WO2013111425A1 - 投射型表示装置 - Google Patents

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WO2013111425A1
WO2013111425A1 PCT/JP2012/079394 JP2012079394W WO2013111425A1 WO 2013111425 A1 WO2013111425 A1 WO 2013111425A1 JP 2012079394 W JP2012079394 W JP 2012079394W WO 2013111425 A1 WO2013111425 A1 WO 2013111425A1
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prism
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和敬 網干
元史 任田
小林　建
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株式会社Ｊｖｃケンウッド
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Definitions

  • the present invention relates to a projection display device using a laser light source, and more particularly to a projection display device capable of reducing speckles generated due to the high coherence of the laser light source.
  • the laser light source has problems of low luminous efficiency and high coherence when used as a light source for a projection display device.
  • an interference pattern called speckle occurs due to high coherence, and the quality of the projected image is deteriorated.
  • Patent Document 1 describes that speckle is reduced by continuously rotating a prism or a mirror.
  • Patent Document 2 describes that speckle is reduced by reciprocating a reflecting plate in parallel.
  • an object of the present invention is to provide a projection display device that can more effectively reduce speckle.
  • a laser light source and a plurality of rectangular lens cells are arranged in a first direction and a second direction, and the laser An integrator that is irradiated with laser light emitted from a light source, and the laser light emitted from the laser light source on the surface of the integrator so as to sequentially irradiate the plurality of lens cells with the laser light.
  • a beam irradiation position displacement unit that scans in a second direction, a modulation element that modulates the laser light emitted from the integrator, and a projection lens that projects the laser light modulated by the modulation element, A projection display device is provided.
  • the projection display device of one aspect it is possible to reduce speckle more effectively.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a projection display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an isometric view of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view for explaining the movement of the prism 542 in FIGS.
  • FIG. 4 is a plan view for explaining the movement of the prism 542 in FIGS.
  • FIG. 5 is a plan view for explaining the movement of the prism 542 in FIGS.
  • FIG. 6 is a plan view for explaining the movement of the prism 543 in FIGS.
  • FIG. 7 is a plan view for explaining the movement of the prism 543 in FIGS.
  • FIG. 8 is a plan view for explaining the movement of the prism 543 in FIGS.
  • FIG. 9 is a plan view for explaining the movement of the prism 543 in FIGS.
  • FIG. 9 is a plan view for explaining the movement of the prism 543 in FIGS.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining scanning of the beam BM on the integrators 25 and 5a according to each embodiment.
  • FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a projection display device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is an isometric view of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a plan view for explaining the movement of the mirrors 642 and 643 in FIGS.
  • FIG. 14 is a plan view for explaining the movement of the mirrors 642 and 643 in FIGS.
  • FIG. 15 is a plan view for explaining the movement of the mirrors 642 and 643 in FIGS.
  • FIG. 16 is a plan view for explaining the movement of the mirrors 644 and 645 in FIGS.
  • FIG. 17 is a plan view for explaining the movement of the mirrors 644 and 645 in FIGS.
  • FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a projection display device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is an isometric view of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a plan view for explaining
  • FIG. 18 is a plan view for explaining the movement of the mirrors 644 and 645 in FIGS.
  • FIG. 19 is a plan view for explaining the movement of the mirrors 644 and 645 in FIGS.
  • FIG. 20 is a configuration diagram illustrating a projection display device according to the third embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view showing a specific configuration of the beam irradiation position displacement unit 74 in the third embodiment.
  • FIG. 22 is a configuration diagram illustrating a projection display device according to the fourth embodiment.
  • laser light sources 21R, 21G, and 21B made of laser diodes are attached to a heat sink 40.
  • the laser light sources 21R, 21G, and 21B emit red light, green light, and blue light, respectively.
  • the collimator lenses 22R, 22G, and 22B make the incident red light, green light, and blue light substantially parallel light, respectively.
  • the mirror 23R reflects the red light emitted from the collimator lens 22R and bends the optical path by 90 °.
  • the dichroic mirror 23B transmits red light and reflects blue light emitted from the collimator lens 22B to bend the optical path by 90 °.
  • the dichroic mirror 23G transmits red light and blue light, reflects green light emitted from the collimator lens 22G, and bends the optical path by 90 °.
  • the laser light sources 21R, 21G, and 21B emit light sequentially in a time-sharing manner at regular intervals. Thereby, the optical paths of red light, green light, and blue light are combined into one.
  • the red, green, and blue color lights are incident on the beam irradiation position displacement unit 54.
  • the beam irradiation position displacement unit 54 includes a mirror 541, prisms 542 and 543, and a drive unit 544 that drives the prisms 542 and 543. Reflective films 542r1 and 542r2 are formed on the inner surface of the prism 542.
  • the driving unit 544 is illustrated so as to drive both the prisms 542 and 543, but the driving unit that drives the prism 542 and the driving unit that drives the prism 543 may be provided separately. The operation of the beam irradiation position displacement unit 54 will be described later.
  • Each color light emitted from the beam irradiation position displacement unit 54 is incident on an integrator 25 made of a fly-eye lens.
  • the integrator 25 according to the first embodiment is obtained by arranging a plurality of minute lens cells on both sides of the integrator 25 in the x direction and the y direction.
  • the integrator 25 can be configured by forming a plurality of lens cells on both surfaces of a single resin material having a thickness of about 1 mm.
  • Each color light beam incident on the integrator 25 is circular, and the circular beam is applied to one cell.
  • Each color light emitted from each cell of the integrator 25 enters the field lens 30.
  • the integrator 25 is used to reduce the size of the projection display device. If the cell of the integrator 25 is miniaturized and the focal length of the lens composed of each cell is shortened to the limit, the focal length of the field lens 30 can also be set short. As a result, the optical path length can be shortened, and the volume of the optical system can be reduced.
  • Each color light is condensed by the field lens 30 so that the light transmitted through each cell of the integrator 25 is irradiated onto the reflective liquid crystal element 34.
  • Each color light emitted from the field lens 30 is polarized by the polarizing plate 31 and is aligned with the S polarization component in the first embodiment.
  • the S-polarized component of each color light is reflected by the joint surface of the PBS prism 36 through the field lens 32, and the optical path is bent by 90 °.
  • a dichroic film that reflects the S-polarized component and transmits the P-polarized component is formed on the joint surface of the PBS prism 36.
  • the S-polarized component is incident on the reflective liquid crystal element 34 via the quarter-wave plate 35 and the phase compensation plate 33.
  • the laser light sources 21R, 21G, and 21B emit light sequentially in a time division manner, the S-polarized components of each color light are sequentially incident on the reflective liquid crystal element 34.
  • the S-polarized components of red light, green light, and blue light incident on the reflective liquid crystal element 14 are modulated according to the red, green, and blue components of the video signal, and converted into P-polarized components.
  • it since it is a so-called single-plate projection display device using one reflective liquid crystal element 34, it is possible to reduce the size.
  • the P-polarized components of red light, green light, and blue light reflected and emitted from the reflective liquid crystal element 34 are incident on the PBS prism 36 through the phase compensation plate 33 and the quarter wavelength plate 35 again.
  • the P-polarized component is transmitted through the joint surface of the PBS prism 36, and the projection lens 37 sequentially projects red light, green light, and blue light on a screen (not shown) in time division.
  • reflection films 543r1 and 543r2 are formed on the inner surface of the prism 543.
  • the prism 542 and the prism 543 are arranged in a state of facing each other so that their directions are orthogonal to each other. 2 and FIGS. 3 to 9 described later, the drive unit 544 is not shown.
  • each color light is incident on a prism 542 after its optical path is bent by 90 ° by a mirror 541.
  • Each color light incident on the prism 542 is reflected by the reflection films 542r1 and 542r2 and is incident on the prism 543.
  • Each color light incident on the prism 543 is reflected by the reflection films 543r1 and 543r2 (not shown) and is incident on the integrator 25.
  • FIG. 3 shows a state in which the prism 542 is rotated 12 ° counterclockwise from the position indicated by the broken line to the position indicated by the solid line.
  • the counterclockwise rotation is defined as + rotation
  • the clockwise rotation is defined as ⁇ rotation.
  • each color light beam emitted from the prism 543 enters the left end of the integrator 25 in the x direction.
  • FIG. 4 shows a state in which the prism 542 has returned to the 0 ° reference position, which is the position indicated by the broken line in FIG. Each color light beam is incident on the center of the integrator 25 in the x direction.
  • each color light beam emitted from the prism 543 sequentially moves from the center of the integrator 25 in the x direction to the right end.
  • FIG. 5 shows a state in which the prism 542 is rotated 12 ° clockwise from the reference position indicated by the broken line. Each color light beam is incident on the right end of the integrator 25 in the x direction.
  • each color light beam travels from the left end portion to the right end portion in the x direction at a predetermined position in the y direction of the integrator 25. It will be irradiated while going back and forth.
  • FIG. 6 shows a state in which the prism 543 is rotated 12.825 ° counterclockwise from the position indicated by the broken line to the position indicated by the solid line.
  • counterclockwise rotation is defined as + rotation and clockwise rotation as ⁇ rotation.
  • each color light beam emitted from the prism 543 is incident on a cell (cell in the first row) located at the upper end of the integrator 25 in the y direction.
  • FIG. 7 when the angle of the prism 543 is returned by 0.95 ° from the state of FIG. 6, each color light beam enters the second row cell of the integrator 25.
  • FIG. 8 shows a state in which the prism 543 is rotated 13 times by 0.95 ° from + 12.825 ° in FIG. In this state, each color light beam is incident on the cell on the first row from the center of the integrator 25 in the y direction.
  • FIG. 9 shows a state in which the prism 543 is rotated 12.825 ° clockwise from the reference position indicated by the broken line in FIG. Each color light beam is incident on the lower end of the integrator 25 in the y direction.
  • the prism 543 is reciprocally rotated in the range from + 12.825 ° to ⁇ 12.825 °, the light beams of the respective colors are emitted from the upper end portion in the y direction at predetermined positions in the x direction of the integrator 25. Irradiation is performed while reciprocating up to the lower end.
  • the drive unit 544 combines the reciprocal rotation of the prism 542 from + 12 ° to ⁇ 12 ° and the reciprocal rotation of the prism 543 from + 12.825 ° to ⁇ 12.825 ° as follows. To drive. First, the drive unit 544 rotates the prism 542 from + 12 ° to ⁇ 12 ° while maintaining the state of FIG. 6 in which the prism 543 is rotated by + 12.825 °. Then, each color light beam is sequentially irradiated from the left end portion to the right end portion in the x direction on the cells in the first row located at the upper end portion in the y direction of the integrator 25.
  • the drive unit 544 returns the angle of the prism 543 to 0.95 °, maintains this state, and rotates the prism 542 from ⁇ 12 ° to + 12 °. Then, each color light beam is sequentially irradiated from the right end portion to the left end portion of the second row cells of the integrator 25 in the x direction. Similarly, by rotating the prism 542 from + 12 ° to ⁇ 12 ° or from ⁇ 12 ° to + 12 ° while sequentially rotating the angle of the prism 543 by 0.95 °, the beam of each color light is changed.
  • the cells in each row of the integrator 25 can be irradiated from the left end to the right end, or from the right end to the left end.
  • the beam BM can be sequentially irradiated to all the cells of the integrator 25.
  • the integrator 25 has fine cells. In FIG. 10, for convenience, each cell is drawn larger than the actual cell.
  • the circle of the beam BM is illustrated so as to be just inscribed in one cell, but the circle of the beam BM may be larger than the cell.
  • the surface of the screen is rough.
  • laser light which is coherent light
  • the scattered light reflected by the rough surface interferes with each other to form a random pattern and become speckle.
  • Speckle is generated depending on the surface shape of the rough surface and the incident angle of the laser beam. Since the surface shape of the rough surface which is the surface of the screen is not changed, speckle depends on the incident angle of the laser beam. Therefore, the speckle changes when the incident angle of the laser beam changes.
  • the interference pattern of the laser light changes every predetermined time. Accordingly, human eyes cannot sense speckles, and as a result, speckles can be reduced.
  • the rotation angle of + 12 ° to ⁇ 12 ° of the prism 542 and the rotation angle of + 12.825 ° to ⁇ 12.825 ° of the prism 543 in the first embodiment are merely examples.
  • the angle at which the prisms 542 and 543 are rotated may be appropriately set according to the size of the integrator 25 and the size of the cells formed in the integrator 25.
  • the integrator 25 in which the cells of the fly-eye lens are formed on both sides is used for miniaturization, but a configuration using two integrators may be used.
  • the beam irradiation position displacement unit 64 has the mirror 641 and the mirrors 642 and 643 that face each other so that the directions are orthogonal to each other. Mirrors 644 and 645 that face each other, and a drive unit 646 that drives the mirrors 642 to 645. Note that the drive unit 646 is not shown in FIG. 12 and FIGS.
  • the driving unit 646 is illustrated so as to drive all of the mirrors 642 to 645, but a driving unit that drives the mirrors 642 and 643 and a driving unit that drives the mirrors 644 and 645 are provided separately. Alternatively, each of the mirrors 642 to 645 may be driven by an individual driving unit.
  • FIGS. 13 to 19 partially show the configuration of FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 13 the light beams of the respective colors are incident on the mirror 642 after the optical path is bent by 90 ° by the mirror 641.
  • the mirrors 642 and 643 are rotated by + 14 ° from the position indicated by the broken line.
  • Each color light beam reflected by the mirror 642 is reflected by the mirror 643 and enters the mirror 644.
  • each color light beam enters the left end of the mirror 644, and each color light beam reflected by the mirror 644 is reflected by the mirror 645 and enters the left end of the integrator 25 in the x direction.
  • FIG. 14 shows a state in which the mirrors 642 and 643 have returned to the 0 ° reference position, which is the position indicated by the broken line in FIG. Each color light beam is incident on the center of the integrator 25 in the x direction.
  • FIG. 15 shows a state in which the mirrors 642 and 643 are rotated 14 ° clockwise from the reference position indicated by the broken line. Each color light beam is incident on the right end of the integrator 25 in the x direction.
  • the mirrors 642 and 643 are reciprocally rotated in the range from + 14 ° to ⁇ 14 °, the beams of the respective color lights are transmitted from the left end portion to the right end portion in the x direction at predetermined positions in the y direction of the integrator 25. It will be irradiated while going back and forth.
  • FIG. 16 shows a state in which the mirrors 644 and 645 are turned 17.685 ° counterclockwise from the position indicated by the broken line to the position indicated by the solid line.
  • each color light beam reflected by the mirror 645 is incident on the first row of cells located at the upper end of the integrator 25 in the y direction.
  • FIG. 17 when the angle of the mirrors 644 and 645 is returned to 1.31 ° from the state of FIG.
  • FIG. 18 shows a state in which the mirrors 644 and 645 are rotated 13 times in increments of 1.31 ° from + 17.685 ° in FIG. In this state, each color light beam is incident on the cell on the first row from the center of the integrator 25 in the y direction.
  • FIG. 19 shows a state in which the mirrors 644 and 645 have been rotated 17.685 ° clockwise from the reference position indicated by the broken line in FIG. Each color light beam is incident on the lower end of the integrator 25 in the y direction.
  • the mirrors 644 and 645 are reciprocally rotated in the range from + 17.685 ° to ⁇ 17.685 °, the beams of the respective color lights are at the upper end in the y direction at predetermined positions in the x direction of the integrator 25. Irradiation is performed while reciprocating from the bottom to the bottom.
  • the drive unit 646 performs the following reciprocating rotation of the mirrors 642 and 643 from + 14 ° to ⁇ 14 ° and the reciprocating rotation of the mirrors 644 and 645 from + 17.685 ° to ⁇ 176.85 °. Drive in combination.
  • the driving unit 646 maintains the state of FIG. 16 in which the mirrors 644 and 645 are rotated by + 17.685 °, and rotates the mirrors 642 and 643 from + 14 ° to ⁇ 14 °.
  • each color light beam is sequentially irradiated from the left end portion to the right end portion in the x direction on the cells in the first row located at the upper end portion in the y direction of the integrator 25.
  • the drive unit 646 returns the angle of the mirrors 644 and 645 to 1.31 °, maintains this state, and rotates the mirrors 642 and 643 from ⁇ 14 ° to + 14 °. Then, each color light beam is sequentially irradiated from the right end portion to the left end portion of the second row cells of the integrator 25 in the x direction.
  • each color A beam of light can be applied to the cells in each row of the integrator 25 from the left end to the right end, or from the right end to the left end.
  • the beam BM is scanned in the horizontal direction and the vertical direction on the integrator 25.
  • the beam BM can be sequentially irradiated to all the cells of the integrator 25. Speckle can also be reduced in the second embodiment.
  • the rotation angles of the mirrors 642 and 643 of ⁇ 14 ° to + 14 ° and the rotation angles of the mirrors 644 and 645 + 17.685 ° to ⁇ 17.685 ° are merely examples.
  • the angles at which the mirrors 642 and 643 and the mirrors 644 and 645 are rotated may be appropriately set depending on the size of the integrator 25 and the size of the cells formed in the integrator 25. Also in the second embodiment, a configuration using two integrators instead of the integrator 25 may be adopted.
  • laser light sources 1R, 1G, and 1B made of laser diodes emit red light, green light, and blue light, respectively.
  • the beam expanders 2R, 2G, and 2B constituted by lenses convert the incident red light, green light, and blue light into collimated light, respectively.
  • the beam expanders 2R, 2G, and 2B are substantially the same as the collimator lenses 22R, 22G, and 22B in the first and second embodiments.
  • Mirror 3B reflects the blue light emitted from beam expander 2B and bends the optical path by 90 °.
  • the dichroic mirror 3G reflects the green light emitted from the beam expander 2G, bends the optical path by 90 °, and combines and emits the blue light and the green light.
  • the dichroic mirror 3R reflects the red light emitted from the beam expander 2R and bends the optical path by 90 °, and combines and emits the combined light of the blue light and the green light and the red light. As a result, the three primary colors combined light obtained by combining red light, green light and blue light is emitted from the dichroic mirror 3R.
  • the three primary color composite lights are incident on an integrator 5a made of a fly-eye lens via a beam irradiation position displacement unit 74.
  • An integrator 5b made of a fly-eye lens is disposed on the light emission side of the integrator 5a.
  • the integrators 5a and 5b have a shape in which a plurality of rectangular lens cells are arranged in the x and y directions.
  • the three primary color combined light incident on each cell of the integrator 5a is incident on each cell of the integrator 5b.
  • the primary color synthesized light emitted from each cell of the integrator 5b is condensed by the condenser lens 6 and is incident on the dichroic mirrors 7Y and 7B.
  • the dichroic mirror 7Y separates the mixed light of red light and green light from the three primary color composite light
  • the dichroic mirror 7B separates blue light from the three primary color composite light.
  • red light is indicated by a solid line
  • green light is indicated by a broken line
  • blue light is indicated by a one-dot chain line.
  • the mirror 8Y reflects the mixed light and bends the optical path by 90 °
  • the mirror 8B reflects the blue light and bends the optical path by 90 °.
  • the mixed light is incident on the dichroic mirror 9, and the blue light is incident on the field lens 10B.
  • the dichroic mirror 9 transmits red light, reflects green light, and bends the optical path by 90 °.
  • the red light transmitted through the dichroic mirror 9 enters the field lens 10R.
  • the green light whose optical path is bent by the dichroic mirror 9 enters the field lens 10G.
  • the field lenses 10R, 10G, and 10B are collectively referred to as a field lens 10.
  • Red light, green light, and blue light emitted from the field lens 10 are respectively wire grid type polarization beam splitters (PBS) 12R, 12G, and 12B through polarizing plates 11R, 11G, and 11B that function as polarizers. Is incident on.
  • PBS polarization beam splitters
  • the PBSs 12R, 12G, and 12B pass only one of the P-polarized component and the S-polarized component of each of red light, green light, and blue light, for example, only the P-polarized component.
  • the P-polarized components of red light, green light, and blue light are transmitted through compensators 13R, 13G, and 13B that adjust the polarization direction to compensate angle characteristics, and are reflected by liquid crystal elements (modulation elements) 14R, 14G, 14B.
  • the reflective liquid crystal elements 14R, 14G, and 14B are collectively referred to as the reflective liquid crystal element 14. Red light, green light, and blue light incident on the reflective liquid crystal element 14 are modulated in accordance with the red, green, and blue components of the video signal and converted into S-polarized light components.
  • S-polarized components of red light, green light, and blue light reflected and emitted from the reflective liquid crystal element 14 are transmitted again through the compensators 13R, 13G, and 13B and are incident on the PBSs 12R, 12G, and 12B.
  • the PBSs 12R, 12G, and 12B reflect the S-polarized components of red light, green light, and blue light, respectively, and bend the optical path by 90 °.
  • S-polarized components of red light, green light, and blue light are incident on the cross dichroic prism 16 via polarizing plates 15R, 15G, and 15B that function as analyzers.
  • the cross dichroic prism 16 combines the incident red light, green light, and blue light, and the projection lens 17 projects the combined light onto a screen (not shown).
  • the beam irradiation position displacement unit 74 includes mirrors 741, 743, 745, and 747.
  • driving units 742, 744, 746, and 748 configured by, for example, moving coils for driving the mirrors 741, 743, 745, and 747 are mounted.
  • the mirrors 741 and 743 are arranged facing each other so that their directions are orthogonal to each other, as in the second embodiment.
  • the three primary color composite light beams incident on the mirror 741 are reflected by the mirror 741 and incident on the mirror 743.
  • the three primary color composite light beams reflected by the mirror 743 are incident on the mirror 745 as shown in FIG.
  • the mirrors 745 and 747 are also arranged in a state where they face each other so that their directions are orthogonal to each other.
  • the three primary color composite light beams incident on the mirror 745 are reflected by the mirror 745 and incident on the mirror 747.
  • the beam of the three primary colors combined light reflected by the mirror 747 is irradiated to the integrator 5a.
  • the mirrors 741 and 743 are rotated in the same direction, and the mirrors 745 and 747 are rotated in the same direction. It is possible to scan in the horizontal direction and the vertical direction on the integrator 5a. Thereby, speckles can be reduced also in the third embodiment.
  • the angle at which the mirrors 741 to 747 are rotated may be appropriately set depending on the size of the integrator 5a and the size of the cell formed in the integrator 5a.
  • a single integrator in which cells are formed on both sides may be used in the same manner as the integrator 25 in the first and second embodiments.
  • the fourth embodiment shown in FIG. 22 uses a MEMS (Micro Electro Mechanical System) element 84 instead of the beam irradiation position displacement portion 74 of the third embodiment of FIG. 2 shows a configuration for scanning in the vertical direction.
  • the MEMS element 84 functions as a beam irradiation position displacement unit.
  • FIG. 22 for the sake of simplicity, the same configuration as that in FIG. 20 is conceptually shown.
  • the MEMS element 84 scans the incident beam in the horizontal direction and the vertical direction of the integrator 5a.
  • the beam emitted from the MEMS element 84 is condensed by the collimator lens 85 to be collimated light, and is incident on the integrator 5a.
  • light emitted from one side in the x direction of the collimator lens 85 is indicated by a solid line, and light emitted from the other side in the x direction is indicated by a broken line.
  • collimated light is incident on the entire surface of the integrator 5a.
  • the light incident on the integrator 5a sequentially passes through the integrator 5b, the condenser lens 6, and the field lens 10 and enters the reflective liquid crystal element 14 as a telecentric light beam.
  • the present invention can be used to reduce speckles generated by the high coherence of a laser light source in a projection display device using a laser light source.

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Abstract

　インテグレータ（２５）には、複数の矩形状のレンズセルがｘ方向，ｙ方向に配列されている。レーザ光源（２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ）から発せられたレーザ光がインテグレータ（２５）に照射される。ビーム照射位置変位部（５４）は、レーザ光を複数のレンズセルに順次照射させるように、レーザ光をインテグレータ（２５）の面上でｘ方向，ｙ方向に走査させる。反射型液晶素子（３４）はインテグレータ（２５）から射出されたレーザ光を変調する。投射レンズ（３７）は反射型液晶素子（３４）で変調されたレーザ光を投射する。

Description

投射型表示装置
　本発明は、レーザ光源を用いた投射型表示装置に係り、特に、レーザ光源の高コヒーレンス性により発生するスペックルを低減させることができる投射型表示装置に関する。
　近年、投射型表示装置を小型化する要望が高まっている。従来使用されていたキセノンランプや超高圧水銀ランプの代わりに、半導体レーザ光源（以下、単にレーザ光源）を使用することによって、投射型表示装置を小型化することが可能となる。ところが、レーザ光源は、投射型表示装置の光源として使用するには、発光効率が低く、コヒーレンスが高いという課題を抱えている。特に、高コヒーレンス性によってスペックルと称される干渉模様が発生してしまい、投射される映像の品位を落としてしまうという問題点があった。
　この問題点を解決するため、種々の提案がなされている。特許文献１には、プリズムやミラーを連続的に回転させることによってスペックルを低減させることが記載されている。特許文献２には、反射板を平行に往復移動させることによってスペックルを低減させることが記載されている。
特開２００９－１６９０１２号公報 特開２００８－２５６８２４号公報
　しかしながら、特許文献１，２に記載の構成では、スペックルを低減させる効果が不十分であり、スペックルをさらに効果的に低減させることができる構成が求められる。
　本発明はこのような要望に対応するため、スペックルをさらに効果的に低減させることができる投射型表示装置を提供することを目的とする。
　上述した従来の技術の課題を解決するため、一態様の投射型表示装置によれば、レーザ光源と、複数の矩形状のレンズセルが第１の方向及び第２の方向に配列され、前記レーザ光源から発せられたレーザ光が照射されるインテグレータと、前記レーザ光源から発せられたレーザ光を前記複数のレンズセルに順次照射させるように、前記レーザ光を前記インテグレータの面上で前記第１及び第２の方向に走査させるビーム照射位置変位部と、前記インテグレータから射出されたレーザ光を変調する変調素子と、前記変調素子で変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備えることを特徴とする投射型表示装置が提供される。
　一態様の投射型表示装置によれば、スペックルをさらに効果的に低減させることが可能となる。
図１は、第１実施形態の投射型表示装置を示す構成図である。 図２は、第１実施形態のアイソメトリック図である。 図３は、図１，図２中のプリズム５４２の動きを説明するための平面図である。 図４は、図１，図２中のプリズム５４２の動きを説明するための平面図である。 図５は、図１，図２中のプリズム５４２の動きを説明するための平面図である。 図６は、図１，図２中のプリズム５４３の動きを説明するための平面図である。 図７は、図１，図２中のプリズム５４３の動きを説明するための平面図である。 図８は、図１，図２中のプリズム５４３の動きを説明するための平面図である。 図９は、図１，図２中のプリズム５４３の動きを説明するための平面図である。 図１０は、各実施形態によるインテグレータ２５，５ａ上でのビームＢＭの走査を説明するための図である。 図１１は、第２実施形態の投射型表示装置を示す構成図である。 図１２は、第２実施形態のアイソメトリック図である。 図１３は、図１１，図１２中のミラー６４２，６４３の動きを説明するための平面図である。 図１４は、図１１，図１２中のミラー６４２，６４３の動きを説明するための平面図である。 図１５は、図１１，図１２中のミラー６４２，６４３の動きを説明するための平面図である。 図１６は、図１１，図１２中のミラー６４４，６４５の動きを説明するための平面図である。 図１７は、図１１，図１２中のミラー６４４，６４５の動きを説明するための平面図である。 図１８は、図１１，図１２中のミラー６４４，６４５の動きを説明するための平面図である。 図１９は、図１１，図１２中のミラー６４４，６４５の動きを説明するための平面図である。 図２０は、第３実施形態の投射型表示装置を示す構成図である。 図２１は、第３実施形態におけるビーム照射位置変位部７４の具体的構成を示す平面図である。 図２２は、第４実施形態の投射型表示装置を示す構成図である。
　以下、各実施形態の投射型表示装置について、添付図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
　図１において、ヒートシンク４０には、レーザダイオードよりなるレーザ光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂが取り付けられている。レーザ光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂはそれぞれ赤色光，緑色光，青色光を発光する。コリメータレンズ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂはそれぞれ入射された赤色光，緑色光，青色光を略平行光とする。
　ミラー２３Ｒは、コリメータレンズ２２Ｒから射出した赤色光を反射して光路を９０°折り曲げる。ダイクロイックミラー２３Ｂは、赤色光を透過させると共に、コリメータレンズ２２Ｂから射出した青色光を反射して光路を９０°折り曲げる。ダイクロイックミラー２３Ｇは、赤色光及び青色光を透過させると共に、コリメータレンズ２２Ｇから射出した緑色光を反射して光路を９０°折り曲げる。レーザ光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、一定時間毎に時分割で順次発光するようになっている。これにより、赤色光，緑色光，青色光の光路が１つにまとめられる。
　赤，緑，青の各色光は、ビーム照射位置変位部５４に入射される。ビーム照射位置変位部５４は、ミラー５４１と、プリズム５４２，５４３と、プリズム５４２，５４３を駆動する駆動部５４４とを備える。プリズム５４２の内面には反射膜542r1，542r2が形成されている。ここでは、駆動部５４４がプリズム５４２，５４３の双方を駆動するように図示しているが、プリズム５４２を駆動する駆動部とプリズム５４３を駆動する駆動部とを個別に設けてもよい。ビーム照射位置変位部５４の動作についは後述する。
　ビーム照射位置変位部５４より射出した各色光は、フライアイレンズよりなるインテグレータ２５に入射される。第１実施形態におけるインテグレータ２５は、インテグレータ２５の両面に微細なレンズセルをｘ方向及びｙ方向に複数配列させたものである。例えば１ｍｍ程度の厚さを有する１枚の樹脂材料の両面に複数のレンズセルを形成することによって、インテグレータ２５を構成することができる。インテグレータ２５に入射される各色光のビームは円形であり、円形のビームが１つのセルに照射される。インテグレータ２５の各セルより射出した各色光はフィールドレンズ３０へと入射される。
　第１実施形態では、投射型表示装置を小型化するため、インテグレータ２５を用いている。インテグレータ２５のセルを微細化して各セルよりなるレンズの焦点距離を極限まで短くすると、フィールドレンズ３０の焦点距離も短く設定することができる。これによって、光路長を短くすることができ、光学系の容積を小さくすることが可能となる。
　インテグレータ２５の各セルを透過した光が反射型液晶素子３４上に照射されるように、各色光はフィールドレンズ３０によって集光される。フィールドレンズ３０より射出した各色光は偏光板３１によって偏光が整えられ、第１実施形態ではＳ偏光成分に揃えられる。各色光のＳ偏光成分はフィールドレンズ３２を介してＰＢＳプリズム３６の接合面で反射して、光路が９０°折り曲げられる。ＰＢＳプリズム３６の接合面には、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させるダイクロイック膜が形成されている。Ｓ偏光成分は、１／４波長板３５及び位相補償板３３を介して反射型液晶素子３４に入射される。
　前述のように、レーザ光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは時分割で順次発光するので、反射型液晶素子３４には各色光のＳ偏光成分が順次入射されることになる。反射型液晶素子１４に入射された赤色光，緑色光，青色光のＳ偏光成分は、映像信号の赤，緑，青それぞれの成分に応じて変調されて、Ｐ偏光成分へと変換される。第１実施形態では、１つの反射型液晶素子３４を用いた、いわゆる単板式の投射型表示装置であるため、小型化が可能である。
　反射型液晶素子３４で反射して射出した赤色光，緑色光，青色光それぞれのＰ偏光成分は、再び位相補償板３３及び１／４波長板３５を介してＰＢＳプリズム３６へと入射される。Ｐ偏光成分はＰＢＳプリズム３６の接合面を透過し、投射レンズ３７は赤色光，緑色光，青色光それぞれを時分割で順次、図示していないスクリーンに投射する。
　図２のアイソメリック図に示すように、プリズム５４３の内面には反射膜543r1，543r2が形成されている。図２より分かるように、プリズム５４２とプリズム５４３とは、向きが直交するように正対した状態で配置されている。なお、図２及び後述する図３～図９では、駆動部５４４の図示を省略している。
　次に、図３～図９を用いて、ビーム照射位置変位部５４の動作について説明する。図３～図９は、図１，図２の構成を部分的に示している。図３に示すように、各色光はミラー５４１で光路が９０°折り曲げられ、プリズム５４２に入射される。プリズム５４２に入射した各色光は反射膜542r1，542r2で反射してプリズム５４３に入射される。プリズム５４３に入射した各色光はここでは図示していない反射膜543r1，543r2で反射してインテグレータ２５へと入射される。
　図３は、プリズム５４２を破線で示す位置から実線で示す位置へと反時計方向に１２°回動させた状態を示している。図３～図５において、反時計方向の回動を＋の回動、時計方向の回動を－の回動とする。この状態で、プリズム５４３より射出した各色光のビームはインテグレータ２５のｘ方向の左端部に入射する。プリズム５４２を時計方向に回動させていくと、プリズム５４３より射出した各色光のビームはインテグレータ２５のｘ方向の中央に向かって順次移動していく。図４は、プリズム５４２が図３における破線で示す位置である０°の基準位置に戻った状態を示している。各色光のビームはインテグレータ２５のｘ方向の中央に入射される。
　さらに、プリズム５４２を基準位置から時計方向に回動させていくと、プリズム５４３より射出した各色光のビームはインテグレータ２５のｘ方向の中央から右端部へと順次移動していく。図５は、プリズム５４２を破線で示す基準位置から時計方向に１２°回動させた状態を示している。各色光のビームはインテグレータ２５のｘ方向の右端部に入射する。このように、プリズム５４２を＋１２°から－１２°までの範囲で往復回動させると、各色光のビームは、インテグレータ２５のｙ方向の所定の位置において、ｘ方向の左端部から右端部までを往復しながら照射されることになる。
　次に、図６は、プリズム５４３を破線で示す位置から実線で示す位置へと反時計方向に１２．８２５°回動させた状態を示している。同様に、図６～図９において、反時計方向の回動を＋の回動、時計方向の回動を－の回動とする。この状態で、プリズム５４３より射出した各色光のビームはインテグレータ２５のｙ方向の上端部に位置するセル（１行目のセル）に入射する。図７に示すように、図６の状態からプリズム５４３の角度を０．９５°戻すと、各色光のビームはインテグレータ２５の２行目のセルに入射する。
　プリズム５４３の角度を０．９５°ずつ順次戻していけば、各色光のビームはインテグレータ２５のｙ方向の１行目のセルから下端部に位置するセルに向けて順次移動していく。図８は、プリズム５４３を図６の＋１２．８２５°から０．９５°ずつ１３回、回動させた状態を示している。この状態で、各色光のビームはインテグレータ２５のｙ方向の中央から１行上のセルに入射する。
　さらに、プリズム５４３を０．９５°ずつ時計方向に回動させていくと、プリズム５４３より射出した各色光のビームは、インテグレータ２５のｙ方向の下端部に位置するセルへと順次移動していく。図９は、プリズム５４３を図６に破線で示す基準位置から時計方向に１２．８２５°回動させた状態を示している。各色光のビームはインテグレータ２５のｙ方向の下端部に入射する。このように、プリズム５４３を＋１２．８２５°から－１２．８２５°までの範囲で往復回動させると、各色光のビームは、インテグレータ２５のｘ方向の所定の位置において、ｙ方向の上端部から下端部までを往復しながら照射されることになる。
　駆動部５４４は、以上説明したプリズム５４２の＋１２°から－１２°までの往復回動と、プリズム５４３の＋１２．８２５°から－１２．８２５°までの往復回動とを次のように組み合わせて駆動する。まず、駆動部５４４は、プリズム５４３を＋１２．８２５°回動させた図６の状態を保持させて、プリズム５４２を＋１２°から－１２°まで回動させる。すると、各色光のビームは、インテグレータ２５のｙ方向の上端部に位置する１行目のセルをｘ方向の左端部から右端部へと順次照射される。
　引き続き、駆動部５４４は、プリズム５４３の角度を０．９５°戻し、この状態を保持させて、プリズム５４２を－１２°から＋１２°まで回動させる。すると、各色光のビームは、インテグレータ２５の２行目のセルをｘ方向の右端部から左端部へと順次照射される。同様にして、プリズム５４３の角度を０．９５°ずつ順次回動させながら、プリズム５４２を＋１２°から－１２°まで、または－１２°から＋１２°まで回動させることによって、各色光のビームを、インテグレータ２５のそれぞれの行のセルを左端部から右端部まで、または右端部から左端部まで照射させることができる。
　以上のようにして、プリズム５４２の連続した往復回動と、プリズム５４３の０．９５°ずつの回動とを組み合わせることによって、図１０に示すように、ビームＢＭはインテグレータ２５上で水平方向及び垂直方向に走査される。これによって、ビームＢＭをインテグレータ２５の全てのセルに順次照射させることができる。上記のように、インテグレータ２５は微細なセルを有しているが、図１０では便宜上、各セルを実際よりも大きく描いている。図１０では、ビームＢＭの円を１つのセルにちょうど内接するように図示しているが、ビームＢＭの円をセルよりも大きくしてもよい。
　ところで、スクリーンの表面は粗面となっている。コヒーレント光であるレーザ光が粗面に入射すると、粗面で反射した散乱光がお互いに干渉してランダムな模様となってスペックルとなる。スペックルは、粗面の表面形状とレーザ光の入射角に依存して発生する。スクリーンの表面である粗面の表面形状は不変であるので、スペックルはレーザ光の入射角に依存することになる。従って、レーザ光の入射角が変われば、スペックルは変化することになる。
　インテグレータ２５に入射する光は、インテグレータ２５上で順次異なる位置に照射されることになるので、レーザ光の干渉模様は所定の時間毎に変化することになる。従って、人間の目はスペックルを感知することができず、結果としてスペックルを低減させることが可能となる。
　第１実施形態におけるプリズム５４２の＋１２°～－１２°の回動角度とプリズム５４３の＋１２．８２５°～－１２．８２５°の回動角度は単なる例である。プリズム５４２，５４３を回動させる角度は、インテグレータ２５の大きさやインテグレータ２５に形成しているセルの大きさによって適宜に設定すればよい。また、第１実施形態においては、小型化のために両面にフライアイレンズのセルが形成されたインテグレータ２５を用いたが、２枚のインテグレータを用いた構成としてもよい。
＜第２実施形態＞
　図１１に示す第２実施形態において、図１示す第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略することとする。図１１では、図１のビーム照射位置変位部５４の代わりに、２対のミラーを用いたビーム照射位置変位部６４を設けている。図１１の平面図及び図１２のアイソメリック図に示すように、ビーム照射位置変位部６４は、ミラー６４１と、向きが直交するように正対したミラー６４２，６４３と、同じく向きが直交するように正対したミラー６４４，６４５と、ミラー６４２～６４５を駆動する駆動部６４６とを備える。なお、図１２及び後述する図１３～図１９では、駆動部６４６の図示を省略している。
　図１１では、駆動部６４６がミラー６４２～６４５の全てを駆動するように図示しているが、ミラー６４２，６４３を駆動する駆動部とミラー６４４，６４５を駆動する駆動部とを個別に設けてもよいし、ミラー６４２～６４５それぞれを個別の駆動部によって駆動してもよい。
　図１３～図１９を用いて、ビーム照射位置変位部６４の動作について説明する。図１３～図１９は、図１１，図１２の構成を部分的に示している。図１３に示すように、各色光のビームはミラー６４１で光路が９０°折り曲げられ、ミラー６４２に入射される。ミラー６４２，６４３は破線で示す位置から＋１４°回動させた状態となっている。ミラー６４２で反射した各色光のビームはミラー６４３で反射してミラー６４４へと入射する。図１３の状態では、各色光のビームはミラー６４４の左端部に入射し、ミラー６４４で反射した各色光のビームはミラー６４５で反射してインテグレータ２５のｘ方向の左端部に入射する。
　ミラー６４２，６４３を同じ角速度で同じ方向（反時計方向）に回動させていくと、ミラー６４５で反射した各色光のビームはインテグレータ２５のｘ方向の中央に向かって順次移動していく。図１４は、ミラー６４２，６４３が図１３における破線で示す位置である０°の基準位置に戻った状態を示している。各色光のビームはインテグレータ２５のｘ方向の中央に入射される。
　さらに、ミラー６４２，６４３を基準位置から時計方向に回動させていくと、ミラー６４５で反射した各色光のビームはインテグレータ２５のｘ方向の中央から右端部へと順次移動していく。図１５は、ミラー６４２，６４３を破線で示す基準位置から時計方向に１４°回動させた状態を示している。各色光のビームはインテグレータ２５のｘ方向の右端部に入射する。このように、ミラー６４２，６４３を＋１４°から－１４°までの範囲で往復回動させると、各色光のビームは、インテグレータ２５のｙ方向の所定の位置において、ｘ方向の左端部から右端部までを往復しながら照射されることになる。
　次に、図１６は、ミラー６４４，６４５を破線で示す位置から実線で示す位置へと反時計方向に１７．６８５°回動させた状態を示している。この状態で、ミラー６４５で反射した各色光のビームはインテグレータ２５のｙ方向の上端部に位置する１行目のセルに入射する。図１７に示すように、図１６の状態からミラー６４４，６４５の角度を１．３１°戻すと、各色光のビームはインテグレータ２５の２行目のセルに入射する。
　ミラー６４４，６４５の角度を１．３１°ずつ順次戻していけば、各色光のビームはインテグレータ２５のｙ方向の１行目のセルから下端部に位置するセルに向けて順次移動していく。図１８は、ミラー６４４，６４５を図１６の＋１７．６８５°から１．３１°ずつ１３回、回動させた状態を示している。この状態で、各色光のビームはインテグレータ２５のｙ方向の中央から１行上のセルに入射する。
　さらに、ミラー６４４，６４５を１．３１°ずつ時計方向に回動させていくと、ミラー６４５で反射した各色光のビームは、インテグレータ２５のｙ方向の下端部に位置するセルへと順次移動していく。図１９は、ミラー６４４，６４５を図１６に破線で示す基準位置から時計方向に１７．６８５°回動させた状態を示している。各色光のビームはインテグレータ２５のｙ方向の下端部に入射する。このように、ミラー６４４，６４５を＋１７．６８５°から－１７．６８５°までの範囲で往復回動させると、各色光のビームは、インテグレータ２５のｘ方向の所定の位置において、ｙ方向の上端部から下端部までを往復しながら照射されることになる。
　駆動部６４６は、以上説明したミラー６４２，６４３の＋１４°から－１４°までの往復回動と、ミラー６４４，６４５の＋１７．６８５°から－１７．６８５°までの往復回動とを次のように組み合わせて駆動する。まず、駆動部６４６は、ミラー６４４，６４５を＋１７．６８５°回動させた図１６の状態を保持させて、ミラー６４２，６４３を＋１４°から－１４°まで回動させる。すると、各色光のビームは、インテグレータ２５のｙ方向の上端部に位置する１行目のセルをｘ方向の左端部から右端部へと順次照射される。
　引き続き、駆動部６４６は、ミラー６４４，６４５の角度を１．３１°戻し、この状態を保持させて、ミラー６４２，６４３を－１４°から＋１４°まで回動させる。すると、各色光のビームは、インテグレータ２５の２行目のセルをｘ方向の右端部から左端部へと順次照射される。同様にして、ミラー６４４，６４５の角度を１．３１°ずつ順次回動させながら、ミラー６４２，６４３を＋１４°から－１４°まで、または－１４°から＋１４°まで回動させることによって、各色光のビームを、インテグレータ２５のそれぞれの行のセルを左端部から右端部まで、または右端部から左端部まで照射させることができる。
　以上のようにして、ミラー６４２，６４３の連続した往復回動と、ミラー６４４，６４５の１．３１°ずつの回動とを組み合わせることによって、第１実施形態と同様、図１０に示すように、ビームＢＭはインテグレータ２５上で水平方向及び垂直方向に走査される。これによって、ビームＢＭをインテグレータ２５の全てのセルに順次照射させることができる。第２実施形態でもスペックルを低減させることができる。
　第２実施形態におけるミラー６４２，６４３を－１４°～＋１４°の回動角度とミラー６４４，６４５＋１７．６８５°～－１７．６８５°の回動角度は単なる例である。ミラー６４２，６４３及びミラー６４４，６４５を回動させる角度は、インテグレータ２５の大きさやインテグレータ２５に形成しているセルの大きさによって適宜に設定すればよい。第２実施形態においても、インテグレータ２５の代わりに２枚のインテグレータを用いた構成としてもよい。
＜第３実施形態＞
　図２０において、レーザダイオードよりなるレーザ光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂはそれぞれ赤色光，緑色光，青色光を発光する。レンズによって構成されるビームエキスパンダ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂはそれぞれ入射された赤色光，緑色光，青色光をコリメート光にする。ビームエキスパンダ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、第１，第２実施形態におけるコリメータレンズ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと実質的に同じものである。
　ミラー３Ｂは、ビームエキスパンダ２Ｂから射出した青色光を反射して光路を９０°折り曲げる。ダイクロイックミラー３Ｇは、ビームエキスパンダ２Ｇから射出した緑色光を反射して光路を９０°折り曲げると共に、青色光と緑色光とを合成して射出する。ダイクロイックミラー３Ｒは、ビームエキスパンダ２Ｒから射出した赤色光を反射して光路を９０°折り曲げると共に、青色光と緑色光との合成光と赤色光とを合成して射出する。これにより、ダイクロイックミラー３Ｒからは赤色光，緑色光，青色光を合成した３原色合成光が射出される。
　３原色合成光は、ビーム照射位置変位部７４を介して、フライアイレンズよりなるインテグレータ５ａに入射される。ビーム照射位置変位部７４の構成及び動作についは後述する。インテグレータ５ａの光の射出側には、フライアイレンズよりなるインテグレータ５ｂが配置されている。インテグレータ５ａ，５ｂは、矩形状のレンズセルをｘ方向及びｙ方向に複数配列させた形状を有する。インテグレータ５ａの各セルに入射された３原色合成光はインテグレータ５ｂの各セルに入射される。インテグレータ５ｂの各セルより射出した原色合成光はコンデンサレンズ６で集光され、ダイクロイックミラー７Ｙ，７Ｂに入射される。
　ダイクロイックミラー７Ｙは３原色合成光から赤色光と緑色光との混合光を分離し、ダイクロイックミラー７Ｂは３原色合成光から青色光を分離する。図２０では、ダイクロイックミラー７Ｙ，７Ｂ以降の光路において、赤色光を実線で、緑色光を破線で、青色光を一点鎖線にて示している。ミラー８Ｙは混合光を反射して光路を９０°折り曲げ、ミラー８Ｂは青色光を反射して光路を９０°折り曲げる。混合光はダイクロイックミラー９に入射され、青色光はフィールドレンズ１０Ｂに入射される。
　ダイクロイックミラー９は赤色光を透過させ、緑色光を反射して光路を９０°折り曲げる。ダイクロイックミラー９を透過した赤色光は、フィールドレンズ１０Ｒに入射される。ダイクロイックミラー９によって光路を折り曲げられた緑色光は、フィールドレンズ１０Ｇに入射される。フィールドレンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂをフィールドレンズ１０と総称する。フィールドレンズ１０より射出した赤色光，緑色光，青色光は、それぞれ、偏光子の役割をする偏光板１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを介して、ワイヤグリッド型の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに入射される。
　ＰＢＳ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、赤色光，緑色光，青色光それぞれのＰ偏光成分とＳ偏光成分のうちの一方のみ、例えばＰ偏光成分のみを通過させる。赤色光，緑色光，青色光それぞれのＰ偏光成分は、偏光方向を調整して角度特性を補償する補償器１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを透過して、反射型液晶素子（変調素子）１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに入射される。反射型液晶素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを反射型液晶素子１４と総称する。反射型液晶素子１４に入射された赤色光，緑色光，青色光は、映像信号の赤，緑，青それぞれの成分に応じて変調されて、Ｓ偏光成分へと変換される。
　反射型液晶素子１４で反射して射出した赤色光，緑色光，青色光それぞれのＳ偏光成分は、再び補償器１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを透過して、ＰＢＳ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに入射される。ＰＢＳ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、赤色光，緑色光，青色光それぞれのＳ偏光成分を反射して光路を９０°折り曲げる。赤色光，緑色光，青色光それぞれのＳ偏光成分は検光子の役割をする偏光板１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを介して、クロスダイクロイックプリズム１６に入射される。クロスダイクロイックプリズム１６は入射された赤色光，緑色光，青色光を合成し、投射レンズ１７は合成光を図示していないスクリーンに投射する。
　次に、図２１を用いてビーム照射位置変位部７４の構成及び動作について説明する。図２１の（ａ），（ｂ）に示すように、ビーム照射位置変位部７４は、ミラー７４１，７４３，７４５，７４７を備える。ミラー７４１，７４３，７４５，７４７それぞれの裏面には、ミラー７４１，７４３，７４５，７４７を駆動するための例えばムービングコイルによって構成された駆動部７４２，７４４，７４６，７４８が装着されている。
　図２１の（ａ）に示すように、ミラー７４１，７４３は、第２実施形態と同様、向きが直交するように正対した状態で配置されている。ミラー７４１に入射した３原色合成光のビームはミラー７４１で反射してミラー７４３に入射する。ミラー７４３で反射した３原色合成光のビームは、図２１の（ｂ）に示すように、ミラー７４５に入射する。ミラー７４５，７４７も、向きが直交するように正対した状態で配置されている。ミラー７４５に入射した３原色合成光のビームはミラー７４５で反射してミラー７４７に入射する。ミラー７４７で反射した３原色合成光のビームは、インテグレータ５ａへと照射される。
　第３実施形態においても、ミラー７４１，７４３を互いに同じ方向に回動させ、ミラー７４５，７４７を互いに同じ方向に回動させることによって、図１０に示すように、３原色合成光のビームＢＭをインテグレータ５ａ上で水平方向及び垂直方向に走査させることができる。これによって、第３実施形態でもスペックルを低減させることができる。ミラー７４１～７４７を回動させる角度は、インテグレータ５ａの大きさやインテグレータ５ａに形成しているセルの大きさによって適宜に設定すればよい。第３実施形態において、インテグレータ５ａ，５ｂの代わりに、第１，第２実施形態のインテグレータ２５と同様、両面にセルが形成された１枚のインテグレータを用いた構成としてもよい。
＜第４実施形態＞
　図２２に示す第４実施形態は、図２０の第３実施形態のビーム照射位置変位部７４の代わりに、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子８４を用いて、ビームＢＭをインテグレータ５ａ上で水平方向及び垂直方向に走査させる構成を示している。ＭＥＭＳ素子８４はビーム照射位置変位部として作用する。図２２では簡略化のため、図２０と同様の構成を概念的に示している。
　ＭＥＭＳ素子８４は、入射されたビームをインテグレータ５ａの水平方向及び垂直方向に走査させる。ＭＥＭＳ素子８４より射出したビームはコリメータレンズ８５で集光されてコリメート光とされ、インテグレータ５ａに入射される。図２２では、コリメータレンズ８５のｘ方向の一方側より射出する光を実線にて、ｘ方向の他方側より射出する光を破線にて示している。インテグレータ５ａ，５ｂを用いたインテグレータ照明光学系では、インテグレータ５ａにはコリメート光が全面に入射される。インテグレータ５ａに入射された光は、インテグレータ５ｂ，コンデンサレンズ６，フィールドレンズ１０を順次透過し、テレセントリック光線として反射型液晶素子１４に入射される。
　第４実施形態でもスペックルを低減させることができる。
　本発明は以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
　本発明は、レーザ光源を用いた投射型表示装置において、レーザ光源の高コヒーレンス性により発生するスペックルを低減させる際に利用できる。

Claims (3)

  1. 　レーザ光源と、
    　複数の矩形状のレンズセルが第１の方向及び第２の方向に配列され、前記レーザ光源から発せられたレーザ光が照射されるインテグレータと、
    　前記レーザ光源から発せられたレーザ光を前記複数のレンズセルに順次照射させるように、前記レーザ光を前記インテグレータの面上で前記第１及び第２の方向に走査させるビーム照射位置変位部と、
    　前記インテグレータから射出されたレーザ光を変調する変調素子と、
    　前記変調素子で変調されたレーザ光を投射する投射レンズと、
    　を備えることを特徴とする投射型表示装置。
  2. 　前記ビーム照射位置変位部は、
    　前記レーザ光を前記第１の方向に走査させる第１のプリズムと、
    　前記レーザ光を前記第２の方向に走査させる第２のプリズムと、
    　前記第１及び第２のプリズムそれぞれを所定の角度だけ往復回動させる駆動部と、
    　を有することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
  3. 　前記ビーム照射位置変位部は、
    　前記レーザ光を前記第１の方向に走査させる第１の一対のミラーと、
    　前記レーザ光を前記第２の方向に走査させる第２の一対のミラーと、
    　前記第１及び第２の一対のミラーそれぞれを所定の角度だけ往復回動させる駆動部と、
    　を有することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI528098B (zh) * 2014-03-24 2016-04-01 台達電子工業股份有限公司 投影裝置
JP6269446B2 (ja) * 2014-11-10 2018-01-31 株式会社Ｊｖｃケンウッド 画像表示装置及びその制御方法
TWI588535B (zh) 2014-11-20 2017-06-21 英特爾股份有限公司 可調式焦距平面光學系統
JP6935337B2 (ja) * 2016-01-14 2021-09-15 古河電気工業株式会社 半導体レーザモジュール、半導体レーザモジュール製造方法
WO2019099297A1 (en) * 2017-11-16 2019-05-23 Princeton Optronics, Inc. Structured light illuminators including a chief ray corrector optical element
JP6987347B2 (ja) * 2018-03-29 2021-12-22 マクセル株式会社 プロジェクタ
CN110501813B (zh) 2018-05-17 2021-08-31 中强光电股份有限公司 显示装置
CN113391506B (zh) * 2020-03-12 2022-12-06 中强光电股份有限公司 照明系统及投影装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003098476A (ja) * 2001-08-27 2003-04-03 Eastman Kodak Co レーザ投影型表示システム
WO2005073798A1 (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 光源装置、及び２次元画像表示装置
WO2006137326A1 (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. ２次元画像表示装置、照明光源及び露光照明装置
WO2008114502A1 (ja) * 2007-03-19 2008-09-25 Panasonic Corporation レーザ照明装置及び画像表示装置
JP2008256824A (ja) * 2007-04-03 2008-10-23 Seiko Epson Corp 光源装置及びプロジェクタ
JP2009169012A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Sony Corp 投射型表示装置
WO2011092843A1 (ja) * 2010-01-29 2011-08-04 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 プロジェクタおよびその照明装置
JP2012237813A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Dainippon Printing Co Ltd 照明装置、投射型映像表示装置及び光学装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2756514B2 (ja) * 1988-12-09 1998-05-25 ホシデン・フィリップス・ディスプレイ株式会社 プロジェクション装置
TW554233B (en) * 2002-03-01 2003-09-21 Victor Company Of Japan Reflective liquid crystal projection apparatus
US7196849B2 (en) * 2003-05-22 2007-03-27 Optical Research Associates Apparatus and methods for illuminating optical systems
US7134756B2 (en) * 2004-05-04 2006-11-14 Microsoft Corporation Selectable projector and imaging modes of display table
DE102005045589A1 (de) * 2004-09-24 2006-04-06 Epistar Corp. Flüssigkristalldisplay
TW200903138A (en) * 2007-07-12 2009-01-16 Young Optics Inc Illumination system
US20100321596A1 (en) * 2008-03-06 2010-12-23 Naofumi Ishikura Projection optical system and projection display unit using the same
US8579442B2 (en) * 2009-05-27 2013-11-12 Transpacific Image, Llc Advertisement content selection and presentation
EP2615494B1 (en) * 2010-09-07 2016-11-09 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Projection-type footage display device
WO2012139634A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Barco N.V. Laser projector with reduced speckle

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003098476A (ja) * 2001-08-27 2003-04-03 Eastman Kodak Co レーザ投影型表示システム
WO2005073798A1 (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 光源装置、及び２次元画像表示装置
WO2006137326A1 (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. ２次元画像表示装置、照明光源及び露光照明装置
WO2008114502A1 (ja) * 2007-03-19 2008-09-25 Panasonic Corporation レーザ照明装置及び画像表示装置
JP2008256824A (ja) * 2007-04-03 2008-10-23 Seiko Epson Corp 光源装置及びプロジェクタ
JP2009169012A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Sony Corp 投射型表示装置
WO2011092843A1 (ja) * 2010-01-29 2011-08-04 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 プロジェクタおよびその照明装置
JP2012237813A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Dainippon Printing Co Ltd 照明装置、投射型映像表示装置及び光学装置

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