专利名称：显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过按照图像信号而调制的光束扫描屏幕、显示面板等图像显示体，在该图像显示体上显示图像的显示装置。
背景技术：
作为以往的激光显示装置，例如知道以下的①～③中描述的装置。
①通过光调制元件，把一条激光束根据图像信号调制，使该激光束分别沿着主扫描方向和副扫描方向偏转，通过用该激光束扫描显示面板等图像显示体，显示图像。
②通过直线排列了多个像素部的一维空间光调制元件，根据图像信号调制激光束，使这些直线排列的激光束的集合沿着与该排列方向(主扫描方向正交的方向(副扫描方向)偏转，通过用该激光束的集合扫描屏幕等图像显示体，显示图像(例如，参照特开2002-131838号公报)。
③通过二维排列了多个像素部的二维空间光调制元件，根据图像信号调制激光束，使这些二维排列的多个(＝显示像素数)激光束分别通过成像光学系统在图像显示体上成像，显示图像。
在所述的激光显示装置中，一般为了使显示图像高精细化，有必要增加显示像素数。如果对此具体说明，则例如当以每秒60帧描绘(10000×7500)像素的黑白图像时，在所述①的激光显示装置中，光调制元件的调制频率约为4.5GHz，非常高速，所以事实上不可能通过一个光调制元件，根据图像信号调制激光束。
另外，在所述②的激光显示装置中，为了调制激光束所必要的一维空间光调制元件的像素数至少有必要变为7500。而一维空间光调制元件的像素数即使多，一般也就是1000像素左右。因此，在②的激光显示装置中，需要多个(8个以上)一维空间光调制元件，很难以低成本制造装置，另外，容易发生因一维空间光调制元件的像素缺陷所引起的图像质量下降(线状缺陷)。
另外，在所述③的激光显示装置中，为了调制激光束所必要的二维空间光调制元件的像素数至少有必要为(10000×7500)像素，当为了调制激光束而使用多个二维空间光调制元件时，发生与②的激光显示装置基本上同一问题。另外，当考虑制造(10000×7500)像素的二维空间光调制元件时，由于像素缺陷的发生率增加引起的成品率下降和器件尺寸的增大，能从一个晶片取得的器件(空间光调制元件)的数量极端减少，变为单价极高的器件，所以使用了这样的二维空间光调制元件的激光显示装置的制造成本也很高。
下面，对在通过上述的激光显示装置显示动画的情况下的测试结果进行说明。例如，当对于在具有在副扫描方向上为10000像素、在主扫描方向上为7500像素的分辨率的显示装置中的1个画面(帧)的图像调制周期进行计算时，一般为了显示不会感觉到闪烁的平滑的动画，至少在1秒内具有30帧的帧频，通常要求在1秒内具有60帧的帧频。因此，为了得到在1秒钟内具有60帧的帧频，显示图像的调制周期为1秒/60＝16.7ms，在副扫描方向的像素数为10000像素的情况下，如果假定电流镜等的扫描装置的扫描效率为80％，则对应1个像素的调制周期为0.0167×0.8/10000＝1.3μs，成为非常短的时间，对于一般的空间光调制元件来说，在这样短的时间内难于根据图像信号进行像素的调制。
发明内容
本发明的目的在于考虑所述事实，提供一种分别抑制空间光调制元件的个数和像素数的增加，并且能容易实现显示图像的高精细化的低成本显示装置。
本发明的其次的目的是，考虑上述的事实，提供一种在实现显示图像的高精细化的同时，能够以比由空间光调制元件所具有的固有的像素调制周期获得的帧频更高的帧频进行图像显示的图像显示装置。
为了实现所述目的，本发明之1的显示装置的特征在于包括射出照明用的光束的光源装置；二维排列对应图像信号分别改变光调制状态的多个像素部，在该像素部中对从所述光源装置入射到所述多个像素部的光束进行调制的空间光调制元件；对应所述多个像素部二维排列多个光束缩小部，把由所述像素部调制后的光束的束径由对应该像素部的所述光束缩小部进行缩小的像素尺寸调整装置；使由所述像素尺寸调整装置缩小了束径的光束的集合沿着规定的副扫描方向偏转，由该光束的集合扫描图像显示体的被扫描面的扫描装置；使扫描所述图像显示体的被扫描面的光束成像的成像光学系统；将所述多个像素部沿着分别与所述副扫描方向以及与该副扫描方向正交的主扫描方向对应的列方向和行方向直线排列，并且所述多个像素部的排列方向中至少使所述列方向对所述副扫描方向倾斜规定的倾角(θ1)；对应所述被扫描面中沿着所述主扫描方向的光束扫描密度，设定所述倾角(θ1)。
在所述实施例1的显示装置中，所述空间光调制元件的多个像素部沿着分别与副扫描方向以及主扫描方向对应的列方向和行方向直线排列，并且所述多个像素部的排列方向中至少所述列方向对所述副扫描方向倾斜倾角θ1；按照被扫描面中沿着主扫描方向的光束扫描密度，设定了该倾角θ1。由此，沿着与主扫描方向对应的行方向，在空间光调制元件中排列j个像素部，并且沿着与副扫描方向对应的列方向，在空间光调制元件中排列k个像素部时，按照像素部的列方向对于副扫描方向的倾角θ1的大小，通过j的N(N是正整数，N≤k)倍即(j×N)条激光束，能扫描被扫描面中的同一扫描线上的不同位置，所以通过适当调整像素部的列方向的倾角θ1的大小，就能使图像显示体的显示面上显示的图像(显示图像)的像素密度增加到所需密度。
结果，没必要象使用一维空间光调制元件的显示装置那样，按照显示图像的扫描密度增加而增加一维空间光调制元件的设置个数，即使不增加空间光调制元件(二维空间光调制元件)的个数和像素数，只通过按照所需像素数设定像素部的列方向倾角θ1，就能显示具有所需像素密度的图像。
这里，通过使空间光调制元件自身对副扫描方向倾斜倾角θ1，能实现空间光调制元件中多个像素部的列方向对于副扫描方向倾斜规定的倾角θ1，另外，通过把沿着空间光调制元件的行方向排列的多个像素部在每一行沿着行方向每次错开规定的间隔，即把像素部配置为交错状，也能实现。
另外，作为空间光调制元件(二维空间光调制元件)，能使用具有对于从所述光源装置入射的光束具有规定的角度而配置的一方电极、与该一方电极相对的另一方电极、安装在一方电极和另一方电极之间的透明的可弯曲薄膜，通过在一方电极和另一方电极之间施加电压而产生的库仑力使所述可弯曲薄膜弯曲，通过该可弯曲薄膜使光束透射或反射而调制光束的干涉型光闸二维排列的光闸阵列。特别是当使用了数字微反射镜器件作为空间光调制元件时，为了缩短图像信号对于数字微反射镜器件的传输率，可以只使用所述数字微反射镜器件的一部分所述微反射镜，调制从光源装置射出的光束。
另外，在本发明的显示装置中，如果把像素部列方向的倾角θ1设定为多个(N)所述像素部扫描被扫描面的同一位置，则沿着主扫描方向，同一扫描线上的同一位置(同一像素)通过空间光调制元件的配置在分别不同的列中的N个像素部调制的激光束，能N次扫描(多重扫描)图像显示体的被扫描面，所以，即使在空间光调制元件的像素部存在缺陷时，也能使由于该像素部的缺陷而产生的显示图像的图像质量下降不显著。
而且，本发明之9的显示装置的特征是，在本发明之1至8的任意一项发明的显示装置中，具有生成分别与图像显示体的被扫描面上的沿所述副扫描方向的不同的N个(N是2以上的整数)显示区域对应的N种图像信号，并且由该N种图像信号分别改变N个所述空间光调制元件的光调制状态的图像控制装置，使从所述光源装置射出的光束分别照射在N个所述空间光调制元件上，由所述扫描装置使分别被N个所述空间光调制元件调制后的N束所述光束的集合沿着所述副扫描方向偏转，由该N束所述光束的集合同时对被扫描面上的N个显示区域进行扫描。
在上述本发明之9的显示装置中，使从所述光源装置射出的光束分别照射在N个所述空间光调制元件上，由所述扫描装置使分别被这些N个空间光调制元件调制后的N束的光束(实际上是成为以像素部单位被调制的光束的集合的光束群)的集合沿着所述副扫描方向偏转，由该N束所述光束的集合同时对被扫描面上的N个显示区域进行扫描。由此，在由N个空间光调制元件中的任意一个空间光调制元件调制的光束所扫描的显示区域内所包含的沿着副扫描方向上的显示像素数平均为在被扫描面上所包含的沿着副扫描方向的全体显示像素数的1/N，由于对于在1个空间光调制元件中的被用于光束调制像素部的在单位时间内的调制次数(控制次数)比只使用1个空间光调制元件在被扫描面的全体上显示图象的情况比较，基本成为1/N，所以能够使各个空间光调制元件的像素部的像素调制周期分别平均增加N倍。
另外，本发明之10的显示装置的特征是，在本发明之1至8的任意一项发明的显示装置中，具有生成分别与在图像显示体的被扫描面上形成被显示的显示图像的主扫描线中的沿着所述副扫描方向顺序排列的M条(M是2以上的整数)主扫描线对应的M种行图像信号，并且由M种的图像信号以(所述主扫描线的调制周期TL×M)的调制周期T，分别改变M个所述空间光调制元件中的被沿着所述主扫描方向排列的像素部的光调制状态的图像控制装置，使由所述光源装置与所述调制周期T同步地频闪发光的光束顺序照射在M个所述空间光调制元件上，由所述扫描装置使被M个所述空间光调制元件顺序调制后的所述光束的集合沿着所述副扫描方向偏转，由该光束的集合对图像显示体的被扫描面进行扫描。
在上述本发明之10的显示装置中，使由所述光源装置与所述调制周期T同步地频闪发光的光束顺序照射在M个所述空间光调制元件上，由所述扫描装置使被M个所述空间光调制元件顺序调制后的所述光束的集合沿着所述副扫描方向偏转，由该光束的集合对图像显示体的被扫描面进行扫描。这样，由于被M个空间光调制元件调制后的光束的集合分别以按每个调制周期TL推移的时序，顺序地在图像显示体的被扫描面上进行扫描，所以，与只使用1个空间光调制元件在被扫描面上进行图像显示的情况比较，能够将在各个空间光调制元件中的沿着副扫描方向排列的像素部的像素调制周期平均提高M倍。
图1是表示本发明实施例1的激光显示装置结构的立体图。
图2是表示本发明实施例1的激光显示装置结构的俯视图。
图3是表示本发明实施例1的激光显示装置结构的侧视图。
图4(A)是表示光纤阵列光源的结构的立体图，(B)是(A)的局部放大图，(C)是表示激光出射部的发光点的排列的俯视图。
图5是表面多模光纤的结构的剖视图。
图6是表示合波激光光源结构的俯视图。
图7是表示激光模块的结构的俯视图。
图8是表示图7所示激光模块的结构的侧视图。
图9是表示图7所示激光模块的结构的局部侧视图。
图10是表示数字微反射镜器件(DMD)结构的局部放大图。
图11(A)和(B)是用于说明DMD的动作的说明图。
图12(A)和(B)是在不倾斜配置DMD时和倾斜配置DMD时，比较光束的配置和扫描线而表示的俯视图。
图13是表示把DMD中的微反射镜配置为交错状时的光束配置的俯视图。
图14是通过由DMD调制的光束，在电流镜上取得的照光区的模式图。
图15(A)和(B)是表示DMD的使用区域例子的图。
图16是表示本发明实施例2的激光显示装置的结构的立体图。
图17是表示干涉型空间调制元件的例子的俯视图。
图18是表示干涉型空间调制元件的例子的侧视图。
图19是图17的A-A剖视图。
图20是表示本发明实施例的激光显示装置的构成的立体图。
图21是表示本发明实施例的激光显示装置的构成的立体图。
图22是表示图21中所示的激光显示装置中的行控制信号和光纤阵列光源的发光时序的时序图。
图中50-DMD(空间光调制元件)；62-微反射镜；66-光纤阵列光源(光源装置)；72-微透镜阵列(像素尺寸调整装置)；74-微透镜；100-激光显示装置；102-屏幕；103-图像显示面；104-电流镜(偏转装置)；105-光反射面；110-激光显示装置；124、126、128-DMD(空间光调制元件)；136-屏幕；137-图像显示面；146-成像光学系统；130、132、134-成像光学系统，200-激光显示装置，202、204、206-光纤阵列光源，208、210、212-DMD(空间光调制元件)，214-控制器(图像控制装置)，230-激光显示装置，232、234、236-DMD(空间光调制元件)，238、240、242-光纤阵列光源，248-控制器(图像控制装置)。
具体实施例方式
下面，参照附图，详细说明本发明实施例。
(实施例1)[激光显示装置的结构]在图1～图3中表示了本发明实施例1的激光显示装置。该激光显示装置100作为通过用激光束L直接扫描屏幕102的图像显示面103，在该图像显示面103上投影显示黑白图像的投影型而构成。
如图1所示，在激光显示装置100中，作为激光束L的光源装置设置有光纤阵列光源66，在从该光纤阵列光源66射出的激光束L的光路上从光纤阵列光源66一侧按顺序配置有照明光学系统67、DMD(数字微反射镜器件)50、成像光学系统146、电流镜104和菲涅尔透镜106。
激光显示装置100具有用于接收来自装置的中央控制部等的图像信号和控制信号，控制图像显示动作的控制器(省略图示)，通过该控制器控制DMD50和电流镜104。控制器具有数据处理部和反射镜驱动控制部，在该数据处理部中，根据输入的图像数据，生成用于驱动控制DMD50的应该控制的区域内配置的微反射镜62(参照图10)的控制信号。此外，对于应控制的区域将在后面进行说明。另外，在反射镜驱动控制部中，根据由图像数据处理部生成的控制信号，控制应该控制的区域内配置的微反射镜62的反射面角度。此外，对于该反射面角度的控制将在后面进行说明。另外，控制器具有电流驱动控制部，该电流驱动控制部与来自检测由电流镜104反射到扫描区域外的激光束L的同步传感器(省略图示)的信号同步，控制电流镜104的驱动。
光纤阵列光源66例如如图4(A)所示，具有多个(例如6个)激光模块64，在各激光模块64中结合多模光纤30的一端。在多模光纤30的另一端结合芯径与多模光纤30相同并且包层直径比多模光纤30小的光纤31，如图4(C)所示，光纤31的出射端部(发光点)沿着与扫描方向正交的方向配列为1列，构成激光出射部68。此外，如图4(D)所示，也能沿着与扫描方向正交的方向把发光点排列为2列。
光纤31的出射端部如图4(B)所示，由表面平坦的两块支撑板65夹住固定。另外，在光纤31的光出射一侧，为了保护光纤31的端面，配置有玻璃等的透明保护板63。保护板63可以使光纤31的端面紧贴配置，也可以配置为密封光纤31的端面。在光纤31的出射端部，光密度高，容易聚集灰尘，所以容易劣化，但是通过配置保护板63，能防止灰尘对端面的附着，并且能使劣化延迟。
在图4(B)的例子中，为了无间隙地把包层直径小的光纤31的出射端排列为1列，在包层直径大的部分相邻的2条多模光纤30之间层叠多模光纤30，在层叠的多模光纤30上结合的光纤31的出射端排列为夹在包层直径大的部分相邻的2条多模光纤30上结合的光纤31的出射端之间。
这样的光纤如图5所示，在包层直径大的多模光纤30的激光出射一侧的顶端部分通过同轴结合，能取得长度1～30cm的包层直径小的光纤31。两条光纤30、31中，光纤31的入射端面融着结合在多模光纤30的出射端面上，使两光纤的中心轴一致。如上所述，光纤31的芯径31a具有与多模光纤30的芯径30a相同的大小。
另外，在长度短、包层直径大的光纤上融着了包层直径小的光纤的长方形光纤可以通过套圈或光连接器等结合在多模光纤30的出射端上。通过使用连接器等可装卸地结合，当包层直径小的光纤破损时，顶端部分的更换变得容易，能减少光纤阵列光源66(光头)的维护所需成本。此外，以下，有时把光纤31称作多模光纤30的出射端部。
作为多模光纤30和光纤31，可以是阶跃折射率光纤、集束性光纤、复合型光纤。例如，能使用三菱电线工业株式会社制造的阶跃折射率光纤。在本实施例中，多模光纤30和光纤31是阶跃折射率光纤，多模光纤30是包层直径＝125μm，芯径＝25μm，NA＝0.2，入射端面涂层的透射率＝99.5％以上，光纤31是包层直径＝60μm，芯径＝25μm，NA＝0.2。
一般，在红外区域的激光中，如果减小光纤的包层直径，则传输损失增加。因此，对应激光的波长带域来决定适合的包层直径。可是，波长越短，传输损失就越小，在从AGN类半导体激光出射的波长405nm的激光下，即使让包层的厚度{(包层直径-芯径)/2}为传输800nm波长带的红外线时的1/2左右，为传输光通信中使用的1.5μm波长带的红外线时的1/4左右，传输损失也几乎不增加。因此，能把包层直径减小到60μm。
可是，光纤31的包层直径并不限定于60μm。以往的光纤光源中使用的光纤的包层直径为125μm，但是包层直径变得越小，焦点深度就变得越深，所以希望多模光纤30的包层直径在80μm以下，更希望在60μm以下，更希望在40μm以下。而芯径至少需要3～4μm，所以光纤31的包层直径希望在10μm以上。
激光模块64由图6所示的合波激光光源(光纤光源)构成。该合波激光光源由以下部分构成排列固定在加热块10上的多个(例如7个)横多模或单模的AGN类半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6和LD7；与AGN类半导体激光器LD1～LD7分别对应设置的视准透镜11、12、13、14、15、16、17；1个汇聚透镜20；一条多模光纤30。此外，半导体激光器的个数并不局限于7个。一般，作为显示器用光源，希望其具有充分高的光输出。因此，本实施例的光纤阵列光源66容易取得高的光输出，所以适合作为显示器用光源。
AGN类半导体激光器LD1～LD7中，振荡波长都是公共的(例如，405nm)，最大输出也是公共的(例如，在多模激光器中，100mW，在单模激光器中，30mW)。此外，作为AGN类半导体激光器LD1～LD7，在350nm～450nm的波长范围下，可以使用具有所述405nm以外振荡波长的激光器。
所述合波激光光源如图7和图8所示，与其它光学要素一起收藏在上方开口的箱状外壳40内。外壳40具有为了封闭其开口而制作的外壳盖41，进行脱气处理后，导入密封气体，用外壳盖41封闭外壳40的开口，在由外壳40和外壳盖41形成的密封空间内密封着所述合波激光光源。
在外壳40的底面上固定着基板42，在该基板42的上表面上安装有所述加热板10、保持汇聚透镜20的汇聚透镜支架45和保持多模光纤30的入射端部的光纤支架46。保持多模光纤30的出射端部从形成在外壳40的壁面上的开口引出到外壳外。
另外，在加热板10的侧面安装着视准透镜支架44，保持着视准透镜11～17。在外壳40的横壁面上形成开口，通过该开口，向AGN类半导体激光器LD1～LD7供给驱动电流的布线47引出到外壳外。
此外，在图8中，为了避免图的复杂化，在多个AGN类半导体激光器中，只对AGN类半导体激光器LD7付与了编号。
图9是从正面观察所述视准透镜11～17及其安装部时的图。视准透镜11～17分别形成用平行的平面细长切取具有非球面的圆形透镜的包含光轴的区域的形状。例如，能通过对树脂或光学玻璃浇铸成形，形成该细长形状的视准透镜。视准透镜11～17的长度方向与AGN类半导体激光器LD1～LD7的发光点的排列方向(图9中的左右方向)正交，密排在所述发光点的排列方向上。
而作为AGN类半导体激光器LD1～LD7，使用具有发光宽度2μm的活性层，并且在与活性层平行的方向、垂直方向的束散角分别例如为10o、30o的状态下，分别发出激光输B1～B7的激光器。这些AGN类半导体激光器LD1～LD7配置为在与活性层平行的方向，发光点排为一列。
因此，从各发光点发出的激光束B1～B7如上所述，在对于细长形状的各视准透镜11～17，束散角大的方向与长度方向一致，束散角小的方向与宽度方向(与长度方向正交的方向)一致的状态下入射。即各视准透镜11～17的宽度为1.1mm，长度为4.6mm，入射到它们的激光束B1～B7的水平方向、垂直方向的束径分别为0.9mm、2.6mm。另外，视准透镜11～17分别为焦距f＝30mm，NA＝0.6，透镜配置间隔＝1.25mm。
汇聚透镜20是用平行的平面细长切取具有非球面的圆形透镜的包含光轴的区域，形成视准透镜11～17的排列方向即水平方向长，与它垂直的方向短的形状。该汇聚透镜20是焦距f2＝23mm，NA＝0.2。例如通过对树脂或光学玻璃浇铸成形，形成该汇聚透镜20。
照明光学系统如图2和图3所示，由以下部分构成把从光纤阵列光源66出射的激光变为平行光的1对组合透镜71；进行修正，使变为平行光的激光的光量分布变为均匀的1对组合透镜73；把修正了光量分布的激光束L汇聚到DMD50上的汇聚透镜75。组合透镜71具有使对于激光出射端的排列方向，靠近光轴的部分使光束扩展，远离光轴的部分使光束缩小，并且对于与该排列方向正交的方向，使光原封不动地通过的功能，修正激光束L，使光量分布变为均匀。
DMD50如图10所示，是在SRAM单元(存储单元)60上，微小反射镜(微反射镜)62由支柱支撑配置，构成像素部(像素)的多个(例如600个×800个)微小反射镜排列为点阵状而构成的反射器件。在各像素中，设置了最上部支撑在支柱上的微反射镜62，在微反射镜62的表面蒸镀了铝等反射率高的材料。该微反射镜62的反射率为90％以上。另外，在微反射镜62的正下方，通过包含铰链和轭，配置了通常的半导体存储器的生产线中制造的硅栅的CMOS的SRAM单元60，全体构成单块集成电路。
如果数字信号被写入DMD50的SRAM单元60，则支撑在支柱上的微反射镜62对于以对角线为中心配置了DMD50的基板一侧，在±α度(例如±10度)的范围中倾斜。图11(A)表示微反射镜62为工作状态的倾斜+α度的状态，图11(B)表示微反射镜62为非工作状态的倾斜-α度的状态。因此，如图10所示，通过按照图像信号，控制DMD的各像素中的微反射镜62的倾斜，入射到DMD50中的光(激光束L)象各微反射镜62的倾斜方向反射。
此外，在图10中，放大DMD50的一部分，表示微反射镜62被控制为+α度或-α度的状态的一例。各微反射镜62的工作和非工作控制由连接在DMD50上的未图示的控制器进行。这里，由工作状态的微反射镜62反射的激光束L被调制为扫描状态，向设置在DMD50的光出射一侧的成像光学系统146(参照图5)入射。另外，由非工作状态的微反射镜62反射的激光束L被调制为非扫描状态，入射到光吸收体(省略图示)中。
另外，希望DMD50倾斜配置为它的短边方向(列方向)与屏幕102中的副扫描方向(水平方向)成规定的倾角θ1(例如，0.1°～0.5°)。图12(A)表示不使DMD50倾斜时基于各微反射镜62的射束点BS和它的扫描轨迹，图12(B)表示使DMD50倾斜倾角θ1时的射束点BS和它的扫描轨迹。
在DMD50中，沿着屏幕102的主扫描方向所对应的长度方向(行方向)(箭头DL方向)排列了多个(例如80个)微反射镜62的微反射镜列沿着与副扫描方向对应的宽度方向(列方向)(箭头DR方向)排列了多组(例如600组)，但是，如图12(B)所示，通过使DMD50倾斜，基于各微反射镜的激光束L的扫描轨迹(扫描线)的间隔P2比不使DMD50倾斜时的扫描线间隔P1窄，能大幅度提高析像度。而因为DMD50的倾斜角微小，所以可以把使DMD50倾斜时的扫描宽度实质上与不使DMD50倾斜时的扫描宽度视为同一。
另外，如图12(B)所示，通过属于不同列的多个微反射镜62，相同主扫描线上的近同一位置(点)被重叠扫描(多重扫描)。这样，通过多重扫描，即使DMD50中的然一微反射镜62中存在动作不良等缺陷时，通过与存在该缺陷的微反射镜62沿着主扫描方向位于同一位置的微反射镜62调制的激光束L，扫描屏幕102，所以能使微反射镜62的缺陷引起的显示图像的图像缺陷不明显，或能防止图像缺陷的发生。
下面，说明DMD50的倾角θ1的具体设定方法的一例。在图14中，模式地表示了由一个DMD50在电流镜104的光反射面105上取得的二维像的照光区168。照光区168作为全体，沿着行方向排列j个射束点BS，沿着列方向排列k个射束点BS，沿着与副扫描方向对应的列方向，划分为包含S个射束点BS的N个小区域170(在图14中，作为一个例子，S＝4，j＝32，N＝5)。
这里，N与扫描主扫描方向上同一位置的射束点BS的个数(多重扫描数)一致。这时，DMD50的倾角θ1由以下表达式(1)算出。
θ1＝±tan-1(1/S) …(1)此外，代替使空间光调制元件的DMD自身倾斜，也可以如图13所示，把沿着DMD50的行方向(箭头DL方向)排列的多个微反射镜62(微反射镜列)在每一行中沿着行方向错开规定的间隔P3配置，即把各微反射镜62配置为交错状，与使DMD50倾斜时基本上取得共同的作用。
下面，说明在DMD50的光反射一侧设置的成像光学系统146。如图2和图3所示，在激光显示装置100中，在DMD50的光反射一侧设置了用于在电流镜104的光反射面105上成实像(基于微反射镜62的反射光象)的成像光学系统146。在成像光学系统146上从DMD50一侧向着电流镜104，按顺序配置了一对透镜系统54、58、微透镜阵列72、一对透镜系统80、82。
这里，透镜系统54、58例如作为具有规定的光学倍率的放大光学系统而构成，通过放大由DMD50的各微反射镜62分别反射的多条激光束L的集合(按照必要，把它称作“光束群”)的截面积，把入射到电流镜104的光反射面105上的光束群的照射面积。
微透镜阵列72是与DMD50的各微反射镜62一对一相对应的多个微透镜74一体形成的，这些微透镜74分别被支撑在位于分别透过透镜系统54、58的光束群的光轴的位置上，并且被配置在由透镜系统54、58形成微反射镜62的实像的面(共扼面)上。在微透镜阵列72中，多个微透镜74以与形成在共扼面上的各个微反射镜62的实像的间隔相同的间隔二维排列。这里，各微透镜74分别作为具有正透镜光学能力的汇聚透镜而构成。
透射微透镜阵列72的各微透镜74的激光束L入射到透镜系统80、82。从该透镜系统80、82出射的激光束L在电流镜104的光反射面105上成像，形成射束点BS。在本实施例中，射束点BS作为微反射镜62的反射光像的实像而成像，也可以设计成像光学系统146，使光源像(远场图形)作为射束点BS而在光反射面105成像。
下面，参照图12(B)和(C)，说明成像光学系统146的作用。包含透镜系统54、58的成像光学系统146通过放大由DMD50反射的激光束L的集合即光束群的截面积，把光反射面105上的光束群的照光区放大到所需大小。这时，由DMD50的各微反射镜62反射的激光束L也透射透镜系统54、58，它的束径按照成像光学系统146光学倍率被放大。因此，例如当在成像光学系统146上不配置微透镜74时，照射到光反射面105上的各射束点BS的点径按照成像光学系统146的光学倍率变大。因此，即使通过电流镜104把射束点BS向屏幕上投影，屏幕102上的MTF(Modulation Transfer Function)特性也按照成像光学系统146的光学倍率变低。
为了防止所述MTF特性的下降，在成像光学系统146上，在由透镜系统54、58形成微反射镜62的实像的位置(像位置)，与DMD50的各微反射镜62一对一对应，二维配置了多个微透镜74。由此，在电流镜104的光反射面105上成像的射束点BS缩小为图12(B)和(C)中用黑点所示，防止了在光反射面105上射束点BS彼此重叠。结果，不被成像光学系统146的光学倍率影响，能有效地改善屏幕102上的MTF特性，所以能大幅度提高屏幕102上显示的大尺寸图像的图像质量。
此外，在本实施例中，把成像光学系统146作为由四个透镜系统54、58、80、82以及微透镜阵列72构成的放大光学系统进行了说明，但是构成这样的成像光学系统146的透镜系统等的光学构件的个数能按照光路长度、光学倍率、像差等规格而增减，另外成像光学系统146可以是具有变焦透镜等可变倍率的光学系统。
电流镜104如图1所示，具有与主扫描方向平行的旋转轴108，支撑为能以该旋转轴108为中心旋转。在电流镜104中设置了磁驱动部(省略图示)，该磁驱动部产生与来自控制器的电流控制部的驱动信号的强度以及极性对应的大小以及方向的扭矩，使光反射面105以与基于磁驱动部的发生扭矩对应的角速度旋转。据此，由DMD50调制的激光束L(光束群)向屏幕102的方向反射，并且沿着副扫描方向(水平方向)偏转，以规定的副扫描速度扫描屏幕102，把在屏幕102上投影显示图像。这时，菲涅尔透镜106为了防止在屏幕102的周边部，显示图像变形，按照对屏幕102的入射位置，以不同的速度把由电流镜104反射的激光束L汇聚，把激光束L偏转，使入射到屏幕102的光束群变为平行光。
而如果在屏幕102的图像显示面103上照射405nm的激光束，则发白光的荧光体均匀分散，或涂敷了荧光体，形成了发光层。作为该荧光体，使用由稀土类元素活化而取得的铟铝石榴石荧光体等。因此，在激光显示装置100中，通过从AGN类半导体激光器发出的激光束L扫描图像显示面103，显示图像时，在图像显示面103上，用激光束L的反射光加上从荧光体发出的白光显示图像，所以提高了图像对比度，能显示容易观察的图像。
下面，说明上述结构的本实施例的激光显示装置100的动作。
在激光显示装置100中，从构成光纤阵列光源66的合波激光光源的AGN类半导体激光器LD1～LD7分别以反散光状态出射的激光束B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7分别如图6所示，由视准透镜11～17变为平行光。变为平行光的激光束B1～B7由汇聚透镜20聚光，汇聚到多模光纤30的芯30a的入射端面上。
在本实施例中，由视准透镜11～17和汇聚透镜20构成汇聚光学系统，该汇聚光学系统和多模光纤30构成合波光学系统。即如上所述，由汇聚透镜汇聚的激光束B1～B7入射高该多模光纤30的芯30a中，在光纤内传输，合波为一条激光束B，从结合在多模光纤30的出射端部的光纤31出射。
在各激光模块64中，当激光束B1～B7向多模光纤30的结合效率为0.85，AGN类半导体激光器LD1～LD7的各输出为30mW时，如图4所示，关于排列为阵列状的各光栅31，能取得输出180mW(＝30mW×0.85×7)的合波激光束B。因此，6条光纤31排列为阵列状的激光出射部68的输出约为1W(＝180mW×6)。
例如，在使半导体激光器和光纤1对1结合的以往的光纤光源中，通常使用输出30mW(毫瓦)左右的激光器作为半导体激光器，作为光纤，使用芯径50μm，包层直径125μm，NA(数值孔径)0.2的多模光纤，所以如果要取得约1W(瓦)的输出，就必须捆绑48(8×6)条多模光纤，因为发光区域的面积是0.62mm2(0.675×0.925mm)，所以激光出射部68的亮度为1.6×106(W/m2)，一条光纤的亮度为3.2×106(W/m2)。
而在本实施例中，如上所述，用6条多模光纤就能取得约1W的输出，激光出射部68的发光区域面积是0.0081mm2(0.325×0.025mm)，所以激光出射部68的亮度为123×106(W/m2)，与以往相比，能实现约80倍的高亮度。另外，一条光纤的亮度为90×106(W/m2)，与以往相比，能实现约约28倍的高亮度。据此，向DMD50入射的光束角度减小，作为结果，向图像显示面103(被扫描面)的入射的光束角度也减小，所以射束点的焦点深度能变深。
与显示图形相应的图像数据输入到连接在DMD50上的未图示的控制器中，暂时存储在控制器内的帧存储器中。该图像数据是以双值(点记录的有无)表示构成图像的各像素的浓度的数据。
控制器当接收到图像显示信号后，驱动光纤阵列光源66，并且按顺序每次读出多行存储在帧存储器中的图像数据，把该图像数据(行图像数据)向数据处理部输出。在数据处理部中，根据行图像数据，生成控制信号。而且，根据通过反射镜驱动控制部生成的控制信号，控制DMD50的各微反射镜的工作和非工作。这时，控制器在各规定的调制周期中，把图像数据从帧存储器向数据处理部输出，在各调制周期中，使DMD50对于激光束L的调制状态改变。
如果激光从光纤阵列光源66照射到DMD50，则当DMD50的微反射镜为工作状态时反射的激光束(光束群)通过成像光学系统146在电流镜104的光反射面105上成像。这时，电流驱动控制部以与DMD50的调制周期对应的角速度使电流镜104旋转。据此，对规定的各调制周期，由DMD50调制的激光束沿着副扫描方向在屏幕102的图像上移动(副扫描)，在图像显示面103上投影显示与图像数据对应的2维图像。
另外，如图15(A)和(B)所示，在本实施例中，在DMD50中，排列了800个微反射镜的微反射镜列在副扫描方向排列了600组，但是在本实施例中，由控制器进行控制，只驱动一部分的微反射镜列(例如800个×100列)。
如图15(A)所示，可以使用配置在DMD50的中央部的微反射镜列，如图15(B)所示，也可以使用配置在DMD50的端部的微反射镜列。另外，当一部分的微反射镜发生了缺陷时，也可以使用未发生缺陷的微反射镜列，按照状况适当变更使用的微反射镜列。
在DMD50的数据处理速度上存在界限，与使用的像素数成比例，决定1行的调制速度，所以通过只使用一部分的微反射镜列，可以使1行的调制速度变快。而当使光头对于被扫描面连续相对移动的显示方式时，没必要全部使用副扫描方向的像素。
例如，当只使用600组的微反射镜列内的300组时，如果与使用600组的全部时相比，则在每一行中，能以2倍速度调制。另外，当只使用600组的微反射镜列内的200组时，如果与使用600组的全部时相比，则在每一行中，能以3倍速度调制。当只使用600组的微反射镜列内的100组时，则在每一行中，能以6倍速度调制。
使用的微反射镜列的数量，即，排列在副扫描方向上的微反射镜的个数希望在10以上并且在200以下，更希望在10以上100以下。因为相当于1个像素的一个微反射镜的面积为15μm×15μm，所以如果换算为DMD50的使用区域，则希望在12mm×150μm以上，并且在12mm×3mm以下的区域，更希望在12mm×150μm以上，并且在12mm×1.5mm以下的区域。
只要使用的微反射镜列的数量在上述的范围内，便能够如图2和图3所示的那样，通过照明光学系统67把从光纤阵列光源66出射的激光束变为近平行光，照射到DMD50。通过DMD50照射激光的照射区域希望与DMD50的使用区域一致。如果照射区域比使用区域还宽，则激光的利用效率下降。
在以上说明的本实施例的激光显示装置100中，使DMD50的微反射镜62排列方向的至少列方向对于副扫描方向倾斜倾角θ1，通过按照沿着图像显示面103中的主扫描方向的光束的扫描密度设定该倾角θ1，沿着与主扫描方向对应的行方向，在DMD50中排列了j个微反射镜62，并且沿着与副扫描方向对应的列方向，在DMD50中排列了k个微反射镜62时，按照微反射镜62的列方向对于副扫描方向的倾角θ1的大小，通过j的N(N是正整数，N≤k)倍，即由(j×N)条激光束L，能对在图像显示面103中的同一扫描线上的各个不同位置进行扫描，所以通过适当调整微反射镜的列方向的倾角θ1的大小，就能使图像显示面103上显示的图像的像素密度增加到所需密度。
此外，在以上本实施例的记载中，作为空间光调制元件说明了DMD，但是只使用空间光调制元件的一部分像素部，提高数据传输速度的控制方法也能适用于液晶光闸阵列、干涉型光闸阵列等构造不同的其他空间光调制元件，当按照装置的规格等，使用DMD以外的其他空间光调制元件时，通过使用像素部的一部分，能提高数据传输速度。
结果，没必要象使用GLV等一维空间光调制元件的显示装置那样，按照显示像素的像素数的增加而增加一维空间光调制元件的设置个数，即使不增加DMD50的个数和像素数，只按照所需扫描密度设置微反射镜62的列方向的倾角θ1，就能显示具有所需像素密度的图像。
另外，在激光显示装置100中，由于设定微反射镜62列方向的倾角θ1，使沿着主扫描方向，N个微反射镜62位于同一位置，所以沿着主扫描方向，同一扫描线上的同一位置(同一像素)通过DMD50的配置在分别不同的列中的N个微反射镜62调制的激光束，能N次扫描(多重扫描)图像显示体的被扫描面，所以，即使在DMD50的微反射镜62存在缺陷时，也能使由于该微反射镜62的缺陷而产生的显示图像的图像质量下降不显著。
(实施例2)下面，说明本发明实施例2的激光显示装置110。在图16中表示了本发明实施例2的激光显示装置。该激光显示装置110作为通过混合了红色激光束LR、绿色激光束LG和蓝色激光束LB的彩色激光束LM直接扫描屏幕136的图像显示面137，在该图像显示面13上投影显示彩色图像的投影型而构成。此外，在实施例2的激光显示装置110中，对于与实施例1的激光显示装置100公共的部分采用了同一符号，省略了说明。
如图16所示，在激光显示装置110中，作为光源装置，设置有按发出与红色、绿色、蓝色等各色相应的输出为3W的紫外光的渐变放大型的3个AGN类半导体激光器(以下只称作“LD”)112、114、116。从这些LD112、114、116出射的激光束LR、LG、LB的光路上分别配置了照明光学系统118、120、122、DMD124、126、128以及成像光学系统130、132、134。这里，照明光学系统118、120、122、DMD124、126、128以及成像光学系统130、132、134除了分别对各激光束LR、LG、LB设置这一点外，与实施例1的激光束LR、LG、LB67、DMD50以及成像光学系统146具有公共的结构。
在激光显示装置100中，从LD112、114、116出射的激光束LR、LG、LB分别通过照明光学系统118、120、122，入射到DMD124、126、128，通过DMD124、126、128，根据红色、绿色、蓝色的图像数据调制。这些调制的三色激光束LR、LG、LB通过成像光学系统130、132、134在电流镜104的光反射面105上成象，并且在光反射面105上彼此混合。
电流镜104与实施例1的情况同样，以与DMD124、126、128的调制频率对应的角速度旋转，把混合激光束LR、LG、LB而生成的彩色激光束LM向屏幕136的方向反射，并且使激光束LM沿着副扫描方向偏转。该激光束LM通过菲涅尔透镜106投影到屏幕136的图像显示面137，显示彩色图像。
这里，在屏幕136的图像显示面137中通过彩色激光束LM的照射，分别发出红色光、绿色光和蓝色光的3种荧光体对于各显示像素分散配置。这里，作为分别发出红色光、绿色光和蓝色光的3种荧光体，例如作为红色荧光体，使用ZnCdS:Ag，作为绿色荧光体，使用ZnS:Cu，作为蓝色荧光体，使用ZnS:Ag。
另外，分别调制激光束LR、LG、LB的DMD124、126、128与实施例1的情况同样，稍微倾斜配置，使其短边方向(列方向)与屏幕136的副扫描方向(水平方向)成规定的倾角θ1(例如。0.1°～0.5°)。据此，基于各微反射镜的激光束的扫描轨迹(扫描线)的间隔比不使DMD124、126、128倾斜时的扫描线间隔窄，能大幅度提高析像度，另外，通过属于不同列的多个微反射镜重叠扫描(多重扫描)相同主扫描线上的近同一位置(点)，所以即使DMD124、126、128中的任意微反射镜中存在动作不良等缺陷时，也能使由于该微反射镜的缺陷而产生的显示图像的图像缺陷不显著。
(实施例3)下面，对本发明实施例3的激光显示装置200进行说明。图20表示本发明实施例3的激光显示装置。该激光显示装置200是，通过分别被3个DMD208、210、212调制后的激光束L1、L2、L3(以下表示为“L1～L3”。)直接对屏幕102的图像显示面103进行扫描，在图像显示面103上投影显示图像的投影型显示装置，其构成特别适合用于动画显示。此外，在实施例3的激光显示装置200中，对于与实施例1的激光显示装置100相同的部分使用相同的符号，并省略说明。
如图20所示，在激光显示装置200中，作为激光束L1～L3的光源设有3个光纤阵列光源202、204、206，在从这些光纤阵列光源202、204、206射出的激光束L1～L3的光路上，分别配置有照明光学系统67、DMD208、210、212及成像光学系统146。这里，激光显示装置200中的光纤阵列光源202、204、206及DMD208、210、212，除了是对于每个激光束L1～L3分别独立设置这一点外，具有与实施例1的光纤阵列光源66及DMD50相同的构成。此外，作为光源装置，也可以由半反光镜等的分光元件将从1个光纤阵列光源射出的激光束分光成3束激光束L1、L2、L3，将这些激光束L1、L2、L3分别照射在DMD208、210、212上。
在激光显示装置200中，从3个光纤阵列光源202、204、206射出的激光束L1、L2、L3分别通过照明光学系统67射入到DMD208、210、212，分别由DMD208、210、212进行调制。此时，在DMD208、210、212中，被输入从后述的控制器214中输出的对应各个不同的图像数据的控制信号S1、S2、S3，DMD208、210、212根据控制信号S1、S2、S3分别将激光束L1～L3调制成不同的状态。被DMD208、210、212调制后的激光束L1～L3分别通过成像光学系统146在电流镜104的光反射面105上成像。
电流镜104与实施例1的情况相同，以对应DMD208、210、212的调制频率的角速度进行旋转，将被DMD208、210、212调制后的激光束L1～L3反射向屏幕102，同时使激光束L1～L3沿着副扫描方向以规定的副扫描速度进行偏转。这些激光束L1～L3通过菲涅耳透镜106被投影到屏幕102的像素显示面103上的各个不同的显示区域AG1、AG2、AG3，从而在这些显示区域AG1、AG2、AG3上显示出图像。
激光显示装置200具有接收来自装置的中央控制部等的图像信号及控制信号，控制图像显示动作的控制器214，由该控制器214对DMD208、210、212及电流镜104等进行控制。控制器214具有数据处理部216和镜驱动控制部218。控制器214当1帧的图像数据被输入到帧存储器时，便将这1帧的图像数据分割成分别对应显示区域AG1、AG2、AG3的3种部分图像数据，然后将这3种部分图像数据输出到数据处理部216。在数据处理部216中，根据输入的3种图像数据生成3种控制信号S1、S2、S3，然后输出到镜驱动控制部218。
镜驱动控制部218将由数据处理部216生成的控制信号S1、S2、S3分别输出到DMD208、210、212。这样，被配置在各个DMD208、210、212中的应被控制的区域内的微反射镜62(参照图10)被控制在ON状态及OFF状态的某一种状态。此时，各个DMD208、210、212的应被控制的区域虽然其沿着副扫描方向的宽度与实施例1的DMD50的应被控制区域大致相等，但对于由控制信号S1、S2、S3控制的微反射镜62的在单位时间内的控制次数，与实施例1的DMD50比较，减少到大致其1/3。
下面，对如上述构成的实施例3的激光显示装置200的动作进行说明。
控制器214当接收到图像显示信号后，分别驱动光纤阵列光源202、204、206，同时从存储在帧存储器中的3种部分图像数据中分别逐行地顺序读出行图像数据，然后将该行图像数据输出到数据处理部216。在数据处理部216中，根据3种行图像数据生成控制信号，并将其输出到镜驱动控制部218。然后，由镜驱动控制部218根据生成的3种控制信号S1、S2、S3分别对各个DMD208、210、212的微反射镜62进行控制，使其成为ON状态或OFF状态。
当在屏幕102上进行1帧的图像显示时，控制器214从1帧的图像数据中生成分别对应显示区域AG1、AG2、AG3的部分图像数据，将从这些部分图像数据中分别读出的行图像数据在每个像素调制周期从帧存储器输出到数据处理部216。
数据处理部216根据行图像数据对每个像素调制周期生成控制信号，将该控制信号输出到镜驱动控制部。然后，控制器218由镜驱动控制部218根据3种控制信号分别控制在3个DMD208、210、212中的各个微反射镜62的光调制状态。这样，分别被DMD208、210、212调制的激光束L1、L2、L3分别以不同的入射角射入到电流镜104，由电流镜104分别反射到显示区域AG1、AG2、AG3，同时，以对应像素调制周期的副扫描速度沿着副扫描方向进行偏转，形成在显示区域AG1、AG2、AG3上的扫描。
控制器214通过以每个在屏幕102上显示的图像被更新为新的图像的周期的图像调制周期反复进行上述的控制，由被DMD208、210、212调制后的激光束L1、L2、L3在屏幕102上显示动画。
以上说明的本实施例的激光显示装置200，将从光纤阵列光源202、204、206射出的激光束L1、L2、L3分别照射在根据对应显示区域AG1、AG2、AG3得种部分图像数据光调制状态分别变化的3个DMD208、210、212上，由电流镜104使分别被这3个DMD208、210、212调制后的多束激光束L1、L2、L3(实际上是以微反射镜为单位被调制后的光束的集合的光束群)沿着副扫描方向进行偏转，由这3束激光束L1、L2、L3在屏幕102的图像显示面103上的3个显示区域AG1、AG2、AG3同时进行扫描。这样，由于在由被3个DMD中的任意一个DMD208、210、212调制后的激光束L1、L2、L3扫描的显示区域AG1、AG2、AG3中所包含的沿着副扫描方向的显示像素数成为在图像显示面103全体所包含的沿着副扫描方向的全体显示像素数的大致1/3，所以，对于在1个DMD208、210、212中被用于激光束L1～L3调制的微反射镜的单位时间的调制次数与实施例1的激光显示装置100那样的只使用1个DMD50在屏幕102的全体进行图像显示的情况比较，大致为其1/3，因此，能够将各个DMD208、210、212的微反射镜62的像素调制周期增加大致3倍。
结果，根据本实施例的激光显示装置200，能够在实现显示图像的高精细化的同时，以比由各个DMD208、210、212所具有的固有图像调制周期而得到的图像调制周期更短的时间进行图像的调制。即，能够以比由各个DMD208、210、212所具有的固有图像调制周期而得到的帧频更高速(约3倍)的帧频进行图像显示。
此外，在本实施例的激光显示装置中200中，是将屏幕102的图像显示面103沿副扫描方向分成3等份，将被分割的区域分别设定为显示区域AG1、AG2、AG3，但也可以将这些显示区域AG1、AG2、AG3设定成沿着副扫描方向形成部分的重叠。通过这样地使显示区域AG1、AG2、AG3的一部分重叠，可使各个显示区域AG1、AG2、AG3之间的边界不明显，从而可获得更高品质的图像(动画)。
另外，在本实施例的激光显示装置200中，是将图像显示面103的分割数设为3，设定了3个显示区域AG1、AG2、AG3，但只要将图像显示面103的分割数及与其相等的DMD的个数设定为2个以上便可，通过增加该分割数及DMD的个数，即使DMD的像素调制周期为一定，也能够分别对应显示图像中的在沿着副扫描方向上的像素数(分辨率)的增加及帧频的增加，因此，只要对应显示图像所要求的沿副扫描方向的分辨率及帧频设定分割数及DMD的个数便可。
另外，对于本实施例的激光显示装置200，虽然是将其作为具有单一色光源(GaN类半导体激光器)的黑白图像的显示装置进行了说明，但只要如实施例2的显示装置110那样，对应3色(红色、绿色及兰色)的每个激光束设置N个(例如3个)DMD，由分别被对应某一色的N个DMD调制后的激光束按顺序在N个显示区域上进行扫描，便可以比实施例1的显示装置100那样的只使用1个DMD50在图像显示面的全体上进行图像显示的情况，将N个DMD的像素调制周期提高大致3倍，因此，在实现高精细图像显示的真彩化的同时，能够以比由各个DMD所具有的固有像素调制周期所获得的帧频更高速的帧频进行彩色图像的显示。
(实施例4)下面，对本发明实施例4的激光显示装置230进行说明。图21表示本发明实施例4的激光显示装置。该激光显示装置230与实施例3的激光显示装置200同样地是，通过分别被3个DMD232、234、236调制后的激光束L1、L2、L3(以下表示为“L1～L3”。)直接对屏幕102的图像显示面103进行扫描，在图像显示面103上投影显示图像的投影型显示装置，其构成特别适合用于动画显示。此外，在实施例4的激光显示装置230中，对于与实施例1的激光显示装置100相同的部分使用相同的符号，并省略说明。
如图21所示，在激光显示装置230中，作为激光束L1～L3的光源设有3个光纤阵列光源238、240、242，这些光纤阵列光源238、240、242基本上是具有与实施例1的光纤阵列光源66相同的构成的激光光源，但其是能够在极短的规定的发光时间(例如1.3μs)发出具有一定强度的光(闪光)的闪光光源。在从这些光纤阵列光源238、240、242射出的激光束LS1～LS3的光路上，分别配置有照明光学系统67、DMD232、234、236。
这里，DMD232对激光束LS1进行调制，使激光束LS1的光轴与成像光学系统146的光轴一致。而且被DMD234调制的激光束LS2在DMD232与成像光学系统146之间，与成像光学系统146的光轴呈直角交叉，被DMD调制后的激光束LS3相对激光束LS2在成像光学系统146侧与成像光学系统146的光轴直角交叉。
在激光显示装置230中，在成像光学系统146的光轴与激光束LS1的光轴的交叉的位置上配置有第1半反射镜244。第1半反射镜244使激光束LS1不偏转方向地透射向成像光学系统146侧，同时将激光束LS2使其光轴与成像光学系统146的光轴形成一致地进行直角偏转，向成像光学系统146侧射出。
另外，在激光显示装置230中，在成像光学系统146的光轴与激光束LS3的光轴交叉的位置上配置有第2半反射镜246。第2半反射镜246使激光束LS1及激光束LS2不进行偏转地透射过成像光学系统146侧，同时将激光束LS3使其光轴与成像光学系统146的光轴形成一致地进行直角偏转，向成像光学系统146侧射出。
因此，在激光显示装置230中，从3个光纤阵列光源238、240、242射出的激光束LS1～LS3分别通过照明光学系统67射入到DMD232、234、236，分别被这些DMD232、234、236调制后的激光束LS1～LS3经过第1半反射镜244及第2半反射镜246或经过第2半反射镜246射入到成像光学系统146。此时，向DMD232、234、236从后述的控制器248输入对应各自不同的行图像数据的行控制信号R1、R2、R3，DMD232、234、236根据行控制信号R1、R2、R3分别将激光束LS1～LS3调制成各自不同的状态。被DMD232、234、236调制后的激光束LS1～LS3分别通过成像光学系统146在电流镜104的光反射面105上成像，同时在反射面105上合成为1束激光束L。
电流镜104与实施例1同样，以对应DMD232、234、236的调制周期的角速度进行旋转，将激光束L反射向屏幕102的方向，同时使激光束L3沿着副扫描方向以规定的副扫描速度进行偏转。该激光束L通过菲涅耳透镜106被投影在屏幕102的图像显示面103上，在图像显示面103上显示图像。
激光显示装置230具有接收来自装置的中央控制部等的图像信号及控制信号，由此控制图像显示动作的控制器248，由该控制器248对光纤阵列光源238、240、242、DMD232、234、236及电流镜104等实施控制。控制器248具有数据处理部250及镜驱动控制部252。控制器248当1帧的图像数据被输入到帧存储器时，便将这1帧的图像数据分割成分别对应行区域AL1、AL2、AL3的3种行图像数据，然后将这3种行图像数据输出到数据处理部250。在数据处理部250中，根据输入的3种行数据生成3种行控制信号R1、R2、R3，然后输出到镜驱动控制部252。
镜驱动控制部252将由数据处理部250生成的控制信号R1、R2、R3分别以规定的调制周期T输出到DMD232、234、236。这里，调制周期T是当设定构成显示图像的任意的各个主扫描线的行调制周期为TL、二维空间光调制元件的DMD232、234、236的个数为M(＝3)的情况下，通过(TL×M)所计算出的时间。这样，被配置在各个DMD232、234、236中的应被控制的区域内的微反射镜62(参照图10)中的沿着主扫描方向配置的多个微反射镜62被控制在ON状态及OFF状态的某一种状态，该光调制状态以调制周期T为周期发生变化。此时，由行控制信号R1、R2、R3使光调制状态发生变化的微反射镜62，不限于沿主扫描方向配置成1列，在对1条主扫描线由多个微反射镜62进行多重扫描的情况下，在与多重扫描数相等的列中所包含的微反射镜62的光调制状态在行控制信号R1、R2、R3的控制下同时进行变化。
下面，对如上述构成的实施例4的激光显示装置230的动作进行说明。
控制器248当接收到图像显示信号后，分别驱动光纤阵列光源238、240、242，使其分别以调制周期T为周期，以基本等于行调制周期TL的时间或者以比行调制周期TL稍短的时间顺序地发光，同时从存储在帧存储器中的3种行图像数据中分别逐行地顺序读出行图像数据，然后将该行图像数据输出到数据处理部250。在数据处理部250中，根据3种行图像数据生成行控制信号，并将其输出到镜驱动控制部252。
然后，如图22的时序图所示，由镜驱动控制部252根据生成的3种行控制信号R1、R2、R3分别对各个DMD232、234、236的沿主扫描方向配置的微反射镜62进行控制，使其成为ON状态或OFF状态。如图22的时序图所示，行控制信号R1、R2、R3分别以调制周期T为TL周期更新数据内容，与该数据内容的更新同步地，各个DMD232、234、236的沿主扫描方向配置的微反射镜62的光调制状态也被更新。
而且，各个光纤阵列光源238、240、242如图22所示那样，以调制周期T为周期，以基本等于行调制周期TL的时间顺序发光。这样，激光束LS1～LS3以调制周期T为周期，以基本等于行调制周期TL的时间顺序照射到DMD232、234、236上。由此，如果将光纤阵列光源238、240、242作为1个光源装置，则该光源装置通过光纤阵列光源238、240、242与行调制周期TL同步地顺序地发射出激光束LS1～LS3。各个DMD232、234、236分别根据行控制信号R1、R2、R3对激光束LS1～LS3进行调制。被这些DMD232、234、236调制后的激光束LS1～LS3在错开行调制周期的TL时刻顺序射入到电流镜104，在反射面105上合成为激光束L，同时通过由电流镜104使该激光束L进行偏转，形成在屏幕102的图像显示面103上的扫描(副扫描)，显示对应1帧的图像数据的显示。
控制器248在显示完1帧的图像后，通过以每个被显示在屏幕102上的图像被更新为新的图像的周期的图像调制周期反复进行上述的控制，由被DMD232、234、236调制后的激光束LS1、LS2、LS3在屏幕102上显示动画。
以上说明的本实施例的激光显示装置230，将从光纤阵列光源238、240、242与行调制周期TL同步闪烁射出的激光束LS1～LS3顺序地照射在3个DMD232、234、236上，将被3个DMD232、234、236中的光调制状态以调制周期T发生变化的沿着主扫描方向配置的微反射镜62顺序调制后的激光束LS1～LS3通过电流镜104合成为1束激光束L，使该激光束L沿着副扫描方向进行偏转，由该激光束L在屏幕102上进行扫描。这样，由于被3个DMD232、234、236调制后的激光束LS1～LS3被合成为1束激光束L通过使其在屏幕102上进行扫描(投影)，显示图像，因此，与实施例1的激光显示装置100那样的只使用1个DMD50在屏幕102的全体进行图像显示的情况比较，能够将各个DMD232、234、236中的沿着对应1条主扫描线的副扫描方向配置的微反射镜62的像素调制周期增加3倍。
结果，根据本实施例的激光显示装置230，能够在实现显示图像的高精细化的同时，以比由各个DMD232、234、236所具有的固有图像调制周期而得到的图像调制周期更短的时间进行图像的调制。即，能够以比由各个DMD232、234、236所具有的固有图像调制周期而得到的帧频更高速(约3倍)的帧频进行图像显示。
此外，在本实施例的激光显示装置中230中，是将屏幕102的图像显示面103设定为沿副扫描方向的3个行区域AL1、AL2、AL3，使用3个DMD232、234、236，使其分别对应这3个行区域AL1、AL2、AL3进行图像显示，但只要将行区域的设定数及与其相等的DMD的个数设定为2个以上便可，通过增加该行区域的设定数及DMD的个数，即使DMD的像素调制周期为一定，也能够分别对应显示图像中的在沿着副扫描方向上的像素数的(分辨率)增加及帧频的增加，因此，只要对应显示图像所要求的沿副扫描方向的分辨率及帧频设定分割数及DMD的个数便可。
此外，对于以上说明的实施例1～4的激光显示装置，只说明了使用DMD作为二维空间光调制元件时的情形，但是例如也能使用把干涉型的空间调制元件二维排列的光闸阵列和液晶光闸阵列。这里，作为干涉型的空间调制元件，列举出利用了法布里·帕罗干涉的光调制元件(干涉型光闸)。
下面，参照图17～图19，说明该干涉型光闸。如图17和图18所示，干涉型光闸具有对于入射光具有规定的角度而配置的一方电极303、与一方电极303至少隔着空隙相对的另一方电极304、安装在一方电极303和另一方电极304之间的透明的可弯曲薄膜307，通过在一方电极303和另一方电极304之间施加电压而产生的库仑力，使可弯曲薄膜307弯曲，调制透射该可弯曲薄膜307的光后出射。
即一方电极303组入透明基板301中，在另一方电极304的上方设置有介质多层膜反射镜305。另外，在透明基板301上，在左右设置了支柱302，在该支柱302的上端面设置了可弯曲薄膜307。在可弯曲薄膜307的与介质多层膜反射镜305相对的下表面，设置了又一介质多层膜反射镜306。因此，在上下两个介质多层膜反射镜305、306之间形成空隙309。在可弯曲薄膜307的上表面，与一方电极303相对设置了另一方电极304。
在这样构成的干涉型光闸中，如图19(a)的状态所示，当一方电极303和另一方电极304之间的电源电压Vgs的供给断开(OFF)时，上下两个介质多层膜反射镜305、306之间的空隙309的间隔变为toff。另外，如图19(b)的状态所示，当一方电极303和另一方电极304之间的电源电压Vgs的供给导通(ON)时，上下两个电介质多层膜反射镜305、306之间的空隙309的间隔变为ton。即如果在各电极303、304间施加电压Vgs，则由于产生的库仑力，可弯曲薄膜307变形，空隙309的间隔变窄。
这里，在可弯曲薄膜307的成膜时可调整toff，另外，ton的控制在施加的电压Vgs和可弯曲薄膜307变形时产生的复原力的平衡下成为可能。此外，为了进行更稳定的控制，也可以在电极303和可弯曲薄膜307之间形成隔离片，使位移变为一定。当该隔离片为绝缘体时，通过它的介电常数(1以上)，有减小施加电压的效果，另外，当为导电性时，该效果变得更大。另外，电极303、304、隔离片可以用同一材料形成。
另外，如图18所示，当光闸的面法线和入射光所成角度为θi时，干涉型光闸的光强透射率It由以下计算式表达。这里，R是介质多层膜反射镜305、306的光强反射率，n是空隙309的折射率(当空气时为1)，t是介质多层膜反射镜305、306间的空隙309的间隔，λ是光的波长。
It=11+4Rsin2[2πntcosθiλ]1(1-R)2]]>
这里，按如下设定ton、toff(m＝1)。ton＝1/2×λ[nm]，toff＝3/4×λ[nm]，λ＝405nm。另外，电介质多层膜反射镜305、306的光强度反射率R＝0.9，入射角θi＝0[deg]，空隙309为空气或稀有气体，折射率n＝1。这时的干涉型光闸的光强透射率对于波长的特性为当不施加电压Vgs时(toff时)，完全不透射光，当施加电压Vgs时(ton时)，透射以半导体激光的波长405[nm]为中心的光。
在干涉型光闸中，通过在一方电极303和另一方电极304之间施加电压Vgs而产生的库仑力，使可弯曲薄膜307弯曲，通过产生多层膜干涉效应，能对透射可弯曲薄膜307的光进行光调制。此外，如果满足干涉的条件，则空隙309的间隔t、折射率n、介质多层膜反射镜305、306的光强反射率R可以是任意的组合。另外，如果通过电压Vgs使间隔t连续变化，就能任意改变透射光谱的中心波长。由此，也能连续控制透射光量。即能进行基于施加电压的灰度控制。
即，在所述干涉型光闸沿着与主扫描方向和副扫描方向分别对应的行方向和列方向二维配置的光闸阵列中，通过使干涉型光闸的排列方向中至少列方向对于副扫描方向倾斜规定的倾角θ1，与实施例1和实施例2时同样，能大幅度提高析像度，并且即使任意干涉型光闸中存在缺陷时，也能使由于该干涉型光闸的缺陷而产生的显示图像的图像缺陷不显著。
另外，实施例1至4的激光显示装置是通过在屏幕102、136的图像显示面103、137上照射激光束L、LM，从图像显示面103、137，通过反射光和来自荧光体的发光来显示图像，但是把本发明的结构应用于在显示面板的图像显示面背面照射激光束L、LM，通过透射显示面板的光显示图像的背投型激光显示装置中，当然也能取得与实施例1至4的激光显示装置同样的效果。
如上所述，根据本发明的显示装置，分别抑制空间光调制元件的个数和像素数的增加，并且能容易实现显示图像的高精细化，并且能抑制装置的制造成本，而且，在实现显示图像的高精细化的同时，能够以比由空间光调制元件具有的固有的像素调制周期所获得的帧频更高速的帧频进行图像显示。
权利要求
1.一种显示装置，其特征在于包括射出照明用的光束的光源装置；二维排列对应图像信号分别改变光调制状态的多个像素部，在该像素部中对从所述光源装置入射到所述多个像素部的光束进行调制的空间光调制元件；对应所述多个像素部二维排列多个光束缩小部，把由所述像素部调制后的光束的束径由对应该像素部的所述光束缩小部进行缩小的像素尺寸调整装置；使由所述像素尺寸调整装置缩小了束径的光束的集合沿着规定的副扫描方向偏转，由该光束的集合扫描图像显示体的被扫描面的扫描装置；使扫描所述图像显示体的被扫描面的光束成像的成像光学系统；将所述多个像素部沿着分别与所述副扫描方向以及与该副扫描方向正交的主扫描方向对应的列方向和行方向直线排列，并且所述多个像素部的排列方向中至少使所述列方向对所述副扫描方向倾斜规定的倾角(θ1)；对应所述被扫描面中沿着所述主扫描方向的光束扫描密度，设定所述倾角(θ1)。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于设定所述倾角(θ1)，使多个所述像素部能够对所述被扫描面上的同一位置进行扫描。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于所述光源装置由射出红色激光束的红色激光光源装置、射出绿色激光束的绿色激光光源装置、射出蓝色激光束的蓝色激光光源装置构成，具有分别对从所述红色激光光源装置、所述绿色激光光源装置和所述蓝色激光光源装置射出的红色激光束、绿色激光束、蓝色激光束进行调制的多个所述空间光调制元件。
4.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于所述光源装置由以输出400nm带域的激光束的AGN半导体激光为光源的激光光源装置构成，并且作为图像显示体，使用了通过400nm带域的激光束的照射，使荧光体发出白光，显示图像的发光型屏幕。
5.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于所述光源装置由以输出400nm带域的激光束的AGN半导体激光为光源的激光光源装置构成，并且作为图像显示体，使用了在各个显示像素中具有通过400nm带域的激光束的照射发出红光的红色荧光体、通过所述激光束的照射发出绿光的绿色荧光体和通过所述激光束的照射发出蓝光的蓝色荧光体的荧光体屏幕。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的显示装置，其特征在于所述空间光调制元件由将分别能够进行光束调制的多个像素部二维排列的二维空间光调制元件构成，只使用所述多个像素部的一部分像素部，对从所述光源装置射出的光束进行调制。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的显示装置，其特征在于所述空间光调制元件由把能对应图像信号改变反射面的角度的多个微反射镜二维排列在基板上的数字微反射镜器件构成，只使用所述数字微反射镜器件的一部分的所述微反射镜对从所述光源装置射出的光束进行调制。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的显示装置，其特征在于所述空间光调制元件由二维排列的，具有被配置成相对从所述光源装置入射的光束具有规定的角度的一方电极、与该一方电极相对的另一方电极、安装在一方电极和另一方电极之间的透明的可弯曲薄膜，通过在一方电极和另一方电极之间施加电压而产生的库仑力使所述可弯曲薄膜弯曲，通过该可弯曲薄膜使光束透射或反射进行光束调制的干涉型光闸的光闸阵列构成。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的显示装置，其特征在于具有生成分别与图像显示体的被扫描面上的沿所述副扫描方向的不同的N个(N是2以上的整数)显示区域对应的N种图像信号，并且由该N种图像信号分别改变N个所述空间光调制元件的光调制状态的图像控制装置，使从所述光源装置射出的光束分别照射在N个所述空间光调制元件上，由所述扫描装置使分别被N个所述空间光调制元件调制后的N束所述光束的集合沿着所述副扫描方向偏转，由该N束所述光束的集合同时对被扫描面上的N个显示区域进行扫描。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的显示装置，其特征在于具有生成分别与在图像显示体的被扫描面上形成被显示的显示图像的主扫描线中的沿着所述副扫描方向顺序排列的M条(M是2以上的整数)主扫描线对应的M种行图像信号，并且由M种的图像信号以(所述主扫描线的调制周期TL×M)的调制周期T，分别改变M个所述空间光调制元件中的被沿着所述主扫描方向排列的像素部的光调制状态的图像控制装置，使由所述光源装置与所述调制周期T同步地频闪发光的光束顺序照射在M个所述空间光调制元件上，由所述扫描装置使被M个所述空间光调制元件顺序调制后的所述光束的集合沿着所述副扫描方向偏转，由该光束的集合对图像显示体的被扫描面进行扫描。
全文摘要
一种激光显示装置，在激光显示装置(100)中，使DMD(50)对于副扫描方向只倾斜微小的倾角，按照沿着图像显示面(103)中的主扫描方向的光束的扫描密度设定该倾角。由此，在DMD(50)中，沿着与副扫描方向以及主扫描方向分别对应的列方向以及行方向二维排列的微反射镜的排列方向也与副扫描方向只倾斜倾角，所以由DMD(50)的各微反射镜调制的激光束(L)的集合(光束)副扫描图像显示面(103)，能把显示的图像的像素密度增加到所需密度。从而，在抑制空间光调制元件的个数及像素数的增加的同时，实现图像显示的高精细化。
文档编号H04N9/31GK1470935SQ0314742
公开日2004年1月28日 申请日期2003年7月10日 优先权日2002年7月10日
发明者藤井武, 冈崎洋二, 永野和彦, 木村宏一, 一, 二, 彦 申请人:富士胶片株式会社