專利名稱：光源裝置和圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光源裝置和一種包括該光源裝置的圖像顯示裝置。
背景技術：
已知，各種圖像顯示裝置具有用作光源(燈)的單元，并利用從該光源投射出的光來顯示圖像。
同時，眾所周知，適應白熾燈或熒光燈的原理的光源被看作是一種具有電極的光源。在白熾燈中，向比如燈絲的電極施加電流時，電極發(fā)射光。同樣，熒光燈在電極間進行放電，通過向熒光物質上照射由上述放電獲得的紫外線，發(fā)射可見光。
此外，已知所謂無電極放電燈是沒有電極的光源。這種無電極放電燈是這樣構成的應用電磁感應的原理，由高頻電流產生電磁波，該電磁波使玻璃管內的熒光物質發(fā)光。
此外，已知還有這樣一種結構的燈其中，激光照射在將被加熱的白熾發(fā)射體或者電子發(fā)射體上，使白熾發(fā)射體或者電子發(fā)射體發(fā)射光(參考專利文獻1)。
專利文獻1日本公開專利申請No.H06-243845例如，在彩色圖像顯示裝置中使用光源時，理想情況是使可見光波段越均勻越好，因為在彩色圖像所需的單色射線之間的強度平衡很容易實現(xiàn)，并且也能簡化設計。
此外，作為圖像顯示裝置，有一個問題就是要求光源為點光源，并且越小越好。
而且，作為基本特征，理想情況是光源的使用壽命越長越好。
然而，首先，在例如白熾燈的情況下，為了使可見光波段均勻一致，必須提高電極的溫度；可是，為了提高溫度，就必須增大施加的電流量，從而降低電效率。況且，因為作為發(fā)光源的電極的尺寸有限，而白熾燈電極的尺寸比較大，所以電極尺寸是最小值，即使將光線會聚，也不用作點光源。
此外，理論上來說要使白熾燈達到一個較長的使用壽命是很困難的，因為電極被耗損和損壞，在相當早階段便不再發(fā)光。
而且，在熒光燈的情況下，由于熒光燈是以水銀發(fā)射譜線為基礎的，因此可見光波段均勻性不好。此外，還有一個問題是作為熒光燈的整個熒光燈管是發(fā)光源，其不是一個點光源。
而且，例如考慮到在圖像顯示電平中控制發(fā)光/不發(fā)光，理論上高速脈沖驅動很困難，響應靈敏度非常低。同樣的描述也適用于上述白熾燈。例如，熒光燈要獲得較長的使用壽命也很困難，并且例如當以更高速度執(zhí)行發(fā)射/不發(fā)射光時，將會更快地出現(xiàn)衰減。
另一方面，就要求相當?shù)拈L使用壽命來說，利用電磁感應的無電極放電光源優(yōu)于比如前述白熾燈或熒光燈這樣的有電極光源。
然而，由于這種結構是從整個放電管中發(fā)射光的，所以很難使無電極放電光源成為點光源。另外，用通過施加高頻電流產生電磁波的結構，必須控制由高頻產生的漏電電場強度，而且由于結構復雜，因此很難使光源裝置的尺寸小型化。
應當指出，還已知在相應于顯示裝置光源的陰極射線管中，通過電子槍發(fā)出的電子束轟擊熒光物質，使熒光物質發(fā)光的結構。然而，當考慮到例如將整個陰極射線管作為一個光源時，減小尺寸是極其困難的。另外，為了顯示彩色圖像，采用電子束轟擊R、G和B熒光物質的結構是眾所周知的。在這種情況下，已知發(fā)光效率在各個R、G和B熒光物質中不相等。換句話說，按照彩色圖像顯示，伴隨在各個R、G和B熒光物質之間的發(fā)光效率的差別，出現(xiàn)相似的問題即光源的可見光波段不均勻性。

發(fā)明內容
因此，根據(jù)上面提到的問題，本發(fā)明目的是提供一種光源裝置，滿足相應的條件具有均勻的可見光波段，以點光源的形式存在，具有較長的使用壽命還提供一種使用這種光源裝置的圖像顯示裝置。
為此目的，首先，提供一種下列結構的光源裝置。
具體地說，光源裝置包括半導體激光器；激光器驅動裝置，用于使半導體激光器發(fā)射激光；和發(fā)光單元，在發(fā)光單元中密封氣體，通過要求能量或高于要求能量的激光照射，以離子化并發(fā)光，形成發(fā)光單元，將通過從激光半導體發(fā)射的要求能量或高于要求能量的激光照射到氣體獲得的光作為光源照射到外面。
根據(jù)上述結構，本發(fā)明的光源裝置使用目前具有較長的使用壽命的半導體激光器作為發(fā)光源。另外，通過給定離子化所需的能量，使從半導體激光器發(fā)射的激光照射到氣體上，從而獲得作為光源的光。在這種情況下，發(fā)光源的尺寸取決于從半導體激光器發(fā)射的激光波長。而且，從這種發(fā)光現(xiàn)象獲得的光是沒有伴隨熒光物質的熒光等的光。
此外，提供一種下列結構的圖像顯示裝置。
本發(fā)明的圖像顯示裝置包括光源單元和圖像顯示單元，通過從作為光源的光源單元發(fā)射的入射光顯示圖像。
此外，光源裝置是這樣組成半導體激光器；激光器驅動裝置，用于使半導體激光器發(fā)射激光；和發(fā)光單元，從半導體激光器發(fā)射的激光入射到發(fā)光單元上，在發(fā)光單元中密封了氣體，根據(jù)要求能量或高于要求能量激光的照射激勵白光發(fā)射，將作為光源的白光照射到外面。此外，圖像顯示單元包括單色光發(fā)生裝置，用于從作為光源的入射白光中產生所需顏色的單色光，和圖像光發(fā)生裝置，用于從由單色光發(fā)生裝置產生的單色光中產生視覺可識的圖像光。
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置，包括上面描述的光源裝置的等價結構，具有的結構是，從由光源單元進入的光中取得單色光作為光源，顯示從單色光中獲得的圖像。
這里，作為光源的光從本發(fā)明的光源單元發(fā)射，沒有上述熒光物質的熒光等伴隨，因此不受在熒光物質中產生的可見光波段的非均勻性影響。在從這種光取得單色光的情況下，不管取得的單色光是什么顏色，只要它是比如在可見光帶的范圍之內，發(fā)光效率就不受在熒光物質中產生的可見光波段的非均勻性的影響。
而且，作為光源的光具有的發(fā)光源的尺寸取決于半導體激光器發(fā)射的激光波長，這個事實表示，當激光最終變成圖像顯示光時，還能夠將其恢復到接近用作發(fā)光源的尺寸。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置的實施例的總體結構圖；圖2是表示在實施例的圖像顯示裝置中的光源裝置的結構示例透視圖；圖3是表示在實施例的圖像顯示裝置中的單色儀/掃描儀單元的結構示例透視圖；圖4A-4C是表示光源裝置單元改進示例的示意圖。
具體實施例方式
以下說明本發(fā)明的一個實施例。作為實施例，提供一個能顯示彩色圖像的圖像顯示裝置作為示例。
圖1概略地表示根據(jù)該實施例的圖像顯示裝置的結構。如圖所示，該實施例的圖像顯示裝置1主要由光源裝置單元2、單色儀/掃描儀單元3、和透光屏4組成。
光源裝置單元2是一種發(fā)射和投射作為光源的白光的裝置單元。從光源裝置單元2投射的白光進入單色儀/掃描儀單元3。
在單色儀/掃描儀單元3中，從進入的白光中取得所需的單色光成分照射在透光屏4的后面。
此外，單色儀/掃描儀單元3控制單色光的傳輸方向，使得單色光在透光屏4上能沿水平方向和垂直方向掃描，而照射在透光屏4后面的單色光變成預定尺寸的點光。因此，作為單色光光柵圖像的顯示圖像光投射在透光屏4上。觀看者從透光屏4的前面看到作為圖像投影在透光屏4上的顯示圖像光。
因此，根據(jù)輸入圖像信號所含的彩色數(shù)據(jù)進行從單色儀/掃描儀單元3中獲取單色光成分的操作。此外，還根據(jù)從相同圖像信號中復制的水平同步信號和垂直掃描信號進行水平掃描和垂直掃描。
圖2表示光源裝置單元2的結構示例。該光源裝置單元2主要由半導體激光器10、驅動電路11、和發(fā)光單元20組成。
例如，半導體激光器10發(fā)射和輸出預定波長的激光LT1，半導體激光器10被驅動電路11驅動發(fā)射激光。在這種情況下，由預定脈沖周期進行脈沖驅動，因此激光LT1也進行與上述脈沖周期一致的脈沖發(fā)光。
在該示例中，發(fā)光單元20的空腔21是六面體的盒形。
此外，物鏡31安裝在空腔21的一側面。通過在空腔21中形成的通光孔部分22將物鏡31接近中心的部分暴露在外。換句話說，光能夠透過在通光孔部分22的位置處空腔21內外之間的物鏡31。
此外，準直透鏡32安裝在與上述安裝物鏡的側面相鄰的一側面上，以致該準直透鏡接近中心的部分通過通光孔部分23暴露在外。因此，光也能夠透過空腔21內外之間的準直透鏡32。
在物鏡31和準直透鏡32以這種方式安裝的狀態(tài)下，將預定種類的氣體24密封到空腔21內部的空間中，以使例如保持預定氣壓。
從半導體激光器10投射的激光LT1通過通光孔部分22進入物鏡31，然后根據(jù)空腔21的空間會聚以被投射。此外，使透過物鏡31的激光LT1在例如空腔21中所示發(fā)光點Ps的位置聚焦。
隨著激光LT1的會聚，激光LT1的能量密度變得更大，所以在會聚位置處的能量變得更大。此外在這種情況下，在激光被會聚在發(fā)光發(fā)光點Ps的狀態(tài)下，獲得足以使氣體24離子化的激光LT1的能量。因此，發(fā)光氣體24在發(fā)光點Ps離子化。此時，因為由脈沖驅動發(fā)射激光LT1，所以在氣體24中出現(xiàn)離子化衰減；然而，在離子化衰減的過程中存在發(fā)光現(xiàn)象。
在這種情況下，由于上述氣體24的離子化通過發(fā)光現(xiàn)象獲得的光是所謂的白光。白光是指在作為光波段的可見光波段中分布有彩色成分的光。那么，在這種情況下，這樣獲得的白光通過附圖所示的準直透鏡32準直并投射到外面。通過這個準直透鏡32投射的白光LT2進入單色儀/掃描儀單元3。換句話說，這個白光LT2用作實施例的圖像顯示裝置1中顯示圖像的光源。
于是，在具有上述結構的實施例的光源裝置單元2中，在上述發(fā)光單元20中產生的白光是相對紅外線和紫外線之間的可見光波段其光譜分布近似均勻的光。換句話說，它不是那種在可見光波段中一種色彩成分的波段等級與某個色彩成分的另一種波段等級有很大差異的白光。
另一方面，當例如由電子放電產生的紫外線照射在熒光物質上，以便通過使熒光物質發(fā)光來獲得白光，或者使例如以白熾燈等為代表的燈絲的電極發(fā)光來獲得白光，所以在那些熒光物質和電極中固有的可見光波段的分布出現(xiàn)散射。換句話說，在上述的可見光波段中不能獲得均勻性分布。
還有，盡管上述發(fā)射的白光具有發(fā)光點Ps的發(fā)光源，但是在這種情況中的發(fā)光點Ps具體為激光LT1的焦點位置。
因此，激光LT1的波長是決定在這個發(fā)光點Ps處激光LT1的點尺寸的要素之一。還有，另一個要素是物鏡31的數(shù)值孔徑NA。
因此，在使本發(fā)明實施例中的焦點位置為發(fā)光源的情況下，發(fā)光源的尺寸可以通過選擇激光LT1的波長和物鏡31的數(shù)值孔徑NA來設定。此外，如果焦點是發(fā)光源，可以設定發(fā)光源的最小尺寸。
目前很容易以這種方式在大約從幾微米到小于1微米的范圍內設定發(fā)光源的尺寸。那么，如果發(fā)光源的尺寸大約在這個范圍內，實際上可以作為所謂的點光源處理。
再者，只要能夠獲得使氣體24離子化的足夠的激光能量，就不必使發(fā)光源的尺寸為最小尺寸，其與焦點一致。具體根據(jù)本發(fā)明實施例，在發(fā)光源成為焦點的情況下，發(fā)光源尺寸最小，也可以根據(jù)需要將發(fā)光源的尺寸設置成大于這個尺寸。
而且，根據(jù)上述的發(fā)光原理，從發(fā)光單元20產生的白光中不包括紫外光的成分。換句話說，光束沒有任何有害成分，也可以確保安全性。而且，不需要熒光物質等，因此，例如因為不使用比如水銀的有害材料，所以從這個觀點來看，能確保安全性并有利于全球環(huán)境。
而且，光源裝置單元2的結構采用發(fā)光單元20的簡單結構，其中安裝有半導體激光器10、驅動半導體激光器的驅動電路11、物鏡31、準直透鏡32等，密封氣體24形成空腔21。換句話說，因為結構簡單，所以設計和制造也簡單、靈活，還可以減少成本。
另外，從前面提供的說明可以理解，空腔21的主要作用是使激光能夠照射在氣體24上和將氣體24離子化產生的光照射到外面，同時保持氣體24處于密封狀態(tài)。
因此，只要在空腔21中形成傳播光的部分，以使通過例如物鏡會聚的光能照射在氣體24上，物鏡31可以處于不結合到空腔21中的狀態(tài)。在這方面，同樣的描述也適用于準直透鏡32。然而，如實施例所述的情況，如果物鏡31和準直透鏡32形成整體以結合到空腔21中，結果，形成光源裝置單元2的部件數(shù)就會減少，可以使結構簡化和小型化。
而且，由于相對于組成光源單元2的部件，只有半導體激光器10的性能隨著使用時間變壞，所以光源裝置單元2的使用壽命取決于半導體激光器10的使用壽命；然而，近年來，半導體激光器的使用壽命變長，例如，從幾十萬小時到幾百萬小時，比熒光燈的使用壽命長10～100倍。而且，即使高速重復比如閃光的開和關驅動，也可以防止其使用壽命像熒光燈那樣非常短。
此外，因為半導體激光器10高速響應，能應付諸如高頻閃光的脈沖驅動，所以也能獲得高適應性的驅動方法。這導致這種現(xiàn)象，當執(zhí)行移動圖像顯示時，能獲得高速響應。
而且，作為半導體激光器，有一種是可以由例如大約幾毫安的低電流來驅動的，當選用這種半導體激光器，光源裝置單元2的功率消耗將非常小。
此外，因為在組成光源裝置單元2的每個半導體激光器10和發(fā)光單元20中產生的熱量不是很大，所以，還具有例如在實際安裝裝置時的高適性和易于處理的優(yōu)點。
應注意，盡管沒有特別具體指定密封在腔21中的氣體的種類，但必須具有這種特性，即當具有固定等級或更大能量的激光照射時可激勵離子化。
例如，具體指定的示例有氫氣，氮氣，氧氣，氦氣，氬氣，氪氣，氙氣等。然而，如果實際應用中采用氮氣，因為氮氣便宜，將會提高性價比。
此外，考慮到氣體24的種類和實際照射在氣體24上的激光LT1的能量，應當設置空腔21中的氣壓以使氣體24離子化。
而且，從上述解釋可知，空腔21的主要作用是使激光能照射在氣體24上和使氣體24離子化產生的光照射到外面，同時保持其中的氣體24在密封狀態(tài)。因此，只要能在空腔21中形成傳播光的部分，以使通過例如物鏡會聚的光能夠照射在氣體24上，物鏡31可以不結合到空腔21中。
參考圖4A和4B，在這一方面還做了說明。圖2所示的空腔21如圖4A所示。在圖4A中，從半導體激光器10發(fā)射的激光LT1通過安裝到空腔21的物鏡31會聚，結果在空腔21中獲得發(fā)光點Ps。
另一方面，在圖4B的情況下，物鏡31設置在半導體激光器10和空腔21的激光LT1入射面之間。換句話說，空腔21和物鏡31不是一體地區(qū)形成，而是各自獨立地設置。在這個示例中也用這種結構，從半導體激光器10發(fā)射的激光LT1通過物鏡31會聚，結果在空腔21中獲得發(fā)光點Ps。
關于這種結構的改進，相同的解釋也適用于準直透鏡32。然而，如果是本發(fā)明實施例的這種情況，物鏡31和準直透鏡32一體地形成以結合到空腔21中，結果，形成光源裝置單元2的部件數(shù)減少，可以使結構更簡化和小型化。
而且，也可以采用圖4C所示的例子，假設作為獲得白光的條件，只需要在空腔21中獲得作為發(fā)光點Ps的激光LT1的會聚狀態(tài)。
也就是說，在這個示例中省略物鏡31，改為在激光照射的空腔21的表面上形成凹透鏡25。
從半導體激光器10投射的激光LT1進入空腔21，到達凹透鏡25后被反射。由凹透鏡25反射的激光LT1也會聚，以致于在空腔21中獲得發(fā)光點Ps。
此外，為了發(fā)射白光使氣體24離子化的條件是具有固定等級或更大能量的激光照射在氣體24上，例如使用多個半導體激光器，通過會聚這些半導體激光器照射的激光來收集所需能量。
也就是說，在空腔21的外部布置多個半導體激光器。那么，從這些半導體激光器照射的激光在空腔21中的一點交叉。激光交叉的點就是發(fā)光點Ps，可以獲得固定等級或更大能量的激光，所以通過離子化能獲得發(fā)光現(xiàn)象。在這種情況下，應當根據(jù)每個半導體激光器設定的激光功率、所需的激光能量等等，判定是否為每束激光的光路提供物鏡。
此外，空腔21的形狀也不必是立方體或者長方體形，如圖2所示，而可以近似于球體形。
接下來，參考圖3解釋單色儀/掃描儀單元3的結構示例。單色儀/掃描儀單元3是使用白光LT2進行圖像顯示的單元，所述白光LT2作為光源是從上述圖2所示的光源裝置單元2投射的。
首先，作為光源從光源裝置單元2投射的白光LT2進入物鏡41被會聚，如圖所示。設置物鏡41的焦點位置(焦距)，以使其位于鄰近透光屏4的后面，進入物鏡41的光經(jīng)過后面將要解釋的光路達到透光屏上。
從物鏡41投射的白光LT2進入衍射光柵43，衍射光柵43固定地安裝在第一工作臺部分42。
衍射光柵43具有波長選擇特性，根據(jù)進入的光的入射角度選擇一個反射光波段，其中被反射的入射光將被投射。也就是說，根據(jù)進入光的入射角度選擇不同的單色光LT3并投射。
在這種情況下，安裝有這種衍射光柵43的第一工作臺部分42是圓形。此外，第一工作臺部分42由第一工作臺驅動部分50驅動，如圖中箭頭A所示，在預定范圍之內以圓心為轉動軸沿順時針或者逆時針方向轉動。
相應于上述由第一工作臺驅動部分50驅動的第一工作臺部分42的旋轉，進入衍射光柵43的白光LT2的入射角改變。因此，僅從進入衍射光柵43的白光LT2中選擇根據(jù)入射角確定的單色光LT3的成分來反射和投射。
于是，假設由上述第一工作臺驅動單元50驅動的第一工作臺部分42的轉動范圍，設置成覆蓋如衍射光柵43選擇的波長的可見光的整個波長段(彩色單色光)。隨即，又假設第一工作臺部分的42旋轉動作以連續(xù)的形式進行。
在這種情況下，假設進行第一工作臺42的旋轉動作，作為反射光獲得的單色光成分在可見光的范圍內連續(xù)變化。
換句話說，根據(jù)本發(fā)明實施例，可見光范圍內整個波長段的單色光都可以從白光LT2中得到。
此外，在從實施例的光源裝置單元2投射的白光LT2中，相對于也在上面描述的可見光波段光譜分布近似均勻。因此，防止上述從白光LT2中獲得的單色光相對于取決于波帶(波長)的強度色散。換句話說，本發(fā)明的實施例只要采用在衍射光柵43上改變白光LT2入射角的結構，就可以獲得相對于強度沒有色散的任意單色光。具體地，在由衍射光柵43取得單色光的階段，在任意單色光中獲得幾乎固定的強度平衡。
此外，在這種情況下，第一工作臺驅動單元50驅動第一工作臺42，因此，基于相應輸入到實施例圖像顯示裝置1的各個像素的彩色數(shù)據(jù)設置第一工作臺42的轉動角度。
因此，白光LT2入射到衍射光柵43的角度明顯地由第一工作臺部分42的轉動角度來決定，從中能獲得由彩色數(shù)據(jù)表示的單色光作為反射光。第一工作臺驅動單元50驅動第一工作臺部分42以獲得這個轉動角度。
如果第一工作臺部分42的轉動角度如上所述連續(xù)變化，就能夠連續(xù)獲得顏色變化的單色光。因此，只要保證用于控制由第一工作臺驅動單元50和第一工作臺部分42組成的部分轉動角度的分辨率，就能夠毫無困難地保證與彩色數(shù)據(jù)分辨率相一致的適當顏色的單色光。
上述從衍射光柵43投射的單色光LT3通過狹縫45入射到反射鏡46。
實施例的衍射光柵43具有例如由結構原因引起的特征，其中在入射光具體的角度方面，除原始所需的波長外，還選擇另一種不同的波長。為了滿足這種情況，狹縫45設置成不能傳播上述另一種不同波長的光，結果只使原始所需波長的光入射到反射鏡46。
由反射鏡46反射的單色光LT3投射到透光屏4的后面。投射到透射屏4的后面的光點變成一個像素。
然后，通過例如在每個預定場圖像周期內、沿水平和垂直方向掃描透射屏4上作為像素的上述光點，形成上述透射屏4內得到的顯示圖像光LT4。
下面描述根據(jù)輸入圖像信號進行形成顯示圖像光LT4的顯示圖像操作。
首先，表示每個像素的色彩的彩色數(shù)據(jù)在預定時間內連續(xù)輸入到第一工作臺驅動單元50。第一工作臺驅動單元50驅動第一工作臺部分42，以確定其轉動位置，以便根據(jù)輸入的彩色數(shù)據(jù)獲得入射到衍射光柵43上的白光LT2的入射角度。
同時，根據(jù)從輸入圖像信號中提取的水平信號，第二工作臺驅動單元51驅動第二工作臺部分44轉動。
例如，第二工作臺部分44安裝成能夠沿箭頭B所示方向在預定范圍之內轉動，同時第一工作臺部分42安裝成能夠轉動。因第二工作臺部分44的轉動和移動，使從衍射光柵43作為反射光投射的單色光LT3的光點在反射鏡46上沿箭頭C方向移動。
獲得在反射鏡46上的單色光LT3光點的移動作為在透射屏4上沿水平方向的光點的移動。也就是說，進行水平掃描以形成顯示圖像光LT4。
還有，下面進行進行垂直掃描。
從圖像信號提取的垂直掃描信號輸入馬達驅動電路52。
馬達驅動電路52通過控制馬達47的轉動角度來控制馬達52的驅動，反射鏡46安裝到馬達47的轉動軸上，如圖所示。
因此，在這種情況下，反射鏡46的反射面的角度位置隨著馬達47的轉動而變化，使照射在透射屏4上的單色光LT3的光點沿箭頭D方向移動。也就是說，進行垂直掃描以形成顯示圖像光LT4。
從而，在透射屏4上獲得作為彩色光柵圖像的顯示圖像光LT4根據(jù)彩色數(shù)據(jù)控制第一工作臺部分42的轉動位置；根據(jù)水平掃描信號控制第二工作臺部分44的轉動位置；和根據(jù)垂直掃描信號控制反射鏡46的角度位置。因此，通過場(幀)方式進行彩色圖像顯示。
例如在不同的傳統(tǒng)顯示裝置中，一個像素的顏色用一組三原色R、G和B表示。以便通過驅動例如與三原色R、G和B相鄰的一組單元形成一個像素部分。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施例，因為如前所述從衍射光柵43能夠獲得可見光范圍內的任意單色光LT3，所以在透光屏4上獲得作為光點的一個像素代表例如根據(jù)彩色數(shù)據(jù)表示的顏色的一個像素。換句話說，該實施例考慮到在R、G和B熒光物質中的發(fā)光強度的平衡等，不用復雜的設計就很容易獲得任意單色光。
而且，由于作為單色光LT3的光源的白光LT2在可見光波段中具有均勻的波帶等級，所以在該實施例中，如上所述，相對上述單色光顯示的像素中的彩色平衡強度沒有色散。因此，設計不要求考慮各個彩色之間的失衡。
而且，在透光屏4上獲得的單色光LT3的光點是通過用物鏡41會聚白光LT2獲得的，白光LT2具有在圖2所示的發(fā)光點Ps的發(fā)光源。發(fā)光源的大小由激光LT1的波長和上述物鏡31的NA確定。
這里，為了減小在透光屏4上的光點尺寸，僅僅需要設置光路的距離，以使物鏡41的焦點位置沒置在透光屏4的后面。那么，由于從作為發(fā)光源的發(fā)光點Ps中獲得入射在物鏡41上的白光LT2這個事實，所以也使在物鏡41的焦點位置的光點尺寸與白光LT2的發(fā)光源的尺寸相符。
因此，使透射屏4上的單色光LT3的光點尺寸為等于發(fā)光點Ps的最小尺寸。此外，大于這個的單色光LT3的光點尺寸可通過改變在物鏡41和透光屏4之間的光路的距離任意確定。
如上所述，發(fā)光點Ps的尺寸范圍從幾微米到小于1微米，因此與例如另一個顯示裝置中形成的尺寸幾十微米的像素的情況相比，尺寸甚至更小。換句話說，根據(jù)該實施例的圖像顯示裝置，可以使用比以前更小的像素形成顯示圖像，結果容易獲得更高分辨率的顯示圖像。
應當指出，上面提到的單色儀/掃描儀單元3的結構只是一個示例，就驅動其以移動光點進行水平和垂直掃描和控制產生單色光等方面來說，也可以考慮其它結構。例如，可以想到采用稱作MEMS(微機電系統(tǒng))的技術來進行這些操作。使用MEMS技術，單色儀/掃描儀單元3比圖3所示的結構的尺寸小很多。
此外，此前說明的實施例的光源裝置單元2的應用不局限于具有上述結構的圖像顯示裝置，例如光源裝置單元2可應用到其它需要光源的各種顯示裝置，例如液晶顯示裝置，投影裝置等。而且，也考慮將光源裝置單元2用作除顯示裝置的光源外的其它裝置的光源。
例如，根據(jù)本發(fā)明實施例的光源裝置單元2可用作醫(yī)療儀器。具體假設一種情況，當白光照射人體內某一染病部位時，該部位僅僅吸收某一具體波長(光譜)。在這種情況下，通過使用根據(jù)本發(fā)明的光源在可見光波段具有均勻的波帶等級，測量當白光被會聚并照射在人體時獲得的局部吸收光譜?；跍y量結果和相對每個染病部位光譜吸收都不相同的特性，能夠確定染病部位的患病癥狀種類。因而，本發(fā)明的光源適于用作檢測和診察染病部位裝置的光照射單元。
還有，當考慮利用在涂有鹵化銀的膠片、相紙、薄膜等上照射光產生化學反應的圖像形成裝置，則可以使用本發(fā)明的光源裝置。在這種情況下，由于經(jīng)過會聚來自根據(jù)本發(fā)明的光源裝置的白光獲得的光點尺寸非常小，所以可以形成細微圖像或圖案。此外，由于白光的光譜分布均勻，也容易獲得任意可見光。換句話說，能獲得成像時容易選擇顏色和微型化的圖像形成裝置。
如上所述，本發(fā)明的光源裝置作為光源投射白光，所述白光伴隨由半導體激光器發(fā)射的激光產生的氣體的離子化獲得。在這種情況下，當它會聚到足夠使氣體24離子化的一個能量級時，發(fā)光點的尺寸由激光波長和激光的會聚度確定。那么，以這種方式獲得的發(fā)光點極其小，實際中可以看作點光源。
此外，以這種方式獲得的白光在可見光波段具有均勻的波帶等級。
此外，在光源裝置具有這種結構的情況下，光源裝置的使用壽命主要取決于半導體激光器的使用壽命，半導體激光器的使用壽命相當長，因此光源裝置的使用壽命也較長。特別地，因為即使半導體激光器例如以高頻驅動開/關，也不會出現(xiàn)明顯的衰減，因此即使要求這種高頻驅動，也能夠確保長的使用壽命。
而且，作為本發(fā)明的光源裝置，由于至少半導體激光器和使這種半導體激光器的激光以所需能量或更多能量入射在密封氣體上的結構是必要的，所以這種裝置的結構可以更加簡化。因此，可以減少成本，也使結構的靈活性變大。而且，能預料驅動半導體激光器的比驅動別的光源功耗低。
此外，在本發(fā)明使用的圖像顯示裝置中，從這種光源裝置獲得的白光作為光源，從光源白光中獲取單色光，使用獲取的單色光顯示圖像。
因此，由于在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，從具有可見光的均勻波帶等級的白光中獲取單色光，所以不管波長帶，作為輸出的單色光可以獲得幾乎均勻的發(fā)光強度。換句話說，相對于熒光物質等的特性，不需要考慮例如色散，可以顯示具有良好的彩色平衡的圖像。
而且，在這種情況下，作為光源的白光是點光源，如果使它會聚或者通過例如一個透鏡等，可以使從這種白光獲取的單色光的光點尺寸較小，甚至等于原始點光源的尺寸。由于單色光的光點尺寸與形成顯示圖像的像素的尺寸一致，所以根據(jù)本發(fā)明也可以容易地形成高分辨率的圖像。
參考附圖已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應當理解，本發(fā)明不局限于這些具體的實施例，本領域的技術人員不脫離由所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍，能夠對其進行各種變化和修改。
權利要求
1.一種光源裝置，包括半導體激光器；激光器驅動裝置，用于使所述半導體激光器發(fā)射激光；和發(fā)光單元，從所述半導體激光器發(fā)射的激光入射到發(fā)光單元上，在發(fā)光單元中密封了氣體，根據(jù)要求能量或高于要求能量的激光的照射而激勵白光發(fā)射，以將所述白光作為光源照射到外面。
2.一種圖像顯示裝置，包括光源單元和圖像顯示單元，從所述光源單元投射的光作為光源進入所述圖像顯示單元，以進行圖像顯示，其中所述光源單元包括半導體激光器；激光器驅動裝置，用于使所述半導體激光器發(fā)射激光；和發(fā)光單元，從所述半導體激光器發(fā)射的激光入射到發(fā)光單元上，在發(fā)光單元中密封了氣體，根據(jù)要求能量或高于要求能量的激光的照射而激勵白光發(fā)射，以將所述白光作為光源照射到外面；以及所述圖像顯示單元包括單色光發(fā)生裝置，用于從作為光源的所述入射白光中產生所需顏色的單色光，和圖像光發(fā)生裝置，用于從由所述單色光發(fā)生裝置產生的單色光中產生視覺可識的圖像光。
3.根據(jù)權利要求2的圖像顯示裝置，其中所述單色光發(fā)生裝置包括衍射光柵，其根據(jù)光的入射角度反射和投射變化的單色光。
4.根據(jù)權利要求2的圖像顯示裝置，其中所述圖像光發(fā)生裝置至少包括屏，和具有所需焦距的透鏡裝置，以便來自所述光源單元、通過所述圖像光發(fā)生裝置照射在所述屏上的光具有預定的點尺寸，并設置在所需位置。
5.根據(jù)權利要求4的圖像顯示裝置，其中所述圖像光發(fā)生裝置還包括水平掃描裝置，對照射在所述屏上的光進行水平掃描，和垂直掃描裝置，對照射在所述屏上的光進行垂直掃描。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光源裝置和一種具有高性能的圖像顯示裝置。在光源裝置單元(2)中，光源是通過用半導體激光器(10)發(fā)射的激光使氣體(24)離子化產生的光發(fā)射獲得的白光(LT2)。這種白光的光源實際上可作為點光源。此外，白光在可見光波段具有均勻的波段等級。而且，組成圖像顯示裝置，以便從將要顯示的白光中取得用于彩色圖像的單色光。相對由圖像顯示裝置顯示的圖像，可使像素小到近似與光源相等的程度。此外，顯示的單色光的發(fā)光強度的平衡幾乎均勻，沒有色散。
文檔編號H04N9/31GK1538497SQ20041004514
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權日2003年4月16日
發(fā)明者島田裕 申請人:索尼株式會社