图像显示设备中的照射光学装置和图像显示设备的制作方法

专利名称：图像显示设备中的照射光学装置和图像显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于以由空间调制器调制的光显示图像的图像显示设备中的照射光学装置和图像显示设备，更具体地说，本发明是关于一种改善图像质量的技术方法。
背景技术：
迄今，已经提出了用液晶板或投影显示器作为图像显示设备的一种形式，投影显示器是应用由诸如DMD(数字微镜器件)的空间调制器调制的光束在屏幕上显示图像。这种投影显示器历来用一个诸如金属卤化物灯、卤素灯、或氙灯作为光源。
但是，在这些灯用作光源的情况下，存在的问题是它们的寿命短且需要复杂的维护。还有一个问题是，用于把三基色从光源灯发出的白光分离出来的光学系统很复杂，颜色的重现受到限制，导致光利用效率降低。
为解决上述问题，一直在试图用诸如半导体激光器之类的激光束源作为投影显示器的光源。激光束源有许多优点，例如比灯泡寿命长，直线性极好，这使得可有效利用射出的光，可达到很高的光利用效率，而且，由于它的单色性而有很宽的颜色重现范围。
近几年来，已经研制出了采用以微加工技术制成的主动驱动光栅(衍射光栅)的显示器，它已引起了关注。已被采用的衍射光栅器件被称之为“光栅光阀门”(下文中称之为GLV)。这种显示器的特点是与用空间调制器的常规显示器相比，它可以显示出无缝、清晰且光亮的图像，可以用微加工技术进行低成本制造，可以高速度地工作。
现已有人考虑用诸如半导体激光器之类的激光束源作为用于照射GLV的光源。
但是，如果将激光束源用作上述投影显示器之类的图像显示设备的光源，则会出现斑点(或斑点噪声(speckle noise))，这将降低图像质量。
斑点噪声是在由激光束源以均一相位发出的相干光被不规则的相位表面(物体表面)分散，并且从物体表面上的邻接区域传播来的受到干扰的各波前在观看表面上相互干涉时引起的一种现象。斑点噪声在观看表面上表现为一种粒状亮度分布(granular intensity distribution)。
如果这种斑点噪声出现在作为有激光束源的投影显示器的物体表面的屏幕与作为观看表面的观看者的眼睛(视网膜)之间，那么观看者就会把斑点噪声认为是图像恶化。所以，对诸如用激光束源的图像显示器之类的图像显示设备来说，降低斑点噪声是很重要的。
如果诸如投影显示器之类的图像显示设备采用低的空间相干的激光束，是可以产生斑点噪声被降低了的二维图像。但是，由于低的空间相干的激光束容易引起噪声并且其光束形状和亮度分布容易变化而不稳定，因此，它不适于用在诸如投影显示器之类的图像显示设备中作为光源。
一种光束形状和亮度分布都稳定的高输出可见激光束总的来说是高的空间相干的，也会引起上述斑点噪声问题。
所以，本发明的目的是降低斑点噪声，提高诸如投影显示器之类的图像显示设备的图像质量。
本发明的揭示本发明揭示的一种用在图像显示设备中的照射光学装置，将一激光束施加于一个空间调制器，并根据对该空间调制器的图像信号输入调制该激光束以显示图像，它的特点在于，多个各有一大于该激光束的相干长度的光路差的激光束被施加于该空间调制器。
本发明的图像显示设备将一激光束施加于一个空间调制器并根据对该空间调制器的图像信号输入调制该激光束以显示图像，它的特点在于，用于将激光束施加于该空间调制器的照射光学装置把多个各有一大于该激光束的相干长度的光路差的激光束施加于该空间调制器。
所以，在本发明的照射光学装置和图像显示设备中，有多个各有一大于该激光束的相干长度的光路差的激光束被施加于该空间调制器。
附图简要说明

图1，连同图2至4一起，示出了本发明的图像显示设备中的照射光学装置的第一实施例和一图像显示设备，图1是示出该图像显示设备的完整构成的示意图；图2是以放大比例示出的一个多重反射板的剖面图；图3A和3B是表示光栅光阀门的垂向剖面图，图3A表示光栅光阀门处于像素断电状态(pixel-off state)，而图3B表示光栅光阀门处于像素通电状态(pixel-on state)；图4是表示光栅光阀门和纹影滤光器(Schlieren filter)之间的关系的立体示意图；图5是以放大比例表示的本发明的第二实施例的分光光学系统的剖面图；图6连同图7表示本发明的第三实施例，图6是表示一图像显示设备的完整构成的示意图；以及图7是以放大比例表示的偏振分光装置的示意图。
实现本发明的最佳方式本发明涉及一种用于显示图像的图像显示设备和一种用在所述图像显示设备中的照射光学装置，这种图像显示设备是把一激光束施加于一个空间调制器并以输入到该空间调制器的图像信号调制该激光束以显示图像。这种图像显示设备可以是前投影激光显示器，也可以是后投影激光显示器，或者是用在例如激光打印机的打印和记录设备中的图像显示设备，或用于根据数字图像数据把图像记录在电影胶片上的图像显示设备，等等，总之，它具有广泛的用途。
空间调制器可包括上述的GLV、液晶板、DMD或类似器件。
下面结合附图描述本发明的各实施例。
图1至图4示出了本发明的第一实施例和一图像显示设备，该实施例被应用于一图像显示设备中的一照射光学装置，该照射光学装置使用一个GLV作为空间调制器。
下面先简述图像显示设备1。
图像显示设备1有一个用于发出激光束L的激光束源2、一个用于把激光束源2发出的激光束L分开成为多个激光束的光学系统3(下文称之为分光光学系统)、一个用于使由分光光学系统3分开的各激光束1，1，…的亮度分布均匀化并使各激光束1，1，…的光束结构成形为一条线的线产生器(linegenerator)/扩展器光学系统4、一个用于把由线产生器/扩展器光学系统4成形的各激光束1，1，…聚焦成一维空间调制器上的一点(一条线)的聚光镜5、一个用于产生±一级衍射光±Lo1并进行一维空间调制以形成一维图像的GLV6、一个用于把由GLV 6形成的一维图像再聚焦的中继光学系统7、一个仅允许由GLV6产生的±一级衍射光±Lo1通过而阻挡±零次光用的光学滤器(下文称之为Schlieren滤光器)8、一个把由Schlieren滤光器8滤过的±一级衍射光±Lo1投射出去用的投射镜系统9、一个用于把一维图像转换成二维图像的电流表镜10以及一个用于将二维图像显示在其上的屏幕11(见图1)。
为了显示全彩色二维图像，激光束源2需要包括一个发出红色激光束的激光束源、一个发出绿色激光束的激光束源以及一个发出蓝色激光束的激光束源。
从每一彩色激光束源发出的激光束有处于22毫米至600毫米范围内的相干长度。在这一实施例中，激光束源2的相干长度将被解释为例如60毫米。
用于发出红色激光束(波长为642纳米)的激光束源可以是红色激光二极管阵列。
用于发出绿色激光束(波长为532纳米)的激光束源和用于发出蓝色激光束(波长为457纳米)的激光束源可以这样来设置先从一个无源的(passive)Q-开关LD-激发的Nd:YVO4(或Nd:YAG)微芯片激光器发出输出激光束(波长为1064纳米或914纳米)，再把发出的输出激光束用一个LD-激发的Nd掺杂纤维放大器放大，以及，再按照第二谐波生成过程转换放大了的激光束的波长。上述型式的激光束源用作激光显示器光源是理想的，因为它有光纤作为容易对准的并是硬性的放大介质，能够以低成本发出高输出的激光束，并可以大批量生产。
分光光学系统3包括一个多重反射板23，它有一个两个表面相互平行的平板20，平板20有两个用透明材料制成的相互面对的平行表面，同时，一个全反射表面21成形在两个面对的平行表面中之一上，一个有一预定的透射度的半透射性反射表面22成形在两个面对的平行表面中之另一个上(见图1和2)。
多重反射板23设置成使全反射表面21定位于靠近激光束源2。激光束源2的激光束L施加于端部23a(下文称之为“射入端”)(见图2)。
多重反射板23的厚度t是例如施加于其上的激光束L的相干长度(60毫米)的1/2，也就是t＝30毫米(见图2)。
多重反射板23的定向略微倾斜于其垂直于激光束L的光轴的位置。多重反射板23倾斜成使得它的与射入端23a相反的端部23b(下文称之为“射出端”)比射入端23a略微远些地偏离于激光束源2(见图2)。
全反射表面21的接近射入端23a的那一端去掉了一部分，形成了一个供激光束L射入的窗口24(见图2)。
全反射表面21在其整个表面(射入窗口24除外)上的反射率是100％。根据激光束L经历的多重反射的次数和位置，半透射性反射表面22分成为多个区域220，221，222，…。区域220，221，222，…有各自预定的透射率T0，T1，T2，…，使得从各区域220，221，222，…射出的光束有相同的亮度s(见图2)。
在这一实施例中，半透射性反射表面22在分成的五个区域分别提供了不同的透射率(下文以T0，T1，…，T4表示)，使得从它们射出的光束的亮度均一化了(图示的分区数是4，因为T4＝100％，见下文)(见图2)。
如果施加于多重反射板23的激光束的亮度S是“1”，那么从半透射性反射表面22的各区域220，221，…，224射出的每一光束的亮度s＝1÷5＝0.2。
图示的五个光束“lt-n”(n＝0，1，到4)代表各自射出的光束，其中下标“n”对应于在射出表面上的反射次数(见图2)。
如果为了说明简便而假定射入窗口24没引起任何亮度损失(反射率为0)，那么各射出的光束的亮度s就可用各透射率T0，T1，…T4表示如下●用“lt-0”表示的激光束的亮度s(发出的激光束没有被射出表面反射)＝S×T0＝0.2●用“lt-1”表示的激光束的亮度s(在被射出表面反射一次后射出的激光束)＝“(1-s)×T1”＝0.2
●用“lt-2”表示的激光束的亮度s(在被射出表面反射二次后射出的激光束)＝“(1-2s)×T2”＝0.2●用“lt-3”表示的激光束的亮度s(在被射出表面反射三次后射出的激光束)＝“(1-3s)×T3”＝0.2●用“lt-4”表示的激光束的亮度s(在被射出表面反射四次后射出的激光束)＝“(1-4s)×T4”＝0.2所以，半透射性反射表面22的各区域220，221，…，224的透射率T0，T1，…，T4可给出如下T0＝0.2÷1＝0.2(＝20％)T1＝0.2÷0.8＝0.25(＝25％)T2＝0.2÷0.6＝0.33(＝33％)T3＝0.2÷0.4＝0.50(＝50％)T4＝0.2÷0.2＝1(＝100％)半透射性反射表面220透过从多重反射板23的射入窗口24施加于其上的激光束L的亮度的20％，而反射其余的80％射向全反射表面21(见图2)。
全反射表面21把激光束L的100％反射向半透射性反射表面221(见图2)。
半透射性反射表面221透过施加的激光束L的亮度的33％，而把其余的66％反射向全反射表面21(见图2)。
已经透过半透射性反射表面221的射出光束lt-1具有其对应于被施加于多重反射板23的激光束L的亮度的约20％的亮度(见图2)。
接着，激光束L在多重反射板23内被重复地反射并部分地透过而被从半透射性反射表面22射出，这样，激光束L就被分成5个有相同亮度的射出光束lt，lt，…(见图2)。
在激光束L被在多重反射板内反射之后射出的各个光束lt，lt，…之间，出现了光路差，每一差值至少两倍于多重反射板的厚度(见图2)。
具体地说，大达两倍于多重反射板厚度的光路差是在射出光束lt-0与lt-1之间，在射出光束lt-1与lt-2之间，…，以及在射出光束lt-3与lt-4之间产生的(见图2)。
以这一方式，产生了射出光束lt-0与lt-1之间的，射出光束lt-1与lt-2之间的，…，以及射出光束lt-3与lt-4之间的等于或大于激光束L的相干长度的光路差。因此，这五个射出光束lt-n是互相之间不相干的。所以，施加相互毗邻而作为五个激光束又有光路差的射出光束lt，lt，…是等效于施加来自五个不相关的光源的光束，于是可降低斑点噪声。
在这五个被分开的激光束L被施加于所述GLV 6时，它们以不同的光轴角度落在所述GLV 6上，于是产生可借以进一步降低斑点噪声的不同斑点图案。
在这一实施例中，激光束L是在亮度上被分开为五个激光束，但是，按亮度分开的激光束的个数不限于5，而是激光束L可被分成许多激光束，其个数由本发明的技术范围内的光学系统的聚焦能力(F值)来决定。把激光束L在亮度上分开成尽可能多的激光束将可进一步降低斑点噪声。
线产生器/扩展器光学系统4可将从分光光学系统3射出的激光束1，1，…的光束形状转变并成形为线性光束，而线性光束用于照射一维空间调制器是最佳的。线产生器/扩展器光学系统一般包括一个圆柱形镜头(见图1)。
聚焦镜头5是一个把由线产生器/扩展器光学系统成形的线性光束聚焦于一维空间调制器上的一点用的镜头。聚焦镜头5一般包括一个圆柱形镜头(见图1)。
GLV 6是一个反射性的空间调制器，它包括许多并排在基板33上的条形细小膜带(也称之为膜片)31，32，31，32，…，其间有规定的空气间隙(见图3A和3B)。一组6个膜带31，32，31，32，…构成一个像素。若干个例如1080个像素是被沿由线产生器/扩展器光学系统成形的各线性光束的延伸方向设置。GLV 6在其整体内是直线形状的，其纵向尺寸是28毫米，横向尺寸(各膜带的长度)是200μm。每条膜带31，32有一个在3到4μm范围内的宽度，并且是用一种硅工艺过程制作在基板33上。GLV 6有几千个例如6480个膜带31，32，…沿着GLV 6的纵向横向地排列着。
GLV 6有诸相互连接和一个电路，该电路被布置得可把一公共电压施加于每隔一条膜带即构成一个像素的6个膜带31，32，31，32，31，32中的31，31，31。在未施加电压(像素断电)时，6个膜带31，32，31，32，31，32的表面定位在一个平面内并起平面镜的作用，把入射光Li反射出去(见图3A)。
另一方面，当施加电压(像素通电(Pixel on))时，膜带31，31，31在静电力的作用下移向基板33，而膜带31，32，31，32，31，32又有它们各自的提供许多微小交替凹凸连续的小圆面的表面，并起着衍射光栅的作用，把反射的光Lo分成一个镜面反射分量(0级光)Lo1和一个衍射分量(±一级衍射光)±Lo1(见图3B)。当膜带31，31，31位移了一个等于入射光Li的波长的1/4的距离时，±一级衍射光±Lo1达到最大亮度。
图3B中的光束+Lo1，Lo0，-Lo1代表由GLV 6产生的衍射光，+Lo1表示+一级衍射光，Lo0表示0级衍射光，以及-Lo1表示-一级衍射光。
为了用GLV 6形成图像，用图像信号驱动膜带31，31，31以阻挡由GLV 6分出的0级光Lo0并仅提取±一级衍射光±Lo1，借以进行每一像素的亮度调制。也就是，GLV 6起一个一级空间调制器(first-order spatial modulator)的作用。
为了仅选出一级衍射光±Lo1，设置了用于在GLV 6的傅立叶平面上进行空间过滤(Schlieren过滤)的纹影滤光器(Schlieren滤光器)8。
Schlieren滤光器8设置在由中继光学系统(relay optical system)7聚焦的一维图像附近，也就是在中继光学系统7的光孔的位置。这是因为±一级衍射光±Lo1和其他方向的反射/衍射光都是被分离为具有尽可能高的对比度，而且这些光相互空间地分得最开的位置就是光孔位置(见图1)。
中继光学系统7可以是如图1所示的投影型式的，或者可以是反射型式的，例如所谓的Offner中继系统。
图4示出了Schlieren滤光器的基本构成部分。图4中，从光源来的一个光束(未示)被聚光镜5聚焦到GLV 6上，它又把衍射光连续依次传输经过中继光学系统7、Schlieren滤光器8和投影镜系统9。
Schlieren滤光器8可以是一个用于仅传输±一级衍射光±Lo1的Schlieren滤光器(下文称之为传输性Schlieren滤光器)，或者是一个用于仅反射±一级衍射光±Lo1的Schlieren滤光器(下文称之为反射性Schlieren滤光器)。术语“传输”在这里和下文也包括简单的“通过”。
传输性Schlieren滤光器包括一个护板，该护板上有一开孔或称传输区域，用于传输±一级衍射光±Lo1。反射性Schlieren滤光器包括一个护板，该护板上有一反射区域，用于反射±一级衍射光±Lo1。
下面举例描述传输性Schlieren滤光器8(见图4)。
传输性Schlieren滤光器8有一个护板41，该护板上有两个相互隔开的长方形开孔42，42。开孔42，42的尺度适于仅允许±一级衍射光±Lo1传输过去而阻挡住0级光Lo0，借以仅过滤±一级衍射光±Lo1(见图4)。
为了用GLV 6和Schlieren滤光器8显示全彩色二维图像，需要分别用三种颜色即R(红色)、G(绿色)和B(兰色)的激光束L来照射各自对应的GLV(空间调制器)6，6，6。分别被三个GLV 6，6，6调制的三种颜色的激光束L组合起来就显示出全彩色二维图像。
通过用图像信号控制GLV 6，可将±一级衍射光±Lo1调制到用于产生一维图像的连续的深淡等级(见图4)。
一维图像被投影镜系统9放大并投射出去(见图1)。
由投影镜系统9放大的一维图像被电流表镜(galvanometer mirror)10在垂直于一维图像的方向扫描而在屏幕1上显示出二维图像(见图1)。
在图示和描述中将省略GLV 6和电流表镜10的驱动控制装置。在上述实施例中，电流表镜10是作为用于把一维图像转变成二维图像的装置。但是，用于把一维图像转变成二维图像的装置不限于电流表镜，而可以是例如多角棱镜之类的另一种机械光学扫描器。
在图像显示设备1中，多重反射板23把激光束L的亮度分成五个各有一个等于或大于相干长度(60毫米)的光路差的射出光束lt-n，这样使各射出光束lt-n互不相关。于是可降低斑点噪声。
在GLV 6被以五个分开的激光束L照射时，各激光束L的光轴角度互不相同，导致产生不同的斑点图案，于是可进一步降低斑点噪声。
在上述图像显示设备1中，分光光学系统3是由一单个光学器件构造而成，它有设置在两面平行的单个平板20上的全反射表面21和半透射性反射表面22。所以，需要用的零部件的数目不是很大，而且与用许多光学器件组合到一起的情况相比，尺寸精度和位置精度都较高。
图5示出了本发明的图像显示设备中的照射光学装置的第二实施例。第二实施例的图像显示设备中的照射光学装置不同于第一实施例的图像显示设备中的照射光学装置，其不同在于分光光学系统的布置。
第二实施例的分光光学系统3A包括一单个全反射镜51和一单个半镀银镜52，该半镀银镜52的半透射性反射表面52a与全反射镜51的全反射表面51a相互面对。而且设置成半镀银镜52的半透射性反射表面52a与全反射镜51的全反射表面51a相互平行。
全反射镜51和半镀银镜52定位成前者比后者近于激光束源2。
全反射镜51和半镀银镜52在其各自的平面内移位而相互错开一点。半镀银镜52的端部53(下文称之为“射入端”)位于激光束L的光轴上。
全反射镜51和半镀银镜52略微倾斜于其垂直于激光束L的光轴的取向。全反射镜51和半镀银镜52倾斜成使半镀银镜52的与端部53相反的端部54(下文称之为“射出端”)比射入端53略微远离激光束源2(见图5)。
全反射镜51的全反射表面51a与半镀银镜52的半透射性反射表面52a之间的距离w等于或大于例如施加于其上的激光束L的相干长度(60毫米)的1/2，即60×1/2＝30毫米。
全反射镜51涂有反射率为100％的全反射膜而形成全反射表面51a。半镀银镜52涂有半透射性反射膜而形成半透射性反射表面52a。半镀银镜52的半透射性反射表面52a被分成多个区域(在第一实施例中是5个)，其情况与第一实施例中的半透射性反射表面22相同，这里就不详述了。半透射性反射表面52a的透射率的布置方式也与第一实施例中的对应区域的相同。
施加于第二实施例的分光光学系统3A的激光束L首先作用于半透射性反射表面52a，半透射性反射表面52a透过了激光束L的亮度的20％，而将其余的80％亮度反射向全反射表面51a(见图5)。
全反射表面51a又把激光束L的80％的100％反射向半透射性反射表面52a(见图5)。
被全反射表面51a反射的激光束L再一次作用于半透射性反射表面52a。半透射性反射表面52a的、被激光束L作用的那部分透过了所施加的激光束L的亮度的33％，而把其余的66％亮度反射向全反射表面51a(见图5)。已经穿过半透射性反射表面52a的上述部分的射出光束1的亮度对应于施加于分光光学系统3A的激光束L的亮度的约20％(见图5)。
接着，施加于分光光学系统3A的激光束L被在半透射性反射表面52a与全反射表面51a之间重复地反射并部分地穿过而从半透射性反射表面52a射出，这样，激光束L就被分成为五个有相同亮度的射出光束1，1，…(见图5)。
在激光束L被在全反射表面51a与半透射反射表面52a之间反射之后而射出的各光束1，1，…之间出现了多个每个至少两倍于全反射表面51a与半透射反射表面52a之间的距离的光路差(见图5)。
光路差就以这一方式产生了，其等于或大于激光束L在各射出光束1，1，…之间的相干长度。因此，五个射出光束1，1，…是互不相干的。施加各有一等于或大于激光束L相干长度的光路差的射出光束等效于施加来自五个不相关的光源的光束，其结果，就降低了斑点噪声。
在五个被分开的激光束L都施加于GLV 6时，它们以不同的光轴角度落到GLV 6上，导致产生可借以进一步降低斑点噪声的不同斑点图案。
图6和7示出了本发明的图像显示设备的第三实施例。第三实施例的图像显示设备不同于第一实施例的图像显示设备，其不同在于分光光学系统3中增加了偏振分光装置60。
下面描述本发明的图像显示设备1A的偏振分光装置60。第三实施例的图像显示设备1A的那些与第一实施例的图像显示设备的完全相同的部分以与之相同的标号表示，并且下面不再对其描述。
分光光学系统3B包括多重反射板23和偏振分光装置60(见图6)。
多重反射板23的结构布置与第一实施例的多重反射板相同。
偏振分光装置60包括一个用于把激光束L分成一个P-偏振分量Lp和一个S-偏振分量Ls的偏振转动器61、一个用于使P-偏振分量Lp和S-偏振分量Ls空间地相互分开的偏振分离器62以及一个用于产生P-偏振分量Lp与S-偏振分量Ls之间的光路差的光路差产生器63(见图6)。
偏振转动器61包括一个λ/2波长板，例如它可以是一个石英晶体波长板、一个菲涅尔斜方晶体波长板或同类的器件。如果激光束源2射出的激光束L已经被分成P-偏振分量Lp和S-偏振分量Ls，那么偏振转动器61应是包括在激光束源2内。
偏振分离器62设置在偏振转动器61的后面并包括一个呈平板形式的偏振光束分离器(见图6和7)。
偏振光束分离器62设置为相对于光轴成45°角。P-偏振分量Lp基本上直地穿过偏振光束分离器62，而S-偏振分量Ls被偏振光束分离器62反射向基本上垂直于P-偏振分量Lp的方向(见图7)。
光路差产生器63设置在偏振光束分离器62的后面并在它的P-偏振分量Lp传播经过的那一侧，而且包括两个全反射镜64，65(见图7)。
第一全反射镜64设置成以45°/2＝22.5°的入射角反射已经穿过偏振光束分离器62的P-偏振分量Lp(见图7)。
第二全反射镜65设置成以45°/2＝22.5°的入射角反射已经被第一全反射镜64反射的P-偏振分量Lp，并使被反射的P-偏振分量Lp回到偏振光束分离器62上其入射位置处(见图7)。
两个全反射镜64，65的位置关系设置成使已经穿过光路差产生器63的P-偏振分量Lp的光路长度大于激光束L的相干长度(60毫米)(见图7)。
已经穿过光路差产生器63的P-偏振分量Lp又被传输经过偏振光束分离器62，并与S-偏振分量Ls组合。
已经被分成P-偏振分量Lp和S-偏振分量Ls而后两者又以其间产生的、等于或大于相干长度的光路差组合起来的激光束L被施加于多重反射板23，后者把激光束L分成多个激光束1，1，…，随后它们被施加于GLV 6。
由于第三实施例的偏振分光装置60可把激光束L分成P-偏振分量Lp和S-偏振分量Ls，并且两者间产生的光路差大于激光束L的相干长度，所以可产生进一步不同的斑点图案，借以进一步降低斑点噪声。
在每一实施例中，GLV都是用作空间调制器。但是，本发明不限于这样的一种结构布置，而是空间调制器可以是另外的一维空间调制器。另外，按照本发明，空间调制器不限于一维空间调制器，而是可以是诸如液晶之类的二维空间调制器。
在每一实施例中，从一单个激光束源射出的激光束被分成为多个激光束。但是，本发明不限于这样的一种结构布置，而是可以把从多个激光束源射出的多个激光束中的每一个分成多个激光束。
还有，上述每一实施例中的各个零部件的具体形状和结构都是结合具体例子图示的，仅是为了体现本发明，而不应被认为是限制本发明的技术范围的一种表示。
工业上的可应用性从以上说明可明显看出本发明的把激光束施加于一个空间调制器并根据对该空间调制器的图像信号输入调制该激光束，以显示图像的图像显示设备中的照射光学装置的特征在于把多个各有一大于该激光束相干长度的光路差的激光束施加于所述空间调制器。
本发明的把激光束施加于一个空间调制器并根据对该空间调制器的图像信号输入调制该激光束，以显示图像的图像显示设备的特征在于用于把激光束施加于所述空间调制器的照射光学装置把多个各有一大于该激光束相干长度的光路差的激光束施加于所述空间调制器。
所以，按照本发明，因为是把多个各有一大于该激光束相干长度的光路差的激光束施加于所述空间调制器，所以可产生能降低斑点噪声的一些不同的斑点图案。
在权利要求2和10所述的发明中，设置了一个包括一个两面平行的平板的多重反射板，该两面平行的平板有两个面对的平行表面，一个全反射表面成形在两个面对的平行表面中之一上，而一个有预定的透射率的半透射性反射表面成形在两个面对的平行表面中之另一个上，两个面对的平行表面布置成可使激光束从把所述全反射表面去掉一部分而形成的进入窗口以预定的入射角射入多重反射板，接着在多重反射板内经历多次反射，并在每次被反射的同时部分地穿过半透射性反射表面射出。用于把一单个激光束分成多个激光束的器件可以用一单个光学器件来构成。所以，需要用的零部件的数目不是很大，而且与用许多光学器件组合到一起的情况相比，尺寸精度和位置精度都较高。
在权利要求3，4，11和12所述的发明中，由于各激光束是以不同的光轴角度施加于各空间调制器，所以，这些激光束可产生能降低斑点噪声的一些不同的斑点图案。
在权利要求5到8和13到16所述的发明中，由于空间调制器包括光栅光阀门(GLV)，所以可显示出无缝的、清晰的且光亮的图像。由于可以用微加工技术低成本地制造GLV，所以本发明的图像显示设备的成本可以降低。
权利要求
1.一种用于把一激光束施加于一个空间调制器并根据对所述空间调制器的图像信号输入调制所述激光束以显示图像的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，将多个各有一大于所述激光束相干长度的光路差的激光束施加于所述空间调制器。
2.如权利要求1所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，设置有一个包括一个两面平行的平板的多重反射板，所述两面平行的平板有两个面对的平行表面，一个全反射表面成形在所述两个面对的平行表面中之一上，而一个有预定的透射率的半透射性反射表面成形在所述两个面对的平行表面中之另一个上，所述两个面对的平行表面布置成可使一个激光束从把所述全反射表面去掉一部分而形成的进入窗口以预定的入射角射入所述多重反射板，接着在多重反射板内经历多次反射，并在每次被反射的同时部分地穿过半透射性反射表面射出，这样就把一单个激光束分成多个激光束。
3.如权利要求1所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述各激光束以不同的光轴角度施加于所述光调制器。
4.如权利要求2所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述各激光束是以不同的光轴角度施加于所述光调制器。
5.如权利要求1所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述空间调制器是光栅光阀门。
6.如权利要求2所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述空间调制器是光栅光阀门。
7.如权利要求3所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述空间调制器是光栅光阀门。
8.如权利要求4所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述空间调制器是光栅光阀门。
9.一种用于把一激光束施加于一个空间调制器并根据对所述空间调制器的图像信号输入调制所述激光束以显示图像的一种图像显示设备，其特征在于，一个用于把一激光束施加于所述空间调制器的照射光学装置把多个各有一大于所述激光束相干长度的光路差的激光束施加于所述空间调制器。
10.如权利要求9所述的图像显示设备，其特征在于，设置有一个包括一个两面平行的平板的多重反射板，所述两面平行的平板有两个面对的平行表面，一个全反射表面成形在所述两个面对的平行表面之一上，而一个有预定的透射率的半透射性反射表面成形在所述两个面对的平行表面之另一个上，所述两个面对的平行表面布置成可使一个激光束从把所述全反射表面去掉一部分而形成的进入窗口以预定的入射角射入所述多重反射板，接着在多重反射板内经历多次反射，并在每次被反射的同时部分地穿过半透射性反射表面射出，这样就把一单个激光束分成所述多个激光束。
11.如权利要求9所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述各激光束是以不同的光轴角度施加于所述光调制器。
12.如权利要求10所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述各激光束是以不同的光轴角度施加于所述光调制器。
13.如权利要求9所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述光调制器是光栅光阀门。
14.如权利要求10所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述光调制器是光栅光阀门。
15.如权利要求11所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述光调制器是光栅光阀门。
16.如权利要求12所述的一种图像显示设备中的照射光学装置，其特征在于，所述光调制器是光栅光阀门。
全文摘要
本发明能够降低诸如投影显示器之类的图像显示设备中的斑点噪声而提高图像质量。一种图像显示设备(1)中的一种照射光学装置把一激光束施加于一个GLV(空间调制器)(6)，并根据对该GLV的图像信号输入调制该激光束以显示图像。多个各有一大于所述激光束相干长度的激光束(1，1，…)被施加于所述GLV。
文档编号G02B27/48GK1554033SQ0380100
公开日2004年12月8日 申请日期2003年7月2日 优先权日2002年7月11日
发明者桥本茂树, 菊池启记, 记, 冈美智雄, 雄 申请人:索尼株式会社