(57)【要約】【課題】空間光変調素子の個数及び画素数の増加をそれぞれ抑制しつつ、表示画像の高精細化を実現する。【解決手段】レーザディスプレイ装置１００では、ＤＭＤ５０が副走査方向に対して微小な傾き角だけ傾けられ、この傾き角が画像表示面１０３における主走査方向に沿ったビーム束の走査密度に応じて設定されている。これにより、ＤＭＤ５０に副走査方向及び主走査方向にそれぞれ対応する列方向及び行方向に沿って二次元的配列されたマイクロミラーの配列方向も副走査方向に対して傾き角だけ傾くので、ＤＭＤ５０の各マイクロミラーにより変調されたレーザビームＬの集合（ビーム束）が画像表示面１０３を副走査して表示される画像の画素密度を所要の密度へ増加できる。【選択図】　図１
2004094215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用の光ビームを出射する光源手段と、
画像信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数の画素部が２次元的に配列され、前記光源手段から前記複数の画素部に入射した光ビームを、該画素部毎に変調する空間光変調素子と、
前記複数の画素部に対応して複数のビーム縮小部が二次元的に配列され、前記画素部により変調された光ビームのビーム径を、該画素部に対応する前記ビーム縮小部により縮小する画素サイズ調整手段と、
前記画素サイズ調整手段によりビーム径が縮小された光ビームの集合を所定の副走査方向に沿って偏向し、該光ビームの集合により画像表示体の被走査面を走査する走査手段と、
前記画像表示体の被走査面を走査する光ビームを結像する結像光学系とを有し、
前記複数の画素部を前記副走査方向及び該副走査方向と直交する主走査方向にそれぞれ対応する列方向及び行方向に沿って直線的に配列すると共に、前記複数の画素部における配列方向のうち、少なくとも前記列方向を前記副走査方向に対して所定の傾き角θＩ傾け、
前記傾き角θＩを前記被走査面における前記主走査方向に沿った光ビームの走査密度に応じて設定したことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
前記傾き角θＩを、複数の前記画素部が前記被走査面上の同一位置を走査するように設定したことを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記光源手段を、赤色レーザビームを出射する赤色レーザ光源装置と、緑色レーザビームを出射する緑色レーザ光源装置と、青色レーザビームを出射する青色レーザ光源装置とにより構成し、
前記赤色レーザ光源装置、前記緑色レーザ光源装置及び前記青色レーザ光源装置から出射される赤色レーザビーム、緑色レーザビーム及び青色レーザビームをそれぞれ変調する複数の前記空間光変調素子を有することことを特徴とする請求項１又は２記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記光源手段を、４００ｎｍ帯のレーザビームを出射するＧａＮ半導体レーザーを光源とするレーザ光源装置により構成すると共に、
画像表示体として、４００ｎｍ帯のレーザビームの照射により蛍光体が白色光を発光して画像を表示する発光型スクリーンを用いたことを特徴とする請求項１又は２記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記光源手段を、４００ｎｍ帯のレーザビームを出射するＧａＮ半導体レーザーを光源とするレーザ光源装置により構成すると共に、
画像表示体として、４００ｎｍ帯のレーザビームの照射により赤色光を発光する赤色蛍光体、前記レーザビームの照射により緑色光を発光する緑色蛍光体及び前記レーザビームの照射により青色光を発光する青色蛍光体を各表示画素毎に備える蛍光体スクリーンを用いたことを特徴とする請求項１又は２記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記空間光変調素子を、それぞれ光ビームを変調可能とされた複数の画素部が二次元的に配列された二次元空間光変調素子により構成し、
前記光源手段から出射された光ビームを、前記複数の画素部における一部の画素部のみを用いて変調することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記空間光変調素子を、画像信号に応じて反射面の角度が変更可能な複数のマイクロミラーが基板上に２次元的に配列されたデジタル・マイクロミラー・デバイスにより構成し、
前記光源手段から出射された光ビームを前記デジタル・マイクロミラー・デバイスにおける一部の前記マイクロミラーのみを用いて変調することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記空間光変調素子を、前記光源手段から入射する光ビームに対し所定角度を持って配置される一方の電極と、該一方の電極に対向する他方の電極と、一方の電極及び他方の電極間に介装された透明な可撓薄膜とを具備し、一方の電極及び他方の電極間に電圧を印加することで発生したクーロン力により前記可撓薄膜を撓ませ、該可撓薄膜により光ビームを透過又は反射することで光ビームを変調する干渉型光シャッタが二次元的に配列された光シャッタアレイにより構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
画像表示体の被走査面における前記副走査方向に沿って異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の表示領域にそれぞれ対応するＮ種類の画像信号を生成すると共に、該Ｎ種類の画像信号によりＮ個の前記空間光変調素子の光変調状態をそれぞれ変化させる画像制御手段を有し、
前記光源手段から出射された光ビームをＮ個の前記空間光変調素子にそれぞれ照射し、
Ｎ個の前記空間光変調素子によりそれぞれ変調されたＮ本の前記光ビームの集合を前記走査手段により前記副走査方向に沿って偏向し、該Ｎ本の前記光ビームの集合により被走査面におけるＮ個の表示領域をそれぞれ同時に走査することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
画像表示体の被走査面に表示される表示画像を形成する主走査線であって、前記副走査方向に沿って順次配列されるＭ本（Ｍは２以上の整数）の主走査線にそれぞれ対応するＭ種類のライン画像信号を生成すると共に、（前記主走査線の変調周期ＴＬ×Ｍ）の変調周期Ｔで、Ｍ種類の画像信号によりＭ個の前記空間光変調素子における前記主走査方向に沿って配列された画素部の光変調状態をそれぞれ変化させる画像制御手段を有し、
前記光源手段により前記変調周期Ｔに同期してストロボ発光した光ビームをＭ個の前記空間光変調素子に順次照射し、
Ｍ個の前記空間光変調素子により順次変調された前記光ビームの集合を前記走査手段により前記副走査方向に沿って偏向し、該光ビームの集合により画像表示体の被走査面を走査することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号に従って変調された光ビームによりスクリーン、ディスプレイパネル等の画像表示体を走査し、この画像表示体上に画像を表示するディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザディスプレイ装置としては、例えば、下記▲１▼〜▲３▼に記載されているものが知られている。
【０００３】
▲１▼　光変調素子により１本のレーザビームを画像信号に従って変調し、このレーザビームを主走査方向及び副走査方向に沿ってそれぞれ偏向し、このレーザビームによりディスプレイパネル等の画像表示体を走査することで画像を表示するもの。
【０００４】
▲２▼　複数の画素部が直線的に配列された一次元空間光変調素子によりレーザビームを画像信号に従って変調し、これらの直線的に配列されたレーザビームの集合を、その配列方向（主走査方向）と直交する方向（副走査方向）に沿って偏向し、このレーザビームの集合によりスクリーン等の画像表示体を走査することで画像を表示するもの（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
▲３▼　複数の画素部が二次元的に配列された二次元空間光変調素子によりレーザビームを画像信号に従って変調し、これらの二次元的に配列された多数（＝表示画素数）のレーザビームをそれぞれ結像光学系により画像表示体上に結像して画像を表示するもの。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１３１８３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようなレーザディスプレイ装置では、一般的に、表示画像を高精細化するためには表示画素数を増加することが必要になる。これを具体的に説明すると、例えば、（１００００×７５００）画素のモノクロ画像を１秒当たり６０フレーム描画する場合には、上記▲１▼のレーザディスプレイ装置では、光変調素子の変調周波数が約４．５ＧＨｚと非常に高速になるため、１個の光変調素子によりレーザビームを画像信号に従って変調することは事実上、不可能である。
【０００８】
また、上記▲２▼のレーザディスプレイ装置では、レーザビームを変調するために必要となる一次元空間光変調素子の画素数が少なくとも７５００画素必要となる。一方、一次元空間光変調素子は、その画素数が多くても１０００画素程度のものが一般的である。このため、▲２▼のレーザディスプレイ装置では、多数個（８個以上）の一次元空間光変調素子が必要となり、装置を低コストで製造することが困難になり、また一次元空間光変調素子の画素欠陥に起因する画質低下（線状欠陥）が生じやすくなる。
【０００９】
また、上記▲３▼のレーザディスプレイ装置でも、レーザビームを変調するために必要となる二次元空間光変調素子の画素数が少なくとも（１００００×７５００）画素必要になるため、レーザビームを変調するために複数個の二次元空間光変調素子を用いる場合には、▲２▼のレーザディスプレイ装置と基本的に同一問題が生じる。また（１００００×７５００）画素の二次元空間光変調素子を製造することを考えた場合には、画素欠陥の発生率増加による歩留り低下及びデバイスサイズの増大により、１ウエハーからとれるデバイス（空間光変調素子）の数量が極端に少なくなり、その単価が極めて高いものになるので、このような二次元空間光変調素子を用いたレーザディスプレイ装置の製造コストも高いものになる。
【００１０】
次に、上記したようなレーザディスプレイ装置により動画を表示する場合について検討した結果を説明する。例えば、副走査方向に１００００画素、主走査方向に７５００画素の解像度を有するディスプレイ装置における１画面（フレーム）の画像変調周期を計算すると、一般にちらつき（フリッカー）が知覚されない、滑らかな動画を表示するためにフレームレートとして、少なくとも１秒間に３０フレームのフレームレートが必要となり、通常は１秒間に６０フレーム程度のフレームレートが要求される。従って、１秒間に６０フレームのフレームレートを得るためには、表示画像の変調周期は１秒／６０＝１６．７ｍｓとなり、副走査方向の画素数が１００００画素である場合には、ガルバノミラー等の走査装置の走査効率を８０％と仮定すると、１画素当たりの変調周期は、０．０１６７×０．８／１００００＝１．３μｓという非常に短い時間になり、一般的な空間光変調素子では、このような短い時間内で画像信号に従って画素を変調することは困難である。
【００１１】
本発明の主な目的は、上記事実を考慮して、空間光変調素子の個数及び画素数の増加をそれぞれ抑制しつつ、表示画像の高精細化を容易に実現できる低コストのディスプレイ装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の副次的な目的は、上記事実を考慮して、表示画像の高精細化を実現しつつ、空間光変調素子が有する固有の画素変調周期により得られるフレームレートよりも高速のフレームレートで画像を表示できるディスプレイ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係るディスプレイ装置は、照明用の光ビームを出射する光源手段と、画像信号に応じて光変調状態がそれぞれ変化する複数の画素部が２次元的に配列され、前記光源手段から前記複数の画素部に入射した光ビームを、該画素部毎に変調する空間光変調素子と、前記複数の画素部に対応して複数のビーム縮小部が二次元的に配列され、前記画素部により変調された光ビームのビーム径を、該画素部に対応する前記ビーム縮小部により縮小する画素サイズ調整手段と、前記画素サイズ調整手段によりビーム径が縮小された光ビームの集合を所定の副走査方向に沿って偏向し、該光ビームの集合により画像表示体の被走査面を走査する走査手段と、前記画像表示体の被走査面を走査する光ビームを結像する結像光学系とを有し、前記複数の画素部を前記副走査方向及び該副走査方向と直交する主走査方向にそれぞれ対応する列方向及び行方向に沿って直線的に配列すると共に、前記複数の画素部における配列方向のうち、少なくとも前記列方向を前記副走査方向に対して所定の傾き角θＩ傾け、前記傾き角θＩを前記被走査面における前記主走査方向に沿った光ビームの走査密度に応じて設定したことを特徴とする。
【００１４】
上記請求項１に係るディスプレイ装置では、空間光変調素子における複数の画素部を副走査方向及び主走査方向にそれぞれ対応する列方向及び行方向に沿って直線的に配列すると共に、前記複数の画素部における配列方向のうち、少なくとも列方向を副走査方向に対して傾き角θＩ傾け、この傾き角θＩを被走査面における主走査方向に沿った光ビームの走査密度に応じて設定したことにより、主走査方向に対応する行方向に沿ってｊ個の画素部が空間光変調素子に配列され、かつ副走査方向に対応する列方向に沿ってｋ個の画素部が空間光変調素子に配列されているとした場合、副走査方向に対する画素部の列方向の傾き角θＩの大きさに応じてｊのＮ（Ｎは正の整数、Ｎ≦ｋ）倍、すなわち（ｊ×Ｎ）本のレーザビームにより被走査面における同一走査線上のそれぞれ異なる位置を走査できるようになるので、画素部の列方向の傾き角θＩの大きさを適宜調整することで、画像表示体の表示面に表示される画像（表示画像）の画素密度を所要の密度へ増加できる。
【００１５】
この結果、一次元空間光変調素子を用いたディスプレイ装置のように表示画像の走査密度の増加に応じて一次元空間光変調素子の設置個数を増加する必要が無くなり、空間光変調素子（二次元空間光変調素子）の個数及び画素数を増加しなくても、画素部の列方向の傾き角θＩを所要の画素数に応じて設定するだけで、所要の画素密度を有する画像を表示できる。
【００１６】
ここで、空間光変調素子における複数の画素部の列方向を副走査方向に対して所定の傾き角θＩ傾けることは、空間光変調素子自体を副走査方向に対して傾き角θＩ傾けることにより実現でき、また空間光変調素子における行方向に沿って配列された複数の画素部を、１行毎に行方向に沿って所定のピッチずつずらして配置する、すなわち画素部を千鳥状に配置することによっても実現できる。
【００１７】
また、空間光変調素子（二次元空間光変調素子）としては、画像信号に応じて反射面の角度が変更可能な複数のマイクロミラーが基板上に２次元的に配列されたデジタル・マイクロミラー・デバイス、光源手段から入射する光ビームに対し所定角度を持って配置される一方の電極と、該一方の電極に対向する他方の電極と、一方の電極及び他方の電極間に介装された透明な可撓薄膜とを具備し、一方の電極及び他方の電極間に電圧を印加することで発生したクーロン力により前記可撓薄膜を撓ませ該可撓薄膜を透過する光ビームを変調する干渉型光シャッタが二次元的に配列された光シャッタアレイ等を用いることができる。特に、デジタル・マイクロミラー・デバイスを空間光変調素子として用いた場合には、デジタル・マイクロミラー・デバイスに対する画像信号の転送レートを短縮するために、光源手段から出射された光ビームを前記デジタル・マイクロミラー・デバイスにおける一部のマイクロミラーのみを用いて変調するようにしても良い。
【００１８】
また本発明のディスプレイ装置では、画素部の列方向の傾き角θＩを、複数（Ｎ）個の前記画素部が被走査面の同一位置を走査するように設定すれば、主走査方向に沿って同一走査線上の同一の位置（同一画素）を空間光変調素子のそれぞれ異なる列に配置されたＮ個の画素部により変調されたレーザビームにより画像表示体の被走査面をＮ回、走査（多重走査）できるので、空間光変調素子の画素部に欠陥が存在する場合でも、この画素部の欠陥により生じる表示画像の画質低下を目立たなくすることができる。
【００１９】
また本発明の請求項９に係るディスプレイ装置は、請求項１乃至８の何れか１項記載のディスプレイ装置において、画像表示体の被走査面における前記副走査方向に沿って異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の表示領域にそれぞれ対応するＮ種類の画像信号を生成すると共に、該Ｎ種類の画像信号によりＮ個の前記空間光変調素子の光変調状態をそれぞれ変化させる画像制御手段を有し、前記光源手段から出射された光ビームをＮ個の前記空間光変調素子にそれぞれ照射し、Ｎ個の前記空間光変調素子によりそれぞれ変調されたＮ本の前記光ビームの集合を前記走査手段により前記副走査方向に沿って偏向し、該Ｎ本の前記光ビームの集合により被走査面におけるＮ個の表示領域をそれぞれ同時に走査することを特徴とする。
【００２０】
上記請求項９に係るディスプレイ装置では、光源手段から出射された光ビームをＮ種類の画像信号に従って光変調状態がそれぞれ変化したＮ個の空間光変調素子にそれぞれ照射し、これらＮ個の空間光変調素子によりそれぞれ変調されたＮ本の光ビーム（実際には、画素部単位で変調された光ビームの集合である光ビーム群）を前記走査手段により副走査方向に沿って偏向し、これらＮ本の光ビームの集合により被走査面におけるＮ個の表示領域をそれぞれ同時に走査する。これにより、Ｎ個の空間光変調素子のうち、何れか１個の空間光変調素子により変調された光ビームにより走査される表示領域に含まれる副走査方向に沿った表示画素数が、平均的には被走査面に含まれる副走査方向に沿った全表示画素数の１／Ｎとなり、１個の空間光変調素子における光ビームの変調に使用される画素部に対する単位時間当たりの変調回数（制御回数）が、１個の空間光変調素子のみを用いて被走査面全体に画像を表示する場合と比較して略１／Ｎになるので、各空間光変調素子の画素部の画素変調周期を、平均的にはそれぞれＮ倍にすることができる。
【００２１】
また本発明の請求項１０に係るディスプレイ装置は、請求項１乃至８の何れか１項記載のディスプレイ装置において、画像表示体の被走査面に表示される表示画像を形成する主走査線であって、前記副走査方向に沿って順次配列されるＭ本（Ｍは２以上の整数）の主走査線にそれぞれ対応するＭ種類のライン画像信号を生成すると共に、（前記主走査線の変調周期ＴＬ×Ｍ）の変調周期Ｔで、Ｍ種類の画像信号によりＭ個の前記空間光変調素子における前記主走査方向に沿って配列された画素部の光変調状態をそれぞれ変化させる画像制御手段を有し、前記光源手段により前記変調周期Ｔに同期してストロボ発光した光ビームをＭ個の前記空間光変調素子に順次照射し、Ｍ個の前記空間光変調素子により順次変調された前記光ビームの集合を前記走査手段により前記副走査方向に沿って偏向し、該光ビームの集合により画像表示体の被走査面を走査することを特徴とする。
【００２２】
上記請求項１０に係るディスプレイ装置では、光源手段により主走査線の変調周期でストロボ発光した光ビームをＭ個の空間光変調素子に順次照射し、Ｍ個の空間光変調素子における（ＴＬ×Ｍ）の変調周期Ｔで光変調状態が変化する主走査方向に沿って配列された画素部により順次変調された光ビームの集合を走査手段により副走査方向に沿って偏向し、この光ビームの集合により画像表示体の被走査面を走査する。これにより、Ｍ個の空間光変調素子により変調された光ビームの集合がそれぞれ変調周期ＴＬずつずれた走査タイミングで画像表示体の被走査面を順次走査して画像を表示するので、１個の空間光変調素子のみを用いて被走査面全体に画像を表示する場合と比較し、各空間光変調素子における副走査方向に沿って配列された画素部の画素変調周期を平均的にはＭ倍にすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
［レーザディスプレイ装置の構成］
図１下〜図３には本発明の第１の実施形態に係るレーザディスプレイ装置が示されている。このレーザディスプレイ装置１００は、スクリーン１０２の画像表示面１０３をレーザビームＬにより直接走査することにより、この画像表示面１０３上にモノクロ画像を投影表示するプロジェクタ型のものとして構成されている。
【００２５】
図１に示すように、レーザディスプレイ装置１００には、レーザビームＬの光源装置としてファイバアレイ光源６６が設けられており、このファイバアレイ光源６６から出射されるレーザビームＬの光路上には、照明光学系６７、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）５０、結像光学系１４６、ガルバノミラー１０４及びフレネルレンズ１０６がファイバアレイ光源６６側から順に配置されている。
【００２６】
レーザディスプレイ装置１００は、装置の中央制御部等からの画像信号及び制御信号を受けて画像表示動作を制御するためのコントローラ（図示省略）を備えており、このコントローラによりＤＭＤ５０及びガルバノミラー１０４等が制御される。コントローラはデータ処理部とミラー駆動制御部とを備えており、このデータ処理部では、入力された画像データに基づいてＤＭＤ５０の制御すべき領域内に配置されたマイクロミラー６２（図１０参照）を駆動制御する制御信号を生成する。なお、制御すべき領域については後述する。また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて制御すべき領域内に配置された各マイクロミラー６２の反射面の角度を制御する。なお、この反射面の角度の制御に付いては後述する。またコントローラはガルバノ駆動制御部を備えており、このガルバノ駆動制御部は、ガルバノミラー１０４により走査領域外に反射されたレーザビームＬを検出する同期センサ（図示省略）からの信号に同期してガルバノミラー１０４の駆動を制御する。
【００２７】
ファイバアレイ光源６６は、例えば、図４（Ａ）に示すように、複数（例えば、６個）のレーザモジュール６４を備えており、各レーザモジュール６４には、マルチモード光ファイバ３０の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ３０の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ３０と同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバ３０より小さい光ファイバ３１が結合され、図４（Ｃ）に示すように、光ファイバ３１の出射端部（発光点）が走査方向と直交する方向に沿って１列に配列されてレーザ出射部６８が構成されている。なお、図４（Ｄ）に示すように、発光点を走査方向に直交する方向に沿って２列に配列することもできる。
【００２８】
光ファイバ３１の出射端部は、図４（Ｂ）に示すように、表面が平坦な２枚の支持板６５に挟み込まれて固定されている。また、光ファイバ３１の光出射側には、光ファイバ３１の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板６３が配置されている。保護板６３は、光ファイバ３１の端面と密着させて配置してもよく、光ファイバ３１の端面が密封されるように配置してもよい。光ファイバ３１の出射端部は、光密度が高く集塵し易いため劣化し易いが、保護板６３を配置することにより端面への塵埃の付着を防止することができると共に劣化を遅らせることができる。
【００２９】
図４（Ｂ）の例では、クラッド径が小さい光ファイバ３１の出射端を隙間無く１列に配列するために、クラッド径が大きい部分で隣接する２本のマルチモード光ファイバ３０の間にマルチモード光ファイバ３０を積み重ね、積み重ねられたマルチモード光ファイバ３０に結合された光ファイバ３１の出射端が、クラッド径が大きい部分で隣接する２本のマルチモード光ファイバ３０に結合された光ファイバ３１の出射端の間に挟まれるように配列されている。
【００３０】
このような光ファイバは、例えば、図５に示すように、クラッド径が大きいマルチモード光ファイバ３０のレーザ光出射側の先端部分に、長さ１〜３０ｃｍのクラッド径が小さい光ファイバ３１を同軸的に結合することにより得ることができる。２本の光ファイバ３０、３１は、光ファイバ３１の入射端面が、マルチモード光ファイバ３０の出射端面に、両光ファイバの中心軸が一致するように融着されて結合されている。上述した通り、光ファイバ３１のコア３１ａの径は、マルチモード光ファイバ３０のコア３０ａの径と同じ大きさである。
【００３１】
また、長さが短くクラッド径が大きい光ファイバにクラッド径が小さい光ファイバを融着させた短尺光ファイバを、フェルールや光コネクタ等を介してマルチモード光ファイバ３０の出射端に結合してもよい。コネクタ等を用いて着脱可能に結合することで、クラッド径が小さい光ファイバが破損した場合等に先端部分の交換が容易になり、ファイバアレイ光源６６（光ヘッド）のメンテナンスに要するコストを低減できる。なお、以下では、光ファイバ３１を、マルチモード光ファイバ３０の出射端部と称する場合がある。
【００３２】
マルチモード光ファイバ３０及び光ファイバ３１としては、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ、及び複合型光ファイバの何れでもよい。例えば、三菱電線工業株式会社製のステップインデックス型光ファイバを用いることができる。本実施形態では、マルチモード光ファイバ３０及び光ファイバ３１は、ステップインデックス型光ファイバであり、マルチモード光ファイバ３０は、クラッド径＝１２５μｍ、コア径＝２５μｍ、ＮＡ＝０．２、入射端面コートの透過率＝９９．５％以上であり、光ファイバ３１は、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝２５μｍ、ＮＡ＝０．２である。
【００３３】
一般に、赤外領域のレーザ光では、光ファイバのクラッド径を小さくすると伝搬損失が増加する。このため、レーザ光の波長帯域に応じて好適なクラッド径が決定されている。しかしながら、波長が短いほど伝搬損失は少なくなり、ＧａＮ系半導体レーザから出射された波長４０５ｎｍのレーザ光では、クラッドの厚み｛（クラッド径−コア径）／２｝を８００ｎｍの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の１／２程度、光通信に用いられる１．５μｍの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の約１／４にしても、伝搬損失は殆ど増加しない。従って、クラッド径を６０μｍと小さくすることができる。
【００３４】
但し、光ファイバ３１のクラッド径は６０μｍには限定されない。従来のファイバ光源に使用されている光ファイバのクラッド径は１２５μｍであるが、クラッド径が小さくなるほど焦点深度がより深くなるので、マルチモード光ファイバのクラッド径は８０μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下がより好ましく、４０μｍ以下が更に好ましい。一方、コア径は少なくとも３〜４μｍ必要であることから、光ファイバ３１のクラッド径は１０μｍ以上が好ましい。
【００３５】
レーザモジュール６４は、図６に示す合波レーザ光源（ファイバ光源）によって構成されている。この合波レーザ光源は、ヒートブロック１０上に配列固定された複数（例えば、７個）の横マルチモード又はシングルモードのＧａＮ系半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，及びＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々に対応して設けられたコリメータレンズ１１，１２，１３，１４，１５，１６，及び１７と、１つの集光レンズ２０と、１本のマルチモード光ファイバ３０と、から構成されている。なお、半導体レーザの個数は７個には限定されない。一般に、ディスプレイ用光源としては、十分に高い光出力のものが望まれる。このため、本実施形態に係るファイバアレイ光源６６は、容易に高い光出力を得られるので、ディスプレイ用光源として適したものである。
【００３６】
ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、発振波長が総て共通（例えば、４０５ｎｍ）であり、最大出力も総て共通（例えば、マルチモードレーザでは１００ｍＷ、シングルモードレーザでは３０ｍＷ）である。なお、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲で、上記の４０５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。
【００３７】
上記の合波レーザ光源は、図７及び図８に示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ４０内に収納されている。パッケージ４０は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋４１を備えており、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ４０の開口をパッケージ蓋４１で閉じることにより、パッケージ４０とパッケージ蓋４１とにより形成される密閉空間内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。
【００３８】
パッケージ４０の底面にはベース板４２が固定されており、このベース板４２の上面には、前記ヒートブロック１０と、集光レンズ２０を保持する集光レンズホルダー４５と、マルチモード光ファイバ３０の入射端部を保持するファイバホルダー４６とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ３０の出射端部は、パッケージ４０の壁面に形成された開口からパッケージ外に引き出されている。
【００３９】
また、ヒートブロック１０の側面にはコリメータレンズホルダー４４が取り付けられており、コリメータレンズ１１〜１７が保持されている。パッケージ４０の横壁面には開口が形成され、この開口を通してＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線４７がパッケージ外に引き出されている。
【００４０】
なお、図８においては、図の煩雑化を避けるために、複数のＧａＮ系半導体レーザのうちＧａＮ系半導体レーザＬＤ７にのみ番号を付し、複数のコリメータレンズのうちコリメータレンズ１７にのみ番号を付している。
【００４１】
図９は、上記コリメータレンズ１１〜１７及びその取付部を正面から見たものである。コリメータレンズ１１〜１７の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズは、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。コリメータレンズ１１〜１７は、長さ方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の発光点の配列方向（図９の左右方向）と直交するように、上記発光点の配列方向に密接配置されている。
【００４２】
一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば１０°、３０°の状態で各々レーザビームＢ１〜Ｂ７を発するレーザが用いられている。これらＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行な方向に発光点が１列に並ぶように配設されている。
【００４３】
従って、各発光点から発せられたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、上述のように細長形状の各コリメータレンズ１１〜１７に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向（長さ方向と直交する方向）と一致する状態で入射することになる。つまり、各コリメータレンズ１１〜１７の幅が１．１ｍｍ、長さが４．６ｍｍであり、それらに入射するレーザビームＢ１〜Ｂ７の水平方向、垂直方向のビーム径は各々０．９ｍｍ、２．６ｍｍである。また、コリメータレンズ１１〜１７の各々は、焦点距離ｆ＝３ｍｍ、ＮＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍｍである。
【００４４】
集光レンズ２０は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメータレンズ１１〜１７の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ２０は、焦点距離ｆ２＝２３ｍｍ、ＮＡ＝０．２である。この集光レンズ２０も、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより形成される。
【００４５】
照明光学系６７は、図２及び図３に示すように、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を平行光化する１対の組合せレンズ７１、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する１対の組合せレンズ７３、及び光量分布が補正されたレーザビームＬをＤＭＤ５０上に集光する集光レンズ７５により構成されている。組合せレンズ７１は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザビームＬを補正する。
【００４６】
ＤＭＤ５０は、図１０に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６０上に、微小ミラー（マイクロミラー）６２が支柱により支持されて配置されたものであり、画素部（ピクセル）を構成する多数の（例えば、６００個×８００個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー６２が設けられており、マイクロミラー６２の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。このマイクロミラー６２の反射率は９０％以上である。また、マイクロミラー６２の直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル６０が配置されており、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。
【００４７】
ＤＭＤ５０のＳＲＡＭセル６０にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー６２が、対角線を中心としてＤＭＤ５０が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図１１（Ａ）は、マイクロミラー６２がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図１１（Ｂ）は、マイクロミラー６２がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ＤＭＤ５０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６２の傾きを、図１０に示すように制御することによって、ＤＭＤ５０に入射された光（レーザビームＬ）はそれぞれのマイクロミラー６２の傾き方向へ反射される。
【００４８】
なお、図１０には、ＤＭＤ５０の一部を拡大し、マイクロミラー６２が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー６２のオンオフ制御は、ＤＭＤ５０に接続された図示しないコントローラによって行われる。ここで、オン状態のマイクロミラー６２により反射されたレーザビームＬは走査状態に変調され、ＤＭＤ５０の光出射側に設けられた結像光学系１４６（図５参照）へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー６２により反射されたレーザビームＬは非走査状態に変調され、光吸収体（図示省略）に入射する。
【００４９】
また、ＤＭＤ５０は、その短辺方向（列方向）が、スクリーン１０２における副走査方向（水平方向）と所定の傾き角θＩ（例えば、０．１°〜０．５°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図１２（Ａ）はＤＭＤ５０を傾斜させない場合の各マイクロミラー６２によるビームスポットＢＳ及びその走査軌跡を示し、図１２（Ｂ）はＤＭＤ５０を傾き角θＩ傾斜させた場合のビームスポットＢＳ及びその走査軌跡を示している。
【００５０】
ＤＭＤ５０には、スクリーン１０２における主走査方向に対応する長手方向（行方向）（矢印ＤＬ方向）に沿ってマイクロミラー６２が多数個（例えば、８００個）配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に対応する短手方向（列方向）（矢印ＤＲ方向）に沿って多数組（例えば、６００組）配列されているが、図１２（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ５０を傾斜させることにより、各マイクロミラーによるレーザビームＬの走査軌跡（走査線）のピッチＰ２が、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ１より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ５０の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ５０を傾斜させた場合の走査幅と、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査幅とは実質的に同一と見なせる。
【００５１】
また、図１２（Ｂ）に示すように、異なる列に属する複数のマイクロミラー６２により同じ主走査線上における略同一の位置（ドット）が重ねて走査（多重走査）されることになる。このように、多重走査されることで、ＤＭＤ５０における何れかのマイクロミラー６２に動作不良等の欠陥が存在する場合でも、この欠陥が存在するマイクロミラー６２と主走査方向に沿って同一位置にあるマイクロミラー６２により変調されたレーザビームＬによりスクリーン１０２上を走査できるので、マイクロミラー６２の欠陥により生じる表示画像の画像欠陥を目立たなくすることができ、又は画像欠陥の発生を防止できる。
【００５２】
次に、ＤＭＤ５０の傾き角θＩの大きさの具体的な設定方法の一例につていて説明する。図１４には、１個のＤＭＤ５０によってガルバノミラー１０４の光反射面１０５上に得られる二次元像である照光エリア１６８が模式的に示されている。照光エリア１６８は、全体として行方向に沿ってビームスポットＢＳがｊ個、列方向に沿ってｋ個配列されて構成され、副走査方向に対応する列方向に沿ってＳ個のビームスポットＢＳを含むＮ個の小領域１７０に区画されている（図１４では一例として、Ｓ＝４、ｊ＝３２、Ｎ＝５としている）。
【００５３】
ここで、Ｎは、主走査方向における同一位置ＰＭを走査するビームスポットＢＳの個数（多重走査数）と一致する。このとき、ＤＭＤ５０の傾き角θＩは、下式（１）により算出される。
【００５４】
θＩ＝±ｔａｎ−１（１／Ｓ）・・・（１）
なお、空間光変調素子であるＤＭＤ５０自体を傾斜させる代わりに、図１３に示すように、ＤＭＤ５０における行方向（矢印ＤＬ方向）に沿って配列された複数のマイクロミラー６２（マイクロミラー列）を、１行毎に行方向に沿って所定のピッチＰ３ずつずらして配置する、すなわち各マイクロミラー６２を千鳥状に配置しても、ＤＭＤ５０を傾斜させた場合と基本的に共通の作用を得られる。
【００５５】
次に、ＤＭＤ５０の光反射側に設けられた結像光学系１４６について説明する。図２及び図３に示されるように、レーザディスプレイ装置１００には、ＤＭＤ５０の光反射側にガルバノミラー１０４の光反射面１０５上に実像（マイクロミラー６２による反射光像）を結像するための結像光学系１４６が設けられている。結像光学系１４６には、ＤＭＤ５０の側からガルバノミラー１０４へ向って順に、一対のレンズ系５４，５８、マイクロレンズアレイ７２、一対のレンズ系８０，８２が配置されている。
【００５６】
ここで、レンズ系５４，５８は、例えば、所定の光学倍率を有する拡大光学系として構成されており、ＤＭＤ５０の各マイクロミラー６２によりそれぞれ反射された複数本のレーザビームＬの集合（これを必要に応じて「ビーム群」という。）の断面積を拡大することで、ガルバノミラー１０４の光反射面１０５に入射するビーム群の照射面積を所要の大きさに拡大している。
【００５７】
マイクロレンズアレイ７２は、ＤＭＤ５０の各マイクロミラー６２に１対１で対応する複数のマイクロレンズ７４が一体的に成形されたものであり、これらのマイクロレンズ７４は、それぞれレンズ系５４，５８を透過したビーム群の光軸上にそれぞれ支持されると共に、レンズ系５４，５８によりマイクロミラー６２の実像が形成される面（共役面）に配置されている。マイクロレンズアレイ７２には、複数個のマイクロレンズ７４が共役面に形成される各マイクロミラー６２の実像のピッチと同一ピッチで２次元的に配列されている。ここで、各マイクロレンズ７４は、それぞれ正のレンズパワーを有する集光レンズとして構成されている。
【００５８】
マイクロレンズアレイ７２における各マイクロレンズ７４を透過したレーザビームＬは、レンズ系８０，８２に入射する。このレンズ系８０，８２から出射されたレーザビームＬは、ガルバノミラー１０４の光反射面１０５上に結像してビームスポットＢＳを形成する。本実施形態では、ビームスポットＢＳがマイクロミラー６２の反射光像の実像として結像されるが、光源像（ファーフィールドパターン）がビームスポットＢＳとして光反射面１０５上に結像されるように結像光学系１４６を設計しても良い。
【００５９】
図１２（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して、結像光学系１４６におけるマイクロレンズの作用を説明する。レンズ系５４，５８を含む結像光学系１４６は、ＤＭＤ５０により反射されるレーザビームＬの集合であるビーム群の断面積を拡大することで、光反射面１０５におけるビーム群の照光エリアを所要の大きさに拡大している。このとき、ＤＭＤ５０の各マイクロミラー６２により反射されたレーザビームＬも、レンズ系５４，５８を透過することで、そのビーム径が結像光学系１４６の光学倍率に応じて拡大される。このことから、例えば、結像光学系１４６にマイクロレンズ７４が配置されていない場合、光反射面１０５に照射される各ビームスポットＢＳのスポット径が結像光学系１４６の光学倍率に応じて大きなものになる。このため、ガルバノミラー１０４によりビームスポットＢＳをスクリーン上へ投影して走査しても、スクリーン１０２上におけるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性が結像光学系１４６の光学倍率に応じて低いものになる。
【００６０】
上記のようなＭＴＦ特性の低下を防止するするため、結像光学系１４６には、レンズ系５４，５８によりマイクロミラー６２の実像が形成される位置（像位置）に複数のマイクロレンズ７４がＤＭＤ５０の各マイクロミラー６２に１対１で対応するように２次元的に配置されている。これにより、ガルバノミラー１０４の光反射面１０５に結像されるビームスポットＢＳは、図１２（Ｂ）及び（Ｃ）にて黒点で示されるように縮小され、光反射面１０５上でビームスポットＢＳ同士が重なり合うことが防止される。この結果、結像光学系１４６の光学倍率に影響されることなく、スクリーン１０２上におけるＭＴＦ特性を効果的に改善できるので、スクリーン１０２上に表示される大サイズの画像の画質を大幅に向上できる。
【００６１】
なお、本実施形態では、結像光学系１４６が４個のレンズ系５４，５８，８０，８２及びマイクロレンズアレイ７２からなる拡大光学系として説明したが、このような結像光学系１４６を構成するレンズ系等の光学部品の個数は光路長、光学倍率、収差等の仕様に応じて増減可能であり、また結像光学系１４６をズームレンズ等の可変倍率を有する光学系としても良い。
【００６２】
ガルバノミラー１０４は、図１に示されるように、主走査方向と平行な回転軸１０８を有しており、この回転軸１０８を中心として回転可能に支持されている。ガルバノミラー１０４には磁気駆動部（図示省略）が設けられており、この磁気駆動部は、コントローラにおけるガルバノ制御部からの駆動信号の強度及び極性に対応する大きさ及び方向のトルクを発生し、光反射面１０５を磁気駆動部による発生トルクに対応する角速度で回転させる。これにより、ＤＭＤ５０により変調されたレーザビームＬ（ビーム群）は、スクリーン１０２の方向へ反射されると共に、副走査方向（水平方向）に沿って所定の副走査速度でスクリーン１０２上を副走査するように偏向され、スクリーン１０２上には画像が投影表示される。このとき、フレネルレンズ１０６は、スクリーン１０２の周辺部で表示画像が歪むことを防止するために、ガルバノミラー１０４により反射されたレーザビームＬをスクリーン１０２への入射位置に応じて異なる強度で集光すると共に、スクリーン１０２に入射するビーム群が平行光となるようにレーザビームＬを偏向する。
【００６３】
一方、スクリーン１０２の画像表示面１０３には、４０５ｎｍのレーザビームＬを照射されると、白色光を発光する蛍光体が均一に分散されるか、又は蛍光体が塗布されて発光層が形成されている。この蛍光体としては、例えば、希土類元素で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体等が用いられる。従って、レーザディスプレイ装置１００では、ＧａＮ系半導体レーザから発光されたレーザビームＬにより画像表示面１０３を走査して画像を表示する際には、画像表示面１０３にレーザビームＬの反射光に加えて蛍光体から発光される白色光により画像が表示されるので、画像コントラストを高めて見易い画像を表示できる。
［レーザディスプレイ装置の動作］
次に、上記のように構成された本実施形態に係るレーザディスプレイ装置１００の動作について説明する。
【００６４】
レーザディスプレイ装置１００において、ファイバアレイ光源６６の合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から発散光状態で出射したレーザビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，及びＢ７の各々は、図６に示すように、コリメータレンズ１１〜１７によって平行光化される。平行光化されたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、集光レンズ２０によって集光され、マルチモード光ファイバ３０のコア３０ａの入射端面に収束する。
【００６５】
本実施形態では、コリメータレンズ１１〜１７及び集光レンズ２０によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバ３０とによって合波光学系が構成されている。即ち、集光レンズ２０によって上述のように集光されたレーザビームＢ１〜Ｂ７が、このマルチモード光ファイバ３０のコア３０ａに入射して光ファイバ内を伝搬し、１本のレーザビームＢに合波されてマルチモード光ファイバ３０の出射端部に結合された光ファイバ３１から出射する。
【００６６】
各レーザモジュール６４において、レーザビームＢ１〜Ｂ７のマルチモード光ファイバ３０への結合効率が０．８５で、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各出力が３０ｍＷの場合には、図４に示すように、アレイ状に配列された光ファイバ３１の各々について、出力１８０ｍＷ（＝３０ｍＷ×０．８５×７）の合波レーザビームＢを得ることができる。従って、６本の光ファイバ３１がアレイ状に配列されたレーザ出射部６８での出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）である。
【００６７】
例えば、半導体レーザと光ファイバを１対１で結合させた従来のファイバ光源では、通常、半導体レーザとしては出力３０ｍＷ（ミリワット）程度のレーザが使用され、光ファイバとしてはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ（開口数）０．２のマルチモード光ファイバが使用されているので、約１Ｗ（ワット）の出力を得ようとすれば、マルチモード光ファイバを４８本（８×６）束ねなければならず、発光領域の面積は０．６２ｍｍ２（０．６７５ｍｍ×０．９２５ｍｍ）であるから、レーザ出射部６８での輝度は１．６×１０６（Ｗ／ｍ２）、光ファイバ１本当りの輝度は３．２×１０６（Ｗ／ｍ２）である。
【００６８】
これに対し、本実施の形態では、上述した通り、マルチモード光ファイバ６本で約１Ｗの出力を得ることができ、レーザ出射部６８での発光領域の面積は０．００８１ｍｍ２（０．３２５ｍｍ×０．０２５ｍｍ）であるから、レーザ出射部６８での輝度は１２３×１０６（Ｗ／ｍ２）となり、従来に比べ約８０倍の高輝度化を図ることができる。また、光ファイバ１本当りの輝度は９０×１０６（Ｗ／ｍ２）であり、従来に比べ約２８倍の高輝度化を図ることができる。これにより、ＤＭＤ５０へ入射する光束の角度が小さくなり、結果として画像表示面１０３（被走査面）へ入射する光束の角度も小さくなるので、ビームスポットの焦点深度を深くできる。
【００６９】
表示パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ５０に接続された図示しないコントローラに入力され、コントローラ内のフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。
【００７０】
コントローラは、画像表示信号を受けると、ファイバアレイ光源６６を駆動させると共に、フレームメモリに記憶された画像データを複数ライン分ずつ順次読み出し、この画像データ（ライン画像データ）をデータ処理部へ出力する。データ処理部ではライン画像データに基づいて制御信号を生成する。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいてＤＭＤ５０のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。このとき、コントローラは、画像データを所定の変調周期毎にフレームメモリからデータ処理部へ出力させ、この変調周期毎にＤＭＤ５０のレーザビームＬに対する変調状態を変化させる。
【００７１】
ファイバアレイ光源６６からＤＭＤ５０にレーザ光が照射されると、ＤＭＤ５０のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザビームＬ（ビーム束）は、結像光学系１４６によりガルバノミラー１０４の光反射面１０５上に結像される。このとき、ガルバノ駆動制御部は、ＤＭＤ５０の変調周期に対応する角速度でガルバノミラー１０４を回転させる。これにより、所定の変調周期毎にＤＭＤ５０により変調されたビーム束がスクリーン１０２の画像表示面１０３上を副走査方向に沿って移動（副走査）し、画像表示面１０３上に画像データに対応する２次元画像が投影表示される。
【００７２】
また、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態では、ＤＭＤ５０には、主走査方向にマイクロミラーが８００個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に６００組配列されているが、本実施の形態では、コントローラにより一部のマイクロミラー列（例えば、８００個×１００列）だけが駆動されるように制御する。
【００７３】
図１５（Ａ）に示すように、ＤＭＤ５０の中央部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよく、図１５（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ５０の端部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよい。また、一部のマイクロミラーに欠陥が発生した場合は、欠陥が発生していないマイクロミラー列を使用するなど、状況に応じて使用するマイクロミラー列を適宜変更してもよい。
【００７４】
ＤＭＤ５０のデータ処理速度には限界があり、使用する画素数に比例して１ライン当りの変調速度が決定されるので、一部のマイクロミラー列だけを使用することで１ライン当りの変調速度が速くなる。一方、連続的に光ヘッドを被走査面に対して相対移動させる表示方式の場合には、副走査方向の画素を全部使用する必要はない。
【００７５】
例えば、６００組のマイクロミラー列の内、３００組だけ使用する場合には、６００組全部使用する場合と比較すると１ライン当り２倍速く変調することができる。また、６００組のマイクロミラー列の内、２００組だけ使用する場合には、６００組全部使用する場合と比較すると１ライン当り３倍速く変調することができる。更に、１００組だけ使用する場合には、１ライン当り６倍速く変調することができる。
【００７６】
使用するマイクロミラー列の数、即ち、副走査方向に配列されたマイクロミラーの個数は、１０以上で且つ２００以下が好ましく、１０以上で且つ１００以下がより好ましい。１画素に相当するマイクロミラー１個当りの面積は１５μｍ×１５μｍであるから、ＤＭＤ５０の使用領域に換算すると、１２ｍｍ×１５０μｍ以上で且つ１２ｍｍ×３ｍｍ以下の領域が好ましく、１２ｍｍ×１５０μｍ以上で且つ１２ｍｍ×１．５ｍｍ以下の領域がより好ましい。
【００７７】
使用するマイクロミラー列の数が上記範囲にあれば、図２及び図３に示すように、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザビームを照明光学系６７で略平行光化して、ＤＭＤ５０に照射することができる。ＤＭＤ５０によりレーザ光を照射する照射領域は、ＤＭＤ５０の使用領域と一致することが好ましい。照射領域が使用領域よりも広いとレーザ光の利用効率が低下する。
【００７８】
以上説明した本実施形態に係るレーザディスプレイ装置１００では、ＤＭＤ５０におけるマイクロミラー６２の配列方向のうち少なくとも列方向を副走査方向に対して傾き角θＩ傾け、この傾き角θＩを画像表示面１０３における主走査方向に沿ったビーム束の走査密度に応じて設定したことにより、主走査方向に対応する行方向に沿ってｊ個のマイクロミラー６２がＤＭＤ５０に配列され、かつ副走査方向に対応する列方向に沿ってｋ個のマイクロミラー６２がＤＭＤ５０に配列されているとした場合、副走査方向に対するマイクロミラー６２の列方向の傾き角θＩの大きさに応じてｊのＮ（Ｎは正の整数、Ｎ≦ｋ）倍、すなわち（ｊ×Ｎ）本のレーザビームＬにより画像表示面１０３における同一走査線上のそれぞれ異なる位置を走査できるようになるので、マイクロミラーの列方向の傾き角θＩの大きさを適宜調整することで、画像表示面１０３に表示される画像の画素密度を所要の密度へ増加できる。
【００７９】
なお、以上の本実施形態に係る記載では、空間光変調素子としてＤＭＤについて説明したが、空間光変調素子の一部の画素部のみを使用し、データ転送速度を高くするという制御方法は、液晶シャッターアレイ、干渉型シャッターアレイ等の構造が異なる他の空間光変調素子にも適用可能であり、装置の仕様等に応じてＤＭＤ以外の他の空間光変調素子を用いた場合にも、画素部の一部を用いることでデータ転送速度を向上できる。
【００８０】
この結果、ＧＬＶ等の一次元空間光変調素子を用いたディスプレイ装置のように表示画像の画素数の増加に応じて一次元空間光変調素子の設置個数を増加する必要が無くなり、ＤＭＤ５０の個数及び画素数を増加しなくても、マイクロミラー６２の列方向の傾き角θＩを所要の走査密度に応じて設定するだけで、所要の画素密度を有する画像を表示できるようになる。
【００８１】
またレーザディスプレイ装置１００では、マイクロミラー６２の列方向の傾き角θＩを、主走査方向に沿って複数Ｎ個のマイクロミラー６２が同一位置に位置するように設定してあることから、主走査方向に沿って同一走査線上の同一の位置（同一画素）をＤＭＤ５０のそれぞれ異なる列に配置されたＮ個のマイクロミラー６２により変調されたレーザビームにより画像表示体の被走査面をＮ回、走査（多重走査）できるので、ＤＭＤ５０の何れかのマイクロミラー６２に欠陥が存在する場合でも、このマイクロミラー６２の欠陥により生じる表示画像の画質低下を目立たなくすることができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーザディスプレイ装置１１０について説明する。図１６には、本発明の第２の実施形態に係るレーザディスプレイ装置が示されている。このレーザディスプレイ装置１１０は、スクリーン１０２の画像表示面１３７を赤色レーザビームＬＲ，緑色レーザビームＬＧ及び青色レーザビームＬＢが混合されたカラーレーザビームＬＭにより直接走査することにより、この画像表示面１３７上にカラー画像を投影表示するプロジェクタ型のものとして構成されている。なお、第２の実施形態に係るレーザディスプレイ装置１１０では、第１の実施形態に係るレーザディスプレイ装置１００と共通の部分について同一符号を付して説明を省略する。
【００８３】
図１６に示すように、レーザディスプレイ装置１１０には、光源装置として、赤色、緑色、青色の各色に応じた出力３Ｗの紫外光を発するテーパアンプ型の３個のＧａＮ系半導体レーザ（以下、単に「ＬＤ」という。）１１２，１１４，１１６が設けられている。これらのＬＤ１１２，１１４，１１６から出射されるレーザビームＬＲ，ＬＧ，ＬＢの光路上には、それぞれ照明光学系１１８，１２０，１２２、ＤＭＤ１２４，１２６，１２８及び結像光学系１３０，１３２，１３４が配置されている。ここで、照明光学系１１８，１２０，１２２、ＤＭＤ１２４，１２６，１２６及び結像光学系１３０，１３２，１３４は、それぞれレーザビームＬＲ，ＬＧ，ＬＢ毎に設けられている点を除いては、第１の実施形態に係る照明光学系６７、ＤＭＤ５０及び結像光学系１４６と共通の構成を有している。
【００８４】
レーザディスプレイ装置１００では、ＬＤ１１２，１１４，１１６から出射されたレーザビームＬＲ，ＬＧ，ＬＢがそれぞれ照明光学系１１８，１２０，１２２を通してＤＭＤ１２４，１２６，１２８へ入射し、ＤＭＤ１２４，１２６，１２８により赤色、緑色、青色の画像データに基いて変調される。これらの変調された３色のレーザビームＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、結像光学系１３０，１３２，１３４によりガルバノミラー１０４の光反射面１０５上に結像されると共に、光反射面１０５上で互いに混合される。
【００８５】
ガルバノミラー１０４は、第１の実施形態の場合と同様に、ＤＭＤ１２４，１２６，１２６の変調周波数に対応する角速度で回転し、レーザビームＬＲ，ＬＧ，ＬＢが混合されて生成されたカラーレーザビームＬＭをスクリーン１０２の方向へ反射すると共に、レーザビームＬＭを副走査に沿って偏向する。このレーザビームＬＭは、フレネルレンズ１０６を通してスクリーン１０２の画像表示面１３７へ投影され、カラー画像を表示する。
【００８６】
ここで、スクリーン１０２の画像表示面１３７には、カラーレーザビームＬＭの照射により赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ発光する３種類の蛍光体が表示画素毎に分散配置されている。ここで、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ発光する３種類の蛍光体としては、例えば、赤色蛍光体としてＺｎＣｄＳ：Ａｇ、緑色蛍光体としてＺｎＳ：Ｃｕ、青色蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇが使用される。
【００８７】
また、レーザビームＬＲ，ＬＧ，ＬＢをそれぞれ変調するＤＭＤ１２４，１２６，１２６は、第１の実施形態の場合と同様に、その短辺方向（列方向）が、スクリーン１０２における副走査方向（水平方向）と所定の傾き角θＩ（例えば、０．１°〜０．５°）を成すように僅かに傾斜されて配置されている。これにより、各マイクロミラーによるレーザビームＬの走査軌跡（走査線）のピッチが、ＤＭＤ１２４，１２６，１２６を傾斜させない場合の走査線のピッチより狭くなり、解像度を大幅に向上させることができ、また異なる列に属する複数のマイクロミラーにより同じ主走査線上における略同一の位置（ドット）が重ねて走査（多重走査）できるようになるので、ＤＭＤ１２４，１２６，１２６における何れかのマイクロミラーに動作不良等の欠陥が存在する場合でも、このマイクロミラーの欠陥により生じる表示画像の画像欠陥を目立たなくすることができる。
【００８８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るレーザディスプレイ装置２００について説明する。図２０には、本発明の第３の実施形態に係るレーザディスプレイ装置が示されている。このレーザディスプレイ装置２００は、３個のＤＭＤ２０８，２１０，２１２によりそれぞれ変調されたレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３（以下、「Ｌ１〜Ｌ３」と表す。）によりスクリーン１０２の画像表示面１０３を直接走査することにより、画像表示面１０３上に画像を投影表示するプロジェクタ型のものであり、特に動画表示に適したものとして構成されている。なお、第３の実施形態に係るレーザディスプレイ装置２００では、第１の実施形態に係るレーザディスプレイ装置１００と共通の部分について同一符号を付して説明を省略する。
【００８９】
図２０に示すように、レーザディスプレイ装置２００には、レーザビームＬ１〜Ｌ３の光源装置として３個のファイバアレイ光源２０２，２０４，２０６が設けられており、これらのファイバアレイ光源２０２，２０４，２０６から出射されるレーザビームＬ１〜Ｌ３の光路上には、それぞれ照明光学系６７、ＤＭＤ２０８，２１０，２１２及び結像光学系１４６が配置されている。ここで、レーザディスプレイ装置２００におけるファイバアレイ光源２０２，２０４，２０６及びＤＭＤ２０８，２１０，２１２は、レーザビームＬ１〜Ｌ３毎にそれぞれ独立して設けられている点を除いては、第１の実施形態に係るファイバアレイ光源６６及びＤＭＤ５０と共通の構成を有している。なお、光源装置としては、１個のファイバアレイ光源から出射されたレーザビームをハーフミラー等の分光素子により３本のレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３に分光し、これらのレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれＤＭＤ２０８，２１０，２１２に照射するようにしても良い。
【００９０】
レーザディスプレイ装置２００では、３個のファイバアレイ光源２０２，２０４，２０６から出射されたレーザビームＬ１〜Ｌ３がそれぞれ照明光学系６７を通してＤＭＤ２０８，２１０，２１２へ入射し、ＤＭＤ２０８，２１０，２１２によりそれぞれ変調される。このとき、ＤＭＤ２０８，２１０，２１２には、それぞれ異なる画像データに対応する制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が後述するコントローラ２１４から入力しており、ＤＭＤ２０８，２１０，２１２は、制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に従ってレーザビームＬ１〜Ｌ３をそれぞれ異なる状態に変調する。ＤＭＤ２０８，２１０，２１２により変調されたレーザビームＬ１〜Ｌ３は、それぞれ結像光学系１４６によりガルバノミラー１０４の光反射面１０５上に結像される。
【００９１】
ガルバノミラー１０４は、第１の実施形態の場合と同様に、ＤＭＤ２０８，２１０，２１２の変調周波数に対応する角速度で回転し、ＤＭＤ２０８，２１０，２１２により変調されたレーザビームＬ１〜Ｌ３をスクリーン１０２の方向へ反射すると共に、レーザビームＬ１〜Ｌ３を副走査方向に沿って所定の副走査速度で偏向する。これらのレーザビームＬ１〜Ｌ３は、フレネルレンズ１０６を通してスクリーン１０２の画像表示面１０３におけるそれぞれ異なる表示領域ＧＡ１，ＧＡ２，ＧＡ３へ投影され、これらの表示領域ＧＡ１，ＧＡ２，ＧＡ３に画像を表示する。
【００９２】
レーザディスプレイ装置２００は、装置の中央制御部等からの画像信号及び制御信号を受けて画像表示動作を制御するためのコントローラ２１４を備えており、このコントローラ２１４によりＤＭＤ２０８，２１０，２１２及びガルバノミラー１０４等が制御される。コントローラ２１４は、データ処理部２１６とミラー駆動制御部２１８とを備えている。コントローラ２１４は、１フレーム分の画像データがフレームメモリに入力すると、この１フレーム分の画像データを表示領域ＧＡ１，ＧＡ２，ＧＡ３にそれぞれ対応する３種類の部分画像データに分割し、この３種類の部分画像データをデータ処理部２１６に出力する。データ処理部２１６では、入力した３種類の部分画像データに基づいて３種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を生成し、ミラー駆動制御部２１８へ出力する。
【００９３】
ミラー駆動制御部２１８は、データ処理部２１６により生成された制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれＤＭＤ２０８，２１０，２１２へ出力する。これにより、各ＤＭＤ２０８，２１０，２１２における制御すべき領域内に配置されたマイクロミラー６２（図１０参照）がオン状態及びオフ状態の何れかに制御される。このとき、各ＤＭＤ２０８，２１０，２１２の制御すべき領域は、その副走査方向に沿った幅が第１実施形態に係るＤＭＤ５０の制御すべき領域と略等しくなっているが、制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３により制御されるマイクロミラー６２に対する単位時間当たりの制御回数は、第１実施形態に係るＤＭＤ５０と比較し、略１／３になる。
【００９４】
次に、上記のように構成された第３の実施形態に係るレーザディスプレイ装置２００の動作について説明する。
【００９５】
コントローラ２１４は、画像表示信号を受けると、ファイバアレイ光源２０２，２０４，２０６をそれぞれ駆動すると共に、フレームメモリに記憶された３種類の部分画像データからそれぞれ複数ライン分ずつのライン画像データを順次読み出し、このライン画像データをデータ処理部２１６へ出力する。データ処理部２１６では３種類のライン画像データに基づいて制御信号を生成し、ミラー駆動制御部２１８へ出力する。そして、ミラー駆動制御部２１８により、生成された３種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に基づいて各ＤＭＤ２０８，２１０，２１２のマイクロミラー６２がそれぞれオン状態又はオフ状態に制御される。
【００９６】
スクリーン１０２に１フレーム分の画像を表示する際には、コントローラ２１４は、１フレーム分の画像データから表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３にそれぞれ対応する部分画像データを生成し、これらの部分画像データからそれぞれ読み出されたライン画像データを画素変調周期毎にフレームメモリからデータ処理部２１６へ出力させる。
【００９７】
データ処理部２１６は、画素変調周期毎にライン画像データに基づいて制御信号を生成し、この制御信号をミラー駆動制御部へ出力する。そして、コントローラ２１８は、ミラー駆動制御部２１８により３種類の制御信号に基づいて３個のＤＭＤ２０８，２１０，２１２における各マイクロミラー６２の光変調状態をそれぞれ制御する。これにより、ＤＭＤ２０８，２１０，２１２によりそれぞれ変調されたレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３がそれぞれ異なる入射角でガルバノミラー１０４へ入射し、ガルバノミラー１０４により表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３へそれぞれ反射されると共に、画素変調周期に対応する副走査速度で表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３上を走査（副走査）するように副走査方向に沿って偏向される。これにより、表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３上には、それぞれ部分画像データに対応する画像が画像変調周期に対応する時間内に同時に表示される。
【００９８】
コントローラ２１４は、上記の制御をスクリーン１０２に表示される画像が新しいものに更新される周期である画像変調周期毎に繰り返すことにより、ＤＭＤ２０８，２１０，２１２により変調されたレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３によりスクリーン１０２上に動画を表示する。
【００９９】
以上説明した本実施形態に係るレーザディスプレイ装置２００では、ファイバアレイ光源２０２，２０４，２０６から出射されたレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３を表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３に対応する３種類の部分画像データに従って光変調状態がそれぞれ変化した３個のＤＭＤ２０８，２１０，２１２にそれぞれ照射し、これら３個のＤＭＤ２０８，２１０，２１２によりそれぞれ変調された複数のレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３（実際には、マイクロミラー６２単位で変調された光ビームの集合である光ビーム群）をガルバノミラー１０４により副走査方向に沿って偏向し、これら３本のレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３によりスクリーン１０２の画像表示面１０３における３個の表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３を同時走査する。これにより、３個のＤＭＤのうち、何れか１個のＤＭＤ２０８，２１０，２１２子により変調されたレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３により走査される表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３に含まれる副走査方向に沿った表示画素数が、画像表示面１０３全体に含まれる副走査方向に沿った全表示画素数の略１／３となるので、１個のＤＭＤ２０８，２１０，２１２におけるレーザビームＬ１〜Ｌ３の変調に使用されるマイクロミラーに対する単位時間当たりの変調回数が、第１の実施形態に係るレーザディスプレイ装置１００のように１個のＤＭＤ５０のみを用いてスクリーン１０２全体に画像を表示する場合と比較して略１／３になるので、各ＤＭＤ２０８，２１０，２１２のマイクロミラー６２の画素変調周期を略３倍にすることができる。
【０１００】
この結果、本実施形態に係るレーザディスプレイ装置２００によれば、表示画像の高精細化を実現しつつ、各ＤＭＤ２０８，２１０，２１２が有する固有の画素変調周期により得られる画像変調周期よりも短時間で画像を変調できる、すなわち各ＤＭＤ２０８，２１０，２１２が有する固有の画素変調周期により得られるフレームレートよりも高速（約３倍）のフレームレートで画像を表示できる。
【０１０１】
なお、本実施形態に係るレーザディスプレイ装置２００では、スクリーン１０２における画像表示面１０３を副走査方向に沿って３等分し、分割された領域をそれぞれ表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３としたが、これらの表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３を副走査方向に沿って部分的にオーバラップするように設定しても良い。このように表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３の一部をオーバラップさせることにより、各表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３間の繋ぎ目を目立たたなくすることができ、更に高品質の画像（動画）を得ることができる。
【０１０２】
また本実施形態に係るレーザディスプレイ装置２００では、画像表示面１０３の分割数を３として３個の表示領域ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３を設定したが、画像表示面１０３の分割数及びこれに等しいＤＭＤの個数は２以上であれば良く、この分割数及びＤＭＤの個数を増加することにより、各ＤＭＤの画素変調周期が一定でも、表示画像における副走査方向に沿った画素数（解像度）の増加及びフレームレートの増加にそれぞれ対応可能になるので、表示画像に要求される副走査方向に沿った解像度及びフレームレートに応じて分割数及びＤＭＤの個数を設定すれば良い。
【０１０３】
また本実施形態に係るレーザディスプレイ装置２００は、単一色の光源（ＧａＮ系半導体レーザ）を有するモノクロ画像の表示をするものとして説明したが、第２の実施形態に係るディスプレイ装置１１０のように、３色（赤色，緑色及び青色のレーザビーム毎にＮ個（例えば、３個ずつ）のＤＭＤを設け、ある色に対応するＮ個のＤＭＤによりそれぞれ変調されたレーザビームによりＮ個の表示領域を順次走査するようにすれば、第１の実施形態のディスプレイ装置１００ように１個のＤＭＤ５０のみを用いて画像表示面１０３全体に画像を表示する場合と比較し、Ｎ個のＤＭＤの画素変調周期を略３倍にすることができるので、高精細の表示画像のフルカラー化を実現しつつ、各ＤＭＤが有する固有の画素変調周期により得られるフレームレートよりも高速のフレームレートでカラー画像を表示できるようになる。
【０１０４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るレーザディスプレイ装置２３０について説明する。図２１には、本発明の第４の実施形態に係るレーザディスプレイ装置が示されている。このレーザディスプレイ装置２３０は、第３のレーザディスプレイ装置２００と同様に、３個のＤＭＤ２３２，２３４，２３６によりそれぞれ変調されたレーザビームＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３（以下、「ＬＳ１〜ＬＳ３」と表す。）によりスクリーン１０２の画像表示面１０３を直接走査することにより、画像表示面１０３上に画像を投影表示するプロジェクタ型のものであり、特に動画表示に適したものとして構成されている。なお、第４の実施形態に係るレーザディスプレイ装置２００では、第１の実施形態に係るレーザディスプレイ装置１００と共通の部分について同一符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
図２１に示すように、レーザディスプレイ装置２３０には、レーザビームＬ１〜Ｌ３の光源装置として３個のファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２が設けられている。これらのファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２は、基本的には、第１の実施形態に係るファイバアレイ光源６６と共通の構成を備えたレーザ光源であるが、極めて短い所定の発光時間（例えば、１．３μｓ）内に一定強度の発光（ストロボ発光）が可能とされたストロボ光源として構成されている。これらのファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２から出射されるレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３の光路上には、それぞれ照明光学系６７及びＤＭＤ２３２，２３４，２３６が配置されている。
【０１０６】
ここで、ＤＭＤ２３２は、レーザビームＬＳ１の光軸が結像光学系１４６の光軸と一致するようにレーザビームＬＳ１を変調する。またＤＭＤ２３４により変調されたレーザビームＬＳ２は、ＤＭＤ２３２と結像光学系１４６との間で結像光学系１４６の光軸と直角に交差し、ＤＭＤ２３６により変調されたレーザビームＬＳ３は、レーザビームＬＳ２に対して結像光学系１４６側で結像光学系１４６の光軸と直角に交差する。
【０１０７】
レーザディスプレイ装置２３０には、結像光学系１４６の光軸とレーザビームＬＳ１の光軸とが交差する位置に第１ハーフミラー２４４が配置されている。第１ハーフミラー２４４は、レーザビームＬＳ１を偏向することなく結像光学系１４６側へ透過させると共に、レーザビームＬＳ２をその光軸が結像光学系１４６の光軸と一致するように直角に偏向して結像光学系１４６側へ出射する。
【０１０８】
またレーザディスプレイ装置２３０には、結像光学系１４６の光軸とレーザビームＬＳ３の光軸とが交差する位置に第２ハーフミラー２４６が配置されている。第２ハーフミラー２４６は、レーザビームＬＳ１及びレーザビームＬＳ２を偏向することなく結像光学系１４６側へ透過させると共に、レーザビームＬＳ３をその光軸が結像光学系１４６の光軸と一致するように直角に偏向して結像光学系１４６側へ出射する。
【０１０９】
従って、レーザディスプレイ装置２３０では、３個のファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２から出射されたレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３がそれぞれ照明光学系６７を通してＤＭＤ２３２，２３４，２３６へ入射し、これらのＤＭＤ２３２，２３４，２３６によりそれぞれ変調されたレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３が第１ハーフミラー２４４及び第２ハーフミラー２４６又は第２ハーフミラー２４６を経て結像光学系１４６へ入射する。このとき、ＤＭＤ２３２，２３４，２３６には、それぞれ異なるライン画像データに対応するライン制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が後述するコントローラ２４８から入力しており、ＤＭＤ２３２，２３４，２３６は、ライン制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に従ってレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３をそれぞれ異なる状態に変調する。ＤＭＤ２３２，２３４，２３６により変調されたレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３は、それぞれ結像光学系１４６によりガルバノミラー１０４の光反射面１０５上に結像されると共に、反射面１０５上で１本のレーザビームＬに合成される。
【０１１０】
ガルバノミラー１０４は、第１の実施形態の場合と同様に、ＤＭＤ２３２，２３４，２３６の変調周波数に対応する角速度で回転し、レーザビームＬをスクリーン１０２の方向へ反射すると共に、レーザビームＬ３を副走査方向に沿って所定の副走査速度で偏向する。このレーザビームＬは、フレネルレンズ１０６を通してスクリーン１０２の画像表示面１０３へ投影され、画像表示面１０３上に画像を表示する。
【０１１１】
レーザディスプレイ装置２３０は、装置の中央制御部等からの画像信号及び制御信号を受けて画像表示動作を制御するためのコントローラ２４８を備えており、このコントローラ２４８によりファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２、ＤＭＤ２３２，２３４，２３６及びガルバノミラー１０４等が制御される。コントローラ２４８は、データ処理部２５０とミラー駆動制御部２５２とを備えている。コントローラ２４８は、１フレーム分の画像データがフレームメモリに入力すると、この１フレーム分の画像データをライン領域ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬ３にそれぞれ対応する３種類のライン画像データに分割し、この３種類のライン画像データをデータ処理部２５０に出力する。データ処理部２５０では、入力した３種類のライン画像データに基づいて３種類のライン制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を生成し、ミラー駆動制御部２５２へ出力する。
【０１１２】
ミラー駆動制御部２５２は、データ処理部２５０により生成されたライン制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３をそれぞれ所定の変調周期ＴでＤＭＤ２３２，２３４，２３６へ出力する。ここで、変調周期Ｔは、表示画像を構成する任意の各主走査線のライン変調周期ＴＬ、二次元空間光変調素子であるＤＭＤ２３２，２３４，２３６の個数をＭ（＝３）とした場合に、（ＴＬ×Ｍ）により算出される時間である。これにより、各ＤＭＤ２３２，２３４，２３６における制御すべき領域内に配置されたマイクロミラー６２（図１０参照）のうち、主走査方向に沿って配列された複数個のマイクロミラー６２がオン状態及びオフ状態の何れかに制御され、この光変調状態が変調周期Ｔで変化することになる。このとき、ライン制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により光変調状態が変化するマイクロミラー６２は、主走査方向に沿って１列に配列されたものに限定されず、１本の主走査線を複数個のマイクロミラー６２により多重走査する場合には、多重走査数と等しい数の列に含まれるマイクロミラー６２の光変調状態がライン制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により同時に変化する。
【０１１３】
次に、上記のように構成された第４の実施形態に係るレーザディスプレイ装置２３０の動作について説明する。
【０１１４】
コントローラ２４８は、画像表示信号を受けると、ファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２をそれぞれ変調周期Ｔでライン変調周期ＴＬと略等しい時間又はライン変調周期ＴＬよりも僅かに短い時間だけ順次発光するように駆動すると共に、フレームメモリに記憶された３種類のライン画像データからそれぞれ１ライン分ずつのライン画像データを順次読み出し、このライン画像データをデータ処理部２５０へ出力する。データ処理部２５０では３種類のライン画像データに基づいてライン制御信号を生成し、ミラー駆動制御部２５２へ出力する。
【０１１５】
そして、図２２のタイミングチャートに示すように、ミラー駆動制御部２５２により、生成された３種類のライン制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に基づいて各ＤＭＤ２３２，２３４，２３６の主走査方向に沿って配列されたマイクロミラー６２がそれぞれオン状態又はオフ状態に制御される。図２２のタイミングチャートに示すように、ライン制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ変調周期ＴＬでデータ内容が更新され、このデータ内容の更新に同期して各ＤＭＤ２３２，２３４，２３６の主走査方向に沿って配列されたマイクロミラー６２の光変調状態も更新される。
【０１１６】
また、各ファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２は、図２２に示すように変調周期Ｔでライン変調周期ＴＬと略等しい時間だけ順次発光する。これにより、ＤＭＤ２３２，２３４，２３６には、変調周期Ｔでライン変調周期ＴＬと略等しい時間だけレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３が順次照射される。従って、ファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２を１個の光源装置と考えると、この光源装置は、ファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２によりライン変調周期ＴＬに同期してレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３を順次発光する。各ＤＭＤ２３２，２３４，２３６は、それぞれライン制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に従ってレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３を変調する。これらのＤＭＤ２３２，２３４，２３６により変調されたレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３は、ライン変調周期ＴＬだけずれたタイミングで順次、ガルバノミラー１０４に入射し、反射面１０５上でレーザビームＬに合成されると共に、このレーザビームＬがガルバノミラー１０４により偏向されることによりスクリーン１０２の画像表示面１０３上を走査（副走査）し、１フレームの画像データに対応する画像を表示する。
【０１１７】
コントローラ２４８は、１フレームの画像の表示完了後、上記の制御をスクリーン１０２に表示される画像が新しいものに更新される周期である画像変調周期毎に繰り返すことにより、ＤＭＤ２３２，２３４，２３６により変調されたレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３によりスクリーン１０２上に動画を表示する。
【０１１８】
以上説明した本実施形態に係るレーザディスプレイ装置２３０では、ファイバアレイ光源２３８，２４０，２４２によりライン変調周期ＴＬに同期してストロボ発行したレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３を３個のＤＭＤ２３２，２３４，２３６に順次照射し、３個のＤＭＤ２３２，２３４，２３６における変調周期Ｔで光変調状態が変化する主走査方向に沿って配列されたマイクロミラー６２により順次変調されたレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３をガルバノミラー１０４により１本のレーザビームＬに合成し、このレーザビームＬを副走査方向に沿って偏向し、このレーザビームＬによりスクリーン１０２上を走査する。これにより、３個のＤＭＤ２３２，２３４，２３６により変調されたレーザビームＬＳ１〜ＬＳ３が１本のレーザビームＬに合成され、スクリーン１０２上を走査（投影）して画像を表示するので、第１の実施形態のように１個のＤＭＤ５０のみを用いてスクリーン１０２全体に画像を表示する場合と比較し、各ＤＭＤ２３２，２３４，２３６における１本の主走査線に対応する副走査方向に沿って配列されたマイクロミラー６２の画素変調周期を３倍にすることができる。
【０１１９】
この結果、本実施形態に係るレーザディスプレイ装置２３０によれば、表示画像の高精細化を実現しつつ、各ＤＭＤ２３２，２３４，２３６が有する固有の画素変調周期により得られる画像変調周期よりも短時間で画像を変調できる、すなわち各ＤＭＤ２３２，２３４，２３６が有する固有の画素変調周期により得られるフレームレートよりも高速（約３倍）のフレームレートで画像を表示できる。
【０１２０】
なお、本実施形態に係るレーザディスプレイ装置２３０では、スクリーン１０２における画像表示面１０３を副走査方向に３個のライン領域ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬ３を設定し、これらの３個のライン領域ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬ３にそれぞれ対応するように３個のＤＭＤ２３２，２３４，２３６を用いて画像を表示したが、ライン領域の設定数及びこれに等しいＤＭＤの個数は２以上であれば良く、このライン領域の設定数及びＤＭＤの個数を増加することにより、各ＤＭＤの画素変調周期が一定でも、表示画像における副走査方向に沿った画素数（解像度）の増加及びフレームレートの増加にそれぞれ対応可能になるので、表示画像に要求される副走査方向に沿った解像度及びフレームレートに応じて分割数を設定すれば良い。
【０１２１】
なお、以上説明した第１乃至第４の実施形態に係るレーザディスプレイ装置では、二次元空間光変調素子としてＤＭＤを用いた場合のみを説明したが、例えば、干渉型の空間変調素子を二次元的に配列した光シャッターアレイや液晶シャッターアレイを用いることもできる。ここで、干渉型の空間変調素子としては、ファブリペロー干渉を利用した光変調素子（干渉型光シャッタ）が挙げられる。
【０１２２】
この干渉型光シャッタを、図１７〜図１９を参照して説明する。図１７及び図１８に示すように、干渉型光シャッタは、入射光に対し所定角度を持って配置される一方の電極３０３と、一方の電極３０３に少なくとも空隙を挟んで対向する他方の電極３０４と、一方の電極３０３及び他方の電極間３０４に介装されて透明な可撓薄膜３０７とを具備し、一方の電極３０３及び他方の電極３０４間に電圧を印加することで発生したクーロン力によって可撓薄膜３０７を撓ませ該可撓薄膜３０７を透過する光を変調して出射するものである。
【０１２３】
即ち、一方の電極３０３は透明基板３０１に組み込まれて構成され、該一方の電極３０３の上側には誘電体多層膜ミラー３０５が設けられている。また透明基板３０１上には左右に支柱３０２が設けられており、該支柱３０２の上端面には可撓薄膜３０７が設けられている。可撓薄膜３０７の誘電体多層膜ミラー３０５に対向する下面にはもう１つの誘電体多層膜ミラー３０６が設けられている。従って、上下２つの誘電体多層膜ミラー３０５、３０６間には空隙３０９が形成されている。さらに可撓薄膜３０７の上面には一方の電極３０３と対向するように他方の電極３０４が設けられている。
【０１２４】
このように構成される干渉型光シャッタでは、図１９（Ａ）の状態に示すように、一方の電極３０３と他方の電極３０４との間の電源電圧Ｖｇｓの供給をＯＦＦとしたとき、上下２つの誘電体多層膜ミラー３０５、３０６間の空隙３０９の間隔はｔｏｆｆとなる。また、図１９（Ｂ）の状態に示すように、一方の電極３０３と他方の電極３０４と間の電源電圧Ｖｇｓの供給をＯＮとしたとき、上下２つの誘電体多層膜ミラー３０５，３０６間の空隙３０９の間隔はｔｏｎとなる。即ち、各電極３０３、３０４間に電圧Ｖｇｓを印加すると、発生したクーロン力によって可撓薄膜３０７が変形して空隙３０９の間隔が狭くなる。
【０１２５】
ここで、ｔｏｆｆは可撓薄膜３０７の成膜時に調整可能であり、またｔｏｎの制御は、印加される電圧Ｖｇｓと可撓薄膜３０７が変形したときに発生する復元力のバランスで可能となる。尚、より安定な制御を行うには、変位が一定となるように電極３０３と可撓薄膜３０７との間にスペーサを形成してもよい。このスペーサを絶縁体とした場合には、その比誘電率（１以上）により印加電圧を低減する効果があり、また導電性とした場合には、さらにこの効果は大きくなる。また、電極３０３、３０４とスペーサとを同一材料で形成してもよい。
【０１２６】
また、図１８に示すように、光シャッタの面法線と入射光のなす角がθｉのとき、干渉型光シャッタの光強度透過率Ｉｔは次式で与えられる。ここにおいて、Ｒは誘電体多層膜ミラー３０５、３０６の光強度反射率、ｎは空隙３０９の屈折率（空気の場合に１）、ｔは誘電体多層膜ミラー３０５、３０６間の空隙３０９の間隔、λは光の波長である。
【０１２７】
【数１】
2004094215.tif 000003
【０１２８】
ここで、ｔｏｎ、ｔｏｆｆを下記のように設定する（ｍ＝１）。ｔｏｎ＝１／２×λ［ｎｍ］、ｔｏｆｆ＝３／４×λ［ｎｍ］、λ＝４０５ｎｍである。また、誘電体多層膜ミラー３０５、３０６の光強度反射率Ｒ＝０．９とし、入射角θｉ＝０［ｄｅｇ］とし、空隙３０９を空気又は希ガスとして屈折率ｎ＝１とする。このときの干渉型光シャッタにおける光強度透過率の波長に対する特性は、電圧Ｖｇｓを印加しないとき（ｔｏｆｆのとき）は光を全く透過せず、電圧Ｖｇｓを印加したとき（ｔｏｎのとき）には半導体レーザ光の波長４０５［ｎｍ］を中心とした光を透過するようになる。
【０１２９】
干渉型光シャッタでは、一方の電極３０３及び他方の電極３０４との間に電圧Ｖｇｓを印加することで発生したクーロン力によって可撓薄膜３０７を撓ませ、多層膜干渉効果を発生することにより可撓薄膜３０７を透過する光を光変調することができる。尚、干渉の条件を満たせば、空隙３０９の間隔ｔ、屈折率ｎ、誘電体多層膜ミラー３０５、３０６の光強度反射率Ｒ等は何れの組み合わせであってもよい。また、電圧Ｖｇｓの値により間隔ｔを連続的に変化させると、透過スペクトルの中心波長を任意に変化させることが可能である。これにより透過光量を連続的に制御することも可能である。即ち、印加電圧による階調制御が可能となる。
【０１３０】
すなわち、上記のような干渉型光シャッタが主走査方向及び副走査方向にそれぞれ対応する行方向及び列方向に沿って二次元的に配列された光シャッタアレイにおいて、干渉型光シャッタの配列方向のうち少なくとも列方向を副走査方向に対して所定の傾き角θＩだけ傾けることにより、第１及び第２の実施形態の場合と同様に、解像度を大幅に向上させることができ、かつ何れかの干渉型光シャッタに欠陥が存在する場合でも、この干渉型光シャッタの欠陥により生じる表示画像の画像欠陥を目立たなくすることができる、という効果を得られる。
【０１３１】
また、第１乃至第４の実施形態に係るレーザディスプレイ装置は、スクリーン１０２，１３６の画像表示面１０３，１３７にレーザビームＬ、ＬＭを照射して、画像表示面１０３，１３７から反射光及び蛍光体からの発光により画像を表示するものであったが、ディスプレイパネルの画像表示面の裏面にレーザビームＬ，ＬＭを照射し、ディスプレイパネルを透過した光により画像を表示する背面投影型のレーザディスプレイ装置に、本発明の構成を適用しても、第１乃至第４の実施形態に係るレーザディスプレイ装置の場合と同様の効果を得られることは言うまでもない。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のディスプレイ装置によれば、空間光変調素子の個数及び画素数の増加をそれぞれ抑制しつつ、表示画像の高精細化を容易に実現でき、かつ装置の製造コストを抑制でき、また表示画像の高精細化を実現しつつ、空間光変調素子が有する固有の画素変調周期により得られるフレームレートよりも高速のフレームレートで画像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザディスプレイ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るレーザディスプレイ装置の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るレーザディスプレイ装置の構成を示す側面図である。
【図４】（Ａ）は図１に示す光ヘッドの構成を示す側面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は光ヘッドによる走査エリアの平面図である。
【図５】マルチモード光ファイバの構成を示す断面図である。
【図６】合波レーザ光源の構成を示す平面図である。
【図７】レーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図８】図７に示すレーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図９】図７に示すレーザモジュールの構成を示す部分側面図である。
【図１０】デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、ＤＭＤを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、光ビームの配置及び走査線を比較して示す平面図である。
【図１３】ＤＭＤにおけるマイクロミラーを千鳥状に配置した場合の光ビームの配置を示す平面図である。
【図１４】ＤＭＤにより変調された光ビームによりガルバノミラー上に得られる照光エリアの模式図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）は、ＤＭＤの使用領域の例を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係るレーザディスプレイ装置の構成を示す斜視図である。
【図１７】干渉型の空間変調素子の例を示す平面図である。
【図１８】図１７のＡ−Ａ断面図である。
【図１９】（Ａ）は干渉型光シャッタのオフ状態、（Ｂ）は干渉型光シャッタのオン状態を示す断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係るレーザディスプレイ装置の構成を示す斜視図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係るレーザディスプレイ装置の構成を示す斜視図である。
【図２２】図２１に示すレーザディスプレイ装置におけるライン制御信号とファイバアレイ光源の発光タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
５０　　　ＤＭＤ（空間光変調素子）
６２　　　マイクロミラー
６６　　　ファイバアレイ光源（光源手段）
７２　　　マイクロレンズアレイ（画素サイズ調整手段）
７４　　　マイクロレンズ
１００　　レーザディスプレイ装置
１０２　　スクリーン
１０３　　画像表示面
１０４　　ガルバノミラー（偏向手段）
１０５　　光反射面
１１０　　レーザディスプレイ装置
１２４，１２６，１２８　　ＤＭＤ（空間光変調素子）
１３６　　スクリーン
１３７　　画像表示面
１４６　　結像光学系
１３０，１３２，１３４　　結像光学系
２００　　レーザディスプレイ装置
２０２、２０４、２０６　　ファイバアレイ光源
２０８、２１０、２１２　　ＤＭＤ（空間光変調素子）
２１４　　コントローラ（画像制御手段）
２３０　　レーザディスプレイ装置
２３２、２３４、２３６　　ＤＭＤ（空間光変調素子）
２３８、２４０、２４２　　ファイバアレイ光源
２４８　　コントローラ（画像制御手段）
【図１】
2004094215.tif 000004
【図２】
2004094215.tif 000005
【図３】
2004094215.tif 000006
【図４】
2004094215.tif 000007
【図５】
2004094215.tif 000008
【図６】
2004094215.tif 000009
【図７】
2004094215.tif 000010
【図８】
2004094215.tif 000011
【図９】
2004094215.tif 000012
【図１０】
2004094215.tif 000013
【図１１】
2004094215.tif 000014
【図１２】
2004094215.tif 000015
【図１３】
2004094215.tif 000016
【図１４】
2004094215.tif 000017
【図１５】
2004094215.tif 000018
【図１６】
2004094215.tif 000019
【図１７】
2004094215.tif 000020
【図１８】
2004094215.tif 000021
【図１９】
2004094215.tif 000022
【図２０】
2004094215.tif 000023
【図２１】
2004094215.tif 000024
【図２２】
2004094215.tif 000025