專利名稱：光源裝置和圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源裝置和一種包括該光源裝置的圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
已知，各種圖像顯示裝置具有用作光源(燈)的單元，并利用從該光源投射出的光來(lái)顯示圖像。
同時(shí)，眾所周知，適應(yīng)白熾燈或熒光燈的原理的光源被看作是一種具有電極的光源。在白熾燈中，向比如燈絲的電極施加電流時(shí)，電極發(fā)射光。同樣，熒光燈在電極間進(jìn)行放電，通過(guò)向熒光物質(zhì)上照射由上述放電獲得的紫外線，發(fā)射可見(jiàn)光。
此外，已知所謂無(wú)電極放電燈是沒(méi)有電極的光源。這種無(wú)電極放電燈是這樣構(gòu)成的應(yīng)用電磁感應(yīng)的原理，由高頻電流產(chǎn)生電磁波，該電磁波使玻璃管內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)光。
此外，已知還有這樣一種結(jié)構(gòu)的燈其中，激光照射在將被加熱的白熾發(fā)射體或者電子發(fā)射體上，使白熾發(fā)射體或者電子發(fā)射體發(fā)射光(參考專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1日本公開(kāi)專利申請(qǐng)No.H06-243845例如，在彩色圖像顯示裝置中使用光源時(shí)，理想情況是使可見(jiàn)光波段越均勻越好，因?yàn)樵诓噬珗D像所需的單色射線之間的強(qiáng)度平衡很容易實(shí)現(xiàn)，并且也能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。
此外，作為圖像顯示裝置，有一個(gè)問(wèn)題就是要求光源為點(diǎn)光源，并且越小越好。
而且，作為基本特征，理想情況是光源的使用壽命越長(zhǎng)越好。
然而，首先，在例如白熾燈的情況下，為了使可見(jiàn)光波段均勻一致，必須提高電極的溫度；可是，為了提高溫度，就必須增大施加的電流量，從而降低電效率。況且，因?yàn)樽鳛榘l(fā)光源的電極的尺寸有限，而白熾燈電極的尺寸比較大，所以電極尺寸是最小值，即使將光線會(huì)聚，也不用作點(diǎn)光源。
此外，理論上來(lái)說(shuō)要使白熾燈達(dá)到一個(gè)較長(zhǎng)的使用壽命是很困難的，因?yàn)殡姌O被耗損和損壞，在相當(dāng)早階段便不再發(fā)光。
而且，在熒光燈的情況下，由于熒光燈是以水銀發(fā)射譜線為基礎(chǔ)的，因此可見(jiàn)光波段均勻性不好。此外，還有一個(gè)問(wèn)題是作為熒光燈的整個(gè)熒光燈管是發(fā)光源，其不是一個(gè)點(diǎn)光源。
而且，例如考慮到在圖像顯示電平中控制發(fā)光/不發(fā)光，理論上高速脈沖驅(qū)動(dòng)很困難，響應(yīng)靈敏度非常低。同樣的描述也適用于上述白熾燈。例如，熒光燈要獲得較長(zhǎng)的使用壽命也很困難，并且例如當(dāng)以更高速度執(zhí)行發(fā)射/不發(fā)射光時(shí)，將會(huì)更快地出現(xiàn)衰減。
另一方面，就要求相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)使用壽命來(lái)說(shuō)，利用電磁感應(yīng)的無(wú)電極放電光源優(yōu)于比如前述白熾燈或熒光燈這樣的有電極光源。
然而，由于這種結(jié)構(gòu)是從整個(gè)放電管中發(fā)射光的，所以很難使無(wú)電極放電光源成為點(diǎn)光源。另外，用通過(guò)施加高頻電流產(chǎn)生電磁波的結(jié)構(gòu)，必須控制由高頻產(chǎn)生的漏電電場(chǎng)強(qiáng)度，而且由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此很難使光源裝置的尺寸小型化。
應(yīng)當(dāng)指出，還已知在相應(yīng)于顯示裝置光源的陰極射線管中，通過(guò)電子槍發(fā)出的電子束轟擊熒光物質(zhì)，使熒光物質(zhì)發(fā)光的結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)考慮到例如將整個(gè)陰極射線管作為一個(gè)光源時(shí)，減小尺寸是極其困難的。另外，為了顯示彩色圖像，采用電子束轟擊R、G和B熒光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)是眾所周知的。在這種情況下，已知發(fā)光效率在各個(gè)R、G和B熒光物質(zhì)中不相等。換句話說(shuō)，按照彩色圖像顯示，伴隨在各個(gè)R、G和B熒光物質(zhì)之間的發(fā)光效率的差別，出現(xiàn)相似的問(wèn)題即光源的可見(jiàn)光波段不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)上面提到的問(wèn)題，本發(fā)明目的是提供一種光源裝置，滿足相應(yīng)的條件具有均勻的可見(jiàn)光波段，以點(diǎn)光源的形式存在，具有較長(zhǎng)的使用壽命還提供一種使用這種光源裝置的圖像顯示裝置。
為此目的，首先，提供一種下列結(jié)構(gòu)的光源裝置。
具體地說(shuō)，光源裝置包括半導(dǎo)體激光器；激光器驅(qū)動(dòng)裝置，用于使半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光；和發(fā)光單元，在發(fā)光單元中密封氣體，通過(guò)要求能量或高于要求能量的激光照射，以離子化并發(fā)光，形成發(fā)光單元，將通過(guò)從激光半導(dǎo)體發(fā)射的要求能量或高于要求能量的激光照射到氣體獲得的光作為光源照射到外面。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的光源裝置使用目前具有較長(zhǎng)的使用壽命的半導(dǎo)體激光器作為發(fā)光源。另外，通過(guò)給定離子化所需的能量，使從半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光照射到氣體上，從而獲得作為光源的光。在這種情況下，發(fā)光源的尺寸取決于從半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光波長(zhǎng)。而且，從這種發(fā)光現(xiàn)象獲得的光是沒(méi)有伴隨熒光物質(zhì)的熒光等的光。
此外，提供一種下列結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置。
本發(fā)明的圖像顯示裝置包括光源單元和圖像顯示單元，通過(guò)從作為光源的光源單元發(fā)射的入射光顯示圖像。
此外，光源裝置是這樣組成半導(dǎo)體激光器；激光器驅(qū)動(dòng)裝置，用于使半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光；和發(fā)光單元，從半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光入射到發(fā)光單元上，在發(fā)光單元中密封了氣體，根據(jù)要求能量或高于要求能量激光的照射激勵(lì)白光發(fā)射，將作為光源的白光照射到外面。此外，圖像顯示單元包括單色光發(fā)生裝置，用于從作為光源的入射白光中產(chǎn)生所需顏色的單色光，和圖像光發(fā)生裝置，用于從由單色光發(fā)生裝置產(chǎn)生的單色光中產(chǎn)生視覺(jué)可識(shí)的圖像光。
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置，包括上面描述的光源裝置的等價(jià)結(jié)構(gòu)，具有的結(jié)構(gòu)是，從由光源單元進(jìn)入的光中取得單色光作為光源，顯示從單色光中獲得的圖像。
這里，作為光源的光從本發(fā)明的光源單元發(fā)射，沒(méi)有上述熒光物質(zhì)的熒光等伴隨，因此不受在熒光物質(zhì)中產(chǎn)生的可見(jiàn)光波段的非均勻性影響。在從這種光取得單色光的情況下，不管取得的單色光是什么顏色，只要它是比如在可見(jiàn)光帶的范圍之內(nèi)，發(fā)光效率就不受在熒光物質(zhì)中產(chǎn)生的可見(jiàn)光波段的非均勻性的影響。
而且，作為光源的光具有的發(fā)光源的尺寸取決于半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光波長(zhǎng)，這個(gè)事實(shí)表示，當(dāng)激光最終變成圖像顯示光時(shí)，還能夠?qū)⑵浠謴?fù)到接近用作發(fā)光源的尺寸。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置的實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示在實(shí)施例的圖像顯示裝置中的光源裝置的結(jié)構(gòu)示例透視圖；圖3是表示在實(shí)施例的圖像顯示裝置中的單色儀/掃描儀單元的結(jié)構(gòu)示例透視圖；圖4A-4C是表示光源裝置單元改進(jìn)示例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。作為實(shí)施例，提供一個(gè)能顯示彩色圖像的圖像顯示裝置作為示例。
圖1概略地表示根據(jù)該實(shí)施例的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)。如圖所示，該實(shí)施例的圖像顯示裝置1主要由光源裝置單元2、單色儀/掃描儀單元3、和透光屏4組成。
光源裝置單元2是一種發(fā)射和投射作為光源的白光的裝置單元。從光源裝置單元2投射的白光進(jìn)入單色儀/掃描儀單元3。
在單色儀/掃描儀單元3中，從進(jìn)入的白光中取得所需的單色光成分照射在透光屏4的后面。
此外，單色儀/掃描儀單元3控制單色光的傳輸方向，使得單色光在透光屏4上能沿水平方向和垂直方向掃描，而照射在透光屏4后面的單色光變成預(yù)定尺寸的點(diǎn)光。因此，作為單色光光柵圖像的顯示圖像光投射在透光屏4上。觀看者從透光屏4的前面看到作為圖像投影在透光屏4上的顯示圖像光。
因此，根據(jù)輸入圖像信號(hào)所含的彩色數(shù)據(jù)進(jìn)行從單色儀/掃描儀單元3中獲取單色光成分的操作。此外，還根據(jù)從相同圖像信號(hào)中復(fù)制的水平同步信號(hào)和垂直掃描信號(hào)進(jìn)行水平掃描和垂直掃描。
圖2表示光源裝置單元2的結(jié)構(gòu)示例。該光源裝置單元2主要由半導(dǎo)體激光器10、驅(qū)動(dòng)電路11、和發(fā)光單元20組成。
例如，半導(dǎo)體激光器10發(fā)射和輸出預(yù)定波長(zhǎng)的激光LT1，半導(dǎo)體激光器10被驅(qū)動(dòng)電路11驅(qū)動(dòng)發(fā)射激光。在這種情況下，由預(yù)定脈沖周期進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)，因此激光LT1也進(jìn)行與上述脈沖周期一致的脈沖發(fā)光。
在該示例中，發(fā)光單元20的空腔21是六面體的盒形。
此外，物鏡31安裝在空腔21的一側(cè)面。通過(guò)在空腔21中形成的通光孔部分22將物鏡31接近中心的部分暴露在外。換句話說(shuō)，光能夠透過(guò)在通光孔部分22的位置處空腔21內(nèi)外之間的物鏡31。
此外，準(zhǔn)直透鏡32安裝在與上述安裝物鏡的側(cè)面相鄰的一側(cè)面上，以致該準(zhǔn)直透鏡接近中心的部分通過(guò)通光孔部分23暴露在外。因此，光也能夠透過(guò)空腔21內(nèi)外之間的準(zhǔn)直透鏡32。
在物鏡31和準(zhǔn)直透鏡32以這種方式安裝的狀態(tài)下，將預(yù)定種類的氣體24密封到空腔21內(nèi)部的空間中，以使例如保持預(yù)定氣壓。
從半導(dǎo)體激光器10投射的激光LT1通過(guò)通光孔部分22進(jìn)入物鏡31，然后根據(jù)空腔21的空間會(huì)聚以被投射。此外，使透過(guò)物鏡31的激光LT1在例如空腔21中所示發(fā)光點(diǎn)Ps的位置聚焦。
隨著激光LT1的會(huì)聚，激光LT1的能量密度變得更大，所以在會(huì)聚位置處的能量變得更大。此外在這種情況下，在激光被會(huì)聚在發(fā)光發(fā)光點(diǎn)Ps的狀態(tài)下，獲得足以使氣體24離子化的激光LT1的能量。因此，發(fā)光氣體24在發(fā)光點(diǎn)Ps離子化。此時(shí)，因?yàn)橛擅}沖驅(qū)動(dòng)發(fā)射激光LT1，所以在氣體24中出現(xiàn)離子化衰減；然而，在離子化衰減的過(guò)程中存在發(fā)光現(xiàn)象。
在這種情況下，由于上述氣體24的離子化通過(guò)發(fā)光現(xiàn)象獲得的光是所謂的白光。白光是指在作為光波段的可見(jiàn)光波段中分布有彩色成分的光。那么，在這種情況下，這樣獲得的白光通過(guò)附圖所示的準(zhǔn)直透鏡32準(zhǔn)直并投射到外面。通過(guò)這個(gè)準(zhǔn)直透鏡32投射的白光LT2進(jìn)入單色儀/掃描儀單元3。換句話說(shuō)，這個(gè)白光LT2用作實(shí)施例的圖像顯示裝置1中顯示圖像的光源。
于是，在具有上述結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的光源裝置單元2中，在上述發(fā)光單元20中產(chǎn)生的白光是相對(duì)紅外線和紫外線之間的可見(jiàn)光波段其光譜分布近似均勻的光。換句話說(shuō)，它不是那種在可見(jiàn)光波段中一種色彩成分的波段等級(jí)與某個(gè)色彩成分的另一種波段等級(jí)有很大差異的白光。
另一方面，當(dāng)例如由電子放電產(chǎn)生的紫外線照射在熒光物質(zhì)上，以便通過(guò)使熒光物質(zhì)發(fā)光來(lái)獲得白光，或者使例如以白熾燈等為代表的燈絲的電極發(fā)光來(lái)獲得白光，所以在那些熒光物質(zhì)和電極中固有的可見(jiàn)光波段的分布出現(xiàn)散射。換句話說(shuō)，在上述的可見(jiàn)光波段中不能獲得均勻性分布。
還有，盡管上述發(fā)射的白光具有發(fā)光點(diǎn)Ps的發(fā)光源，但是在這種情況中的發(fā)光點(diǎn)Ps具體為激光LT1的焦點(diǎn)位置。
因此，激光LT1的波長(zhǎng)是決定在這個(gè)發(fā)光點(diǎn)Ps處激光LT1的點(diǎn)尺寸的要素之一。還有，另一個(gè)要素是物鏡31的數(shù)值孔徑NA。
因此，在使本發(fā)明實(shí)施例中的焦點(diǎn)位置為發(fā)光源的情況下，發(fā)光源的尺寸可以通過(guò)選擇激光LT1的波長(zhǎng)和物鏡31的數(shù)值孔徑NA來(lái)設(shè)定。此外，如果焦點(diǎn)是發(fā)光源，可以設(shè)定發(fā)光源的最小尺寸。
目前很容易以這種方式在大約從幾微米到小于1微米的范圍內(nèi)設(shè)定發(fā)光源的尺寸。那么，如果發(fā)光源的尺寸大約在這個(gè)范圍內(nèi)，實(shí)際上可以作為所謂的點(diǎn)光源處理。
再者，只要能夠獲得使氣體24離子化的足夠的激光能量，就不必使發(fā)光源的尺寸為最小尺寸，其與焦點(diǎn)一致。具體根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在發(fā)光源成為焦點(diǎn)的情況下，發(fā)光源尺寸最小，也可以根據(jù)需要將發(fā)光源的尺寸設(shè)置成大于這個(gè)尺寸。
而且，根據(jù)上述的發(fā)光原理，從發(fā)光單元20產(chǎn)生的白光中不包括紫外光的成分。換句話說(shuō)，光束沒(méi)有任何有害成分，也可以確保安全性。而且，不需要熒光物質(zhì)等，因此，例如因?yàn)椴皇褂帽热缢y的有害材料，所以從這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看，能確保安全性并有利于全球環(huán)境。
而且，光源裝置單元2的結(jié)構(gòu)采用發(fā)光單元20的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，其中安裝有半導(dǎo)體激光器10、驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電路11、物鏡31、準(zhǔn)直透鏡32等，密封氣體24形成空腔21。換句話說(shuō)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以設(shè)計(jì)和制造也簡(jiǎn)單、靈活，還可以減少成本。
另外，從前面提供的說(shuō)明可以理解，空腔21的主要作用是使激光能夠照射在氣體24上和將氣體24離子化產(chǎn)生的光照射到外面，同時(shí)保持氣體24處于密封狀態(tài)。
因此，只要在空腔21中形成傳播光的部分，以使通過(guò)例如物鏡會(huì)聚的光能照射在氣體24上，物鏡31可以處于不結(jié)合到空腔21中的狀態(tài)。在這方面，同樣的描述也適用于準(zhǔn)直透鏡32。然而，如實(shí)施例所述的情況，如果物鏡31和準(zhǔn)直透鏡32形成整體以結(jié)合到空腔21中，結(jié)果，形成光源裝置單元2的部件數(shù)就會(huì)減少，可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和小型化。
而且，由于相對(duì)于組成光源單元2的部件，只有半導(dǎo)體激光器10的性能隨著使用時(shí)間變壞，所以光源裝置單元2的使用壽命取決于半導(dǎo)體激光器10的使用壽命；然而，近年來(lái)，半導(dǎo)體激光器的使用壽命變長(zhǎng)，例如，從幾十萬(wàn)小時(shí)到幾百萬(wàn)小時(shí)，比熒光燈的使用壽命長(zhǎng)10～100倍。而且，即使高速重復(fù)比如閃光的開(kāi)和關(guān)驅(qū)動(dòng)，也可以防止其使用壽命像熒光燈那樣非常短。
此外，因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器10高速響應(yīng)，能應(yīng)付諸如高頻閃光的脈沖驅(qū)動(dòng)，所以也能獲得高適應(yīng)性的驅(qū)動(dòng)方法。這導(dǎo)致這種現(xiàn)象，當(dāng)執(zhí)行移動(dòng)圖像顯示時(shí)，能獲得高速響應(yīng)。
而且，作為半導(dǎo)體激光器，有一種是可以由例如大約幾毫安的低電流來(lái)驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)選用這種半導(dǎo)體激光器，光源裝置單元2的功率消耗將非常小。
此外，因?yàn)樵诮M成光源裝置單元2的每個(gè)半導(dǎo)體激光器10和發(fā)光單元20中產(chǎn)生的熱量不是很大，所以，還具有例如在實(shí)際安裝裝置時(shí)的高適性和易于處理的優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)注意，盡管沒(méi)有特別具體指定密封在腔21中的氣體的種類，但必須具有這種特性，即當(dāng)具有固定等級(jí)或更大能量的激光照射時(shí)可激勵(lì)離子化。
例如，具體指定的示例有氫氣，氮?dú)猓鯕?，氦氣，氬氣，氪氣，氙氣等。然而，如果?shí)際應(yīng)用中采用氮?dú)?，因?yàn)榈獨(dú)獗阋?，將?huì)提高性價(jià)比。
此外，考慮到氣體24的種類和實(shí)際照射在氣體24上的激光LT1的能量，應(yīng)當(dāng)設(shè)置空腔21中的氣壓以使氣體24離子化。
而且，從上述解釋可知，空腔21的主要作用是使激光能照射在氣體24上和使氣體24離子化產(chǎn)生的光照射到外面，同時(shí)保持其中的氣體24在密封狀態(tài)。因此，只要能在空腔21中形成傳播光的部分，以使通過(guò)例如物鏡會(huì)聚的光能夠照射在氣體24上，物鏡31可以不結(jié)合到空腔21中。
參考圖4A和4B，在這一方面還做了說(shuō)明。圖2所示的空腔21如圖4A所示。在圖4A中，從半導(dǎo)體激光器10發(fā)射的激光LT1通過(guò)安裝到空腔21的物鏡31會(huì)聚，結(jié)果在空腔21中獲得發(fā)光點(diǎn)Ps。
另一方面，在圖4B的情況下，物鏡31設(shè)置在半導(dǎo)體激光器10和空腔21的激光LT1入射面之間。換句話說(shuō)，空腔21和物鏡31不是一體地區(qū)形成，而是各自獨(dú)立地設(shè)置。在這個(gè)示例中也用這種結(jié)構(gòu)，從半導(dǎo)體激光器10發(fā)射的激光LT1通過(guò)物鏡31會(huì)聚，結(jié)果在空腔21中獲得發(fā)光點(diǎn)Ps。
關(guān)于這種結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，相同的解釋也適用于準(zhǔn)直透鏡32。然而，如果是本發(fā)明實(shí)施例的這種情況，物鏡31和準(zhǔn)直透鏡32一體地形成以結(jié)合到空腔21中，結(jié)果，形成光源裝置單元2的部件數(shù)減少，可以使結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化和小型化。
而且，也可以采用圖4C所示的例子，假設(shè)作為獲得白光的條件，只需要在空腔21中獲得作為發(fā)光點(diǎn)Ps的激光LT1的會(huì)聚狀態(tài)。
也就是說(shuō)，在這個(gè)示例中省略物鏡31，改為在激光照射的空腔21的表面上形成凹透鏡25。
從半導(dǎo)體激光器10投射的激光LT1進(jìn)入空腔21，到達(dá)凹透鏡25后被反射。由凹透鏡25反射的激光LT1也會(huì)聚，以致于在空腔21中獲得發(fā)光點(diǎn)Ps。
此外，為了發(fā)射白光使氣體24離子化的條件是具有固定等級(jí)或更大能量的激光照射在氣體24上，例如使用多個(gè)半導(dǎo)體激光器，通過(guò)會(huì)聚這些半導(dǎo)體激光器照射的激光來(lái)收集所需能量。
也就是說(shuō)，在空腔21的外部布置多個(gè)半導(dǎo)體激光器。那么，從這些半導(dǎo)體激光器照射的激光在空腔21中的一點(diǎn)交叉。激光交叉的點(diǎn)就是發(fā)光點(diǎn)Ps，可以獲得固定等級(jí)或更大能量的激光，所以通過(guò)離子化能獲得發(fā)光現(xiàn)象。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)根據(jù)每個(gè)半導(dǎo)體激光器設(shè)定的激光功率、所需的激光能量等等，判定是否為每束激光的光路提供物鏡。
此外，空腔21的形狀也不必是立方體或者長(zhǎng)方體形，如圖2所示，而可以近似于球體形。
接下來(lái)，參考圖3解釋單色儀/掃描儀單元3的結(jié)構(gòu)示例。單色儀/掃描儀單元3是使用白光LT2進(jìn)行圖像顯示的單元，所述白光LT2作為光源是從上述圖2所示的光源裝置單元2投射的。
首先，作為光源從光源裝置單元2投射的白光LT2進(jìn)入物鏡41被會(huì)聚，如圖所示。設(shè)置物鏡41的焦點(diǎn)位置(焦距)，以使其位于鄰近透光屏4的后面，進(jìn)入物鏡41的光經(jīng)過(guò)后面將要解釋的光路達(dá)到透光屏上。
從物鏡41投射的白光LT2進(jìn)入衍射光柵43，衍射光柵43固定地安裝在第一工作臺(tái)部分42。
衍射光柵43具有波長(zhǎng)選擇特性，根據(jù)進(jìn)入的光的入射角度選擇一個(gè)反射光波段，其中被反射的入射光將被投射。也就是說(shuō)，根據(jù)進(jìn)入光的入射角度選擇不同的單色光LT3并投射。
在這種情況下，安裝有這種衍射光柵43的第一工作臺(tái)部分42是圓形。此外，第一工作臺(tái)部分42由第一工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分50驅(qū)動(dòng)，如圖中箭頭A所示，在預(yù)定范圍之內(nèi)以圓心為轉(zhuǎn)動(dòng)軸沿順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。
相應(yīng)于上述由第一工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)部分50驅(qū)動(dòng)的第一工作臺(tái)部分42的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入衍射光柵43的白光LT2的入射角改變。因此，僅從進(jìn)入衍射光柵43的白光LT2中選擇根據(jù)入射角確定的單色光LT3的成分來(lái)反射和投射。
于是，假設(shè)由上述第一工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元50驅(qū)動(dòng)的第一工作臺(tái)部分42的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，設(shè)置成覆蓋如衍射光柵43選擇的波長(zhǎng)的可見(jiàn)光的整個(gè)波長(zhǎng)段(彩色單色光)。隨即，又假設(shè)第一工作臺(tái)部分的42旋轉(zhuǎn)動(dòng)作以連續(xù)的形式進(jìn)行。
在這種情況下，假設(shè)進(jìn)行第一工作臺(tái)42的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，作為反射光獲得的單色光成分在可見(jiàn)光的范圍內(nèi)連續(xù)變化。
換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可見(jiàn)光范圍內(nèi)整個(gè)波長(zhǎng)段的單色光都可以從白光LT2中得到。
此外，在從實(shí)施例的光源裝置單元2投射的白光LT2中，相對(duì)于也在上面描述的可見(jiàn)光波段光譜分布近似均勻。因此，防止上述從白光LT2中獲得的單色光相對(duì)于取決于波帶(波長(zhǎng))的強(qiáng)度色散。換句話說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例只要采用在衍射光柵43上改變白光LT2入射角的結(jié)構(gòu)，就可以獲得相對(duì)于強(qiáng)度沒(méi)有色散的任意單色光。具體地，在由衍射光柵43取得單色光的階段，在任意單色光中獲得幾乎固定的強(qiáng)度平衡。
此外，在這種情況下，第一工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元50驅(qū)動(dòng)第一工作臺(tái)42，因此，基于相應(yīng)輸入到實(shí)施例圖像顯示裝置1的各個(gè)像素的彩色數(shù)據(jù)設(shè)置第一工作臺(tái)42的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
因此，白光LT2入射到衍射光柵43的角度明顯地由第一工作臺(tái)部分42的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)決定，從中能獲得由彩色數(shù)據(jù)表示的單色光作為反射光。第一工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元50驅(qū)動(dòng)第一工作臺(tái)部分42以獲得這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
如果第一工作臺(tái)部分42的轉(zhuǎn)動(dòng)角度如上所述連續(xù)變化，就能夠連續(xù)獲得顏色變化的單色光。因此，只要保證用于控制由第一工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元50和第一工作臺(tái)部分42組成的部分轉(zhuǎn)動(dòng)角度的分辨率，就能夠毫無(wú)困難地保證與彩色數(shù)據(jù)分辨率相一致的適當(dāng)顏色的單色光。
上述從衍射光柵43投射的單色光LT3通過(guò)狹縫45入射到反射鏡46。
實(shí)施例的衍射光柵43具有例如由結(jié)構(gòu)原因引起的特征，其中在入射光具體的角度方面，除原始所需的波長(zhǎng)外，還選擇另一種不同的波長(zhǎng)。為了滿足這種情況，狹縫45設(shè)置成不能傳播上述另一種不同波長(zhǎng)的光，結(jié)果只使原始所需波長(zhǎng)的光入射到反射鏡46。
由反射鏡46反射的單色光LT3投射到透光屏4的后面。投射到透射屏4的后面的光點(diǎn)變成一個(gè)像素。
然后，通過(guò)例如在每個(gè)預(yù)定場(chǎng)圖像周期內(nèi)、沿水平和垂直方向掃描透射屏4上作為像素的上述光點(diǎn)，形成上述透射屏4內(nèi)得到的顯示圖像光LT4。
下面描述根據(jù)輸入圖像信號(hào)進(jìn)行形成顯示圖像光LT4的顯示圖像操作。
首先，表示每個(gè)像素的色彩的彩色數(shù)據(jù)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)輸入到第一工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元50。第一工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元50驅(qū)動(dòng)第一工作臺(tái)部分42，以確定其轉(zhuǎn)動(dòng)位置，以便根據(jù)輸入的彩色數(shù)據(jù)獲得入射到衍射光柵43上的白光LT2的入射角度。
同時(shí)，根據(jù)從輸入圖像信號(hào)中提取的水平信號(hào)，第二工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)單元51驅(qū)動(dòng)第二工作臺(tái)部分44轉(zhuǎn)動(dòng)。
例如，第二工作臺(tái)部分44安裝成能夠沿箭頭B所示方向在預(yù)定范圍之內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)第一工作臺(tái)部分42安裝成能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。因第二工作臺(tái)部分44的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，使從衍射光柵43作為反射光投射的單色光LT3的光點(diǎn)在反射鏡46上沿箭頭C方向移動(dòng)。
獲得在反射鏡46上的單色光LT3光點(diǎn)的移動(dòng)作為在透射屏4上沿水平方向的光點(diǎn)的移動(dòng)。也就是說(shuō)，進(jìn)行水平掃描以形成顯示圖像光LT4。
還有，下面進(jìn)行進(jìn)行垂直掃描。
從圖像信號(hào)提取的垂直掃描信號(hào)輸入馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路52。
馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路52通過(guò)控制馬達(dá)47的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)控制馬達(dá)52的驅(qū)動(dòng)，反射鏡46安裝到馬達(dá)47的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，如圖所示。
因此，在這種情況下，反射鏡46的反射面的角度位置隨著馬達(dá)47的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，使照射在透射屏4上的單色光LT3的光點(diǎn)沿箭頭D方向移動(dòng)。也就是說(shuō)，進(jìn)行垂直掃描以形成顯示圖像光LT4。
從而，在透射屏4上獲得作為彩色光柵圖像的顯示圖像光LT4根據(jù)彩色數(shù)據(jù)控制第一工作臺(tái)部分42的轉(zhuǎn)動(dòng)位置；根據(jù)水平掃描信號(hào)控制第二工作臺(tái)部分44的轉(zhuǎn)動(dòng)位置；和根據(jù)垂直掃描信號(hào)控制反射鏡46的角度位置。因此，通過(guò)場(chǎng)(幀)方式進(jìn)行彩色圖像顯示。
例如在不同的傳統(tǒng)顯示裝置中，一個(gè)像素的顏色用一組三原色R、G和B表示。以便通過(guò)驅(qū)動(dòng)例如與三原色R、G和B相鄰的一組單元形成一個(gè)像素部分。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，因?yàn)槿缜八鰪难苌涔鈻?3能夠獲得可見(jiàn)光范圍內(nèi)的任意單色光LT3，所以在透光屏4上獲得作為光點(diǎn)的一個(gè)像素代表例如根據(jù)彩色數(shù)據(jù)表示的顏色的一個(gè)像素。換句話說(shuō)，該實(shí)施例考慮到在R、G和B熒光物質(zhì)中的發(fā)光強(qiáng)度的平衡等，不用復(fù)雜的設(shè)計(jì)就很容易獲得任意單色光。
而且，由于作為單色光LT3的光源的白光LT2在可見(jiàn)光波段中具有均勻的波帶等級(jí)，所以在該實(shí)施例中，如上所述，相對(duì)上述單色光顯示的像素中的彩色平衡強(qiáng)度沒(méi)有色散。因此，設(shè)計(jì)不要求考慮各個(gè)彩色之間的失衡。
而且，在透光屏4上獲得的單色光LT3的光點(diǎn)是通過(guò)用物鏡41會(huì)聚白光LT2獲得的，白光LT2具有在圖2所示的發(fā)光點(diǎn)Ps的發(fā)光源。發(fā)光源的大小由激光LT1的波長(zhǎng)和上述物鏡31的NA確定。
這里，為了減小在透光屏4上的光點(diǎn)尺寸，僅僅需要設(shè)置光路的距離，以使物鏡41的焦點(diǎn)位置沒(méi)置在透光屏4的后面。那么，由于從作為發(fā)光源的發(fā)光點(diǎn)Ps中獲得入射在物鏡41上的白光LT2這個(gè)事實(shí)，所以也使在物鏡41的焦點(diǎn)位置的光點(diǎn)尺寸與白光LT2的發(fā)光源的尺寸相符。
因此，使透射屏4上的單色光LT3的光點(diǎn)尺寸為等于發(fā)光點(diǎn)Ps的最小尺寸。此外，大于這個(gè)的單色光LT3的光點(diǎn)尺寸可通過(guò)改變?cè)谖镧R41和透光屏4之間的光路的距離任意確定。
如上所述，發(fā)光點(diǎn)Ps的尺寸范圍從幾微米到小于1微米，因此與例如另一個(gè)顯示裝置中形成的尺寸幾十微米的像素的情況相比，尺寸甚至更小。換句話說(shuō)，根據(jù)該實(shí)施例的圖像顯示裝置，可以使用比以前更小的像素形成顯示圖像，結(jié)果容易獲得更高分辨率的顯示圖像。
應(yīng)當(dāng)指出，上面提到的單色儀/掃描儀單元3的結(jié)構(gòu)只是一個(gè)示例，就驅(qū)動(dòng)其以移動(dòng)光點(diǎn)進(jìn)行水平和垂直掃描和控制產(chǎn)生單色光等方面來(lái)說(shuō)，也可以考慮其它結(jié)構(gòu)。例如，可以想到采用稱作MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))的技術(shù)來(lái)進(jìn)行這些操作。使用MEMS技術(shù)，單色儀/掃描儀單元3比圖3所示的結(jié)構(gòu)的尺寸小很多。
此外，此前說(shuō)明的實(shí)施例的光源裝置單元2的應(yīng)用不局限于具有上述結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置，例如光源裝置單元2可應(yīng)用到其它需要光源的各種顯示裝置，例如液晶顯示裝置，投影裝置等。而且，也考慮將光源裝置單元2用作除顯示裝置的光源外的其它裝置的光源。
例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光源裝置單元2可用作醫(yī)療儀器。具體假設(shè)一種情況，當(dāng)白光照射人體內(nèi)某一染病部位時(shí)，該部位僅僅吸收某一具體波長(zhǎng)(光譜)。在這種情況下，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的光源在可見(jiàn)光波段具有均勻的波帶等級(jí)，測(cè)量當(dāng)白光被會(huì)聚并照射在人體時(shí)獲得的局部吸收光譜?；跍y(cè)量結(jié)果和相對(duì)每個(gè)染病部位光譜吸收都不相同的特性，能夠確定染病部位的患病癥狀種類。因而，本發(fā)明的光源適于用作檢測(cè)和診察染病部位裝置的光照射單元。
還有，當(dāng)考慮利用在涂有鹵化銀的膠片、相紙、薄膜等上照射光產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的圖像形成裝置，則可以使用本發(fā)明的光源裝置。在這種情況下，由于經(jīng)過(guò)會(huì)聚來(lái)自根據(jù)本發(fā)明的光源裝置的白光獲得的光點(diǎn)尺寸非常小，所以可以形成細(xì)微圖像或圖案。此外，由于白光的光譜分布均勻，也容易獲得任意可見(jiàn)光。換句話說(shuō)，能獲得成像時(shí)容易選擇顏色和微型化的圖像形成裝置。
如上所述，本發(fā)明的光源裝置作為光源投射白光，所述白光伴隨由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光產(chǎn)生的氣體的離子化獲得。在這種情況下，當(dāng)它會(huì)聚到足夠使氣體24離子化的一個(gè)能量級(jí)時(shí)，發(fā)光點(diǎn)的尺寸由激光波長(zhǎng)和激光的會(huì)聚度確定。那么，以這種方式獲得的發(fā)光點(diǎn)極其小，實(shí)際中可以看作點(diǎn)光源。
此外，以這種方式獲得的白光在可見(jiàn)光波段具有均勻的波帶等級(jí)。
此外，在光源裝置具有這種結(jié)構(gòu)的情況下，光源裝置的使用壽命主要取決于半導(dǎo)體激光器的使用壽命，半導(dǎo)體激光器的使用壽命相當(dāng)長(zhǎng)，因此光源裝置的使用壽命也較長(zhǎng)。特別地，因?yàn)榧词拱雽?dǎo)體激光器例如以高頻驅(qū)動(dòng)開(kāi)/關(guān)，也不會(huì)出現(xiàn)明顯的衰減，因此即使要求這種高頻驅(qū)動(dòng)，也能夠確保長(zhǎng)的使用壽命。
而且，作為本發(fā)明的光源裝置，由于至少半導(dǎo)體激光器和使這種半導(dǎo)體激光器的激光以所需能量或更多能量入射在密封氣體上的結(jié)構(gòu)是必要的，所以這種裝置的結(jié)構(gòu)可以更加簡(jiǎn)化。因此，可以減少成本，也使結(jié)構(gòu)的靈活性變大。而且，能預(yù)料驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器的比驅(qū)動(dòng)別的光源功耗低。
此外，在本發(fā)明使用的圖像顯示裝置中，從這種光源裝置獲得的白光作為光源，從光源白光中獲取單色光，使用獲取的單色光顯示圖像。
因此，由于在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，從具有可見(jiàn)光的均勻波帶等級(jí)的白光中獲取單色光，所以不管波長(zhǎng)帶，作為輸出的單色光可以獲得幾乎均勻的發(fā)光強(qiáng)度。換句話說(shuō)，相對(duì)于熒光物質(zhì)等的特性，不需要考慮例如色散，可以顯示具有良好的彩色平衡的圖像。
而且，在這種情況下，作為光源的白光是點(diǎn)光源，如果使它會(huì)聚或者通過(guò)例如一個(gè)透鏡等，可以使從這種白光獲取的單色光的光點(diǎn)尺寸較小，甚至等于原始點(diǎn)光源的尺寸。由于單色光的光點(diǎn)尺寸與形成顯示圖像的像素的尺寸一致，所以根據(jù)本發(fā)明也可以容易地形成高分辨率的圖像。
參考附圖已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于這些具體的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，包括半導(dǎo)體激光器；激光器驅(qū)動(dòng)裝置，用于使所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光；和發(fā)光單元，從所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光入射到發(fā)光單元上，在發(fā)光單元中密封了氣體，根據(jù)要求能量或高于要求能量的激光的照射而激勵(lì)白光發(fā)射，以將所述白光作為光源照射到外面。
2.一種圖像顯示裝置，包括光源單元和圖像顯示單元，從所述光源單元投射的光作為光源進(jìn)入所述圖像顯示單元，以進(jìn)行圖像顯示，其中所述光源單元包括半導(dǎo)體激光器；激光器驅(qū)動(dòng)裝置，用于使所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光；和發(fā)光單元，從所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光入射到發(fā)光單元上，在發(fā)光單元中密封了氣體，根據(jù)要求能量或高于要求能量的激光的照射而激勵(lì)白光發(fā)射，以將所述白光作為光源照射到外面；以及所述圖像顯示單元包括單色光發(fā)生裝置，用于從作為光源的所述入射白光中產(chǎn)生所需顏色的單色光，和圖像光發(fā)生裝置，用于從由所述單色光發(fā)生裝置產(chǎn)生的單色光中產(chǎn)生視覺(jué)可識(shí)的圖像光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的圖像顯示裝置，其中所述單色光發(fā)生裝置包括衍射光柵，其根據(jù)光的入射角度反射和投射變化的單色光。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的圖像顯示裝置，其中所述圖像光發(fā)生裝置至少包括屏，和具有所需焦距的透鏡裝置，以便來(lái)自所述光源單元、通過(guò)所述圖像光發(fā)生裝置照射在所述屏上的光具有預(yù)定的點(diǎn)尺寸，并設(shè)置在所需位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的圖像顯示裝置，其中所述圖像光發(fā)生裝置還包括水平掃描裝置，對(duì)照射在所述屏上的光進(jìn)行水平掃描，和垂直掃描裝置，對(duì)照射在所述屏上的光進(jìn)行垂直掃描。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光源裝置和一種具有高性能的圖像顯示裝置。在光源裝置單元(2)中，光源是通過(guò)用半導(dǎo)體激光器(10)發(fā)射的激光使氣體(24)離子化產(chǎn)生的光發(fā)射獲得的白光(LT2)。這種白光的光源實(shí)際上可作為點(diǎn)光源。此外，白光在可見(jiàn)光波段具有均勻的波段等級(jí)。而且，組成圖像顯示裝置，以便從將要顯示的白光中取得用于彩色圖像的單色光。相對(duì)由圖像顯示裝置顯示的圖像，可使像素小到近似與光源相等的程度。此外，顯示的單色光的發(fā)光強(qiáng)度的平衡幾乎均勻，沒(méi)有色散。
文檔編號(hào)H04N9/31GK1538497SQ20041004514
公開(kāi)日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月16日
發(fā)明者島田裕 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社