CN101251648A - 投射型显示装置和照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种优化过使扩散元件振动时的振动频率和振幅量的照明装置和使用该照明装置的投射型显示装置。基于加振驱动部的驱动，对光源驱动部的驱动进行控制。

Description

投射型显示装置和照明装置

技术领域

本发明涉及将来自具有相干性的激光光源的光束照射至影像显示元件从而进行投射的投射型显示装置。

背景技术

在日本专利特开2004-144936号公报中公开有一种照明装置，该照明装置包括：使从半导体激光器入射的相干光的强度分布变化并按规定的强度分布进行配光并扩散的扩散元件，和使该扩散元件振动的加振单元。

在日本专利特开平3-163333号公报中公开有一种同步化磁畴观测装置，该装置着眼于激光的相干性，通过利用高速光闸(shutter)对激光的打开/关闭(on/off)进行控制，抽取高速变化的磁畴图像的特定变化点。

专利文献1：日本专利特开2004-144936号公报

专利文献2：日本专利特开平3-163333号公报

在利用激光光源的照明装置中，为了抑制因相干性引起的在投射的影像的一部分上发生的斑点(下面也称为斑点(speckle)噪声)，在日本专利特开2004-144936号公报中，在半导体激光器和导光体之间设置有扩散元件。但是，关于使扩散元件动作时的半导体激光器的控制等没有任何记载。此外，日本专利特开平3-163333号公报是关于对应于磁畴图像的变化，对高速光闸进行控制的内容，关于激光光源的控制没有任何记载。

发明内容

本发明鉴于上述问题而研发，目的在于提供优化过使扩散元件振动时的振动频率和振幅量的投射型显示装置和照明装置。

本发明的一个方面在于，基于加振驱动部的驱动，对光源驱动部的驱动进行控制。

附图说明

图1是表示实施例1的照明装置的图。

图2是对实施例1的照明装置加以补充的时序图。

图3是表示实施例2的照明装置的图。

图4是对实施例2的照明装置加以补充的时序图。

图5是表示实施例3的投射型显示装置的图。

图6是对实施例3的投射型显示装置加以补充的时序图。

图7是表示实施例4的投射型显示装置的图。

图8是表示实施例5的投射型显示装置的图。

图9是表示实施例6的投射型显示装置的图。

具体实施方式

下面，参照附图对实施例加以说明。

(实施例1)

图1是表示实施例1的照明装置的框图。图2是对动作和装置的状态加以补充的时序图。

在图1中，1是同步部，2是频率/相位控制部，3是脉冲生成部，4是光源驱动部，5是激光光源，6是驱动波形生成部，7是振幅控制部，8是加振驱动部，9是例如作为VCM(Voice Coil Motor：音圈马达)的加振部，10是作为扩散光学元件的扩散过滤器，11是扩散的光束。图2表示从未图示的外部输入的周期T(频率freq)的基本时间信号v_sync，考虑由驱动波形生成部6生成的频率freq和加振部9的响应延迟而生成的具有相位差dt1的驱动波形wave，通过加振部9而进行振动的扩散过滤器10的振动速度v1，由脉冲生成部3生成的脉冲信号sw，在各时间t0、t1、t2、t3...的扩散过滤器10的状态。

其中，在实施例1中，扩散过滤器10的材质等没有特别的限定表示，为具有使透过光束扩散的性质的材质。

在同步部1中，获得外部时间信号v_sync，生成基本时间信号(在实施例1中表示为与v_sync一致的信号)。在频率/相位控制部2中，对基本时间信号v_sync的频率和相位进行检测，得到未图示的系统控制μcom，生成α倍(在本实施例中α＝1)的振动频率α·freq和相位差dt1、dt2以及波形阈值th。在驱动波形生成部6中，根据振动频率α·ffeq、基本时间信号v_sync和相位差dt1，生成正弦波的驱动波形wave。在振幅控制部7获得系统控制μcom，对决定扩散过滤器10的振幅量的驱动波形wave的振幅放大量AMP加以指示。通过加振驱动部8施加将驱动波形wave以振幅放大量AMP的程度进行放大后的驱动信号，加振部9形成具有振动频率α·freq、振幅str、和振动速度v1的往返振动，安装于振动部的扩散过滤器10与之联动。此时，如图2所示，相对驱动波形wave，具有扩散过滤器10的响应延迟时间dt2，振动速度v1进行响应。此外，表示振动速度v1的时间的变化(t0、t1、t2、t3、t0...)和扩散过滤器10的往复振动的状态。

另一方面，在脉冲生成部3中，根据波形阈值th和驱动波形wave的信号振幅量的大小对往复振动的扩散过滤器10处在反转动作的期间，即减速、停止、初期加速的期间进行判断。例如，如图2所示，当信号振幅量比+th小且比-th大时，作为处在反转动作的期间，为Low信号(关闭期间)，其以外的期间作为以所希望的速度以上的速度振动的期间，为High信号(打开期间)，使该信号仅以延迟时间dt2的程度进行延迟，生成脉冲波形信号sw。在本实施例中，为将1个周期分成4份的脉冲波形。

激光光源5在脉冲波形信号sw为打开期间，以从外部指示的所希望的强度通过光源驱动部4进行驱动，进行振动、发光。此时，如图2所示，将来自激光光源5的光束的光轴配置在往复振动的扩散过滤器10的中央。由此，扩散过滤器10进行往复振动，在所希望的移动速度以上的期间(打开期间)，透过扩散过滤器10的光束扩散并且生成扩散状态移动的光束11。另一方面，在所希望的移动速度以下的期间(关闭期间)，激光光源熄灭。

在此，对于振幅阈值th和振幅放大量AMP，既可以固定，或者也可以根据选择的扩散过滤器10的材质和根据观察者的喜好加以调整。

根据实施例1的照明装置，因为光束能够通过常处于所希望的移动速度的扩散过滤器10进行扩散，所以能够将通过扩散得到的斑点噪声在时间上均匀分散，能够降低斑点噪声的可见性。另一方面，扩散过滤器10在减速、停止、加速的状态下，在所希望的移动速度以下的期间，通过不使激光光源发光而使得斑点噪声在空间上的移动少，通过在时间上固定，使得观察者的视网膜上的斑点噪声成分在时间上被积分，结果减轻作为斑点噪声的可见状态。此外，为了缩短上述斑点噪声的空间移动变少的时间，能够使振动频率、振幅量的增大降低。由此，不损害斑点噪声的平滑度，就能够实现使扩散光学元件振动时的振动频率、振幅量的减少。由此，作为可动部的加振部9的寿命性能的提高、因振动引起的噪音的降低、或者作为扩散过滤器10的材质，由扩散能力的减轻而能够扩大选择范围，从而能够提供低成本的照明装置。而且，因为与外部的基准频率同步，对激光光源进行驱动，所以能够提供在所希望的发光时间忽亮忽灭的照明装置。

(实施例2)

图3是表示实施例2的照明装置的框图。图4是补充动作和装置的状态的时序图。

在图3中，12为延迟部，13、14为使扩散过滤器10的过滤形状变形的扩散过滤器。图中，在实施例1表示过的相同符号是关于相同功能而省略其说明，具有多个(例如，在实施例2中为2个)加振驱动部8和加振部9。

扩散过滤器13、14分别为同一形状，配置在光束的同一光路上。而且如图3所示，当以上下振动的方式配置时，在光束的光轴上，以在未达到所希望的移动速度的扩散过滤器的区域(在图3中为上部和下部)光束透过的方式而形成。这是通过透明薄膜、剪切而形成。

扩散过滤器13、14以与实施例1同样的动作进行往复振动，关于扩散过滤器14，如图14所示，以由延迟部12使驱动波形wave偏移90度相位的wave2为基准，以振幅量str和移动速度v2进行往复振动。此外，在脉冲生成部3，在驱动波形wave和wave2的任一个的信号振幅量在+th以上或-th以下的期间，作为以所希望的速度以上的速度振动的期间，为High信号(打开期间)的信号，其以外的期间作为处在反转动作的期间，为Low信号(关闭期间)，仅以延迟时间dt2的程度进行延迟，生成脉冲波形信号sw。当然，因为驱动波形wave和wave2存在90度的相位差，也可以仅与驱动波形wave进行比较并使其延迟90度相位而生成。

由此，当扩散过滤器13在减速、停止、初期加速，并且扩散过滤器14处在所希望的移动速度以上的期间t0、t2且处于打开期间时，光束经扩散过滤器14而被扩散。另一方面，当扩散过滤器14在减速、停止、初期加速，并且扩散过滤器13处在所希望的移动速度以上的期间t1、t3且处于打开期间时，光束生成经扩散过滤器13被扩散过的光束，透过扩散过滤器14。

根据实施例2的照明装置，通过使配置在同一光轴上的多个扩散过滤器以振动的相位不同的方式进行振动，能够使处于所希望的移动速度的扩散过滤器交替地发生，因此通过激光光源的驱动期间的增大能够提高时间上的利用效率，通过缩短在各扩散过滤器的扩散期间能够降低振幅频率、振幅量，能够提供扩散过滤器的长寿命化、低噪声化和低成本化的照明装置。

(实施例3)

图5是表示实施例3的投射型显示装置的框图。图6是补充动作和装置的状态的时序图。

在图5中，5是由R/G/B构成的激光光源，16是1个光调制部(例如，DLP、DMD等反射型或透过型的影像显示元件)，15、17是光束，18是投射部，19是荧幕。

通过与实施例1或实施例2所示的照明装置同样的方法，将在光调制部16根据影像信号video对非相干化过的来自激光光源的光束15的透过量进行控制、调制后得到的光束(光学像)17，从投射部(例如，投射透镜等)18投射到荧幕19上。例如，当影像信号video的帧频率为60Hz时，使扩散过滤器10的振动频率为30Hz(α＝0.5倍)、60Hz(α＝1倍)、90Hz(α＝1.5倍)……，能够使激光光源5在各帧期间内分别发光1次、2次、3次……。

图6表示使扩散过滤器10的振动频率为例如90Hz(α＝1.5倍)时的情况。在由R/G/B构成的激光光源5的打开期间t1、t3、t5中，在每个打开期间使R/G/B交替地切换忽亮忽灭，与各色成分的发光时间同步，在光调制部16以影像信号vedio的R/G/B信号依次进行调制。由此，在1帧期间内将R/G/B的影像投射到荧幕19上。另一方面，在实施例3的投射型显示装置中，也可以利用在实施例2所示的扩散过滤器13、14，即使是同一振动频率，也能够使1帧期间内的R/G/B的激光光源的忽亮忽灭次数为2倍化，同时通过使基于影像信号video的R/G/B信号的光调制部16的调制也成为2倍，在1帧期间内将R/G/B影像投射至荧幕19上2次。当然，作为倍数α＝0.75如果使振动频率为45Hz，则在1帧期间内将R/G/B影像投射至荧幕19上1次。

根据实施例3，能够提供斑点噪声的可见性低的投射型显示装置。此外，即使在光调制部16必须有对影像信号video的应答时间，通过使本应答时间与激光光源5的关闭期间即扩散过滤器10为停止状态的期间一致，也能够提高光调制部16的图像再现性。

(实施例4)

图7是表示实施例4的投射型显示装置的框图。

实施例4的投射型显示装置与实施例3所示的投射型显示装置相同，但是进一步具有：由影像信号的至少3原色(R/G/B)的每一种、各色成分的激光光源20、21、22构成的照明装置，和3个光调制部16。对由各照明装置生成的R/G/B光束23、24、25进行合成而得到的光束17，通过投射部18投射到荧幕19上。而且，在每个R/G/B的照明装置的扩散光学元件分别加速达到所希望的移动速度的期间，将影像投射到荧幕上。

根据实施例4，因为相对于实施例3，能够独立地对R/G/B光源20、21、22以及3个光调制部16进行驱动，所以能够提供一种实现激光光源的时间上的利用效率的提高，并且动画性能、斑点噪声的可见性低的投射型显示装置。

(实施例5)

图8是表示实施例5的投射型显示装置的框图。

在图8中，具有多个实施例1所示的照明装置，还具有根据影像信号video对光束的透过量进行控制的光调制部26。当然，也可以使用实施例2的照明装置。但是，激光光源是至少具有3原色的光源。

在实施例5中，使各照明装置在扩散过滤器10加速达到所希望的移动速度的期间所生成的R/G/B的光束15，分区域入射光调制部26，以调制过的光束显示影像。

根据实施例5，因为结合光调制部26的显示面积的大小，能够配置由多个构成的照明装置，所以能够以使由各照明装置生成的光束15各自均匀地入射光调制部26的方式进行配置的优化。此外，使各照明装置的振动相位一致，并且，容易使光学调制部26的每帧的影像写入与应答时间一致，所以即使显示面积增大，也能够提供动画性能、斑点噪声的可见性低，画面内的亮度斑点少的直视显示型的投射型显示装置。

(实施例6)

图9是表示实施例6的投射型显示装置的框图。

在图9中，照明装置14是实施例5的投射型显示装置，多个照明装置共有加振部9和扩散过滤器10，与实施例5相同地进行动作。

如上所述，根据实施例6，除了实施例5的效果以外，通过使扩散过滤器10单品化，能够使扩散斑点均匀化、振动状态的单一化变得容易，实现降低激光光源的发光时间的时间上的限制。

Claims (10)

1.一种投射型显示装置，其利用影像显示元件将光束调制为光学像，并将所述光学像从投射透镜进行投射，其特征在于，具有：

射出所述光束的激光光源；

使来自所述激光光源的光束扩散的扩散光学元件；

使所述扩散光学元件振动的加振部；

对所述加振部进行驱动的加振驱动部；

对所述激光光源进行驱动的光源驱动部；和

基于所述加振驱动部的驱动，对所述光源驱动部的驱动进行控制的控制部。

2.如权利要求1所述的投射型显示装置，其特征在于，具有：

使所述加振部的驱动延迟的延迟部。

3.如权利要求1所述的投射型显示装置，其特征在于：

所述加振部形成有多个，

具有与所述多个加振部分别对应的多个加振驱动部，

所述多个加振驱动部分别以所述振动的相位差不同的方式进行驱动。

4.一种投射型显示装置，其利用影像显示元件将光束调制为光学像，并将所述光学像从投射透镜进行投射，其特征在于，具有：

射出所述光束的激光光源；

使来自所述激光光源的光束扩散的扩散光学元件；

使所述扩散光学元件振动的加振部；

对所述加振部进行驱动的加振驱动部；

对所述激光光源进行驱动的光源驱动部；

生成对所述光源驱动部的驱动进行控制的脉冲信号的脉冲生成部；和

生成驱动波形，传递给所述加振驱动部，并且生成所述驱动波形的阈值，传递给所述脉冲生成部的驱动波形生成部，其中，

对所述光源驱动部的控制基于所述驱动波形的阈值。

5.如权利要求4所述的投射型显示装置，其特征在于：

所述光源驱动部，在比所述驱动波形的阈值的绝对值大的情况下进行驱动。

6.如权利要求4所述的投射型显示装置，其特征在于，具有：

使所述加振驱动部的驱动延迟的延迟部。

7.如权利要求4所述的投射型显示装置，其特征在于：

所述加振部形成有多个，

具有与所述多个加振部分别对应的多个加振驱动部，

所述多个加振驱动部分别以所述振动的相位差不同的方式进行驱动。

8.一种照明装置，其特征在于，具有：

射出光束的激光光源；

使从所述激光光源射出的光束扩散的扩散光学元件；

使所述扩散光学元件振动的加振部；

对所述加振部进行驱动的加振驱动部；

对所述激光光源进行驱动的光源驱动部；和

基于所述加振驱动部的驱动，对所述光源驱动部的驱动进行控制的控制部。

9.如权利要求8所述的照明装置，其特征在于，具有：

使所述加振部的驱动延迟的延迟部。

10.如权利要求8所述的照明装置，其特征在于：

所述加振部形成有多个，

具有与所述多个加振部分别对应的多个加振驱动部，

所述多个加振驱动部分别以所述振动的相位差不同的方式进行驱动。

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