專利名稱：二維圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用相干(Coherent)光源作為光源的二維圖像形成裝置。更具 體地來(lái)說(shuō)，是涉及一種具有用于降低出現(xiàn)在顯示器內(nèi)的斑點(diǎn)雜訊(Speckle Noise)的手段 的二維圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
圖16所示的是以往的激光顯示器的概略結(jié)構(gòu)。來(lái)自RGB3色的激光光源101a 101c的各光束(Light Beam)，經(jīng)擴(kuò)束器(Beam Expander) 102而被放大，通過(guò)光線整合器 (Light Integrator) 103照射二維空間光調(diào)制元件107。此光線整合器103，是將長(zhǎng)方形 的單位透鏡(Unit lens)進(jìn)行二維配置而成的蠅眼透鏡(Fly-Eye Lens)，大體上呈高斯 (Gauss)分布的光強(qiáng)度分布，在二維空間光調(diào)制元件107上成為大體一樣的長(zhǎng)方形，以同樣 的強(qiáng)度照射二維空間光調(diào)制元件107。在二維空間光調(diào)制元件107的前面配置有擴(kuò)散板 105，通過(guò)擴(kuò)散板搖動(dòng)部112在其面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。通過(guò)了二維空間光調(diào)制元件107的各束光，經(jīng) 分色棱鏡(Dichroic Prism) 110而被合波，通過(guò)投射透鏡109作為全色映像被投射在屏幕 108 上。這種激光顯示器的特征在于，光源采用了單色性較強(qiáng)的激光光源。在使用了燈的 投影機(jī)中，由于是將燈光源的具有連續(xù)光譜的光分解成RGB3色，所以，RGB各自的光也具有 連續(xù)的光譜分布，因而不能顯示純粹的單色。與此相對(duì)，在激光顯示器中，由于使用單色光 源，因此能夠顯示色純度較高、色彩鮮艷的圖像。然而，在這種顯示器中，會(huì)出現(xiàn)由于作為光源使用了干涉性較高的激光光源而產(chǎn) 生的所謂斑點(diǎn)雜訊的問(wèn)題。斑點(diǎn)雜訊是激光在屏幕108上被散射時(shí)，來(lái)自屏幕108上各部 分的散射光彼此相互干涉而產(chǎn)生的微小的不規(guī)則的雜訊。為了抑制此斑點(diǎn)雜訊，在以往提 出的激光顯示器中，如圖16所述的那樣，采用了搖動(dòng)擴(kuò)散板105的結(jié)構(gòu)。S卩，擴(kuò)散板105，是將表面進(jìn)行磨研、加工成玻璃狀的擴(kuò)散板，對(duì)射入的光施加隨機(jī) 的相位調(diào)制。射入到擴(kuò)散板105的平行光束變成在一定角度內(nèi)隨機(jī)擴(kuò)散的發(fā)散光。通過(guò)了 擴(kuò)散板105的光，在二維空間光調(diào)制元件107上產(chǎn)生隨機(jī)的斑點(diǎn)雜訊。通過(guò)在擴(kuò)散板105 的表面內(nèi)搖動(dòng)該擴(kuò)散板，二維空間光調(diào)制元件107上的斑點(diǎn)雜訊高速地發(fā)生變化，同樣，投 射在屏幕108上的圖像的斑點(diǎn)雜訊也高速地發(fā)生變化。當(dāng)用眼睛觀察時(shí)，所看到的是高速 變化的斑點(diǎn)雜訊已被進(jìn)行時(shí)間平均、沒(méi)有雜訊的光滑的圖像。然而，在上述結(jié)構(gòu)中所存在的問(wèn)題是，被擴(kuò)散板105散射了的光的一部分會(huì)損失。 以下詳細(xì)說(shuō)明其情況。為了更有效地抑制斑點(diǎn)雜訊，只要使在擴(kuò)散板105的光的擴(kuò)散角變大就可以。這 時(shí)，照射二維空間光調(diào)制元件107的光的入射角變大，進(jìn)而照射屏幕108的光的指向屏幕108方向的入射角也變大。瞬間產(chǎn)生的斑點(diǎn)圖案，由于是依賴于向屏幕108方向的入射角， 所以通過(guò)以較大的角度射入，會(huì)產(chǎn)生更多的斑點(diǎn)圖案，從而能更有效地平均化。如上所述，在使擴(kuò)散角變大時(shí)，照射到二維空間光調(diào)制元件107的圖像框外的光 和被投射透鏡109的瞳孔擋掉(kick)的光會(huì)增加，從而造成光的損失。通過(guò)使二維空間光 調(diào)制元件107和擴(kuò)散板105之間的距離變小，雖然可以減少照射到二維空間光調(diào)制元件107 的圖像框外的光，但反過(guò)來(lái)，擴(kuò)散板105的粒子圖案會(huì)在屏幕108上成像而成為斑點(diǎn)雜訊以 外的雜訊。為此，有必要使二維空間光調(diào)制元件107和擴(kuò)散板105之間的距離保持有一定 的間隔，這樣則不能杜絕偏離到二維空間光調(diào)制元件107的圖像框外的光。另一方面，如果將在擴(kuò)散板105的擴(kuò)散角設(shè)在投射透鏡109的亮度(F值)以下， 雖然也可以防止被投射透鏡109擋掉所引起的光的損失，但是，通常、擴(kuò)散板105的擴(kuò)散特 性是相對(duì)于擴(kuò)散角其射出的光強(qiáng)度分布呈高斯函數(shù)狀的分布，隨著取的擴(kuò)散角的增大，被 投射透鏡109擋掉的光會(huì)增加。而且，在上述的激光顯示器中，由于是利用光線整合器103對(duì)射束的光強(qiáng)度進(jìn)行 均一化，所以在光線整合器103中需要有一定的光路長(zhǎng)度，這樣光線整合器103的長(zhǎng)度則變 長(zhǎng)。而且，由于射入到光線整合器103的射束經(jīng)由擴(kuò)束器102而被放大，因此射束徑也變大， 擴(kuò)束器102及光線整合器103均需要使用有較大徑的器件。其結(jié)果，由于擴(kuò)束器102及光 線整合器103大型化而使得光學(xué)系統(tǒng)變大，從而難以將激光顯示器進(jìn)行小型化。專利文獻(xiàn)1 日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平7-297111號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種二維圖像形成裝置，既能夠降低斑點(diǎn)雜訊，又可以減 少光的損失，并且，還能夠使光學(xué)系統(tǒng)小型化。本發(fā)明所提供的二維圖像形成裝置包括至少一個(gè)激光光源、使從上述激光光源 射出的光束的前進(jìn)方向改變的射束偏向單元、為使從上述射束偏向單元射出的光束的前進(jìn) 方向隨時(shí)間變化而驅(qū)動(dòng)上述射束偏向單元的驅(qū)動(dòng)單元、使通過(guò)上述射束偏向單元而被偏向 的光束一邊在其內(nèi)部反射一邊導(dǎo)向射出端的柱狀積分器(Rod Integrator)、將從上述柱狀 積分器射出的光束進(jìn)行投影的第1投影光學(xué)系統(tǒng)、對(duì)從上述第1投影光學(xué)系統(tǒng)射出的光束 進(jìn)行調(diào)制的二維空間光調(diào)制元件、以及將從上述二維空間光調(diào)制元件射出的光投影到指定 的面上的第2投影光學(xué)系統(tǒng)。在此二維圖像形成裝置中，既能夠降低斑點(diǎn)雜訊，又可以減少光的損失，并且，還 能夠使光學(xué)系統(tǒng)小型化。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是用于主要說(shuō)明圖1所示的棱鏡陣列的結(jié)構(gòu)的模式立體圖。圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖5是用于主要說(shuō)明圖4所示的柱狀透鏡的結(jié)構(gòu)的模式立體圖。圖6是本發(fā)明第四實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖7是圖6所示的二維圖像形成裝置中的柱狀透鏡的凹凸形狀的配置的示意圖。圖8是本發(fā)明第五實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖9是本發(fā)明第六實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖10是圖9所示的二維圖像形成裝置中使用的隨機(jī)模擬擴(kuò)散板的平面構(gòu)成的示 意圖。圖11是本發(fā)明第七實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖12是本發(fā)明第八實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖13是本發(fā)明第九實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖14是本發(fā)明第十實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖15是本發(fā)明第十一實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖16是以往的激光顯示器的概略結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例的二維圖像形成裝置進(jìn)行說(shuō)明。(第一實(shí)施例)圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖1所示的 二維圖像形成裝置包括激光光源1、棱鏡陣列(Prism Array)2、驅(qū)動(dòng)部3、柱狀積分器 (RodIntegrator) 4、投影光學(xué)系統(tǒng)5、場(chǎng)透鏡(Field Lens) 6、二維空間光調(diào)制元件7、投射 透鏡8。從作為相干光源的激光光源1射出的光束，通過(guò)棱鏡陣列2，射入柱狀積分器4。 在柱狀積分器4內(nèi)反復(fù)進(jìn)行內(nèi)部反射而到達(dá)了射出端的光束，通過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)5、介于場(chǎng) 透鏡6而被投射到透過(guò)型的二維空間光調(diào)制元件7上。二維空間光調(diào)制元件7由液晶快門 (Shutter)等構(gòu)成，通過(guò)根據(jù)從信號(hào)處理電路(圖示省略)輸出的圖像數(shù)據(jù)來(lái)控制各個(gè)快門 的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，對(duì)從投影光學(xué)系統(tǒng)5射出的射束，按照應(yīng)該顯示的圖像進(jìn)行調(diào)制并導(dǎo)出到投 射透鏡8。投射透鏡8，將從二維空間光調(diào)制元件7射出的光投影到屏幕(圖示省略)上。通過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)5而被投影到二維空間光調(diào)制元件7上的光束，如圖1所示成 為基本上發(fā)散的射束，場(chǎng)透鏡6則將基本上發(fā)散的射束轉(zhuǎn)換為收束射束，使得通過(guò)了二維 空間光調(diào)制元件7的光高效率地射入投射透鏡8。圖2是用于主要說(shuō)明圖1所示的棱鏡陣列的結(jié)構(gòu)的模式立體圖。如圖2所示，棱 鏡陣列2，由微小的棱鏡二維配置而成、例如，由微小的單位棱鏡2a在圓周上排列而成的圓 板構(gòu)成，通過(guò)由電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)部3旋轉(zhuǎn)，光束連續(xù)地通過(guò)不同的單位棱鏡2a而被偏 向。每個(gè)單位棱鏡2a，其表面朝向互不相同的方向，光束通過(guò)不同的單位棱鏡2a而被偏向 不同的方向。這樣，光束通過(guò)棱鏡陣列2的旋轉(zhuǎn)而在每單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)多個(gè)單位棱鏡2a，由于 是偏向各個(gè)方向，所以在柱狀積分器4的輸出端面，射束位置高速地變化，單位時(shí)間的平均 光照射功率在輸出端面內(nèi)變成一樣。為了進(jìn)一步提高一樣性，可以將各個(gè)單位棱鏡2a的表 面設(shè)成凹透鏡形狀，使被偏向的光束變成略微發(fā)散的射束，使柱狀積分器4的輸出端面的 光束成為一定以上的大小即可。這時(shí)，照射二維空間光調(diào)制元件7的光束的入射角時(shí)時(shí)刻刻在發(fā)生變化，其結(jié)果，由于照射屏幕的光束指向屏幕方向的入射角發(fā)生變化，因此，斑點(diǎn)雜訊高效率地受到抑制。本實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的要點(diǎn)在于，由于將棱鏡陣列2用于光束的偏向，所以能夠 正確地設(shè)計(jì)光束的偏向角。例如，投影光學(xué)系統(tǒng)5的放大倍率為2倍，投射透鏡8的亮度為 2. 5時(shí)，如果使從柱狀積分器4射出的光的F值在1. 25以下，光束則能全部通過(guò)投射透鏡8 的瞳孔內(nèi)側(cè)，從而可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)有因擋掉而引起的光損失的光學(xué)系統(tǒng)。
在此，由于柱狀積分器4是長(zhǎng)方體的光學(xué)棱鏡，光在通過(guò)內(nèi)部反射從射入端傳播 到射出端時(shí)，光的倒角得以保存，因此可以設(shè)計(jì)棱鏡陣列2的偏向角，使射入柱狀積分器4 的光束的倒角也成為相當(dāng)于F值1. 25的角度以下。而且，如果讓柱狀積分器4和棱鏡陣列2之間的距離充分接近，使因單位棱鏡2a 的偏向而引起的在柱狀積分器4的射入端面的射束位置偏移小于柱狀積分器4的射入端面 的尺寸，通過(guò)棱鏡陣列2而被偏向的光束則全部射入柱狀積分器4，照射二維空間光調(diào)制元 件7。為此，不會(huì)發(fā)生如以往的例子中所出現(xiàn)的那樣照射到二維空間光調(diào)制元件7的圖像框 外而成為損失的光，從而可實(shí)現(xiàn)光的損失非常小的光學(xué)系統(tǒng)。如上所述，在本實(shí)施例中，由于不會(huì)出現(xiàn)在投射透鏡8的瞳孔被擋掉的光或照射 到二維空間光調(diào)制元件7的圖像框外而成為損失的光，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光的損失非常小的光 學(xué)系統(tǒng)。而且，在本實(shí)施例中，由于從激光光源1射出的光束沒(méi)有被放大，利用小型的柱狀 積分器4可使光束的強(qiáng)度分布為一定，所以不需要使用大型的擴(kuò)束器及光線整合器，可使 光學(xué)系統(tǒng)小型化，從而二維圖像形成裝置也能夠小型化。(第二實(shí)施例)圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖3所示的二維 圖像形成裝置和圖1所示的二維圖像形成裝置的不同點(diǎn)在于，附加有偏振光射束分束器 (Polarizing Beam Splitter) 9，并且透過(guò)型的二維空間光調(diào)制元件7被更換為反射型的二 維空間光調(diào)制元件7a，投射透鏡8被配置在偏振光射束分束器9的上部，其他方面因與圖1 所示的二維圖像形成裝置相同，因此在此對(duì)相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其詳細(xì)的說(shuō) 明。反射型的二維空間光調(diào)制元件7a，例如可以由在硅基板上配置強(qiáng)感應(yīng)液晶、被稱 為所謂的LCOS(Liquid Crystal On Silicon)設(shè)備的二維空間光調(diào)制元件構(gòu)成。在LCOS 二維空間光調(diào)制元件中，光學(xué)開(kāi)關(guān)呈二維排列，基于輸入信號(hào)其反射光的偏振光方向得以 旋轉(zhuǎn)。因此，被偏振光射束分束器9反射的入射光中，射入到處于ON狀態(tài)的光學(xué)開(kāi)關(guān)的光， 其偏振光方向被旋轉(zhuǎn)而反射，通過(guò)偏振光射束分束器9而射入投射透鏡8。在此光學(xué)系統(tǒng)中，如果應(yīng)用象以往的例子那樣將擴(kuò)散板配置在反射型的二維空間 光調(diào)制元件7a的附近來(lái)防止斑點(diǎn)雜訊的方法時(shí)，則在圖3中用虛線的長(zhǎng)方形所表示的位置 上配置擴(kuò)散板。怎么說(shuō)呢，因?yàn)槿绻诜瓷湫偷亩S空間光調(diào)制元件7a和投射透鏡8之間 配置擴(kuò)散板，投射在屏幕上的圖像就會(huì)變模糊，因此不能在來(lái)自反射型的二維空間光調(diào)制 元件7a的反射光通過(guò)的光路中配置擴(kuò)散板。為此，在擴(kuò)散板和反射型的二維空間光調(diào)制元件7a之間就存在有偏振光射束分 束器9，由于其光路變長(zhǎng)，由擴(kuò)散板擴(kuò)散的光許多偏離到反射型的二維空間光調(diào)制元件7a 的圖像框外。這樣，在組合使用反射型的二維空間光調(diào)制元件7a和擴(kuò)散板時(shí)，光的損失尤其會(huì)變大。與此相對(duì)，在本實(shí)施例中，除了第一實(shí)施例的效果，還由于不需要把擴(kuò)散板放置在反射型的二維空間光調(diào)制元件7a的跟前，所以能夠防止光量的降低，本發(fā)明在使用反射型二維空間光調(diào)制元件時(shí)特別有效。(第三實(shí)施例)圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖5是用于主要說(shuō)明圖4所示的柱狀透鏡的結(jié)構(gòu)的模式立體圖。本實(shí)施例中，在激光光源1至柱狀積分器4之間，配置通過(guò)2個(gè)驅(qū)動(dòng)部3a、3b而被旋轉(zhuǎn)的2個(gè)柱狀透鏡(Lenticular Lens) 10a、10b，使光束偏向。其他方面因與圖1所示的二維圖像形成裝置相同，所以對(duì)相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。在本實(shí)施例中使用的柱狀透鏡10a、10b，是通過(guò)在圓盤狀的基板上的圓環(huán)區(qū)域中形成波浪狀的光滑的凹凸形狀而形成的柱狀透鏡，凹凸形狀被配置成其凹凸形狀的方向朝向圓盤基板的半徑方向。因此，柱狀透鏡10a、10b，其截面呈波浪狀光滑的凹凸形狀，使射入 光束偏向與凹凸形狀呈直角的方向。柱狀透鏡10a、10b，以圓盤基板的中心為旋轉(zhuǎn)中心，在其面內(nèi)分別通過(guò)由電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)部3a、3b而旋轉(zhuǎn)。每當(dāng)射入的光束穿過(guò)柱狀透鏡10a、10b的凹凸形狀時(shí)，光束被反復(fù)偏向與凹凸形狀相垂直的方向。這時(shí)，使用2個(gè)柱狀透鏡10a、10b,柱狀透鏡10a、IOb 如圖所示被配置成一個(gè)柱狀透鏡IOa使入射光偏向水平方向，而另一個(gè)柱狀透鏡IOb使入射光偏向垂直方向。每個(gè)柱狀透鏡10a、10b的凹凸形狀的深度或周期，被設(shè)計(jì)成其傾斜角為使得由投射透鏡8帶來(lái)的擋掉不會(huì)發(fā)生。本實(shí)施例的二維圖像形成裝置的特長(zhǎng)是，柱狀透鏡10a、10b的表面由連續(xù)的面構(gòu)成，因?yàn)闆](méi)有不連續(xù)點(diǎn)，因此不存在由于光的散亂而引起的損失。例如，在第一實(shí)施例中使用的棱鏡陣列2中，在棱鏡和棱鏡鄰接的邊界線處其表面形狀為不連續(xù)，光束照射在此不連續(xù)的線上時(shí)，雖然微少但光被散亂而成為損失。與此相對(duì)，在柱狀透鏡10a、10b中，因其表面形狀光滑，沒(méi)有邊界線引起的光的散亂，因此可實(shí)現(xiàn)損失較少的光學(xué)系統(tǒng)。而且，本實(shí)施例的二維圖像形成裝置的其他特長(zhǎng)，是通過(guò)柱狀透鏡10a、10b的光的偏振光的方向不會(huì)變化。例如，在二維空間光調(diào)制元件7中使用液晶二維空間光調(diào)制元件的情況下，在射入二維空間光調(diào)制元件7的前后，光束通過(guò)偏振光分離元件。例如，在圖3的結(jié)構(gòu)中，鄰接反射型的二維空間光調(diào)制元件7a，設(shè)置偏振光射束分束器9。只有一個(gè)方向的偏振光成分被偏振光射束分束器9反射而射入反射型二維空間光調(diào)制元件7a中，按照輸入信號(hào)，其偏振光方向發(fā)生變化。偏振光方向發(fā)生了變化的光，透過(guò)偏振光射束分束器9從投射透鏡8投射到屏幕上。在此，從柱狀積分器4射入偏振光射束分束器9中的光并不是直線偏振光，在不需要的偏振光成分包含于其中時(shí)，不需要的偏振光成分如圖3中的虛線所示，通過(guò)偏振光射束分束器9而不射入反射型二維空間光調(diào)制元件7a，成為光的損失而且，如圖4所示，在使用透過(guò)型的二維空間光調(diào)制元件7時(shí)，由于在使用液晶二維空間光調(diào)制元件的情況下，偏光鏡(Polarizer)(圖示省略)被配置在液晶二維空間光調(diào)制元件的射入側(cè)和射出側(cè)，所以不需要的偏振光成分被射入側(cè)的偏光片吸收，與使用了反射型的液晶二維空間光調(diào)制元件7a的情況同樣，不需要的偏振光成分成為光的損失。與此相對(duì)，來(lái)自激光光源1的光，例如是水平方向的直線偏振光，由于上述二個(gè)柱狀透鏡10a、IOb表面的傾斜方向?yàn)榇怪狈较蚣八椒较颍虼嗽诒恢鶢钔哥R10a、IOb偏向時(shí)偏振光方 向不發(fā)生變化，直線偏振光的光射入二維空間光調(diào)制元件7，沒(méi)有損失的光學(xué)系統(tǒng)得以實(shí) 現(xiàn)。在圖16所示的以往的例子的光學(xué)系統(tǒng)中，通過(guò)了擴(kuò)散板105的光，由于其偏振光方向 稍微被擾亂，就會(huì)產(chǎn)生不需要的偏振光成分，所以成為光的損失。(第四實(shí)施例)圖6是本發(fā)明第四實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖7是圖6所示的 二維圖像形成裝置中柱狀透鏡的凹凸形狀的配置的示意圖。另外，圖7所示的背面表示的 是從柱狀透鏡IOc的表面即柱狀積分器4 一側(cè)所見(jiàn)到的狀態(tài)。在本實(shí)施例中，柱狀透鏡IOc是通過(guò)在圓盤狀基板的表面(柱狀積分器4 一側(cè)的 表面)和背面(激光光源1一側(cè)的表面)上的圓環(huán)區(qū)域中形成波浪狀的光滑的凹凸形狀而 形成的2個(gè)柱狀透鏡，其光軸方向如圖7所示相互垂直地配置。并且，配置柱狀透鏡IOc的 表面及背面的凹凸形狀的方向，使其分別相對(duì)柱狀透鏡IOc的半徑方向(圖7所示的虛線 方向)傾斜45度(從柱狀積分器4 一側(cè)看，表面凹凸形狀的方向順時(shí)針傾斜45度，背面凹 凸形狀的方向順時(shí)針傾斜45度)。柱狀透鏡IOc以圓盤狀基板的中心為旋轉(zhuǎn)中心(旋轉(zhuǎn)軸 RA)，在其面內(nèi)，通過(guò)由電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)部3c而被旋轉(zhuǎn)。其他方面因與圖4及圖5所示 的二維圖像形成裝置相同，所以對(duì)相同部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。在此結(jié)構(gòu)中，光束通過(guò)柱狀透鏡IOc表面的柱狀透鏡而被偏向水平方向，通過(guò)背 面的柱狀透鏡而被偏向垂直方向，其結(jié)果，從柱狀透鏡IOc射出來(lái)的光，其射出方向被二維 地偏向。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的二維圖像形成裝置，由于柱狀透鏡IOc是由1塊基板構(gòu) 成，所以能夠削減零部件件數(shù)，并且由于將旋轉(zhuǎn)柱狀透鏡IOc的旋轉(zhuǎn)軸RA統(tǒng)一成一個(gè)，所以 又能夠簡(jiǎn)化作為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部3c。而且，在本實(shí)施例中，連結(jié)柱狀透鏡IOc的旋轉(zhuǎn)軸RA和柱狀透鏡IOc上的光束射 入的點(diǎn)BI的方向(圖6所示虛線方向)被配置在相對(duì)柱狀積分器4為45度的方向。而且， 配置射入的光束，使其成為偏光方向?yàn)樗椒较蚧蛘叽怪狈较虻闹本€偏振光。根據(jù)此結(jié)構(gòu)， 被柱狀透鏡IOc偏向的光束的偏光方向不發(fā)生變化，不會(huì)產(chǎn)生射入二維空間光調(diào)制元件7 的不需要的偏向成分，從而損失較少的光學(xué)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。(第五實(shí)施例)圖8是本發(fā)明第五實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施例中，使用了普通的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的透鏡11來(lái)替代柱狀透鏡，其他方面因與圖1所示的二維圖像形成裝 置相同，所以對(duì)相同部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。使用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的透鏡11的情況與使用柱狀透鏡有所不同，需要將透鏡11向二維方向(圖中的箭頭方向)搖動(dòng)，通過(guò)由以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(st印ping morter)等作為驅(qū)動(dòng)源的 XY工作臺(tái)等構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)部3d，向二維方向搖動(dòng)透鏡11。這時(shí)，透過(guò)了透鏡11的光也偏向透 鏡11被移動(dòng)的方向，與旋轉(zhuǎn)柱狀透鏡的時(shí)候同樣，使射入二維空間光調(diào)制元件7的光的角 度發(fā)生變化，發(fā)揮抑制斑點(diǎn)雜訊的效果。而且，在本實(shí)施例的二維圖像形成裝置中，可以使 用比柱狀透鏡更小型的透鏡11，從而具有可以實(shí)現(xiàn)小型的光學(xué)系統(tǒng)的效果。(第六實(shí)施例)圖9是本發(fā)明第六實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施例中使用了擴(kuò)散板12來(lái)替代柱狀透鏡，其他方面因與圖1所示的二維圖像形成裝置相同，所以對(duì)相 同部分標(biāo)注了相同的符號(hào)并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。來(lái)自激光光源1的光束，照射到設(shè)置在柱狀積分器4入射端附近的擴(kuò)散板12。擴(kuò) 散板12有隨機(jī)的表面形狀，具有使透過(guò)的光擴(kuò)散的作用。向各個(gè)角度方向擴(kuò)散的光，在柱 狀積分器4中反復(fù)地進(jìn)行全反射而到達(dá)柱狀積分器4的射出端，通過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)5照射 二維空間光調(diào)制元件7。在這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，也與使用了象柱狀透鏡那樣的射束偏向單元的 光學(xué)系統(tǒng)相同，照射二維空間光調(diào)制元件7的光以各種各樣的角度射入，具有抑制斑點(diǎn)雜 訊的效果。即，通過(guò)由驅(qū)動(dòng)部3e搖動(dòng)擴(kuò)散板12，使發(fā)生的斑點(diǎn)雜訊的圖案高速地發(fā)生變化， 在觀察時(shí)，那些高速變化的斑點(diǎn)雜訊圖案在時(shí)間上被平均化而以沒(méi)有雜訊的圖像被識(shí)別。而且，通過(guò)使擴(kuò)散板12的擴(kuò)散表面接近柱狀積分器4的入射端，可使從擴(kuò)散板12 射出的光沒(méi)有損失地射入柱狀積分器4，從而實(shí)現(xiàn)光損失較少的光學(xué)系統(tǒng)。而且，通過(guò)控制 擴(kuò)散板12的凹凸的深度或粒狀的大小等其表面形狀，能夠控制光的擴(kuò)散角。這樣，可控制 射入二維空間光調(diào)制元件7的光的入射角，從而可實(shí)現(xiàn)因在投射透鏡8被擋掉而引起的光 損失為較少的光學(xué)系統(tǒng)。而且，在本實(shí)施例中，因?yàn)樽鳛樯涫騿卧褂昧藬U(kuò)散板12，所以能夠使擴(kuò)散 板12的搖動(dòng)速度減少。通常，柱狀透鏡的大小為0. 5至5毫米左右，與此相對(duì)，擴(kuò)散板12 具有從5微米至50微米的粒狀的表面形狀。為此，為了讓斑點(diǎn)雜訊充分高速地發(fā)生變化而 使屏幕上發(fā)生的斑點(diǎn)雜訊被觀察到時(shí)被時(shí)間平均，所需要的擴(kuò)散板12的搖動(dòng)速度，相對(duì)柱 狀透鏡的搖動(dòng)速度在其1/10左右就可以。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)以每秒5mm的搖動(dòng)速度搖動(dòng)擴(kuò)散板 12時(shí)，可以觀測(cè)到斑點(diǎn)雜訊被充分抑制的沒(méi)有雜訊的圖像。另外，作為本實(shí)施例中使用的擴(kuò)散板，并不特別限定于上述之例，也可以使用如圖 10所示的模擬隨機(jī)擴(kuò)散板12a，在這種情況下，有進(jìn)一步減少光的損失的效果。擴(kuò)散板通常 是通過(guò)將玻璃和樹(shù)脂等透明基板表面隨機(jī)的弄粗糙制作而成，與此相對(duì)，圖10所示的模擬 隨機(jī)擴(kuò)散板12a卻是通過(guò)在透明基板的表面形成格子狀的凹凸而制成的。模擬隨機(jī)擴(kuò)散板 12a的表面被分割成二維的格子狀單元CE(Cell)，凹凸的深度被設(shè)定得使通過(guò)每個(gè)單元CE 的光的相位隨機(jī)地移動(dòng)。最大的深度可以為X/(n-l)。使用如圖10所示的模擬隨機(jī)擴(kuò)散板12a的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)模擬隨機(jī)擴(kuò)散板12a的光 的擴(kuò)散角度可以由單元CE的大小嚴(yán)格地控制。S卩，若設(shè)格子狀單元CE的單元間距(cell pitch)為d，角度為0，則具有滿足1(0) = {sin(a)/a}2 (a = 0 X d/( Ji X ))關(guān)系的強(qiáng)度分布的光被擴(kuò)散。 例如，要制作擴(kuò)散角的半值全角(Full Width at HalfMaximum)為10度的擴(kuò)散板，在上式 中(0) = 1/2，可以得到相對(duì)波長(zhǎng)\的單元間距d。在使用藍(lán)、綠、紅的波長(zhǎng)分別為\ = 0. 473,0. 532,0. 640微米的光源時(shí)，單元間距d分別按照2. 4,2. 7,3. 2微米制作就可以。通常的擴(kuò)散板，由于其表面形狀是隨機(jī)的，因而會(huì)存在以下的問(wèn)題(1)因位置不 同而導(dǎo)致局部的擴(kuò)散角度不同，使光利用效率下降，(2)因位置不同而導(dǎo)致穿透率變化，使 圖像中產(chǎn)生強(qiáng)度分布不均勻，(3)因位置不同而導(dǎo)致難以穩(wěn)定地進(jìn)行制作而使擴(kuò)散角度固 定等。并且，通常的擴(kuò)散板，還存在當(dāng)取的散射角很大時(shí)偏向方向出現(xiàn)混亂的問(wèn)題。圖10 中的模擬隨機(jī)擴(kuò)散板12a則能夠解決這些問(wèn)題。圖10中的模擬隨機(jī)擴(kuò)散板12a，可以通過(guò)采用通常的半導(dǎo)體工藝所使用的微影技術(shù)(Photolithography)和蝕刻法在玻璃板上形成凹凸圖形制作而成。這時(shí)，如圖10所示， 若預(yù)先選擇相位移動(dòng)為0、Ji/2、Ji、3JI/2，則可以通過(guò)適合Ji/2、Ji的相位移動(dòng)的2次蝕 刻法而很容易地制作而成。(第七實(shí)施例)圖11是本發(fā)明第七實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。在上述的各實(shí)施 例中，說(shuō)明了作為射束偏向單元，使用了棱鏡陣列2、柱狀透鏡10a 10c、透鏡11、擴(kuò)散板 12等利用了光的折射的裝置的結(jié)構(gòu)，但也可以使用包括作為射束偏向單元的鏡部和作為驅(qū) 動(dòng)鏡部的驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)部的可動(dòng)鏡，來(lái)進(jìn)行同樣的動(dòng)作。在本實(shí)施例中，作為可動(dòng)鏡的一 個(gè)例子，使用了 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)鏡13，來(lái)替代柱狀透鏡，其他方 面因與圖1所示的二維圖像形成裝置相同，所以對(duì)相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其詳 細(xì)的說(shuō)明。二維MEMS鏡13，是由10微米左右的厚度的硅結(jié)晶構(gòu)成的可動(dòng)鏡，通過(guò)蝕刻法技 術(shù)，中央鏡部13a被保持在從底面基板向上浮出的位置上。中央鏡部13a從上下方向通過(guò) 梁部件而與鏡保持部13b連接。并且，鏡保持部13b從左右方向通過(guò)梁部件而得以支撐。在中央鏡部13a下側(cè)的底面基板中，形成有被左右分開(kāi)的電極(圖示省略)，通過(guò) 向中央鏡部13a和底面基板上的電極之間施加電壓，則因其靜電力，中央鏡部13a在梁部件 上產(chǎn)生扭曲的方向、即以上下旋轉(zhuǎn)軸為中心左右方向傾斜。在與鏡保持部13b對(duì)應(yīng)的底面 基板上，形成由被上下分開(kāi)的電極(圖示省略)，通過(guò)向鏡保持部13b和底面基板上的電極 之間施加電壓，因其靜電力，鏡保持部13b在梁部件上產(chǎn)生扭曲的方向、即以左右旋轉(zhuǎn)軸為 中心上下方向傾斜。通過(guò)同時(shí)控制這兩個(gè)軸方向的傾斜，可以在二維方向自由地設(shè)定中央 鏡部13a的傾斜。由于中央鏡部13a的大小約為1mm的四角形，很小，其旋轉(zhuǎn)力矩也很小，所以能夠 通過(guò)梁部的厚度或幅度的設(shè)計(jì)，來(lái)提高扭曲方向的1次諧振頻率，從而可以在左右方向的 旋轉(zhuǎn)軸中心很容易地得到較高的1次諧振頻率。在中央鏡部13a為1mm的四角形，梁的幅度 為50微米，梁的長(zhǎng)度為200微米時(shí)，1次諧振頻率約為15kHz，Y方向的諧振頻率約為4kHz， 從而能夠以足夠高的頻率偏向光束。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)MEMS鏡13正確地控制光束的偏轉(zhuǎn) 角，因而不會(huì)出現(xiàn)在投射透鏡8的瞳孔被擋掉的光或照射到二維空間光調(diào)制元件7的圖像 框外而成為損失的光，從而能夠?qū)崿F(xiàn)光的損失非常小的光學(xué)系統(tǒng)。(第八實(shí)施例)圖12是本發(fā)明第八實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。在上述的實(shí)施 例中，作為可動(dòng)鏡，使用了 MEMS鏡13，但也可以使用多面鏡(Polygon Mirror)或檢流鏡 (Galvanometer Mirror)，讓其進(jìn)行同樣的動(dòng)作。在本實(shí)施例中，作為可動(dòng)鏡的一個(gè)例子使 用了多面鏡14及檢流鏡15來(lái)替代柱狀透鏡。其他方面因與圖1所示的二維圖像形成裝置 相同，所以對(duì)相同部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。多面鏡14反射從激光光源1射出的光束而使其偏向X方向，檢流鏡15再進(jìn)一步 反射被多面鏡14反射的光束而使其偏向Y方向(與X方向垂直的方向)，從而進(jìn)行二維的 射束偏向。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，因?yàn)橐部梢酝ㄟ^(guò)多面鏡14及檢流鏡15正確地控制光束的偏向角，因而不會(huì)產(chǎn)生在投射透鏡8的瞳孔被擋掉的光或照射到二維空間光調(diào)制 元件7的圖像框外而成為損失的光，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光的損失非常小的光學(xué)系統(tǒng)。(第九實(shí)施例)圖13是本發(fā)明第九實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。在上述的實(shí)施例 中，作為可動(dòng)鏡，使用了多面鏡14及檢流鏡15，但也可以使用2個(gè)檢流鏡來(lái)進(jìn)行同樣的動(dòng) 作。在本實(shí)施例中，作為可動(dòng)鏡的一個(gè)例子使用了 2個(gè)檢流鏡15、16來(lái)替代柱狀透鏡，其他 方面因與圖1所示的二維圖像形成裝置相同，所以對(duì)相同部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其詳 細(xì)的說(shuō)明。檢流鏡16反射從激光光源1射出的光束使其偏向X方向，檢流鏡15再進(jìn)一步反 射被檢流鏡16反射的光束使其偏向Y方向，從而進(jìn)行二維的射束偏向。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，因?yàn)橐部梢酝ㄟ^(guò)檢流鏡15、16正確地控制光束 的偏向角，因而不會(huì)產(chǎn)生在投射透鏡8的瞳孔被擋掉的光或照射到二維空間光調(diào)制元件7 的圖像框外成為損失的光，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光的損失非常小的光學(xué)系統(tǒng)。另外，在本實(shí)施例 中，使用了 2個(gè)檢流鏡，但用2個(gè)多面鏡也能得到同樣的效果。(第十實(shí)施例)圖14是本發(fā)明第十實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。在上述的各實(shí)施 例中，使用了一個(gè)激光光源，但在利用紅、綠、藍(lán)的單個(gè)激光光源來(lái)形成全色的圖像時(shí)，本發(fā) 明也能夠適用。在本實(shí)施例中，利用紅色激光光源la、綠色激光光源lb、藍(lán)色激光光源lc 來(lái)顯示彩色圖像。從紅色激光光源la、綠色激光光源lb、及藍(lán)色激光光源lc射出的各束光束，分別 通過(guò)棱鏡陣列2a 2c和柱狀積分器4a 4c而成為在柱狀積分器4a 4c的射出端面具 有一樣強(qiáng)度分布的射束。另外，在每個(gè)棱鏡陣列2a 2c中，與第一實(shí)施例相同，設(shè)置有使 各棱鏡陣列2a 2c旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部，但為了易于圖示，在圖14中省略。從柱狀積分器4a射出的光束，通過(guò)了投影光學(xué)系統(tǒng)5a后被鏡17a反射，介于場(chǎng)透 鏡6a來(lái)照明二維空間光調(diào)制元件7a，從柱狀積分器4b射出的光束，通過(guò)了投影光學(xué)系統(tǒng) 5b后被導(dǎo)向場(chǎng)透鏡6b來(lái)照明二維空間光調(diào)制元件7b，從柱狀積分器4c射出的光束，通過(guò) 了投影光學(xué)系統(tǒng)5c后被鏡17c(應(yīng)該是“17b”)反射，介于場(chǎng)透鏡6c來(lái)照明二維空間光調(diào) 制元件7c。分色鏡18，具有將從圖面上側(cè)射入的紅色光向左方向反射、將從圖面下側(cè)射入的 藍(lán)色光向圖面的左方向反射、而讓從圖面右側(cè)射入的綠色光透過(guò)的功能。3個(gè)二維空間光 調(diào)制元件7a 7c上的圖像全部通過(guò)投射透鏡8而被重疊投影到屏幕19上。這時(shí)，在3個(gè) 二維空間光調(diào)制元件7a 7c中，分別被輸入與紅色、綠色、藍(lán)色相對(duì)應(yīng)的視頻信號(hào)，在屏幕 19上則顯示出全色的映像。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，既可以得到與第一實(shí)施例相同的效果，又可以顯 示全色的映像，而且，因?yàn)楦黝伾墓夤餐褂猛渡渫哥R8，所以能夠削減零部件件數(shù)。另 外，在本實(shí)施例中，作為射束偏向單元使用了棱鏡陣列，但也可以使用柱狀透鏡、擴(kuò)散板、旋 轉(zhuǎn)對(duì)稱的透鏡、檢流鏡、多面鏡、以及其他的射束偏向單元。(第—^一實(shí)施例)圖15是本發(fā)明第十一實(shí)施例的二維圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例中，在棱鏡陣列2的入射側(cè)的前面設(shè)置分色棱鏡20，利用紅色激光光源la、綠色激光光源lb、藍(lán)色 激光光源lc來(lái)顯示彩色圖像。從紅色激光光源la、綠色激光光源lb、和藍(lán)色激光光源lc射出的各光束，在射入 棱鏡陣列2及柱狀積分器4之前通過(guò)分色棱鏡20而被合波，所有顏色的光束一起沿著相同 的光路射入棱鏡陣列2而被偏向。另外，在棱鏡陣列2中，與第一實(shí)施例相同，設(shè)置有使棱 鏡陣列2旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部，但為了易于圖示，在圖15中省略。此后，被棱鏡陣列2偏向的光束，經(jīng)由柱狀積分器4而被轉(zhuǎn)換為具有相同的強(qiáng)度分 布的光束，在到達(dá)屏幕8(應(yīng)該是“19”)之前的各光束的動(dòng)作與第一實(shí)施例相同。本實(shí)施 例與第一實(shí)施例的不同之處如以下所述的那樣，在于采用了被稱為所謂依次點(diǎn)燈的控制方 式。在二維空間光調(diào)制元件7中，紅色用、綠色用、藍(lán)色用的視頻信號(hào)被依次切換輸 入，與各視頻信號(hào)同步，使紅色激光光源la、綠色激光光源lb、藍(lán)色激光光源lc依次點(diǎn)燈。 其結(jié)果，各種顏色的映像被依次投影在屏幕19上。這樣，通過(guò)進(jìn)行高速切換，紅色、綠色、藍(lán) 色以視頻信號(hào)的每幀為單位分別依次點(diǎn)燈數(shù)次，因此各種顏色的映象則被重疊觀察到，從 而感覺(jué)到的是全色的映像。在本實(shí)施例中，既可以得到與第十實(shí)施例相同的效果，又由于棱鏡陣列2、驅(qū)動(dòng)部、 柱狀積分器4、投射透鏡5、場(chǎng)透鏡6、二維空間光調(diào)制元件7全部被共同使用于紅色用、綠色 用、藍(lán)色用，因而可使光學(xué)零部件件數(shù)變得更少，從而具有以小型的結(jié)構(gòu)即可顯示全色映像 的效果。另外，在上述的各實(shí)施例中，用投影光學(xué)系統(tǒng)5和屏幕為分開(kāi)的部件的投影式顯 示器的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明也可適用于由投影光學(xué)系統(tǒng)5和透過(guò)型屏幕組合成的背 投式二維圖像形成裝置。并且，還舉例說(shuō)明了彩色圖像的投影設(shè)備，但本發(fā)明也可以用于單 色激光的圖像投影設(shè)備，例如半導(dǎo)體曝光設(shè)備等。如上所述，本發(fā)明所提供的二維圖像形成裝置包括至少一個(gè)激光光源、使從上述 激光光源射出的光束的前進(jìn)方向改變的射束偏向單元、為使從上述射束偏向單元射出的光 束的前進(jìn)方向隨時(shí)間變化而驅(qū)動(dòng)上述射束偏向單元的驅(qū)動(dòng)單元、使通過(guò)上述射束偏向單元 而被偏向的光束一邊在其內(nèi)部反射一邊導(dǎo)向射出端的柱狀積分器、將從上述柱狀積分器射 出的光束進(jìn)行投影的第1投影光學(xué)系統(tǒng)、對(duì)從上述第1投影光學(xué)系統(tǒng)射出的光束進(jìn)行調(diào)制 的二維空間光調(diào)制元件，將從上述二維空間光調(diào)制元件射出的光投影到指定的表上的第2 投影光學(xué)系統(tǒng)。在此二維圖像形成裝置中，從激光光源射出的光束，通過(guò)射束偏向單元及驅(qū)動(dòng)單 元隨著時(shí)間以不同的角度偏向，被偏向的光束通過(guò)柱狀積分器一邊在其內(nèi)部反射一邊導(dǎo)向 射出端，從柱狀積分器射出的光束，通過(guò)第1投影光學(xué)系統(tǒng)被投影到二維空間光調(diào)制元件 上，從二維空間光調(diào)制元件射出的光，通過(guò)第2投影光學(xué)系統(tǒng)被投影到指定的面上。此時(shí)， 由于不用在二維空間光調(diào)制元件的正前面配置擴(kuò)散板，通過(guò)配置在激光光源和柱狀積分器 之間的射束偏向單元，使光束可以隨時(shí)間以不同的角度偏向，所以能夠降低照射到二維空 間光調(diào)制元件的圖像框外而成為損失的光，在光的損失非常小的光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)斑點(diǎn)雜訊 的降低。而且，還由于不放大從激光光源射出的光束，用小型的柱狀積分器來(lái)固定光束的強(qiáng) 度分布，所以不需要使用大型的擴(kuò)束器及光線整合器，從而可以使光學(xué)系統(tǒng)小型化。其結(jié)果，既能夠降低斑點(diǎn)雜訊，又可以減少光的損失，并且，還能夠使光學(xué)系統(tǒng)小型化。上述的二維圖像形成裝置較為理想的是，上述射束偏向單元包括由微小的棱鏡二 維配置而成的棱鏡陣列。此時(shí)，因?yàn)槟軌蛲ㄟ^(guò)棱鏡陣列正確地控制光束的偏向角，所以可以 降低在第2投影光學(xué)系統(tǒng)的透鏡的瞳孔被擋掉的光或照射到二維空間光調(diào)制元件的圖像 框外而成為損失的光，從而能夠?qū)崿F(xiàn)光的損失非常小的光學(xué)系統(tǒng)。上述的二維圖像形成裝置較為理想的是，上述射束偏向單元包括光軸基本上互相 呈直角配置的柱狀透鏡。此時(shí)，因?yàn)槟軌蛲ㄟ^(guò)柱狀透鏡正確地控制光束的偏向角，所以可以 降低在第2投影光學(xué)系統(tǒng)的透鏡被瞳孔擋掉的光或照射到二維空間光調(diào)制元件的圖像框 外而成為損失的光，從而能夠?qū)崿F(xiàn)光的損失非常小的光學(xué)系統(tǒng)。而且，還因?yàn)橹鶢钔哥R的表 面形狀光滑，沒(méi)有像棱鏡那樣因邊界線所導(dǎo)致的光的散亂，所以能夠?qū)崿F(xiàn)損失更少的光學(xué) 系統(tǒng)。上述的二維圖像形成裝置較為理想的是，上述柱狀透鏡包括形成有使從上述射束 偏向單元射出的光束向水平方向偏向的第1柱狀透鏡的第1基板，和形成有使從上述射束 偏向單元射出的光束向垂直方向偏向的第2柱狀透鏡的第2基板。此時(shí)，由于通過(guò)第1及第 2柱狀透鏡的光的偏振光方向不變，因而可抑制不需要的偏振光成分的發(fā)生，使直線偏振光 的光以較少的損失射入二維空間光調(diào)制元件，從而能夠?qū)崿F(xiàn)損失更少的光學(xué)系統(tǒng)。上述柱狀透鏡也可以包括在其一側(cè)表面形成有使從上述射束偏向單元射出的光 束向水平方向偏向的第1柱狀透鏡、而在其另一側(cè)表面形成有使從上述射束偏向單元射出 的光束向垂直方向偏向的第2柱狀透鏡的基板。此時(shí)，由于通過(guò)柱狀透鏡的光的偏振光方 向不變，因此可抑制不需要的偏振光成分的發(fā)生，使直線偏振光的光以較少的損失射入二 維空間光調(diào)制元件，從而能夠?qū)崿F(xiàn)損失更少的光學(xué)系統(tǒng)，并且，由于可以用1個(gè)基板構(gòu)成柱 狀透鏡，所以既能夠削減零部件件數(shù)，又可以簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)。上述的二維圖像形成裝置較為理想的是，上述射束偏向單元包括擴(kuò)散板。此時(shí)，由 于不在二維空間光調(diào)制元件的正前面配置擴(kuò)散板，而在激光光源和柱狀積分器之間配置擴(kuò) 散板，使光束可以隨著時(shí)間以不同的角度偏向，所以能夠降低照射到二維空間光調(diào)制元件 的圖像框外而成為損失的光，從而可以實(shí)現(xiàn)光的損失較小的光學(xué)系統(tǒng)。上述的二維圖像形成裝置較為理想的是，上述擴(kuò)散板由模擬隨機(jī)擴(kuò)散板構(gòu)成。此 時(shí)，既能夠減少照射到二維空間光調(diào)制元件的圖像框外而成為損失的光，又由于能夠減輕 在第2投影光學(xué)系統(tǒng)透鏡的瞳孔被擋掉的光，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光的損失更小的光學(xué)系統(tǒng)。上述的二維圖像形成裝置較為理想的是，上述射束偏向單元包括透鏡。此時(shí)，由于 通過(guò)二維地驅(qū)動(dòng)透鏡能夠正確地控制光束的偏向角，所以可以減少在第2投影光學(xué)系統(tǒng)透 鏡的瞳孔被擋掉的光或照射到二維空間光調(diào)制元件的圖像框外而成為損失的光，從而能夠 實(shí)現(xiàn)光的損失非常小的光學(xué)系統(tǒng)。而且，還由于使用了比柱狀透鏡更為小型的透鏡，所以能 夠?qū)崿F(xiàn)更小型的光學(xué)系統(tǒng)。上述的二維圖像形成裝置較為理想的是，上述射束偏向單元及驅(qū)動(dòng)單元包括二維 地驅(qū)動(dòng)鏡部的可動(dòng)鏡。此時(shí)，由于通過(guò)二維地驅(qū)動(dòng)鏡部的可動(dòng)鏡能夠正確地控制光束的偏 向角，所以可以減少在第2投影光學(xué)系統(tǒng)透鏡的瞳孔被擋掉的光或照射到二維空間光調(diào)制 元件的圖像框外而成為損失的光，從而能夠?qū)崿F(xiàn)光的損失非常小的光學(xué)系統(tǒng)。并且，在作為 可動(dòng)鏡而采用了 MEMS鏡的情況下，因?yàn)镸EMS鏡比柱狀透鏡更小型，所以能夠?qū)崿F(xiàn)更為小型的光學(xué)系統(tǒng)。上述的二維圖像形成裝置較為理想的是，上述二維空間光調(diào)制元件是反射型的二 維空間光調(diào)制元件。此時(shí)，由于不需要在反射型的二維空間光調(diào)制元件的正前面放置擴(kuò)散 板，所以能夠防止光量的降低。上述的二維圖像形成裝置較為理想的是，上述激光光源包括分別發(fā)出藍(lán)色光、綠 色光、紅色光的3個(gè)激光光源，上述射束偏向單元、上述柱狀積分器、上述第1投影光學(xué)系 統(tǒng)、上述二維空間光調(diào)制元件分別與上述3個(gè)激光光源一一對(duì)應(yīng)地予以配置。此時(shí)，既能夠 顯示全色的映像，又因?yàn)楦鞣N顏色的光可以共用第2投影光學(xué)系統(tǒng)，所以可以削減零部件 件數(shù)。上述的二維圖像形成裝置還可以進(jìn)一步包括光合成單元，其中上述激光光源包括 分別發(fā)出藍(lán)色光、綠色光、紅色光的3個(gè)激光光源，上述光合成單元合成來(lái)自上述3個(gè)激光 光源的光，由上述光合成單元合成的光被射入上述射束偏向單元。此時(shí)，既能夠顯示全色的 映像，又因?yàn)楦鞣N顏色的光可以共用射束偏向單元、驅(qū)動(dòng)單元、柱狀積分器、第1投影光學(xué) 系統(tǒng)、二維空間光調(diào)制元件及第2投影光學(xué)系統(tǒng)，所以能夠削減零部件件數(shù)。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明所涉及的二維圖像形成裝置，不會(huì)發(fā)生照射到二維空間光調(diào)制元件的圖像 框外而成為損失的光，具有在光的損失很小的光學(xué)系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)降低斑點(diǎn)雜訊的效果， 作為使用相干光源為光源的二維圖像形成裝置等是極為有用的。
權(quán)利要求
一種二維圖像形成裝置，其特征在于包括至少一個(gè)激光光源；射束偏向單元，使從上述激光光源射出的光束的前進(jìn)方向改變；驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)上述射束偏向單元，使從上述射束偏向單元射出的光束的前進(jìn)方向隨時(shí)間而變化；柱狀積分器，使通過(guò)上述射束偏向單元而被偏向的光束一邊向其內(nèi)部反射一邊導(dǎo)向射出端；第1投影光學(xué)系統(tǒng)，將從上述柱狀積分器射出的光束進(jìn)行投影；二維空間光調(diào)制元件，對(duì)從上述第1投影光學(xué)系統(tǒng)射出的光束進(jìn)行調(diào)制；第2投影光學(xué)系統(tǒng)，將從上述二維空間光調(diào)制元件射出的光投影到指定的面上，其中，上述射束偏向單元及上述驅(qū)動(dòng)單元包括二維地驅(qū)動(dòng)鏡部的可動(dòng)鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維圖像形成裝置，其特征在于上述二維空間光調(diào)制元件 是反射型的二維空間光調(diào)制元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維圖像形成裝置，其特征在于 上述激光光源包括分別發(fā)出藍(lán)色光、綠色光、紅色光的3個(gè)激光光源；上述射束偏向單元、上述柱狀積分器、上述第1投影光學(xué)系統(tǒng)、上述二維空間光調(diào)制元 件，是針對(duì)上述3個(gè)激光光源而分別予以配置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維圖像形成裝置，其特征在于還包括光合成單元，其中， 上述激光光源包括分別發(fā)出藍(lán)色光、綠色光、紅色光的3個(gè)激光光源；上述光合成單元，合成來(lái)自上述3個(gè)激光光源的光； 由上述光合成單元合成的光，射入上述射束偏向單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種既能夠降低斑點(diǎn)雜訊，又可以減少光的損失，還能夠使光學(xué)系統(tǒng)小型化的二維圖像形成裝置，它包括，作為相干光源的激光光源(1)、使從激光光源(1)射出的射束的前進(jìn)方向發(fā)生改變的棱鏡陣列(2)、使棱鏡陣列(2)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部(3)、使在棱鏡陣列(2)被偏向的射出束一邊在其內(nèi)部反射一邊導(dǎo)向射出端的柱狀積分器(4)、將柱狀積分器(4)的射出端面投影到二維空間光調(diào)制元件(7)上的投影光學(xué)系統(tǒng)(5)、將來(lái)自二維空間光調(diào)制元件(7)的射出光投影到空間中的某一表面上的投射透鏡(8)。
文檔編號(hào)G03B21/14GK101799619SQ201010143430
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2006年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者笠澄研一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社