JP5624475B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源にレーザ等を使用した小型の画像表示装置において、スペックルノイズが低減されて低消費電力で動作する小型の画像表示装置に関する。

近年、光源にレーザを使用する画像表示装置は、レーザ光の単色性を活かした、色再現範囲が広く高画質の画像を表示できるとして注目を集めている。また、レーザ光源は理想的な点光源に近いため、ランプ光源に比べて集光が容易である。そのため、光利用効率を低下させることなく、光学系を小型化することが可能であり、低消費電力の小型画像表示装置を実現することができる。

しかしながら、半導体レーザ等の、高いコヒーレンシーを有するレーザ光を光源に用いる場合には、一般に、表示される画像において、スペックルノイズというぎらつきが、良好な画像を表示する上で、課題となる。スペックルノイズとは、レーザの高い可干渉性によって、観察者の網膜上につくられる干渉パターン（以下、スペックルパターンとする）である。良好な画像を表示させるには、スペックルノイズを低減させることが必要となる。

このような問題を解決するために画像表示装置のレーザ光源とスクリーンとの間の光路に光散乱物体を配置する、あるいは拡散板を配置して振動させることにより、多数のスペックルパターンを形成させてスペックルノイズを低減させる試みがなされている（例えば、特許文献１、２参照）。光散乱物体や拡散板を光路の最適な位置に配置する、あるいは拡散板の粒子サイズと拡散板の振動速度との間で一定の関係を満たすことにより、レーザ光が散乱または拡散された後の光量ロスを小さく抑え、かつスペックルノイズを有効に低減することができることを示している。

また、レーザ光源とスクリーンとの間の光路に複数の拡散板と空間変調素子とを配置して、複数の拡散板のうちの少なくとも何れかを磁性材料からなる振動板の一端に配置し、この振動板を電磁石の作動に基づいて振動させてスペックルノイズを低減することができるとしている（特許文献３参照）。

また、画像表示装置のレーザ光源とスクリーンとの間の光路にライトトンネルを配置し、このライトトンネルにレーザ光を入射させ、かつライトトンネルにレーザ光を集光させて結合する円錐プリズムを光軸と平行な方向に振動させてスペックルノイズを低減させる試みがなされている（例えば、特許文献４参照）。上記の構成により、短い光路長で強度分布を均一化するために必要な多重反射をさせることができ、円錐プリズムなどを含む光学系を介してスクリーンに到達する光束の光路を変化させてスペックルノイズが低減できるとしている。

ＷＯ２００５／０９８５３２号公報 ＷＯ２００５／００８３３０号公報 特開２００５−３０１１６４号公報 特開２００８−２１６９２３号公報

しかしながら、前記で説明した従来の技術においては、光散乱物体を配置する、あるいは拡散板を振動させるのにモータを用いると装置が大型化するという課題があった。また、モータを用いず、振動板の一端に拡散板を配置して、振動板を電磁石の作動に基づいて振動させる場合、装置の小型化は可能だが、装置を小型にすればするほど、電磁石も小型となり、振動板の振幅を大きくするのが困難になるという課題が生じていた。振動板の振幅が小さいとスペックルノイズの低減効果が充分には得られない。このように、画像表示装置の小型化とスペックルノイズの低減化とを両立させることは従来の構成では困難であった。

本発明は、スペックルノイズが低減された高品質な画像を表示することのできる小型の画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像表示装置は、上記の目的を達成するために、表示に供させる光を出射する光源と、前記光によって形成される干渉パターンを時間的に変化させる干渉パターン変化光学素子と、前記干渉パターン変化光学素子を駆動して振動させる駆動部と、前記光を画像に変換する画像変換部と、を含み、前記駆動部の駆動信号の振幅または周波数が時間的に一定でないことを特徴としている。

上記の構成によれば、駆動信号の振幅が一定でないことにより、干渉パターン変化光学素子の振幅が最大のときの当該干渉パターン変化光学素子によって形成されるスペックルパターンは、時間的に変化することになる。これにより、干渉パターン変化光学素子の振幅が最大となるときのスペックルパターンが強調されることを抑え、スペックルノイズが低減された高品質な画像を表示することのできる小型の画像表示装置を実現することができる。

また、駆動信号の周波数が一定でないことによっても、干渉パターン変化光学素子の振幅が最大のときの当該干渉パターン変化光学素子によって形成されるスペックルパターンは、時間的に変化することになる。これにより、干渉パターン変化光学素子の振幅が最大となるときのスペックルパターンが強調されることを抑え、スペックルノイズが低減された高品質な画像を表示することのできる小型の画像表示装置を実現することができる。

本発明によれば、スペックルノイズが低減された高品質な画像を表示することのできる小型の画像表示装置を実現することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明の一実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の一実施の形態に係る画像表示装置で用いられる駆動部の一例を示す斜視図である。 図２の駆動部の分解斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る２つの周波数の信号を示す波形図である。 図４に示す２つの周波数の信号を重畳した駆動信号の波形を示す波形図である。 拡散光学素子が配置された駆動部が矢印Ｘの方向に振動して動作している状態を示す図で、時間軸に対して振幅が一定でないときの振動を示す説明図である。 拡散光学素子が配置された駆動部が矢印Ｘの方向に振動して動作している状態を示す図で、時間軸に対して振幅が一定であるときの振動の１周波数を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る画像表示装置における駆動部から投射レンズまでの光学系の構成を拡大した概略の平面図である。 ２種類のレンチキュラーレンズから構成される拡散光学素子を示す説明図である。 レンチキュラーレンズの概略の要部拡大図である。 本発明の他の実施の形態に係る画像表示装置で用いられる駆動部の一例を示す斜視図である。 図１１の駆動部の分解斜視図である。 ＦＭ変調をかけたＸ軸方向の駆動信号の電流波形を示す波形図である。 Ｙ軸方向の駆動信号の電流波形を示す波形図である。 リサージュ曲線の軌跡の例を示す説明図である。 図１６Ａは、Ｘ軸方向の駆動にＡＭ変調をかけて駆動していること示す説明図である。図１６Ｂは、Ｙ軸方向の駆動にＡＭ変調をかけて駆動していること示す説明図である。 可動部の状態とレーザ光源の点灯のタイミングを示す説明図である。 時間軸に対して可動部の振幅が一定で単振動しており、この振動の１周期に対応してＲＧＢレーザ光が時間的に３分割されて駆動部および画像変換部に入射されていることを示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る画像表示装置における変調パターンの一例について示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る画像表示装置における変調パターンの他の例について示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素または同様の作用、動作をなす構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、形状等についても模式的に示している。

（実施の形態１）
前述のように、従来、モータを用いない構成として、振動板の一端に拡散板を配置して、振動板を電磁石の作動に基づいて振動させる構成があり、これによって、モータを用いる場合より画像表示装置の小型化が図れる。しかし、画像表示装置を小型にすればするほど、電磁石も小型となり、振動板の振幅を大きくするのが困難になるという課題があった。

この課題に対して、電磁石の作動に基づいた小型の装置で、かつ振動板の振幅を大きくするために、振動板を、振動板の共振周波数で振動させるという方法が考えられる。振動板を共振周波数で振動すれば、ゲイン（振動板の振幅÷電磁石への入力パワー）を十分に大きくすることができ、小型の装置でありながら、十分な振幅を得ることができる。

しかしながら、振動板を、振動板の共振周波数で振動させる場合には、以下に示す新たな課題が発生する。すなわち、振動板の振動する振幅が最大になるところに拡散板が位置している時間は、他のそれぞれの振幅のところで振動板が位置している時間より十分に大きい。なぜならば、共振周波数で振動板を駆動した場合、当該振動板の振動波形は正弦波となり、振幅が最大となる箇所で、振動板の速度がゼロになるからである。

例えば、正弦波で拡散板を振動すると、振幅が最大となる位置で振動板の速度がゼロとなり、また、振幅が最大となる位置の前後での速度は比較的小さくなる。つまり、振幅が最大となる位置付近では、時間に対する振動板の位置の変化が、他のそれぞれの振幅の位置よりも、小さくなる。ここで、観察者は、振動板によってつくられるスペックルパターンの、時間積分をしたものをスペックルノイズとして認識する。そのため、時間積分を行うと、時間に対する振動板の位置の変化が少ない、振幅が最大となるところで発生するスペックルパターンが、強調されることとなる。前記の理由により、スペックルノイズが十分に低減できず、良好な画像を得ることが困難であるという課題が生じる。

そこで、本実施の形態の画像表示装置は、拡散板等の拡散光学素子を振動させる駆動部の駆動の振幅を一定にすることなく変化させることによって、または駆動の周波数を一定にすることなく変化させることによって駆動部を駆動することにより、拡散光学素子を様々な振幅、または周波数で振動させて不特定多数のスペックルパターンを発生させることにより、モータなどを用いずに小型でスペックルノイズが十分に低減された画像表示装置を実現する。以下、本実施の形態の画像表示装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像表示装置１０の概略構成を示す平面図である。

図１に示すように本実施の形態１の画像表示装置１０は、レーザ光１１を出射するレーザ光源１２と、レーザ光１１を拡散する干渉パターン変化光学素子としての拡散光学素子１３と、拡散光学素子１３を振動させる駆動部１４と、拡散光学素子１３から出射されるレーザ光１１を画像に変換する画像変換部１５とを備えている。これらの構成部材１１〜１５は、筐体１７内に設けられている。そして、画像表示装置１０は、駆動部１４の駆動の振幅、例えば光軸に垂直な面内の矢印Ｘの方向（第１軸方向）に駆動される振幅が一定でない状態（以下、「ＡＭ変調」という）により駆動部１４に配置された拡散光学素子１３を振動させて動作している。

ここでレーザ光源１２は、例えば赤色レーザ光（以下、「Ｒ光」という）１１Ｒを出射する赤色レーザ光源（以下、「Ｒ光源」という）１２Ｒ、緑色レーザ光（以下、「Ｇ光」という）１１Ｇを出射する緑色レーザ光源（以下、「Ｇ光源」という）１２Ｇおよび青色レーザ光（以下、「Ｂ光」という）１１Ｂを出射する青色レーザ光源（以下、「Ｂ光源」という）１２ＢからなるＲＧＢ光源で構成されている。

図１に示すように、レーザ光源１２から出射されたＲ光１１Ｒ、Ｇ光１１ＧおよびＢ光１１Ｂは、それぞれコリメートレンズ１２ｃにより平行光線に変換されてミラー１２ｍおよび２つのダイクロイックミラー１２ｄにより１つの光軸にまとめられたレーザ光１１として駆動部１４の、例えばすりガラスなどの拡散光学素子１３に入射している。ここで、レーザ光１１は、その光軸の方向に垂直な方向、例えば矢印Ｘの方向に駆動されている拡散光学素子１３の中央付近を通過して拡散光学素子１３で拡げられている。その後にレーザ光１１は、画像変換部１５を構成するレンズ１５ａにより略平行光線に変換された後、空間変調素子１５ｂを通過する。レーザ光１１は、この空間変調素子１５ｂにおいて画像信号により変調された後、投射レンズ１６によりスクリーン（図示せず）などに画像として投影され表示されている。なお、画像変換部１５は、図１に示すように、レンズ１５ａと空間変調素子１５ｂとを含んで構成されている。空間変調素子１５ｂには、例えば後述するように透過型液晶表示パネルなどを用いている。

次に、駆動部１４の具体例を述べる。図２は、本発明の画像表示装置１０で用いられる駆動部１４の一例を示すアクチュエータの斜視図である。図３は、この駆動部１４の分解斜視図を示す。図２および図３に示すように，駆動部１４は、基台１４ａと、拡散光学素子１３を矢印Ｘの方向に振動自在に駆動する可動部１４ｂと、ストッパ基台１４ｃとを含んで構成されている。拡散光学素子１３は、可動部１４ｂを構成するホルダ１４ｄに搭載されて４本のサスペンション（可撓性支持部材）１４ｓ、例えば銅などの材料で形成されたワイヤの１端により固定部１４ｅにて固定されている。ホルダ１４ｄには、例えばネオジムなどの材料で形成されたマグネット１４ｆが嵌め込まれて固定されており、ストッパ基台１４ｃにはＸ軸方向コイル１４ｇが固定されている。そして、このＸ軸方向コイル１４ｇは電流を流すことができるようになっており、電流が流れた結果生じる電磁誘導の磁束が、マグネット１４ｆにより発生している磁界と相互作用を行う。このことにより、可動部１４ｂは矢印Ｘの方向に拡散光学素子１３を搭載して動かされ振動することとなる。ここで、拡散光学素子１３は板状の形状からなり、拡散光学素子１３の主面１３ａが光軸１４ｊに垂直になる方向に配置されて可動部１４ｂに搭載されている。基台１４ａとホルダ１４ｄは、サスペンション１４ｓにより、平行リンク構造で連結されているため、拡散光学素子１３はＸ軸（第１軸方向）とＹ軸（第２軸方向）によりつくられるＸＹ平面と平行を保って動くこととなる。そのため、拡散光学素子１３と光軸１４ｊは、可動部１４ｂの動きによらず、常に垂直となる。光軸１４ｊと拡散光学素子１３の入射角度が変化すれば、入射角度の違いによって拡散光学素子１３の透過率の変化、あるいは、レーザ光１１の強度分布の変化が起き、画像の輝度むらや色むらが生じてしまう可能性がある。拡散光学素子１３と光軸１４ｊが常に垂直である本実施の形態の構成であれば、輝度むらや色むらの発生を抑えた画像を表示することができる。

次に、駆動部１４の具体的な駆動信号について説明する。図４は２つの周波数の異なる信号６０ａおよび６０ｂ（以下、第１の周波数６０ａおよび第２の周波数６０ｂと呼称する）を示す図である。図５はＡＭ変調された駆動信号の電流波形を示す図ある。拡散光学素子１３をＡＭ変調して振動させるために、図４に示すように、例えばＸ軸用コイルには、第１の周波数６０ａと第２の周波数６０ｂとを重畳する。ここで、相対的に周波数のより高い方を第１の周波数６０ａ、より低い方を第２の周波数６０ｂとする。第１の周波数６０ａと第２の周波数６０ｂとを重畳すると、図５に示すように、振幅が一定でないＡＭ変調された電流波形６１の駆動信号をつくることができる。ここで、駆動信号の電流値によって、Ｘ軸用コイル１４ｇでつくられる磁界が決まる。さらに、ホルダ１４ｄの振幅は、Ｘ軸用コイルでつくられる磁界と、マグネット１４ｆの相互作用によって決まる。このため、ＡＭ変調された電流波形６１の駆動信号により、ホルダ１４ｄの振動もＡＭ変調される。

上記では、２つの周波数の異なる信号６０ａおよび６０ｂを重畳して駆動部１４の駆動信号を生成する例を示したが、３つ以上の周波数の異なる信号を重畳して駆動部１４の駆動信号を形成することも可能である。このように周波数の異なる複数の信号を重畳することにより、ＡＭ変調された任意の駆動信号を容易に生成することができる。

図６および図７は、拡散光学素子１３が配置された駆動部１４が矢印Ｘの方向に振動して動作している状態を示す図である。ここで、図６は、本実施の形態に係るＡＭ変調時の拡散光学素子１３の振動を示す図である。一方、図７は、時間軸に対して振幅が一定である、従来の振動の１周期を示す図である。

図７に示すように、駆動信号の振幅が時間的に一定であるときには、振幅が最大となる時間領域Ｔ１では拡散光学素子１３の速度がゼロの状態を含み、かつ時間領域Ｔ１では、拡散光学素子１３が矢印Ｘの方向にほとんど動かないので、略同様な静止点のスペックルパターンＳ１が生じてしまう。一方、駆動信号の振幅が最大から最小に、または最小から最大に変化する時間領域Ｔ２の場合には、拡散光学素子１３は矢印Ｘの方向に、時間領域Ｔ１よりも十分に大きい速度で動くので、振動点のスペックルパターンＳ２は多様に変化するものが生じる。例えば、駆動部１４が正弦波の波形の駆動信号で動き、かつ振幅１ｍｍ、周波数１２０Ｈｚの場合、振幅が最大となる時間領域Ｔ１では駆動部１４の速度がゼロになっている時間を含み、時間領域Ｔ２の最大速度は０．７５ｍ／ｓとなる。

スペックルパターンが人の目の時間分解能よりも十分早く動く場合、人の目にはスペックルノイズはスペックルパターンを時間積分したものとして認識される。この場合、画像にぎらつきが生じることなく良好な画像の表示を行うことができる。しかし、図７のように駆動部１４が振動してこの駆動部１４につれて拡散光学素子１３が動く場合には、時間領域Ｔ１においては、スペックルパターンの動きが遅くなるため、目で認識できるスペックルパターンＳ１が観察され、画像にぎらつきが生じて良好な画像の表示を行うことができない場合が生じてしまう。

一方、本発明の本実施の形態１に示す画像表示装置１０のように、駆動部１４の駆動の振幅を、図６に示すようにＡＭ変調して動作させると、複数の振幅の最大点または最小点２Ａ、２Ｂ、２Ｃの時間領域Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃにおいて、それぞれ異なる静止点のスペックルパターンＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃが生じる。また、振幅が最大から最小に、または最小から最大に変化する時間領域Ｔ２の場合には、図７と同様に図６においても拡散光学素子１３は矢印Ｘの方向に時間領域Ｔ１よりも十分に大きい速度で動くので、振動点のスペックルパターンＳ２は多様に変化するものが生じる。その結果、図６に示すように駆動部１４の駆動の振幅が一定でないように振動させると、各スペックルパターンＳ２、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃが平均化され、スペックルノイズが十分に低減された画像表示をすることができる。

なお、駆動部１４は、サスペンション１４ｓのばね定数や、ホルダ１４ｄとマグネット１４ｆとの質量などから算出することのできる共振周波数と同一の周波数の駆動信号で、Ｘ軸用コイル１４ｇに電流を印加してもよい。この場合、駆動部１４は共振によってホルダ１４ｄを振動させるため、ゲイン（ホルダ１４ｄの振動振幅／Ｘ軸用コイル１４ｇへの印加電流値）が大きくなる。ゲインが大きくなれば、Ｘ軸コイル１４ｇの電流値が一定の場合、ホルダ１４ｄの振幅が大きくなる。ホルダ１４ｄの振動振幅が大きければ、ビームの通過する拡散光学素子１３の面積が大きくなるため、単位時間に観察されるスペックルパターンの数が増えて、スペックルノイズを低減することができる。また、ゲインが大きくなれば、ホルダ１４ｄの振動振幅が一定の場合、ゲインが小さいときよりもＸ軸用コイルに印加する電流を小さくできるため、駆動部１４を駆動する電力を抑えることが可能となり、低消費電力の画像表示装置を実現することができる。

なお、第１の周波数６０ａが共振周波数と同一の周波数の場合、第２の周波数６０ｂは、電流の振幅を変調する周波数ではなく、第１の周波数６０ａを時間的に変化させるものであってもよい。なぜならば、共振周波数付近では、周波数の変化に対して、ゲインが大きく変化するため、Ｘ軸用コイル１４ｇに印加する周波数を共振周波数から例えば１０Ｈｚ程度と、わずかに変化させれば、ゲインが十分大きく変化して、その結果ホルダ１４ｄの振動振幅が変化するからである。

なお、駆動部１４のアクチュエータをより安定に駆動させたい場合は、第１の周波数６０ａを共振周波数から±５Ｈｚずらして駆動してもよい。共振周波数からわずかにずれた周波数の駆動信号で駆動すれば、共振周波数の場合よりもゲインは低下するが、装置の外からの衝撃や、信号ノイズ等による電流値の変動に対して、ホルダ１４ｄの振動振幅が大きくなりすぎることを防ぐことができる。

また、駆動部１４の第１の周波数６０ａは、３０Ｈｚ以上、３００Ｈｚ以下が好ましい。駆動部１４の駆動信号の周波数が低すぎると、静止点でのスペックルパターンＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃが表示される時間領域が、人の目の時間分解能の長さに近づき、静止点でのスペックルパターンＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃが目立つこととなり、好ましくないからである。一方、駆動部１４の駆動信号の周波数が大きすぎると、駆動が機構的に周波数に追随できなくなり、結果として駆動の振幅が小さくなってしまう、あるいは必要な駆動の振幅を得るために消費電力が増大する。言い換えれば、駆動部１４の駆動信号の周波数が３０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の時、少ない消費電力で十分にスペックルノイズを低減することができる。

なお、空間変調素子１５ｂに液晶表示パネルを利用し、光源に直線偏光のレーザ光を出射するレーザ光源を用いる場合、拡散光学素子１３は後述する理由からレンチキュラーレンズが好ましい。

図８は駆動部１４から投射レンズ１６までの光学系の構成を拡大した平面図である。レーザ光１１は矢印Ｘおよび矢印Ｙの方向に駆動される、駆動部１４に搭載された拡散光学素子１３を通過したのち、画像変換部１５のレンズ１５ａにより再び平行光線に変換され、空間変調素子１５ｂ、例えば透過型液晶表示パネル１５ｃに入射する。ここで、空間変調素子１５ｂは透過型液晶表示パネル１５ｃを含み、レーザ光源１２から出射されるレーザ光１１は、偏光の向きが揃っている直線偏光であることが好ましく、かつ、透過型液晶表示パネル１５ｃに対して所定の向きの直線偏光であることが好ましい。すなわち、透過型液晶表示パネル１５ｃの入射側偏光板１５ｄと出射側偏光板１５ｅのうち入射側偏光板１５ｄが例えばＰ偏光のみを透過する偏光板であるときには、レーザ光１１はレーザ光源１２から出射されるときにＰ偏光のみ出射されるようなレーザ光源１２を選択することが好ましい。このことにより、レーザ光１１はほとんど光量ロスなく液晶表示パネル１５ｃに入射することができる。また、この場合には、入射側偏光板１５ｄはＳ偏光を遮断するように働いていないので入射側偏光板１５ｄが配置されていない低コストの液晶表示パネルを使用することもできる。上記の構成により、スペックルノイズが低減された小型で光利用効率の高い低消費電力の画像表示装置１０を実現できる。

なお、このとき、拡散光学素子１３は２枚のレンチキュラーレンズから構成され、２枚のレンチキュラーレンズはレンズの軸が直交していることが好ましい。図９はレンチキュラーレンズ５０ａ（第１レンチキュラーレンズ）、レンチキュラーレンズ５０ｂ（第２レンチキュラーレンズ）からなるレンチキュラーレンズ５０を示す図である。レンチキュラーレンズ５０ａは、レンチキュラーレンズ５０ａの軸方向に直交する方向（Ｘ方向）に光を広げ、レンチキュラーレンズ５０ｂは、レンチキュラーレンズ５０ｂの軸方向に直交する方向（Ｙ方向）に光を広げる。このとき、レンチキュラーレンズ５０ａ、５０ｂに入射する光は、Ｘ方向とＹ方向にのみ広げられるため、直線偏光で入射された光は直線偏光で出射され、偏光の乱れを抑えることができる。そのため、液晶表示パネル１５ｃに直線偏光の光を入射することができ、光利用効率の高い低消費電力の画像表示装置１０を実現できる。

なお、駆動部１４は、レンチキュラーレンズ５０ａを、Ｘ軸方向（レンチキュラーレンズ５０ｂの軸方向）に、当該レンチキュラーレンズ５０ａの１ピッチ長さ以上の振幅で駆動することが好ましい。図１０はレンチキュラーレンズ５０ａのレンズをＹ軸方向から拡大して見た図である。レンチキュラーレンズ５０ａは、図１０に示すように、入射ビーム９１ａ、９１ｂ、９１ｃを屈折させて拡散させる。レンチキュラーレンズ５０ａがＸ軸方向に動けば、入射ビーム９１ａ、９１ｂ、９１ｃが入射するレンチキュラーレンズ５０ａの面が移動するため、それぞれの入射ビームが屈折して拡散する軌跡が変化する。この時、レンチキュラーレンズ５０ａがレンチキュラーレンズ５０ａの１ピッチ以上動けば、入射ビームが屈折して拡散する軌跡の数を十分多くすることができる。入射ビームが拡散する軌跡の数が十分多いということは、スペックルパターンの数がより多くなるということであり、スペックルノイズをより低減できるということである。そのため、レンチキュラーレンズ５０を、レンチキュラーレンズ５０ａの１ピッチの長さよりも大きく動かすことによって、よりスペックルノイズが低減された画像表示装置１０を実現することができる。

なお、レンチキュラーレンズ５０をＹ軸方向に動かす場合は、同様に、レンチキュラーレンズ５０ｂを、Ｙ軸方向（レンチキュラーレンズ５０ａの軸方向）に、当該レンチキュラーレンズ５０ｂの１ピッチ長さ以上の振幅で駆動することが好ましい。

また、レンチキュラーレンズ５０をＸ軸とＹ軸の２軸方向に動かす場合は、同様に、Ｘ軸方向にレンチキュラーレンズ５０ａの１ピッチ以上、かつ、Ｙ軸方向にレンチキュラーレンズ５０ｂの１ピッチ以上動かせばよい。

なお、レーザ光源１２においては、例えば波長６４０ｎｍのＲ光１１Ｒを出射するＲ光源１２Ｒと、例えば波長４４５ｎｍのＢ光１１Ｂを出射するＢ光源１２Ｂとしては高出力半導体レーザを用い、また、光源１２Ｇとしては例えば波長５３２ｎｍのＧ光１１Ｇを出射する半導体レーザ励起の高出力ＳＨＧレーザを用いている。このようにスペクトル幅の狭いレーザ光１１を使用しているので、色再現性に優れた画像表示装置１０が実現できる。

なお、半導体励起の高出力ＳＨＧレーザから出射される光は、一般に平行光線であるため、上記の構成を適用することにより、Ｇ光を平行光にするためのコリメートレンズ１２ｃを取り除くことができ、画像表示装置１０のコストを抑えることができる。

（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２に係る画像表示装置の駆動部８０の斜視図である。

図１２は、この駆動部８０の分解斜視図を示す図である。実施の形態２に係る画像表示装置の構成は、図１に示すものと駆動部以外は同様であり、実施の形態１の駆動部１４を駆動部８０に置き換えたものとなる。

図１１および図１２に示すように、駆動部８０は、基台１４ａと、拡散光学素子１３を矢印Ｘおよび矢印Ｙの方向の２軸に振動自在に駆動する可動部１４ｂと、ストッパ基台１４ｃとを含んで構成されている。拡散光学素子１３は、可動部１４ｂを構成するホルダ１４ｄに搭載されて、４本のサスペンション１４ｓ、例えば銅などの材料で形成されたワイヤの１端により、固定部１４ｅに固定されている。ホルダ１４ｄにはマグネット１４ｆが嵌め込まれて固定されており、ストッパ基台１４ｃにはＸ軸用コイル１４ｇが１つとＹ軸用コイル１４ｈが４つ、それぞれの位置に固定されている。そして、これらのコイル１４ｇ、１４ｈは電流を流すことができるようになっており、電流が流れた結果生じる電磁誘導の磁束が、マグネット１４ｆにより発生している磁界と相互作用を行う。このことにより、可動部１４ｂは、矢印Ｘおよび矢印Ｙの方向に拡散光学素子１３を搭載して動かされ振動することとなる。例えばホルダ１４ｄがＸ軸とＹ軸に正弦波の波形で振動することにより、その軌跡はリサージュ曲線となる。この構成の場合、リサージュ曲線はＸＹ平面につくられる軌跡である。

上記の構成により、駆動部８０は、矢印Ｘおよび矢印Ｙの方向に拡散光学素子１３を振動できる。そのため、レーザ光が通過する拡散光学素子１３の面積を大きくすることができ、単位時間に観察されるスペックルパターンの数が増えて、スペックルノイズが十分に低減された小型の画像表示装置１０を実現することができる。

次に、本実施の形態の駆動部８０の駆動信号について具体的に説明する。図１３は、Ｘ軸用コイル１４ｇに流している駆動信号の電流波形を示す図である。この電流波形７０においては周波数が時間的に変化している。また、図１４は、Ｙ軸用コイル１４ｈに流している駆動信号の電流波形を示す図である。リサージュ曲線はＸ軸の周波数、Ｙ軸の周波数、及びそれらの位相によって決まる曲線である。そのため、図１３に示すように、Ｘ軸用コイル１４ｇに流している駆動信号の電流波形に、周波数を変化する変調（以下、「ＦＭ変調」とする）を加えておけば、図１５に示す例のように、時々刻々、リサージュ曲線の軌跡が変化する。周波数が一定でない駆動、すなわちＦＭ変調をかけて駆動を行うことにより、拡散光学素子１３の位置が変わり、スペックルパターンのランダムさを増加させることができる。このことにより、スペックルノイズが十分に低減された低消費電力の画像表示装置１０を実現することができる。

なお、図１４に示すようにＹ軸用コイル１４ｈに流している駆動信号にはＦＭ変調を行わなくても、図１３に示すようにＸ軸用コイル１４ｇに流している駆動信号にＦＭ変調を行えば、リサージュ曲線の軌跡が変化する。すなわち、少なくとも片軸に対してＦＭ変調を行えばよい。ただし、Ｘ軸だけでなくＹ軸に対してもＦＭ変調を行うことにより、スペックルパターンのランダムさをより増加させることができ、スペックルノイズがさらに低減される。また、Ｘ軸に対してＦＭ変調を行わず、Ｙ軸に対してのみＦＭ変調を行うことによっても、リサージュ曲線の軌跡が変化し、スペックルノイズの低減効果が得られる。

さらに、Ｘ軸またはＹ軸の何れか一方の軸に対してＦＭ変調を行い、他方の軸にＡＭ変調を行うことも可能である。

なお、ＦＭ変調の代わりに、電流波形７０の位相を時間的に変化させてもよい。位相を変化させることによって、リサージュ曲線は変化するため、ＦＭ変調と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る画像表示装置について説明する。実施の形態３に係る画像表示装置は、実施の形態２に係る画像表示装置の駆動部８０の駆動信号以外は同様である。

実施の形態３に係る画像表示装置の駆動部８０は、ＡＭ変調をかけてホルダ１４ｄを振動させる。図１６Ａおよび図１６Ｂは、矢印Ｘおよび矢印Ｙの方向にそれぞれＡＭ変調をかけて拡散光学素子１３を駆動していることを示す図である。ここで、図１６Ａは、矢印Ｘの方向の駆動にＡＭ変調をかけて駆動していることを示す図である。一方、図１６Ｂは、矢印Ｙの方向の駆動にＡＭ変調をかけて駆動していることを示す図である。

図１６Ａに示すように、矢印Ｘの方向にＡＭ変調をかけると、矢印Ｘの方向の駆動の各振幅の最大点であるＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４、ＴＸ５、および最小点であるＴＸ６、ＴＸ７、ＴＸ８、ＴＸ９、ＴＸ１０でのスペックルパターンＳＸ１、ＳＸ２、ＳＸ３、ＳＸ４、ＳＸ５およびＳＸ６、ＳＸ７、ＳＸ８、ＳＸ９、ＳＸ１０はそれぞれ異なり、スペックルパターンのランダムさを増加させることができる。このことにより、スペックルノイズが十分に低減された低消費電力の画像表示装置１０を実現することができる。

同様に、図１６Ｂに示すように、矢印Ｙの方向にＡＭ変調をかけると、矢印Ｙの方向の駆動の各振幅の最大点であるＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３、ＴＹ４、ＴＹ５、ＴＹ６、および最小点であるＴＹ７、ＴＹ８、ＴＹ９、ＴＹ１０、ＴＹ１１、ＴＹ１２でのスペックルパターンＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ６、およびＳＹ７、ＳＹ８、ＳＹ９、ＳＹ１０、ＳＹ１１、ＳＹ１２はそれぞれ異なり、スペックルパターンのランダムさを増加させることができる。このことにより、スペックルノイズが十分に低減された低消費電力の画像表示装置１０を実現することができる。

なお、駆動信号にＡＭ変調をかける場合には、振動振幅を変調させる第２の周波数６０ｂは、Ｘ軸とＹ軸で、周波数は同じで、位相は異なっていることが好ましい。振動振幅が最小になる１周期では、振動振幅が小さいため、レーザ光が拡散光学素子１３を透過する面積が、他の周期のときよりも小さくなり、スペックルノイズが目立つ可能性がある。Ｘ軸とＹ軸で、駆動信号の位相が異なっていれば、Ｘ軸とＹ軸の振動振幅が同時に最小になることを防ぐことができるため、スペックルを低減することができる。

なお、さらに好ましくは、第２の周波数６０ｂは、Ｘ軸とＹ軸で周波数は同じで、位相が半周期ずれていることが好ましい。こうすることで、Ｘ軸の振動振幅が最小の時に、Ｙ軸の振動振幅は最大になり、逆に、Ｘ軸の振動振幅が最大の時に、Ｙ軸の振動振幅が最小となる。片方が最小の振動振幅のときに、もう片方が最大の振動振幅になるため、振動振幅が小さい周期のスペックルノイズが目立つことを、より防ぐことができる。

なお、駆動部１４のアクチュエータの駆動にＦＭ変調のみをかけた場合においても共振周波数を中心に駆動を行っている場合には、周波数によってアクチュエータのゲインが大きく変化するため、アクチュエータの動作としてはＡＭ変調もかかっていることになり、よりスペックルノイズを低減することが可能である。

以上、実施の形態１から実施の形態３で示したように、画像表示装置の拡散光学素子１３を駆動する駆動部１４または８０の振幅および周波数のうちの少なくとも何れかが一定でないように駆動を行うと、拡散光学素子１３の静止点でのスペックルパターンのランダムさを増加させることができ、静止点でのスペックルパターンを不特定多数とすることができる。このことにより、スペックルノイズが十分に低減された画像表示装置を実現することができる。さらに、上述のようにモータなどの大型の部品を用いることなく、例えば複数のワイヤで支持されたアクチュエータなどを光軸に垂直な２軸の方向に磁石の磁力と電磁誘導の磁界とを利用して駆動することができるので、光学系の部品を配置する程度のスペースで構成することができる。したがって、小型でコンパクトな画像表示装置を実現することができる。

（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４に係る画像表示装置について説明する。実施の形態４に係る画像表示装置は、実施の形態１に係る画像表示装置と、空間変調素子１５ｂとレーザ光源１２と駆動部１４の駆動信号が同期している点が異なり、他の構成は同じである。

本実施の形態４に係る画像表示装置１０はレーザ光源１２と空間変調素子１５ｂとを同期して駆動するフィールドシーケンシャル方式の画像表示装置である。フィールドシーケンシャル方式とは、高速に変調可能な単板の空間変調素子１１Ｂに光を同期させ、高速に赤、緑、青の画像を点灯させる方式である。ＲＧＢの画像が高速に重畳されるため、観察者はカラー画像と認識する。

ここで、レーザ光源１１は、空間変調素子１５ｂと同期して駆動しており、さらに、駆動部１４も空間変調素子１５ｂと同期して駆動している。このように、空間変調素子１５ｂ、レーザ光源１１、及び駆動部１４を同期して駆動すれば、高効率でかつ色むらと輝度むらの発生をより抑えた画像表示装置が実現できる。なぜならば、ダイクロイックミラー１２ｄによって合波されたレーザ光１１は、拡散光学素子１３によって広げられる。この時、合波されたレーザ光１１のＲＧＢそれぞれのレーザ光の光軸がずれている場合、投射する画像に色むらができることがある。拡散光学素子１３の拡散度を高めることで、色むらの低減は可能であるが、拡散度を高めると光のけられが増大して光利用効率を低下させてしまう。また、たとえレーザ光１１のＲＧＢそれぞれのレーザ光の光軸が同一であっても、拡散光学素子１３の拡散度が低い場合は、画像に輝度むらを生じることがある。このように、輝度むらや色むらを生じている場合、拡散光学素子１３の位置によって画像の色むら、または輝度むらの分布が変化する。そのような場合、駆動部１４のアクチュエータの駆動周期と、フィールドシーケンシャルの周期がずれていると、色または輝度のうなりが見えることがある。そのため、高い光利用効率でかつ、輝度むらや色むらの発生を抑えたい場合、空間変調素子１５ｂ、レーザ光源１１、及び駆動部１４は同期して駆動することが好ましい。

次に、駆動部１４の駆動信号について、具体的に説明する。図１７は、可動部１４ｂの状態とレーザ光源１１の点灯のタイミングを示す図である。図１７の時間領域Ｔ１は、図７のＴ１と同じ時間領域である。レーザ光源１２は、可動部１４ｂの駆動速度がゼロとなる時間領域Ｔ１（第１時間領域）を含んだ所定の時間領域において、レーザ光１１を出射しない構成としている。図１７に示すように、Ｒレーザ光１１Ｒ、Ｇレーザ光１１ＧおよびＢレーザ光１１Ｂの何れのレーザ光１１もこのときには空間変調素子１５ｂに入射されておらず、レーザ光源１２は発光を中断している。上記の構成とすることで、時間領域Ｔ１のスペックルノイズを取り除いた画像を表示することができ、スペックルノイズをより低減した画像を得ることができる。

また、高輝度の画像表示装置を実現したい場合、後述する条件において、常に、Ｒレーザ光１１Ｒ、Ｇレーザ光１１ＧおよびＢレーザ光１１Ｂの何れかのレーザ光１１が発光していてもよい。図１８は、時間軸に対して可動部１４ｂの振幅が一定で正弦波の波形で振動しており、この振動の１周期に対応してＲＧＢレーザ光が時間的に３分割されて駆動部１４および画像変換部１５に入射されていることを示す図である。図１８に示すとおり、可動部１４ｂの振幅が最大の時にＲレーザ光１１ＲあるいはＢレーザ光１１Ｂが点灯する。また、Ｇレーザ光１１Ｇは可動部１４ｂに搭載された拡散光学素子１３の速度が最大になる点を含んでいる。つまり、拡散光学素子１３の静止点のスペックルパターンは、Ｒレーザ光１１ＲとＢレーザ光１１Ｂによってつくられることになる。そして、Ｇレーザ光１１Ｇのスペックルパターンは、拡散光学素子１３が高速に動くことにより多様のスペックルパターンができる。Ｇレーザ光１１Ｇは、Ｒレーザ光１１ＲやＢレーザ光１１Ｂに比べて視感度が高く、観察者は特にＧレーザ光１１Ｇによってつくられるスペックルノイズを認識する。そのため、Ｇレーザ光１１Ｇでつくられるスペックルパターンが、上述したように、多様につくられれば、観察者が観測する画像全体のスペックルノイズをより低減することができ、良好な画像表示装置を得ることができる。

また、レーザ光源１２に、例えばＲＧＢレーザ光源を用いる場合には、信頼性や出力の観点から、Ｒレーザ光源１２ＲおよびＢレーザ光源１２ｂには高出力半導体レーザを用い、Ｇレーザ光源１２Ｇには半導体レーザ励起の高出力ＳＨＧレーザを用いてもよい。この場合に、スペックルノイズを抑制する観点から考えると、スペクトル線幅が０．２ｎｍ程度と比較的広い半導体レーザからのＲレーザ光１１Ｒ、Ｂレーザ光１１Ｂを上記の可動部１４ｂの振幅の最小または最大の時間領域Ｔ１で入射させる。そして、スペクトル線幅が０．０１ｎｍと狭いＳＨＧレーザからのＧレーザ光１１Ｇを振幅が最大から最小に、または最小から最大に変化する時間領域Ｔ２で入射させる。すなわち、駆動部１４は周期的に可動部１４ｂに搭載された拡散光学素子１３を駆動し、可動部１４ｂの駆動速度が最速となる時間領域Ｔ２を含んだ所定の時間領域においてＧレーザ光源１２ＧからＧレーザ光１１Ｇを出射している構成としている。

このようにすると、ＳＨＧレーザを用いたときにも、スペックルノイズを低減することができ、高画質の画像表示装置を実現することができる。なぜなら、スペックルノイズの強度は、その光のスペクトル線幅に反比例し、スペックルノイズの強度が大きくなるＳＨＧレーザ光のスペックルノイズが大きく低減できるように、ＳＨＧレーザ光を振幅が大きく変化する時間領域Ｔ２に拡散光学素子１３へ入射させているからである。

なお、このようなＳＨＧレーザ光を出射するＧレーザ光源１２Ｇは、赤外レーザ光源と波長変換素子とを備えたものを使用しており、赤外レーザ光源から出射する赤外レーザ光を基に波長変換素子により波長変換した、例えば波長５３２ｎｍのＧレーザ光１１Ｇを出射している構成としている。上記の構成とすることにより、小型で高効率の優れたＧレーザ光１１Ｇをスペックルノイズが十分に低減された状態で用いて画像表示を行うことができる。

（実施の形態５）
図１９は、本発明の実施の形態５に係る画像表示装置における変調パターンの例について示した図である。本発明の実施の形態５に係る画像表示装置の構成は、実施の形態４に係る画像表示装置と構成は同じで、空間変調素１５ｂ子とレーザ光源１２と駆動部１４の駆動信号の変調パターンが異なる画像表示装置である。

本実施の形態５に係る画像表示装置では、図１９に示すように、駆動部１４が周期的に可動部１４ｂを駆動する１周期Ｔを４分割した分割時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のうちの２つの分割時間Ｔ２、Ｔ４（第２時間領域）においてＧレーザ光源１２Ｇのみが動作し、他の２つの分割時間Ｔ１、Ｔ３（第１時間領域）においてＲレーザ光源１２ＲおよびＢレーザ光源１２ｂのそれぞれが単独で動作することにより、レーザ光源１２からレーザ光１１が出射している構成としている。

ここで、Ｔ１は、拡散光学素子１３の振幅が最大となるタイミング（駆動速度がゼロのタイミング）を含む第１時間領域であり、干渉パターンの時間的な変化がゼロとなる時間領域を含む。また、Ｔ２は、拡散光学素子１３の振幅が最大から最小に変化するときの振幅の中心を通過するタイミング（駆動速度が最速のタイミング）を含む第２時間領域であり、干渉パターンの時間的な変化が最大となる時間領域を含む。また、Ｔ３は、拡散光学素子１３の振幅が最少となるタイミング（駆動速度がゼロのタイミング）を含む第１時間領域であり、干渉パターンの時間的な変化がゼロとなる時間領域を含む。また、Ｔ４は、拡散光学素子１３の振幅が最小からに最大変化するときの振幅の中心を通過するタイミング（駆動速度が最速のタイミング）を含む第２時間領域であり、干渉パターンの時間的な変化が最大となる時間領域を含む。

上記の構成により、さらにＧレーザ光１１Ｇは可動部１４ｂが駆動されている駆動速度の最速のところで空間変調素子１５ｂに入射するので、スペックルノイズが十分に低減された状態で画像表示を行うことができる。

なお、上記では、干渉パターンの時間的な変化が最大となる時間領域を含んだ第２時間領域において緑色レーザ光を出射する構成であって、駆動信号の１周期をＴ１〜Ｔ４の４つに分割した時間領域のうち、連続しない２つの時間領域Ｔ２、Ｔ４において、Ｇレーザ光源１２Ｇから緑色レーザ光を出射する構成を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、駆動信号の１周期をさらに多くの時間領域に分割した場合にも適用できる。すなわち、駆動信号の１周期を少なくとも４つ以上に分割した時間領域のうち、連続しない少なくとも２つ以上の時間領域において、Ｇレーザ光源１２Ｇから緑色レーザ光を出射してもよい。

（実施の形態６）
図２０は、本発明の実施の形態６に係る画像表示装置における変調パターンの例について示した図である。本発明の実施の形態６に係る画像表示装置の構成は、実施の形態５に係る画像表示装置と構成は同じで、Ｇレーザ光の出力のパターンが異なる画像表示装置である。

また、本実施の形態６に係る画像表示装置では、図２０に示すように、２つの分割時間Ｔ２、Ｔ４においてＧレーザ光源１２Ｇから出射しているＧレーザ光１１Ｇの光出力がそれぞれの分割時間Ｔ２およびＴ４において異なった出力値である構成としている。Ｇレーザ光源１２Ｇは、例えば波長８０８ｎｍの赤外の半導体レーザで固体レーザ結晶を励起して、固体レーザ結晶と外部に配置されたミラーで共振器を構成し、その内部に波長変換素子が挿入されている内部共振器型のＳＨＧレーザである。固体レーザ結晶にはＮｄがドープされたＹＶＯ４等を用いている。固体レーザと外部に配置されたミラーにより共振器を構成し、波長１０６４ｎｍのレーザがつくられ、その内部に挿入された波長変換素子により、波長１０６４ｎｍのレーザが波長５３２ｎｍのＧレーザ光に変換されて出力される。このような内部共振器型のＧレーザは、出力に応じて横モード（ビームの断面の強度分布）が変化するという特徴を有する。

そのため、上記の構成とすることにより、Ｔ２でのＧレーザ光１１Ｇの横モードと、Ｔ４でのＧレーザ光１１Ｇの横モードが異なりこれらのＧレーザ光間の可干渉性が低下する。したがって、さらにスペックルノイズを効果的に低減することができる。

（実施の形態７）
図２１は本発明の実施の形態７に係る画像表示装置２０の概略構成を示す平面図である。

図２１に示すように、本実施の形態７の画像表示装置２０は、実施の形態１の画像表示装置１０と同様に、少なくとも緑色レーザ光源１２Ｇを含んでレーザ光１１を出射するレーザ光源１２と、レーザ光１１を拡散する拡散光学素子１３と、拡散光学素子１３を支持し振動させる可動部１４ｂを含む駆動部１４と、拡散光学素子１３から出射されるレーザ光１１を画像に変換する空間変調素子１５ｂを含む画像変換部１５とを備えている。この画像表示装置１０の駆動部１４は、空間変調素子１５ｂの変調動作に同期して可動部１４ｂを駆動している構成としている。

実施の形態１の画像表示装置１０と異なり、本実施の形態７の画像表示装置２０は、図２１に示すように、駆動部１４の振動または位置の変化を検出する光検出器２１およびモニタ用コイル２２のうち少なくとも何れかを備えている。

すなわち、駆動部１４は光検出器２１をさらに備え、拡散光学素子１３からの反射光１１ｒまたは拡散光学素子１３を透過する透過光１１ｔの一部を検出することにより駆動部１４と光検出器２１との距離の変化を検出している構成とすることができる。この光検出器２１は、例えば光ピックアップなどの焦点誤差信号の検出に用いられる４分割の光学素子を用いてこの光学素子上のビームの形状や光量の変化から距離の変化を検出することができる。

上記の構成によれば、駆動部１４の振動または位置の変化を検出して空間変調素子１５ｂに入射するレーザ光１１の発光のタイミングを決定することができるのでさらに効果的にスペックルノイズを低減することができる。

また、駆動部１４は、基台２３とモニタ用コイル２２とをさらに備え、モニタ用コイル２２は基台２３に固定されて周期的に駆動される可動部１４ｂの位置の変化を電磁的に検出している構成としてもよい。

上記の構成によれば、光検出器２１で検出するのと同様に、モニタ用コイル２２に流れる電磁誘導による電流値の大きさの変化を検出することにより駆動部１４の振動または位置の変化を精度よく知ることができる。このことにより、空間変調素子１５ｂに入射するレーザ光１１の発光のタイミングを精度よく決定することができるので、さらに効果的にスペックルノイズを低減することができる。

以上、実施の形態４から実施の形態７に示したように、画像表示装置の拡散光学素子１３を駆動する駆動部１４が空間変調素子１５ｂの変調動作に同期して共振型アクチュエータを駆動し、レーザ光源１２が空間変調素子１５ｂの変調動作に同期して波長の異なるレーザ光を拡散光学素子１３および空間変調素子１５ｂに入射させる構成とすると、視感度が高くスペックルノイズが大きく発生しやすいＧレーザ光において効果的にスペックルノイズが低減でき高品質の画像表示ができる画像表示装置を実現することができる。

また、上述のようにモータなどの大型の部品を用いることなく、例えば複数のワイヤで支持されたアクチュエータなどを光軸に垂直な少なくとも１軸の方向に磁石の磁力と電磁誘導の磁界とを利用して駆動することができるので光学系の部品を配置する程度のスペースで構成することができる。したがって、小型でコンパクトな画像表示装置を実現することができる。

以上、本発明の実施の形態について、例を挙げて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変形ができることは言うまでもない。

例えば、光源はレーザ光源に限定されることなく、干渉性の高い光源を少なくとも一つ含めばよい。レーザ光源以外の光源としては、例えば、ＬＥＤを用いることもできる。

また、ＲＧＢレーザ光源に限定されることなく、黄色レーザ光源を含んでいてもかまわない。黄色レーザ光源を用いることによって、色再現範囲をより広くすることができる。黄色レーザ光源を含む場合、実施の形態４から実施の形態７において、視感度とスペクトル幅から適切に、レーザ光源の発光タイミングと駆動部１４の同期をとればよい。

また、干渉パターン変化光学素子は、拡散光学素子１３に限定されることはない。干渉パターン変化光学素子は、時間的あるいは、空間的に光の干渉性を低減するものであればよく、例えば、液晶素子や偏光解消素子でもかまわない。液晶素子にレーザ光を透過させ、部分ごとに屈折率を変化させて、位相をずらし干渉性を低下させてもよいし、偏光解消素子にレーザ光を透過させ、レーザ光の偏光を乱すことで干渉性を低下させてもよい。

また、駆動部は加振部を含めばよく、電磁誘導の相互作用を用いたアクチュエータに限定されることない。例えば、駆動部が、圧電効果や静電効果を用いたアクチュエータでもよい。

また、空間変調素子は、透過型液晶パネルに限定されることはなく、光を画像信号に応じて変調するものであればよい。例えば、空間変調素子は、反射型液晶パネル、ＤＭＤ（米テキサスインスツルメンツの商標）、あるいは、走査型ミラーを用いて画像を表示するものでもよい。

以上のように、本発明の一局面に係る画像表示装置は、表示に供させる光を出射する光源と、前記光によって形成される干渉パターンを時間的に変化させる干渉パターン変化光学素子と、前記干渉パターン変化光学素子を駆動して振動させる駆動部と、前記光を画像に変換する画像変換部と、を含み、前記駆動部の駆動信号の振幅または周波数が時間的に一定でないことを特徴としている。

上記の構成によれば、光源から出射された光は、駆動部によって振動駆動される干渉パターン変化光学素子を通過すると共に、画像変換部で画像に変換されて表示に供される。ここで、干渉パターン変化光学素子を駆動する駆動部において、駆動信号の振幅が時間的に一定でない、または駆動信号の周波数が時間的に一定でないことによって、干渉パターン変化光学素子の物理的振動の振幅が時間的に変化するようになっている。

すなわち、駆動信号の振幅が一定でないことにより、干渉パターン変化光学素子の振幅が最大のときの当該干渉パターン変化光学素子によって形成されるスペックルパターンは、時間的に変化することになる。これにより、干渉パターン変化光学素子の振幅が最大となるときのスペックルパターンが強調されることを抑え、スペックルノイズが低減された高品質な画像を表示することのできる小型の画像表示装置を実現することができる。

また、駆動信号の周波数が一定でないことによっても、干渉パターン変化光学素子の振幅が最大のときの当該干渉パターン変化光学素子によって形成されるスペックルパターンは、時間的に変化することになる。なぜならば、駆動部は駆動信号の周波数に応じて、ゲインが変化するからである。より詳細には、駆動部の振動系の有する共振周波数から駆動信号の周波数が離れるほどゲインが小さくなるので、駆動信号の周波数が変化すれば、干渉パターン変化光学素子の物理的振動の振幅も時間的に変化するのである。これにより、干渉パターン変化光学素子の振幅が最大となるときのスペックルパターンが強調されることを抑え、スペックルノイズが低減された高品質な画像を表示することのできる小型の画像表示装置を実現することができる。また、駆動部が複数の振動駆動する軸を有している場合、駆動信号の周波数を変化させることで、干渉パターン変化光学素子の時間的な軌跡を変化させることができる。そのため、一定の軌跡を描く場合よりも、スペックルパターンはよりランダムとなるため、スペックルノイズが低減された画像を表示できる小型の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記駆動部の駆動信号の周波数は、３０Ｈｚ以上であることが好ましい。

このように、駆動信号の周波数を３０Ｈｚ以上とすることにより、人の目の時間分解能よりも十分早くスペックルパターンを変化させることができるため、スペックルノイズが十分に低減された高品質の画像を得ることが可能となる。

また、前記駆動部の駆動信号は、周波数の異なる複数の信号を重畳して形成されることが好ましい。

このように周波数の異なる複数の信号を重畳することにより、ＡＭ変調された任意の駆動信号を容易に生成することができる。

また、前記光源としては、表示に供させる光としてレーザ光を出射するレーザ光源を用いることが好ましい。

レーザ光源は、理想の点光源に近いため、平行光線にすることや、集光することが容易である。そのため、表示に供させる光を効率よく利用でき、画像表示装置の消費電力を抑えることができる。また、レーザ光源を用いることにより、小型光学系を実現できるため、小型の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記干渉パターン変化光学素子は、拡散光学素子であることが好ましい。

拡散光学素子は、光ビーム（レーザ光等）の強度分布の均一化と、ビーム面積の拡大化に使用される。そのため、拡散光学素子に入射する光のビーム径は比較的小さくなっている。拡散光学素子は、光のビーム径ほどの面積があればよいので、干渉パターン変化光学素子の小型化が可能である。さらに、拡散光学素子を駆動する駆動部も小型化できるので、小型の画像表示装置を実現することが可能となる。

上記の構成において、前記拡散光学素子は板状の形状からなり、前記駆動部は、前記拡散光学素子の主面と、前記光の光軸との為す角度が常に一定となるように拡散光学素子を振動させることが好ましい。

拡散光学素子に入射する光の角度によって、拡散光学素子の透過率や、出射する光の強度分布は変化する。上記の構成によれば、拡散光学素子に入射する光の角度を常に一定にできるため、拡散光学素子の位置によらず、輝度むらや色むらのない高品質の画像を表示する画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記駆動部は、前記拡散光学素子の主面と前記光の光軸との為す角度が常に一定となるように当該拡散光学素子を支持するための複数の可撓性支持部材と、磁石と、コイルとを含んでいるアクチュエータであることが好ましい。

上記の構成によれば、複数の可撓性支持部材（例えば、ワイヤ）で振動する拡散光学素子を支持し、磁石とコイルの電磁誘導の相互作用によって拡散光学素子を駆動することができる。この場合、可撓性支持部材の材質、線径、長さを適切に選ぶことで、小型でかつ、振動の振幅が大きい駆動部を実現することができ、小型で低消費電力の画像表示装置を実現することができる。

また、前記駆動部は、前記光の光軸に垂直な面内で、前記拡散光学素子を、第１軸方向および当該第１軸方向と交差する第２軸方向に駆動する２軸駆動のアクチュエータであることがさらに好ましい。

上記の構成によれば、拡散光学素子を２軸で駆動することにより、スペックルパターンをよりランダムにすることができ、スペックルノイズが十分に低減された高品質の画像を表示する小型の画像表示装置を実現することができる。

上記構成において、前記駆動部の駆動信号が、前記アクチュエータの共振周波数を含んでいることが好ましい。

この場合、小型でかつ、アクチュエータの振幅を大きくとることができ、スペックルノイズが十分に低減された高品質の画像を得ることができる。

上記の構成において、前記画像変換部は液晶表示パネルを含み、前記光源から出射される前記光は直線偏光であることが好ましい。

上記の構成によれば、光源から出射された直線偏光を液晶表示パネルに入射させ、液晶表示パネルで直線偏光を画像に変換することができるので、光利用効率の高い、低消費電力の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記拡散光学素子は、第１レンチキュラーレンズと第２レンチキュラーレンズで構成され、前記第１レンチキュラーレンズと前記第２レンチキュラーレンズはレンズの軸方向が直交していることが好ましい。

このように、光源から出射された直線偏光を液晶表示パネルに入射させる場合、レンズの軸方向が互いに直交する第１レンチキュラーレンズと第２レンチキュラーレンズとで構成される拡散光学素子を用いることにより、当該拡散光学素子で偏光を乱すことなく、光ビームを広げることができるため、光利用効率の高い、低消費電力の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記駆動部は、前記第２レンチキュラーレンズのレンズの軸方向に、前記第１レンチキュラーレンズの１ピッチ長さ以上の振幅で当該第１レンチキュラーレンズを駆動するか、または、前記第１レンチキュラーレンズのレンズの軸方向に、前記第２レンチキュラーレンズの１ピッチ長さ以上の振幅で当該第２レンチキュラーレンズを駆動することが好ましい。

上記の構成によれば、第１レンチキュラーレンズまたは第２レンチキュラーレンズによって形成されるスペックルパターンの数を十分多くすることができ、よりスペックルノイズが低減された画像表示装置を実現することができる。

本発明の他の局面に係る画像表示装置は、レーザ光を出射する少なくとも赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源と、前記レーザ光によって形成される干渉パターンを時間的に変化させる干渉パターン変化光学素子と、前記干渉パターン変化光学素子を駆動して振動させる駆動部と、前記レーザ光を画像信号に基づいて変調する空間変調素子を少なくとも有する画像変換部と、を含み、前記レーザ光源と前記空間変調素子とが同期して駆動されるフィールドシーケンシャル方式の画像表示装置であって、前記駆動部は、前記レーザ光源および前記空間変調素子と同期して前記干渉パターン変化光学素子を駆動し、前記緑色レーザ光源は、前記干渉パターンの時間的な変化がゼロとなる第１時間領域を含んだ所定の時間領域において緑色レーザ光を出射しないことを特徴としている。

上記の構成によれば、レーザ光源と空間変調素子とが同期して駆動されるフィールドシーケンシャル方式において、これらと同期して駆動部が干渉パターン変化光学素子を駆動している。そして、駆動部に振動駆動される干渉パターン変化光学素子の振幅が最大または最小となるときに、レーザ光によって形成される干渉パターンの時間的な変化がゼロとなる。この干渉パターンの時間的な変化がゼロとなる第１時間領域では、緑色レーザ光は出射されることはない。そのため、赤色レーザ光や青色レーザ光に比べて視感度の高い緑色レーザ光のスペックルノイズが強調されることを抑えることができ、スペックルノイズが低減された小型の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記緑色レーザ光源は、前記干渉パターンの時間的な変化が最大となる時間領域を含んだ第２時間領域において前記緑色レーザ光を出射することが好ましい。

上記の構成によれば、緑色レーザ光源が、緑色レーザ光を、干渉パターンの時間的な変化が最大となる時間領域を含んだ第２時間領域において出射しているので、緑色レーザ光のスペックルパターンは多様に形成されることになる。これにより、赤色レーザ光や青色レーザ光に比べて視感度の高い緑色レーザ光のスペックルノイズを、十分に低減することができ、スペックルノイズが低減された小型の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記駆動部の駆動信号の１周期を少なくとも４つ以上に分割した時間のうち、連続しない少なくとも２つ以上の時間において前記緑色レーザ光源から緑色レーザ光を出射することが好ましい。

上記の構成によれば、画像の色のちらつきが抑えられたスペックルノイズが低減された小型の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記２つ以上の時間において前記緑色レーザ光源が出射する緑色レーザ光の出力値が、それぞれの時間において異なっていることが好ましい。

上記の構成によれば、緑色レーザ光源のスペックルパターンが緑色レーザ光の出力値によって変化する場合は、上記の構成とすることにより、緑色レーザ光のスペックルパターンの数を十分多くすることができるため、スペックルノイズが低減された小型の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記駆動部の共振周波数と、前記駆動部の駆動信号の周波数とが略同じであることが好ましい。

上記の構成によれば、駆動部を、当該駆動部の振動系の共振周波数で駆動することになるので、駆動部を小型化しても駆動部のゲインを十分大きくとることができる。このため、スペックルパターンの数を十分大きくとることができ、スペックルノイズが低減された小型の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記緑色レーザ光源は、赤外のレーザ光を波長変換して緑色レーザ光を得るＳＨＧレーザ光源であることが好ましい。

ＳＨＧレーザ光源は、緑色半導体レーザ光源よりも高出力化が容易である。そのため、上記の構成にすることで、スペックルノイズが低減された明るい低消費電力の画像表示装置が実現できる。

上記の構成において、前記緑色レーザ光源は、赤外レーザ光を出射する赤外レーザ光源と、前記赤外レーザ光により励起される固体レーザ結晶と、前記固体レーザ結晶で励起された赤外レーザ光を緑色レーザ光に波長変換する波長変換素子とを含むことが好ましい。

上記の構成とすることで、小型のＳＨＧレーザ光源を実現することができ、スペックルノイズが低減された小型で低消費電力の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、前記駆動部は、光検出器をさらに含み、前記干渉パターン変化光学素子を透過する透過光あるいは前記干渉パターン変化光学素子からの反射光の一部を前記光検出器で検出することにより、前記干渉パターン変化光学素子の位置を検出することが好ましい。

上記の構成によれば、干渉パターン変化光学素子の位置状態に応じた光検出器の検出信号を駆動部における駆動動作にフィードバックすることができるため、ノイズや経時変化によらず、精度よくスペックルノイズを低減することが可能な小型の画像表示装置を実現することができる。

上記の構成において、モニタ用コイルをさらに含み、前記駆動部は、電磁誘導式のアクチュエータであり、前記モニタ用コイルは、前記アクチュエータの駆動速度を電磁的に検出していることが好ましい。

アクチュエータの動作と、アクチュエータを駆動する駆動信号には、アクチュエータの機構的な時間遅れによって、時間的にずれが生じることがある。例えば、アクチュエータの振幅が最大となるタイミングと、駆動信号の電流波形の振幅が最大となるタイミングにずれが生じることがある。そこで、モニタ用コイルを備えることによって、コイルに印加する駆動信号ではなく、アクチュエータの動きを直接観測できる。

上記の構成によれば、アクチュエータの速度を精度よく検出することが可能となり、アクチュエータの速度と、空間変調素子とレーザ光源との同期を、精度よくとることが可能になる。そのため、駆動信号に対するアクチュエータの時間遅れによらず、精度よくスペックルノイズが低減された小型の画像表示装置を実現することができる。

なお、発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。

本発明の画像表示装置は、モータなどを用いずにスペックルノイズが十分に低減された小型の画像表示装置を実現することができ、さらにレーザ光源を光源に用いているので、色再現範囲が広く低消費電力の画像表示装置を実現することができ有用である。

Claims (9)

1. レーザ光を出射する少なくとも赤色レーザ光源、緑色レーザ光源及び青色レーザ光源と、前記レーザ光によって形成される干渉パターンを時間的に変化させる干渉パターン変化光学素子と、前記干渉パターン変化光学素子を駆動して振動させる駆動部と、前記レーザ光を画像信号に基づいて変調する空間変調素子を少なくとも有する画像変換部と、を含み、前記レーザ光源と前記空間変調素子とが同期して駆動されるフィールドシーケンシャル方式の画像表示装置であって、
   前記駆動部は、前記レーザ光源及び前記空間変調素子と同期して前記干渉パターン変化光学素子を駆動し、
   前記緑色レーザ光源は、前記干渉パターンの時間的な変化がゼロとなる第１時間領域を含んだ所定の時間領域において緑色レーザ光を出射しないことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記緑色レーザ光源は、前記干渉パターンの時間的な変化が最大となる時間領域を含んだ第２時間領域において前記緑色レーザ光を出射することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記駆動部の駆動信号の１周期を少なくとも４つ以上に分割した時間のうち、連続しない少なくとも２つ以上の時間において前記緑色レーザ光源から前記緑色レーザ光を出射することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記２つ以上の時間において前記緑色レーザ光源が出射する前記緑色レーザ光の出力値が、それぞれの時間において異なっていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記駆動部の共振周波数と、前記駆動部の駆動信号の周波数とが略同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記緑色レーザ光源は、赤外のレーザ光を波長変換して前記緑色レーザ光を得るＳＨＧレーザ光源であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記緑色レーザ光源は、赤外レーザ光を出射する赤外レーザ光源と、前記赤外レーザ光により励起される固体レーザ結晶と、前記固体レーザ結晶で励起された赤外レーザ光を前記緑色レーザ光に波長変換する波長変換素子と、を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記駆動部は、光検出器を更に含み、前記干渉パターン変化光学素子を透過する透過光あるいは前記干渉パターン変化光学素子からの反射光の一部を前記光検出器で検出することにより、前記干渉パターン変化光学素子の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
9. モニタ用コイルを更に備え、
   前記駆動部は、電磁誘導式のアクチュエータであり、
   前記モニタ用コイルは、前記アクチュエータの駆動速度を電磁的に検出していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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