに垂直に入射させ、光ＬＲ，ＬＢを液晶パネルの垂線に対して斜めに入射するようにしたが、これに限定されず、光ＬＲを中心光、光ＬＧ，ＬＢを斜め入射光としてもよく、あるいは光ＬＢを中心光、光ＬＲ，ＬＧを斜め入射光としてもよい。   For example, in the third embodiment described above, the liquid LG is used as the central light (light traveling in the direction parallel to the optical axis) out of the three colors R, G, and B of light R, G, and B. Although the light LR and LB are incident on the panel perpendicularly and obliquely with respect to the normal of the liquid crystal panel, the present invention is not limited to this, and the light LR may be the center light and the lights LG and LB may be the oblique incident light. Alternatively, the light LB may be center light, and the light LR and LG may be obliquely incident light.

また、上記第３の実施の形態では、マイクロレンズ１７５ａの平面形状を正６角形としたが、これに限定されず、円形やｙ方向に長手方向を有する矩形状（シリンドリカルレンズ）でもあってもよい。   In the third embodiment, the planar shape of the microlens 175a is a regular hexagon. However, the shape is not limited to this, and the microlens 175a may be a circular shape or a rectangular shape (cylindrical lens) having a longitudinal direction in the y direction. Good.

また、上記実施の形態では、光拡散成形手段として屈折型拡散素子（ＥＤ）１６，１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを用いる場合について説明したが、例えば光拡散成形手段として、高次回折光が存在する回折型拡散素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いるようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the refractive diffusion elements (ED) 16, 16R, 16G, and 16B are used as the light diffusion molding means has been described. For example, as the light diffusion molding means, a diffraction type in which high-order diffracted light exists is used. A diffusion element (DOE: Diffractive Optical Element) may be used.

また、上記実施の形態では、光源からの光をＲ，Ｇ，Ｂの３色に色分解したり、３色のレーザ光源を用いることにより、カラーの３次元映像を表示する場合について説明したが、これに限定されず、このような色分解光学系や３色のレーザ光源を用いずに、単色の３次元映像を表示するようにしてもよい。あるいは、３色のうちの２色を用いて３次元映像を表示するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where a color three-dimensional image is displayed by separating the light from the light source into three colors of R, G, and B, or using a three-color laser light source has been described. However, the present invention is not limited to this, and a monochromatic three-dimensional image may be displayed without using such a color separation optical system or a three-color laser light source. Alternatively, a three-dimensional image may be displayed using two of the three colors.

さらに、上記実施の形態では、液晶パネルが透過型の液晶パネルである場合について説明したが、例えば反射型の液晶パネルや、ＭＥＭＳ形式（例えば、ＤＭＤ素子）用いるようにしてもよい。   Furthermore, although the case where the liquid crystal panel is a transmissive liquid crystal panel has been described in the above embodiment, for example, a reflective liquid crystal panel or a MEMS type (for example, a DMD element) may be used.

本発明の第１の実施の形態に係る投射型表示装置の全体を表す構成図である。It is a block diagram showing the whole projection type display apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図１に示した屈折型拡散素子の詳細構成を表す写真および断面図である。It is the photograph and sectional drawing showing the detailed structure of the refraction type diffusion element shown in FIG. 図１に示した屈折型拡散素子上におけるレーザ光の照射領域の移動態様を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the movement aspect of the irradiation area | region of the laser beam on the refractive type diffusion element shown in FIG. 図１に示した屈折型拡散素子上、フィールドレンズ面上および液晶パネル上におけるレーザ光または拡散光の照射領域の移動態様を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the movement aspect of the irradiation area | region of the laser beam or a diffused light on the refractive type diffusion element shown in FIG. 1, a field lens surface, and a liquid crystal panel. 図１に示した液晶パネル上における拡散光の照射領域の移動態様を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the movement aspect of the irradiation area | region of the diffused light on the liquid crystal panel shown in FIG. 第２の実施の形態に係る投射型表示装置の主要部を表す構成図である。It is a block diagram showing the principal part of the projection type display apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図６に示した屈折型拡散素子上、コリメーションレンズ面上およびフライアイレンズ面上におけるレーザ光または拡散光の照射領域の移動態様を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the movement aspect of the irradiation area | region of the laser beam or a diffused light on the refractive diffusion element shown in FIG. 6, a collimation lens surface, and a fly-eye lens surface. 第３の実施の形態に係る投射型表示装置の全体を表す構成図である。It is a block diagram showing the whole projection type display apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 図８に示した透過回転体の詳細構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the detailed structure of the permeation | transmission rotary body shown in FIG. 図８に示した透過回転体の詳細構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the detailed structure of the permeation | transmission rotary body shown in FIG. 図８に示した液晶パネルの詳細構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the detailed structure of the liquid crystal panel shown in FIG. 図１１に示したマイクロレンズの配置構成例を表す平面図である。FIG. 12 is a plan view illustrating an arrangement configuration example of the microlens illustrated in FIG. 11.

符号の説明Explanation of symbols

１，１Ａ，１Ｂ…投射型表示装置、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…レーザ光源、１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ…ビームエキスパンダ、１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ…λ／２板、１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂ，１２２，１２３…ダイクロイックミラー、１３１，１３１Ａ…モーター、１３２…斜め研磨プリズム、１３２Ａ…ミラー、１３２Ｂ…透過回転体、１４１，１４１Ａ…コリメーションレンズ、１４２，１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂ…フィールドレンズ、１４３Ａ，１４３Ｂ…フライアイレンズ、１４４…コンデンサレンズ、１４５…フィールドレンズ、１５１〜１５３…ミラー、１６，１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ…屈折型拡散素子、１７，１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ…液晶パネル、１７ａ…有効表示領域、１７０…ＴＦＴ基板、１７１…対向基板、１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂ…画素電極、１７３…液晶層、１７４…対向電極、１７５…マイクロレンズアレイ、１７５ａ…マイクロレンズ、１８…ダイクロイックプリズム、１９…投射レンズ、２…スクリーン、Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂ…レーザ光、Ｌout…映像光、Ｌin１，Ｌin２，Ｌin３…入射光、Ｌ１，Ｌ２…光束、Ｄ１…斜め研磨プリズムとコリメーションレンズとの間の距離、Ｄ２…ミラーと屈折型拡散素子との間の距離、ＢＳ１，ＢＳ４〜ＢＳ６…ビームスポット（レーザ光の照射領域）、Ａ２１，Ａ２２，Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３，Ａ３４…拡散光の照射領域、α…ミラーの調整角度、β…拡散角度。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1B ... Projection type display apparatus, 10R, 10G, 10B ... Laser light source, 111R, 111G, 111B ... Beam expander, 112R, 112G, 112B ... λ / 2 board, 121R, 121G, 121B, 122, 123 ... Dichroic mirror, 131, 131A ... Motor, 132 ... Oblique polishing prism, 132A ... Mirror, 132B ... Transmission rotator, 141, 141A ... Collimation lens, 142, 142R, 142G, 142B ... Field lens, 143A, 143B ... Fly eye Lens, 144: Condenser lens, 145: Field lens, 151-153 ... Mirror, 16, 16R, 16G, 16B ... Refractive diffusion element, 17, 17R, 17G, 17B ... Liquid crystal panel, 17a ... Effective display area, 170 ... TFT substrate, 171 Counter substrate, 172R, 172G, 172B ... pixel electrode, 173 ... liquid crystal layer, 174 ... counter electrode, 175 ... microlens array, 175a ... microlens, 18 ... dichroic prism, 19 ... projection lens, 2 ... screen, L0r, L0g , L0b: Laser light, Lout: Video light, Lin1, Lin2, Lin3: Incident light, L1, L2: Light flux, D1: Distance between the oblique polishing prism and the collimation lens, D2: Between the mirror and the refractive diffusion element BS1, BS4 to BS6: beam spot (laser light irradiation region), A21, A22, A31, A32, A33, A34 ... diffusion light irradiation region, α: mirror adjustment angle, β: diffusion angle.

Claims (11)

レーザ光を発する光源部と、
前記光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる光路制御手段と、
前記光路制御手段から出射したレーザ光を拡散成形する光拡散成形手段と、
前記光拡散成形手段により拡散成形された拡散光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルと、
前記液晶パネルにより変調された拡散光をスクリーン上に投射する投射手段と
を備え、
前記拡散光は、前記液晶パネル上に部分的に照射されると共に、その少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように前記液晶パネル上を連続的に移動し、
前記光路制御手段は、前記液晶パネル上において前記拡散光が連続的に回転移動するように、前記光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる
投射型表示装置。 A light source that emits laser light;
An optical path control means for continuously moving an emission optical path of laser light from the light source unit;
Light diffusion molding means for diffusing and shaping the laser light emitted from the optical path control means;
A liquid crystal panel that modulates the diffused light diffused and molded by the light diffusion molding means based on a video signal;
Projecting means for projecting the diffused light modulated by the liquid crystal panel onto a screen,
The diffused light is partially irradiated onto the liquid crystal panel, and continuously moves on the liquid crystal panel so that at least some of the irradiation regions overlap each other ,
The projection type display device in which the optical path control means continuously moves an emission optical path of laser light from the light source unit so that the diffused light continuously rotates on the liquid crystal panel . 前記光路制御手段は、前記拡散光が前記映像信号のフレーム周波数以上の回転数で回転移動するように、前記光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる
請求項１に記載の投射型表示装置。 Said optical path control means such that said diffused light rotates moving speed rotation of the above frame frequency of the video signal, Before moving the emission optical path of the laser beam from the light source unit continuously
Projection type display device according to 請 Motomeko 1. 前記光拡散成形手段と前記液晶パネルとの間に、前記拡散光の強度分布を均一にするためのフライアイレンズ系を備えた
請求項１に記載の投射型表示装置。 A fly-eye lens system for making the intensity distribution of the diffused light uniform is provided between the light diffusion molding means and the liquid crystal panel .
Projection display device according to 請 Motomeko 1. 前記光拡散成形手段と前記液晶パネルとの間に、前記拡散光を平行光に近づけるためのフィールドレンズ系を備えた
請求項１に記載の投射型表示装置。 A field lens system for bringing the diffused light close to parallel light is provided between the light diffusion molding means and the liquid crystal panel .
Projection display device according to 請 Motomeko 1. 前記光拡散成形手段が、屈折型拡散素子（ＥＤ）である
請求項１に記載の投射型表示装置。 The light diffusion forming means, Ru der refractive diffuser (ED)
Projection display device according to 請 Motomeko 1. 前記光拡散成形手段により拡散成形された拡散光を、Ｒ（Red：赤）、Ｇ（Green：緑）およびＢ（Blue：青）の３色の色光に分解するダイクロイックミラーを備え、
前記液晶パネルが、前記３色の色光ごとに別個に設けられている
請求項１に記載の投射型表示装置。 A dichroic mirror that decomposes the diffused light diffused by the light diffusion molding means into three color lights of R (Red), G (Green) and B (Blue);
The liquid crystal panel, that provided separately for each of the three color lights
Projection display device according to 請 Motomeko 1. 前記光路制御手段が、前記光源部からのレーザ光が入射する斜め研磨プリズムと、この斜め研磨プリズムを回線駆動する第１の駆動手段とを含んで構成されている
請求項１に記載の投射型表示装置。 It said optical path control means, an oblique polishing prism laser light is incident from the light source unit, that have this obliquely polished prism is configured to include a first driving means for line driving
Projection display device according to 請 Motomeko 1. 前記光路制御手段が、前記光源部からのレーザ光を反射させるミラーと、このミラーに対するレーザ光の入射角が変化するようにミラーを回転駆動する第２の駆動手段とを含んで構成されている
請求項１に記載の投射型表示装置。 Said optical path control means comprises a mirror for reflecting the laser beam from the light source unit, that is configured to mirror and a second driving means for rotating such that the incident angle of the laser light changes with respect to the mirror
Projection display device according to 請 Motomeko 1. 前記光路制御手段が、前記光源部からのレーザ光が入射する透過回転体と、この透過回転体を回線駆動する第３の駆動手段とを含んで構成されている
請求項１に記載の投射型表示装置。 Said optical path control means, and transmitting the rotating body a laser beam from the light source unit is incident, that is configured to include a third drive means for the line driving the transmission rotary member
Projection display device according to 請 Motomeko 1. 前記液晶パネルは、一対の基板間に液晶層を封止してなり、
前記一対の基板のうちの光入射側の基板に、マイクロレンズアレイが設けられている
請求項１に記載の投射型表示装置。 The liquid crystal panel is formed by sealing a liquid crystal layer between a pair of substrates,
On the light incident side of the substrate of the pair of substrates, that have a micro-lens array is provided
Projection display device according to 請 Motomeko 1. 前記液晶パネルが、透過型の液晶パネルである
請求項１に記載の投射型表示装置。 The liquid crystal panel, Ru crystal panel der transmission type
Projection display device according to 請 Motomeko 1.
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