CN103019015B - 照明装置以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了照明装置和显示装置。所述照明装置包括：光源部，所述光源部包含激光光源；光学元件，来自所述激光光源的激光束穿过所述光学元件；驱动部，所述驱动部使所述光学元件振动；以及控制部，所述控制部在由所述驱动部进行的驱动操作中对所述驱动操作进行控制，使得在所述光学元件的启动期间内所述光学元件的振动振幅值等于或小于所述光学元件在所述启动期间之后的稳态操作期间内的振动振幅值。所述显示装置包括用于发射出照明光的上述照明装置以及基于图像信号对所述照明光进行调制的光学调制元件。本发明能够在降低因光学元件的过大振动振幅而导致的不利影响的同时，减少干涉图样的产生。

Description

照明装置以及显示装置

相关申请的交叉参考

本申请包含与2011年9月26日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2011-209253所公开的内容相关的主题，因此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及发射出照明光（包括激光束）的照明装置，还涉及利用这种照明光进行图像显示的显示装置。

背景技术

作为投影仪（投影型显示装置）的主要构件之一的光学模块通常包括包含光源的照明光学系统（照明装置）和包含光学调制元件的投射光学系统（投影光学系统）。近年来，在这种投影仪领域中，已经逐渐开始广泛采用被称作微型投影仪（microprojector）的小尺寸（手掌大小）且低重量的便携式投影仪。过去，对于这种微型投影仪，主要采用LED（LightEmittingDiode；发光二极管）作为照明装置的光源。

与此同时，激光作为照明装置的新型光源近来已经引起了人们的关注。例如，过去人们已知一种利用气体激光器的投影仪，其是使用三原色（包括红（R）色、绿（G）色和蓝（B）色）激光束的投影仪。例如，日本专利申请特开第2005-301164号公报中提到了如上所述的采用激光作为光源的投影仪。当使用激光作为光源时，能够获得具有宽的色彩再现范围和更低的能耗的投影仪。

同时，当诸如激光束等相干光照射到散射面上时，会观察到点状图样（punctatepattern），而这在普通光线的情况下是不会被发现的。这种图样被称作散斑图样（specklepattern）。这种散斑图样的出现是因为在散射面上的各点处被散射的光以随机相位关系（该随机相位关系取决于该散射面上的轻微的凹凸不平）相互干涉。

于是，对于如上所述采用激光作为光源的投影仪而言，这种散斑图样（干涉图样）重叠在屏幕上所显示的图像上。因此，这种重叠的散斑图样被人眼识别为强烈的随机噪声，从而导致了显示图像品质的降低。

因此，作为一种想要在采用激光作为光源的投影仪中减少此种散斑图样（散斑噪声）的产生的技术，曾提出了如下方法：使投影仪中激光束会穿过的预定光学元件或屏幕轻微地振动。通常，人眼和人脑不可能辨识出大约20ms至50ms时间期间内的图像的闪烁。也就是说，这样的时间期间内的图像在人眼中被积分并平均化。因此，该方法旨在通过在这样的时间期间内让大量独立的散斑图样重叠于屏幕上，来将散斑噪声平均化到不会干扰人眼的程度。使用这种方法可以减少由激光束导致的干涉图样的产生。

于是，在这种光学元件的振动过程中，在一些情况下可能会出现该光学元件的振幅（振动振幅值）变得过大的现象。在这种情形下，该光学元件可能会碰撞到周围部件（例如，该光学元件的保持部件，或装置壳体，等等），这将导致异常噪声的产生，或者导致该光学元件或该光学元件的周围部件等的损坏。为此，期望有一种方法能够在降低由光学元件的过大振动振幅导致的不利影响的同时，减少上述干涉图样的产生。

发明内容

鉴于此，期待提供一种照明装置以及一种显示装置，它们能够在降低由光学元件的过大振动振幅导致的不利影响的同时，减少干涉图样的产生。

本发明实施例的照明装置包括：光源部，所述光源部包含激光光源；光学元件，来自所述激光光源的激光束穿过所述光学元件；驱动部，所述驱动部使所述光学元件振动；以及控制部，所述控制部在由所述驱动部进行的驱动操作中对所述驱动操作进行控制，使得在所述光学元件的启动期间内所述光学元件的振动振幅值等于或小于所述光学元件在所述启动期间之后的稳态操作期间内的振动振幅值。

本发明实施例的显示装置包括：照明装置，所述照明装置发射出照明光；以及光学调制元件，所述光学调制元件基于图像信号对所述照明光进行调制。所述照明装置包括：光源部，所述光源部包含激光光源；光学元件，来自所述激光光源的激光束穿过所述光学元件；驱动部，所述驱动部使所述光学元件振动；以及控制部，所述控制部在由所述驱动部进行的驱动操作中对所述驱动操作进行控制，使得在所述光学元件的启动期间内所述光学元件的振动振幅值等于或小于所述光学元件在所述启动期间之后的稳态操作期间内的振动振幅值。

在按照本发明各实施例的照明装置和显示装置中，通过让来自激光光源的激光束会穿过的光学元件振动，减少了由激光束导致的干涉图样的产生。此外，对光学元件的驱动操作（该光学元件的振动操作）被控制成使得：该光学元件在启动期间内的振动振幅值等于或小于在随后的稳态操作期间内的振动振幅值。这就减小了光学元件在启动期间内由于过渡响应现象而导致的过大的振动振幅。

在按照本发明各实施例的照明装置和显示装置中，使来自激光光源的激光束会穿过的光学元件进行振动，并且在对该光学元件的驱动操作中，使得该光学元件在启动期间内的振动振幅值等于或小于在随后的稳态操作期间内的振动振幅值。因此，减小了在启动期间内由于过渡响应现象而导致的过大的振动振幅。因此，能够在避免由光学元件的过大振动振幅而导致的不利影响（例如，产生异常噪声的可能性，或者光学元件及其周围部件等的损坏）的同时，减少干涉图样的产生。

应当理解的是，前面的概括性描述和随后的详细描述都是示例性的，都旨在为本发明所要求保护的技术提供进一步的解释。

附图说明

这里提供了附图以便进一步理解本发明，这些附图被并入本说明书中且构成本说明书的一部分。这些附图图示了实施例，并且与本说明书一起用来解释本发明的原理。

图1示出了本发明第一实施例的显示装置的简略结构。

图2是示出了图1中所示光学器件的详细结构的一个实例的立体图。

图3是示出了图1中所示光学器件的详细结构的另一实例的立体图。

图4是示出了作用于光学元件的驱动部的主要部分的结构实例连同控制部的示意图。

图5是示出了比较例1的显示装置的整体结构的立体图。

图6示出了在被投射面上出现的干涉图样的实例。

图7是用于解释弗莱明左手定则（Fleming’sleft-handrule）的概要的示意图。

图8是特性图，示出了固有振动频率与光学元件的振动期间内的振动振幅值及相位的关系实例。

图9中的（A）和（B）是时序波形图，示出了比较例2的驱动电流的振幅值及光学元件的振动振幅值与操作时间的关系。

图10A和图10B是时序波形图，分别示出了第一实施例的驱动电流的振幅值和光学元件的振动振幅值与操作时间的关系实例。

图11中的（A）和（B）是特性图，用于解释第二实施例的用于控制驱动频率的方法的概要。

图12中的（A）和（B）是时序波形图，示出了第二实施例的驱动电流的振幅值、驱动频率及光学元件的振动振幅值与操作时间的关系的一个实例。

图13中的（A）和（B）是时序波形图，示出了第二实施例的驱动电流的振幅值、驱动频率及光学元件的振动振幅值与操作时间的关系的另一实例。

图14A至图14D是时序波形图，示意性示出了变形例的用于控制光学元件的振动振幅值的方法的实例。

具体实施方式

下面将参照附图来详细说明本发明的实施例。应当注意的是，按照下面给出的顺序进行说明。

1、第一实施例（通过对信号振幅值进行控制来控制光学元件的振动振幅值的实例）

2、第二实施例（通过对信号频率进行控制来控制光学元件的振动振幅值的实例）

3、第一和第二实施例都适用的变形例（其他的用于控制振动振幅值的方法的实例）

4、其他变形例

一、第一实施例

显示装置1的简略结构

图1是示出了本发明第一实施例的显示装置（显示装置1）的简略结构（剖视结构）的立体图。显示装置1是投影型显示装置，其将图像（图像光）投射到图中未示出的屏幕（被投射面）上。在壳体10里面，显示装置1包括红色激光器11R、绿色激光器11G、蓝色激光器11B、准直透镜12R、准直透镜12G、准直透镜12B、二向色棱镜（dichroicprism）131、二向色棱镜132、光学器件14和复眼透镜15。此外，显示装置1还包括PBS（偏振分束器）16、反射型液晶元件17、投射透镜18（投射光学系统）以及控制部19。在这些构件之中，红色激光器11R、绿色激光器11G、蓝色激光器11B、准直透镜12R、准直透镜12G、准直透镜12B、二向色棱镜131、二向色棱镜132、光学器件14、复眼透镜15和控制部19组成了本发明本实施例中的照明装置（照明装置2）。需要注意的是，图中所示的Z1表示光轴。

红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B是三种光源，它们分别发射出红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束。这些激光光源组成了光源部，本实施例中这三种光源均是激光光源。红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B中的每一者都是由例如半导体激光器和固体激光器等构成的。

准直透镜12R、准直透镜12G和准直透镜12B是将从红色激光器11R发射出的红色激光束、从绿色激光器11G发射出的绿色激光束和从蓝色激光器11B发射出的蓝色激光束分别准直成平行光的透镜。

二向色棱镜131是这样的棱镜：其选择性地透射由准直透镜12B准直成平行光的蓝色激光束，同时选择性地反射由准直透镜12R准直成平行光的红色激光束。二向色棱镜132是这样的棱镜：其选择性地透射从二向色棱镜131出射的蓝色激光束及红色激光束，同时选择性地反射由准直透镜12G准直成平行光的绿色激光束。通过这些二向色棱镜，实现了红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束的颜色合成（光路合成）。

光学器件14设置在如上所述的光源部（红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B）与反射型液晶元件17之间（在本实施例中是在二向色棱镜132与复眼透镜15之间的光路上）。光学器件14具有下文中将要说明的用于减少散斑噪声（干涉图样）的光学元件（光学元件140）。需要注意的是，稍后将对光学器件14的详细构造进行说明（参见图2和图3）。

复眼透镜15被构造成在基板上将多个透镜以矩阵的形式排列在平面内，复眼透镜15根据这些透镜的排列在空间上将入射的光束分割以使分割后的光束出射。因此，从复眼透镜15出射的光被均一化（面内强度分布被均一化），从而作为照明光从照明装置2出射。

偏振分束器16是选择性地透射某一特定偏振光（例如，p偏振光）而选择性地反射另一偏振光（例如，s偏振光）的光学构件。因此，从复眼透镜15出射的照明光（例如，s偏振光）被选择性地反射而入射到反射型液晶元件17处，从反射型液晶元件17出射的图像光（例如，p偏振光）被选择性地透射而入射到投射透镜18中。

反射型液晶元件17是这样的光学调制元件：它在基于从显示控制部（未图示）提供的图像信号对来自光源部（红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B）的光进行调制的同时将该光反射，从而出射图像光。此时，反射型液晶元件17以让入射时的偏振光和出射时的偏振光（例如s偏振光或p偏振光）互不相同的方式进行反射。这种反射型液晶元件17由诸如LCOS（liquidcrystalonsilicon；硅基液晶）等液晶元件构成。

投射透镜18是一种把由反射型液晶元件17调制后的光（图像光）投射（放大且投射）到屏幕（图中未示出）上的透镜。通过该透镜，投射光Lout被投射在屏幕上。

控制部19控制由驱动部执行的对光学器件14中的稍后将要描述的光学元件140（用于减少干涉图样的产生的光学元件）的驱动操作。具体而言，在这样的驱动操作中，控制部19控制该驱动操作以使得在光学元件140的启动期间（下文中称作驱动期间T0）内光学元件140的振动振幅值（下文中称作振动振幅值Aact）等于或小于在随后的稳态操作期间（下文中称作稳态操作期间T1）内的振动振幅值。这种控制部19可以由例如微型计算机构成。请注意，稍后将对控制部19进行详细描述。

光学器件14的详细结构

接下来，参照图2和图3来说明如上所述的光学器件14的详细结构。图2和图3都是表示光学器件14的详细结构实例的立体图。光学器件14具有光学元件140、固定部保持件141、线圈142、磁铁143、轭铁（yoke）144、可移动部保持件145和板簧146（保持部件）。在这些构件之中，线圈142构成了“固定部”，而光学元件140、磁铁143、轭铁144和板簧146构成了“可移动部”。

如上所述，光学元件140是一种用于减少散斑噪声的元件，在图中所示的光轴Z1上前进的激光束穿过该光学元件140。在本实施例中，可由例如棱镜阵列、衍射元件或透镜构成的光学元件140为矩形。

例如，固定部保持件141（其作为用来保持与上述固定部相对应的线圈142的保持件）可以由诸如聚碳酸酯和液晶聚合物等材料构成。

线圈142可以由例如绕组线圈构成。磁铁143是永磁铁，例如可以由诸如钕（Nd）、铁（Fe）和硼（B）等材料构成。线圈142和磁铁143利用电磁力使光学元件140在与激光束的光轴（对应于图中的光轴Z1）正交的平面内预定方向（一个方向、两个方向、或旋转方向等）上或者沿着该光轴（光轴Z1）振动（微小振动）。具体而言，在本实施例中，光学元件140沿着与光轴Z1正交的平面内某个预定方向（附图中的振动方向P1，即Y轴方向）振动。需要注意的是，该微小振动的振动量可以是例如大约+/-0.5mm的程度。

轭铁144是一种用于控制从磁铁143输出的磁通量（magneticflux）的方向的构件，轭铁144例如可以由诸如铁（Fe）等高透磁率（high-permeability）材料构成。此外，在本实施例中，轭铁144设置在磁铁143的周围，以便阻止来自于磁铁143的磁通量被输出到装置外部（光学器件14的外部）。具体而言，轭铁144被设置成包围着矩形磁铁143的与位于线圈142侧的表面相反的表面（矩形磁铁143的位于光学元件140侧的表面）（Y-Z平面），并且包围着矩形磁铁143的侧面（Z-X平面）。

可移动部保持件145是用于保持作为上述可移动部的光学元件140、磁铁143、轭铁144和板簧146的保持件，在本实施例中，该可移动部保持件145被设置在光学元件140与轭铁144之间。例如，可移动部保持件145可以由诸如聚碳酸酯和液晶聚合物等材料构成。

板簧146是用于保持光学元件140的保持部件，在本实施例中，各板簧146被设置在矩形光学元件140的一对相对侧面（Z-X平面）处。板簧146是弹性部件，例如由诸如SUS301-CSP之类的弹簧材料构成。此外，在板簧146上优选进行了用于减小光反射率的表面处理（例如，黑色涂漆、亚光处理和喷砂修整(喷砂处理等)）。具体而言，优选的是，板簧146具有黑色的顶面，并且例如优选的是，进行了表面处理以确保对400nm～700nm波段范围内的光的反射率减小至10%以下。这是因为：当板簧146由金属制成时，能够降低由其顶面上的漫反射光而导致的显示图像品质劣化。

特别地，在如图3中所示的光学元件140的实例中，板簧146设置有开口H1和H2，光学元件140在振动过程中通过（能够穿过、嵌入或能够嵌入）上述开口H1和H2。也就是说，开口H1设置在板簧146的一个侧面（Z-X平面）处，而开口H2（图3未示出）设置在另一个侧面（Z-X平面）处。具体而言，在本实施例中，开口H1和H2每一者都采用矩形形式（狭缝形式），以用于防止在光学元件140的振动过程中光学元件140与板簧146彼此接触（碰撞）。因此，当形成有这样的开口H1和开口H2时，使得能够在不必在光学元件140与板簧146之间为上述振动而提供空间的前提下，减少下文中将要说明的干涉图样（散斑噪声）的产生。这使得能够在实现小型化的同时减少任何干涉图样的产生（提高了显示图像品质）。需要注意的是，开口H1和H2每一者的尺寸例如可以是1mm×10mm的程度。

作用于光学元件140的驱动部的主要部分的结构

接下来，参照图4对作用于上述光学元件140的驱动部的主要部分的结构进行说明。图4是示意图，示出了作用于光学元件140的驱动部的主要部分的结构实例以及如上所述的控制部19。作用于光学元件140的驱动部除了具有如上所述的线圈142和磁铁143等之外，还具有如图4的实例中所示的信号发生器147。在该图中，信号发生器147的第一端与线圈142的第一端连接，且信号发生器147的第二端接地（与地连接）。

信号发生器147是用来产生在驱动（振动）光学元件140时所要使用的交流（AC）电压的电源。通过信号发生器147的工作，如图4所示的交流驱动电流Id（振幅值：Ad；频率(驱动频率)：fd）流过线圈142，使得产生了驱动操作时的电磁力。这里，如果时间为t，那么表示驱动电流Id在时间t内的变化的Id(t)由下面给出的表达式(1)定义。需要注意的是，此时驱动电流Id（驱动信号）中的上述振幅值Ad和上述驱动频率fd每一者都是被如上所述的控制部19控制着，稍后将对此进行更加详细的说明。

Id(t)=Ad×Sin(2×π×fd×t)……(1)

显示装置1的操作和有益效果

1、显示操作

首先，在显示装置1中，照明装置2以下述方式发射出照明光。即，由红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B发射的各光束（激光束）分别被准直透镜12R、准直透镜12G和准直透镜12B准直成平行光。接着，通过二向色棱镜131和132对以上述方式被准直成平行光的各激光束（红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束）进行颜色合成（光路合成）。进行了光路合成的各激光束穿过光学器件14，然后入射至复眼透镜15。该入射光被复眼透镜15均一化（面内强度分布被均一化）从而作为照明光出射。

随后，来自于复眼透镜15的出射光（来自于照明装置2的照明光）被偏振分束器16选择性地反射从而入射到反射型液晶元件17处。在反射型液晶元件17上，在基于图像信号对该入射光进行调制的同时将该入射光反射，从而使其出射为图像光。这时，在反射型液晶元件17上，入射时的偏振光和出射时的偏振光彼此不同，因此从反射型液晶元件17出射的图像光被偏振分束器16选择性地透射从而入射到投射透镜18中。此后，利用投射透镜18将该入射光（图像光）投射（放大且投射）到屏幕（图未示出）上。

这时，红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B各者是以时间分割（time-division）的方式依次进行发光（脉冲发光），分别发射出对应的激光束（红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束）。在反射型液晶元件17上，根据各颜色成分（红色成分、绿色成分和蓝色成分）的图像信号以时间分割的方式依次调制对应颜色的各激光束。这样，在显示装置1上实现了基于图像信号的彩色图像显示。

2、用于减少干涉图样的操作

接下来，在与比较例（比较例1）进行对比的情况下，对用于减少稍后予以描述的干涉图样的操作进行详细说明。

2-1、比较例1

图5示出了比较例1的显示装置（显示装置100）的整体结构。与本发明上述实施例的显示装置1一样，比较例1中的显示装置100也是投影型显示装置，用来把图像光投射到屏幕（本例中是指屏幕107）上。显示装置100包括红色激光器101R、绿色激光器101G、蓝色激光器101B、光强度调制器102R、光强度调制器102G、光强度调制器102B、二向色镜（dichroicmirror）103R、二向色镜103G、二向色镜103B、多棱镜（polygonmirror）104、检流计反射镜（galvanometermirror）105和f-θ透镜106。

在显示装置100中，从红色激光器101R发射出的激光束在光强度调制器102R中基于图像信号被调制的同时，透过光强度调制器102R从而作为图像光出射。类似地，从绿色激光器101G发射出的激光束在光强度调制器102G中基于图像信号被调制的同时，透过光强度调制器102G从而作为图像光出射。此外，从蓝色激光器101B发射出的激光束在光强度调制器102B中基于图像信号被调制的同时，透过光强度调制器102B从而作为图像光出射。在二向色镜103R、二向色镜103G和二向色镜103B上对以上述方式分别从光强度调制器102R、光强度调制器102G和光强度调制器102B出射的各颜色的图像光进行颜色合成（光路合成），由此得到的图像光作为与各个彩色图像对应的图像光而入射至多棱镜104处。利用与水平同步信号同步地进行高速旋转（参见图中的箭头标记P101）的多棱镜104，使该入射光在水平方向上偏振。此外，利用与垂直同步信号同步地改变反射角（参见图中的箭头标记P102）的检流计反射镜105，使上述在水平方向上偏振的光进一步在垂直方向上偏振。此后，利用f-θ透镜106，把以这样的方式进行二维偏振的激光束投射（放大且投射）到屏幕107上。这样，在显示装置100上实现了基于图像信号的彩色图像显示。

同时，当诸如激光束等相干光照射在散射面上时，例如如图6中的图像所示，观察到了点状图样，而这在普通光的情况下是不会被发现的。这种图样被称作散斑图样。这种散斑图样的出现是因为在散射面上的各点处被散射的光以随机相位关系（该随机相位关系取决于散射面上的轻微的凹凸不平）相互干涉。需要注意的是，这样的散斑图样通常被粗略地分成两种类型。一种是不通过附加成像系统就能观察到的，被称为衍射界散斑。例如在没有把透镜附加至CCD（ChargedCoupledDevice；电荷耦合器件）的情况下观看散射光时就能够观察到该衍射界散斑。对于这样的衍射界散斑而言，散射面上的被光照射到的所有点均对干涉有贡献。另一种类型是通过成像系统进行观察时才能看到的，在用肉眼观看散射面时所观察到的散斑就属于这种类型的散斑图样。这种散斑被称作成像界散斑（imagingfieldspeckle）。

因此，对于如上述比较例1的显示装置100中那样的利用激光光源的投影仪而言，上述这种散斑图样（干涉图样）就会重叠在屏幕上的显示图像上。因此，这种重叠的散斑图样被人眼识别为强烈的随机噪声，从而导致了显示图像品质降低。

因此，为了在采用激光光源的投影仪中减少这种散斑图样（散斑噪声），可以构想出如下方法：轻微地振动投影仪中的激光束会穿过的预定的光学元件或者屏幕。通常，人眼和人脑不可能识别出大约20ms至50ms时间期间内的图像的闪烁。也就是说，这样的时间期间内的图像在人眼中被积分并平均化。因此，该方法旨在通过在这样的时间期间内让大量独立的散斑图样重叠于屏幕上，来将散斑噪声平均化到不干扰人眼的程度。

2-2、本实施例

因此，在如图1至图3所示的本实施例的光学器件14中，激光束会穿过的光学元件140在与激光束的光路（光轴Z1）正交的平面内（在X-Y平面内；在本实施例中是指在沿着Y轴方向的振动方向P1上）振动（微小振动）。具体而言，利用包括线圈142和磁铁143的驱动部，以使用电磁力来进行振动的方式对光学元件140进行驱动。

更具体地，在图7所示的实例中，当电流（驱动电流Id）流过线圈142并且在与电流流动方向正交的方向上产生磁通量时，力就会沿着与这两个方向中的任一者均正交的方向施加到线圈142上（弗莱明左手定则）。利用施加到线圈142上的这种力，通过驱动部使光学元件140振动。

本实施例通过以这样的方式使光学元件140振动，基于上述原理减少了由激光束导致的散斑噪声（干涉图样）的产生。

3、用于减小由过渡响应现象导致的过大的振动振幅的操作

同时，在如上所述的使光学元件140振动的过程中，光学元件140的振动操作期间内的频率特性（振动振幅值Aact/驱动电流Id）和相位θ分别被绘制为例如如图8中给出的伯德图（Bodediagram）所代表的那样。即，在光学元件140的振动操作中，存在着依赖于例如上述板簧146、该弹簧刚度以及可移动部的重量而被确定的固有振动频率（本例中f0=大约110Hz）。因为在该固有振动频率f0附近的频率区域呈现出如下特性：利用给定的固定驱动电流Id振动时的振动振幅值Aact会迅速增大，所以能够以较小的驱动电流Id来执行振动操作，从而能够实现低能耗。因此，如图8所示，优选将驱动频率fd设定在固有振动频率f0附近的频率区域内，尽管在这种情况下可能会出现下面的问题。

3-1、比较例2

换言之，很可能发现如图9的（A）和（B）中所示的比较例2的光学元件140的操作特性（示出了光学元件140的操作时间“t”与驱动电流Id的振幅值Ad及光学元件140的振动振幅值Aact的关系的特性）。具体而言，在光学元件140的启动期间T0内，可能出现由于过渡响应现象而导致振动振幅值Aact变得过大的现象（过振现象；overshootingphenomenon）。需要注意的是，为了代表性地说明，图9的（B）中所示的操作特性是放大了图9的（A）中所示的操作特性中的一段期间（0≤t≤大约0.1秒的期间）。

更具体地，在比较例2中，设定驱动频率fd为大约90Hz，驱动电流Id的振幅值Ad为大约+/-0.2A，振动振幅值Aact为大约+/-0.3mm。在稳态操作期间（稳定的操作期间）T1（本例中是指t≥大约0.3秒的操作期间）内，振动振幅值Aact是大约+/-0.3mm的程度，这与设定值恰好相同。然而，在振动开始（驱动开始）阶段的启动期间T0（本例中是指0≤t≤大约0.3秒的期间）内，由于过渡响应的影响，相比于随后的稳态操作期间T1，振动振幅值Aact变得过大（其绝对值大于大约0.3mm）（参见图9的（A）中的虚线箭头标记）。具体而言，尽管启动期间T0内的振动振幅值Aact最大时为大约+/-0.6mm的程度（是稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact的大约2倍），但在启动期间T0和稳态操作期间T1每一者内驱动电流Id的振幅值Ad都几乎固定为大约+/-0.2A。按照设想，振动振幅值Aact以上述方式变得过大的一个原因是：在过渡状态下（在启动期间T0内），在驱动频率fd中暂时包含有比大约为90Hz的设定值高的频率成分（在固有振动频率f0附近的频率成分）。也就是说，如之前结合图8所描述的那样，由于在该固有振动频率f0附近的频率区域处振动振幅值Aact迅速增大，因此在包含了这样的较高频率成分作为驱动频率fd的启动期间T0内，振动振幅值Aact变得过大。

如上所述，如果光学元件140的振动振幅值Aact变得过大地超过了设定值，那么特别是在试图使照明装置2和显示装置1小型化（构件的高密度布置）的情况下，可能出现下列问题。即，在光学元件140的振动期间内，光学元件140会碰撞到其周围部件（例如，作为光学元件140的保持部件之一的板簧146，以及装置壳体10，参见图1至图3），这将导致异常噪声的产生，或者导致光学元件140本身及其周围部件等的损坏。这是因为：在试图实现照明装置2和显示装置1的小型化（构件的高密度布置）的情况下，有将光学元件140与其周围部件之间的间隙设置得较小的趋势。为此，在比较例2中，难以在抑制由于光学元件140过大的振动振幅而导致的不利影响的同时减少上述干涉图样的产生。

3-2、本实施例

因此，在本实施例的照明装置2中，在对光学元件140的驱动操作期间，控制部19控制该驱动操作使得在启动期间T0内光学元件140的振动振幅值Aact等于或小于在随后的稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact。具体而言，控制部19通过控制在该驱动操作期间内要使用的驱动信号（驱动电流Id）的振幅值Ad（通过控制信号发生器147的操作），来控制启动期间T0内的振动振幅值Aact和稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact。

更具体地，在本实施例中，例如如图10A所示，控制部19进行控制使得启动期间T0（本例中是指0≤t≤大约0.2秒的期间）内的驱动电流Id的振幅值Ad小于稳态操作期间T1（本例中是指t≥大约0.2秒的期间）内的振幅值Ad。此外，特别地，在本例中，在启动期间T0内，进行控制以使振幅值Ad逐渐增大，直至增大到稳态操作期间T1内的值（参见图10A中的虚线箭头标记）。需要注意的是，在本实施例中，在启动期间T0和稳态操作期间T1二者内驱动电流Id的驱动频率fd均为固定值（恒定值）。

因此，如图10B中的实例所示，启动期间T0内的光学元件140的振动振幅值Aact等于或小于（本例中是小于）随后的稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact。于是，这就减小了在启动期间T0内因上述过渡响应现象而导致的过大的振动振幅（参见图10B中的虚线箭头标记）。

这时，优选的是，控制部19还控制激光光源（红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B）使得在启动期间T0内停止从激光光源发射激光束（参见图10B中的注释）。这是因为：在启动期间T0内，由于如上所述光学元件140的振动振幅值Aact还没有达到设定值（稳态操作期间T1内的值），因而减少干涉图样的产生的效果很可能不足。

如上所述，在本实施例中，使来自于激光光源（红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B）的激光束会穿过的光学元件140进行振动，并且在对光学元件140进行驱动操作过程中，使得在启动期间T0内光学元件140的振动振幅值Aact等于或小于在随后的稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact。因此，减小了在启动期间T0内由于过渡响应现象而导致的过大的振动振幅。于是，能够在避免因光学元件140的过大振动振幅而导致的不利影响（例如，异常噪声的产生的可能性，或者光学元件140本身及其周围部件等的损坏）的同时，减少干涉图样的产生（提高显示图像品质）。

二、第二实施例

接下来，说明本发明的第二实施例。如上所述的本发明第一实施例使用的是通过控制驱动信号（驱动电流Id）的信号振幅值（振幅值Ad）来控制光学元件140的振动振幅值Aact的方法。与此不同，下面将要说明的第二实施例使用的是通过控制驱动信号（驱动电流Id）的信号频率（驱动频率fd）来控制光学元件140的振动振幅值Aact的方法。需要注意的是，与本发明第一实施例本质上相同的任何构件都用同样的附图标记表示，并适当地省略相关的说明。

在第二实施例中，特别是例如如图11的（A）和（B）中的箭头标记所指示的那样，控制部19控制驱动频率fd，使其从初始驱动频率fd0改变成最终驱动频率fd。利用这种控制，与第一实施例一样，将启动期间T0内光学元件140的振动振幅值Aact控制成等于或小于随后的稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact。

更具体地，控制部19在启动期间T0内将驱动频率fd控制成逐渐接近前述的固有振动频率f0。然而，优选的是，将稳态操作期间T1内的驱动频率fd（最终设定频率）设置成从固有振动频率f0偏移预定的频率（频率差△f，其例如为大约+/-10Hz）。上述预定的频率考虑了固有振动频率f0的变动特性。这是因为：当稳态操作期间T1内的驱动频率fd与固有振动频率f0完全匹配时，尽管在考虑到该固有振动频率f0的值有可能随着温度的变化而变动或者由于个体差异而变动的情况下振动振幅值Aact会迅速改变，但仍然能够获得最大的振动振幅值。换言之，这是因为：由于振动振幅值Aact如上所述在固有振动频率f0附近迅速变化，并且板簧呈现出该弹簧刚度随着温度的升高而降低的特性，于是固有振动频率f0也趋向于随着温度的升高而降低。

这里，在图11的（A）所示的实例中，控制部19控制驱动频率fd使其从比固有振动频率f0低的频率侧的频率逐渐增大（从初始驱动频率fd0逐渐增大直至最终驱动频率fd）。也就是说，在本实例中，由于驱动频率fd小于固有振动频率f0，因此这与在启动期间T0内振动振幅值Aact的逐渐增大是相对应的（参见图11的（A）中的虚线箭头标记）。

特别地，在本实例中，例如如图12的（A）中所示，控制部19在启动期间T0（本例中是指0≤t≤大约0.5秒的期间）内控制驱动频率fd使其逐渐增大直至稳态操作期间T1（本例中是指t≥大约0.5秒的期间）内的驱动频率fd。也就是说，在本实例中，进行控制以使得驱动频率fd从30Hz逐渐增大直至90Hz。需要注意的是，在本实施例中，在启动期间T0和稳态操作期间T1二者内驱动电流Id的振幅值Ad均为固定值（恒定值）。

因此，如图12的（B）中的实例所示，启动期间T0内光学元件140的振动振幅值Aact等于或小于（本例中是小于）随后的稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact。于是，如第一实施例一样，在本实例中，这也减小了在启动期间T0内由于过渡响应现象而导致的过大的振动振幅（参见图12的（B）中的虚线箭头标记）。需要注意的是，与第一实施例一样，此时也优选的是将激光光源控制成在启动期间T0内停止从该激光光源发射激光束（参见图12的（B）中的注释）。

另一方面，在图11的（B）所示的实例中，控制部19控制驱动频率fd，使其从比固有振动频率f0高的频率侧的频率逐渐降低（减小）（从初始驱动频率fd0逐渐减小直至最终驱动频率fd）。也就是说，在本实例中，由于固有振动频率f0小于驱动频率fd，所以这与在启动期间T0内振动振幅值Aact的逐渐增大是相对应的（参见图11的（B）中的虚线箭头标记）。

具体地，在本实例中，例如如图13的（A）中所示，控制部19在启动期间T0（本例中是指0≤t≤大约0.5秒的期间）内控制驱动频率fd使其逐渐减小直至稳态操作期间T1（本例中是指t≥大约0.5秒的期间）内的驱动频率fd。也就是说，在本实例中，进行控制以使得驱动频率fd从200Hz逐渐减小直至130Hz。需要注意的是，在该实例中，在启动期间T0和稳态操作期间T1二者内驱动电流Id的振幅值Ad均为固定值（恒定值）。

因此，在本实例中，如图13的（B）中的实例所示，启动期间T0内光学元件140的振动振幅值Aact等于或小于（本例中是小于）随后的稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact。因而，与第一实施例一样，在本实例中，这就减小了在启动期间T0内由于过渡响应现象而导致的过大的振动振幅（参见图13的（B）中的虚线箭头标记）。需要注意的是，与第一实施例一样，此时也优选的是，将激光光源控制成使得在启动期间T0内停止从该激光光源发射激光束（参见图13的（B）中的注释）。

如上所述，在本实施例中，通过控制驱动电流Id的驱动频率fd，使启动期间T0内光学元件140的振动振幅值Aact等于或小于随后的稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact，这样能够通过与第一实施例相同的操作获得相同的效果。也就是说，能够在避免由于光学元件140的过大的振动振幅而导致的不利影响的同时，减少干涉图样的产生（提高显示图像品质）。

此外，当将驱动频率fd控制成从比固有振动频率f0低的频率侧的频率逐渐增大（前一种方法）时，相比于反过来将驱动频率fd控制成从比固有振动频率f0高的频率侧的频率逐渐降低（后一种方法）的情况，前一种方法还能特别地获得下面的效果。也就是说，一般而言，较高频率处的信号通常对噪声更敏感。因此，可以想到后一种方法比前一种方法具有更高的如下可能性：噪声可能附着在光学元件140的驱动波形上，从而造成干扰。然而，当需要将驱动频率fd设定在非常高的频率处时，在前一种方法中必须将固有振动频率f0设置在非常高的频率处。为此，需要例如通过增加板簧的厚度来提高弹簧刚度，但这样造成的缺点是需要更大的驱动电流Id。因此，当需要将驱动频率fd设置在高于一定程度的频率处时，可以优选采用前一种方法来替代后一种方法以尽可能减小驱动频率fd。

变形例

接下来，对如上所述的第一实施例及第二实施例都适用的变形例进行说明。请注意，与本发明第一实施例及第二实施例中本质上相同的任何构件均用相同的附图标记表示，并适当地省略相关的说明。

在如上所述的第一实施例和第二实施例中，例如如图14A示意性所示的那样，振动振幅值Aact被控制成以如下方式逐渐增大：在驱动期间T0内振动振幅值Aact线性增长。然而，控制振动振幅值Aact的方法并不限于此，下述的控制方法也是允许的。

具体而言，在如图14B中的实例所示，控制部19可以将振动振幅值Aact控制成以如下方式逐渐增大：在驱动期间T0内振动振幅值Aact呈阶梯状（按照多个阶段）增大。

此外，如图14C中的实例所示，控制部19可以进行如下方式的控制：使得启动期间T0内的振动振幅值Aact变成比随后的稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact小的固定值（恒定值）。

作为替代方案，如图14D中的实例所示，控制部19可以进行如下方式的控制：使得启动期间T0内的振动振幅值Aact变成与稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact几乎相等（优选相等）的固定值（恒定值）。

如上所述，可以采取各种方法作为由控制部19执行的控制方法，只要是能够进行控制以使启动期间T0内的振动振幅值Aact等于或小于随后的稳态操作期间T1内的振动振幅值Aact即可。换言之，在启动期间T0内，驱动信号（驱动电流Id）中所包含的位于固有振动频率f0附近的频率成分被控制成进一步减小就足够好了，并且可以采用除上述技术之外的任何其他方法，这些方法也可以被认为是本发明的优选实施例。

其他变形例

目前为止已经通过参照各实施例和各变形例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些实施例等，其他不同的变形例也是可以采纳的。

例如，在如上所述的各实施例等中，说明了将驱动电流Id作为光学元件140的驱动信号的实例，但不限于此。例如，也可以控制驱动电压的信号振幅值或信号频率。或者，该驱动信号的波形也不限于上述各实施例等中的正弦波，而可以是例如矩形波或三角波等任意其它波形。

此外，在如上所述的各实施例等中，说明了光学元件在与激光束的光路正交的平面内预定方向上或者在沿着该光路的方向上振动的情况，但不限于上述情况。也就是说，只要光学元件是振动（微小振动）即可，该光学元件可以沿任何其它方向振动。

此外，在如上所述的各实施例等中，说明了其中多种光源（红色用光源、绿色用光源和蓝色用光源）都是激光光源的情况，但不限于此种情况，而是多种光源中的至少一种可以为激光光源。也就是说，可以将激光光源与其它光源（例如LED）组合起来设置在光源部中。

另外，在如上所述的各实施例等中，作为例子说明了光学调制元件是反射型液晶元件的情况，但本发明不限于此情况。光学调制元件可以是透射型液晶元件，还可以是除液晶元件之外的其他光学调制元件。

此外，在如上所述的各实施例等中，说明了采用发射不同波长的光的三种光源的情况，但是例如也可以采用一种、两种、四种或更多种光源来代替上述三种光源。

此外，在如上所述的各实施例等中，说明了光学器件、照明装置和显示装置的各个构件（光学系统）的具体实例，但并不是必须设置有所有的上述构件，并且也可以额外设置有任何其它的构件。具体而言，例如在如上所述的各实施例中，作为实例说明了其中控制部19容纳于壳体10中的情况，但本发明不限于此情况，控制部19也可以设置在壳体10的外部。

此外，在如上所述的各实施例等中，说明了其中设置有将由光学调制元件调制后的光投射到屏幕上的投射光学系统（投射透镜）并且该显示装置被设置为投影型显示装置的情况，但本发明也适用于诸如直视型显示装置等任何其它装置。

因此，根据本发明的上述各实施例和各变形例，至少能够实现如下方案。

（1）一种照明装置，其包括：

光源部，所述光源部包含激光光源；

光学元件，来自所述激光光源的激光束穿过所述光学元件；

驱动部，所述驱动部使所述光学元件振动；以及

控制部，所述控制部在由所述驱动部进行的驱动操作中对所述驱动操作进行控制，使得在所述光学元件的启动期间内所述光学元件的振动振幅值等于或小于所述光学元件在所述启动期间之后的稳态操作期间内的振动振幅值。

（2）按照（1）所述的照明装置，其中所述控制部通过控制在所述驱动操作中使用的驱动信号的信号振幅值，来控制所述启动期间内的所述振动振幅值和所述稳态操作期间内的所述振动振幅值。

（3）按照（2）所述的照明装置，其中所述控制部将所述启动期间内的所述信号振幅值控制为小于所述稳态操作期间内的所述信号振幅值。

（4）按照（3）所述的照明装置，其中所述控制部在所述启动期间内将所述信号振幅值控制成逐渐增大。

（5）按照（1）所述的照明装置，其中所述控制部通过控制在所述驱动操作中使用的驱动信号的信号频率，来控制所述启动期间内的所述振动振幅值和所述稳态操作期间内的所述振动振幅值。

（6）按照（5）所述的照明装置，其中所述控制部在所述启动期间内将所述信号频率控制成逐渐接近所述驱动部的固有振动频率。

（7）按照（6）所述的照明装置，其中所述控制部将所述信号频率控制成从低于所述固有振动频率的频率逐渐增大。

（8）按照（6）所述的照明装置，其中所述控制部将所述信号频率控制成从高于所述固有振动频率的频率逐渐降低。

（9）按照（5）至（8）中任一者所述的照明装置，所述稳态操作期间内的所述信号频率被设定成从所述驱动部的固有振动频率偏移了预定的频率，所述预定的频率考虑了所述固有振动频率的变动特性。

（10）按照（1）至（9）中任一者所述的照明装置，其中所述控制部在所述启动期间内将所述驱动操作中使用的驱动信号中所包含的位于所述驱动部的固有振动频率附近的频率成分控制成进一步减小。

（11）按照（1）至（10）中任一者所述的照明装置，其中所述控制部在所述启动期间内使所述激光光源停止发射激光束。

（12）按照（1）至（11）中任一者所述的照明装置，其中所述控制部在所述启动期间内将所述振动振幅值控制成逐渐增大。

（13）按照（12）中所述的照明装置，其中所述控制部在所述启动期间内将所述振动振幅值控制成以线性的方式或阶梯状的方式增大。

（14）按照（1）至（13）中任一者所述的照明装置，其中所述光学元件是棱镜阵列、衍射元件和透镜中的一种。

（15）按照（1）至（14）中任一者所述的照明装置，其中所述光源部包括用于出射红色光、绿色光和蓝色光的三种光源。

（16）按照（15）中所述的照明装置，其中，所述三种光源中的至少一种是所述激光光源。

（17）一种显示装置，其包括照明装置和光学调制元件，所述照明装置发射出照明光，所述光学调制元件基于图像信号对所述照明光进行调制，

其中，所述照明装置包括：

光源部，所述光源部包含激光光源；

光学元件，来自所述激光光源的激光束穿过所述光学元件；

驱动部，所述驱动部使所述光学元件振动；以及

控制部，所述控制部在由所述驱动部进行的驱动操作中对所述驱动操作进行控制，使得在所述光学元件的启动期间内所述光学元件的振动振幅值等于或小于所述光学元件在所述启动期间之后的稳态操作期间内的振动振幅值。

（18）按照（17）所述的显示装置，还包括把由所述光学调制元件调制后的所述照明光投射到被投射面上的投射光学系统。

（19）按照（17）或（18）所述的显示装置，其中所述光学调制元件是液晶元件。

需要注意的是，除非有相互抵触的情形发生，否则涉及照明装置的上述（2）至（16）的任意组合也适用于涉及显示装置的上述（17）至（19）每一者。这样的组合也被认为是本发明的示例性实施例的优选组合。

本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明随附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。

Claims (18)

1.一种照明装置，其包括：

光源部，所述光源部包含激光光源；

光学元件，来自所述激光光源的激光束穿过所述光学元件；

驱动部，所述驱动部使所述光学元件振动；以及

控制部，所述控制部在由所述驱动部进行的驱动操作中对所述驱动操作进行控制，使得在所述光学元件的启动期间内所述光学元件的振动振幅值等于或小于所述光学元件在所述启动期间之后的稳态操作期间内的振动振幅值，

其中，所述控制部通过相对于所述驱动部的固有振动频率来控制在所述驱动操作中使用的驱动信号的信号频率，来控制所述启动期间内的所述振动振幅值和所述稳态操作期间内的所述振动振幅值。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述控制部通过控制在所述驱动操作中使用的驱动信号的信号振幅值，来控制所述启动期间内的所述振动振幅值和所述稳态操作期间内的所述振动振幅值。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其中，所述控制部将所述启动期间内的所述信号振幅值控制为小于所述稳态操作期间内的所述信号振幅值。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，所述控制部在所述启动期间内将所述信号振幅值控制成逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述控制部在所述启动期间内将所述信号频率控制成逐渐接近所述驱动部的固有振动频率。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其中，所述控制部将所述信号频率控制成从低于所述固有振动频率的频率逐渐增大。

7.根据权利要求5所述的照明装置，其中，所述控制部将所述信号频率控制成从高于所述固有振动频率的频率逐渐降低。

8.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述稳态操作期间内的所述信号频率被设定成从所述驱动部的固有振动频率偏移了预定的频率，所述预定的频率考虑了所述固有振动频率的变动特性。

9.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述控制部在所述启动期间内将所述驱动操作中使用的驱动信号中所包含的位于所述驱动部的固有振动频率附近的频率成分控制成进一步减小。

10.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述控制部在所述启动期间内使所述激光光源停止出射所述激光束。

11.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述控制部在所述启动期间内将所述振动振幅值控制成逐渐增大。

12.根据权利要求11所述的照明装置，其中所述控制部在所述启动期间内将所述振动振幅值控制成以线性的方式或阶梯状的方式增大。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的照明装置，其中，所述光学元件是棱镜阵列、衍射元件和透镜中的一种。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的照明装置，其中所述光源部包括用于出射红色光、绿色光和蓝色光的三种光源。

15.根据权利要求14所述的照明装置，其中，所述三种光源中的至少一种是所述激光光源。

16.一种显示装置，所述显示装置包括照明装置和光学调制元件，所述照明装置发射出照明光，所述光学调制元件基于图像信号对所述照明光进行调制，

其中，所述照明装置是如权利要求1至12中任一项所述的照明装置。

17.根据权利要求16所述的显示装置，还包括把由所述光学调制元件调制后的所述照明光投射到被投射面上的投射光学系统。

18.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述光学调制元件是液晶元件。