CN100530863C - 图像显示装置及光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以使波长变换元件的变换效率提高的图像显示装置及光源装置。该图像显示装置(1)，具备：激光光源，将从该激光光源所射出的光的波长变换成预定的波长的波长变换元件，和对从该波长变换元件所射出的激光进行调制的光调制装置；其特征在于：从激光光源(11G、11B)所射出的激光，频率为光调制装置(20)的最高调制频率的整数倍，并且，脉冲宽度比光调制装置(20)的稳定时的时间宽度小。

Description

图像显示装置及光源装置

技术领域

本发明，涉及图像显示装置及光源装置。

背景技术

近年来，投影机的小型化的要求越来越高，伴随着半导体激光器的高输出化、蓝色半导体激光器的出现，正在研究使用了激光光源的投影机或显示器。它们，因为光源的波段窄所以可以使色再现范围非常地宽，因为可以小型化及削减构成要素，所以作为下一代的显示元件潜藏大的可能性。

作为用于图像显示装置中的光源，需要R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的3色的激光光源。虽然关于R及B而言在半导体激光器中存在本振，但是对于G来说不存在本振，考虑利用使红外激光入射到非线性光学元件(波长变换元件：SHG)而产生的2次谐波(例如，参照专利文献1。)。

在此，作为用于具备了激光光源的图像显示装置中的照明方法，通过脉冲宽度调制或强度调制来表示灰度等级(例如，参照专利文献2。)。记载于该专利文献2中的图像投影系统，将光源的强度的变化进行特定而进行调整，使得与控制电路向DMD(数字镜器件)的数据输入信号同步起来。

【专利文献1】特开2001-267670号公报

【专利文献2】特开平8-240779号公报

可是，若如上述现有技术那样地，采用脉冲调制或强度调制来作为照明方法，则在显示明亮的图像的情况下，需要：使从光源所射出的激光的脉冲的占空比变大，提高以波长变换元件所变换的激光的强度。由此，光源装置的寿命变短。为此，若降低激光的强度，则向波长变换元件的入射光的光密度下降，伴随于此产生波长变换效率下降的问题。另一方面，在强度调制的情况下也同样地，若降低激光的强度，则产生波长变换元件的波长变换效率下降的问题。

发明内容

本发明，为了解决上述的问题所作出，目的为提供可以使波长变换元件的变换效率提高的图像显示装置及光源装置。

为了达到上述目的，在本发明，提供以下的单元。

本发明的图像显示装置，具备：激光光源，将从该激光光源所射出的光的波长变换成预定的波长的波长变换元件，和对从该波长变换元件所射出的激光进行调制的光调制装置；其特征在于：从前述激光光源所射出的激光，频率为前述光调制装置的最高调制频率的整数倍，并且，脉冲宽度比前述光调制装置的稳定时的时间宽度小。

在本发明的图像显示装置中，从激光光源所射出的光，频率为光调制装置的最高调制频率(最低灰度等级时的频率)的整数倍，并且，脉冲宽度比光调制装置的稳定时的时间宽度小。即，在光调制装置稳定下来之时，使激光进行脉冲点亮。由此，相比较于如现有地，使激光以一定水平连续振荡的情况，能够为更多的发光量。如此地，因为在使从激光光源所射出的光入射到波长变换元件之时，相比较于现有能够使激光的入射光密度提高，所以可以使波长变换效率提高。从而，能显示更清晰的图像。

并且，本发明的图像显示装置，优选：从前述激光光源所射出的激光，发光定时与前述光调制装置的最小驱动周期的定时同步。

在本发明的图像显示装置中，通过使激光的发光定时与光调制装置的最小驱动周期的定时同步，仅在光调制装置稳定下来之时，才进行激光的点亮，而在光调制装置正在响应期间，不点亮激光。从而，无用的激光不会影响到图像显示，可以得到良好的像质的图像。

并且，本发明的图像显示装置，优选：从前述激光光源所射出的激光的脉冲的占空比，小于或等于50％。

在本发明的图像显示装置中，因为激光的脉冲的占空比小于或等于50％，所以相比较于使激光以一定水平连续振荡的情况，能够为大于或等于2倍的发光量。从而，因为能够使入射光密度进一步提高，所以可以使波长变换效率提高。

并且，本发明的图像显示装置，优选：在前述光调制装置的最小驱动周期内使多于或等于2个脉冲的激光发光，并且相比较于使1个脉冲的激光发光之时的脉冲宽度，使多于或等于2个脉冲的激光发光之时的脉冲宽度的一方短。

在本发明的图像显示装置中，在光调制装置的最小驱动周期内使多于或等于2个脉冲的激光发光，并且相比较于使1个脉冲的激光发光之时的脉冲宽度，使多于或等于2个脉冲的激光发光之时的脉冲宽度的一方短。由此，相比较于在光调制装置的最小驱动周期内使仅1个脉冲的激光进行点亮的情况，能够为大于或等于2倍的发光量。从而，因为能够使入射光密度进一步提高，所以可以使波长变换效率提高。

本发明的光源装置，用于图像显示装置中，该图像显示装置，具备：激光光源，将从该激光光源所射出的光的波长变换成预定的波长的波长变换元件，和对从该波长变换元件所射出的激光进行调制的光调制装置；该光源装置的特征在于：从前述激光光源所射出的激光，频率为前述光调制装置的最高调制频率的整数倍，并且，脉冲宽度比前述光调制装置的稳定时的时间宽度小。

在本发明的光源装置中，从激光光源所射出的光，频率为光调制装置的最高调制频率(最低灰度等级时的频率)的整数倍，并且，脉冲宽度比光调制装置的稳定时的时间宽度小。即，在光调制装置稳定下来之时，使激光进行脉冲点亮。由此，相比较于如现有地，使激光以一定水平连续振荡的情况，能够为更多的发光量。如此地，因为在使从激光光源所射出的光入射到波长变换元件之时，相比较于现有能够使入射光密度提高，所以可以使波长变换效率提高。

并且，本发明的光源装置，优选：从前述激光光源所射出的激光，发光定时与前述光调制装置的最小驱动周期的定时同步。

在本发明的光源装置中，通过使激光的发光定时与光调制装置的最小驱动周期的定时同步，仅在光调制装置稳定下来之时，才进行激光的点亮，而在光调制装置正在响应期间，不点亮激光。从而，因为能够抑制无用的激光的照射，所以可以使光源装置的寿命提高。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的投影机的概略图。

图2是本发明的第1实施方式的投影机的控制部的框图。

图3是表示对于图1的光调制装置的工作的像素定时及从光源装置所射出的激光的输出的图。

图4是本发明的第2实施方式的投影机的控制部的框图。

图5是表示对于本发明的第2实施方式的投影机的光调制装置的工作的像素定时及从光源装置所射出的激光的输出的图。

符号说明

1、70...投影机(图像显示装置)，10G、10B...光源装置，11G、11B...激光光源，13G、13B...波长变换元件，20...镜器件(光调制装置)

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式参照附图进行说明。还有，在以下进行参照的各附图中，为了使附图易看，适当改变各构成要素的比例尺进行表示。

投影机的第1实施方式

图1，是表示本发明的第1实施方式的投影机(图像显示装置)的一例的模式图。

本实施方式的投影机1，为采用了3板方式的例，具备：射出红色的激光的红色光源装置10R，射出绿色的激光的绿色光源装置10G，射出蓝色的激光的蓝色光源装置10B，相应于图像信号对从各光源装置10R、10G、10B所射出的R光、G光、B光的辉度进行调制的光调制装置20，对通过各光调制装置20所调制的各色光进行合成使之成为彩色图像的十字分色棱镜30，将从十字分色棱镜30所射出的彩色图像投影到屏幕50上的投影透镜40，和对各光源装置10R、10G、10B及光调制装置20进行控制的控制部60。

绿色光源装置10G，具备：射出红外的激光的激光光源(例如，波长：1060nm)11G，外部谐振器镜12G，和波长变换元件13G。在此，因为虽然对于R光及B光来说在半导体激光器中存在本振，但是对于G光来说则不存在本振，所以需要使红外激光入射到非线性光学元件(波长变换元件：SHG)进行波长变换来得到G光。另外，虽然对于B光来说在半导体激光器中存在本振，但是在本实施方式中，蓝色光源装置10B，具备：射出红外的激光的激光光源(例如，波长：920nm)11B，外部谐振器镜12B，和波长变换元件13B；使红外激光入射到波长变换元件13B进行波长变换，得到B光。还有，对于R光来说也可以同样地采用波长变换元件对红外激光的波长进行变换，得到R光。

外部谐振器镜12G、12B，是对激光光源11G、11B的出射光以高效率使其向其激光光源11G、11B进行反射的镜体，与激光光源11G、11B共同构成激光谐振器的构成要素。即，以激光光源11G、11B和外部谐振器镜12G、12B构成激光谐振器。外部谐振器镜12G、12B的反射率，例如为99％左右。

波长变换元件13G、13B，是对入射光的波长进行变换的非线性光学元件。并且，波长变换元件13G、13B，其中入射有为激光光源11G、11B的出射光且透射了外部谐振器镜12G、12B的光，对其进行波长变换并进行出射。换而言之，波长变换元件13G、13B，对从由激光光源11G、11B和外部谐振器镜12G、12B构成的激光谐振器所射出的光进行波长变换。即，波长变换元件13G、13B，将从激光光源11G、11B所射出的红外激光的波长变换为约一半而产生绿色、蓝色的激光。在此，作为波长变换元件13G、13B，采用板形状的波导型。在采用了如此的波导型的波长变换元件13G、13B的情况下，因为该波长变换元件13G、13B的厚度薄，所以容易制作周期极化反转结构，容易提高波长变换效率，能够降低制造成本。

还有，在本实施方式中，虽然由激光光源11G、11B和外部谐振器镜12G、12B构成了激光谐振器，但是并不限于此，也可以为在激光光源11G、11B内具有谐振器的结构。并且，虽然按激光光源11G、11B，外部谐振器镜12G、12B，波长变换元件13G、13B的顺序进行了配置，但是也可以将波长变换元件13G、13B配置于激光光源11G、11B和外部谐振器镜12G、12B之间。

作为光调制装置20，在本实施方式中，采用倾斜镜器件(以下，称为镜器件20)。倾斜镜器件的例之一，为德克萨斯仪器公司的DMD。

利用示于图2的框图对控制部60进行说明。

具备：对各镜器件20进行控制的镜器件控制电路61，对各镜器件20进行驱动的镜器件驱动电路62，基于来自镜器件控制电路61的电信号生成像素定时的像素定时发生电路63，由所生成的像素定时对从各光源装置10R、10G、10B所射出的激光的脉冲宽度进行设定的脉冲宽度设定电路64，从像素定时的上升沿对各光源装置10R、10G、10B的脉冲的延迟量进行设定的延时(delay)设定电路65，和以一致于通过脉冲宽度电路64所设定的脉冲宽度的导通时间对各光源装置10R、10G、10B进行驱动的光源装置驱动电路66。

在此，输入到光源装置驱动电路66的发光控制信号，从像素定时的上升沿设置一定的延迟(延时)，使激光器导通时间发生。然后，同步于该发光控制信号，使入射到十字分色棱镜30的激光从各光源装置10R、10G、10B射出。

通过脉冲宽度设定电路64所生成的发光控制信号，频率为镜器件20的最高调制频率的整数倍，如在图3中所示地，比镜器件20的稳定时的时间宽度(镜器件为A状态之时的时间)小。并且，发光控制信号，如在图3中所示地，发光定时与镜器件20的最小驱动周期定时同步。并且，从各光源装置10R、10G、10B所射出的激光的脉冲的占空比小于或等于50％。

十字分色棱镜30，使反射B光、透射G光及R光的分色膜，和反射G光、透射B光及R光的分色膜正交成X字型进行配置而构成。十字分色棱镜30，对从各光源装置10R、10G、10B所射出的R光、G光及B光进行合成。以十字分色棱镜30所合成了的光，入射到镜器件20，通过镜器件20被反射到投影透镜40。其后，通过投影透镜40向屏幕50投影。

其次，对采用由以上的构成形成的本实施方式的投影机1，将图像投影到屏幕50的方法进行说明。

首先，在图3中表示对于镜器件20的工作的像素定时及从各光源装置10R、10G、10B所射出的激光的输出。

镜器件20从A的状态(像素导通状态)，到进行开关，稳定为C的状态(像素关断状态)，存在镜器件移位的时间(B的状态)。从镜器件控制电路61发送该工作的最小驱动周期(A的状态的时间和B的状态的时间的合计时间)于像素定时发生电路63。然后，像素定时发生电路63，以使其同步于该最小驱动周期地使像素定时信号发生。并且，镜器件20的稳定状态，如E的状态那样地比最小驱动周期长之时，镜器件20为E状态(相同状态连续起来之时)时，像素定时的脉冲多次发生。另一方面，从镜器件控制电路61发送镜驱动定时，到镜器件驱动电路62，进行镜器件20的开关。

其次，在脉冲宽度设定电路64中，生成发光控制信号，使发光控制信号从像素定时的上升沿，按从延时设定电路65所发生的延时的量滞后。如此地进行，将所生成的发光控制信号发送到激光驱动电路66，一致于该发光控制信号的激光器导通时间，从各光源装置10R、10G、10B射出激光。

此时，从激光光源11G、11B所射出的红外激光，因透射(1次通过)波长变换元件13G、13B，其波长被变换。在此，红外激光的波长进行短波长化被变换成绿色激光、蓝色激光而射出到十字分色棱镜30。并且，从光源装置10R所射出的光，也朝向十字分色棱镜30。如此地进行，从各光源装置10R、10G、10B所射出、通过十字分色棱镜30所合成的光，入射到镜器件20。通过镜器件20所反射的光，通过投影透镜40被投影到屏幕50，显示放大了的图像。

依照本实施方式的投影机1，从光源装置10R、10G、10B所射出的光量(脉冲时的MAX输出)，相对于通常的一定水平(在图3中所示的CW(Continuous Wave，连续波)驱动时的MAX输出)的光量，能够以多于或等于2倍的发光量进行发光。从而，可以提高从绿色光源装置10G、蓝色光源装置10B所射出的光的向波长变换元件13G、13B的入射光密度，使波长变换效率提高，能够显示更清晰的图像。

并且，通过使发光定时与镜器件20的最小驱动周期的定时进行同步，在镜器件20稳定下来之时，进行激光的点亮，在镜器件20处于过渡状态之间，激光不点亮。从而，无用的激光不影响到图像显示，可以得到良好的像质的图像。

进而，因为在光源装置10R、10G、10B中，能够抑制无用的激光的照射，可以使光源装置的寿命提高，所以通过在投影机1中进行应用，能够实现高像质、高质量的全彩色显示，能够谋求低功耗化及低成本化。

其次，对本发明的第2实施方式，参照图4及图5进行说明。还有，在以下进行说明的各实施方式中，对与上述的第1实施方式的投影机1为相同构成之处附加相同符号，对说明进行省略。

在本实施方式的投影机70中，与第1实施方式不相同之点，是如下点：在第2实施方式中，如在图5中所示地，在镜器件20的最小驱动周期内使第1脉冲71及第2脉冲72的激光进行发光。

虽然在投影机70的构成中，与在图1中所示的第1实施方式的投影机1相同，但是在控制部80中，与第1实施方式不相同。

控制部80，如在图4中所示地，具备根据通过像素定时发生电路63所生成的像素定时来生成发光控制信号的激光器发光控制电路81。该激光器发光控制电路81，具备：对从各光源装置10R、10G、10B所射出的激光的第1、第2脉冲71、72的宽度进行设定的第1、第2脉冲宽度设定电路82，从像素定时的上升沿对各光源装置10R、10G、10B的第1脉冲71的延迟量进行设定的延时设定电路83，和对从第1脉冲71到第2脉冲72的激光器关断时间进行设定的激光器关断时间设定电路(脉冲间隔设定电路)84。并且，发光控制信号，如在图5中所示地，优选：第1脉冲71的发光定时与镜器件20的最小驱动周期定时同步起来。进而，激光器导通时间(使激光发光之时的脉冲宽度)，如在图5中所示地，比第1实施方式短。并且，第1、第2脉冲71、72，在镜器件20处于稳定的时间内结束。

其次，对采用由以上的构成所构成的本实施方式的投影机70，将图像投影到屏幕50的方法进行说明。

首先，在图5中表示对于镜器件20的工作的像素定时及从各光源装置10R、10G、10B所射出的激光的输出。

首先，与第1实施方式同样地，从镜器件控制电路61发送镜驱动定时，进行镜器件20的开关。

其次，在脉冲宽度设定电路64中，生成发光控制信号。该发光控制信号，同步于像素定时的上升沿边缘，从像素定时的上升沿，按从延时设定电路83所发生的延时的量滞后，生成第1脉冲71。其后，在激光器关断时间设定电路84中，对激光器关断时间进行设定，生成第2脉冲72。一致于该发光控制信号的激光器导通时间，从光源装置10R、10G、10B射出激光。从绿色光源装置10G、蓝色光源装置10B所射出的光，通过波长变换元件13G、13B被变换为预定的波长之后，与第1实施方式同样地进行，被合成了的光，通过投影透镜40被投影到屏幕50，显示放大了的图像。

依照本实施方式的投影机70，在镜器件20的最小周期内使第1、第2脉冲71、72的2个脉冲的激光进行发光。由此，相比较于在镜器件20的最小周期内仅使1个脉冲的激光进行点亮的情况，能够为多于或等于2倍的发光量。从而，因为能够使从绿色光源装置10G、蓝色光源装置10B所射出的光的向波长变换元件13G、13B的入射光密度提高，所以可以使波长变换效率提高。

还有，也可以在镜器件20的最小驱动周期内使2脉冲的激光进行发光。并且，作为激光器发光控制电路81，也可以为如下构成，具备：从像素定时的上升沿对各光源装置10R、10G、10B的脉冲的延迟量进行设定的延时设定电路，和对脉冲宽度及脉冲的间隔进行设定的脉冲串设定电路。即，激光器发光控制电路81，也可以为如下电路：使多个脉冲串在镜器件20处于稳定的时间内发生地进行脉冲串的设定。

还有，本发明的技术范围并不限定于上述各实施方式，可以在不脱离本发明的思想的范围内加以种种改变。

例如，在上述各实施方式中，虽然使从光源装置10R、10G、10B所射出的激光的脉冲的占空比小于或等于50％，以多于或等于2倍的发光量进行发光，但是也可以为：激光，频率至少为镜器件20的最高调制频率的整数倍，并且，脉冲宽度比镜器件20的稳定时的时间宽度小。通过射出如此的激光，相对于通常的一定水平的光量，可以得到更多的发光量。

并且，作为光调制装置，虽然采用镜器件(DMD)进行了说明，但是并不限于此，也可以为利用光的衍射使光进行调制的GLV(栅格光阀)或利用液晶使光进行调制的液晶空间光调制元件等。另外，虽然采用单板方式进行了说明，但是并不限于此，也可以为如3板方式那样的复板方式。而且，虽然采用十字分色棱镜30进行了合成，但是也可以采用分色镜对从各光源装置10R、10G、10B所射出的光进行合成。

Claims (6)

1.一种图像显示装置，其具备：激光光源，将从该激光光源所射出的光的波长变换成预定的波长的波长变换元件，和对从该波长变换元件所射出的激光进行调制的光调制装置；其特征在于：

从前述激光光源所射出的激光，频率为前述光调制装置的最高调制频率的整数倍，并且，脉冲宽度比前述光调制装置的稳定时的时间宽度小。

2.按照权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：

从前述激光光源所射出的激光，发光定时与前述光调制装置的最小驱动周期的定时同步。

3.按照权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于：

从前述激光光源所射出的激光的脉冲的占空比，小于或等于50％。

4.按照权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于：

在前述光调制装置的最小驱动周期内使多于或等于2个脉冲的激光发光，并且与使1个脉冲的激光发光时的脉冲宽度相比，使多于或等于2个脉冲的激光发光时的脉冲宽度一方短。

5.一种光源装置，其用于图像显示装置，该图像显示装置，具备：激光光源，将从该激光光源所射出的光的波长变换成预定的波长的波长变换元件，和对从该波长变换元件所射出的激光进行调制的光调制装置；该光源装置的特征在于：

从前述激光光源所射出的激光，频率为前述光调制装置的最高调制频率的整数倍，并且，脉冲宽度比前述光调制装置的稳定时的时间宽度小。

6.按照权利要求5所述的光源装置，其特征在于：

从前述激光光源所射出的激光，发光定时与前述光调制装置的最小驱动周期的定时同步。

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