投射型表示装置
【課題】スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減して表示品質を向上させることが可能な投射型表示装置を提供する。
【解決手段】屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより拡散成形される拡散光を、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射するようにする。従来と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動させるようにする。従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【解決手段】屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより拡散成形される拡散光を、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射するようにする。従来と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動させるようにする。従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を発する光源を備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）をライトバルブ（ＬＶ：Light Valve）として用いた投射型表示装置（以下、液晶プロジェクタという）が盛んに開発されている。また、このような液晶プロジェクタにおいて、光源としてレーザ光源を用いるようにしたものも開発されている。
【０００３】
ところで、レーザ光源を用いた液晶プロジェクタでは、コヒーレント光であるレーザ光の干渉により生じるスペックルを低減する必要がある。このようなスペックルが発生すると、表示映像においてちらつきが生じ、表示品質が劣化してしまうからである。
【０００４】
そこで、従来よりスペックルを低減する方法として、種々のものが提案されている。例えば非特許文献１には、リアプロジェクタにおいて、スクリーンを揺動させることによりスペックルを低減させる方法が提案されている。また、非特許文献２には、スペックルを低減するための種々の方法が提案されている。また、特許文献１には、拡散板を回転させることによりスペックルを低減させる方法が提案されている。また、特許文献２には、機械的な駆動によるものではなく、スイッチング素子を用いてスペックルを低減させる方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２０８０８９号公報
【特許文献２】特開２００７−１１４３５８号公報
【非特許文献１】J．Opt．Soc．Am．，ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．１１，ｐ．１２９０−
【非特許文献２】「Speckle in Laser Imagery: Efficient Methods of Quantification and Minimization」，ＩＥＥＥ１９９９，ｐ．３５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１による方法では、拡散板による拡散光が常にライトバルブの全面に照射されていることから、電場間の干渉の効果がより大きくなってしまい、スペックルの低減効果が不十分であった。
【０００７】
また、上記特許文献２による方法では、スイッチング素子を利用することにより、離散的な光路同士を重ね合わせている。したがって、この離散的な位置においては、瞬時であるとはいえ一瞬、光路が固定されることになり、映像信号のフレーム周波数によっては、瞬間的にスペックル面が見えてしまう可能性が残るものであった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減して表示品質を向上させることが可能な投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の投射型表示装置は、レーザ光を発する光源部と、この光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる光路制御手段と、この光路制御手段から出射したレーザ光を拡散成形する光拡散成形手段と、この光拡散成形手段により拡散成形された拡散光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルと、この液晶パネルにより変調された拡散光をスクリーン上に投射する投射手段とを備えたものである。また、上記拡散光は、液晶パネル上に部分的に照射されると共に、その少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように液晶パネル上を連続的に移動するようになっている。
【００１０】
本発明の投射型表示装置では、光源部からのレーザ光の出射光路が、光路制御手段によって移動させられ、この光路制御手段から出射したレーザ光が、光拡散成形手段によって拡散成形され、拡散光として液晶パネルへ入射する。そしてこの拡散光が映像信号に基づいて液晶パネルにより変調され、変調された拡散光が投射手段によってスクリーン上に投射されることにより、映像信号に基づく映像表示がなされる。ここで、上記拡散光が液晶パネル上に部分的に照射されることにより、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、光路制御手段によってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【００１１】
本発明の投射型表示装置では、上記光拡散成形手段と液晶パネルとの間に、拡散光の強度分布を均一にするためのフライアイレンズ系を備えるようにするのが好ましい。このように構成した場合、液晶パネルへ入射する拡散光の光束が均一化するため、液晶パネル上の面内輝度分布が均一となる。これにより、表示映像における輝度分布も均一化されるため、表示品質がさらに向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の投射型表示装置によれば、光拡散成形手段により拡散成形される拡散光を液晶パネル上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、光路制御手段によってレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る投射型表示装置１の基本的な構成について説明する。図１は、投射型表示装置１の概略構成を表すものである。この投射型表示装置１は、以下説明するように各色ごとの３枚の液晶パネルを用いてカラー映像の表示を行ういわゆる３板式の液晶プロジェクタであり、携帯電話端末、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、モバイルコンピュータ、ゲーム機などに内蔵して用いることが可能である。
【００１５】
この投射型表示装置１は、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、モーター１３１と、斜め研磨プリズム１３２と、コリメーションレンズ１４１と、ダイクロイックミラー１２２，１２３と、ミラー１５１，１５２，１５３と、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと、フィールドレンズ１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂと、ダイクロイックプリズム１８と、投射レンズ１９とを備えている。このような構成により、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから発せられるレーザ光を液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂによって変調および透過させて映像光Ｌoutを生成し、これをスクリーン２上に投射して映像表示がなされるようになっている。なお、以下、「光軸」という場合には、上記光学系の光学中心同士を結んだ軸をいうものとする。
【００１６】
レーザ光源１０Ｒは赤色レーザ光Ｌ０ｒを発する光源であり、レーザ光源１０Ｇは緑色レーザ光Ｌ０ｇを発する光源であり、レーザ光源１０Ｂは青色レーザ光Ｌ０ｂを発する光源である。これらレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、例えば固体レーザや半導体レーザなどにより構成される。具体的には、半導体レーザの場合、レーザ光源１０Ｒとしては、ＩｎＡｌＧａＰ系のもの、レーザ光源１０Ｂとしては、ＧａＮ系やＩｎＧａＮ系のものを用いることができる。また、レーザ光源１０Ｇとしては、例えば半導体レーザによって励起される固体レーザ、いわゆるＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ、具体的には、ＹＶＯ４＋ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、結晶ＰＰＬＮ（Periodically Poled ＬｉＮｂＯ３）、またはＰＰ（Periodically Poled）ＭｇＯ・ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）などを用いることができる。
【００１７】
なお、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとして例えばエッジエミッテイング型半導体レーザを用いる場合には、これらレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射したレーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂをコリメーションレンズ系に入射させ、ビーム成形するようにするのが好ましい。通常、θ⊥、θ//（ファーフィールドパターン）が異なるため、楕円型ビームを概円形とするためであり、その程度を変えるようにしてもよい。このようなコリメーションレンズ系としては、市販されているものを用いてもよいし、水平方向および垂直方向の角度に合わせて２つのシリンドリカルレンズを用いて作製するようにしてもよい。
【００１８】
ビームエキスパンダ１１１Ｒは、赤色レーザ光Ｌ０ｒのビーム径を大きく（例えば、１ｍｍ程度）するためのものである。同様に、ビームエキスパンダ１１１Ｇは、緑色レーザ光Ｌ０ｇのビーム径を大きく（例えば、１ｍｍ程度）するためのものであり、ビームエキスパンダ１１１Ｂは、青色レーザ光Ｌ０ｂのビーム径を大きく（例えば、１ｍｍ程度）するためのものである。なお、これらビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、例えばレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが２次高調波を使用した固体レーザの場合において、コリメーションレンズ系と共に用いるようにするのが好ましい。固体レーザの場合、一般的にはレーザビーム径が小さ過ぎるからである。
【００１９】
λ／２板１１２Ｒは、ビームエキスパンダ１１１Ｒにより射出されたレーザ光Ｌ０ｒの偏光方向を１８０°回転させるものであり、λ／２板１１２Ｇは、ビームエキスパンダ１１１Ｇにより射出されたレーザ光Ｌ０ｇの偏光方向を１８０°回転させるものであり、λ／２板１１２Ｂは、ビームエキスパンダ１１１Ｂにより射出されたレーザ光Ｌ０ｂの偏光方向を１８０°回転させるものである。これらλ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂにより、各レーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂの偏光方向が揃うことになる。なお、通常のランプ系の３板式液晶プロジェクタの場合と同様に、緑色光であるレーザ光Ｌ０ｇの偏光方向のみを回転させるようにしてもよい。また、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが半導体レーザである場合には、キャビティ方向に依存して偏光軸は一定の方向を維持できるが、特に固体レーザの場合には偏光方向が素子ごとに異なることもあるため、このようなλ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂを用いるようにするのが好ましい。
【００２０】
ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂは、特定の波長領域の光のみを反射し、それ以外の波長領域の光を透過させるミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー１２１Ｒは、赤色の波長領域の光のみを反射させるミラーであり、λ／２板１１２Ｒにより射出されたレーザ光Ｌ０ｒを反射し、斜め研磨プリズム１３２の側へと導くようになっている。また、ダイクロイックミラー１２１Ｇは、緑色の波長領域の光のみを反射させるミラーであり、λ／２板１１２Ｇにより射出されたレーザ光Ｌ０ｇを反射し、斜め研磨プリズム１３２の側へと導くようになっている。また、ダイクロイックミラー１２１Ｂは、青色の波長領域の光のみを反射させるミラーであり、λ／２板１１２Ｂにより射出されたレーザ光Ｌ０ｂを反射し、斜め研磨プリズム１３２の側へと導くようになっている。なお、これらダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにより、斜め研磨プリズム１３２へ入射するレーザ光は、赤色光、緑色光および青色光の混合により得られる白色光となる。
【００２１】
斜め研磨プリズム１３２は、モーター１３１による回転駆動に応じて、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂから入射する白色光のレーザ光の出射経路を連続的に移動させるものである。具体的には、この斜め研磨プリズム１３２は、詳細は後述するが、例えば液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上においてビームスポット（拡散光）が連続的に円状に回転移動（例えば、１ｍｍΦビームスポットが直径２ｍｍ程度の円を描くような回転移動）するように、入射する白色光のレーザ光の出射経路を連続的に移動させるようになっている。この際、高速で回転する必要はなく、例えば数１０回転/秒程度で十分であり、その場合でも振動、それに起因するノイズ発生およびメカ的な信頼性も問題とはならない。また、価格的にも非常に安価とすることができる。ただし、ビームスポット（拡散光）が映像信号（図示せず）のフレーム周波数以上の回転数で回転移動するように、レーザ光の出射経路を連続的に移動させるようにするのが好ましい。後述するスペックルのノイズをより効果的に抑制することができるからである。なお、このようにビームスポットの径が１ｍｍΦ程度である場合、斜め研磨プリズム１３２を小型化することができると共に、モーター１３１の大きさも２〜３ｍｍ程度で済むため、省スペース化が可能となる。また、斜め研磨プリズム１３２における斜め角度は、この斜め研磨プリズム１３２とコリメーションレンズ１４１との間の距離Ｄ１、および後述する屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ上におけるビームスポットの回転直径により定まるようになっている。
【００２２】
コリメーションレンズ１４１は、斜め研磨プリズム１３２から出射した白色光のレーザ光を平行化するためのレンズである。
【００２３】
ダイクロイックミラー１２２，ダイクロイックミラー１２３は、コリメーションレンズ１４１を出射した白色光のレーザ光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光に分解させるために設けられるものである。これらダイクロイックミラー１２２，１２３は、特定の波長領域の光のみを全反射させ、それ以外の波長領域の光を透過させるようになっている。具体的には、ダイクロイックミラー１２２は、青色の波長領域の光を全反射させ、赤色および緑色の波長領域の光を透過させるようになっている。また、ダイクロイックミラー１２３は、緑色の波長領域の光を全反射させ、赤色の波長領域の光を透過させるようになっている。
【００２４】
ミラー１５１は、ダイクロイックミラー１２２により反射された青色の波長領域のレーザ光を反射させ、屈折型拡散素子１６Ｂの方向へと導くためのものである。また、ミラー１５２，１５３は、ダイクロイックミラー１２３を透過した赤色の波長領域のレーザ光を反射させ、屈折型拡散素子１６Ｒの方向へと導くためのものである。
【００２５】
屈折型拡散素子（ＥＤ：Engineered Diffuser）１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは、入射した赤色，緑色，青色の波長領域のレーザ光を拡散成形するものである。これら屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂはそれぞれ、例えば図２（Ａ）に示したように、多数のマイクロレンズ１６１をアレイ状に配列してなり、例えば図２（Ｂ）に示したようにして入射光Ｌin１が界面で屈折することにより、入射光Ｌin１を拡散成形するようになっている。また、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂはそれぞれ、拡散成形された光（拡散光）の面内強度分布および形状を矩形（アスペクト比を、例えば４：３または１６：９等）にほぼ任意に変化させることができるようになっている。これら屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより、詳細は後述するが、拡散光が液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射されると共に、その拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に回転移動（例えば、半径１ｍｍ（直径２ｍｍ）程度の該円形になるように回転移動）し、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上がほぼ均一の照度となるようになっている。
【００２６】
フィールドレンズ１４２Ｒは、屈折型拡散素子１６Ｒと液晶パネル１７Ｒとの間に配置されており、屈折型拡散素子１６Ｒにより拡散成形された赤色の波長領域の光（拡散光）を平行光に近づけるためのレンズである。また、フィールドレンズ１４２Ｇは、屈折型拡散素子１６Ｇと液晶パネル１７Ｇとの間に配置されており、屈折型拡散素子１６Ｇにより拡散成形された緑色の波長領域の光（拡散光）を平行光に近づけるためのレンズである。また、フィールドレンズ１４２Ｂは、屈折型拡散素子１６Ｂと液晶パネル１７Ｂとの間に配置されており、屈折型拡散素子１６Ｂにより拡散成形された青色の波長領域の光（拡散光）を平行光に近づけるためのレンズである。
【００２７】
液晶パネル１７Ｒは透過型の液晶パネルであり、フィールドレンズ１４２Ｒにより略平行化された赤色の波長領域の拡散光を、赤色用の映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、赤色用の映像光を生成する光変調素子である。同様に、液晶パネル１７Ｇもまた透過型の液晶パネルであり、フィールドレンズ１４２Ｇにより略平行化された緑色の波長領域の拡散光を、緑色用の映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、緑色用の映像光を生成する光変調素子である。また、液晶パネル１７Ｂもまた透過型の液晶パネルであり、フィールドレンズ１４２Ｂにより略平行化された青色の波長領域の拡散光を、青色用の映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、青色用の映像光を生成する光変調素子である。
【００２８】
ダイクロイックプリズム１８は、液晶パネル１７Ｒにより生成された赤色用の映像光と、液晶パネル１７Ｇにより生成された緑色用の映像光と、液晶パネル１７Ｂにより生成された青色用の映像光とを合成することにより、白色光である映像光Ｌoutを生成するクロスプリズムである。
【００２９】
投射レンズ１９は、ダイクロイックプリズム１８から射出した映像光Ｌoutを、スクリーン２上に投射するためのレンズである。
【００３０】
スクリーン２は、投射レンズ１９から射出した映像光Ｌoutが投射されるスクリーンであり、このスクリーン２上に映像信号に基づく映像表示がなされるようになっている。
【００３１】
ここで、斜め研磨プリズム１３２およびモーター１３１が本発明における「光路制御手段」の一具体例に対応し、モーター１３１が本発明における「第１の駆動手段」の一具体例に対応する。また、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂが、本発明における「光拡散成形手段」の一具体例に対応する。
【００３２】
次に、図１〜図５を参照して、本実施の形態の投射型表示装置１の作用および効果について詳細に説明する。
【００３３】
この投射型表示装置１では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出したレーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂが、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂによってそれらのビーム径が広げられたのち、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂによってそれらの偏光方向が１８０°回転され、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにより特定の波長領域のレーザ光のみが反射されることにより、白色光のレーザ光となって斜め研磨プリズム１３２へ入射する。
【００３４】
次に、この斜め研磨プリズム１３２を介してコリメーションレンズ１４１へ入射して白色光のレーザ光は、このコリメーションレンズ１４１によって平行化されたのち、ダイクロイックミラー１２２，１２３によってＲ，Ｇ，Ｂの３色の光に分解される。そしてＲの波長領域の光はミラー１５２，１５３によって反射されることにより屈折型拡散素子１６Ｒへ入射し、Ｇの波長領域の光はダイクロイックミラー１２３により反射されることによりそのまま屈折型拡散素子１６Ｇへ入射し、Ｂの波長領域の光はミラー１５１によって反射されることにより屈折型拡散素子１６Ｂへ入射する。
【００３５】
次に、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂでは、入射したＲ，Ｇ，Ｂの波長領域の光がそれぞれ拡散成形され、拡散光として液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂへそれぞれ入射する。これら各色の拡散光は、赤色用，緑色用，青色用の映像信号に基づいて液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂによりそれぞれ変調され、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色用の映像光となる。そしてこれらＲ，Ｇ，Ｂの各色用の映像光が、ダイクロイックプリズム１８によって合成されて白色光である映像光Ｌoutとなり、この映像光Ｌoutが投射レンズ１９によってスクリーン２上に投射されることにより、映像信号に基づく映像表示がなされる。
【００３６】
ここで、本実施の形態の投射型表示装置１では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂが、モーター１３１による回転駆動に応じて斜め研磨プリズム１３２により、例えば図３中に示した矢印Ｐ１のように、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ上においてビームスポットＢＳ１が連続的に円状に回転移動するように、それらの出射経路が連続的に移動させられる。
【００３７】
これにより、例えば図４および図５の中の矢印Ｐ２，Ｐ３に示したように、フィールドレンズ１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂの面上および液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上（特に、有効表示領域１７ａにおいて）においても、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより拡散成形された拡散光の照射領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ３１〜Ａ３４が連続的に円状に回転移動するようになる。また、これらの拡散光は、図４および図５に示した照射領域Ａ３１〜Ａ３４のように、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射され、スクリーン２上では、これら部分照射による各映像が合成されることになる。
【００３８】
これは、別々の液晶パネル上の一部分の照射による個々の電場Ｅｉ分布の合成、すなわちΣ（Ｅｉ）２に相当するため、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合（電場の干渉による合成電場が、（ΣＥｉ）２となる）と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。すなわち、液晶パネル上の照射電場は、各部分に連続的に照射される電場によって時分割され、最終的にはそれらの合成となる結果、平均操作によってスペックルによるノイズが低減する。なお、本実施の形態による投射型表示装置１では、スペックルによるノイズを測定した結果、約８％程度まで低減できることが分かった（従来の投射型表示装置では、約１０〜１２％程度）。
【００３９】
また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【００４０】
以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１によれば、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより拡散成形される拡散光を液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。
【００４１】
具体的には、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上において拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。
【００４２】
また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、拡散光が映像信号のフレーム周波数以上の回転数で回転移動するようにレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにした場合には、電場間の干渉効果をさらに抑えることができ、スペックルのノイズをより効果的に抑制することが可能となる。
【００４３】
また、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂとの間に、拡散光を平行光に近づけるためのフィールドレンズ１７２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂを設けるようにしたので、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上での光量ロスを少なくすることができる。よって、光利用効率を向上させ、表示映像の輝度を向上させることが可能となる。
【００４４】
また、光拡散成形手段として屈折型拡散素子（ＥＤ）１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを用いるようにしたので、例えば光拡散成形手段として、高次回折光が存在する回折型拡散素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いた場合と比べ、実質的な有効透過率を高めることができる（ＥＤでは約９０％、ＤＯＥでは約７０％）。よって、光利用効率をさらに向上させ、表示映像の輝度をより向上させることが可能となる。
【００４５】
さらに、レーザ光源として３色のレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを用いるようにしたので、白色光のレーザ光を射出するレーザ光源を用いた場合と比べ、レーザ光源部の小型化を実現することが可能となる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４７】
図６は、第２の実施の形態に係る投射型表示装置１Ａの要部構成を表すものである。この投射型表示装置１Ａは、上記第１の実施の形態と同様にいわゆる３板式の液晶プロジェクタであり、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、モーター１３１Ａと、ミラー１３２Ａと、コリメーションレンズ１４１Ａと、フライアイレンズ１４３Ａ，１４３Ｂと、コンデンサレンズ１４４と、フィールドレンズ１４５と、ダイクロイックミラー１２２，１２３と、ミラー１５１，１５２，１５３と、ダイクロイックプリズム１８と、投射レンズ１９とを備えている。本実施の形態では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂまでの光学系の構成と、ダイクロイックミラー１２２から投射レンズ１９までの光学系の構成とは、それぞれ、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂが配置されていないことと、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよびフィールドレンズ１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂが配置されていないこととを除けば、上記第１の実施の形態の投射型表示装置１と同様の構成となっている。したがって、上記第１の実施形態の投射型表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略するものとする。
【００４８】
ミラー１３２Ａは、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにより反射されたレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光を反射させ、屈折型拡散素子１６の方向へと導くためのものである。また、モーター１３１Ａは、このミラー１３２Ａに対するレーザ光の入射角が変化するように（例えば、４５°±α度で変化するように）、ミラー１３２Ａを回転駆動するものである。これにより、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上において、屈折型拡散素子１６による拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路が連続的に移動させられるようになっている。また、上記のようにミラー１３２Ａに対するレーザ光の入射角が４５°±αで変化するように設定されている場合には、ミラー１３２による反射光は、屈折型拡散素子１６に対し、水平方向±２α度に振れて入射することとなる。この場合、例えばα＝１°程度であり、屈折型拡散素子１６上での回転の直径が例えば２ｍｍ程度となるように設定する。すなわち、ｔａｎ（２α）＝１ｍｍ/Ｄ２（Ｄ２：ミラー１３２Ａと屈折型拡散素子１６との間の距離）となるようにαを設定する。
【００４９】
屈折型拡散素子（ＥＤ：Engineered Diffuser）１６は、第１の実施の形態で説明した屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと同様に、入射したレーザ光を拡散成形するものであり、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと同様に、多数のマイクロレンズ（図示せず）をアレイ状に配列してなる。これら屈折型拡散素子１６により、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと同様に、拡散光が液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射されると共に、その拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に回転移動し、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上がほぼ均一の照度となるようになっている。なお、この屈折型拡散素子１６による拡散角度は、フライアイレンズ１４３Ａ上での照射領域の面積が、このフライアイレンズ１４３Ａの有効面積の約１／３〜１／４程度となるように設定する。
【００５０】
コリメーションレンズ１４１Ａは、屈折型拡散素子１６から出射した拡散光を平行化するためのレンズである。
【００５１】
フライアイレンズ１４３Ａ，１４４Ｂは、コリメーションレンズ１４１Ａとコンデンサレンズ１４４との間に配置されており、入射した拡散光からなる光束を拡散させることにより、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂにおける拡散光の面内輝度分布（強度分布）を均一化するためのレンズである。
【００５２】
コンデンサレンズ１４４は、フライアイレンズ１４３Ａ，１４３Ｂから射出された複数の小光束を集光するためのレンズである。
【００５３】
フィールドレンズ１４５は、コンデンサレンズ１４４によってそれぞれ集光された小光束を平行光に近づけるためのレンズである。
【００５４】
ここで、ミラー１３２Ａおよびモーター１３１Ａが本発明における「光路制御手段」の一具体例に対応し、モーター１３１Ａが本発明における「第２の駆動手段」の一具体例に対応する。また、屈折型拡散素子１６が、本発明における「光拡散成形手段」の一具体例に対応する。
【００５５】
このような構成により本実施の形態の投射型表示装置１Ａでは、第１の実施の形態と同様に、例えば図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示したように、屈折型拡散素子１６上においてビームスポットＢＳ４が連続的に円状に回転移動する（矢印Ｐ４参照）ように、それらの出射経路が連続的に移動させられ、これにより、フィールドレンズ１４１Ａの面上（ビームスポットＢＳ５および矢印Ｐ５参照）、フライアイレンズ１４３Ａの面上（ビームスポットＢＳ６および矢印Ｐ６参照）および液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上においても、屈折型拡散素子１６により拡散成形された拡散光の照射領域が、連続的に円状に回転移動するようになる。したがって、拡散光が液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射されることにより、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、ミラー１３２Ａおよびモーター１３１Ａによってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【００５６】
以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１Ａにおいても、屈折型拡散素子１６により拡散成形される拡散光を液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、モーター１３１Ａおよびミラー１３２Ａによって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、上記第１の実施の形態と同様に、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。
【００５７】
具体的には、モーター１３１Ａおよびミラー１３２Ａによって、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上において拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。
【００５８】
また、屈折型拡散素子１６と液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂとの間に、拡散光の強度分布を均一にするためのフライアイレンズ１４３Ａ，１４３Ｂを設けるようにしたので、
液晶パネル１７Ｒ＜１７Ｇ，１７Ｂへの入射光束を均一化し、面内輝度分布を均一にすることができる。よって、上記第１の実施の形態と比べて光利用効率をより向上させ、表示映像の輝度をより向上させることが可能となる。
【００５９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６０】
図８は、第３の実施の形態に係る投射型表示装置１Ｂの全体構成を表すものである。この投射型表示装置１Ｂは、上記第１および第２の実施の形態とは異なり、以下説明するように１枚の液晶パネルを用いてカラー映像の表示を行ういわゆる単板式の液晶プロジェクタであり、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、透過回転体１３２Ｂと、この透過回転体１３２Ｂの回転駆動を行うモーター（図示せず）と、屈折型拡散素子１６と、フィールドレンズ１４２と、液晶パネル１７と、投射レンズ１９とを備えている。本実施の形態では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからλ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂまでの光学系の構成と、投射レンズ１の構成とは、上記第１の実施の形態の投射型表示装置１と同様の構成となっている。したがって、上記第１の実施形態の投射型表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略するものとする。
【００６１】
ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂは、特定の波長領域の光のみを反射し、それ以外の波長領域の光を透過させるミラーであると共に、それぞれの光を互いに異なる角度（入射角ψ（ψR，ψG，ψB））で透過回転体１３２Ｂ、屈折型拡散素子１６および液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂへ入射させるために設けられるものである。また、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｂは、ダイクロイックミラー１２１Ｇに対し、所定の角度（ここでは、ダイクロイックミラー１２１Ｒは、ダイクロイックミラー１２１Ｇに対して＋ψの角度、ダイクロイックミラー１２１Ｂは、ダイクロイックミラー１２１Ｇに対して−ψの角度）をなすように配置されている。
【００６２】
透過回転体１３２Ｂは、例えば図９に示した矢印Ｐ７のように、図示しないモーターによる回転駆動に応じて、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂからの入射光（例えば、入射光Ｌin３）の出射光路を連続的に移動させるものである。この透過回転体１３２Ｂは、透明な板を斜めに傾けて回転させたものであり、例えば光学ガラスや樹脂（Ｎ＝１．７程度）により構成される。これにより、液晶パネル１７上において、屈折型拡散素子１６による拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路が連続的に移動させられるようになっている。
【００６３】
なお、この透過回転体１３２Ｂにより生ずる拡散光の変位量Δｘは、図１１に示したように、例えば以下の式（１）により表される。
Δｘ＝ｌ×ｓｉｎ（θ−η）＝（ｄ／ｃｏｓη）×ｓｉｎ（θ−η） …（１）
【００６４】
液晶パネル１７は、例えば透過型の液晶パネルであり、屈折型拡散素子１６により拡散成形されてフィールドレンズ１４２により平行化された拡散光を、映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、映像光Ｌoutを生成する光変調素子である。
【００６５】
ここで、図１１および図１２を参照して、この液晶パネル１７の具体的な構成につて説明する。
【００６６】
液晶パネル１７は、複数の表示単位Ｐを有しており、例えば１．０型のＸＧＡ（eXtended Graphics Array）パネルである。この他にも、ＶＧＡ（Video Graphics Array）やＳＸＧＡ（Super Extended Graphics Array）などのパネルを用いるようにしてもよい。表示単位Ｐは、赤（Ｒ：Red）を表示する画素ＰR、緑（Ｇ：Green）を表示する画素ＰGおよび青（Ｂ：Blue）を表示する画素ＰBの３つの画素から構成されている。この液晶パネル１７は、対向する一対の基板、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）基板１７０と対向基板１７１との間に、ＴＦＴ基板１７０の側から、画素電極１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂ、液晶層１７３、対向電極１７４、マイクロレンズアレイ１７５がこの順に形成されたものである。なお、本実施の形態では、対向基板１７１が、光入射側の基板となっている。
【００６７】
ＴＦＴ基板１７０および対向基板１７１は、例えばガラスなどの透明基板を含んで構成されている。ＴＦＴ基板１７１には、図示しない画素駆動回路が形成されており、画素ＰR，ＰG，ＰBをそれぞれ駆動するゲート・ソース・ドレイン等を備えたＴＦＴスイッチング素子や、これらのＴＦＴスイッチング素子に接続されるゲート線やデータ線などの各種配線が設けられている。
【００６８】
画素電極１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂは、画素ＰR，ＰG，ＰBごとに形成され、対向電極１７４は、各画素に共通の電極として機能する。これらは、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明導電材料により構成されている。液晶層１７３は、例えばネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶などの液晶材料より構成されている。
【００６９】
マイクロレンズアレイ１７５は、複数のマイクロレンズ１７５ａから構成され、画素ＰR，ＰG，ＰBからなる表示単位Ｐごとに、１つのマイクロレンズ１７５ａが割り当てられるようになっている。ここで、図１２に、Ｘ方向からみたマイクロレンズ１７５ａの平面形状の一例を示す。このように、マイクロレンズ１７５ａの平面形状は、例えば正６角形となっている。この場合、画素ＰR，ＰG，ＰBごとに表示される像（イメージ）は、ドット状（スポット状）となる。なお、このマイクロレンズ１７５ａのレンズ面は、球面収差を抑制するために非球面形状とすることが好ましい。
【００７０】
ここで、透過回転体１３２Ｂおよび図示しないモーターが本発明における「光路制御手段」の一具体例に対応し、この図示しないモーター１３１が本発明における「第３の駆動手段」の一具体例に対応する。また、屈折型拡散素子１６が、本発明における「光拡散成形手段」の一具体例に対応する。
【００７１】
次に、図１１を参照して、液晶パネル１７における作用について、液晶パネル１７を例に挙げて説明する。
【００７２】
ダイクロイックミラー１２１Ｇで反射されたＧの波長領域のレーザ光ＬＧPは、液晶パネル１７の対向基板１７１の側に垂直に入射する。このＧの波長領域のレーザ光ＬＧPは、マイクロレンズ１７５ａによって屈折され、対向電極１７４、液晶層１７３を透過したのち、画素ＰGに対応する領域に集光される。一方、ダイクロイックミラー１２１Ｒで反射されたＲの波長領域のレーザ光ＬＲPは、液晶パネル１７の対向基板１７１の側に入射角ψRで入射する。このＲの波長領域のレーザ光ＬＲPは、マイクロレンズ１７５ａによって屈折され、対向電極１７４、液晶層１７３を透過したのち、画素ＰRに対応する領域に集光される。他方、ダイクロイックミラー１２１Ｂで反射されたＢの波長領域のレーザ光ＬＢPは、液晶パネル１７の対向基板１７１の側に入射角ψBで入射する。このＢの波長領域のレーザ光ＬＢPは、マイクロレンズ１７５ａによって屈折され、対向電極１７４、液晶層１７３を透過したのち、画素ＰBに対応する領域に集光される。
【００７３】
このように、３色の波長領域のレーザ光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPを、液晶パネル１７の光入射側の基板に設けられたマイクロレンズ１７５ａ（マイクロレンズアレイ１７５）に、それぞれ所定の入射角ψで入射させることにより、３つの画素領域に分配されて集光される。
【００７４】
また、ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPの入射角ψR，ψG，ψBをそれぞれ例えば＋８°，０，−８°とすることで、液晶パネル１７に入射する際の光発散角αは約３°（半値角、以下同様とする）と小さくなる。あるいは、入射角ψR，ψG，ψBをそれぞれ例えば＋５．５°，０，−５．５°とすることで、光発散角αは約２°と小さくなる。これら入射角ψと光発散角αの組み合わせは一例であり、特に限定されるものではないが、入射角ψR，ψBを小さくすることで、Ｆナンバーを大きくとることができるため、設計が容易になると共に、投射レンズの小型化、低コスト化につながる。また、光発散角αを小さくすることで、色の混色を防止し、色純度を高めることができる。
【００７５】
そして、各色の映像信号に基づいて対向電極１７４と画素電極１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂとの間に電圧が印加されると、各画素領域に分配される３色の波長領域のレーザ光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPはそれぞれ、液晶層１７３によって、その透過率が変調される。このとき、３色の波長領域のレーザ光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPは、液晶パネル１７において、各色用の映像信号に基づいて変調される。
【００７６】
ここで、本実施の形態の投射型表示装置１Ｂでは、第１の実施の形態と同様に、例えば図９に示したように、透過回転体１３２Ｂにより、屈折型拡散素子１６上においてビームスポットが連続的に円状に回転移動するように、それらの出射経路が連続的に移動させられ、これにより、フィールドレンズ１４２の面上および液晶パネル１７上においても、屈折型拡散素子１６により拡散成形された拡散光の照射領域が、連続的に円状に回転移動するようになる。したがって、拡散光が液晶パネル１７上に部分的に照射されることにより、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、透過回転体１３２Ｂおよび図示しないモーターによってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル１７上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【００７７】
以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１Ｂにおいても、屈折型拡散素子１６により拡散成形される拡散光を液晶パネル１７上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、透過回転体１３２Ｂおよび図示しないモーターによって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル１７上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、上記第１および第２の実施の形態と同様に、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。
【００７８】
具体的には、図示しないモーターおよび透過回転体１３２Ｂによって、液晶パネル１７上において拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。
【００７９】
以上、第１〜第３の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
【００８０】
例えば、上記第３の実施の形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢのうち、光ＬＧを中心光（光軸に沿って平行な方向に進行する光）として液晶パネルに垂直に入射させ、光ＬＲ，ＬＢを液晶パネルの垂線に対して斜めに入射するようにしたが、これに限定されず、光ＬＲを中心光、光ＬＧ，ＬＢを斜め入射光としてもよく、あるいは光ＬＢを中心光、光ＬＲ，ＬＧを斜め入射光としてもよい。
【００８１】
また、上記第３の実施の形態では、マイクロレンズ１７５ａの平面形状を正６角形としたが、これに限定されず、円形やｙ方向に長手方向を有する矩形状（シリンドリカルレンズ）でもあってもよい。
【００８２】
また、上記実施の形態では、光拡散成形手段として屈折型拡散素子（ＥＤ）１６，１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを用いる場合について説明したが、例えば光拡散成形手段として、高次回折光が存在する回折型拡散素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いるようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施の形態では、光源からの光をＲ，Ｇ，Ｂの３色に色分解したり、３色のレーザ光源を用いることにより、カラーの３次元映像を表示する場合について説明したが、これに限定されず、このような色分解光学系や３色のレーザ光源を用いずに、単色の３次元映像を表示するようにしてもよい。あるいは、３色のうちの２色を用いて３次元映像を表示するようにしてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施の形態では、液晶パネルが透過型の液晶パネルである場合について説明したが、例えば反射型の液晶パネルや、ＭＥＭＳ形式（例えば、ＤＭＤ素子）用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る投射型表示装置の全体を表す構成図である。
【図２】図１に示した屈折型拡散素子の詳細構成を表す写真および断面図である。
【図３】図１に示した屈折型拡散素子上におけるレーザ光の照射領域の移動態様を説明するための平面図である。
【図４】図１に示した屈折型拡散素子上、フィールドレンズ面上および液晶パネル上におけるレーザ光または拡散光の照射領域の移動態様を説明するための斜視図である。
【図５】図１に示した液晶パネル上における拡散光の照射領域の移動態様を説明するための平面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る投射型表示装置の主要部を表す構成図である。
【図７】図６に示した屈折型拡散素子上、コリメーションレンズ面上およびフライアイレンズ面上におけるレーザ光または拡散光の照射領域の移動態様を説明するための平面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る投射型表示装置の全体を表す構成図である。
【図９】図８に示した透過回転体の詳細構成を表す断面図である。
【図１０】図８に示した透過回転体の詳細構成を表す断面図である。
【図１１】図８に示した液晶パネルの詳細構成を表す断面図である。
【図１２】図１１に示したマイクロレンズの配置構成例を表す平面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１，１Ａ，１Ｂ…投射型表示装置、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…レーザ光源、１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ…ビームエキスパンダ、１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ…λ／２板、１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂ，１２２，１２３…ダイクロイックミラー、１３１，１３１Ａ…モーター、１３２…斜め研磨プリズム、１３２Ａ…ミラー、１３２Ｂ…透過回転体、１４１，１４１Ａ…コリメーションレンズ、１４２，１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂ…フィールドレンズ、１４３Ａ，１４３Ｂ…フライアイレンズ、１４４…コンデンサレンズ、１４５…フィールドレンズ、１５１〜１５３…ミラー、１６，１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ…屈折型拡散素子、１７，１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ…液晶パネル、１７ａ…有効表示領域、１７０…ＴＦＴ基板、１７１…対向基板、１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂ…画素電極、１７３…液晶層、１７４…対向電極、１７５…マイクロレンズアレイ、１７５ａ…マイクロレンズ、１８…ダイクロイックプリズム、１９…投射レンズ、２…スクリーン、Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂ…レーザ光、Ｌout…映像光、Ｌin１，Ｌin２，Ｌin３…入射光、Ｌ１，Ｌ２…光束、Ｄ１…斜め研磨プリズムとコリメーションレンズとの間の距離、Ｄ２…ミラーと屈折型拡散素子との間の距離、ＢＳ１，ＢＳ４〜ＢＳ６…ビームスポット（レーザ光の照射領域）、Ａ２１，Ａ２２，Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３，Ａ３４…拡散光の照射領域、α…ミラーの調整角度、β…拡散角度。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を発する光源を備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）をライトバルブ（ＬＶ：Light Valve）として用いた投射型表示装置（以下、液晶プロジェクタという）が盛んに開発されている。また、このような液晶プロジェクタにおいて、光源としてレーザ光源を用いるようにしたものも開発されている。
【０００３】
ところで、レーザ光源を用いた液晶プロジェクタでは、コヒーレント光であるレーザ光の干渉により生じるスペックルを低減する必要がある。このようなスペックルが発生すると、表示映像においてちらつきが生じ、表示品質が劣化してしまうからである。
【０００４】
そこで、従来よりスペックルを低減する方法として、種々のものが提案されている。例えば非特許文献１には、リアプロジェクタにおいて、スクリーンを揺動させることによりスペックルを低減させる方法が提案されている。また、非特許文献２には、スペックルを低減するための種々の方法が提案されている。また、特許文献１には、拡散板を回転させることによりスペックルを低減させる方法が提案されている。また、特許文献２には、機械的な駆動によるものではなく、スイッチング素子を用いてスペックルを低減させる方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２０８０８９号公報
【特許文献２】特開２００７−１１４３５８号公報
【非特許文献１】J．Opt．Soc．Am．，ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．１１，ｐ．１２９０−
【非特許文献２】「Speckle in Laser Imagery: Efficient Methods of Quantification and Minimization」，ＩＥＥＥ１９９９，ｐ．３５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１による方法では、拡散板による拡散光が常にライトバルブの全面に照射されていることから、電場間の干渉の効果がより大きくなってしまい、スペックルの低減効果が不十分であった。
【０００７】
また、上記特許文献２による方法では、スイッチング素子を利用することにより、離散的な光路同士を重ね合わせている。したがって、この離散的な位置においては、瞬時であるとはいえ一瞬、光路が固定されることになり、映像信号のフレーム周波数によっては、瞬間的にスペックル面が見えてしまう可能性が残るものであった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減して表示品質を向上させることが可能な投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の投射型表示装置は、レーザ光を発する光源部と、この光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる光路制御手段と、この光路制御手段から出射したレーザ光を拡散成形する光拡散成形手段と、この光拡散成形手段により拡散成形された拡散光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルと、この液晶パネルにより変調された拡散光をスクリーン上に投射する投射手段とを備えたものである。また、上記拡散光は、液晶パネル上に部分的に照射されると共に、その少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように液晶パネル上を連続的に移動するようになっている。
【００１０】
本発明の投射型表示装置では、光源部からのレーザ光の出射光路が、光路制御手段によって移動させられ、この光路制御手段から出射したレーザ光が、光拡散成形手段によって拡散成形され、拡散光として液晶パネルへ入射する。そしてこの拡散光が映像信号に基づいて液晶パネルにより変調され、変調された拡散光が投射手段によってスクリーン上に投射されることにより、映像信号に基づく映像表示がなされる。ここで、上記拡散光が液晶パネル上に部分的に照射されることにより、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、光路制御手段によってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【００１１】
本発明の投射型表示装置では、上記光拡散成形手段と液晶パネルとの間に、拡散光の強度分布を均一にするためのフライアイレンズ系を備えるようにするのが好ましい。このように構成した場合、液晶パネルへ入射する拡散光の光束が均一化するため、液晶パネル上の面内輝度分布が均一となる。これにより、表示映像における輝度分布も均一化されるため、表示品質がさらに向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の投射型表示装置によれば、光拡散成形手段により拡散成形される拡散光を液晶パネル上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、光路制御手段によってレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る投射型表示装置１の基本的な構成について説明する。図１は、投射型表示装置１の概略構成を表すものである。この投射型表示装置１は、以下説明するように各色ごとの３枚の液晶パネルを用いてカラー映像の表示を行ういわゆる３板式の液晶プロジェクタであり、携帯電話端末、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、モバイルコンピュータ、ゲーム機などに内蔵して用いることが可能である。
【００１５】
この投射型表示装置１は、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、モーター１３１と、斜め研磨プリズム１３２と、コリメーションレンズ１４１と、ダイクロイックミラー１２２，１２３と、ミラー１５１，１５２，１５３と、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと、フィールドレンズ１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂと、ダイクロイックプリズム１８と、投射レンズ１９とを備えている。このような構成により、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから発せられるレーザ光を液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂによって変調および透過させて映像光Ｌoutを生成し、これをスクリーン２上に投射して映像表示がなされるようになっている。なお、以下、「光軸」という場合には、上記光学系の光学中心同士を結んだ軸をいうものとする。
【００１６】
レーザ光源１０Ｒは赤色レーザ光Ｌ０ｒを発する光源であり、レーザ光源１０Ｇは緑色レーザ光Ｌ０ｇを発する光源であり、レーザ光源１０Ｂは青色レーザ光Ｌ０ｂを発する光源である。これらレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、例えば固体レーザや半導体レーザなどにより構成される。具体的には、半導体レーザの場合、レーザ光源１０Ｒとしては、ＩｎＡｌＧａＰ系のもの、レーザ光源１０Ｂとしては、ＧａＮ系やＩｎＧａＮ系のものを用いることができる。また、レーザ光源１０Ｇとしては、例えば半導体レーザによって励起される固体レーザ、いわゆるＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ、具体的には、ＹＶＯ４＋ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、結晶ＰＰＬＮ（Periodically Poled ＬｉＮｂＯ３）、またはＰＰ（Periodically Poled）ＭｇＯ・ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）などを用いることができる。
【００１７】
なお、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとして例えばエッジエミッテイング型半導体レーザを用いる場合には、これらレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射したレーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂをコリメーションレンズ系に入射させ、ビーム成形するようにするのが好ましい。通常、θ⊥、θ//（ファーフィールドパターン）が異なるため、楕円型ビームを概円形とするためであり、その程度を変えるようにしてもよい。このようなコリメーションレンズ系としては、市販されているものを用いてもよいし、水平方向および垂直方向の角度に合わせて２つのシリンドリカルレンズを用いて作製するようにしてもよい。
【００１８】
ビームエキスパンダ１１１Ｒは、赤色レーザ光Ｌ０ｒのビーム径を大きく（例えば、１ｍｍ程度）するためのものである。同様に、ビームエキスパンダ１１１Ｇは、緑色レーザ光Ｌ０ｇのビーム径を大きく（例えば、１ｍｍ程度）するためのものであり、ビームエキスパンダ１１１Ｂは、青色レーザ光Ｌ０ｂのビーム径を大きく（例えば、１ｍｍ程度）するためのものである。なお、これらビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、例えばレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが２次高調波を使用した固体レーザの場合において、コリメーションレンズ系と共に用いるようにするのが好ましい。固体レーザの場合、一般的にはレーザビーム径が小さ過ぎるからである。
【００１９】
λ／２板１１２Ｒは、ビームエキスパンダ１１１Ｒにより射出されたレーザ光Ｌ０ｒの偏光方向を１８０°回転させるものであり、λ／２板１１２Ｇは、ビームエキスパンダ１１１Ｇにより射出されたレーザ光Ｌ０ｇの偏光方向を１８０°回転させるものであり、λ／２板１１２Ｂは、ビームエキスパンダ１１１Ｂにより射出されたレーザ光Ｌ０ｂの偏光方向を１８０°回転させるものである。これらλ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂにより、各レーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂの偏光方向が揃うことになる。なお、通常のランプ系の３板式液晶プロジェクタの場合と同様に、緑色光であるレーザ光Ｌ０ｇの偏光方向のみを回転させるようにしてもよい。また、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが半導体レーザである場合には、キャビティ方向に依存して偏光軸は一定の方向を維持できるが、特に固体レーザの場合には偏光方向が素子ごとに異なることもあるため、このようなλ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂを用いるようにするのが好ましい。
【００２０】
ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂは、特定の波長領域の光のみを反射し、それ以外の波長領域の光を透過させるミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー１２１Ｒは、赤色の波長領域の光のみを反射させるミラーであり、λ／２板１１２Ｒにより射出されたレーザ光Ｌ０ｒを反射し、斜め研磨プリズム１３２の側へと導くようになっている。また、ダイクロイックミラー１２１Ｇは、緑色の波長領域の光のみを反射させるミラーであり、λ／２板１１２Ｇにより射出されたレーザ光Ｌ０ｇを反射し、斜め研磨プリズム１３２の側へと導くようになっている。また、ダイクロイックミラー１２１Ｂは、青色の波長領域の光のみを反射させるミラーであり、λ／２板１１２Ｂにより射出されたレーザ光Ｌ０ｂを反射し、斜め研磨プリズム１３２の側へと導くようになっている。なお、これらダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにより、斜め研磨プリズム１３２へ入射するレーザ光は、赤色光、緑色光および青色光の混合により得られる白色光となる。
【００２１】
斜め研磨プリズム１３２は、モーター１３１による回転駆動に応じて、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂから入射する白色光のレーザ光の出射経路を連続的に移動させるものである。具体的には、この斜め研磨プリズム１３２は、詳細は後述するが、例えば液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上においてビームスポット（拡散光）が連続的に円状に回転移動（例えば、１ｍｍΦビームスポットが直径２ｍｍ程度の円を描くような回転移動）するように、入射する白色光のレーザ光の出射経路を連続的に移動させるようになっている。この際、高速で回転する必要はなく、例えば数１０回転/秒程度で十分であり、その場合でも振動、それに起因するノイズ発生およびメカ的な信頼性も問題とはならない。また、価格的にも非常に安価とすることができる。ただし、ビームスポット（拡散光）が映像信号（図示せず）のフレーム周波数以上の回転数で回転移動するように、レーザ光の出射経路を連続的に移動させるようにするのが好ましい。後述するスペックルのノイズをより効果的に抑制することができるからである。なお、このようにビームスポットの径が１ｍｍΦ程度である場合、斜め研磨プリズム１３２を小型化することができると共に、モーター１３１の大きさも２〜３ｍｍ程度で済むため、省スペース化が可能となる。また、斜め研磨プリズム１３２における斜め角度は、この斜め研磨プリズム１３２とコリメーションレンズ１４１との間の距離Ｄ１、および後述する屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ上におけるビームスポットの回転直径により定まるようになっている。
【００２２】
コリメーションレンズ１４１は、斜め研磨プリズム１３２から出射した白色光のレーザ光を平行化するためのレンズである。
【００２３】
ダイクロイックミラー１２２，ダイクロイックミラー１２３は、コリメーションレンズ１４１を出射した白色光のレーザ光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光に分解させるために設けられるものである。これらダイクロイックミラー１２２，１２３は、特定の波長領域の光のみを全反射させ、それ以外の波長領域の光を透過させるようになっている。具体的には、ダイクロイックミラー１２２は、青色の波長領域の光を全反射させ、赤色および緑色の波長領域の光を透過させるようになっている。また、ダイクロイックミラー１２３は、緑色の波長領域の光を全反射させ、赤色の波長領域の光を透過させるようになっている。
【００２４】
ミラー１５１は、ダイクロイックミラー１２２により反射された青色の波長領域のレーザ光を反射させ、屈折型拡散素子１６Ｂの方向へと導くためのものである。また、ミラー１５２，１５３は、ダイクロイックミラー１２３を透過した赤色の波長領域のレーザ光を反射させ、屈折型拡散素子１６Ｒの方向へと導くためのものである。
【００２５】
屈折型拡散素子（ＥＤ：Engineered Diffuser）１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは、入射した赤色，緑色，青色の波長領域のレーザ光を拡散成形するものである。これら屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂはそれぞれ、例えば図２（Ａ）に示したように、多数のマイクロレンズ１６１をアレイ状に配列してなり、例えば図２（Ｂ）に示したようにして入射光Ｌin１が界面で屈折することにより、入射光Ｌin１を拡散成形するようになっている。また、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂはそれぞれ、拡散成形された光（拡散光）の面内強度分布および形状を矩形（アスペクト比を、例えば４：３または１６：９等）にほぼ任意に変化させることができるようになっている。これら屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより、詳細は後述するが、拡散光が液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射されると共に、その拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に回転移動（例えば、半径１ｍｍ（直径２ｍｍ）程度の該円形になるように回転移動）し、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上がほぼ均一の照度となるようになっている。
【００２６】
フィールドレンズ１４２Ｒは、屈折型拡散素子１６Ｒと液晶パネル１７Ｒとの間に配置されており、屈折型拡散素子１６Ｒにより拡散成形された赤色の波長領域の光（拡散光）を平行光に近づけるためのレンズである。また、フィールドレンズ１４２Ｇは、屈折型拡散素子１６Ｇと液晶パネル１７Ｇとの間に配置されており、屈折型拡散素子１６Ｇにより拡散成形された緑色の波長領域の光（拡散光）を平行光に近づけるためのレンズである。また、フィールドレンズ１４２Ｂは、屈折型拡散素子１６Ｂと液晶パネル１７Ｂとの間に配置されており、屈折型拡散素子１６Ｂにより拡散成形された青色の波長領域の光（拡散光）を平行光に近づけるためのレンズである。
【００２７】
液晶パネル１７Ｒは透過型の液晶パネルであり、フィールドレンズ１４２Ｒにより略平行化された赤色の波長領域の拡散光を、赤色用の映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、赤色用の映像光を生成する光変調素子である。同様に、液晶パネル１７Ｇもまた透過型の液晶パネルであり、フィールドレンズ１４２Ｇにより略平行化された緑色の波長領域の拡散光を、緑色用の映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、緑色用の映像光を生成する光変調素子である。また、液晶パネル１７Ｂもまた透過型の液晶パネルであり、フィールドレンズ１４２Ｂにより略平行化された青色の波長領域の拡散光を、青色用の映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、青色用の映像光を生成する光変調素子である。
【００２８】
ダイクロイックプリズム１８は、液晶パネル１７Ｒにより生成された赤色用の映像光と、液晶パネル１７Ｇにより生成された緑色用の映像光と、液晶パネル１７Ｂにより生成された青色用の映像光とを合成することにより、白色光である映像光Ｌoutを生成するクロスプリズムである。
【００２９】
投射レンズ１９は、ダイクロイックプリズム１８から射出した映像光Ｌoutを、スクリーン２上に投射するためのレンズである。
【００３０】
スクリーン２は、投射レンズ１９から射出した映像光Ｌoutが投射されるスクリーンであり、このスクリーン２上に映像信号に基づく映像表示がなされるようになっている。
【００３１】
ここで、斜め研磨プリズム１３２およびモーター１３１が本発明における「光路制御手段」の一具体例に対応し、モーター１３１が本発明における「第１の駆動手段」の一具体例に対応する。また、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂが、本発明における「光拡散成形手段」の一具体例に対応する。
【００３２】
次に、図１〜図５を参照して、本実施の形態の投射型表示装置１の作用および効果について詳細に説明する。
【００３３】
この投射型表示装置１では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出したレーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂが、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂによってそれらのビーム径が広げられたのち、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂによってそれらの偏光方向が１８０°回転され、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにより特定の波長領域のレーザ光のみが反射されることにより、白色光のレーザ光となって斜め研磨プリズム１３２へ入射する。
【００３４】
次に、この斜め研磨プリズム１３２を介してコリメーションレンズ１４１へ入射して白色光のレーザ光は、このコリメーションレンズ１４１によって平行化されたのち、ダイクロイックミラー１２２，１２３によってＲ，Ｇ，Ｂの３色の光に分解される。そしてＲの波長領域の光はミラー１５２，１５３によって反射されることにより屈折型拡散素子１６Ｒへ入射し、Ｇの波長領域の光はダイクロイックミラー１２３により反射されることによりそのまま屈折型拡散素子１６Ｇへ入射し、Ｂの波長領域の光はミラー１５１によって反射されることにより屈折型拡散素子１６Ｂへ入射する。
【００３５】
次に、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂでは、入射したＲ，Ｇ，Ｂの波長領域の光がそれぞれ拡散成形され、拡散光として液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂへそれぞれ入射する。これら各色の拡散光は、赤色用，緑色用，青色用の映像信号に基づいて液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂによりそれぞれ変調され、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色用の映像光となる。そしてこれらＲ，Ｇ，Ｂの各色用の映像光が、ダイクロイックプリズム１８によって合成されて白色光である映像光Ｌoutとなり、この映像光Ｌoutが投射レンズ１９によってスクリーン２上に投射されることにより、映像信号に基づく映像表示がなされる。
【００３６】
ここで、本実施の形態の投射型表示装置１では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂが、モーター１３１による回転駆動に応じて斜め研磨プリズム１３２により、例えば図３中に示した矢印Ｐ１のように、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ上においてビームスポットＢＳ１が連続的に円状に回転移動するように、それらの出射経路が連続的に移動させられる。
【００３７】
これにより、例えば図４および図５の中の矢印Ｐ２，Ｐ３に示したように、フィールドレンズ１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂの面上および液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上（特に、有効表示領域１７ａにおいて）においても、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより拡散成形された拡散光の照射領域Ａ２１，Ａ２２，Ａ３１〜Ａ３４が連続的に円状に回転移動するようになる。また、これらの拡散光は、図４および図５に示した照射領域Ａ３１〜Ａ３４のように、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射され、スクリーン２上では、これら部分照射による各映像が合成されることになる。
【００３８】
これは、別々の液晶パネル上の一部分の照射による個々の電場Ｅｉ分布の合成、すなわちΣ（Ｅｉ）２に相当するため、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合（電場の干渉による合成電場が、（ΣＥｉ）２となる）と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。すなわち、液晶パネル上の照射電場は、各部分に連続的に照射される電場によって時分割され、最終的にはそれらの合成となる結果、平均操作によってスペックルによるノイズが低減する。なお、本実施の形態による投射型表示装置１では、スペックルによるノイズを測定した結果、約８％程度まで低減できることが分かった（従来の投射型表示装置では、約１０〜１２％程度）。
【００３９】
また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【００４０】
以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１によれば、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂにより拡散成形される拡散光を液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。
【００４１】
具体的には、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上において拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。
【００４２】
また、モーター１３１および斜め研磨プリズム１３２によって、拡散光が映像信号のフレーム周波数以上の回転数で回転移動するようにレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにした場合には、電場間の干渉効果をさらに抑えることができ、スペックルのノイズをより効果的に抑制することが可能となる。
【００４３】
また、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂとの間に、拡散光を平行光に近づけるためのフィールドレンズ１７２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂを設けるようにしたので、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上での光量ロスを少なくすることができる。よって、光利用効率を向上させ、表示映像の輝度を向上させることが可能となる。
【００４４】
また、光拡散成形手段として屈折型拡散素子（ＥＤ）１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを用いるようにしたので、例えば光拡散成形手段として、高次回折光が存在する回折型拡散素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いた場合と比べ、実質的な有効透過率を高めることができる（ＥＤでは約９０％、ＤＯＥでは約７０％）。よって、光利用効率をさらに向上させ、表示映像の輝度をより向上させることが可能となる。
【００４５】
さらに、レーザ光源として３色のレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを用いるようにしたので、白色光のレーザ光を射出するレーザ光源を用いた場合と比べ、レーザ光源部の小型化を実現することが可能となる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４７】
図６は、第２の実施の形態に係る投射型表示装置１Ａの要部構成を表すものである。この投射型表示装置１Ａは、上記第１の実施の形態と同様にいわゆる３板式の液晶プロジェクタであり、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、モーター１３１Ａと、ミラー１３２Ａと、コリメーションレンズ１４１Ａと、フライアイレンズ１４３Ａ，１４３Ｂと、コンデンサレンズ１４４と、フィールドレンズ１４５と、ダイクロイックミラー１２２，１２３と、ミラー１５１，１５２，１５３と、ダイクロイックプリズム１８と、投射レンズ１９とを備えている。本実施の形態では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂまでの光学系の構成と、ダイクロイックミラー１２２から投射レンズ１９までの光学系の構成とは、それぞれ、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂが配置されていないことと、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよびフィールドレンズ１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂが配置されていないこととを除けば、上記第１の実施の形態の投射型表示装置１と同様の構成となっている。したがって、上記第１の実施形態の投射型表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略するものとする。
【００４８】
ミラー１３２Ａは、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂにより反射されたレーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光を反射させ、屈折型拡散素子１６の方向へと導くためのものである。また、モーター１３１Ａは、このミラー１３２Ａに対するレーザ光の入射角が変化するように（例えば、４５°±α度で変化するように）、ミラー１３２Ａを回転駆動するものである。これにより、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上において、屈折型拡散素子１６による拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路が連続的に移動させられるようになっている。また、上記のようにミラー１３２Ａに対するレーザ光の入射角が４５°±αで変化するように設定されている場合には、ミラー１３２による反射光は、屈折型拡散素子１６に対し、水平方向±２α度に振れて入射することとなる。この場合、例えばα＝１°程度であり、屈折型拡散素子１６上での回転の直径が例えば２ｍｍ程度となるように設定する。すなわち、ｔａｎ（２α）＝１ｍｍ/Ｄ２（Ｄ２：ミラー１３２Ａと屈折型拡散素子１６との間の距離）となるようにαを設定する。
【００４９】
屈折型拡散素子（ＥＤ：Engineered Diffuser）１６は、第１の実施の形態で説明した屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと同様に、入射したレーザ光を拡散成形するものであり、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと同様に、多数のマイクロレンズ（図示せず）をアレイ状に配列してなる。これら屈折型拡散素子１６により、屈折型拡散素子１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと同様に、拡散光が液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射されると共に、その拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に回転移動し、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上がほぼ均一の照度となるようになっている。なお、この屈折型拡散素子１６による拡散角度は、フライアイレンズ１４３Ａ上での照射領域の面積が、このフライアイレンズ１４３Ａの有効面積の約１／３〜１／４程度となるように設定する。
【００５０】
コリメーションレンズ１４１Ａは、屈折型拡散素子１６から出射した拡散光を平行化するためのレンズである。
【００５１】
フライアイレンズ１４３Ａ，１４４Ｂは、コリメーションレンズ１４１Ａとコンデンサレンズ１４４との間に配置されており、入射した拡散光からなる光束を拡散させることにより、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂにおける拡散光の面内輝度分布（強度分布）を均一化するためのレンズである。
【００５２】
コンデンサレンズ１４４は、フライアイレンズ１４３Ａ，１４３Ｂから射出された複数の小光束を集光するためのレンズである。
【００５３】
フィールドレンズ１４５は、コンデンサレンズ１４４によってそれぞれ集光された小光束を平行光に近づけるためのレンズである。
【００５４】
ここで、ミラー１３２Ａおよびモーター１３１Ａが本発明における「光路制御手段」の一具体例に対応し、モーター１３１Ａが本発明における「第２の駆動手段」の一具体例に対応する。また、屈折型拡散素子１６が、本発明における「光拡散成形手段」の一具体例に対応する。
【００５５】
このような構成により本実施の形態の投射型表示装置１Ａでは、第１の実施の形態と同様に、例えば図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示したように、屈折型拡散素子１６上においてビームスポットＢＳ４が連続的に円状に回転移動する（矢印Ｐ４参照）ように、それらの出射経路が連続的に移動させられ、これにより、フィールドレンズ１４１Ａの面上（ビームスポットＢＳ５および矢印Ｐ５参照）、フライアイレンズ１４３Ａの面上（ビームスポットＢＳ６および矢印Ｐ６参照）および液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上においても、屈折型拡散素子１６により拡散成形された拡散光の照射領域が、連続的に円状に回転移動するようになる。したがって、拡散光が液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射されることにより、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、ミラー１３２Ａおよびモーター１３１Ａによってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【００５６】
以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１Ａにおいても、屈折型拡散素子１６により拡散成形される拡散光を液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、モーター１３１Ａおよびミラー１３２Ａによって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、上記第１の実施の形態と同様に、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。
【００５７】
具体的には、モーター１３１Ａおよびミラー１３２Ａによって、液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ上において拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。
【００５８】
また、屈折型拡散素子１６と液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂとの間に、拡散光の強度分布を均一にするためのフライアイレンズ１４３Ａ，１４３Ｂを設けるようにしたので、
液晶パネル１７Ｒ＜１７Ｇ，１７Ｂへの入射光束を均一化し、面内輝度分布を均一にすることができる。よって、上記第１の実施の形態と比べて光利用効率をより向上させ、表示映像の輝度をより向上させることが可能となる。
【００５９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６０】
図８は、第３の実施の形態に係る投射型表示装置１Ｂの全体構成を表すものである。この投射型表示装置１Ｂは、上記第１および第２の実施の形態とは異なり、以下説明するように１枚の液晶パネルを用いてカラー映像の表示を行ういわゆる単板式の液晶プロジェクタであり、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、ビームエキスパンダ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、λ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、透過回転体１３２Ｂと、この透過回転体１３２Ｂの回転駆動を行うモーター（図示せず）と、屈折型拡散素子１６と、フィールドレンズ１４２と、液晶パネル１７と、投射レンズ１９とを備えている。本実施の形態では、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからλ／２板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂまでの光学系の構成と、投射レンズ１の構成とは、上記第１の実施の形態の投射型表示装置１と同様の構成となっている。したがって、上記第１の実施形態の投射型表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略するものとする。
【００６１】
ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂは、特定の波長領域の光のみを反射し、それ以外の波長領域の光を透過させるミラーであると共に、それぞれの光を互いに異なる角度（入射角ψ（ψR，ψG，ψB））で透過回転体１３２Ｂ、屈折型拡散素子１６および液晶パネル１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂへ入射させるために設けられるものである。また、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｂは、ダイクロイックミラー１２１Ｇに対し、所定の角度（ここでは、ダイクロイックミラー１２１Ｒは、ダイクロイックミラー１２１Ｇに対して＋ψの角度、ダイクロイックミラー１２１Ｂは、ダイクロイックミラー１２１Ｇに対して−ψの角度）をなすように配置されている。
【００６２】
透過回転体１３２Ｂは、例えば図９に示した矢印Ｐ７のように、図示しないモーターによる回転駆動に応じて、ダイクロイックミラー１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂからの入射光（例えば、入射光Ｌin３）の出射光路を連続的に移動させるものである。この透過回転体１３２Ｂは、透明な板を斜めに傾けて回転させたものであり、例えば光学ガラスや樹脂（Ｎ＝１．７程度）により構成される。これにより、液晶パネル１７上において、屈折型拡散素子１６による拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路が連続的に移動させられるようになっている。
【００６３】
なお、この透過回転体１３２Ｂにより生ずる拡散光の変位量Δｘは、図１１に示したように、例えば以下の式（１）により表される。
Δｘ＝ｌ×ｓｉｎ（θ−η）＝（ｄ／ｃｏｓη）×ｓｉｎ（θ−η） …（１）
【００６４】
液晶パネル１７は、例えば透過型の液晶パネルであり、屈折型拡散素子１６により拡散成形されてフィールドレンズ１４２により平行化された拡散光を、映像信号（図示せず）に基づいて変調させることにより、映像光Ｌoutを生成する光変調素子である。
【００６５】
ここで、図１１および図１２を参照して、この液晶パネル１７の具体的な構成につて説明する。
【００６６】
液晶パネル１７は、複数の表示単位Ｐを有しており、例えば１．０型のＸＧＡ（eXtended Graphics Array）パネルである。この他にも、ＶＧＡ（Video Graphics Array）やＳＸＧＡ（Super Extended Graphics Array）などのパネルを用いるようにしてもよい。表示単位Ｐは、赤（Ｒ：Red）を表示する画素ＰR、緑（Ｇ：Green）を表示する画素ＰGおよび青（Ｂ：Blue）を表示する画素ＰBの３つの画素から構成されている。この液晶パネル１７は、対向する一対の基板、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）基板１７０と対向基板１７１との間に、ＴＦＴ基板１７０の側から、画素電極１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂ、液晶層１７３、対向電極１７４、マイクロレンズアレイ１７５がこの順に形成されたものである。なお、本実施の形態では、対向基板１７１が、光入射側の基板となっている。
【００６７】
ＴＦＴ基板１７０および対向基板１７１は、例えばガラスなどの透明基板を含んで構成されている。ＴＦＴ基板１７１には、図示しない画素駆動回路が形成されており、画素ＰR，ＰG，ＰBをそれぞれ駆動するゲート・ソース・ドレイン等を備えたＴＦＴスイッチング素子や、これらのＴＦＴスイッチング素子に接続されるゲート線やデータ線などの各種配線が設けられている。
【００６８】
画素電極１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂは、画素ＰR，ＰG，ＰBごとに形成され、対向電極１７４は、各画素に共通の電極として機能する。これらは、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明導電材料により構成されている。液晶層１７３は、例えばネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶などの液晶材料より構成されている。
【００６９】
マイクロレンズアレイ１７５は、複数のマイクロレンズ１７５ａから構成され、画素ＰR，ＰG，ＰBからなる表示単位Ｐごとに、１つのマイクロレンズ１７５ａが割り当てられるようになっている。ここで、図１２に、Ｘ方向からみたマイクロレンズ１７５ａの平面形状の一例を示す。このように、マイクロレンズ１７５ａの平面形状は、例えば正６角形となっている。この場合、画素ＰR，ＰG，ＰBごとに表示される像（イメージ）は、ドット状（スポット状）となる。なお、このマイクロレンズ１７５ａのレンズ面は、球面収差を抑制するために非球面形状とすることが好ましい。
【００７０】
ここで、透過回転体１３２Ｂおよび図示しないモーターが本発明における「光路制御手段」の一具体例に対応し、この図示しないモーター１３１が本発明における「第３の駆動手段」の一具体例に対応する。また、屈折型拡散素子１６が、本発明における「光拡散成形手段」の一具体例に対応する。
【００７１】
次に、図１１を参照して、液晶パネル１７における作用について、液晶パネル１７を例に挙げて説明する。
【００７２】
ダイクロイックミラー１２１Ｇで反射されたＧの波長領域のレーザ光ＬＧPは、液晶パネル１７の対向基板１７１の側に垂直に入射する。このＧの波長領域のレーザ光ＬＧPは、マイクロレンズ１７５ａによって屈折され、対向電極１７４、液晶層１７３を透過したのち、画素ＰGに対応する領域に集光される。一方、ダイクロイックミラー１２１Ｒで反射されたＲの波長領域のレーザ光ＬＲPは、液晶パネル１７の対向基板１７１の側に入射角ψRで入射する。このＲの波長領域のレーザ光ＬＲPは、マイクロレンズ１７５ａによって屈折され、対向電極１７４、液晶層１７３を透過したのち、画素ＰRに対応する領域に集光される。他方、ダイクロイックミラー１２１Ｂで反射されたＢの波長領域のレーザ光ＬＢPは、液晶パネル１７の対向基板１７１の側に入射角ψBで入射する。このＢの波長領域のレーザ光ＬＢPは、マイクロレンズ１７５ａによって屈折され、対向電極１７４、液晶層１７３を透過したのち、画素ＰBに対応する領域に集光される。
【００７３】
このように、３色の波長領域のレーザ光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPを、液晶パネル１７の光入射側の基板に設けられたマイクロレンズ１７５ａ（マイクロレンズアレイ１７５）に、それぞれ所定の入射角ψで入射させることにより、３つの画素領域に分配されて集光される。
【００７４】
また、ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPの入射角ψR，ψG，ψBをそれぞれ例えば＋８°，０，−８°とすることで、液晶パネル１７に入射する際の光発散角αは約３°（半値角、以下同様とする）と小さくなる。あるいは、入射角ψR，ψG，ψBをそれぞれ例えば＋５．５°，０，−５．５°とすることで、光発散角αは約２°と小さくなる。これら入射角ψと光発散角αの組み合わせは一例であり、特に限定されるものではないが、入射角ψR，ψBを小さくすることで、Ｆナンバーを大きくとることができるため、設計が容易になると共に、投射レンズの小型化、低コスト化につながる。また、光発散角αを小さくすることで、色の混色を防止し、色純度を高めることができる。
【００７５】
そして、各色の映像信号に基づいて対向電極１７４と画素電極１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂとの間に電圧が印加されると、各画素領域に分配される３色の波長領域のレーザ光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPはそれぞれ、液晶層１７３によって、その透過率が変調される。このとき、３色の波長領域のレーザ光ＬＲP，ＬＧP，ＬＢPは、液晶パネル１７において、各色用の映像信号に基づいて変調される。
【００７６】
ここで、本実施の形態の投射型表示装置１Ｂでは、第１の実施の形態と同様に、例えば図９に示したように、透過回転体１３２Ｂにより、屈折型拡散素子１６上においてビームスポットが連続的に円状に回転移動するように、それらの出射経路が連続的に移動させられ、これにより、フィールドレンズ１４２の面上および液晶パネル１７上においても、屈折型拡散素子１６により拡散成形された拡散光の照射領域が、連続的に円状に回転移動するようになる。したがって、拡散光が液晶パネル１７上に部分的に照射されることにより、従来のように拡散光が常に液晶パネルの全面に照射される場合と比べ、電場間の干渉効果が抑えられる。また、透過回転体１３２Ｂおよび図示しないモーターによってレーザ光の出射光路が連続的に移動させられると共に、拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるようにして液晶パネル１７上を連続的に移動することにより、従来のように離散的な光路同士を重ね合わせる場合とは異なり、常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのが回避される。
【００７７】
以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１Ｂにおいても、屈折型拡散素子１６により拡散成形される拡散光を液晶パネル１７上に部分的に照射するようにしたので、従来よりも電場間の干渉効果を抑えることができる。また、透過回転体１３２Ｂおよび図示しないモーターによって、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させると共に、上記拡散光の少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なるように液晶パネル１７上を連続的に移動させるようにしたので、従来とは異なり常に光路が変動することとなり、瞬時であっても光路が固定するのを回避することができる。よって、上記第１および第２の実施の形態と同様に、スペックルによるノイズを従来よりも効果的に低減することができ、表示品質を向上させることが可能となる。
【００７８】
具体的には、図示しないモーターおよび透過回転体１３２Ｂによって、液晶パネル１７上において拡散光が連続的に回転移動するように、レーザ光源１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからのレーザ光の出射光路を連続的に移動させるようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。
【００７９】
以上、第１〜第３の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
【００８０】
例えば、上記第３の実施の形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢのうち、光ＬＧを中心光（光軸に沿って平行な方向に進行する光）として液晶パネルに垂直に入射させ、光ＬＲ，ＬＢを液晶パネルの垂線に対して斜めに入射するようにしたが、これに限定されず、光ＬＲを中心光、光ＬＧ，ＬＢを斜め入射光としてもよく、あるいは光ＬＢを中心光、光ＬＲ，ＬＧを斜め入射光としてもよい。
【００８１】
また、上記第３の実施の形態では、マイクロレンズ１７５ａの平面形状を正６角形としたが、これに限定されず、円形やｙ方向に長手方向を有する矩形状（シリンドリカルレンズ）でもあってもよい。
【００８２】
また、上記実施の形態では、光拡散成形手段として屈折型拡散素子（ＥＤ）１６，１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを用いる場合について説明したが、例えば光拡散成形手段として、高次回折光が存在する回折型拡散素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いるようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施の形態では、光源からの光をＲ，Ｇ，Ｂの３色に色分解したり、３色のレーザ光源を用いることにより、カラーの３次元映像を表示する場合について説明したが、これに限定されず、このような色分解光学系や３色のレーザ光源を用いずに、単色の３次元映像を表示するようにしてもよい。あるいは、３色のうちの２色を用いて３次元映像を表示するようにしてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施の形態では、液晶パネルが透過型の液晶パネルである場合について説明したが、例えば反射型の液晶パネルや、ＭＥＭＳ形式（例えば、ＤＭＤ素子）用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る投射型表示装置の全体を表す構成図である。
【図２】図１に示した屈折型拡散素子の詳細構成を表す写真および断面図である。
【図３】図１に示した屈折型拡散素子上におけるレーザ光の照射領域の移動態様を説明するための平面図である。
【図４】図１に示した屈折型拡散素子上、フィールドレンズ面上および液晶パネル上におけるレーザ光または拡散光の照射領域の移動態様を説明するための斜視図である。
【図５】図１に示した液晶パネル上における拡散光の照射領域の移動態様を説明するための平面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る投射型表示装置の主要部を表す構成図である。
【図７】図６に示した屈折型拡散素子上、コリメーションレンズ面上およびフライアイレンズ面上におけるレーザ光または拡散光の照射領域の移動態様を説明するための平面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る投射型表示装置の全体を表す構成図である。
【図９】図８に示した透過回転体の詳細構成を表す断面図である。
【図１０】図８に示した透過回転体の詳細構成を表す断面図である。
【図１１】図８に示した液晶パネルの詳細構成を表す断面図である。
【図１２】図１１に示したマイクロレンズの配置構成例を表す平面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１，１Ａ，１Ｂ…投射型表示装置、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…レーザ光源、１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ…ビームエキスパンダ、１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ…λ／２板、１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂ，１２２，１２３…ダイクロイックミラー、１３１，１３１Ａ…モーター、１３２…斜め研磨プリズム、１３２Ａ…ミラー、１３２Ｂ…透過回転体、１４１，１４１Ａ…コリメーションレンズ、１４２，１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂ…フィールドレンズ、１４３Ａ，１４３Ｂ…フライアイレンズ、１４４…コンデンサレンズ、１４５…フィールドレンズ、１５１〜１５３…ミラー、１６，１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ…屈折型拡散素子、１７，１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ…液晶パネル、１７ａ…有効表示領域、１７０…ＴＦＴ基板、１７１…対向基板、１７２Ｒ，１７２Ｇ，１７２Ｂ…画素電極、１７３…液晶層、１７４…対向電極、１７５…マイクロレンズアレイ、１７５ａ…マイクロレンズ、１８…ダイクロイックプリズム、１９…投射レンズ、２…スクリーン、Ｌ０ｒ，Ｌ０ｇ，Ｌ０ｂ…レーザ光、Ｌout…映像光、Ｌin１，Ｌin２，Ｌin３…入射光、Ｌ１，Ｌ２…光束、Ｄ１…斜め研磨プリズムとコリメーションレンズとの間の距離、Ｄ２…ミラーと屈折型拡散素子との間の距離、ＢＳ１，ＢＳ４〜ＢＳ６…ビームスポット（レーザ光の照射領域）、Ａ２１，Ａ２２，Ａ３１，Ａ３２，Ａ３３，Ａ３４…拡散光の照射領域、α…ミラーの調整角度、β…拡散角度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発する光源部と、
前記光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる光路制御手段と、
前記光路制御手段から出射したレーザ光を拡散成形する光拡散成形手段と、
前記光拡散成形手段により拡散成形された拡散光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルと、
前記液晶パネルにより変調された拡散光をスクリーン上に投射する投射手段と
を備え、
前記拡散光は、前記液晶パネル上に部分的に照射されると共に、その少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように前記液晶パネル上を連続的に移動する
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記光路制御手段は、前記液晶パネル上において前記拡散光が連続的に回転移動するように、前記光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記光路制御手段は、前記拡散光が前記映像信号のフレーム周波数以上の回転数で回転移動するように、前記光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる
ことを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記光拡散成形手段と前記液晶パネルとの間に、前記拡散光の強度分布を均一にするためのフライアイレンズ系を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記光拡散成形手段と前記液晶パネルとの間に、前記拡散光を平行光に近づけるためのフィールドレンズ系を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記光拡散成形手段が、屈折型拡散素子（ＥＤ）である
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記光拡散成形手段により拡散成形された拡散光を、Ｒ（Red：赤）、Ｇ（Green：緑）およびＢ（Blue：青）の３色の色光に分解するダイクロイックミラーを備え、
前記液晶パネルが、前記３色の色光ごとに別個に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記光路制御手段が、前記光源部からのレーザ光が入射する斜め研磨プリズムと、この斜め研磨プリズムを回線駆動する第１の駆動手段とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記光路制御手段が、前記光源部からのレーザ光を反射させるミラーと、このミラーに対するレーザ光の入射角が変化するようにミラーを回転駆動する第２の駆動手段とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記光路制御手段が、前記光源部からのレーザ光が入射する透過回転体と、この透過回転体を回線駆動する第３の駆動手段とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記液晶パネルは、一対の基板間に液晶層を封止してなり、
前記一対の基板のうちの光入射側の基板に、マイクロレンズアレイが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記液晶パネルが、透過型の液晶パネルである
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１】
レーザ光を発する光源部と、
前記光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる光路制御手段と、
前記光路制御手段から出射したレーザ光を拡散成形する光拡散成形手段と、
前記光拡散成形手段により拡散成形された拡散光を映像信号に基づいて変調する液晶パネルと、
前記液晶パネルにより変調された拡散光をスクリーン上に投射する投射手段と
を備え、
前記拡散光は、前記液晶パネル上に部分的に照射されると共に、その少なくとも一部の照射領域同士が互いに重なり合うように前記液晶パネル上を連続的に移動する
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記光路制御手段は、前記液晶パネル上において前記拡散光が連続的に回転移動するように、前記光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記光路制御手段は、前記拡散光が前記映像信号のフレーム周波数以上の回転数で回転移動するように、前記光源部からのレーザ光の出射光路を連続的に移動させる
ことを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記光拡散成形手段と前記液晶パネルとの間に、前記拡散光の強度分布を均一にするためのフライアイレンズ系を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記光拡散成形手段と前記液晶パネルとの間に、前記拡散光を平行光に近づけるためのフィールドレンズ系を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記光拡散成形手段が、屈折型拡散素子（ＥＤ）である
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記光拡散成形手段により拡散成形された拡散光を、Ｒ（Red：赤）、Ｇ（Green：緑）およびＢ（Blue：青）の３色の色光に分解するダイクロイックミラーを備え、
前記液晶パネルが、前記３色の色光ごとに別個に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記光路制御手段が、前記光源部からのレーザ光が入射する斜め研磨プリズムと、この斜め研磨プリズムを回線駆動する第１の駆動手段とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記光路制御手段が、前記光源部からのレーザ光を反射させるミラーと、このミラーに対するレーザ光の入射角が変化するようにミラーを回転駆動する第２の駆動手段とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記光路制御手段が、前記光源部からのレーザ光が入射する透過回転体と、この透過回転体を回線駆動する第３の駆動手段とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記液晶パネルは、一対の基板間に液晶層を封止してなり、
前記一対の基板のうちの光入射側の基板に、マイクロレンズアレイが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記液晶パネルが、透過型の液晶パネルである
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１６９０１２（Ｐ２００９−１６９０１２Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５８４３（Ｐ２００８−５８４３）
【出願日】平成２０年１月１５日（２００８．１．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１５日（２００８．１．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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