投影机的制作方法
投影机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及投影机。
【背景技术】
[0002] 利用激光光源的投影机具有可实现装置的小型化、颜色再现性优异、可瞬时点亮、 光源的寿命长等优点。另一方面，通常，从激光光源发射的激光为相干光。因此，在此种投影 机中，存在可在屏幕上视觉辨认由激光的干设引起的被称为散斑噪声（speckle noise)的 散斑图案的情况。由此，显示质量大大降低。
[0003] 利用激光光源的W往的投影机中采用了用于抑制因散斑噪声而引起的显示质量 降低的对策。专利文献1中公开了一种投影型显示装置，在上述投影型显示装置中，投影透 镜的入射光瞳像大于照明光学系统的出射光瞳直径，在投影透镜的入射光瞳内具有用于使 照明光学系统的出射光瞳像旋转移动的光瞳调整单元。非专利文献1中记载了关于散斑现 象的说明、散斑去除方法等。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2009-216843号公报
[0007] 非专利文献
[000引非专利文献1:黒田和男、他17名、"平成21年度二t、'年夕乂 ?レ一子テVスクレ斗 。調査研究報告書"、社団法人日本機械工業連合会、財団法人光産業技術振興協会、平 成22年3月
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 专利文献1的投影型显示装置具有:透明板，具有多个微细的模形形状部作为光瞳 调整单元；W及马达，可使透明板旋转。为使得光瞳调整单元使照明光学系统的出射光瞳像 旋转移动，需要将配置于光瞳调整单元的后段的成像透镜和/或投影透镜的口径设置得较 大。结果，根据运种投影型显示装置，存在如下问题：由于需要用于配置光瞳调整单元的空 间、使成像透镜和/或投影透镜大径化等原因而引起装置大型化。
[0011] 非专利文献1中记载了散斑的预测方法。上述预测方法W光瞳像具有均匀的照度 作为前提。然而，通常，投影机的光瞳像具有照度分布。因此，实际上无法使用非专利文献1 的预测方法。
[0012] 本发明的一个实施方式为了解决上述问题而提出，其目的之一为提供无需使装置 大型化就能够可靠地降低散斑噪声的投影机。
[0013] 解决问题的技术方案
[0014] 为了实现上述目的，本发明的第一实施方式的投影机具备:激光光源装置、光扩散 装置、光调制装置W及投影光学系统，上述激光光源装置包括射出红色激光的第一激光光 源，上述光扩散装置包括:设置在上述红色激光的光路上的第一光扩散元件和使上述红色 激光入射到该第一光扩散元件的位置移动的第一驱动装置，上述光调制装置包括设置在从 上述第一光扩散元件射出的光的光路上的第一光调制元件，从上述第一光调制元件射出的 光向上述投影光学系统入射，当将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述红色激光的照度 分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为PU, y)，将积分的计算范围 设为r(mm)时，由（1)式求出的EP为EP > 35，
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[0016] 本发明人发现，当投影光学系统的出射光瞳像具有照度分布时，将由（1)式表示的 EP作为指标的评价与散斑噪声的感应评价之间存在相关。本发明人实验结果发现，作为普 通的散斑噪声的指标的散斑衬比（SC,speckle con化ast)与EP具有相关性，可根据EP的大 小来预测散斑噪声的程度。具体地，EP的值越小，越容易识别散斑噪声，EP的值越大，越难W 识别散斑噪声。
[0017] 本发明的第一实施方式的投影机，由于利用红色激光时的EP的值满足EP >35,因 此能够将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。有关示出EP > 35的 根据的实验结果将在下文中说明。如上所述，根据本发明的第一实施方式的投影机，可通过 投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。 因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低散斑噪声的投影机。
[0018] 更优选地，本发明的第一实施方式的投影机中，基于上述红色激光的照度分布求 出的EP为EP > 51。
[0019] 若当利用红色激光时的EP的值满足EP >51，则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。EP含51的根据将在下文中说明。
[0020] 本发明的第一实施方式的投影机可W为如下结构:上述激光光源装置包括射出绿 色激光的第二激光光源，上述光扩散装置包括:设置在上述绿色激光的光路上的第二光扩 散元件和使上述绿色激光入射到该第二光扩散元件的位置移动的第二驱动装置，上述光调 制装置包括设置在从上述第二光扩散元件射出的光的光路上的第二光调制元件，从上述第 二光调制元件射出的光向上述投影光学系统入射。此时，优选地，当将上述投影光学系统的 出射光瞳中的上述绿色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化 照度设为P(X，y )，将积分的计算范围设为r(mm)时，由上述(1)式求出的EP为EP > 27。
[0021] 本发明的第一实施方式的投影机，由于当利用绿色激光时的EP的值满足EP >27， 因此，能够将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。有关EP >27的 根据，将在下文中说明。
[0022] 更优选地，本发明的第一实施方式的投影机中，基于上述绿色激光的照度分布求 出的EP为EP > 38。
[0023] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含38,则能够将散斑噪声降低至观察者几乎 无法识别的程度。有关EP含38的根据，将在下文中说明。
[0024] 本发明的第一实施方式的投影机可W为如下结构:上述激光光源装置包括射出蓝 色激光的第=激光光源，上述光扩散装置包括:设置在上述蓝色激光的光路上的第=光扩 散元件和使上述蓝色激光入射到该第=光扩散元件的位置移动的第=驱动装置，上述光调 制装置包括设置在从上述第=光扩散元件射出的光的光路上的第=光调制元件，从上述第 =光调制元件射出的光向上述投影光学系统入射。此时，优选地，当将上述投影光学系统的 出射光瞳中的上述蓝色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化 照度设为P(X，y )，将积分的计算范围设为r (mm)时，优选地，由上述（1)式求出的EP为EP > 16。
[0025] 本发明的第一实施方式的投影机，由于当利用蓝色激光时的EP的值满足EP >16， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。EP含16的根据将在 下文中说明。
[0026] 更优选地，本发明的第一实施方式的投影机中，基于上述蓝色激光的照度分布求 出的EP为EP > 26。
[0027] 若当利用蓝色激光时的EP的值满足EP含26,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。EP含26的根据将在下文中说明。
[0028] 本发明的第二实施方式的投影机具有:激光光源，其射出绿色激光;光扩散元件， 其设置在上述绿色激光的光路上；驱动装置，其使上述绿色激光入射到上述光扩散元件的 位置移动；光调制元件，其设置在从上述光扩散元件射出的光的光路上；W及投影光学系 统，其供从上述光调制元件射出的光入射，当将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述绿 色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为PU, y)，将积 分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求出的EP为EP >27。
[0029] 二氏氏為+ /命，^於時 .,滯
[0030] 本发明的第二实施方式的投影机，由于当利用绿色激光时的EP的值满足EP >27， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。如上所述，根据本 发明的第二实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低 散斑噪声的投影机。
[0031] 更优选地，本发明的第二实施方式的投影机中，EP > 38。
[0032] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含38,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0033] 本发明的第=实施方式的投影机具有:激光光源，其射出蓝色激光;光扩散元件， 其设置在上述蓝色激光的光路上；驱动装置，其使上述蓝色激光向上述光扩散元件入射的 位置移动；光调制元件，其设置在从上述光扩散元件射出的光的光路上；W及投影光学系 统，其供从上述光调制元件射出的光入射，当将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述蓝 色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为PU, y)，将积 分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求出的EP为EP >16。
[0034] 餓-氏文2 +/沪杉,少'批冷 .'佩
[0035] 本发明的第S实施方式的投影机，由于当利用蓝色激光时的EP的值满足EP >16， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。如上所述，根据本 发明的第=实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低 散斑噪声的投影机。
[0036] 更优选地，本发明的第S实施方式的投影机中，EP > 26。
[0037] 若当利用蓝色激光时的EP的值满足EP含26,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。< br>[0038] 本发明的第四实施方式的投影机具有:激光光源装置，其包括射出红色激光的第 一激光光源;光调制装置，其包括设置在上述红色激光的光路上的第一光调制元件;投影光 学系统，其供从上述第一光调制元件射出的光入射，当将上述将投影光学系统的出射光瞳 中的上述红色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为P (X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由（1)式求出的EP为EP ^9。
[0039] 底P -巳巴 V'《2 + / 戶&每 ---(I)
[0040] 本发明的第四实施方式的投影机，由于当利用红色激光时的EP的值满足EP >79， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也无介意的程度。如上所述，根据本 发明的第四实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低 散斑噪声的投影机。
[0041] 更优选地，本发明的第四实施方式的投影机中，基于上述红色激光的照度分布求 出的EP为EP > 119。
[0042] 若当利用红色激光时的EP的值满足EP >119,则可将散斑噪声降低至观察者几乎 无法识别的程度。
[0043] 本发明的第四实施方式的投影机可W为如下结构:上述激光光源装置还包括射出 绿色激光的第二激光光源，上述光调制装置还包括设置在上述绿色激光的光路上的第二光 调制元件，从上述第二光调制元件射出的光向上述投影光学系统入射。此时，当将上述投影 光学系统的出射光瞳中的上述绿色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标 中的标准化照度设为PU,y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，优选地，由上述(1)式求出的 EP为EP >65。
[0044] 本发明的第四实施方式的投影机，由于当利用绿色激光时的EP的值满足EP >65， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。
[0045] 更优选地，本发明的第四实施方式的投影机中，基于上述绿色激光的照度分布求 出的EP为EP >93。
[0046] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含93,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0047] 本发明的第四实施方式的投影机可W为如下结构:上述激光光源装置还包括射出 蓝色激光的第=激光光源，上述光调制装置还包括设置在上述蓝色激光的光路上的第=光 调制元件，从上述第=光调制元件射出的光向上述投影光学系统入射。此时，当将上述投影 光学系统的出射光瞳中的上述蓝色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标 中的标准化照度设为PU,y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，优选地，由上述(1)式求出的 EP为EP >45。
[0048] 本发明的第四实施方式的投影机，由于当利用蓝色激光时的EP的值满足EP >45， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。
[0049] 更优选地，本发明的第四实施方式的投影机中，基于上述蓝色激光的照度分布求 出的EP为EP > 59。
[0050] 若当利用蓝色激光时的EP的值满足EP含59,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0051] 本发明的第五实施方式的投影机具有:激光光源，其射出绿色激光;光调制元件， 其设置在上述绿色激光的光路上；W及投影光学系统，其供从上述光调制元件射出的光入 射，当将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述绿色激光的照度分布的中屯、坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为p(x，y)，将积分的计算范围设为;r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP >65。
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[0053] 本发明的第五实施方式的投影机，由于当利用绿色激光时的EP的值满足EP >65， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。如上所述，根据本 发明的第五实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等的部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降 低散斑噪声的投影机。
[0054] 更优选地，本发明的第五实施方式的投影机中，EP >93。
[0055] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含93,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0056] 本发明的第六实施方式的投影机具有:激光光源，其射出蓝色激光;光调制元件， 其设置在上述蓝色激光的光路上;投影光学系统，其供从上述光调制元件射出的光入射，当 将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述蓝色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为PU,y)，将积分的计算范围设为r(mm)设定时，由（1)式求 出的EP为EP >45。
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[0058] 本发明的第六实施方式的投影机，由于当利用蓝色激光时的EP的值满足EP >45， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。如上所述，根据本 发明的第六实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低 散斑噪声的投影机。
[0059] 更优选地，本发明的第六实施方式的投影机中，EP > 59。
[0060] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含59,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0061] 优选地，本发明的第一实施方式至第六实施方式的投影机中，上述标准化照度P (x，y)由（2)式表示，
[0062] P(x，y) =照度kd/m2)/光瞳直径的照度分布中的最高0.1%的平均照度kd/m2)… (2)。
[0063] 通过基于(2)式来计算标准化照度，在投影光学系统的出射光瞳中的照度分布中， 例如，作为考虑了高照度成分的分布的值，可取得精度高的评价结果。
[0064] 本发明的第一实施方式至第六实施方式的投影机中，作为上述标准化照度PU, y)，可使用在单位时间中进行积分而得的值。
[0065] 根据此构成，即便投影光学系统的出射光瞳中的照度分布随时间发生变化，也可 取得精度高的评价结果。
[0066] 优选地，本发明的第一实施方式至第六实施方式的投影机中，上述激光光源装置 为多模的半导体激光光源。
[0067] 多模的半导体激光光源的情况下，因与例如单模的半导体激光光源、半导体累浦 固体(DPSS)激光器等相比，相干长度短、波长范围宽，因此可有效地降低散斑噪声。
【附图说明】
[0068] 图1为示出本发明的第一实施方式的投影机的简要构成图。
[0069] 图2为用于说明SC的图。
[0070] 图3为示出EP的计算式中的照度分布的坐标轴的图。
[0071] 图4为示出照度分布的一例的图。
[0072] 图5为示出照度的柱状图的一例的图。
[0073] 图6为示出EP与SC的相关的曲线图。
[0074] 图7为示出实施例中的投影机、受验者、屏幕的位置关系的图。
[0075] 图8为示出第一实施例中的EP与SC的相关的曲线图。
[0076] 图9为示出第二实施例中的EP与SC的相关的曲线图。
[0077] 图10为示出第S实施例中的EP与SC的相关的曲线图。
[0078] 图11为示出本发明的第二实施方式的投影机的简要构成图。
[0079] 图12的(A)为示出照度分布的时间变化的图，图12的(B)为将照度分布的时间变化 进行时间积分后的状态的图。
【具体实施方式】
[0080] [第一实施方式]
[0081] W下，利用图1至图6,说明本发明的第一实施方式。
[0082] 本实施方式中示出利用激光光源装置的投影机的一例。
[0083] 图1为示出第一实施方式的投影机的简要构成图。
[0084] 此外，为了易于观察各构成要素，在W下的各图中，存在根据构成要素不同而W不 同的尺寸的比例尺示出的情况。
[0085] 如图1所示，投影机1包括:激光光源装置LSR、照明光学系统100R、照明光学系统 100G、照明光学系统100B、红色光用液晶光阀（第一光调制元件）3R、绿色光用液晶光阀（第 二光调制元件）3G、蓝色光用液晶光阀（第=光调制元件）3B、颜色合成元件4及投影光学系 统5。
[0086] 激光光源装置LSR具有:至少一个红色光用激光光源(第一激光光源)7R、至少一个 绿色光用激光光源(第二激光光源)7G及至少一个蓝色光用激光光源(第=激光光源)7B。红 色光用激光光源7R、绿色光用激光光源7G及蓝色光用激光光源7B分别为多模半导体激光 器。
[0087] 照明光学系统IOOR具有:衍射光学元件8、重叠光学系统9、第一光扩散元件IOR及 第一驱动装置11R。
[0088] 照明光学系统IOOG具有:衍射光学元件8、重叠光学系统9、第二光扩散元件IOG及 第二驱动装置11G。
[0089] 照明光学系统IOOB具有:衍射光学元件8、重叠光学系统9、第S光扩散元件IOB及 第立驱动装置11B。
[0090] 本实施方式中，光扩散装置具有 :第一光扩散元件10R、第二光扩散元件10G、第= 光扩散元件10B、第一驱动装置11R、第二驱动装置IlG及第=驱动装置11B。另外，光调制装 置具有:红色光用液晶光阀3R、绿色光用液晶光阀3G及蓝色光用液晶光阀3B。
[0091] 此外，在W下的说明中，将第一光扩散元件10R、第二光扩散元件IOG及第=光扩散 元件IOB称为光扩散元件10,将第一驱动装置11R、第二驱动装置IlG及第=驱动装置IlB称 为驱动装置11。
[0092] 多个红色光用激光光源7R及与多个红色光用激光光源7R相对应的照明光学系统 100財勾成红色光用光源装置2R。多个绿色光用激光光源7G及与多个绿色光用激光光源7G相 对应的照明光学系统IOOG构成绿色光用光源装置2G。多个蓝色光用激光光源7B及与多个蓝 色光用激光光源7B相对应的照明光学系统IOOB构成蓝色光用光源装置2B。
[0093] 简要说明的话，投影机IW如下方式工作。
[0094] 从红色光用光源装置2R射出的红色激光Lr向红色光用液晶光阀3R入射而被调制。 相同地，从绿色光用光源装置2G射出的绿色激光Lg向绿色光用液晶光阀3G入射而被调制。 从蓝色光用光源装置2B射出的蓝色激光Lb向蓝色光用液晶光阀3B入射而被调制。由红色光 用液晶光阀3R调制后的红色激光Lr、由绿色光用液晶光阀3G调制后的绿色光Lg及由蓝色光 用液晶光阀3B调制后的蓝色光Lb向颜色合成元件4入射而被合成。由颜色合成元件4合成后 的光（图像光），通过投影光学系统5向屏幕13进行放大投影。由此，全彩色的投影图像被显 /J、- O
[00%] W下，对投影机1的各构成要素进行说明。
[0096] 红色光用光源装置2R、绿色光用光源装置2G及蓝色光用光源装置2B仅射出的光的 颜色不同，构成是相同的。因此，W下，仅对于红色光用光源装置2R进行说明，省略有关绿色 光用光源装置2G及蓝色光用光源装置2B的说明。
[0097] 红色光用光源装置2R具有多个红色光用激光光源7R。在图1中，红色光用光源装置 2R具有3个红色光用激光光源7R，但是，红色光用激光光源7R的数量并不特别限定为3个。多 个红色光用激光光源7R不仅可W在与纸面平行的方向上排列，也可W在与纸面垂直的方向 上排列，整体可W排列成阵列状。对于绿色光用光源装置2G、蓝色光用光源装置2B也相同。 作为一例，红色光用激光光源7R射出大致585皿至720皿的波段的光。绿色光用激光光源7G 射出大致495皿至585皿的波段的光。蓝色光用激光光源7B射出大致380皿至495皿的波段的 光。
[0098] 此外，各红色光用激光光源7R也可具有未图示的准直透镜。当各红色光用激光光 源7R具有准直透镜时，射出的红色激光Lr向准直透镜入射，且被平行化之后射出。对于绿色 光用激光光源7G、蓝色光用激光光源7B也相同。
[0099] 从红色光用激光光源7R射出的红色激光Lr向光扩散元件10入射。光扩散元件10使 从光扩散元件10射出的光的射出角度分布相对于入射至光扩散元件10的光的入射角度分 布放大。光扩散元件10可W由例如磨砂玻璃和/或扩散膜等光扩散板、全息扩散器 巧olographic Diffusers)等衍射光学元件、微透镜阵列等透镜部件等构成。
[0100] 光扩散元件10具有旋转轴，上述旋转轴通过基板的中屯、，沿基板的法线方向延伸。 旋转轴与作为光扩散元件10的驱动装置11的马达相连接。驱动装置11工作，据此光扩散元 件IOW旋转轴为中屯、旋转。通过设置光扩散元件10,可使向屏幕13投影的光的配光分布均 匀化，降低散斑噪声。进而，光扩散元件10旋转，据此时时刻刻发生变化的散斑噪声的空间 性分布随着时间的变化而重叠，因而进一步降低散斑噪声。
[0101] 从光扩散元件10射出的红色激光Lr向衍射光学元件8入射。衍射光学元件8由计算 机合成全息图（C細，Computer Generated Hologram)形成。C細例如为在由石英（玻璃）和/ 或合成树脂等透光性材料形成的基材的表面上具有利用计算机设计的微细的凹凸的表面 浮雕型的全息元件。通过使入射的红色激光Lr发生衍射，衍射光学元件8使向下述的红色光 用液晶光阀3R入射的红色激光Lr的强度分布均匀化，使向红色光用液晶光阀3R入射的红色 激光Lr的利用效率提高。从衍射光学元件8射出的衍射光向重叠光学系统9入射。
[0102] 重叠光学系统9由至少一个W上的重叠透镜形成。重叠光学系统9使从衍射光学元 件8射出的多个光束在作为被照明区域的液晶光阀上重叠。在此，示出由第一重叠透镜9A、 第二重叠透镜9B运两个重叠透镜形成的重叠光学系统9的例子。从衍射光学元件8射出的红 色激光Lr的多个光束经由重叠光学系统9向红色光用液晶光阀3R入射。多个光束借助重叠 光学系统9在红色光用液晶光阀3R上互相重叠。由此，可使照亮红色光用液晶光阀3R的光的 亮度分布均匀化，并提高绕光线轴的轴对称性。
[0103] 省略图示，红色光用液晶光阀3R具有:液晶面板，在一对玻璃基板之间夹有液晶 层;光入射侧偏光板，配置于液晶面板的光入射侧；W及光射出侧偏光板，配置于液晶面板 的光射出侦心液晶层的模式为扭曲向列（TN，Twi Sted Nemat iC )模式、垂直取向（VA， Vertical Alignment)模式、横向电场模式等，无特别限定。绿色光用液晶光阀3G、蓝色光用 液晶光阀3B也为同样的结构。
[0104] 颜色合成元件4由十字分色棱镜(Cross Dichroic Prism)等构成。十字分色棱镜 具有由4个=角柱棱镜互相粘贴而成的构造。=角柱棱镜中，被粘贴的面为十字分色棱镜的 内面。在十字分色棱镜的内面，红色光反射而绿色光透射的镜面与蓝色光反射而绿色光透 射的镜面互相正交。向十字分色棱镜入射的绿色光透过镜面之后，W保持不变的方式被射 出。向十字分色棱镜入射的红色光及蓝色光在镜面选择性地反射，而向与绿色光的射出方 向相同的方向射出。运样，=种颜色的光互相重合而合成，合成后的色光向投影光学系统5 射出。
[0105]如图2所示，上述构成的投影机1中，当设从投影光学系统5射出的光向屏幕13入射 时的投影侧的数值孔径为NAp、设从屏幕13射出光时的观察侧的数值孔径为NAe时，散斑衬 比SC由（2)式表示。
…巧
[0107] 如（2)式中明确的是，在观察侧数值孔径NAe恒定的情况下，散斑衬比SC由投影侧 数值孔径NAp来决定。投影机中，投影侧数值孔径NAp可根据投影光学系统的出射光瞳与屏 幕之间的距离、出射光瞳的尺寸来求出。观察侧数值孔径NAe可根据观察者与屏幕之间的距 离、观察者的光瞳尺寸来求出。但是，仅利用(2)式来计算散斑衬比S別寸，前提是投影光学系 统的出射光瞳中的光瞳像的照度分布在投影侧数值孔径NAp的范围内是均匀的。然而，实际 的投影机的出射光瞳像具有如图4所示的照度分布，且照度不均匀。因此，不满足(2)式的前 提，无法正确地计算散斑衬比SC。
[0108] 因此，本发明人通过实验导出了即使出射光瞳像具有照度分布，也可求出能够W 良好的精度来评价散斑噪声的指标的式子。如图3所示，将出射光瞳像Z的中屯、设为坐标的 原点0，将互相正交的轴设为X轴、y轴。此时，坐标(X、y)的点的标准化照度由P (X，y)表示。本 发明人将由（1)式表示的指标称为EP化ffective化pil;有效光瞳）。
…巧
[0110] 标准化照度PU,y)由（3)式求出。
[0111] PU, y)=照度（cd/m2)/出射光瞳像的照度分布中的最高0.1 %的平均照度（Cd/ m2)…(3)
[0112] (1)式中利用的不是绝对的照度，而是标准化照度，无论出射光瞳像的明亮度如 何，都可W算出EP。另外，在计算标准化照度时，通过利用出射光瞳像的明亮度的最高0.1% 的平均照度，能够使EP的计算结果的精度进一步提高。其理由如下。
[0113] 散斑噪声为照度的高低的差被人的眼识别成斑的噪声。照度高的部分发生亮的干 设的斑，而照度低的部分发生暗的干设的斑。人易于识别的是由照度高的部分引起的干设 所发生的散斑噪声。即，对于散斑噪声，与照度低的部分相比，照度高的部分的影响大。
[0114] 例如，图5为利用柱状图示出图4中所示的出射光瞳像的照度分布。曲线图的横轴 为照度，纵轴为频度。如上所述，高照度成分分布于曲线图的右侧的下端。作为标准化照度 的计算方法，例如，可考虑将照度分布中的照度的最大值设为基准。然而，由于产生脉冲等 引起照度分布中含有非常高的照度成分的情况下，在此计算方法中，高照度区域中的照度 分布无法正确地反映于EP的计算结果。因此，无法计算对人类的眼睛而言最优化的EP的值。 对此，本发明人从实验结果中发现，通过W明亮度的最高0.1%的平均照度为基准来计算标 准化照度，可取得良好地反映出高照度区域中的照度分布的EP的值。
[0115] 本发明人通过实验生成了在透过1个圆形开口时产生的出射光瞳像和在透过多个 圆形开口时产生的出射光瞳像，并取得了SC与EP之间的相关关系。结果在图6中示出。图6的 横轴表示EP，纵轴表示SC。如上所述，得知即使出射光瞳像的形状不同，SC与EP之间也存在 如虚线的曲线所示的相关关系。即，得知利用由（1)式计算出的EP，能够预测SC。
[0116] 本发明人进行了由多个受验者参加的散斑噪声的感应评价。
[0117] 第一实施方式的投影机1中，通过将不使光扩散元件10旋转时的散斑噪声与使光 扩散元件10旋转时的散斑噪声进行比较，而对散斑噪声的时间重叠效果进行了评价。不使 光扩散元件10旋转时不含有散斑噪声的时间重叠效果，而使光扩散元件10旋转时含有散斑 噪声的时间重叠 效果。
[0118] 作为评价条件，如图7所示，将投影机1的出射光瞳像与屏幕13之间的距离L设为 2m，将受验者M与屏幕13之间的距离设为2m。之所W将运些距离设为2m，是为了设想在会议 等中使用投影机1的状况。屏幕13使用了白磨砂屏幕(white matte screen)。
[0119] 出射光瞳像的强度分布，例如对于红色光，是通过改变从激光光源装置LSR射出的 多个红色激光之间的间隔来进行调整的。对于其他颜色的光，也同样地调整出射光瞳像的 强度分布。通过运样调整出射光瞳像的强度分布，来调整EP的值。
[0120] 起初，使从投影机1射出中屯、波长为638nm的红色光，并进行了散斑噪声的感应评 价。表1及表2示出对于使出射光瞳像发生各种变化而多个受验者的眼睛中W何种程度介意 散斑噪声进行评价的结果。
[0121] 表1为不使光扩散元件旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价的结果。 表2为使光扩散元件进行旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价的结果。表1及表 2中的主观评价栏中，"X"表示所有受验者介意散斑噪声，表示大致一半受验者识别到 散斑噪声但不介意，表示所有受验者几乎未识别到散斑噪声。
[0126]图8为将表1及表2的评价结果曲线图化的图。曲线图的横轴表示EP，曲线图的纵轴 表示sc。W虚线示出的直线的下侧的区域与表1及表2的"A"及"O"区域相对应。如上所述 可知，当SC为预定值W下时，即使散斑噪声被识别，也不会被介意。
[0127] 从上述评价结果可知，SC为1.7 % W下时，对于大致一半受验者来说，不介意散斑 噪声。此时的EP在不使光扩散元件旋转时为79W上，在使光扩散元件旋转时为35W上。进 而，SC为1.5% W下时，对于所有受验者来说，散斑噪声未被识别。此时的EP在不使光扩散元 件旋转时为119W上，在使光扩散元件旋转时为51W上。
[0128] 其次，从投影机1射出中屯、波长为520nm的绿色光，并进行了散斑噪声的感应评价。
[0129] 表3为不使光扩散元件进行旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价的结 果。表4为使光扩散元件进行旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价结果。表3及 表4中的主观评价栏中，"X"表示所有受验者介意散斑噪声，表示大致一半受验者识别 到散斑噪声但不介意，表示所有受验者几乎未识别到散斑噪声。
[0134] 图9为将表3及表4的评价结果曲线图化的图。曲线图的横轴表示EP，曲线图的纵轴 表示SC。W虚线示出的直线的下侧区域与表3及表4的及区域相对应。如上所述，知 道了SC为预定值W下时，即使散斑噪声被识别，也不会被介意。
[0135] 根据上述评价结果，SC为1.8% W下时，对于大致一半受验者来说，不介意散斑噪 声。此时的EP在不使光扩散元件进行旋转时为65W上，在使光扩散元件旋转时为27W上。进 而，SC为1.6% W下时，对于所有受验者来说，散斑噪声未被识别。此时的EP在不使光扩散元 件旋转时为93 W上，在使光扩散元件旋转时为38 W上。
[0136] 其次，从投影机1射出中屯、波长为445nm的蓝色光，并进行了散斑噪声的感应评价。
[0137] 表5为不使光扩散元件旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价结果。表6 为使光扩散元件旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价结果。表5及表6中的主观 评价栏中，"X"表示所有受验者介意散斑噪声，表示对于大致一半受验者来说散斑噪 声被识别但不介意，表示所有受验者几乎未识别到散斑噪声。
[013引 表5
[0143] 图10为表5及表6的评价结果曲线图化的图。曲线图的横轴表示EP，曲线图的纵轴 表示SC。W虚线示出的直线的下侧区域与表5及表6中及区域相对应。如上所述，知 道了SC为预定值W下时，即使散斑噪声被识别，也不会被介意。
[0144] 根据上述评价结果，SC为1.9% W下时，对于大致一半受验者来说，不介意散斑噪 声。此时的EP在不使光扩散元件旋转时为45 W上，在使光扩散元件旋转时为16 W上。进而， SC为1.7% W下时，对于所有受验者来说，散斑噪声未被识别。此时的EP在不使光扩散元件 旋转时为59 W上，在使光扩散元件旋转时为26 W上。
[0145] 若重新在表中总结W上的评价结果，则如下。
[0146] 在表7中总结了即使人的眼睛识别到散斑噪声，散斑噪声成为在实用上也不会被 介意的水平的EP的值。更优选地，在表8中总结了散斑噪声成为人的眼睛大致无法识别的水 平的EP的值。
[0152] EP的目标值根据激光的颜色（波段）不同而不同，运是因为散斑的尺寸依赖于波 长。波长越短，则散斑的尺寸越小。若成为某一定的尺寸W下，则利用人的眼睛难W识别。另 夕h由于对于人的眼睛而言，蓝色光的感光度低，因此在蓝色光中难W识别散斑噪声。因此， 蓝色光中的EP的目标值比其他颜色中的EP的目标值小。
[0153] 此外，EP的目标值按每个颜色而设定。两个光线的波长的差大时，人的眼睛将识别 为不同的颜色，散斑噪声分离而被识别。运是因为，此时，无法取得空间重叠的效果。
[0154] 根据第一实施方式的投影机1，可利用投影光学系统5的出射光瞳像的照度分布的 调整来降低散斑噪声，可W提供能够可靠地降低散斑噪声的投影机。
[0巧5][第二实施方式]
[0156] W下，利用图11、图12,说明本发明的第二实施方式。
[0157] 第二实施方式的投影机的基本构成与第一实施方式相同，光源装置的构成不同。
[0158] 图11为示出第二实施方式的投影机的简要构成图。
[0159] 在图11中，对与第一实施方式中使用的图1通用的构成要素标注同一附图标记，并 省略详细的说明。
[0160] 如图11所示，投影机21包括:激光光源装置LSR、照明光学系统200R、照明光学系统 200G、照明光学系统200B、红色光用液晶光阀3R、绿色光用液晶光阀3G、蓝色光用液晶光阀 3B、颜色合成元件4及投影光学系统5。
[0161] 照明光学系统200R具有光路转换元件23、衍射光学元件8、重叠光学系统9、第一光 扩散元件IOR及第一驱动装置11R。
[0162] 照明光学系统200G具有光路转换元件23、衍射光学元件8、重叠光学系统9、第二光 扩散元件IOG及第二驱动装置11G。
[0163] 照明光学系统200B具有光路转换元件23、衍射光学元件8、重叠光学系统9、第S光 扩散元件IOB及第=驱动装置11B。
[0164] 多个红色光用激光光源7R及与多个红色光用激光光源7R相对应的照明光学系统 200R构成红色光用光源装置22R。多个绿色光用激光光源7G及与多个绿色光用激光光源7G 相对应的照明光学系统200G构成绿色光用光源装置22G。多个蓝色光用激光光源7B及与多 个蓝色光用激光光源7B相对应的照明光学系统200B构成蓝色光用光源装置22B。
[0165] 红色光用光源装置22R具有多个红色光用激光光源7R。图11中仅示出1个红色光用 激光光源7R，不过，多个红色光用激光光源7R在与纸面垂直的方向上排列。本实施方式中， 使用6个红色光用激光光源7R，但红色光用激光光源的数量不特别限定于6个。对于绿色光 用光源装置22G及蓝色光用光源装置22B也相同。
[0166] 光路转换元件23配置于从多个红色光用激光光源7R射出的红色激光Lr的光路上。 在本实施方式中使用检流计反射镜(galvariometer mirror)作为光路转换元件23。检流计 反射镜为W旋转轴为中屯、转动的反射镜。光路转换元件23中具有未图示的驱动装置。光路 转换元件23借助驱动装置在一定的角度范围内转动。随着光路转换元件23的转动，从红色 光用激光光源7R向光路转换元件23入射的红色激光Lr的入射角变化，来自光路转换元件23 的红色激光Lr的射出方向变化。
[0167] 此时，如图12的(A)所示，与红色光用激光光源7R的排列相对应的6个照射点S从出 射光瞳化的一端侧向另一端侧随着时间的变化而被扫描。如上所述，出射光瞳像随着时间 的变化而发生变化。因此，本实施方式的情况下，在人可识别为1帖期间的期间中，例如1/50 秒的期间，对照度进行积分。图12的(B)中示出将照度进行积分后的照度分布B的图像。将此 照度分布B作为出射光瞳像，与实施例1相同地计算EP。人可识别为1帖期间的期间相当于发 明要求保护范围的单位时间。
[0168] 根据第二实施方式的投影机21，可通过投影光学系统5的出射光瞳像的照度分布 的调整，来降低散斑噪声，能够提供可W可靠地降低散斑噪声的投影机。另外，作为标准化 照度PU,y)，通过使用在单位时间进行积分而得的值，即使在投影光学系统5的出射光瞳像 中的照度分布随着时间的变化而变化的情况下，也可取得精度高的评价结果。
[0169] 此外，本发明的技术范围不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围 内，可添加各种变更。
[0170] 例如在上述实施方式中，为了使散斑噪声随着时间的变化而重叠，使用了使光扩 散元件10旋转的构成，然而也可使用使光扩散元件10振动、使光扩散元件10摆动等构成。
[0171 ]另外，也可W使衍射光学元件8移动，而取代使光扩散元件10移动。在此情况下，也 可省略光扩散元件10。当省略了光扩散元件10时，光扩散装置由衍射光学元件8、用于使衍 射光学元件8移动的驱动装置构成。
[0172] 另外，用于使散斑噪声随着时间的变化而重叠的单元不限定于上述单元。
[0173] 另外，在上述实施方式中，在 未使散斑噪声随着时间的变化而重叠的情况下，也设 置了光扩散装置，但也可省略光扩散装置。然而，优选地，为了使出射光瞳像的强度分布均 匀化，利用光扩散元件和/或透镜来使光扩散。
[0174] 另外，在上述实施方式中，对于各个红色光用激光光源7R、绿色光用激光源7G及蓝 色光用激光光源7B，设置了光扩散元件及驱动装置，而不限定于此。也可在红色光用激光光 源7R、绿色光用激光光源7G及蓝色光用激光光源7B上设置通用的一组光扩散元件及驱动装 置。
[0175] 另外，在上述实施方式中，光调制装置具有红色光用液晶光阀3R、绿色光用液晶光 阀3G及蓝色光用液晶光阀3B，然而不限定于此。也可W为1个液晶光阀调制红色光、绿色光 及蓝色光的构成。另外，可使用数码微透镜设备，来替代液晶光阀。
[0176] 另外，在上述实施方式中，R、G、B各色光用的光源装置都利用了激光光源，然而也 可W为部分色光用的光源装置使用激光光源。例如，可将本发明应用于具有例如利用单色 激光光源和波长转换元件来生成其他颜色光的光源装置的投影机。另外，关于投影机的各 种构成要素的数量、配置等，可进行适当变更。
[0177]附图标记的说明
[〇17引1、21:投影机;33:红色光用液晶光阀（光调制元件）；36:绿色光用液晶光阀（光调 制元件）；3B:蓝色光用液晶光阀（光调制元件）；7R:红色光用激光光源;7G:绿色光用激光光 源;7B:蓝色光用激光光源；10:光扩散元件；11:驱动装置
【主权项】
1. 一种投影机，其特征在于， 具备:激光光源装置、光扩散装置、光调制装置以及投影光学系统， 所述激光光源装置包括射出红色激光的第一激光光源， 所述光扩散装置包括:设置在所述红色激光的光路上的第一光扩散元件和使所述红色 激光入射到该第一光扩散元件的位置移动的第一驱动装置， 所述光调制装置包括设置在从所述第一光扩散元件射出的光的光路上的第一光调制 元件， 从所述第一光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述红色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 35，2. 根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，基于所述红色激光的照度分布求出的EP 为EP2 51。3. 根据权利要求1或2所述的投影机，其特征在于， 所述激光光源装置包括射出绿色激光的第二激光光源， 所述光扩散装置包括:设置在所述绿色激光的光路上的第二光扩散元件和使所述绿色 激光入射到该第二光扩散元件的位置移动的第二驱动装置， 所述光调制装置包括设置在从所述第二光扩散元件射出的光的光路上的第二光调制 元件， 从所述第二光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述绿色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇，将各坐标中的标准化照度设为P(X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由所述(1) 式求出的EP为EP 2 27。4. 根据权利要求3所述的投影机，其特征在于，基于所述绿色激光的照度分布求出的EP 为EP2 38。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的投影机，其特征在于， 所述激光光源装置包括射出蓝色激光的第三激光光源， 所述光扩散装置包括:设置在所述蓝色激光的光路上的第三光扩散元件和使所述蓝色 激光入射到该第三光扩散元件的位置移动的第三驱动装置， 所述光调制装置包括设置在从所述第三光扩散元件射出的光的光路上的第三光调制 元件， 从所述第三光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述蓝色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇，将各坐标中的标准化照度设为P(X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由所述(1) 式求出的EP为EP 2 16。6. 根据权利要求5所述的投影机，其特征在于，基于所述蓝色激光的照度分布求出的EP 为EP2 26。7. -种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源，其射出绿色激光； 光扩散元件，其设置在所述绿色激光的光路上； 驱动装置，其使所述绿色激光入射到所述光扩散元件的位置移动； 光调制元件，其设置在从所述光扩散元件射出的光的光路上；以及 投影光学系统，其供从所述光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述绿色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 27，蠡8. 根据权利要求7所述的投影机，其特征在于，EP 2 38。9. 一种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源，其射出蓝色激光； 光扩散元件，其设置在所述蓝色激光的光路上； 驱动装置，其使所述蓝色激光向所述光扩散元件入射的位置移动； 光调制元件，其设置在从所述光扩散元件射出的光的光路上；以及 投影光学系统，其供从所述光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述蓝色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 16，10. 根据权利要求9所述的投影机，其特征在于，EP 2 26。11. 一种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源装置，其包括射出红色激光的第一激光光源； 光调制装置，其包括设置在所述红色激光的光路上的第一光调制元件；以及 投影光学系统，其供从所述第一光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述红色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 79，〇12. 根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，基于所述红色激光的照度分布求出的 EP 为EP 2 119。13. 根据权利要求11或12所述的投影机，其特征在于， 所述激光光源装置还包括射出绿色激光的第二激光光源， 所述光调制装置还包括设置在所述绿色激光的光路上的第二光调制元件， 从所述第二光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述绿色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇，将各坐标中的标准化照度设为P(X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由所述(1) 式求出的EP为EP 2 65。14. 根据权利要求13所述的投影机，其特征在于，基于所述绿色激光的照度分布求出的 EP为EP 2 93。15. 根据权利要求11至14中任一项所述的投影机，其特征在于， 所述激光光源装置还包括射出蓝色激光的第三激光光源， 所述光调制装置还包括设置在所述蓝色激光的光路上的第三光调制元件， 从所述第三光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述蓝色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇，将各坐标中的标准化照度设为P(X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由所述(1) 式求出的EP为EP 2 45。16. 根据权利要求15所述的投影机，其特征在于，基于所述蓝色激光的照度分布求出的 EP为EP 2 59。17. -种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源，其射出绿色激光； 光调制元件，其设置在所述绿色激光的光路上；以及 投影光学系统，其供从所述光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述绿色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 65，〇18. 根据权利要求17所述的投影机，其特征在于，EP 2 93。19. 一种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源，其射出蓝色激光； 光调制元件，其设置在所述蓝色激光的光路上；以及 投影光学系统，其供从所述光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述蓝色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 45，〇20. 根据权利要求19所述的投影机，其特征在于，EP 2 59。21. 根据权利要求1至20中任一项所述的投影机，其特征在于，所述标准化照度P(x，y) 由（2)式表示， P (X，y)=照度(cd/m2) /光瞳直径的照度分布中的最高0.1 %的平均照度(cd/m2)…（2)。22. 根据权利要求1至21中任一项所述的投影机，其特征在于，所述标准化照度P(x，y) 作为在单位时间中进行积分而得的值被求出。23. 根据权利要求1至22中任一项所述的投影机，其特征在于，所述激光光源装置为多 模的半导体激光光源。
【专利摘要】提供能够可靠地降低散斑噪声的投影机。投影机(1)具有：调制激光的光调制元件和供从光调制元件射出的光入射的投影光学系统(5)。当将投影光学系统(5)的出射光瞳中的激光的照度分布的中心坐标设为x＝0、y＝0，将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，将由特定的公式求出的EP的值设定在与激光的颜色对应的范围内。
【IPC分类】G03B21/00, G03B21/14, H04N5/74
【公开号】CN105492968
【申请号】CN201480047049
【发明人】江川明, 冈本纯一
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月22日
【公告号】WO2015045358A1
【技术领域】
[0001] 本发明设及投影机。
【背景技术】
[0002] 利用激光光源的投影机具有可实现装置的小型化、颜色再现性优异、可瞬时点亮、 光源的寿命长等优点。另一方面，通常，从激光光源发射的激光为相干光。因此，在此种投影 机中，存在可在屏幕上视觉辨认由激光的干设引起的被称为散斑噪声（speckle noise)的 散斑图案的情况。由此，显示质量大大降低。
[0003] 利用激光光源的W往的投影机中采用了用于抑制因散斑噪声而引起的显示质量 降低的对策。专利文献1中公开了一种投影型显示装置，在上述投影型显示装置中，投影透 镜的入射光瞳像大于照明光学系统的出射光瞳直径，在投影透镜的入射光瞳内具有用于使 照明光学系统的出射光瞳像旋转移动的光瞳调整单元。非专利文献1中记载了关于散斑现 象的说明、散斑去除方法等。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2009-216843号公报
[0007] 非专利文献
[000引非专利文献1:黒田和男、他17名、"平成21年度二t、'年夕乂 ?レ一子テVスクレ斗 。調査研究報告書"、社団法人日本機械工業連合会、財団法人光産業技術振興協会、平 成22年3月
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 专利文献1的投影型显示装置具有:透明板，具有多个微细的模形形状部作为光瞳 调整单元；W及马达，可使透明板旋转。为使得光瞳调整单元使照明光学系统的出射光瞳像 旋转移动，需要将配置于光瞳调整单元的后段的成像透镜和/或投影透镜的口径设置得较 大。结果，根据运种投影型显示装置，存在如下问题：由于需要用于配置光瞳调整单元的空 间、使成像透镜和/或投影透镜大径化等原因而引起装置大型化。
[0011] 非专利文献1中记载了散斑的预测方法。上述预测方法W光瞳像具有均匀的照度 作为前提。然而，通常，投影机的光瞳像具有照度分布。因此，实际上无法使用非专利文献1 的预测方法。
[0012] 本发明的一个实施方式为了解决上述问题而提出，其目的之一为提供无需使装置 大型化就能够可靠地降低散斑噪声的投影机。
[0013] 解决问题的技术方案
[0014] 为了实现上述目的，本发明的第一实施方式的投影机具备:激光光源装置、光扩散 装置、光调制装置W及投影光学系统，上述激光光源装置包括射出红色激光的第一激光光 源，上述光扩散装置包括:设置在上述红色激光的光路上的第一光扩散元件和使上述红色 激光入射到该第一光扩散元件的位置移动的第一驱动装置，上述光调制装置包括设置在从 上述第一光扩散元件射出的光的光路上的第一光调制元件，从上述第一光调制元件射出的 光向上述投影光学系统入射，当将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述红色激光的照度 分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为PU, y)，将积分的计算范围 设为r(mm)时，由（1)式求出的EP为EP > 35，
…烘
[0016] 本发明人发现，当投影光学系统的出射光瞳像具有照度分布时，将由（1)式表示的 EP作为指标的评价与散斑噪声的感应评价之间存在相关。本发明人实验结果发现，作为普 通的散斑噪声的指标的散斑衬比（SC,speckle con化ast)与EP具有相关性，可根据EP的大 小来预测散斑噪声的程度。具体地，EP的值越小，越容易识别散斑噪声，EP的值越大，越难W 识别散斑噪声。
[0017] 本发明的第一实施方式的投影机，由于利用红色激光时的EP的值满足EP >35,因 此能够将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。有关示出EP > 35的 根据的实验结果将在下文中说明。如上所述，根据本发明的第一实施方式的投影机，可通过 投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。 因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低散斑噪声的投影机。
[0018] 更优选地，本发明的第一实施方式的投影机中，基于上述红色激光的照度分布求 出的EP为EP > 51。
[0019] 若当利用红色激光时的EP的值满足EP >51，则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。EP含51的根据将在下文中说明。
[0020] 本发明的第一实施方式的投影机可W为如下结构:上述激光光源装置包括射出绿 色激光的第二激光光源，上述光扩散装置包括:设置在上述绿色激光的光路上的第二光扩 散元件和使上述绿色激光入射到该第二光扩散元件的位置移动的第二驱动装置，上述光调 制装置包括设置在从上述第二光扩散元件射出的光的光路上的第二光调制元件，从上述第 二光调制元件射出的光向上述投影光学系统入射。此时，优选地，当将上述投影光学系统的 出射光瞳中的上述绿色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化 照度设为P(X，y )，将积分的计算范围设为r(mm)时，由上述(1)式求出的EP为EP > 27。
[0021] 本发明的第一实施方式的投影机，由于当利用绿色激光时的EP的值满足EP >27， 因此，能够将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。有关EP >27的 根据，将在下文中说明。
[0022] 更优选地，本发明的第一实施方式的投影机中，基于上述绿色激光的照度分布求 出的EP为EP > 38。
[0023] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含38,则能够将散斑噪声降低至观察者几乎 无法识别的程度。有关EP含38的根据，将在下文中说明。
[0024] 本发明的第一实施方式的投影机可W为如下结构:上述激光光源装置包括射出蓝 色激光的第=激光光源，上述光扩散装置包括:设置在上述蓝色激光的光路上的第=光扩 散元件和使上述蓝色激光入射到该第=光扩散元件的位置移动的第=驱动装置，上述光调 制装置包括设置在从上述第=光扩散元件射出的光的光路上的第=光调制元件，从上述第 =光调制元件射出的光向上述投影光学系统入射。此时，优选地，当将上述投影光学系统的 出射光瞳中的上述蓝色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化 照度设为P(X，y )，将积分的计算范围设为r (mm)时，优选地，由上述（1)式求出的EP为EP > 16。
[0025] 本发明的第一实施方式的投影机，由于当利用蓝色激光时的EP的值满足EP >16， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。EP含16的根据将在 下文中说明。
[0026] 更优选地，本发明的第一实施方式的投影机中，基于上述蓝色激光的照度分布求 出的EP为EP > 26。
[0027] 若当利用蓝色激光时的EP的值满足EP含26,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。EP含26的根据将在下文中说明。
[0028] 本发明的第二实施方式的投影机具有:激光光源，其射出绿色激光;光扩散元件， 其设置在上述绿色激光的光路上；驱动装置，其使上述绿色激光入射到上述光扩散元件的 位置移动；光调制元件，其设置在从上述光扩散元件射出的光的光路上；W及投影光学系 统，其供从上述光调制元件射出的光入射，当将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述绿 色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为PU, y)，将积 分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求出的EP为EP >27。
[0029] 二氏氏為+ /命，^於時 .,滯
[0030] 本发明的第二实施方式的投影机，由于当利用绿色激光时的EP的值满足EP >27， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。如上所述，根据本 发明的第二实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低 散斑噪声的投影机。
[0031] 更优选地，本发明的第二实施方式的投影机中，EP > 38。
[0032] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含38,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0033] 本发明的第=实施方式的投影机具有:激光光源，其射出蓝色激光;光扩散元件， 其设置在上述蓝色激光的光路上；驱动装置，其使上述蓝色激光向上述光扩散元件入射的 位置移动；光调制元件，其设置在从上述光扩散元件射出的光的光路上；W及投影光学系 统，其供从上述光调制元件射出的光入射，当将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述蓝 色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为PU, y)，将积 分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求出的EP为EP >16。
[0034] 餓-氏文2 +/沪杉,少'批冷 .'佩
[0035] 本发明的第S实施方式的投影机，由于当利用蓝色激光时的EP的值满足EP >16， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。如上所述，根据本 发明的第=实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低 散斑噪声的投影机。
[0036] 更优选地，本发明的第S实施方式的投影机中，EP > 26。
[0037] 若当利用蓝色激光时的EP的值满足EP含26,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。< br>[0038] 本发明的第四实施方式的投影机具有:激光光源装置，其包括射出红色激光的第 一激光光源;光调制装置，其包括设置在上述红色激光的光路上的第一光调制元件;投影光 学系统，其供从上述第一光调制元件射出的光入射，当将上述将投影光学系统的出射光瞳 中的上述红色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为P (X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由（1)式求出的EP为EP ^9。
[0039] 底P -巳巴 V'《2 + / 戶&每 ---(I)
[0040] 本发明的第四实施方式的投影机，由于当利用红色激光时的EP的值满足EP >79， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也无介意的程度。如上所述，根据本 发明的第四实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低 散斑噪声的投影机。
[0041] 更优选地，本发明的第四实施方式的投影机中，基于上述红色激光的照度分布求 出的EP为EP > 119。
[0042] 若当利用红色激光时的EP的值满足EP >119,则可将散斑噪声降低至观察者几乎 无法识别的程度。
[0043] 本发明的第四实施方式的投影机可W为如下结构:上述激光光源装置还包括射出 绿色激光的第二激光光源，上述光调制装置还包括设置在上述绿色激光的光路上的第二光 调制元件，从上述第二光调制元件射出的光向上述投影光学系统入射。此时，当将上述投影 光学系统的出射光瞳中的上述绿色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标 中的标准化照度设为PU,y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，优选地，由上述(1)式求出的 EP为EP >65。
[0044] 本发明的第四实施方式的投影机，由于当利用绿色激光时的EP的值满足EP >65， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。
[0045] 更优选地，本发明的第四实施方式的投影机中，基于上述绿色激光的照度分布求 出的EP为EP >93。
[0046] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含93,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0047] 本发明的第四实施方式的投影机可W为如下结构:上述激光光源装置还包括射出 蓝色激光的第=激光光源，上述光调制装置还包括设置在上述蓝色激光的光路上的第=光 调制元件，从上述第=光调制元件射出的光向上述投影光学系统入射。此时，当将上述投影 光学系统的出射光瞳中的上述蓝色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标 中的标准化照度设为PU,y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，优选地，由上述(1)式求出的 EP为EP >45。
[0048] 本发明的第四实施方式的投影机，由于当利用蓝色激光时的EP的值满足EP >45， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。
[0049] 更优选地，本发明的第四实施方式的投影机中，基于上述蓝色激光的照度分布求 出的EP为EP > 59。
[0050] 若当利用蓝色激光时的EP的值满足EP含59,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0051] 本发明的第五实施方式的投影机具有:激光光源，其射出绿色激光;光调制元件， 其设置在上述绿色激光的光路上；W及投影光学系统，其供从上述光调制元件射出的光入 射，当将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述绿色激光的照度分布的中屯、坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为p(x，y)，将积分的计算范围设为;r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP >65。
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[0053] 本发明的第五实施方式的投影机，由于当利用绿色激光时的EP的值满足EP >65， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。如上所述，根据本 发明的第五实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等的部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降 低散斑噪声的投影机。
[0054] 更优选地，本发明的第五实施方式的投影机中，EP >93。
[0055] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含93,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0056] 本发明的第六实施方式的投影机具有:激光光源，其射出蓝色激光;光调制元件， 其设置在上述蓝色激光的光路上;投影光学系统，其供从上述光调制元件射出的光入射，当 将上述投影光学系统的出射光瞳中的上述蓝色激光的照度分布的中屯、坐标设为x = 0、y = 0,将各坐标中的标准化照度设为PU,y)，将积分的计算范围设为r(mm)设定时，由（1)式求 出的EP为EP >45。
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[0058] 本发明的第六实施方式的投影机，由于当利用蓝色激光时的EP的值满足EP >45， 因此可将散斑噪声降低至即便观察者识别出散斑噪声也不介意的程度。如上所述，根据本 发明的第六实施方式的投影机，可通过投影光学系统的出射光瞳像的照度分布的调整来降 低散斑噪声，无需添加旋转板等部件。因此，无需使装置大型化，也可提供能够可靠地降低 散斑噪声的投影机。
[0059] 更优选地，本发明的第六实施方式的投影机中，EP > 59。
[0060] 若当利用绿色激光时的EP的值满足EP含59,则可将散斑噪声降低至观察者几乎无 法识别的程度。
[0061] 优选地，本发明的第一实施方式至第六实施方式的投影机中，上述标准化照度P (x，y)由（2)式表示，
[0062] P(x，y) =照度kd/m2)/光瞳直径的照度分布中的最高0.1%的平均照度kd/m2)… (2)。
[0063] 通过基于(2)式来计算标准化照度，在投影光学系统的出射光瞳中的照度分布中， 例如，作为考虑了高照度成分的分布的值，可取得精度高的评价结果。
[0064] 本发明的第一实施方式至第六实施方式的投影机中，作为上述标准化照度PU, y)，可使用在单位时间中进行积分而得的值。
[0065] 根据此构成，即便投影光学系统的出射光瞳中的照度分布随时间发生变化，也可 取得精度高的评价结果。
[0066] 优选地，本发明的第一实施方式至第六实施方式的投影机中，上述激光光源装置 为多模的半导体激光光源。
[0067] 多模的半导体激光光源的情况下，因与例如单模的半导体激光光源、半导体累浦 固体(DPSS)激光器等相比，相干长度短、波长范围宽，因此可有效地降低散斑噪声。
【附图说明】
[0068] 图1为示出本发明的第一实施方式的投影机的简要构成图。
[0069] 图2为用于说明SC的图。
[0070] 图3为示出EP的计算式中的照度分布的坐标轴的图。
[0071] 图4为示出照度分布的一例的图。
[0072] 图5为示出照度的柱状图的一例的图。
[0073] 图6为示出EP与SC的相关的曲线图。
[0074] 图7为示出实施例中的投影机、受验者、屏幕的位置关系的图。
[0075] 图8为示出第一实施例中的EP与SC的相关的曲线图。
[0076] 图9为示出第二实施例中的EP与SC的相关的曲线图。
[0077] 图10为示出第S实施例中的EP与SC的相关的曲线图。
[0078] 图11为示出本发明的第二实施方式的投影机的简要构成图。
[0079] 图12的(A)为示出照度分布的时间变化的图，图12的(B)为将照度分布的时间变化 进行时间积分后的状态的图。
【具体实施方式】
[0080] [第一实施方式]
[0081] W下，利用图1至图6,说明本发明的第一实施方式。
[0082] 本实施方式中示出利用激光光源装置的投影机的一例。
[0083] 图1为示出第一实施方式的投影机的简要构成图。
[0084] 此外，为了易于观察各构成要素，在W下的各图中，存在根据构成要素不同而W不 同的尺寸的比例尺示出的情况。
[0085] 如图1所示，投影机1包括:激光光源装置LSR、照明光学系统100R、照明光学系统 100G、照明光学系统100B、红色光用液晶光阀（第一光调制元件）3R、绿色光用液晶光阀（第 二光调制元件）3G、蓝色光用液晶光阀（第=光调制元件）3B、颜色合成元件4及投影光学系 统5。
[0086] 激光光源装置LSR具有:至少一个红色光用激光光源(第一激光光源)7R、至少一个 绿色光用激光光源(第二激光光源)7G及至少一个蓝色光用激光光源(第=激光光源)7B。红 色光用激光光源7R、绿色光用激光光源7G及蓝色光用激光光源7B分别为多模半导体激光 器。
[0087] 照明光学系统IOOR具有:衍射光学元件8、重叠光学系统9、第一光扩散元件IOR及 第一驱动装置11R。
[0088] 照明光学系统IOOG具有:衍射光学元件8、重叠光学系统9、第二光扩散元件IOG及 第二驱动装置11G。
[0089] 照明光学系统IOOB具有:衍射光学元件8、重叠光学系统9、第S光扩散元件IOB及 第立驱动装置11B。
[0090] 本实施方式中，光扩散装置具有 :第一光扩散元件10R、第二光扩散元件10G、第= 光扩散元件10B、第一驱动装置11R、第二驱动装置IlG及第=驱动装置11B。另外，光调制装 置具有:红色光用液晶光阀3R、绿色光用液晶光阀3G及蓝色光用液晶光阀3B。
[0091] 此外，在W下的说明中，将第一光扩散元件10R、第二光扩散元件IOG及第=光扩散 元件IOB称为光扩散元件10,将第一驱动装置11R、第二驱动装置IlG及第=驱动装置IlB称 为驱动装置11。
[0092] 多个红色光用激光光源7R及与多个红色光用激光光源7R相对应的照明光学系统 100財勾成红色光用光源装置2R。多个绿色光用激光光源7G及与多个绿色光用激光光源7G相 对应的照明光学系统IOOG构成绿色光用光源装置2G。多个蓝色光用激光光源7B及与多个蓝 色光用激光光源7B相对应的照明光学系统IOOB构成蓝色光用光源装置2B。
[0093] 简要说明的话，投影机IW如下方式工作。
[0094] 从红色光用光源装置2R射出的红色激光Lr向红色光用液晶光阀3R入射而被调制。 相同地，从绿色光用光源装置2G射出的绿色激光Lg向绿色光用液晶光阀3G入射而被调制。 从蓝色光用光源装置2B射出的蓝色激光Lb向蓝色光用液晶光阀3B入射而被调制。由红色光 用液晶光阀3R调制后的红色激光Lr、由绿色光用液晶光阀3G调制后的绿色光Lg及由蓝色光 用液晶光阀3B调制后的蓝色光Lb向颜色合成元件4入射而被合成。由颜色合成元件4合成后 的光（图像光），通过投影光学系统5向屏幕13进行放大投影。由此，全彩色的投影图像被显 /J、- O
[00%] W下，对投影机1的各构成要素进行说明。
[0096] 红色光用光源装置2R、绿色光用光源装置2G及蓝色光用光源装置2B仅射出的光的 颜色不同，构成是相同的。因此，W下，仅对于红色光用光源装置2R进行说明，省略有关绿色 光用光源装置2G及蓝色光用光源装置2B的说明。
[0097] 红色光用光源装置2R具有多个红色光用激光光源7R。在图1中，红色光用光源装置 2R具有3个红色光用激光光源7R，但是，红色光用激光光源7R的数量并不特别限定为3个。多 个红色光用激光光源7R不仅可W在与纸面平行的方向上排列，也可W在与纸面垂直的方向 上排列，整体可W排列成阵列状。对于绿色光用光源装置2G、蓝色光用光源装置2B也相同。 作为一例，红色光用激光光源7R射出大致585皿至720皿的波段的光。绿色光用激光光源7G 射出大致495皿至585皿的波段的光。蓝色光用激光光源7B射出大致380皿至495皿的波段的 光。
[0098] 此外，各红色光用激光光源7R也可具有未图示的准直透镜。当各红色光用激光光 源7R具有准直透镜时，射出的红色激光Lr向准直透镜入射，且被平行化之后射出。对于绿色 光用激光光源7G、蓝色光用激光光源7B也相同。
[0099] 从红色光用激光光源7R射出的红色激光Lr向光扩散元件10入射。光扩散元件10使 从光扩散元件10射出的光的射出角度分布相对于入射至光扩散元件10的光的入射角度分 布放大。光扩散元件10可W由例如磨砂玻璃和/或扩散膜等光扩散板、全息扩散器 巧olographic Diffusers)等衍射光学元件、微透镜阵列等透镜部件等构成。
[0100] 光扩散元件10具有旋转轴，上述旋转轴通过基板的中屯、，沿基板的法线方向延伸。 旋转轴与作为光扩散元件10的驱动装置11的马达相连接。驱动装置11工作，据此光扩散元 件IOW旋转轴为中屯、旋转。通过设置光扩散元件10,可使向屏幕13投影的光的配光分布均 匀化，降低散斑噪声。进而，光扩散元件10旋转，据此时时刻刻发生变化的散斑噪声的空间 性分布随着时间的变化而重叠，因而进一步降低散斑噪声。
[0101] 从光扩散元件10射出的红色激光Lr向衍射光学元件8入射。衍射光学元件8由计算 机合成全息图（C細，Computer Generated Hologram)形成。C細例如为在由石英（玻璃）和/ 或合成树脂等透光性材料形成的基材的表面上具有利用计算机设计的微细的凹凸的表面 浮雕型的全息元件。通过使入射的红色激光Lr发生衍射，衍射光学元件8使向下述的红色光 用液晶光阀3R入射的红色激光Lr的强度分布均匀化，使向红色光用液晶光阀3R入射的红色 激光Lr的利用效率提高。从衍射光学元件8射出的衍射光向重叠光学系统9入射。
[0102] 重叠光学系统9由至少一个W上的重叠透镜形成。重叠光学系统9使从衍射光学元 件8射出的多个光束在作为被照明区域的液晶光阀上重叠。在此，示出由第一重叠透镜9A、 第二重叠透镜9B运两个重叠透镜形成的重叠光学系统9的例子。从衍射光学元件8射出的红 色激光Lr的多个光束经由重叠光学系统9向红色光用液晶光阀3R入射。多个光束借助重叠 光学系统9在红色光用液晶光阀3R上互相重叠。由此，可使照亮红色光用液晶光阀3R的光的 亮度分布均匀化，并提高绕光线轴的轴对称性。
[0103] 省略图示，红色光用液晶光阀3R具有:液晶面板，在一对玻璃基板之间夹有液晶 层;光入射侧偏光板，配置于液晶面板的光入射侧；W及光射出侧偏光板，配置于液晶面板 的光射出侦心液晶层的模式为扭曲向列（TN，Twi Sted Nemat iC )模式、垂直取向（VA， Vertical Alignment)模式、横向电场模式等，无特别限定。绿色光用液晶光阀3G、蓝色光用 液晶光阀3B也为同样的结构。
[0104] 颜色合成元件4由十字分色棱镜(Cross Dichroic Prism)等构成。十字分色棱镜 具有由4个=角柱棱镜互相粘贴而成的构造。=角柱棱镜中，被粘贴的面为十字分色棱镜的 内面。在十字分色棱镜的内面，红色光反射而绿色光透射的镜面与蓝色光反射而绿色光透 射的镜面互相正交。向十字分色棱镜入射的绿色光透过镜面之后，W保持不变的方式被射 出。向十字分色棱镜入射的红色光及蓝色光在镜面选择性地反射，而向与绿色光的射出方 向相同的方向射出。运样，=种颜色的光互相重合而合成，合成后的色光向投影光学系统5 射出。
[0105]如图2所示，上述构成的投影机1中，当设从投影光学系统5射出的光向屏幕13入射 时的投影侧的数值孔径为NAp、设从屏幕13射出光时的观察侧的数值孔径为NAe时，散斑衬 比SC由（2)式表示。
…巧
[0107] 如（2)式中明确的是，在观察侧数值孔径NAe恒定的情况下，散斑衬比SC由投影侧 数值孔径NAp来决定。投影机中，投影侧数值孔径NAp可根据投影光学系统的出射光瞳与屏 幕之间的距离、出射光瞳的尺寸来求出。观察侧数值孔径NAe可根据观察者与屏幕之间的距 离、观察者的光瞳尺寸来求出。但是，仅利用(2)式来计算散斑衬比S別寸，前提是投影光学系 统的出射光瞳中的光瞳像的照度分布在投影侧数值孔径NAp的范围内是均匀的。然而，实际 的投影机的出射光瞳像具有如图4所示的照度分布，且照度不均匀。因此，不满足(2)式的前 提，无法正确地计算散斑衬比SC。
[0108] 因此，本发明人通过实验导出了即使出射光瞳像具有照度分布，也可求出能够W 良好的精度来评价散斑噪声的指标的式子。如图3所示，将出射光瞳像Z的中屯、设为坐标的 原点0，将互相正交的轴设为X轴、y轴。此时，坐标(X、y)的点的标准化照度由P (X，y)表示。本 发明人将由（1)式表示的指标称为EP化ffective化pil;有效光瞳）。
…巧
[0110] 标准化照度PU,y)由（3)式求出。
[0111] PU, y)=照度（cd/m2)/出射光瞳像的照度分布中的最高0.1 %的平均照度（Cd/ m2)…(3)
[0112] (1)式中利用的不是绝对的照度，而是标准化照度，无论出射光瞳像的明亮度如 何，都可W算出EP。另外，在计算标准化照度时，通过利用出射光瞳像的明亮度的最高0.1% 的平均照度，能够使EP的计算结果的精度进一步提高。其理由如下。
[0113] 散斑噪声为照度的高低的差被人的眼识别成斑的噪声。照度高的部分发生亮的干 设的斑，而照度低的部分发生暗的干设的斑。人易于识别的是由照度高的部分引起的干设 所发生的散斑噪声。即，对于散斑噪声，与照度低的部分相比，照度高的部分的影响大。
[0114] 例如，图5为利用柱状图示出图4中所示的出射光瞳像的照度分布。曲线图的横轴 为照度，纵轴为频度。如上所述，高照度成分分布于曲线图的右侧的下端。作为标准化照度 的计算方法，例如，可考虑将照度分布中的照度的最大值设为基准。然而，由于产生脉冲等 引起照度分布中含有非常高的照度成分的情况下，在此计算方法中，高照度区域中的照度 分布无法正确地反映于EP的计算结果。因此，无法计算对人类的眼睛而言最优化的EP的值。 对此，本发明人从实验结果中发现，通过W明亮度的最高0.1%的平均照度为基准来计算标 准化照度，可取得良好地反映出高照度区域中的照度分布的EP的值。
[0115] 本发明人通过实验生成了在透过1个圆形开口时产生的出射光瞳像和在透过多个 圆形开口时产生的出射光瞳像，并取得了SC与EP之间的相关关系。结果在图6中示出。图6的 横轴表示EP，纵轴表示SC。如上所述，得知即使出射光瞳像的形状不同，SC与EP之间也存在 如虚线的曲线所示的相关关系。即，得知利用由（1)式计算出的EP，能够预测SC。
[0116] 本发明人进行了由多个受验者参加的散斑噪声的感应评价。
[0117] 第一实施方式的投影机1中，通过将不使光扩散元件10旋转时的散斑噪声与使光 扩散元件10旋转时的散斑噪声进行比较，而对散斑噪声的时间重叠效果进行了评价。不使 光扩散元件10旋转时不含有散斑噪声的时间重叠效果，而使光扩散元件10旋转时含有散斑 噪声的时间重叠 效果。
[0118] 作为评价条件，如图7所示，将投影机1的出射光瞳像与屏幕13之间的距离L设为 2m，将受验者M与屏幕13之间的距离设为2m。之所W将运些距离设为2m，是为了设想在会议 等中使用投影机1的状况。屏幕13使用了白磨砂屏幕(white matte screen)。
[0119] 出射光瞳像的强度分布，例如对于红色光，是通过改变从激光光源装置LSR射出的 多个红色激光之间的间隔来进行调整的。对于其他颜色的光，也同样地调整出射光瞳像的 强度分布。通过运样调整出射光瞳像的强度分布，来调整EP的值。
[0120] 起初，使从投影机1射出中屯、波长为638nm的红色光，并进行了散斑噪声的感应评 价。表1及表2示出对于使出射光瞳像发生各种变化而多个受验者的眼睛中W何种程度介意 散斑噪声进行评价的结果。
[0121] 表1为不使光扩散元件旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价的结果。 表2为使光扩散元件进行旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价的结果。表1及表 2中的主观评价栏中，"X"表示所有受验者介意散斑噪声，表示大致一半受验者识别到 散斑噪声但不介意，表示所有受验者几乎未识别到散斑噪声。
[0126]图8为将表1及表2的评价结果曲线图化的图。曲线图的横轴表示EP，曲线图的纵轴 表示sc。W虚线示出的直线的下侧的区域与表1及表2的"A"及"O"区域相对应。如上所述 可知，当SC为预定值W下时，即使散斑噪声被识别，也不会被介意。
[0127] 从上述评价结果可知，SC为1.7 % W下时，对于大致一半受验者来说，不介意散斑 噪声。此时的EP在不使光扩散元件旋转时为79W上，在使光扩散元件旋转时为35W上。进 而，SC为1.5% W下时，对于所有受验者来说，散斑噪声未被识别。此时的EP在不使光扩散元 件旋转时为119W上，在使光扩散元件旋转时为51W上。
[0128] 其次，从投影机1射出中屯、波长为520nm的绿色光，并进行了散斑噪声的感应评价。
[0129] 表3为不使光扩散元件进行旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价的结 果。表4为使光扩散元件进行旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价结果。表3及 表4中的主观评价栏中，"X"表示所有受验者介意散斑噪声，表示大致一半受验者识别 到散斑噪声但不介意，表示所有受验者几乎未识别到散斑噪声。
[0134] 图9为将表3及表4的评价结果曲线图化的图。曲线图的横轴表示EP，曲线图的纵轴 表示SC。W虚线示出的直线的下侧区域与表3及表4的及区域相对应。如上所述，知 道了SC为预定值W下时，即使散斑噪声被识别，也不会被介意。
[0135] 根据上述评价结果，SC为1.8% W下时，对于大致一半受验者来说，不介意散斑噪 声。此时的EP在不使光扩散元件进行旋转时为65W上，在使光扩散元件旋转时为27W上。进 而，SC为1.6% W下时，对于所有受验者来说，散斑噪声未被识别。此时的EP在不使光扩散元 件旋转时为93 W上，在使光扩散元件旋转时为38 W上。
[0136] 其次，从投影机1射出中屯、波长为445nm的蓝色光，并进行了散斑噪声的感应评价。
[0137] 表5为不使光扩散元件旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价结果。表6 为使光扩散元件旋转时的SC及EP的计算结果及受验者的主观评价结果。表5及表6中的主观 评价栏中，"X"表示所有受验者介意散斑噪声，表示对于大致一半受验者来说散斑噪 声被识别但不介意，表示所有受验者几乎未识别到散斑噪声。
[013引 表5
[0143] 图10为表5及表6的评价结果曲线图化的图。曲线图的横轴表示EP，曲线图的纵轴 表示SC。W虚线示出的直线的下侧区域与表5及表6中及区域相对应。如上所述，知 道了SC为预定值W下时，即使散斑噪声被识别，也不会被介意。
[0144] 根据上述评价结果，SC为1.9% W下时，对于大致一半受验者来说，不介意散斑噪 声。此时的EP在不使光扩散元件旋转时为45 W上，在使光扩散元件旋转时为16 W上。进而， SC为1.7% W下时，对于所有受验者来说，散斑噪声未被识别。此时的EP在不使光扩散元件 旋转时为59 W上，在使光扩散元件旋转时为26 W上。
[0145] 若重新在表中总结W上的评价结果，则如下。
[0146] 在表7中总结了即使人的眼睛识别到散斑噪声，散斑噪声成为在实用上也不会被 介意的水平的EP的值。更优选地，在表8中总结了散斑噪声成为人的眼睛大致无法识别的水 平的EP的值。
[0152] EP的目标值根据激光的颜色（波段）不同而不同，运是因为散斑的尺寸依赖于波 长。波长越短，则散斑的尺寸越小。若成为某一定的尺寸W下，则利用人的眼睛难W识别。另 夕h由于对于人的眼睛而言，蓝色光的感光度低，因此在蓝色光中难W识别散斑噪声。因此， 蓝色光中的EP的目标值比其他颜色中的EP的目标值小。
[0153] 此外，EP的目标值按每个颜色而设定。两个光线的波长的差大时，人的眼睛将识别 为不同的颜色，散斑噪声分离而被识别。运是因为，此时，无法取得空间重叠的效果。
[0154] 根据第一实施方式的投影机1，可利用投影光学系统5的出射光瞳像的照度分布的 调整来降低散斑噪声，可W提供能够可靠地降低散斑噪声的投影机。
[0巧5][第二实施方式]
[0156] W下，利用图11、图12,说明本发明的第二实施方式。
[0157] 第二实施方式的投影机的基本构成与第一实施方式相同，光源装置的构成不同。
[0158] 图11为示出第二实施方式的投影机的简要构成图。
[0159] 在图11中，对与第一实施方式中使用的图1通用的构成要素标注同一附图标记，并 省略详细的说明。
[0160] 如图11所示，投影机21包括:激光光源装置LSR、照明光学系统200R、照明光学系统 200G、照明光学系统200B、红色光用液晶光阀3R、绿色光用液晶光阀3G、蓝色光用液晶光阀 3B、颜色合成元件4及投影光学系统5。
[0161] 照明光学系统200R具有光路转换元件23、衍射光学元件8、重叠光学系统9、第一光 扩散元件IOR及第一驱动装置11R。
[0162] 照明光学系统200G具有光路转换元件23、衍射光学元件8、重叠光学系统9、第二光 扩散元件IOG及第二驱动装置11G。
[0163] 照明光学系统200B具有光路转换元件23、衍射光学元件8、重叠光学系统9、第S光 扩散元件IOB及第=驱动装置11B。
[0164] 多个红色光用激光光源7R及与多个红色光用激光光源7R相对应的照明光学系统 200R构成红色光用光源装置22R。多个绿色光用激光光源7G及与多个绿色光用激光光源7G 相对应的照明光学系统200G构成绿色光用光源装置22G。多个蓝色光用激光光源7B及与多 个蓝色光用激光光源7B相对应的照明光学系统200B构成蓝色光用光源装置22B。
[0165] 红色光用光源装置22R具有多个红色光用激光光源7R。图11中仅示出1个红色光用 激光光源7R，不过，多个红色光用激光光源7R在与纸面垂直的方向上排列。本实施方式中， 使用6个红色光用激光光源7R，但红色光用激光光源的数量不特别限定于6个。对于绿色光 用光源装置22G及蓝色光用光源装置22B也相同。
[0166] 光路转换元件23配置于从多个红色光用激光光源7R射出的红色激光Lr的光路上。 在本实施方式中使用检流计反射镜(galvariometer mirror)作为光路转换元件23。检流计 反射镜为W旋转轴为中屯、转动的反射镜。光路转换元件23中具有未图示的驱动装置。光路 转换元件23借助驱动装置在一定的角度范围内转动。随着光路转换元件23的转动，从红色 光用激光光源7R向光路转换元件23入射的红色激光Lr的入射角变化，来自光路转换元件23 的红色激光Lr的射出方向变化。
[0167] 此时，如图12的(A)所示，与红色光用激光光源7R的排列相对应的6个照射点S从出 射光瞳化的一端侧向另一端侧随着时间的变化而被扫描。如上所述，出射光瞳像随着时间 的变化而发生变化。因此，本实施方式的情况下，在人可识别为1帖期间的期间中，例如1/50 秒的期间，对照度进行积分。图12的(B)中示出将照度进行积分后的照度分布B的图像。将此 照度分布B作为出射光瞳像，与实施例1相同地计算EP。人可识别为1帖期间的期间相当于发 明要求保护范围的单位时间。
[0168] 根据第二实施方式的投影机21，可通过投影光学系统5的出射光瞳像的照度分布 的调整，来降低散斑噪声，能够提供可W可靠地降低散斑噪声的投影机。另外，作为标准化 照度PU,y)，通过使用在单位时间进行积分而得的值，即使在投影光学系统5的出射光瞳像 中的照度分布随着时间的变化而变化的情况下，也可取得精度高的评价结果。
[0169] 此外，本发明的技术范围不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围 内，可添加各种变更。
[0170] 例如在上述实施方式中，为了使散斑噪声随着时间的变化而重叠，使用了使光扩 散元件10旋转的构成，然而也可使用使光扩散元件10振动、使光扩散元件10摆动等构成。
[0171 ]另外，也可W使衍射光学元件8移动，而取代使光扩散元件10移动。在此情况下，也 可省略光扩散元件10。当省略了光扩散元件10时，光扩散装置由衍射光学元件8、用于使衍 射光学元件8移动的驱动装置构成。
[0172] 另外，用于使散斑噪声随着时间的变化而重叠的单元不限定于上述单元。
[0173] 另外，在上述实施方式中，在 未使散斑噪声随着时间的变化而重叠的情况下，也设 置了光扩散装置，但也可省略光扩散装置。然而，优选地，为了使出射光瞳像的强度分布均 匀化，利用光扩散元件和/或透镜来使光扩散。
[0174] 另外，在上述实施方式中，对于各个红色光用激光光源7R、绿色光用激光源7G及蓝 色光用激光光源7B，设置了光扩散元件及驱动装置，而不限定于此。也可在红色光用激光光 源7R、绿色光用激光光源7G及蓝色光用激光光源7B上设置通用的一组光扩散元件及驱动装 置。
[0175] 另外，在上述实施方式中，光调制装置具有红色光用液晶光阀3R、绿色光用液晶光 阀3G及蓝色光用液晶光阀3B，然而不限定于此。也可W为1个液晶光阀调制红色光、绿色光 及蓝色光的构成。另外，可使用数码微透镜设备，来替代液晶光阀。
[0176] 另外，在上述实施方式中，R、G、B各色光用的光源装置都利用了激光光源，然而也 可W为部分色光用的光源装置使用激光光源。例如，可将本发明应用于具有例如利用单色 激光光源和波长转换元件来生成其他颜色光的光源装置的投影机。另外，关于投影机的各 种构成要素的数量、配置等，可进行适当变更。
[0177]附图标记的说明
[〇17引1、21:投影机;33:红色光用液晶光阀（光调制元件）；36:绿色光用液晶光阀（光调 制元件）；3B:蓝色光用液晶光阀（光调制元件）；7R:红色光用激光光源;7G:绿色光用激光光 源;7B:蓝色光用激光光源；10:光扩散元件；11:驱动装置
【主权项】
1. 一种投影机，其特征在于， 具备:激光光源装置、光扩散装置、光调制装置以及投影光学系统， 所述激光光源装置包括射出红色激光的第一激光光源， 所述光扩散装置包括:设置在所述红色激光的光路上的第一光扩散元件和使所述红色 激光入射到该第一光扩散元件的位置移动的第一驱动装置， 所述光调制装置包括设置在从所述第一光扩散元件射出的光的光路上的第一光调制 元件， 从所述第一光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述红色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 35，2. 根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，基于所述红色激光的照度分布求出的EP 为EP2 51。3. 根据权利要求1或2所述的投影机，其特征在于， 所述激光光源装置包括射出绿色激光的第二激光光源， 所述光扩散装置包括:设置在所述绿色激光的光路上的第二光扩散元件和使所述绿色 激光入射到该第二光扩散元件的位置移动的第二驱动装置， 所述光调制装置包括设置在从所述第二光扩散元件射出的光的光路上的第二光调制 元件， 从所述第二光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述绿色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇，将各坐标中的标准化照度设为P(X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由所述(1) 式求出的EP为EP 2 27。4. 根据权利要求3所述的投影机，其特征在于，基于所述绿色激光的照度分布求出的EP 为EP2 38。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的投影机，其特征在于， 所述激光光源装置包括射出蓝色激光的第三激光光源， 所述光扩散装置包括:设置在所述蓝色激光的光路上的第三光扩散元件和使所述蓝色 激光入射到该第三光扩散元件的位置移动的第三驱动装置， 所述光调制装置包括设置在从所述第三光扩散元件射出的光的光路上的第三光调制 元件， 从所述第三光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述蓝色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇，将各坐标中的标准化照度设为P(X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由所述(1) 式求出的EP为EP 2 16。6. 根据权利要求5所述的投影机，其特征在于，基于所述蓝色激光的照度分布求出的EP 为EP2 26。7. -种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源，其射出绿色激光； 光扩散元件，其设置在所述绿色激光的光路上； 驱动装置，其使所述绿色激光入射到所述光扩散元件的位置移动； 光调制元件，其设置在从所述光扩散元件射出的光的光路上；以及 投影光学系统，其供从所述光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述绿色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 27，蠡8. 根据权利要求7所述的投影机，其特征在于，EP 2 38。9. 一种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源，其射出蓝色激光； 光扩散元件，其设置在所述蓝色激光的光路上； 驱动装置，其使所述蓝色激光向所述光扩散元件入射的位置移动； 光调制元件，其设置在从所述光扩散元件射出的光的光路上；以及 投影光学系统，其供从所述光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述蓝色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 16，10. 根据权利要求9所述的投影机，其特征在于，EP 2 26。11. 一种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源装置，其包括射出红色激光的第一激光光源； 光调制装置，其包括设置在所述红色激光的光路上的第一光调制元件；以及 投影光学系统，其供从所述第一光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述红色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 79，〇12. 根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，基于所述红色激光的照度分布求出的 EP 为EP 2 119。13. 根据权利要求11或12所述的投影机，其特征在于， 所述激光光源装置还包括射出绿色激光的第二激光光源， 所述光调制装置还包括设置在所述绿色激光的光路上的第二光调制元件， 从所述第二光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述绿色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇，将各坐标中的标准化照度设为P(X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由所述(1) 式求出的EP为EP 2 65。14. 根据权利要求13所述的投影机，其特征在于，基于所述绿色激光的照度分布求出的 EP为EP 2 93。15. 根据权利要求11至14中任一项所述的投影机，其特征在于， 所述激光光源装置还包括射出蓝色激光的第三激光光源， 所述光调制装置还包括设置在所述蓝色激光的光路上的第三光调制元件， 从所述第三光调制元件射出的光向所述投影光学系统入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述蓝色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇，将各坐标中的标准化照度设为P(X，y)，将积分的计算范围设为r (mm)时，由所述(1) 式求出的EP为EP 2 45。16. 根据权利要求15所述的投影机，其特征在于，基于所述蓝色激光的照度分布求出的 EP为EP 2 59。17. -种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源，其射出绿色激光； 光调制元件，其设置在所述绿色激光的光路上；以及 投影光学系统，其供从所述光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述绿色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 65，〇18. 根据权利要求17所述的投影机，其特征在于，EP 2 93。19. 一种投影机，其特征在于， 具备： 激光光源，其射出蓝色激光； 光调制元件，其设置在所述蓝色激光的光路上；以及 投影光学系统，其供从所述光调制元件射出的光入射， 当将所述投影光学系统的出射光瞳中的所述蓝色激光的照度分布的中心坐标设为X = 〇、y = 〇,将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，由（1)式求 出的EP为EP 2 45，〇20. 根据权利要求19所述的投影机，其特征在于，EP 2 59。21. 根据权利要求1至20中任一项所述的投影机，其特征在于，所述标准化照度P(x，y) 由（2)式表示， P (X，y)=照度(cd/m2) /光瞳直径的照度分布中的最高0.1 %的平均照度(cd/m2)…（2)。22. 根据权利要求1至21中任一项所述的投影机，其特征在于，所述标准化照度P(x，y) 作为在单位时间中进行积分而得的值被求出。23. 根据权利要求1至22中任一项所述的投影机，其特征在于，所述激光光源装置为多 模的半导体激光光源。
【专利摘要】提供能够可靠地降低散斑噪声的投影机。投影机(1)具有：调制激光的光调制元件和供从光调制元件射出的光入射的投影光学系统(5)。当将投影光学系统(5)的出射光瞳中的激光的照度分布的中心坐标设为x＝0、y＝0，将各坐标中的标准化照度设为P(x，y)，将积分的计算范围设为r(mm)时，将由特定的公式求出的EP的值设定在与激光的颜色对应的范围内。
【IPC分类】G03B21/00, G03B21/14, H04N5/74
【公开号】CN105492968
【申请号】CN201480047049
【发明人】江川明, 冈本纯一
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月22日
【公告号】WO2015045358A1
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