JP2009229597A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成、かつ、簡易な制御で確実にスペックルノイズを低減すること。
【解決手段】レーザ光を射出する光源１０と、該光源１０から射出されたレーザ光を被投射面５０に向かって走査する走査手段３０と、光源１０と走査手段３０との間の光路上に配置され、光源１０から射出されたレーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させる光路変化手段４０とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置に関する。

近年、プロジェクタの小型化の要求が益々高まるなか、半導体レーザの高出力化や青色半導体レーザの登場に伴い、レーザ光源を使ったプロジェクタが開発されている。この種のプロジェクタは、光源の波長域が狭いために色再現範囲を十分に広くすることが可能であり、小型化や構成部材の削減も可能であることから、次世代の表示デバイスとして大きな可能性を秘めている。
しかしながら、レーザ光源を用いたプロジェクタにおいて、画像光による表示を行う際、スクリーン等の散乱体で光の干渉が生じることによって明点と暗点とが縞模様あるいは斑模様に分布する、いわゆる「シンチレーション（あるいは「スペックル」とも言う）」と呼ばれる現象が発生する場合がある。

シンチレーションは、観察者に対してぎらつき感を与え、画像鑑賞時に不快感を与えるなどの悪影響を及ぼす原因となる。特にレーザ光は干渉性が高い光であることから、シンチレーションが発生しやすい。ところが、ランプ光源の場合でも近年は短アーク化によって干渉性が高くなっており、シンチレーションを除去する技術が重要である。そこで、スペックルノイズを低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

特許文献１に記載の光走査型画像表示装置は、レーザ光源と、ビーム変調手段と、走査手段と、画素変位手段とを備えている。これにより、レーザ光源から射出されたレーザ光は、ビーム変調手段により、画像データに応じて変調される。そして、変調されたレーザ光は走査手段により走査され、被投射面に画像が形成される。このとき、画素変位手段として、同期クロック生成回路及び制御回路を設けて、光ビームの発光タイミングを制御することにより表示画素位置を揺動変位させ、スペックルノイズを低減する。

また、特許文献２に記載のディスプレイは、コヒーレント光源と、主走査手段と、副走査手段と、副走査同期信号シフト手段とを備える。コヒーレント光源から射出された光は、主走査手段（水平方向）及び副走査手段（垂直方向）により走査されて画像が形成される。このとき、副走査同期信号シフト手段により垂直方向の走査タイミングをフレームごとに制御し、画素ごとの光スポット位置を変えることにより、スペックルノイズを低減する。
特開２００３−２５５２５２号公報 特開２００５−２９２３８０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の光走査型画像表示装置では、光ビームの発光タイミングを制御することが非常に困難であり、また、上記特許文献２のディスプレイでは、垂直方向の走査タイミングをフレームごとに制御することが非常に複雑であるため、実用的ではない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成、かつ、簡易な制御で確実にスペックルノイズを低減することが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の画像表示装置は、レーザ光を射出する光源と、該光源から射出されたレーザ光を被投射面に向かって２次元的に走査する走査手段と、前記光源と前記走査手段との間の光路上に配置され、前記光源から射出されたレーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させることにより、前記被照射面上の所定の照射領域に入射するレーザ光の位置を時間的に変化させる光路変化手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る画像表示装置では、光路変化手段により、光源から射出されたレーザ光の光路が変化され、走査手段に入射する。これにより、走査手段により走査されるレーザ光の被投射面上の所定の照射領域を照射する照射位置が微小距離だけ変化する。これにより、所定の照射領域を照射するレーザ光のスペックルパターンが時間的に変化する。その結果、人間の眼の残像時間内でスペックルのパターンが積分平均化されるため、被投射面に投射された画像のスペックルノイズが抑えられる。したがって、視聴者は画像を良好に視認することができる。
すなわち、従来のように、発光タイミングや走査タイミングを変えるのではなく、光源と走査手段との間の光路上に光路変化手段を設けて照射位置を変化させているため、全体の基本構成はそのままで良いので、簡易な構成、かつ、簡易な制御により、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。
なお、ここで言う「所定の照射領域」とは、投射画像を構成する最小単位である１画素に対応した被投射面上の照射領域である。

また、本発明の画像表示装置は、前記光路変化手段が音響光学素子であることが好ましい。

本発明に係る画像表示装置では、光源から射出されたレーザ光の振り角は、音響光学素子により時間的に変化されるため、被投射面における照射位置が変化する。音響光学素子を用いることにより、光源から射出されたレーザ光の振り角を大きく取ることができ、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記光路変化手段が電気光学素子であることが好ましい。

本発明に係る画像表示装置では、光源から射出されたレーザ光の振り角は、電気光学素子により時間的に変化されるため、被投射面における照射位置が変化する。電気光学素子を用いることにより、光源から射出されたレーザ光を高速に振ることができ、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記光路変化手段が、前記被投射面の一方向に前記光源から射出されたレーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させる一方向光路変化手段と、前記一方向に対して略垂直な他方向に前記一方向光路変化手段から射出されたレーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させる他方向光路変化手段とを備えることが好ましい。

本発明に係る画像表示装置では、光源から射出された光の被投射面での照射位置は、一方向光路変化手段により、被投射面の一方向に時間的に微小距離だけ変化され、他方向光路変化手段により、被投射面の他方向に時間的に微小距離だけ変化される。したがって、被投射面の所定の照射領域（１画素）に投射されるスペックルパターンが時間的に変化する。これにより、複数種スペックルのパターンが積分平均化されるため、被投射面に投射された画像のスペックルノイズをより確実に抑えることが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記被投射面上のレーザ光の照射位置の変化量が、前記被投射面上の所定の照射領域の大きさの１／１０以下であることが好ましい。

本発明に係る画像表示装置では、被投射面上のレーザ光の照射位置の変化量が、発明者の経験値により、被投射面上の所定の照射領域（１画素）の大きさの１／１０以下であるため、画像ボケを起こさずに、確実にスペックルノイズを抑えて鮮明な画像を被投射面に形成することができる。

また、本発明の画像表示装置は、前記光路変化手段は、前記光源から射出されるレーザ光の光路が変化する周波数と、前記走査手段によるレーザ光を走査する周波数とが同期しないように、レーザ光の光路を周期的に変化させることが好ましい。

ここで、光路変化手段によるレーザ光の光路が変化する周波数と、走査手段によるレーザ光を走査する周波数とが同期してしまうと、同じスペックルのパターンが積分平均化されるため、スペックルパターンを低下させることができない。
そこで、本発明に係る画像表示装置では、光路変化手段は、レーザ光の光路が変化する周波数と、走査手段によるレーザ光を走査する周波数とが同期しないように変化させることにより、被照射面上の所定の照射領域では、異なるスペックルパターンが時間的に積分されるので、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。さらに、光路変化手段が、レーザ光の光路を周期的に変化させるため、例えば、音響光学素子を時間的に制御することが簡易となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記光路変化手段は、前記光源から射出されるレーザ光の光路を非周期的に変化させることが好ましい。

本発明に係る画像表示装置では、光路変化手段は、レーザ光の光路を非周期的に変化させるため、レーザ光の光路が変化するパターンと、走査手段によるレーザ光を走査する周波数とが確実に同期しないように変化させることが可能となる。したがって、より確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記光源が、赤色レーザ光を射出する赤色光源と、緑色レーザ光を射出する緑色光源と、青色レーザ光を射出する青色光源とを備え、前記光路変化手段は、少なくとも前記緑色光源から射出された緑色レーザ光の光路上に配置され、前記緑色光源から射出された緑色レーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させることが好ましい。

本発明に係る画像表示装置では、被投射面に表示される画像の明るさに最も寄与している緑色レーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させることにより、被投射面に明るい画像を表示することが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記光路変化手段が、前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源から射出されたレーザ光のそれぞれの光路上に設けられ、前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源から射出された赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させることが好ましい。

本発明に係る画像表示装置では、光路変化手段により、赤色光源、緑色光源、青色光源から射出された赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させることにより、より効果的にスペックルノイズを低減させることが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、レーザ光を射出する光源と、該光源から射出されたレーザ光を被投射面に向かって走査する走査手段と、前記光源を揺動させ、前記光源から射出されるレーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させる光路変化手段とを備えることが好ましい。

本発明に係る画像表示装置では、光路変化手段によって、光源を揺動させることにより、光源から射出されたレーザ光の被投射面上の所定の照射領域（１画素）を照射する照射位置が時間的に微小距離だけ変化され、被投射面の所定の照射領域を照射するレーザ光のスペックルパターンが時間的に変化する。その結果、人間の眼の残像時間内でスペックルのパターンが積分平均化され、被投射面に投射された画像のスペックルノイズが抑えられる。したがって、視聴者は画像を良好に視認することができる。
すなわち、光源から射出されるレーザ光の発光タイミングの制御はそのままで、物理的に光源を揺動させることによりスペックルノイズを低減させているため、簡易な構成、かつ、簡易な制御により、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る画像表示装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１実施形態］
図１は、画像表示装置の全体を示す斜視図であり、図２は、ＭＥＭＳミラーを示す平面図であり、図３は、音響光学素子の側面図であり、図４は、スクリーン上でのレーザ光の照射位置の変化を示す平面図である。
本実施形態に係る画像表示装置１は、図１に示すように、光源１０と、クロスダイクロイックプリズム２０と、ＭＥＭＳミラー（走査手段）３０と、音響光学素子（光路変化手段）４０を備えており、ＭＥＭＳミラー３０によって光源１０から射出されたレーザ光をスクリーン５０に向かって走査することにより画像を表示する装置である。

光源１０は、赤色レーザ光を射出するエミッタ（発光部）１１を有する赤色光源１０Ｒと、緑色のレーザ光を射出するエミッタ１１を有する緑色光源１０Ｇと、青色レーザ光を射出するエミッタ１１を有する青色光源１０Ｂとを備えている。
赤色光源１０Ｒは、中心波長が６３０ｎｍの赤色のレーザ光を射出する半導体レーザ（ＬＤ）であり、青色光源１０Ｂは、中心波長が４３０ｎｍの青色のレーザ光を射出する半導体レーザ（ＬＤ）である。緑色光源１０Ｇは、ＤＰＳＳ（Diode Pomping Solid State）レーザによって構成され、図示しない波長変換素子により、赤外のレーザ光は中心波長が５４０ｎｍである緑色のレーザ光に変換される。
また、クロスダイクロイックプリズム２０は、各光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出された赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を合成するものである。

ＭＥＭＳミラー３０は、図１に示すように、クロスダイクロイックプリズム２０で合成されたレーザ光をスクリーン５０に向かって走査するものであり、図２に示すように、ミラー部３１と、梁３２ａ，３２ｂと、第１基板３３と、梁３４ａ，３４ｂと、第２基板３５とを備えた共振型のミラーである。
ミラー部３１は、ＭＥＭＳミラー３０の中央部に設けられており、入射したレーザ光をスクリーン５０に反射させるものである。梁３２ａ，３２ｂは、ミラー部３１の両側にスクリーン５０における水平方向（Ｘ軸方向）に向かって伸びて設けられている。
また、第１基板３３は、ミラー部３１を囲む額縁状であり、梁３２ａ，３２ｂに接続されている。梁３４ａ，３４ｂは、第１基板３３の両側にスクリーン５０における垂直方向（Ｙ軸方向）に向かって伸びて設けられている。
また、第２基板３５は、第１基板３３を囲む額縁状であり、梁３４ａ，３４ｂに接続されている。
これらにより、ミラー部３１は第１基板３３に対し、梁３２ａ，３２ｂを振動軸として、振動運動が可能となっており、第１基板３３は第２基板３５に対し、梁３４ａ，３４ｂを振動軸として、振動運動が可能となっている。したがって、ＭＥＭＳミラー３０は、ｘ軸及びｙ軸の２軸振動が可能、すなわち、スクリーン５０の水平方向及び垂直方向にレーザ光を走査することが可能となっている。
したがって、梁３２ａ，３２ｂにより、ミラー部３１をＸ軸まわりに振動させることで、ミラー部３１の垂直方向の共振周波数が変化し、梁３４ａ，３４ｂにより、第１基板３３をＹ軸まわりに振動させることで、第１基板３３の水平方向の共振周波数が変化する。
また、クロスダイクロイックプリズム２０から射出されたレーザ光は、ミラー部３１により、図１に示すように、スクリーン５０の上端５０ａから下端５０ｂまで走査され、第１基板３３により、スクリーン５０の左端５０ｃ側から右端５０ｄ側まで走査される。

音響光学素子４０は、図１に示すように、クロスダイクロイックプリズム２０とＭＥＭＳミラー３０との間の光路上に配置され、クロスダイクロイックプリズム２０から射出されたレーザ光の光路を変化させるものである。本実施形態では、音響光学素子４０は、入射したレーザ光をスクリーン５０の垂直方向（Ｙ軸方向）に振動（走査）させ、レーザ光の光路を変化させるものである。なお、入射したレーザ光の光路をスクリーン５０の水平方向に変化させるように音響光学素子４０を配置しても良い。

音響光学素子４０は、図３に示すように、媒質に加えられた超音波により生じる屈折率の疎密波により光を回折させるものであり、入力する高周波信号を変化させることにより、射出角度を変化させることができる。すなわち、高周波信号が入力されると、高周波信号に応じた超音波が伝播し、内部を透過するレーザ光に音響光学効果が作用する。この音響光学効果の作用により、回折が生じて入力された高周波信号に応じた光量（強度）のレーザ光が、音響光学素子４０から回折光として射出されるようになっている。
また、音響光学素子４０によって、レーザ光の光路は周期的に変化される。そして、音響光学素子４０によって、レーザ光の光路が変化する周波数と、ＭＥＭＳミラー３０によるレーザ光を走査する周波数とが同期しないように、音響光学素子４０に入力する高調波信号を調整する。

音響光学素子４０により、図３に示すように、クロスダイクロイックプリズム２０から射出されたレーザ光Ｌ０は、射出光Ｌ１から射出光Ｌ２までの振り角θの範囲で振動される。すなわち、音響光学素子４０は、クロスダイクロイックプリズム２０から射出されたレーザ光を走査する。これにより、音響光学素子４０に入力する高周波信号の変化に伴い、音響光学素子４０から射出されるレーザ光の光路が変化され、ＭＥＭＳミラー３０に入射する。

次に、以上の構成からなる本実施形態の画像表示装置１により、スクリーン５０に画像を表示する方法について説明する。
まず、映像信号に基づいて各光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光が射出される。各光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出された赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光は、クロスダイクロイックプリズム２０において合成された後、音響光学素子４０に入射する。音響光学素子４０から垂直方向に振動されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー３０に入射する。
ＭＥＭＳミラー３０に入射したレーザ光は、ＭＥＭＳミラー３０のミラー部３１のＸ軸まわりの振動により、スクリーン５０の上端５０ａから下端５０ｂ、あるいは、下端５０ｂから上端５０ａに向けて（垂直方向）走査される。また、第２基板３３のＹ軸まわりの振動により、スクリーン５０の左端５０ｃから右端５０ｄに向けて（水平方向）走査される。このようにして、画像がスクリーン５０に表示される。
このとき、音響光学素子４０によって垂直方向に振動されたレーザ光が、ＭＥＭＳミラー３０により、スクリーン５０に向かって走査されるため、図４に示すように、スクリーン５０上の各画素（所定の照射領域）Ｐでの照射位置が変化する。

ここで、スクリーン５０の各画素Ｐに照射されるレーザ光の照射位置の変化について具体的に説明する。なお、スクリーン５０上には複数の画素Ｐが形成されるが、特定の４つの画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を例に挙げて説明する。なお、ここで言う「画素」とは、投射画像を構成する最小単位に対応したスクリーン５０上の照射領域である。
音響光学素子４０から射出されるレーザ光は振動されているため、ＭＥＭＳミラー３０に入射するレーザ光と、ＭＥＭＳミラー３０の入射端面３０ａとのなす角が時間的に変化する。これにより、図４に示すように、ＭＥＭＳミラー３０において走査されるレーザ光のスクリーン５０上の各画素Ｐ１〜Ｐ４を照射する照射位置が変化する。すなわち、Ｎフレーム目をスクリーン５０上に描画する際、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を照射するレーザスポットはＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４となり、Ｎ＋１フレーム目をスクリーン５０上に描画する際、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を照射するレーザスポットはＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ４ａとなるように、音響光学素子４０に入力する高周波信号を調整する。すなわち、音響光学素子４０でＭＥＭＳミラー３０に入射するレーザ光を振動させることにより、フレームごとに各画素Ｐ１〜Ｐ４内のレーザスポットＳ１〜Ｓ４に対してレーザスポットＳ１ａ〜Ｓ４ａの位置が、スクリーン５０の上下方向に変化する。また、スクリーン５０におけるレーザ光の照射位置の変化量は、微小距離であり、例えば、スクリーン５０上の画素Ｐ１〜Ｐ４の大きさの１／１０以下である。但し、変化量は一例に過ぎない。
なお、本実施形態では、レーザスポットＳ１〜Ｓ４，Ｓ１ａ〜Ｓ４ａの大きさは、画素Ｐ１〜Ｐ４の大きさよりも小さい。

本実施形態に係る画像表示装置１では、音響光学素子４０により、レーザ光のスクリーン５０上の画素Ｐ１〜Ｐ４を照射する照射位置が変化するため、画素Ｐ１〜Ｐ４を照射するレーザ光のスペックルパターンが時間的に変化する。その結果、人間の眼の残像時間内でスペックルのパターンが積分平均化されるため、スクリーン５０に投射された画像のスペックルノイズが抑えられる。したがって、視聴者は画像を良好に視認することができる。
すなわち、音響光学素子４０により、スクリーン５０上の画素Ｐ１〜Ｐ４のレーザスポットＳ１〜Ｓ４，Ｓ１ａ〜Ｓ４ａの位置を変化させているため、全体の基本構成はそのままで良い。したがって、簡易な構成、かつ、簡易な制御により、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。

また、音響光学素子４０を用いることにより、クロスダイクロイックプリズム２０から射出されたレーザ光の振り角θを大きく取ることができ、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。
また、音響光学素子４０は、レーザ光の光路が変化する周波数と、ＭＥＭＳミラー３０によるレーザ光を走査する周波数とが同期しないように変化させることにより、異なるスペックルパターンが時間的に積分されるので、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。また、音響光学素子４０が、レーザ光の光路を周期的に変化させるため、レーザ光の光路の制御が簡易となる。
さらに、音響光学素子４０をクロスダイクロイックプリズム２０とＭＥＭＳミラー３０との間の光路上に配置したが、赤色光源１０Ｒ，緑色光源１０Ｇ，青色光源１０Ｂとクロスダイクロイックプリズム２０との間の光路上にそれぞれ配置しても良い。これにより、赤色光源１０Ｒ，緑色光源１０Ｇ，青色光源１０Ｂから射出された赤色レーザ光，緑色レーザ光，青色レーザ光の光路をそれぞれ時間的に微小距離だけ変化させることにより、より効果的にスペックルノイズを低減させることが可能となる。
さらに、スクリーン５０上のレーザ光の照射位置の変化量が、スクリーン５０上の画素Ｐ１〜Ｐ４の大きさの１／１０以下であるため、画像ボケを起こさずに、確実にスペックルノイズを抑えて鮮明な画像をスクリーン５０に形成することができる。

なお、光路変化手段として音響光学素子４０を用いたが、これに限るものではなく、例えば、電気光学素子であっても良い。電気光学素子を用いた場合、クロスダイクロイックプリズム２０から射出されたレーザ光を高速に振ることができ、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。
また、音響光学素子４０により、スクリーン５０の垂直方向にレーザスポットＳ１ａ〜Ｓ４ａの位置を変化させたが、レーザスポットＳ１ａ〜Ｓ４ａを変化させる方向はこれに限るものではない。
また、音響光学素子４０により、レーザ光の光路が周期性を持って変化するように制御されているが、レーザ光の光路を非周期的に変化させても良い。すなわち、レーザ光の光路を非周期的に変化させることにより、レーザ光の光路が変化するパターンと、ＭＥＭＳミラー３０によるレーザ光を走査する周波数とが確実に同期しないように変化させることが可能となる。したがって、より確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。

さらに、音響光学素子４０は、光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのそれぞれに設けられた構成にしたが、例えば、緑色光源１０Ｇとクロスダイクロイックプリズム２０との間の光路上にのみ、音響光学素子４０を備える構成であっても良い。この構成は、スクリーン５０に投射される画像の明るさに最も寄与している緑色レーザ光の光路を時間的に変化させることにより、スクリーン５０上に明るい画像を表示することが可能となる。
また、１フレームごとに画素Ｌ１を照射するレーザ光の光路を変化させたが、レーザ光の光路を変化させるタイミングは２フレーム以上であっても良い。さらに、走査手段として、ＭＥＭＳミラー３０を用いたが、これに限るものではない。
また、レーザスポットＳ１〜Ｓ４，Ｓ１ａ〜Ｓ４ａの大きさは、画素Ｐ１〜Ｐ４の大きさよりも小さい大きさとしたが、レーザスポットＳ１〜Ｓ４，Ｓ１ａ〜Ｓ４ａの大きさが画素Ｐ１〜Ｐ４の大きさと同じ、あるいは、大きくても良い。

［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図５を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の図面において、上述した第１実施形態に係る画像表示装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る画像表示装置６０では、光路変化手段を２つ備える点において第１実施形態と異なる。その他の構成においては第１実施形態と同様である。
図５は、本実施形態の画像表示装置の全体を示す斜視図であり、図６は、スクリーン上でのレーザ光の照射位置の変化を示す平面図である。

画像表示装置６０は、図５に示すように、クロスダイクロイックプリズム２０から射出されたレーザ光の光路上に、第１音響光学素子（一方向光路変化手段）６１と、第２音響光学素子（他方向光路変化手段）６２とが配置されている。
第１音響光学素子６１は、クロスダイクロイックプリズム２０から射出されたレーザ光をスクリーン５０の垂直方向（一方向）に振動させる。また、第２音響光学素子６２は、第１音響光学素子６１から射出されたレーザ光をスクリーン５０の水平方向（他方向）に振動させる。

次に、スクリーン５０の各画素に照射されるレーザ光の照射位置の変化について具体的に説明する。なお、スクリーン５０上には複数の画素Ｐが形成されるが、第１実施形態と同様に、特定の４つの画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を例に挙げて説明する。
第１音響光学素子６１から射出されるレーザ光は垂直方向に走査され、第２音響光学素子６２から射出されるレーザ光は水平方向に走査されているため、ＭＥＭＳミラー３０に入射するレーザ光と、ＭＥＭＳミラー３０の入射端面３０ａとのなす角が時間的に変化する。これにより、図６に示すように、Ｎフレーム目をスクリーン５０上に描画する際、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を照射するレーザスポットはＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４となり、Ｎ＋１フレーム目をスクリーン５０上に描画する際、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を照射するレーザスポットはＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ４ａとなるように、第１，第２音響光学素子６１，６２に入力する高周波信号を調整する。すなわち、第１，第２音響光学素子６１，６２でＭＥＭＳミラー３０に入射するレーザ光を振動させることにより、フレームごとに各画素Ｐ１〜Ｐ４内のレーザスポットＳ１〜Ｓ４に対してレーザスポットＳ１ａ〜Ｓ４ａの位置が、スクリーン５０の斜め方向に変化する。なお、図６にはレーザスポットの位置が斜め方向に変化している状態を例に示したが、上下左右方向にレーザスポットの位置が変化している状態もある。

本実施形態に係る画像表示装置６０では、レーザ光を垂直方向に振動させる第１音響光学素子６１及びレーザ光を水平方向に振動させる第２音響光学素子６２により、レーザスポットの位置を上下左右、斜め方向に変化させることで、スクリーン５０の画素Ｐに投射されるスペックルパターンが時間的に変化する。これにより、複数のスペックルパターンが積分平均化されるため、スクリーン５０に投射された画像のスペックルノイズをより確実に抑えることが可能となる。
なお、本実施形態では、第１音響光学素子６１により垂直方向にレーザ光を振動させた後、第２音響光学素子６２により水平方向にレーザ光を振動させたが、水平方向にレーザ光を振動させた後、垂直方向にレーザ光を振動させた構成であっても良い。
また、垂直方向及び水平方向にレーザ光を振動させる光路変化手段として、２つとも音響光学素子を用いたが、一方又は両方が電気光学素子であっても良い。

［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図７を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置では、光路変化手段が光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのそれぞれに設けられている点において第１実施形態と異なる。その他の構成においては第１実施形態と同様である。
図７は、本実施形態の画像表示装置の光源を示す側面図である。

本実施形態では、図７に示すように、光路変化手段として、ピエゾ素子７１を用いる。ピエゾ素子７１は、各光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの側面１０ｂにそれぞれ設けられている。
ピエゾ素子７１は、一端７１ａが基台７５に固定され、他端７１ｂが各光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに固定されており、光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出されるレーザ光の中心軸Ｏと略直交する方向に沿って伸縮が可能となっているため、ピエゾ素子７１を駆動させることにより、光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、レーザ光の進行方向に対して略直交する方向に沿って振動する。

本実施形態に係る画像表示装置では、ピエゾ素子７１によって、光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを揺動させることにより、スクリーン５０上のレーザ光の照射位置が時間的に変化され、スクリーン５０上の画素Ｐに投射されるスペックルパターンが時間的に変化する。その結果、人間の眼の残像時間内でスペックルのパターンが積分平均化され、スクリーン５０に投射された画像のスペックルノイズが抑えられる。したがって、視聴者は画像を良好に視認することができる。
すなわち、光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出されるレーザ光の発光タイミングの制御はそのままで、物理的に光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを揺動させることによりスペックルノイズを低減させているため、簡易な構成、かつ、簡易な制御により、確実にスペックルノイズを抑えることが可能となる。

なお、光路変化手段としてピエゾ素子７１を用いたが、これに限るものではなく、光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを振動させ、射出されるレーザ光の光路を変化可能なものであれば良い。
また、緑色光源１０Ｇにのみピエゾ素子７１を設けて、緑色光源１０Ｇから射出されるレーザ光の光路を時間的に変化させても良い。この構成では、スクリーン５０に表示される画像の明るさに最も寄与している緑色レーザ光を時間的に変化させるため、スクリーン５０に明るい画像を表示することが可能となる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。 図１の走査手段を示す断面図である。 図１の走査手段及び光路変化手段を示す側面図である。 図１の被投射面上のビームスポットの位置の変化を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。 図５の被投射面上のビームスポットの位置の変化を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の光源を示す側面図である。

符号の説明

Ｐ…画素（所定の照射領域）、１，６０…画像表示装置、１０…光源、１０Ｒ…赤色光源（光源）、１０Ｇ…緑色光源（光源）、１０Ｂ…青色光源（光源）、３０…ＭＥＭＳミラー（走査手段）、４０…音響光学素子（光路変化手段）、５０…スクリーン（被投射面）、６１…第１音響光学素子（一方向光路変化手段）、６２…第２音響光学素子（他方向光路変化手段）

Claims (10)

1. レーザ光を射出する光源と、
   該光源から射出されたレーザ光を被投射面に向かって２次元的に走査する走査手段と、
   前記光源と前記走査手段との間の光路上に配置され、前記光源から射出されたレーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させることにより、前記被照射面上の所定の照射領域に入射するレーザ光の位置を時間的に変化させる光路変化手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記光路変化手段が音響光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記光路変化手段が電気光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記光路変化手段が、
   前記被投射面の一方向に前記光源から射出されたレーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させる一方向光路変化手段と、
   前記一方向に対して略垂直な他方向に前記一方向光路変化手段から射出されたレーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させる他方向光路変化手段とを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記被投射面上のレーザ光の照射位置の変化量が、前記被投射面上の所定の照射領域の大きさの１／１０以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記光路変化手段は、前記光源から射出されるレーザ光の光路が変化する周波数と、前記走査手段によるレーザ光を走査する周波数とが同期しないように、レーザ光の光路を周期的に変化させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記光路変化手段は、前記光源から射出されるレーザ光の光路を非周期的に変化させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記光源が、赤色レーザ光を射出する赤色光源と、緑色レーザ光を射出する緑色光源と、青色レーザ光を射出する青色光源とを備え、
   前記光路変化手段は、少なくとも前記緑色光源から射出された緑色レーザ光の光路上に配置され、前記緑色光源から射出された緑色レーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 前記光路変化手段が、前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源から射出されたレーザ光のそれぞれの光路上に設けられ、前記赤色光源、前記緑色光源、前記青色光源から射出された赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させることを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
10. レーザ光を射出する光源と、
    該光源から射出されたレーザ光を被投射面に向かって走査する走査手段と、
    前記光源を揺動させ、前記光源から射出されるレーザ光の光路を時間的に微小距離だけ変化させる光路変化手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。

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