CN101421669B

CN101421669B - 液晶投影仪和图像再现装置

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Publication number: CN101421669B
Application number: CN2007800132314A
Authority: CN
Inventors: 贝瀬喜久夫
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2027-04-10
Also published as: EP2006735A1; JP2007286110A; TW200807134A; JP4736921B2; TWI340867B; KR20080111048A; US8334937B2; CN101421669A; EP2006735A4; WO2007123024A1; US20090161033A1

Abstract

本发明涉及液晶投影仪和图像再现装置。为使整个投影仪最小化到投影仪能够包括在小型设备中，红色激光束(1R)、绿色激光束(1G)、蓝色激光束(1B)分别用于红色(21R)、绿色(21G)、蓝色衍射光学元件(21B)散射和整形，从而覆盖液晶显示板(40)的整个显示区域并入射到液晶层(48)的相应像素上。散射和整形的激光束(2R、2G和2B)经过场镜(31)入射到液晶显示板(40)。在液晶显示板(40)上形成红色、绿色和蓝色像素，微透镜阵列形成于入射侧衬底(41)。液晶显示板(40)用微透镜分配和会聚各种颜色的激光，使激光入射到相应像素上。可以使用折射型光学元件代替衍射型光学元件。

Description

液晶投影仪和图像再现装置

技术领域

本发明涉及利用液晶显示板(液晶显示装置)作为光阀的投影仪(投影型显示装置)，和图像再现装置，诸如便携式电话终端、数字照相机、摄像机、个人计算机、游戏机、玩具等。

背景技术

投影仪常规和通常被认为是在家庭等内安装和使用的物品。如在日本专利公开No.63-118125、日本专利公开No.Hei4-60538等中公开的，诸如金属卤化物灯、高压水银灯、氙灯等的灯用作光源。

然而，当灯用作光源时，例如，存在以下问题：(a)光源单元的孔径增大的问题，导致投影仪的整体尺寸较大，(b)光源单元产生大量的热量，因此，需要冷却装置，诸如，风扇等，导致投影仪的整体尺寸较大，(c)风扇等产生高水平的噪音，并增加功耗，(d)施加不需要和有害波长区域的光，诸如紫外线等，会削弱利用有机物质的液晶板的可靠性，(e)光源不能高速开启和关闭，难以调整光量，和(f)由于断线和灯的寿命，需要频繁更换灯。

因此，考虑利用除了灯之外的发光元件(发光体)作为投影仪的光源。

具体地说，日本专利公开No.2005-116799和IDW′03 p1585-p1588、作者为G.Harbers，M.Kerper，S.Paolini的“Performance of High Power LEDIlluminators in Color Sequential Projection Displays(用于彩色连续投影显示器的高功率LED发光体的性能)”中公开了LED(发光二极管)用作光源。

另外，日本专利公开No.2005-256288(PCT申请的翻译)公开了激光器用作光源，激光泵浦控制光栅图案中的每个像素，从激光器发射的激光通过两个扫描镜形成的扫描器在光栅图案上扫描，在光栅图案上显示二维图像。

关于激光器，已经获得半导体激光器，所谓的LD，和固态激光器，诸如有半导体激光器泵浦的固态激光器(DPSSL：Diode Pumped Solod StateLaser)等。至于激光器的尺寸，半导体激光器的单边长度可以做成几百微米，100mW输出级的固态激光器的非线性光学晶体的单边长度可以做成几毫米。

此外，与金属卤化物灯等相比较，半导体激光器或固态激光器寿命长，几乎不需要更换，发光效率高，产生的热量少，容易冷却。

此外，根据晶体的类型和成分，半导体激光器或固态激光器可以发射显示红、绿和蓝的每个波长区域的最佳波长的光，从而提高颜色纯度，不发射不需要显示的光，诸如，红外光、紫外光等。

另外，半导体激光器或固态激光器可以即时开启和关闭，从而可以容易控制发光量。

发明内容

如日本专利公开No.2005-116799和IDW′03 p1585-p1588、作者为G.Harbers，M.Kerper，S.Paolini的“Performance of High Power LED Illuminatorsin Color Sequential Projection Displays(用于彩色连续投影显示器的高功率LED发光体的性能)”中所公开的，当LED用作液晶投影仪的光源时，与利用灯作为光源的情况相比，光源单元可以小型化，整个投影仪可以小型化。即使这样，整个投影仪限制到投影仪可以放在“手掌”上左右的尺寸。在小型设备诸如便携式电话终端等中要包括投影仪还是很困难。

而且，正如在日本专利公开No.2005-116799中所指出的，LED发射的光的发散角很大。当LED用作投影仪的光源时，与液晶显示板的显示区域相比，扩散(Etendue)太大。结果，光利用率降低。

另一方面，与LED相比较，不仅有可能使半导体激光器或固态激光器本身小型化，而且完全有可能减小半导体激光器或固态激光器发射的光的发散角。

这是因为，与LED相比，激光光源更接近点光源，从而容易使Etendue最佳，提高光利用率，结果，与利用LED作为光源的情况相比，仅仅需要从光源发射的很少的光量来实现投影仪的相同光量。

因此，当激光器用作光源时，可以简化冷却设备或不需要冷却设备。

然而，虽然在日本专利公开(PCT申请的翻译)No.2005-256288中所公开的，通过关闭激光，用扫描器的激光光栅扫描的方法实现黑色显示，在高速调制激光的同时，难以完全防止瞬间发射的激光(将光量设定为零)。结果，存在图像对比度降低的缺陷。

因此，本发明要解决的问题是使整个投影仪小型化到在小型设备(诸如便携式电话终端等)中可以包括投影仪的程度，并且能够实现光利用率的提高，对于投影仪来说，这是基本的，而且，能够实现图像对比度的提高。

根据本发明的液晶投影仪，用于解决上述问题，涉及形成为红、绿和蓝三种颜色的单板系统的情况，其特征在于，包括：光源单元，具有分别发射红色、绿色和蓝色激光束的第一、第二和第三激光器，所述第一、第二和第三激光器的每一个是半导体激光器或固态激光器；液晶显示板，其中构成红色、绿色和蓝色像素的液晶层在入射侧衬底和发射侧衬底之间形成，由许多微透镜制成的微透镜阵列在入射侧衬底上形成；光束散射和整形光学元件，通过光衍射或折射，散射和整形从光源单元发射的各种颜色的激光束，使得各种颜色的激光束都覆盖液晶显示板的整个显示区域，并入射到液晶显示板的液晶层的相应像素上；透镜系统，用于将被光束散射和整形光学元件散射和整形的各种颜色的激光束转换成各个基本准直的光束，使该光束入射到液晶显示板的微透镜上；投影透镜，用于投影通过液晶显示板的图像光。

在具有上述结构的液晶投影仪中，从光源单元的第一、第二和第三激光器发射的红色、绿色和蓝色激光束都被衍射型或折射型光束散射和整形光学元件散射和整形，从而覆盖液晶显示板的整个显示区域，入射到液晶显示板的液晶层的相应像素上。结果，包括红色、绿色和蓝色的多色图像投影到外部屏幕上。

而且，第一、第二和第三激光器是半导体激光器或固态激光器，因此，可以明显小型化，衍射型或折射型光束散射和整形光学元件也可以明显小型化。因此，有可能使整个投影仪明显小型化，有可能在小型设备(诸如便携式电话终端等)中包括整个投影仪。

另外，因为激光用作照明光，提高光利用率。此外，实现黑色显示是通过液晶驱动电路使液晶层的相应显示单元遮挡光，而不是关闭各种颜色的激光束。因此，不降低图像对比度。

另外，不像日本专利公开(PCT申请的翻译)No.2005-256288所公开的激光扫描系统那样，投影透镜将液晶显示板调制的图像光放大和投影成散射光。因此，具有几乎察觉不到屏幕闪烁和可以获得液晶特有的“平静”图像的优点。

如上所述，根据本发明，有可能使整个投影仪小型化到在小型设备(诸如便携式电话终端等)中可以包括投影仪的程度，实现光利用率的提高，对于投影仪来说，这是基本的，和实现图像对比度的提高。

附图说明

图1是表示单板型液晶投影仪的第一实例的示意图。

图2是表示衍射光学元件的实例的示意图。

图3是表示液晶显示板的实例的示意图。

图4是表示像素和微透镜的排列形式的实例的示意图。

图5是表示液晶显示板的具体实例的示意图。

图6是表示单板型液晶投影仪的第二实例的示意图。

图7是表示折射型光学元件的实例的示意图。

图8是表示光源单元的实例的示意图。

图9是表示光源单元的实例的示意图。

图10是表示各种激光器的实例的示意图。

图11是表示各个激光器的实例的示意图。

图12是表示像素排列的实例的示意图。

图13是表示各种激光器集成在一个衬底上的实例的示意图。

图14是表示两板型液晶投影仪的实例的示意图。

图15是表示液晶显示板的实例的示意图。

图16是表示两板型液晶投影仪的实例的示意图。

图17是表示三板型液晶投影仪的实例的示意图。

图18是表示便携式电话终端作为本发明的图像再现设备的实例的示意图。

具体实施方式

[第一实施例(单板型)：图1-13]

作为第一实施例，表示一块液晶显示板用于红、绿和蓝三种颜色的单板系统的情况。

(1-1.第一实例的基本结构(使用衍射光学元件的情况)：图1-5)

图1表示利用衍射光学元件作为光束散射和整形光学元件的情况，作为单板型液晶投影仪的基本结构的第一实例。

为了阐明方向，定义X方向、Y方向和Z方向，如图所示。Y方向是垂直于图1的纸面的方向。

<光源单元>

在这个实例中，作为光源，红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B沿X方向排列和设置。

半导体激光器用作红色激光器11R和蓝色激光器11B的每一个。例如，InAlGaP基激光器等用作红色激光器11R。GaN基或InGaN基激光器用作蓝色激光器11B。

另一方面，目前没有获得发射绿色激光的半导体激光器。因此，作为绿色激光器11G，使用由半导体激光器泵浦的固态激光器，即，所谓的DPSS(二极管泵浦固态)激光器，例如，YVO₄+KTP(KTiOPO₄)，晶体PPLN(Periodically Poled LiNbO₃)，PP(Periodically Poled)MgO·LN(LiNbO₃)等。

红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B的振荡模式可以是多模。对于抗温度等变化的模式稳定性和偏振稳定性，在半导体激光器中可以实现窄条纹宽度，在固态激光器中可以实现周期偏振转换(periodicallypoled)。在本发明中，因为后面要描述的光束散射和整形光学元件(衍射型光学元件或折射型光学元件)对入射光束的形状的不灵敏性，多模半导体激光器或固态激光器可以用作红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B。

当然，可以使用单模半导体激光器或固态激光器。通常，在半导体激光器的情况下，能够用尽多模振荡，而不是模式控制提高可使用半导体激光器的产量，从而降低制造成本。

从红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B发射的红、绿和蓝激光束1R、1G和1B例如分别通过λ/2片(1/2波片)29R、29G和29B，形成在衍射光学元件21上的入射。

因为激光内部电场的振动，从半导体激光器或固态激光器发射的激光在器件之间不是必需具有恒定的偏振方向。偏振的方向也根据器件的组装精度而变化。然而，通过插入1/2波片29R、29G和29B并调整其旋转位置，后面要描述的入射到液晶显示板40上的各个颜色的激光束3R、3G和3B的偏振方向可以与液晶显示板40的偏振轴一致。

利用合适的相位差膜或延迟板代替λ/2片可以校正偏振方向。例如，通过通常使用Al；GaAS基半导体激光器和利用YVO₄+KTP第二谐波泵浦的固态激光器从器件到器件改变偏振方向，许多固态激光器具有大约10的偏振化度。在这种情况下，利用合适的相位差膜补偿和优化延迟值可以增加偏振化度。

因此，通过用λ/2片、相位差膜等调整偏振轴，由于在液晶显示板40的前面和后面的偏振片33和34，有可能减少光的损失，进一步提高光利用率。

<衍射光学元件作为光束散射和整形光学元件>

在本发明中，衍射型和反射型光束散射和整形光学元件散射和整形从半导体激光器或固态激光器发射的激光束，成为投影仪在作为液晶光阀的液晶显示板的整个显示区域上的光源。图1的实例是利用衍射光学元件作为光束散射和整形光学元件的情况。

衍射光学元件(DOE)本身被称为“散射体”、“束形器”等。

例如，参考文件1(Adam Fedor；Digital Optics Corp.“Binary OpticDesign”)示出用“散射体”或“束形器”散射和整形光束。参考文件(YoshifumiIkeda“Diffraction Type Lens”；OPTRONICS，2005，No.3，pp.175-178)示出的制造“衍射型透镜”等的方法。

散射体将入射光束的每点的光衍射到输出平面的每点，使得入射光束的某些点的光被衍射成输出平面上的许多点(1:N映射)。束形器将入射光束的每点的光衍射到输出平面的每点，使得入射光束的某些点的光被衍射到输出平面的某些点(1:1映射)。

在图1的实例中，作为衍射光学元件21，用于红色的透射型衍射光学元件21R、用于绿色的透射型衍射光学元件21G和用于蓝色的透射型衍射光学元件21B被设置成沿红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B的排列方向排列。

假设用于红色的衍射光学元件21R散射和整形从红色激光器11R发射的红色激光束1R，那么激光束覆盖液晶显示板40的整个显示区域，用激光束2R和3R表示，并入射到液晶显示板40的液晶层48的红色像素上，在后面将描述。

同样，假设用于绿色的衍射光学元件21G散射和整形从绿色激光器11G发射的红色激光束1G，那么激光束覆盖液晶显示板40的整个显示区域，用激光束2G和3G表示，并入射到液晶显示板40的液晶层48的绿色像素上。假设用于蓝色的衍射光学元件21B散射和整形从蓝色激光器11B发射的蓝色激光束1B，那么激光束覆盖液晶显示板40的整个显示区域，用激光束2B和3B表示，并入射到液晶显示板40的液晶层48的蓝色像素上。

也就是说，例如，在用于红色的衍射光学元件21R、用于绿色的透射型衍射光学元件21G和用于蓝色的透射型衍射光学元件21B都是散射体，如图2所示(然而，在图2中，省略了图1所示的场镜31的光折射)，假设用于某种颜色的衍射光学元件21a将入射在其上的衍射图案形成部分21c的激光束通过上述映射衍射到包括各个角部的点P1、P2、P3和P4的液晶显示板40的整个显示区域40a。整个衍射光学元件21构成为从衍射光学元件21R、21G和21B衍射的各个颜色的光的件都是以点形式散射，并且均匀一致，使得这些点在显示区域40a上相互重叠，从而显示区域40a被照亮。

在这种情况下，通过激光束1a的光束直径确定光的发散角α，可以使该光的发散角α足够小，诸如1度或更小，如下面所述。

一般从激光器发射的激光束具有高斯形状。实际上，难以用激光束均匀地照亮液晶显示板40。然而，由此通过衍射光学元件21来散射和整形激光束，然后用激光束照亮液晶显示板40，在液晶显示板40上可以获得均匀的亮度分布。

用于各种颜色的衍射光学元件21R、21G和21B理想地形成于与透明衬底集成一体的状态。与衍射光学元件21R、21G和21B单独形成后再排列和设置的情况相比，这样使得有可能容易和精确地排列衍射光学元件21R、21G和21B，使整个衍射光学元件21最小化。

在基于各种颜色的激光束1R、1G和1B的光束直径和光束形状进行计算机模拟之后，可以形成上述衍射光学元件21，获得屏幕上的亮度分布等。

如图1所示，场镜31设置在衍射光学元件21前面，场镜31将被用于红色的衍射光学元件21散射和整形的红色激光束2R、被用于绿色的衍射光学元件21G散射和整形的绿色激光束2G和被用于蓝色的衍射光学元件21B散射和整形的蓝色激光束2B转换成基本平行光的各个激光束3R、3G和3B。

<液晶显示板和投影透镜>

液晶显示板40是具有在入射侧衬底41和出射侧衬底46之间形成的液晶层48的透射型液晶显示装置。偏振板33和34设置在液晶显示板40的前面和后面。在如图1的实例的单板型系统的情况下，微透镜阵列在液晶显示板40的入射侧衬底41上形成。

具体地说，如图3所示，假设在入射侧衬底41中，由透明树脂等制成的微透镜阵列44形成于由石英等制成的透明衬底42之间，由透明导电材料诸如ITO(铟锡氧化物)等制成的反向公共电极45形成于透明衬底43上。

假设在出射侧衬底46上，由多晶硅形成的扫描线、由铝等形成的信号线、由透明导电材料出入ITO等形成的像素电极、作为像素开关元件的TFT(薄膜晶体管)形成为在石英等制成的透明衬底的一个表面上的有源矩阵系统的液晶驱动电路47。

作为液晶显示板40，反向公共电极45和液晶驱动电路47设置在彼此相对的状态，从而在上述入射侧衬底41和出射侧衬底46之间形成很小的间隙。液晶注射在反向公共电极45和液晶驱动电路47之间以形成液晶层48。形成红色像素(用于红色显示的子像素)Pr，绿色像素(用于绿色显示的子像素)Pg，和蓝色像素(用于蓝色显示的子像素)Pb。

在这种情况下，例如，如图4所示，假设上述形成液晶驱动电路47，使得从激光束的入射侧看时，许多组(显示单元)红色像素Pr，绿色像素Pg，和蓝色像素Pb形成所谓的Δ排列，从激光束的入射侧看时，微透镜阵列44具有以一个微透镜比一个显示单元的比率形成的许多六角形微透镜44a。附图标记19a表示遮光层(黑色层)和扫描线。附图标记19c表示信号线。

当然，显示单元可以排列成正方形阵列。在这种情况下，从激光束的入射侧看时，微透镜44a是矩形(正方向或长方形)形式。正方形阵列适于文本等的显示，经常用于VGA、SXGA等计算机显示。

如图1和图3所示，入射到液晶板40上的激光束3R、3G和3B都被场镜31转换成基本平行光的光束。因此，微透镜44a的每一个是理想的非球面，以便抑制球差。

通过在液晶显示板40的入射侧衬底41上形成微透镜阵列44，如图3所示，分别从红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B发射，分别被用于红色的衍射光学元件21R、用于绿色的衍射光学元件21G和用于蓝色的衍射光学元件21B散射和整形，并且都被场镜31转换成基本平行的光束的红色、绿色和蓝色激光束3R、3G和3B的部分激光3r、3g和3b的各个部分都被微透镜44a分配和会聚，进入液晶层48的相应像素Pr、Pg和Pb。

也就是说，假设上述用于红色的衍射光学元件21R散射和整形从红色激光器11R发射的红色激光束1R，使得红色激光束1R经过微透镜44a基本上进入液晶层48的红色像素Pr。假设用于绿色的衍射光学元件21G散射和整形从绿色激光器11G发射的绿色激光束1G，使得绿色激光束1G经过微透镜44a基本上进入液晶层48的绿色像素Pg。假设用于蓝色的衍射光学元件21B散射和整形从蓝色激光器11B发射的蓝色激光束1B，使得蓝色激光束1B经过微透镜44a基本上进入液晶层48的蓝色像素Pb。

激光器11R、11G和11B的每一个被认为是伪点光源。因此，图1和图2中所示的光的发散角α可以形成得足够小，与用灯作为光源的情况相比，投影到屏幕的光量可以明显增加，即使采用单板系统，光利用率可以提高大约30％。因此，有可能降低激光输出量和抑制在每个激光器中的热产生。这种高效液晶投影仪迄今从没有出现。

红色图像信号施加给液晶显示板40的液晶层48的部分像素Pr，使得部分像素Pr的透射率被调制控制。绿色信号施加给液晶层48的部分像素Pg，使得部分像素Pg的投射率被调制控制。蓝色信号施加给液晶层48的部分像素Pb，使得部分像素Pb的投射率被调制控制。

因此，激光通过部分像素Pr时获得红色图像光，激光通过部分像素Pg时获得绿色图像光，激光通过部分像素Pb时获得蓝色图像光。当激光通过液晶显示板40时，获取合成各个颜色的这些图像光部分获得的多色图像光。

投影透镜50将这种多色图像光投影到投影仪外面的屏幕上。投影透镜50通过组合多个透镜形成。

<具体实例>

例如，在图1的实例中，结构形成如下。

具有635nm-640nm振荡波长的InAlGaP基半导体激光器用作红色激光器11R。具有445nm振荡波长的GaN基半导体激光器用作蓝色激光器11B。每个激光器具有100mW的输出，在垂直方向具有30度(FWHM)的光发射角，在水平方向具有10度的光发散角，单模作为横向模式，多模作为纵向模式

用808nm半导体激光器泵浦的固态激光器具有532nm的振荡波长，YVO₄+KTP第二谐波用作绿色激光器11G。输出是100mW，横向模式是单模，纵向模式是多模。

在控制被衍射光学元件散射和整形的激光束2R、2G和2B的场镜31上的入射角时，激光束1R、1G和1B之间的平行度很重要。X方向和Y方向的平行度设定在1度以内，具体地说，当用所谓的有源排列系统振荡激光时，进行控制，以便达到这样的平行度。

激光束1R和1G之间的距离、激光束1G和1B之间的距离都设定在大约1.5mm。在衍射光学元件21上的激光束1R、1G和1B的光束尺寸(光束直径)设定在大约0.6-0.8mm之间。结果，可以使得上述光发散角α为1度或更小，如图3所示，可以使在液晶板40上的激光的入射角

为几度(4-6度)。

如图5所示，液晶显示板40中的入射侧衬底41和出射侧衬底46的透明衬底42和43由石英(n＝1.459)形成。微透镜44a(微透镜阵列44)由折射率为1.669)的透明树脂(环氧基、1，3-亚硫脲基等)形成。

信号线19c的宽度Ds为2.0μm。像素Pr、Pg和Pb的宽度Dp为8.7μm。因此，由一个像素Pr、一个像素Pb形成的显示单元的宽度为32.1μm。

例如，作为液晶显示板40，沿X方向形成这样X方向的间距为32.1μm和在Y方向的间距为20.4μm的188显示单元，沿Y方向以两列为一组形成220组(440列)显示单元。因此，整个显示区域在X方向稍微大于6mm，在Y方向稍微小于9mm。较高清晰度是可能的。

假设微透镜44a具有25.2μm的曲率半径、-0.765的非球面系数、离主点H大约120μm的焦距fa作为空气中的转换值。

<效果>

上述图1的实例中的单板型液晶投影仪使用都是由半导体激光器或固态激光器作为光源的红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B，使用用于各种颜色的衍射光学元件21R、21G和21B。因此，整个投影仪的光源单元和光学系统可以大大地小型化。

衍射光学元件21R、21G和21B的最大衍射角与液晶显示板40上的亮度均匀性成折衷关系。然而，不削弱亮度均匀性，衍射光学元件21R、21G和21B的最大衍射角可以增加到大约30度。因此，有可能缩短衍射光学元件21与液晶显示板40之间的距离，从而缩短整个投影仪的长度。

具体地说，在上述具体实例(原型实例)中，整个投影仪的光学系统可以被最小化到，X方向和Y方向的宽度为1cm，X方向的长度为3.5cm，体积为几cm³。

此外，因为红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B形成的激光光源用作光源，例如，光发散角α足以减小到1度或更小，光利用率例如可以明显地提高大约30％。因此，可以降低激光输出功率，这样在防止热量的产生的措施和安全措施方面是有利的。

此外，当灯用作光源时，不使用光阑等，光发散角大(正常是大约10-15度)，在单板系统的情况下，产生颜色混合并降低颜色纯度。然而，在本发明图1的上述实例的单板型液晶投影仪中，例如，光发散角α可以明显地降低到1度或更小，因此，不会产生由于颜色混合造成的颜色纯度的降低。

此外，因为在投影透镜50上的光的入射角也可以减小，具有大F值的透镜可以用作投影透镜50，使得投影透50的设计自由度增加，可以降低投影透镜50的成本。

另外，使液晶层48的相应显示单元通过液晶驱动电路47遮挡光，而不是关闭各种颜色的激光束1R、1G和1B，可以实现黑色显示。因此，不降低图像对比度。

另外，因为可以降低光发散角α和入射角

Figure 2007800132314100002G2007800132314D0010151910QIETU

，如上所述，可以降低由于在偏振板33和34上的倾斜入射光造成的对比度的下降。

(1-2.基本结构的第二实例(利用折射型光学元件的情况)：图6和图7)

图6图示利用衍射型光学元件作为光束散射和整形光学元件的情况，作为单板型液晶投影仪的基本结构的第二实例。

同样，在这个实例中，红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B被设置作为光源。然而，在这个实例中，激光器11R、11G和11B排列成这样，例如，激光束1G在中央，在激光束1G两边的激光束1R和1B分别以预定角度入射，从而照射到场镜31的主点。

这是因为在折射型光学元件的情况下，不像上述衍射光学元件的情况，当中央光倾斜入射并且发射光的中心线彼此一致时，光学系统的设计容易。当然，各种颜色的激光束1R、1G和1B可以相互平行，如图1的实例。

那么，在这个实例中，利用折射型光学元件作为光束散射和整形光学元件，从各个激光器11R、11G和11B发色和的各种颜色的激光束1R、1G和1B例如分别通过λ/2片29R、29G和29B，并且形成在折射型光学元件23上的入射。

折射型光学元件本身是已知的，可以参考互联网(例如，URL；http:/www.rpcphotonics.com/engineer_diffuser.htm)等。

折射型光学元件由具有各种形状和曲率的二维聚集微透镜形成。折射型光学元件能够通过光的折射散射和整形光束。每个微透镜具有不同的曲率和不同的半径，边长大约为50μm。进入每个微透镜的光被微透镜折射、叠加，最终整形成预定形式。亮度的分布也可以被均匀化。

在衍射光学元件的情况下，在表面上形成的微小衍射图案形成衍射图像，并将衍射光的这些部分相互叠加。另一方面，在折射型光学元件的情况下，微透镜通过折射入射光、会聚和散射光和叠加光，将入射光整形成预定形状。也可以获得均匀的亮度分布。

在图6的实例中，具有许多如上所述在图7(A)和(B)(其表示放大状态的一部分)所示的一个表面侧二维形成的微透镜23a、微透镜23a对各种颜色的激光束1R、1G和1B是公共的折射型光学元件设置成折射型光学元件23。各种颜色的激光束1R、1G和1B被散射和整形，以至于如图所示用激光束2R、2G和2B覆盖液晶显示板40的整个显示区域，入射到液晶显示板40的液晶层48的相应像素上。顺便地说，图7(B)中的光9表示进入某个微透镜的光的折射。

折射型光学元件的折射率仅仅取决于形成元件的材料的散射关系，在可见光区域各种颜色的光的折射率几乎不变。因此，折射型光学元件23可以形成为对各种颜色的激光束1R、1G和1B是公共的。

有可能通过计算机模拟设计折射型光学元件23，通过电铸形成母版，利用树脂形成折射型光学元件23。

如图1所示的实例，场镜31设置在折射型光学元件23和液晶显示板40之间，以将被折射型光学元件23散射和整形的激光束2R、2G和2B转换成基本上是平行光的各束激光束，使激光束入射到液晶显示板40上。

液晶显示板40的结构与图1的实例相同，包括微透镜阵列44形成于入射侧衬底41上的关系，如图3所示。

因此，在这个实例中，可以获得与图1的实例完全相同的效果。

(1-3.光源单元的优选实例：图8和图9)

<第一实例：图8>

当光源单元的激光器11R、11G和11B简单地沿一个方向排列时，如图1或图6所示，使得从各个激光器11R、11G和11B发射的激光束1R、1G和1B实际上入射到衍射光学元件21或折射光学元件23上，因为激光器封装等原因，相邻激光束之间的差不够小。

因此，例如，形成光源单元其10，如图8所示。具体地说，在这个实例中，由DPSS激光器形成的中央绿色激光器11G放在相对红色激光器11R和蓝色激光器11B的凹入位置。偏振模式光纤13G的一端连接绿色激光器11G。光纤13G的另一端导入红色激光器11R的封装壳11r和蓝色激光器11B的封装壳11b中。绿色激光束1G从光纤的另一端发射。

根据这种情况，激光束1R和激光束1G之间的距离以及激光束1B和激光束1G之间的距离可以缩短，在图1的实例中，衍射光学元件21R和21G之间的间隔(间距)以及衍射光学元件21B和21G之间的间隔可以缩短。

此外，仅仅将绿色激光器11G连接到光纤13G，绿色激光器11G可以离红色激光器11R和蓝色激光器11B一距离放置。因此，对于在小型电子设备中内的光源布置给予一定自由度。这种结构很方便，因为由DPSS形成的绿色激光器11G一般大于由半导体激光器形成红色激光器11R和蓝色激光器11B。

<第二实例：图9>

尽管从半导体激光器发射的激光束没有圆形截面形状，但是，

图1、图2和图6所示的光发散角α依从于从激光器发射的激光束的光束直径：光束直径越小，光发散角α越小。因此，在进入液晶显示板40的激光被会聚并且通过微透镜44a入射到相应像素的情况下，如上所述，尽可能减小会聚光形状的尺寸，要求从激光器输出的激光束的直径尽可能地减小。

然而，例如，当用于红色的衍射光学元件21R、用于绿色的衍射光学元件21G和用于蓝色的衍射光学元件21B都形成为所谓的散射体，该散射体沿二维方向用周期性的间距均匀地散射所衍射的光，激光束需要入射到用于红色的衍射光学元件21R、用于绿色的衍射光学元件21G和用于蓝色的衍射光学元件21B上，这样就遍布多个基本周期。当入射到衍射光学元件21G上的激光束的光束直径太小时，绿色衍射光不能均匀地沿二维方向散射。

因此，入射到衍射光学元件21上的各种颜色的激光束1R、1G和1B理想地具有大约0.5mm-1.0mm的光束直径。

因此，例如，形成如图9所示的光源单元。具体地说，在这个实例中，从DPSS激光器形成的中央绿色激光器11G发射的激光束1Go被括束器增大光束直径，然后，入射到衍射光学元件21上。

此外，使得从红色激光器11R(封装壳11r)发射的激光束1Ro的截面形状通过包括两个柱面透镜15R和16R的准直单元14R接近圆形。另外，激光束1Ro被棱镜17R反射两次，变成通过激光束1G附近位置的激光束1R。使得从蓝色激光器11B(封装壳11b)发射的激光束1Bo的截面形状通过包括两个柱面镜15B和16B的准直单元14B接近圆形。而且激光束1Bo被棱镜17B反射两次，变成通过激光束1G附近位置的激光束1B。

用这种结构，红色激光束1R和蓝色激光束1B具有0.8mmΦ的光束直径，并且接近圆形，可以降低红色激光束1R和蓝色激光束1B的像散，激光束1G在衍射光学元件21的位置具有0.6mmΦ的光束直径。

此外，激光束1R和1G之间的间隔以及激光束1B和1G之间的间隔可以形成为足够小，诸如1.5mm等。

(1-4.各激光器和液晶显示板的另一实例：图10-13)

<第一实例：图10-12>

红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B的各个出射面(输出面)可以沿一个方向延伸或排列。特别是，为了增加光发射量，这是很重要的。

图10表示一个实例。图10是从液晶显示板40的侧面看的示意图。在这个实例中，假设由DPSS激光器形成的绿色激光器11G具有沿Y方向在其封装11g上排列和形成的多个输出面18g，从而激光束从每个输出面18g发射，假设红色激光器11R和蓝色激光器11B都具有沿Y方向在散热片18h上排列和形成的多个半导体激光器，从而激光束从每个半导体激光器18a发射。

可替换地，假设如图11(A)所示，红色激光器11R和蓝色激光器11B都具有在珀耳帖(Peltier)元件18p的一个表面上形成的铜等的金属垫块18c，并且具有沿Y方向在金属垫块18c一个表面排列和形成的多个半导体激光器，激光束1a从各个半导体激光器18a发射。可替换地，假设如图11(B)所示，激光束从各个半导体激光器18s发射，作为边缘发射的多个条形半导体激光器。

在这种情况下，液晶显示板40具有所谓的正方形阵列，其中相同颜色的像素排列在Y方向，如图12所示(图12是从激光束的入射侧看的示意图)。当显示文本或图形时，正方形阵列是特别理想的。

此外，在这种情况下，当在像素Pr、Pg和Pb上的光源图像是沿Y方向延伸的线形(狭缝形)而不是各个像素的点形(光斑形)时，图3所示的微透镜44a可以是沿Y方向延伸的柱面镜。同样，当微透镜44a是柱面镜时，其在光入射侧的截面理想地为椭圆形、双曲线形等。

顺便地说，当红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B的出射面沿一个方向延伸或排列时，使用准直透镜代替上述场镜31。

由于在上述实例中沿一个方向延伸或排列红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B，有可能增加各种颜色的全部激光的光量、提高图像的亮度和降低激光特有的斑点噪音。

此外，由于在图10或图11(A)的实例中设定输出面18g或半导体激光器18a的数量，或在图11(B)的实例中设定半导体激光器18s的数量，各种颜色的全部激光的光量可以被均匀化或调整。

<第二实例：图13>

另外，红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B可以集成在一个衬底上。

图13表示一实例。在这个实例中，散热激光器阵列19，其中多个发射红色激光的激光器(发射面)19r、多个发射绿色激光的激光器(发射面)19g和多个发射蓝光的激光器(发射面)19b沿Y方向排列和形成，用作红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B集成一体的激光光源。

从激光器19r发射的红色激光、从激光器19g发射的绿色激光和从激光器19b发射的蓝色激光都被衍射光学元件21(或折射型光学元件23)散射和整形，并经过准直透镜32和经过液晶显示板40的微透镜44a入射到液晶层48的红色像素Pr、绿色像素Pg和蓝色像素Pb上。

同样，在这种情况下，液晶显示板40可以有如图12所示的正方形阵列。当在像素Pr、Pg和Pb上的光源图像是沿Y方向延伸的线形时，微透镜44a可以是沿Y方向延伸的柱面镜。

<其它实施例>

任何颜色的激光束可以位于中央的任何位置。然而，例如，当散射体用作衍射光学元件21时，为了增加上述衍射角，理想的是使短波长的蓝色激光束位于中央，不像附图所示的各个实例。

[2.第二实施例(两板型)：图14-16]

利用用于红色、绿色和蓝色这三种颜色的两块液晶显示板(液晶光阀)两板系统的情况被示出作为第二实施例。

(2-1.第一实例：图14和图15)

图14表示两板型液晶投影仪的实例。

在这个实例中，作为光源，红色激光器11R和蓝色激光器11B彼此靠近设置，绿色激光器11G设置在不同位置。红色激光器11R和蓝色激光器11B都是上述的半导体激光器。绿色激光器11G是上述的DPSS激光器。

虽然在图14中没有示出，理想的是，同样在这个实例中，与图9的实例一样，使从红色激光器11R和蓝色激光器11B的每一个发射的激光束的截面形状接近圆形的准直光学系统用于红色激光器11R和蓝色激光器11B，增加从绿色激光器11G发射的激光束的光束直径的扩束器(beam expander)用于绿色激光器11G。

用于红色的衍射光学元件21R和用于蓝色的衍射光学元件21B布置在红色激光器11R和蓝色激光器11B的前面。因此，从红色激光器11R发射的红色激光束1R和从蓝色激光器11B发射的蓝色激光束1B都被散射和整形，以至于覆盖后面描述的液晶显示板80的整个显示区域，并且入射在其相应的像素上。

被用于红色的衍射光学元件21R和用于蓝色的衍射光学元件21B散射和整形的激光束2R和2B被场镜31RB分别转换成为平行光束的激光束3R和3B，然后，入射到液晶显示板80上。

在液晶显示板80上，构成红色和蓝色像素的液晶层形成于入射侧衬底和出射侧衬底之间，其中在入射侧衬底上形成微透镜阵列。

具体地说，如图15所示，假设入射侧衬底81具有在透明衬底82和83之间形成的微透镜阵列84，由透明导电材料诸如ITO等形成的反向公共电极85形成于透明衬底83上。假设在出射侧衬底86上，扫描线、信号线、由透明导电材料诸如ITO等形成的像素电极和作为像素开关元件的TFT在透明衬底的一个表面侧形成，作为有源矩阵系统的液晶驱动电路87。

作为液晶显示板80，反向公共电极85和液晶驱动电路87设置在彼此相对的状态，从而在上述入射侧衬底81和出射侧衬底86之间形成很小的间隙。液晶注射到反向公共电极85和液晶驱动电路87之间，以形成液晶层88。形成红色像素Pr和蓝色像素Pb。

以一个微透镜比一组红色像素Pr和蓝色像素Pb(显示单元)的比率形成微透镜84a。此外，当相同颜色的像素布置在垂直于图15纸面的方向时，微透镜84a可以是沿垂直于图15纸面的方向延伸。

如图15所示，被场镜31RB转换成平行光束并且入射到液晶显示板80上的红色和蓝色激光束3R和3B的各个部分的激光3r和3b都被微透镜84a分配和会聚，并进入液晶显示层88的相应像素Pr和Pb。

红色图像信号施加给液晶显示板80的液晶层88的像素Pr部分，使得部分像素Pr的部分的透射率被调制控制。蓝色图像信号施加给液晶层88的像素Pb部分，使得像素Pb的部分的透射率被调制控制。

因此，当激光通过像素Pr的部分时，获得红色图像光，当激光通过像素Pb的部分时，获得蓝色图像光。

如图14所示，红色图像光5R和蓝色图像光5B通过分色棱镜63，然后入射到投影透镜50上。

另一方面，用于绿色的衍射光学元件21G布置在绿色激光器11G的前面。因此，从绿色激光器11G发射的绿色激光束1G被散射和整形，以覆盖后面所述的液晶显示板65G的整个显示区域，并入射在其每个像素上。

被用于绿色的衍射光学元件21G散射和整形的激光束2G被反射镜37反射，被场镜31G转换成为平行光束的激光束3G，然后入射到液晶显示板65G上。

液晶显示板65G是用于单色显示的液晶显示板。其像素对应于上述液晶显示板80的红色像素Pr和蓝色像素Pb形成的先是单元。绿色图像信号施加给其每个像素的部分，从而每个像素的部分的透射率被调制控制。因此，当激光通过液晶显示板65G时，获得绿色图像光5G。

绿色图像光5G被分色棱镜63的反射涂层63a反射，然后入射到投影透镜50上。

因此，在单板系统的情况下，多色图像光可以投影到投影仪外面的屏幕上。

顺便地说，例如，红色激光束1R和蓝色激光束1B之间的夹角设定在6度。

在图14的实例中，用于绿色的衍射光学元件21G是透射型衍射光学元件。然而，反射型衍射光学元件可以设置在反射镜37的位置作为绿色的衍射光学元件。

另外，可以使用上述折射型光学元件代替各个衍射光学元件。

(2-2.第二实例：图16)

波长为大约620nm的红色光具有最高的红色识别度。然而，当前具有波长为大约620nm激光的半导体激光器例如缺乏温度稳定性，从而可靠性较差。因此，例如，具有波长为大约640nm的半导体激光器用作红色激光器，它的激光比红色具有稍低的识别度，但可靠性高。

因此，作为两板型液晶投影仪的另一实例，如图16所示，两个红色激光器用于增加红色的识别度。

具体地说，在图16的实例中，红色激光器11Rs和绿色激光器11G在图14的实例的绿色激光器11G的位置相互靠近设置。红色激光器11Rs是于红色激光器11R类似的半导体激光器。

用于红色的反射型衍射光学元件21Rs和用于绿色的反射型衍射光学元件21Ga分别布置在红色激光器11Rs和绿色激光器11G的前面。因此，从红色激光器11R发射的红色激光束1Rs和从绿色激光器11G发射的绿色激光束1G都被反射，然后，被散射和整形，从而覆盖在后面描述的液晶显示板90的整个显示区域，并入射在其相应的像素上。

被用于红色的反射型衍射光学元件21Rs和用于绿色的反射型衍射光学元件21Ga反射、然后被散射和整形的激光束2Rs和2G被场镜31RG分别转换成平行光束的激光束3Rs和3G，然后入射到液晶显示板90上。

在液晶显示板90上，构成红色和蓝色像素的液晶层在入射侧衬底和出射侧衬底之间形成，其中微透镜阵列形成于入射侧衬底上。用绿色像素代替图15所示的液晶显示板80获得液晶显示板90。

因此，当激光通过液晶显示板90时，获得红色图像光5Rs和绿色图像光5G。

用于不同位置的红色激光器11R和蓝色激光器11B的光学系统于图14的实例相同。

那么，在图16的实例中，通过液晶显示板90的红色图像光5Rs被分色棱镜63的反射涂层63a反射，与通过液晶显示板80的红色激光5R混合，然后，入射到投影透镜50上，通过液晶显示板90的绿色图像光5G被分色棱镜63的反射涂层反射，然后，入射到投影透镜50上。通过液晶显示板80的蓝色图像光5B通过分色棱镜63，然后，入射到投影透镜50上。

因此，多色图像光可以投影到投影仪外面的屏幕上，可以提高多色图像中红色的识别度。

顺便地说，例如，激光束1Rs与激光束1G的夹角设定为1.5度，激光束2Rs与激光束2G的夹角设定为3度。

同样，在这个实例中，可以使用上述折射型光学元件代替衍射光学元件的每一个。

[3.第三实施例(三板系统)：图17]

作为第三实施例，示出利用用于红色、绿色和蓝色这三种颜色的分离液晶显示板(液晶光阀)的三板系统的情况。

图17表示三板型液晶投影仪的实例。

在这个实例中，红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B设置在不同位置。用于红色的衍射光学元件21R散射和整形从红色激光器11R发射的红色激光束1R，使得红色激光束1R覆盖后面所述的液晶显示板65R的整个显示区域，并入射到其每个像素上。用于绿色的衍射光学元件21G散射和整形从绿色激光器11G发射的绿色激光束1G，使得绿色激光束1G覆盖后面所述的液晶显示板65G的整个显示区域，并入射到其每个像素上。用于蓝色的反射型衍射光学元件21Ba反射从蓝色激光器11B发射的蓝色激光束1B，并散射和整形蓝色激光束1B，使得蓝色激光束1B覆盖后面所述的液晶显示板65B的整个显示区域，并入射到其每个像素上。

被用于红色的衍射光学元件21R散射和整形的激光束2R被反射镜39反射，被场镜31R转换成平行光束的激光束3R，然后，入射到液晶显示板65R上。被用于绿色的衍射光学元件21G散射和整形的激光束2G被场镜31G转换成平行光束的激光束3G，然后，入射到液晶显示板65G上。被用于蓝色的衍射光学元件21Ba反射、散射和整形的激光束2B被场镜31B转换成平行光束的激光束3B，然后，入射到液晶显示板65B上。

液晶显示板65R是用于显示红色的单色液晶显示装置。液晶显示板65G是用于显示绿色的单色液晶显示装置。液晶显示板65B是用于显示蓝色的单色液晶显示装置。

因此，当激光通过液晶显示板65R时，获得红色图像光5R。当激光通过液晶显示板65G时，获得绿色图像光5G。当激光通过液晶显示板65B时，获得蓝色图像光5B。

在图17的实例中，绿色图像光5G通过正交分色棱镜69，然后，入射到投影透镜50上。红色图像光5R被正交分色棱镜69的反射涂层69r反射，然后，入射到投影透镜50上。蓝色图像光5B被正交分色棱镜69的反射涂层69b反射，然后，入射到投影透镜50上。

因此，与单板系统和两板系统的情况一样，多色图像光可以投影到投影仪外面的屏幕上。

顺便地说，用于红色的反射型衍射光学元件可以设置在反射镜39的位置代替用于红色的透射型衍射光学元件21R。反射镜可以设置在用于蓝色的衍射光学元件的位置代替用于蓝色的反射型衍射光学元件21Ba，透射型衍射光学元件可以设置在其后面的位置。

另外，同样在这个实例中，上述折射型光学元件可以用于代替衍射光学元件的每一个。

[4.第四实施例：两色或一色的情况]

上述实施例的每一个是用于红色、绿色和蓝色的三色结构。然而，可以形成用于三色中的两色或一色的结构。

例如，在用于红色和蓝色的两色的结构的单板系统的情况下，不提供图1的实例中的绿色激光器11G和用于绿色的衍射光学元件21G和不形成与图15所示的液晶显示板80一样的液晶显示板40就足够了。在用于红色和绿色的两色的结构的单板系统的情况下，不提供图14的实例中的蓝色激光器11B和用于蓝色的衍射光学元件21B和不形成用于显示红色的单色液晶显示装置的液晶显示板80就足够了。

此外，例如，在用于单一绿色结构的情况下，不提供图1的实例中的红色激光器11R、蓝色激光器11B、用于红色的衍射光学元件21R和用于蓝色的衍射光学元件21B，和不形成用于红色单色显示的液晶显示装置的液晶显示板40就足够了。

[5.作为图像再现装置的实施例：图18]

图18表示根据本发明的图像再现装置的实例。

在这个实例中，如图1或图6的实例中的单板型液晶投影仪110内置于便携式电话终端100中，作为根据本发明的液晶投影仪。

具体地说，便携式电话终端100是折叠型的，从而可以相对设有各种键和发射麦克风的底座部件102打开和关闭设有显示器(诸如液晶显示器、有机EL显示器等)的打开和关闭部件101和接收扬声器。例如，液晶投影仪110置于底座102、与设有天线103侧的相反侧的侧部。

根据这种情况，通过便携式电话通信网络获得，或通过内置在便携式电话终端100的照相机拍摄目标、并记录在内置于便携式电话终端100的记录介质(诸如，半导体存储器或硬盘)、装在便携式电话终端100内的存储卡等获得的图像数据被便携式电话终端100内的图像处理单元处理，转换成红色、绿色和蓝色图像信号，该图像信号施加给液晶投影仪110的液晶显示板40。从而，多色图像光7可以投影到便携式电话终端100外面的屏幕200上。

室内的墙壁、桌子的桌面、放在桌子上的纸张等可以用作屏幕。

根据本发明的液晶投影仪不仅可以内置于便携式电话终端中，而且可以内置于处理在置于其中或装在其中的记录介质(存储装置)记录的图像数据和再现图像的装置中，诸如，数字照相机(数字静止照相机)、摄像机、移动计算机、游戏机等。

Claims

1.一种液晶投影仪，其特征在于，包括：

光源单元，具有分别发射红色、绿色和蓝色激光束的第一、第二和第三激光器，所述第一、第二和第三激光器都是半导体激光器或固态激光器；

液晶显示板，其中构成红色、绿色和蓝色像素的液晶层形成于入射侧衬底和出射侧衬底之间，由许多微透镜组成的微透镜阵列形成于入射侧衬底上；

光束散射和整形光学元件，通过光衍射或折射来散射和整形从所述光源单元发射的各种颜色的激光束，使得各种颜色的激光束都覆盖液晶显示板的整个显示区域，并入射到所述液晶显示板的所述液晶层的相应像素上；

透镜系统，将被光束散射和整形光学元件散射和整形的各种颜色的激光束转换成各个基本准直的光束，使得光束入射到所述液晶显示板的所述微透镜上；和

投影透镜，用于投影通过所述液晶显示板的图像光，

其中，从所述光源单元发射的各种颜色的激光束中的每一个激光束具有一光束直径，该光束直径选择为使得从所述光束散射和整形光学元件出射的相应光束具有相对于所述液晶显示板上的一点形成1度或更小的发散角的横截面。

2.如权利要求1所述的液晶投影仪，其特征在于：

所述光源单元使从所述第一、第二和第三激光器的至少一个发射的激光束通过光纤入射到所述光束散射和整形光学元件上。

3.如权利要求1所述的液晶投影仪，其特征在于：

所述第一和第三激光器是半导体激光器，

所述第二激光器是固态激光器，和

所述光源单元包括准直光学系统和扩束器，准直光学系统用于使从所述第一和第三发射的激光束的截面形状接近基本圆形，扩束器用于增加从所述第二激光器发射的激光束的光束直径。

4.如权利要求1所述的液晶投影仪，其特征在于：

所述第一、第二和第三激光器沿一个方向排列，用于将从所述第一、第二和第三激光器两侧的两个激光器发射的各个激光束靠近从中央激光器发射的激光束的棱镜或其它的光学装置被设置成用于两个激光器。

5.如权利要求1所述的液晶投影仪，其特征在于：

所述第一、第二和第三激光器的各个出射面沿一个方向延伸或排列。

6.如权利要求5所述的液晶投影仪，其特征在于：

所述第一、第二和第三激光器集成在一个衬底上。

7.一种液晶投影仪，其特征在于：

第一激光器，用于发射红色、绿色和蓝色的第一颜色的激光束，所述第一激光器是半导体激光器或固态激光器；

第一液晶显示板，用于所述第一颜色；

第一光束散射和整形光学元件，通过光衍射或折射来散射和整形从所述第一激光器发射的第一颜色的激光束，使得第一颜色的激光束覆盖所述第一液晶显示板的整个显示区域；

第一透镜系统，用于将被第一光束散射和整形光学元件散射和整形的第一衍射的激光束转换成基本准直的光束，使光束入射到所述第一液晶显示板上；

第二和第三激光器，用于分别发射红色、绿色和蓝色的第二颜色和第三颜色的激光束，每个所述第二和第三激光器都是半导体激光器或固态激光器；

第二液晶显示板，其中构成所述第二颜色和所述第三颜色的像素的液晶层形成于入射侧衬底和出射侧衬底之间，由许多微透镜组成的微透镜阵列形成于入射侧衬底上；

第二光束散射和整形光学元件，通过光衍射或折射来散射和整形从所述第二和第三激光器发射的第二颜色和第三颜色的激光束，使得第二颜色和第三颜色的激光束都覆盖所述第二液晶显示板的整个显示区域，并入射到所述第二液显示板的所述液晶层的相应像素上；

第二透镜系统，用于将被第二光束散射和整形光学元件散射和整形的第二颜色和第三颜色的激光束转换成各个基本准直的光束，使光束入射到所述第二液晶显示板的所述微透镜上；

合成光学装置，用于合成通过所述第一液晶显示板的第一颜色的图像光和通过所述第二液晶显示板的第二颜色和第三颜色的图像光；和

投影透镜，用于投影来自所述合成光学装置的图像光，

其中，从所述第一、第二和第三激光器发射的各种颜色的激光束中的每一个激光束具有一光束直径，该光束直径选择为使得从所述光束散射和整形光学元件出射的相应光束具有相对于所述液晶显示板上的一点形成1度或更小的发散角的横截面。

8.一种液晶投影仪，其特征在于：

第一和第二激光器，用于分别发射红色、绿色和蓝色的第一颜色和第二颜色的激光束，每个所述第一和第二激光器都是半导体激光器或固态激光器；

第一液晶显示板，其中构成所述第一颜色和所述第二颜色的像素的液晶层形成于入射侧衬底和出射侧衬底之间，由许多微透镜组成的微透镜阵列形成于入射侧衬底上；

第一光束散射和整形光学元件，用于通过光衍射或折射来散射和整形从所述第一和第二激光器发射的第一颜色和第二颜色的激光束，使得第一颜色和第二颜色的激光束都覆盖所述第一液晶显示板的整个显示区域，并入射到所述第一液晶显示板的所述液晶层的相应像素上；

第一透镜系统，用于将被第一光束散射和整形光学元件散射和整形的第一颜色和第二颜色的激光束转换成各个基本准直的光束，并使光束入射到所述第一液晶显示板的所述微透镜上；

第三和第四激光器，用于分别发射红色、绿色和蓝色的第三颜色和所述第一颜色的激光束，每个所述第三和第四激光器都是半导体激光器或固态激光器；

第二液晶显示板，其中构成所述第三颜色和所述第一颜色的相应像素的液晶层形成于入射侧衬底和出射侧衬底之间，由许多微透镜组成的微透镜阵列形成于入射侧衬底上；

第二光束散射和整形光学元件，用于通过光衍射或折射来散射和整形从所述第三和第四激光器发射的第三颜色和第一颜色的激光束，使得第三颜色和第一颜色的激光束都覆盖所述第二液晶显示板的整个显示区域，并入射到所述第二液晶显示板的所述液晶层的相应像素上；

第二透镜系统，用于将被第二光束散射和整形光学元件散射和整形的第三颜色和第一颜色的激光束转换成各个基本准直的光束，并使光束入射到所述第二液晶显示板的所述微透镜上；

合成光学装置，用于合成通过所述第一液晶显示板的第一颜色和第二颜色的图像光和通过所述第二液晶显示板的第三颜色和第一颜色的图像光；和

投影透镜，用于投影来自所述合成光学装置的图像光，

其中，从所述第一、第二、第三和第四激光器发射的各种颜色的激光束中的每一个激光束具有一光束直径，该光束直径选择为使得从所述光束散射和整形光学元件出射的相应光束具有相对于所述液晶显示板上的一点形成1度或更小的发散角的横截面。

9.如权利要求8所述的液晶投影仪，其特征在于：

所述第一颜色是红色，所述第一和第四激光器是半导体激光器。

10.一种液晶投影仪，其特征在于：

第一、第二和第三激光器，用于分别发射红色、绿色和蓝色激光束，每个所述第一、第二和第三激光器都是半导体激光器或固态激光器；

第一、第二和第三液晶显示板，分别用于红色、绿色和蓝色；

第一、第二和第三光束散射和整形光学元件，分别用于通过光衍射或折射来散射和整形从所述第一、第二和第三激光器发射的红色、绿色和蓝色激光束，使得红色、绿色和蓝色激光束覆盖所述第一、第二和第三液晶显示板的整个显示区域；

第一、第二和第三透镜系统，用于分别将被第一、第二和第三光束散射和整形光学元件散射和整形的红色、绿色和蓝色激光束转换成基本准直的光束，和使光束入射到所述第一、第二和第三液晶显示板上；

合成光学装置，用于合成通过所述第一、第二和第三液晶显示板的红色、绿色和蓝色图像光；和

投影透镜，用于投影来自所述合成光学装置的图像光，

11.一种液晶投影仪，其特征在于：

光源单元，具有第一和第二激光器，用于分别发射红色、绿色和蓝色的第一颜色和第二颜色的激光束，每个所述第一和第二激光器都是半导体激光器或固态激光器；

液晶显示板，其中构成所述第一颜色和所述第二颜色的像素的液晶层形成于入射侧衬底和出射侧衬底之间，由许多微透镜组成的微透镜阵列形成于入射侧衬底上；

光束散射和整形光学元件，用于通过光衍射或折射来散射和整形从所述光源单元发射的各种颜色的激光束，使得各种颜色的激光束都覆盖所述液晶显示板的整个显示区域，并入射到所述液晶显示板的所述液晶层的相应像素上；

透镜系统，用于将被光束散射和整形光学元件散射和整形的各种颜色的激光束转换成各个基本准直的光束，并使得光束入射到所述液晶显示板的所述微透镜上；和

投影透镜，用于投影通过所述液晶显示板的图像光，

12.一种液晶投影仪，其特征在于：

第一和第二激光器，用于分别发射红色、绿色和蓝色的第一颜色和第二颜色的激光束，每个所述第一和第二激光束都是半导体激光器或固态激光器；

用于所述第一颜色的第一液晶显示板，和用于所述第二颜色第二液晶板；

第一和第二光束散射和整形光学元件，用于通过光衍射或折射分别散射和整形从所述第一和第二激光器发射的第一颜色和第二衍射的激光束，使得第一颜色和第二颜色的激光束覆盖所述第一和第二液晶显示板的整个显示区域；

第一和第二透镜系统，用于将被第一和第二光束散射和整形光学元件散射和整形的第一颜色和第二颜色的激光束分别转换成基本准直的光束，使光束入射到所述第一和第二液晶显示板上；

合成光学装置，用于合成通过所述第一和第二液晶显示板的第一颜色和第二颜色的图像光；和

投影透镜，用于投影来自合成光学装置的图像光，

其中，从所述第一和第二激光器发射的各种颜色的激光束中的每一个激光束具有一光束直径，该光束直径选择为使得从所述光束散射和整形光学元件出射的相应光束具有相对于所述液晶显示板上的一点形成1度或更小的发散角的横截面。

13.一种液晶投影仪，其特征在于：

激光光源，用于发射激光束，所述激光光源由半导体激光器或固态激光器形成；

液晶显示板，其中液晶层形成于两个衬底之间；

光束散射和整形光学元件，用于通过光衍射或折射来散射和整形从所述激光光源发射的激光束，使得激光束覆盖所述液晶显示板的整个显示区域；

透镜系统，用于将被光束散射和整形光学元件散射和整形的激光束转换成基本准直的光束，使光束入射到所述液晶显示板上；和

投影透镜，用于投影通过所述液晶显示板的图像光，

其中，从所述光源单元发射的激光束具有一光束直径，该光束直径选择为使得从所述光束散射和整形光学元件出射的相应光束具有相对于所述液晶显示板上的一点形成1度或更小的发散角的横截面。

14.一种图像再现装置，包括权利要求1-13任一项的液晶投影仪。