JP4483840B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置に関する。

近年の投射型画像表示装置では、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的である。しかし、このような放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、色再現性範囲が狭い、ランプから放射された紫外線が液晶ライトバルブを劣化させてしまうことがある等の課題がある。そこで、このような放電ランプの代わりに、単色光を照射するレーザ光源を用いた投射型画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１に記載の投射型画像表示装置は、光源から射出されたレーザ光を凸レンズにより平行光に変換し、マルチレンズアレイにより光量分布を均一化する。そして、均一化されたレーザ光は、液晶ライトバルブに入射し強度変調された後、後段に配置された凸レンズによりスクリーンに投射される。
特開２０００−１３１７６２号公報

ところで、レーザ光源としてレーザ出力が十分でない場合、レーザビームの本数を増やして（マルチビーム化）対応すること方法が考えられる。レーザビームの本数を増やす方法としては、通常のシングルエミッタのレーザ光源を複数個並べたものや、アレイ化されたマルチエミッタのレーザ光源が用いられる。
しかしながら、上記特許文献１に記載の投射型画像表示装置において、複数のレーザ光を射出する光源を用いた場合、レーザ光源の配置を考慮しないと、光源から射出されたレーザ光は、液晶ライトバルブ（光変調装置）に大きな角度をなして入射することになる。この入射角度が大きくなると、後段に配置する投射レンズのＦナンバーを小さくする必要があり投射レンズのコストが高騰してしまう。さらに、液晶ライトバルブに入射するレーザ光の入射角が大きくなると、表示される画像のコントラストが低下するという問題が生じる。
また、ホログラム素子を用いて液晶ライトバルブに光を集光させる場合、ホログラム素子において回折角が大きくなると、回折損失が大きくなるため照明効率が落ちてしまう。

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、コストを抑え、光変調装置を効率良く均一に照明し、画像のコントラストを向上させ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、一方向に配列された複数の発光部を含む発光部列を複数列有するレーザ光源と、該レーザ光源から射出されたレーザ光を画像信号に応じて変調し、複数の光変調画素が１次元に配列された１次元光変調装置であって、液晶素子からなる光変調装置と、前記レーザ光源から射出され前記光変調装置に照射されるレーザ光を線状のレーザ光に変換するホログラム素子からなる光学素子と、前記１次元光変調装置と前記被投射面との間に配置され、前記１次元光変調装置から射出された線状のレーザ光を前記被投射面に向かって走査する走査手段と、を備え、前記レーザ光源の発光部列を構成する発光部の端部間の距離の長手方向と前記光変調装置の光照明領域の長手方向とが一致しており、前記光学素子が、前記レーザ光源から射出されたレーザ光を前記発光部列の列数未満の本数の線状のレーザ光に変換するとともに各列の前記発光部から射出されたレーザ光の０次光の光路上以外に集光させることを特徴とする。

本発明に係る画像表示装置では、レーザ光源から射出されたレーザ光は、光変調装置に入射する。そして、光変調装置により画像信号に応じて変調された画像が被投射面に投射される。このとき、本発明では、レーザ光源の発光部の端部間の距離の長手方向と光変調装置の光照明領域の長手方向とが一致している。これにより、従来のように、複数のレーザ光の配置を考慮しない場合に比べて、光変調装置に入射するレーザ光源から射出された複数のレーザ光の入射角度を小さくすることができる。したがって、光変調装置を効率良く、均一に照明することができ、被投射面に投射される画像のコントラストを向上させることが可能となる。
さらには、光変調装置の後段に投射レンズを配置した場合、光変調装置に入射するレーザ光の入射角度が小さいため、投射レンズのＦナンバーを小さくする必要がないのでコスト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、前記レーザ光源は、前記複数の発光部の各々を有する複数の発光素子が個別に設けられたレーザアレイであることが好ましい。
本発明に係る画像表示装置では、発光部を有する発光素子が個別に設けられているため、不良の素子の選別を実装前に行うことができる。したがって、発光素子のそれぞれの特性を揃えることができるので、ばらつきのないレーザ光を射出することができる。すなわち、均一なレーザ光により光変調装置を照明することができるので、被投射面に投射される画像のコントラストを向上させることが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記レーザ光源は、前記複数の発光部が一方向に配置されたレーザバーであることが好ましい。
本発明に係る画像表示装置では、レーザ光源がレーザバーであるため、複数の発光部間の距離を小さくすることができる。したがって、レーザ光源を大きくせずに、光源装置から射出されるレーザ光の強度を強くすることができるため、小型、かつ、高出力なレーザ光源を得ることが可能となる。
また、複数の発光部間の位置精度がレーザバーの製造時に用いるフォトマスクで規定できるため、発光部を一方向に精度良く配置させることが可能となる。したがって、各素子の発光部から射出されるレーザ光の射出方向を揃えることができるため、光変調装置の同一領域を照明することが可能となる。すなわち、光変調装置を精度良く照明することができるので、被投射面に投射される画像のコントラストを向上させることが可能となる。

また、前記レーザ光源は、前記複数の発光部が平面的に配列された面発光レーザアレイであることが好ましい。
本発明に係る画像表示装置では、本発明に係る画像表示装置では、レーザ光源が面発光レーザアレイであるため、同一基板上に複数の発光部を集積（アレイ化）できる。これにより、各発光部からコヒーレントな光を並列的にウエハと垂直方向に出射させることができるので、発光部を２次元アレイ化し易くなる。さらに、複数の発光部間の位置精度が面発光レーザの製造時に用いるフォトマスクで規定できるため、発光部を所定の位置に精度良く配置させることが可能となる。したがって、発光部のそれぞれの射出方向を揃えることができるため、光変調装置の同一領域を照明することが可能となる。したがって、簡易な構成で、被投射面に投射される画像のコントラストを向上させることが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記レーザ光源から射出され前記光変調装置に照射されるレーザ光を線状のレーザ光に変換する光学素子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、光変調装置に入射されるレーザ光は、光学素子により線状のレーザ光に変換されて射出される。これにより、例えば、面状のレーザ光により光変調装置を照明する場合に比べて、本発明は、光変調装置に入射するレーザ光の入射角をより小さくすることが可能となる。したがって、被投射面に投射される画像のコントラストをより向上させることが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記光変調装置は、光変調画素が１次元に配列された１次元光変調装置であり、前記１次元光変調装置と前記被投射面との間に配置され、前記１次元光変調装置から射出された線状のレーザ光を前記被投射面に向かって走査する走査手段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、レーザ光源から射出されたレーザ光は、光学素子により線状のレーザ光に変換された後、１次元光変調装置において変調される。変調されたレーザ光は、走査手段により被投射面に向かって走査される。したがって、光変調装置が１次元光変調装置であるため、レーザ光源から射出されたレーザ光は１次元光変調装置に均一に照明され易くなる。すなわち、均一なレーザ光が１次元光変調装置から射出されるため、輝度ムラのない高コントラストな画像を被投射面に投射することが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記レーザ光源が、前記発光部の長手方向と垂直な方向に複数列の発光部を有し、前記光学素子が、前記レーザ光源から射出されたレーザ光を前記発光部の列数以下の本数の線状のレーザ光に変換するとともに各列の前記発光部から射出されたレーザ光の０次光の光路上以外に集光させることが好ましい。

本発明に係る画像表示装置では、各列の発光部から射出されたレーザ光は、光学素子により発光部の列数以下の本数の線状のレーザ光に変換される。このとき、光学素子は、複数列の発光部から射出されたレーザ光を当該レーザ光の０次光の光路上以外に集光させる。これにより、画像の表示に影響を与える０次光が光変調装置に照明されることがないため、より鮮明な画像を被投射面に投射することが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記光変調装置は、複数の光変調画素が２次元に配列された２次元光変調装置であり、前記光学素子と前記２次元光変調装置との間に配置され、前記光学素子から射出された線状のレーザ光を前記２次元光変調装置に向かって走査する走査手段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、レーザ光源から射出されたレーザ光は、光学素子により線状のレーザ光に変化された後、走査手段に入射する。走査手段に入射されたレーザ光は、２次元光変調装置に向かって走査される。そして、２次元光変調装置において変調されたレーザ光が被投射面に投射される。すなわち、均一なレーザ光が２次元光変調装置に照射されるため、輝度ムラのない高コントラストな画像を被投射面に投射することが可能となる。さらに、２次元光変調装置であるため、線順次で画像データを書き込むことができるので、データが確定したエリアに線状のレーザ光を照射することができる。したがって、動画特性に優れた画像表示装置を提供することが可能となる。

また、本発明の画像表示装置は、前記レーザ光源が、前記発光部の長手方向と垂直な方向に複数列の発光部を有し、前記光学素子が、前記レーザ光源から射出されたレーザ光を前記発光部の列数と同じ本数の線状のレーザ光に変換することが好ましい。
本発明に係る画像表示装置では、複数列のレーザ光を有している場合、光学素子が、レーザ光源から射出されたレーザ光を発光部の列数と同じ本数の線状のレーザ光に変換する。そして、この線状のそれぞれのレーザ光により光変調装置を照明することで、光変調装置に入射するそれぞれのレーザ光の入射角度を小さくすることができる。

また、本発明の画像表示装置は、前記光変調装置が液晶素子であり、前記レーザ光源と前記液晶素子との間に位相差板が配置されていることが好ましい。
本発明に係る画像表示装置では、レーザ光源から射出されたレーザ光の偏光方向と液晶素子の入射側に設けられた偏光板の偏光方向とが一致していない場合に有効である。すなわち、位相差板により、レーザ光源から射出されたレーザ光の偏光面が回転されるため、レーザ光を液晶素子の入射側の偏光板の偏光方向に一致させることができる。したがって、光の利用効率を向上させることができるため、より明るい画像を得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］
本発明の画像表示装置の第１実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置１は、図１に示すように、複数のレーザ光を射出するレーザ光源１０と、レーザ光源１０から射出されたレーザ光の照度分布を均一化するマイクロレンズアレイ１１と、マイクロレンズアレイ１１により均一化されたレーザ光が入射されるライトバルブ（光変調装置）１２とを備えている。また、ライトバルブ１２は、レーザ光源１０から射出されたレーザ光を画像信号に応じて変調するものである。そして、ライトバルブ１２により変調されたレーザ光は、投射レンズ（図示略）によりスクリーン（被投射面）１５に投射される。
また、マイクロレンズアレイ１１により均一化されたレーザ光はライトバルブ１２の長手方向と短手方向とを有する光照明領域（画素領域）１２ａ全面を照射するようになっている。

レーザ光源１０は、図２（ａ）に示すように、発光部１０ｂを有する複数（本実施形態では６個）半導体レーザ素子（発光素子）１０ａが一方向に沿って個別に配列された半導体レーザアレイである。このような半導体レーザ素子１０ａの配列により、複数の半導体レーザ素子１０ａから射出されるレーザ光の発光部１０ｂの両端間の距離はＬとなっている。すなわち、本実施形態では、発光部１０ｂが１列であるため、発光部１０ｂの端部間の距離の長手方向が、半導体レーザ素子１０ａの配列方向Ａとなっている。なお、半導体レーザ素子１０ａから射出されるレーザ光は可視光である。
また、マイクロレンズアレイ１１は、半導体レーザ素子１０ａの配列方向Ａと垂直な方向に２列設けられている。これにより、半導体レーザ素子１０ａから射出されたレーザ光は重畳されライトバルブ１２を照明するようになっている。

また、ライトバルブ１２は、図２（ｂ）に示すように、光照明領域１２ａの水平方向の寸法が垂直方向の寸法に比べて長い長方形状となっている。すなわち、ライトバルブ１２の横Ｘ対縦Ｙのアスペクト比は、例えば４対３や１６対９である。また、図２（ｂ）に示す矢印Ｂの方向がライトバルブ１２の光照明領域１２ａの長手方向である。ここで、レーザ光源１０は、図１に示すように、ライトバルブ１２の光照明領域１２ａの長手方向Ｂがレーザ光源１０の配列方向Ａと一致するように配置されている。

本実施形態に係る画像表示装置１では、レーザ光源１０の配列方向Ａと、ライトバルブ１２の光照明領域１２ａの長手方向Ｂとが一致するように、レーザ光源１０が配置されているため、ライトバルブ１２に入射するレーザ光源１０から射出された複数のレーザ光の入射角度を小さくすることができる。
すなわち、例えば、図３（ａ）に示すように、レーザ光源１０の配列方向Ａをライトバルブ１２の光照明領域１２ａの長手方向Ｂに対して垂直に配置した場合のライトバルブ１２の入射端面１２ａに対するレーザ光の入射角度をθ２とする。この場合、レーザ光源１０の短手方向Ａ２とライトバルブ１２の光照明領域１２ａの長手方向Ｂとが一致している。
一方、図３（ｂ）に示すように、本実施形態のライトバルブ１２の入射端面１２ａに対するレーザ光の入射角度をθ１とすると、マイクロレンズアレイ１１によりレーザ光を大きく曲げる必要がないため、入射角θ２に比べθ１の方が小さくなる。特にライトバルブ１２として、液晶ライトバルブを用いた場合、レーザ光源の配置を考慮しないと、ライトバルブ１２に入射するレーザ光の入射角度が大きくなってしまい、コントラストが低下してしまう。しかしながら、本実施形態の画像表示装置１を用いることにより、画像のコントラストの向上が実現できる。

さらに、本発明の画像表示装置１は、ライトバルブ１２に対する入射角度θ１を低く抑えることができるため、レーザ光の利用効率を向上させることが可能となる。したがって、投射レンズのＦナンバーを小さくして明るい光学系を得る必要がないため、高価な投射レンズを用いなくても良い。すなわち、低コスト化を図りつつ、明るい画像をスクリーン１５に投射することが可能となる。
つまり、本実施形態の画像表示装置１は、ライトバルブ１２を効率良く均一に照明し、画像のコントラストを向上させることが可能である。

［第１実施形態の変形例］
図１に示す第１実施形態では、レーザ光源１０から射出された複数のレーザ光を均一化する手段としてマイクロレンズアレイを用いたが、マイクロレンズアレイ１１に代えてホログラム素子を用いても良い。本変形例に係る画像表示装置に用いられるホログラム素子としては、例えば、ホログラム原板に計算機で計算して人工的に作成した干渉縞が形成された計算機ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）を用いることがきできる。計算機ホログラムは、回折格子の分割領域の自由な設定が可能であり、収差の問題が生じないので好適である。このようなホログラム素子を用いた場合も第１実施形態と同様に、ホログラム素子から射出されたレーザ光はライトバルブの全面を照射するようになっている。
本変形例に係る画像表示装置では、ライトバルブを照明するレーザ光は平行性が良いため、スクリーンに鮮明で高コントラストな画像を表示することが可能となる。

［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４を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、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。
第１実施形態では、マイクロレンズアレイ１１から射出されたレーザ光によりライトバルブ１２の光照明領域１２ａの全面を照射したが、本実施形態に係る画像表示装置３０では、線状のレーザビームにより１次元ライトバルブ３３を照射する。

画像表示装置３０は、図４に示すように、複数のレーザ光を射出するレーザ光源３１と、ホログラム素子（光学素子）３２と、１次元ライトバルブ３３と、スキャンミラー（走査手段）３４とを備えている。
レーザ光源３１は、複数の発光部３１ａが一方向に沿って並んで配列された半導体レーザバーである。このような発光部３１ａの配列により、発光部３１ｂの端部間の距離の長手方向が、発光部３１ａの配列方向Ａ１となっている。また、レーザ光源３１は、第１実施形態と同様に、当該レーザ光源３１の発光部３１ｂの配列方向Ａ１と１次元ライトバルブ３３の光照明領域３３ｂの長手方向Ｂ１とが合うように配置されている。

ホログラム素子３２は、レーザ光源３１から射出されたレーザ光をレーザ光源３１の発光部３１ａの長手方向Ａ１に沿った線状のレーザ光Ｄに変換する光学素子である。また、このホログラム素子３２は、第１実施形態の変形例で用いた計算機ホログラムである。

また、１次元ライトバルブ３３は、透過型の液晶素子であり、光変調画素３３ａが１次元に配列された１次元光変調装置である。ここで、レーザ光Ｄの幅（発光部３３ａの配列方向Ａ１と垂直な方向の寸法）は、ほぼ光変調画素３３ａの幅（１次元ライトバルブ３３の長手方向Ｂ１と垂直な方向の寸法）と等しくなっている。
また、１次元ライトバルブ３３とスクリーン１５との間には、スキャンミラー（走査手段）３４が設けられている。このスキャンミラー３４は、１次元ライトバルブ３３より変調されたレーザ光をスクリーン１５に向かって走査するものである。つまり、１次元ライトバルブ３３から射出されたレーザ光は、スキャンミラー３４において反射されスクリーン１５の矢印Ｈで示す水平方向に投射される。また、水平方向に投射されたレーザ光は、スキャンミラー３４により、スクリーン１５の矢印Ｖで示す垂直方向の走査を行うようになっている。

本実施形態に係る画像表示装置３０では、第１実施形態の画像表示装置１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の画像表示装置３０では、ホログラム素子３２により、１次元ライトバルブ３３に入射されるレーザ光は線状のレーザ光に変換されるため、１次元ライトバルブ３３に入射するレーザ光の入射角をより小さくすることが可能となる。したがって、スクリーン１５に投射される画像のコントラストをより向上させることが可能となる。

また、１次元ライトバルブ３３が１次元の光変調装置であるため、レーザ光源１０から射出されたレーザ光は１次元ライトバルブ３３に均一に照明され易くなる。すなわち、均一なレーザ光が１次元ライトバルブ３３から射出されるため、輝度ムラのない高コントラストな画像をスクリーン１５に投射することが可能となる。
なお、本実施形態において、１次元光変調装置として透過型の液晶素子を用いたが、反射型の液晶素子、ＧＬＶ等であっても良い。

［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５及び図６を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置４０では、線状のレーザビームにより２次元のライトバルブ４５を照射する点において第２実施形態と異なる。

画像表示装置４０は、図５に示すように、第１実施形態と同様の半導体レーザバーであるレーザ光源４１と、ホログラム素子（光学素子）４２と、シリンドリカルレンズ４３と、スキャンミラー（走査手段）４４と、２次元ライトバルブ（光変調装置）４５とを備えている。

ホログラム素子４２は、レーザ光源１０から射出されたレーザ光を線状のレーザ光Ｆに変換し、シリンドリカルレンズ４３の入射端面４３ａに入射させる光学素子である。このホログラム素子４２は、第１実施形態の変形例で用いた計算機ホログラムである。
シリンドリカルレンズ４３は、入射されたレーザ光を平行光に変換させるものである。また、スキャンミラー４４は、シリンドリカルレンズ４３により平行化された線状のレーザ光を２次元ライトバルブ４５に向かって走査するものである。

２次元ライトバルブ４５は、図６に示すように、光変調画素４５ａが２次元に配列された２次元光変調装置である。また、２次元ライトバルブ４５は、データの書き込みについては、３つのエリアごとに線順次でデータの書き換えが行われている。そして、各画素データがほぼ目標値となった場所、すなわち、図６に示す２次元ライトバルブ４５のデータが確定したエリアＧから順に線状のレーザ光Ｓが照射される。
ここで言う確定したエリアＧとは、複数の光変調画素４５ａのうち、偏光板で検波した時の所定の透過率に到達したエリアを指している。すなわち、液晶ライトバルブの場合、各光変調画素４５ａは所定の透過率に到達するまでの時間が遅いので、レーザ光を照射しても所定の透過率に到達していないことがある。そこで、本実施形態のように、所定の透過率に到達したエリアにレーザ光を照射することによって、目標の光量を得ることができる。

本実施形態に係る画像表示装置４０では、第２実施形態の画像表示装置３０と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の画像表示装置４０では、均一なレーザ光が２次元ライトバルブ４５に照射されるため、輝度ムラのない高コントラストな画像をスクリーン１５に投射することが可能となる。また、本発明の画像表示装置４０は、データが確定したエリアＧに線状のレーザ光Ｓを照射することができるので、特に、光変調装置として液晶パネルを用いて動画を表示する際に、移動物体が尾を引くように表示される、いわゆる「尾引き」現象の発生を抑えることが可能となる。したがって、動画特性に優れた画像表示装置４０を提供することが可能となる。
なお、シリンドリカルレンズ４４を用いたが、これに限らず、入射されたレーザ光を平行光に変換させるレンズであれば良い。

［第４実施形態］
次に、本発明に係る第４実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置５０では、レーザ光源５１が第１レーザアレイ５１Ａ及び第２レーザアレイ５１Ｂを備える点において第３実施形態と異なる。

レーザ光源５１は、図７に示すように、一方向に沿って配列された複数の半導体レーザ素子５１ａを有する第１レーザアレイ５１Ａと、半導体レーザ素子５１ａの配列方向と同じ方向に沿って配列された複数の半導体レーザ素子５１ｂを有する第２レーザアレイ５１Ｂとを備えている。また、レーザ光源５１は、半導体レーザ素子５１ａの配列方向と垂直な方向に、第１，第２レーザアレイ５１Ａ，５１Ｂが２列並んで配列されている。

第１レーザアレイ５１Ａから射出されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ５２ａにより均一化されるとともに、線状のレーザ光に変換される。また、同様に、第２レーザアレイ５１Ｂから射出されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ５２ｂにより均一化されるとともに、線状のレーザ光に変換される。
そして、半導体レーザ素子５１ａのレーザビームは第３実施形態と同様にスキャンミラー４４により走査され、図８に示す２次元ライトバルブ４５のデータが確定したエリアＧから順に線状のレーザ光Ｓ１が照射される。また、同様に、半導体レーザ素子５１ｂのレーザビームは第３実施形態と同様にスキャンミラー４４により走査され、エリアＧから順に線状のレーザ光Ｓ２が照射される。

次に、第１レーザアレイ５１Ａ及び第２レーザアレイ５１Ｂの駆動について説明する。
第１レーザアレイ５１Ａ及び第２レーザアレイ５１Ｂは、独立に駆動させることが可能となっている。そして、各線状のレーザ光Ｓ１及びレーザ光Ｓ２は、２次元ライトバルブ４５上を走査しているときのみに独立にそれぞれが点灯する。
具体的には、第２レーザアレイ５１Ｂによるレーザ光Ｓ２が２次元ライトバルブ４５に入射するときに、第２レーザアレイ５１Ｂが点灯する。このとき、第１レーザアレイ５１Ａによるレーザ光Ｓ１は２次元ライトバルブ４５上にないため、第１レーザアレイ５１Ａは消灯している。その後、レーザ光Ｓ１が２次元ライトバルブ４５に入るとき、第１レーザアレイ５１Ａが点灯する。そして、レーザ光Ｓ１，レーザ光Ｓ２は、所定の間隔を保ちながら、２次元ライトバルブ４５上を照明する。

また、レーザ光Ｓ１，Ｓ２が２次元ライトバルブ４５の下側に到達したときも同様に、第２レーザアレイ５１Ｂによるレーザ光Ｓ２が２次元ライトバルブ４５から出るときに、第２レーザアレイ５１Ｂは消灯する。このとき、第１レーザアレイ５１Ａによるレーザ光Ｓ１は２次元ライトバルブ４５上に残っているため点灯している。その後、第１レーザアレイ５１Ａによるレーザ光Ｓ１が２次元ライトバルブ４５から出るときに、第１レーザアレイ５１Ａは消灯する。

本実施形態に係る画像表示装置５０では、第３実施形態の画像表示装置４０と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の画像表示装置５０では、レーザ光源５１が２列の第１，第２レーザアレイ５１Ａ，５１Ｂを備えているので、それぞれのレーザアレイ５１Ａ，５１Ｂから射出される線状のレーザ光Ｓ１，Ｓ２により２次元ライトバルブ４５を照明することになる。したがって、レーザ光Ｓ１，Ｓ２を２次元ライトバルブ４５の水平方向に角度を付けて入射させる必要がないため、２次元ライトバルブ４５に入射するレーザ光Ｓ１，Ｓ２の入射角度を小さくすることができる。
なお、本実施形態では、２列の発光部５１ａ，５１ｂを有するレーザ光源について説明したが、３列以上であっても良い。

［第５実施形態］
次に、本発明に係る第５実施形態について、図９を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置６０では、マイクロレンズアレイ５２ａ，５２ｂに代えてホログラム素子６１を備える点において第４実施形態と異なる。
第４実施形態では、レーザアレイの列と同じ本数の線状のレーザ光に変換したが、第２実施形態のように１次元ライトバルブを用いた場合、１本の照明にする必要が生じる。また、非常に狭い各レーザの間隔での複数の照明でも良いが、この場合、レーザ光の間隔をレーザアレイの列間隔より狭くする必要が生じる。これらの場合、複数のレーザアレイから射出されたレーザ光はレーザアレイの列位置以外の場所を照明する必要がある。そこで、本実施形態では、第４実施形態の画像表示装置５０のマイクロレンズアレイ５２ａ，５２ｂに代えて、ホログラム素子６１を用いてレーザアレイの列位置以外の場所を照明する画像表示装置６０について説明する。

ホログラム素子６１は、第１レーザアレイ５１Ａ及び第２レーザアレイ５１Ｂのそれぞれから射出されたレーザ光を１ヶ所に集光させ、線状のレーザ光Ｊに変換する光学素子である。また、各レーザアレイ５１Ａ，５１Ｂから射出されたレーザ光は、ホログラム素子６１により、第１レーザアレイ５１Ａから射出されたレーザ光の０次光の光路０１と第２レーザアレイ５１Ｂから射出されたレーザ光の０次光の光路０２との間に集光される。本実施形態は、２つのレーザ光を１つのレーザ光にすることにより、１次元ライトバルブを照明するのに好適である。

本実施形態に係る画像表示装置６０では、第４実施形態の画像表示装置５０と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の画像表示装置６０では、ホログラム素子６１は、第１，第２レーザアレイ５１Ａ，５１Ｂから射出されたそれぞれのレーザ光を当該レーザ光の０次光の光路０１，０２上以外に集光させる。これにより、画像の表示に影響を与える０次光がライトバルブに照明されることがないため、より鮮明な画像をスクリーンに投射することが可能となる。
特に、レーザ光源５１から射出されたレーザ光を０次光の光路０１と０次光の光路０２との間に集光させることで、第１レーザアレイ５１Ａ及び第２レーザアレイ５１Ｂから射出された両方とものライトバルブに入射するレーザ光の入射角を抑えることが可能となる。

［第６実施形態］
次に、本発明に係る第６実施形態について、図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置７０では、光変調装置が液晶ライトバルブ（液晶素子）７１であり、マイクロレンズアレイ１１と液晶ライトバルブ７１との間に１／２波長板（位相差板）７２を備える点において第１実施形態と異なる。
つまり、液晶ライトバルブを照明する場合、半導体レーザ素子のアレイ方向とライトバルブとの長辺方向を一致させ、レーザ光の偏光方向とライトバルブの入射光の偏光方向も一致させる必要がある。
そこで、本実施形態は、半導体レーザ素子のアレイ方向とレーザ光源から射出されるレーザ光の偏光方向とが決まっている場合、半導体レーザ素子のアレイ方向とライトバルブの長辺方向との一致を優先させ、１／２波長板７２によりレーザ光の偏光面をライトバルブの入射側の偏光方向に一致させる構成である。

具体的には、レーザ光源１０は、矢印で示すように、Ｓ偏光のレーザ光を射出するものである。
液晶ライトバルブ７１の入射端面７１ａ側には入射側偏光板７３が設けられ、射出端面７１ｂには射出側偏光板７４が設けられている。この入射側偏光板７３は、Ｐ偏光のレーザ光を入射させ、射出側偏光板７４は、Ｓ偏光のレーザ光を射出させるものである。
このとき、レーザ光源１０から射出されたＰ偏光のレーザ光は、１／２波長板７２によりＳ偏光のレーザ光に変換される。そして、入射側偏光板７３を介して液晶ライトバルブ７１に入射する。

本実施形態に係る画像表示装置７０では、第１実施形態の画像表示装置１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の画像表示装置７０では、本実施形態のようにレーザ光源１０から射出されたレーザ光の偏光方向と液晶ライトバルブ７１の入射側の偏光方向とが一致していない場合に有効である。すなわち、１／２波長板７２により、レーザ光源１０から射出されたレーザ光の偏光面が回転されるため、レーザ光を液晶ライトバルブ７１の入射側の偏光方向に一致させることができる。したがって、光の利用効率を向上させることができるため、より明るい画像を得ることが可能となる。
なお、本実施形態において、位相差板として１／２波長板７２を用いたが、レーザ光源１０から射出されるレーザ光の偏光方向と、入射側偏光板の偏光方向とに応じて適宜変更が可能である。
また、半導体レーザ素子の実装で偏光方向を合わせられる場合は、実装の際に偏光方向を合わせることが好ましい。

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。
例えば、上記各実施形態におけるレーザ光源としては、発光部を有する素子が個別に設けられたレーザアレイ、あるいは、レーザバーにより構成された光源を用いたが、いずれの光源を用いても良い。また、レーザ光源として、図１１に示すように、複数の発光部を有する面発光レーザアレイ８１を用いても良い。この場合、２列側の両端の発光部間の距離Ｌ１と４列側の両端の発光部間の距離Ｌ２とでは、距離Ｌ２の方が長いのでこの４列側の配列方向を長手方向とする。
すなわち、本発明で言う光源装置の長手方向とは、発光部の数や、レーザ光源の外形の長さに関係するものではなく、発光部の端部間の距離の長い方を長手方向としている。
さらに、レーザ光源は、複数の発光部から射出されたレーザ光を光ファイバに入射させた後一つにまとめたものであっても良い。
また、これらのレーザ光源にはヒートシンクが設けられ、発光部が発光する際に生じる熱を放熱する構成にしても良い。

また、発光部から射出されるレーザ光は可視光であったが、図１２に示すように、赤外光を射出する発光部を有するレーザ光源８５であっても良い。この場合、レーザ光源４５の後段に、波長変換素子８６を配置することにより、発光部から射出されたレーザ光は所定の波長に変換される。さらには、より波長変換効率を上げるために、波長変換素子８６の後段に外部共振器を設けた構成であっても良い。

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のレーザ光源及び光変調装置を示す平面図である。 従来との比較を示す光路図である。 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。 本発明の第３実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。 図５の光変調装置を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。 図７の光変調装置を示す平面図である。 本発明の第５実施形態に係る画像表示装置を示す斜平面図である。 本発明の第６実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。 各実施形態におけるレーザ光源の変形例を示す斜視図である。 各実施形態におけるレーザ光源の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１，３０，４０，５０，６０…画像表示装置、１０…レーザ光源、１０ａ…半導体レーザ素子（素子）、１２…ライトバルブ（光変調装置）、１２ａ，３３ａ…光照明領域、３２，４２，６１…ホログラム素子（光学素子）、３３…１次元ライトバルブ（光変調装置）、３４，４４…スキャンミラー（走査手段）、４５…２次元ライトバルブ（光変調装置）、７１…液晶ライトバルブ（液晶素子）

Claims (3)

1. 一方向に配列された複数の発光部を含む発光部列を複数列有するレーザ光源と、
   該レーザ光源から射出されたレーザ光を画像信号に応じて変調し、複数の光変調画素が１次元に配列された１次元光変調装置であって、液晶素子からなる光変調装置と、
   前記レーザ光源から射出され前記光変調装置に照射されるレーザ光を線状のレーザ光に変換するホログラム素子からなる光学素子と、
   前記１次元光変調装置と前記被投射面との間に配置され、前記１次元光変調装置から射出された線状のレーザ光を前記被投射面に向かって走査する走査手段と、を備え、
   前記レーザ光源の発光部列を構成する発光部の端部間の距離の長手方向と前記光変調装置の光照明領域の長手方向とが一致しており、
   前記光学素子が、前記レーザ光源から射出されたレーザ光を前記発光部列の列数未満の本数の線状のレーザ光に変換するとともに各列の前記発光部から射出されたレーザ光の０次光の光路上以外に集光させることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記レーザ光源が、第１の発光部列と第２の発光部列とを有し、
   前記ホログラム素子が、前記第１の発光部列および前記第２の発光部列のそれぞれから射出されたレーザ光を、前記第１の発光部列から射出されたレーザ光の０次光の光路と前記第２の発光部列から射出されたレーザ光の０次光の光路との間に集光させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記レーザ光源と前記液晶素子との間に位相差板が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。

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