JP5429343B2 - Image display device - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、画像表示装置及び偏光変換拡散部材に関する。   The present invention relates to an illumination device, an image display device, and a polarization conversion diffusing member.

近年、照明装置により光変調装置を照明し、その光変調装置から射出された画像光を投射レンズ等の投射光学系によりスクリーンに拡大投射するプロジェクタが広く知られている。
そのプロジェクタの照明装置として、従来はメタルハライドランプやハロゲンランプ等が利用されていたが、近年では照明装置およびプロジェクタの小型化を図るため、半導体レーザ（ＬＤ）の利用が提案されている。レーザ光源の利点として、小型化以外にも、色再現性がよいことや、輝度およびコントラストの高い映像表示が可能であること、瞬時点灯が可能であることなどが挙げられる。 2. Description of the Related Art In recent years, projectors that illuminate a light modulation device with an illumination device and enlarge and project image light emitted from the light modulation device onto a screen using a projection optical system such as a projection lens are widely known.
Conventionally, metal halide lamps, halogen lamps, and the like have been used as illumination devices for the projectors, but in recent years, use of semiconductor lasers (LDs) has been proposed in order to reduce the size of the illumination devices and projectors. Advantages of the laser light source include not only miniaturization but also good color reproducibility, video display with high brightness and contrast, and instant lighting.

しかしながら、レーザ光はコヒーレント光であるため、拡大投射された映像光には、明点および暗点がランダムに分布したスペックルパターンが生じる。スペックルパターンは、投射光学系の各点からの出射光が不規則な位相関係で干渉することによって生じるものである。このスペックルパターンを有する映像は、観察者にぎらぎらとしたちらつき感を与えるため問題である。   However, since the laser light is coherent light, a speckle pattern in which bright spots and dark spots are randomly distributed is generated in the enlarged projected image light. The speckle pattern is generated when light emitted from each point of the projection optical system interferes with an irregular phase relationship. An image having this speckle pattern is a problem because it gives a glare and glimmer to the observer.

この問題を解決するため、光源から射出された光を拡散板により拡散させ、スペックルノイズを低減させる画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
特許文献１に記載のディスプレイ装置では、レーザ光源から射出された光は拡散素子により拡散され、拡散された光はレンズにより空間的光変調器に集束される。そして、空間的光変調器によって画像に変換された光は観察面に表示される。 In order to solve this problem, an image display device has been proposed in which light emitted from a light source is diffused by a diffusion plate to reduce speckle noise (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
In the display device described in Patent Document 1, light emitted from a laser light source is diffused by a diffusion element, and the diffused light is focused on a spatial light modulator by a lens. The light converted into an image by the spatial light modulator is displayed on the observation surface.

また、特許文献２に記載の投射型画像表示装置では、第１次元表示素子から射出された光はガルバノミラーにより走査され、走査された光は振動しているディフューザを通過する。これにより、ディフューザから射出された光は拡散されて、投射レンズによりスクリーン上に拡大投射される。   In the projection type image display device described in Patent Document 2, the light emitted from the first dimensional display element is scanned by a galvanometer mirror, and the scanned light passes through a vibrating diffuser. Thereby, the light emitted from the diffuser is diffused and projected on the screen by the projection lens.

また、特許文献３に記載の画像表示システムでは、第１の光学系により、光源から射出された光による中間像が光拡散角変換素子上に形成され、光拡散角変換素子に入射する入射角より光拡散角変換素子から射出される射出角を大きくする。そして、光拡散角変換素子を振動させることにより、スペックルパターンの時間的変化が人間の眼において積分され、スペックルノイズを低減することが可能となる。   In addition, in the image display system described in Patent Document 3, the first optical system forms an intermediate image of light emitted from the light source on the light diffusion angle conversion element, and the incident angle incident on the light diffusion angle conversion element. The emission angle emitted from the light diffusion angle conversion element is increased. By oscillating the light diffusion angle conversion element, the temporal change of the speckle pattern is integrated in the human eye, and speckle noise can be reduced.

特開平６−２０８０８９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-208089 特開２００５−８４１１７号公報JP 2005-84117 A 特開２００６−５３４９５号公報JP 2006-53495 A

しかしながら、上記特許文献１，２に記載の技術では、拡散板により光源から射出された光を拡散させてスペックルノイズを低減させているが、拡散板だけでは、人間の眼で知覚できないレベルまでスペックルノイズを低減することは難しい。
また、特許文献３の技術では、光拡散角変換素子の散乱角と投射レンズの飲み込み角との関係を最適化することにより、多くの散乱パターンをスクリーン上に投影できるため、明るく、かつ、スペックルを低減した画像を投影可能である。しかしながら、この構成の場合も人間の眼で知覚できないレベルまでスペックルノイズを低減することは難しい。 However, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, speckle noise is reduced by diffusing the light emitted from the light source by the diffusion plate, but to a level that cannot be perceived by human eyes with only the diffusion plate. It is difficult to reduce speckle noise.
In the technique of Patent Document 3, since many scattering patterns can be projected on the screen by optimizing the relationship between the scattering angle of the light diffusion angle conversion element and the swallowing angle of the projection lens, it is bright and has specs. It is possible to project an image with reduced noise. However, even in this configuration, it is difficult to reduce speckle noise to a level that cannot be perceived by human eyes.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、より確実にスペックルノイズを低減することが可能な照明装置、画像表示装置及び偏光変換拡散部材を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an illumination device, an image display device, and a polarization conversion diffusing member that can more reliably reduce speckle noise. To do.

本発明の画像表示装置は、被投射面を照射する画像表示装置であって、レーザ光を射出するレーザ光源と、入射するレーザ光の偏光方向を第１の偏光方向に変換して射出させる第１の領域と、入射するレーザ光の偏光方向を第２の偏光方向に変換して射出させる第２の領域と、を有し、前記レーザ光源の後段に配置された偏光変換装置と、前記レーザ光源の後段に配置され、入射するレーザ光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置の後段に配置され、入射するレーザ光を前記被投射面に投射する投射手段と、前記偏光変換装置の後段に設けられた光拡散部と、を備え、前記偏光変換装置が前記投射手段の開口絞りまたは瞳位置に配置され、前記光拡散部は前記光変調装置の中間像位置に配置され、前記偏光変換装置により前記光源から射出されたレーザ光の偏光方向を前記領域ごとに変換した後、変換されたレーザ光を前記光拡散部により拡散させることを特徴とする。 An image display apparatus according to the present invention is an image display apparatus that irradiates a projection surface, a laser light source that emits laser light, and a polarization direction of incident laser light that is converted into a first polarization direction and emitted. A polarization conversion device disposed at a subsequent stage of the laser light source, and a second region that converts the polarization direction of the incident laser light into a second polarization direction to be emitted, and the laser A light modulation device that is arranged downstream of the light source and modulates the incident laser light in accordance with an image signal; a projection unit that is arranged in the rear stage of the light modulation device and projects the incident laser light on the projection surface; A light diffusing unit provided at a subsequent stage of the polarization conversion device, wherein the polarization conversion device is disposed at an aperture stop or a pupil position of the projection unit, and the light diffusion unit is located at an intermediate image position of the light modulation device. Arranged by the polarization converter After converting the polarization direction of the laser light emitted from the light source to each of said areas, the converted laser beam, characterized in that diffusing by the light diffusing portion.

本発明に係る画像表示装置では、レーザ光源から射出されたレーザ光は、光変調装置により画像信号に応じて変調され、変調されたレーザ光は投射手段により被投射面に投射される。このとき、被投射面に投射されるレーザ光は、例えば、光変調装置により変調され、偏光変換素子に入射する。すなわち、光変調装置から射出された画像は領域ごとに偏光方向が変換される。そして、偏光方向の異なるレーザ光が被投射面に投射される。したがって、偏光方向の異なるレーザ光同士は干渉しないので、被投射面に投射される画像のスペックルノイズを低減することが可能となる。また、偏光変換装置が投射手段の開口絞りまたは瞳位置に配置されているため、様々な空間周波数に異なる偏光情報を与えることが可能となる。さらに、レーザ光の偏光方向が偏光変換装置により領域ごとに変換された後、光変調装置の中間像位置に配置された光拡散部によってさらに拡散される。すなわち、領域ごとに偏光方向の異なるレーザ光を拡散させているため、被投射面において偏光方向の異なるレーザ光が重畳される。そのため、被投射面に投射される画像のスペックルノイズをより低減することが可能となる。
また、本発明の画像表示装置において、前記第１の領域および前記第２の領域の大きさは、前記投射手段の開口絞りの大きさより小さいことが好ましい。
本発明に係る画像表示装置において、前記第１の領域および前記第２の領域の大きさは、投射手段の開口絞りの大きさより小さいため、スペックルノイズを確実に低減することが可能となる。
また、本発明の画像表示装置において、前記偏光変換装置は回転または揺動させられることが好ましい。
また、光変調装置が液晶素子である場合、偏光部材を用いて特定の偏光方向のレーザ光を光変調装置に入射させている。そこで、偏光変換装置を液晶素子の後段側に配置することにより、効率良く領域ごとに偏光方向の異なるレーザ光を被投射面に投射することが可能となる。 In the image display device according to the present invention, the laser light emitted from the laser light source is modulated in accordance with the image signal by the light modulation device, and the modulated laser light is projected onto the projection surface by the projection means. At this time, the laser light projected on the projection surface is modulated by, for example, a light modulation device and enters the polarization conversion element. That is, the polarization direction of the image emitted from the light modulation device is converted for each region. Then, laser beams having different polarization directions are projected onto the projection surface. Therefore, since laser beams having different polarization directions do not interfere with each other, it is possible to reduce speckle noise of an image projected on the projection surface. In addition, since the polarization conversion device is arranged at the aperture stop or pupil position of the projection means, it is possible to give different polarization information to various spatial frequencies. Further, after the polarization direction of the laser light is converted for each region by the polarization conversion device , the laser light is further diffused by the light diffusion unit disposed at the intermediate image position of the light modulation device. That is, since the laser beams having different polarization directions are diffused for each region, the laser beams having different polarization directions are superimposed on the projection surface. Therefore, it is possible to further reduce speckle noise of the image projected on the projection surface.
In the image display device of the present invention, it is preferable that the size of the first region and the second region is smaller than the size of the aperture stop of the projection unit.
In the image display device according to the present invention, since the sizes of the first region and the second region are smaller than the size of the aperture stop of the projection unit, speckle noise can be reliably reduced.
In the image display device of the present invention, it is preferable that the polarization converter is rotated or rocked.
In the case where the light modulation device is a liquid crystal element, laser light having a specific polarization direction is made incident on the light modulation device using a polarizing member. Therefore, by arranging the polarization conversion device on the rear stage side of the liquid crystal element, it becomes possible to efficiently project laser beams having different polarization directions for each region onto the projection surface.

本発明に係る画像表示装置では、光拡散部により、レーザ光源から射出されたレーザ光、あるいは、偏光変換装置から射出されたレーザ光を拡散させる。すなわち、光拡散部を備えることにより、より確実にレーザ光を拡散させることができるため、被投射面に投射される画像のスペックルノイズをより効果的に低減させることが可能となる。   In the image display device according to the present invention, the laser light emitted from the laser light source or the laser light emitted from the polarization conversion device is diffused by the light diffusing unit. That is, by providing the light diffusing unit, the laser light can be more reliably diffused, so that speckle noise of an image projected on the projection surface can be more effectively reduced.

また、本発明の画像表示装置は、前記偏光変換装置及び前記光拡散部が、前記光変調装置と前記被投射面との間の光路上に配置され、少なくとも前記光拡散部が、前記光変調装置から射出されたレーザ光により中間像が形成される位置に配置されていることが好ましい。   In the image display device of the present invention, the polarization conversion device and the light diffusing unit are disposed on an optical path between the light modulating device and the projection surface, and at least the light diffusing unit includes the light modulating unit. It is preferably arranged at a position where an intermediate image is formed by laser light emitted from the apparatus.

本発明に係る画像表示装置では、光変調装置により変調されたレーザ光は、例えば、偏光変換装置により領域ごとに偏光方向が変換されて、光拡散部により拡散される。このとき、中間像が形成される位置に、光拡散部が配置されているため、光拡散部により中間像を拡散して被投射面に画像を投射する。したがって、被投射面に投射される画像のスペックルノイズをより確実に低減することが可能となる。   In the image display device according to the present invention, the laser light modulated by the light modulation device has its polarization direction converted for each region by the polarization conversion device, for example, and is diffused by the light diffusion unit. At this time, since the light diffusing unit is disposed at a position where the intermediate image is formed, the intermediate image is diffused by the light diffusing unit and the image is projected onto the projection surface. Therefore, speckle noise of an image projected on the projection surface can be more reliably reduced.

また、本発明の画像表示装置は、前記光変調装置と前記光拡散部との間の光路上に中間像形成光学系が配置され、前記中間像形成光学系により前記中間像が形成されることが好ましい。   In the image display device of the present invention, an intermediate image forming optical system is disposed on an optical path between the light modulation device and the light diffusing unit, and the intermediate image is formed by the intermediate image forming optical system. Is preferred.

本発明に係る画像表示装置では、光変調装置により変調されたレーザ光は、中間像形成光学系により中間像が形成され、光拡散部により拡散される。また、偏光変換装置により、被投射面に投射されるレーザ光の偏光方向は、領域ごとに異なるため、被投射面に投射される画像のスペックルノイズを低減することが可能となる。
したがって、中間像形成光学系により中間像を形成することで、より確実に光拡散部の位置に中間像を形成することができるため、被投射面に投射される画像のスペックルノイズをより確実に低減することが可能となる。 In the image display device according to the present invention, the laser light modulated by the light modulation device forms an intermediate image by the intermediate image forming optical system and is diffused by the light diffusion portion. In addition, since the polarization direction of the laser light projected onto the projection surface is different for each region by the polarization conversion device, it is possible to reduce speckle noise in the image projected onto the projection surface.
Therefore, by forming the intermediate image with the intermediate image forming optical system, the intermediate image can be more reliably formed at the position of the light diffusing portion, so speckle noise of the image projected on the projection surface can be more reliably generated. It becomes possible to reduce it.

また、本発明の画像表示装置は、前記光拡散部が前記他方の面に２つの光を干渉させることにより形成されることが好ましい。   In the image display device of the present invention, it is preferable that the light diffusing portion is formed by causing two lights to interfere with the other surface.

本発明に係る画像表示装置では、２つの光を干渉させることにより光拡散部が形成されるため、光拡散部により高次回折光の発生を制御することができる。すなわち、２つの光を照射し、不要な高次回折光が発生しないような光拡散部を形成することにより、光の利用効率を向上させることが可能となる。   In the image display device according to the present invention, since the light diffusing portion is formed by causing two lights to interfere with each other, generation of high-order diffracted light can be controlled by the light diffusing portion. That is, it is possible to improve the light utilization efficiency by irradiating two lights and forming a light diffusion portion that does not generate unnecessary high-order diffracted light.

また、本発明の画像表示装置は、前記光拡散部が回折素子であることが好ましい。
本発明に係る画像表示装置では、光拡散部が回折素子であるため、光拡散部において拡散されるレーザ光の拡散角を所定の範囲内にすることができる。したがって、レーザ光の利用効率を向上させることが可能となる。 In the image display device of the present invention, it is preferable that the light diffusion portion is a diffraction element.
In the image display device according to the present invention, since the light diffusion portion is a diffraction element, the diffusion angle of the laser light diffused in the light diffusion portion can be within a predetermined range. Therefore, it becomes possible to improve the utilization efficiency of laser light.

また、本発明の画像表示装置は、前記偏光変換装置により前記光源から射出されたレーザ光の偏光方向を前記領域ごとに変換した後、変換されたレーザ光を前記光拡散部により拡散させることが好ましい。   In the image display device of the present invention, after the polarization direction of the laser light emitted from the light source by the polarization conversion device is converted for each region, the converted laser light is diffused by the light diffusion unit. preferable.

本発明に係る画像表示装置では、偏光変換装置によりレーザ光の偏光方向を領域ごとに変換した後、変換されたレーザ光を光拡散部により拡散させる。すなわち、領域ごとに偏光方向の異なるレーザ光を拡散させているため、被投射面において偏光方向の異なるレーザ光が重畳されるので、被投射面に投射される画像のスペックルノイズをより効果的に低減することが可能となる。   In the image display device according to the present invention, after the polarization direction of the laser beam is converted for each region by the polarization conversion device, the converted laser beam is diffused by the light diffusion unit. In other words, since laser light having a different polarization direction is diffused in each region, laser light having a different polarization direction is superimposed on the projection surface, so that speckle noise of an image projected on the projection surface is more effective. It becomes possible to reduce it.

また、本発明の画像表示装置は、前記偏光変換装置は、常光線と異常光線との位相差が異なる複屈折性材料からなることが好ましい。
本発明に係る画像表示装置では、偏光変換装置は、常光線と異常光線との位相差が異なる複屈折性材料からなるため、領域ごとに偏光方向を効率良く変換することが可能となる。 In the image display device of the present invention, it is preferable that the polarization conversion device is made of a birefringent material having a phase difference between an ordinary ray and an extraordinary ray.
In the image display device according to the present invention, since the polarization conversion device is made of a birefringent material in which the phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray is different, the polarization direction can be efficiently converted for each region.

また、本発明の画像表示装置は、前記レーザ光源から射出されたレーザ光の波長をλとし、前記常光線と前記異常光線との位相差をＲｅとすると、０≦Ｒｅ≦λ／２であることが好ましい。   In the image display device of the present invention, 0 ≦ Re ≦ λ / 2, where λ is the wavelength of the laser beam emitted from the laser light source and Re is the phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray. It is preferable.

本発明に係る画像表示装置では、偏光変換装置は、常光線と異常光線との位相差Ｒｅが、０≦Ｒｅ≦λ／２の範囲である複屈折性材料からなるため、領域ごとに複数種の偏光方向のレーザ光を射出することができるため、スペックルノイズを低減することが可能となる。   In the image display device according to the present invention, the polarization conversion device is made of a birefringent material in which the phase difference Re between the ordinary ray and the extraordinary ray is in the range of 0 ≦ Re ≦ λ / 2. Therefore, it is possible to reduce speckle noise.

また、本発明の画像表示装置は、サンドブラスト処理により前記凹部を形成することが好ましい。
本発明に係る画像表示装置では、サンドブラスト処理により、簡易な方法で、凹部を形成することが可能となる。 In the image display device of the present invention, it is preferable that the concave portion is formed by sandblasting.
In the image display device according to the present invention, the concave portion can be formed by a simple method by sandblasting.

また、本発明の画像表示装置は、フォトリソグラフィ法及びエッチングにより前記凹部を形成することが好ましい。   In the image display device of the present invention, it is preferable to form the concave portion by photolithography and etching.

本発明に係る画像表示装置では、フォトリソグラフィ法及びエッチングにより、簡易な方法で、凹部を形成する。また、マスクの開口部の大きさや透過率を変えることにより、凹部の大きさを変えることができるため、サンドブラスト処理に比べて、設計通りに凹部を形成することが可能となる。   In the image display device according to the present invention, the concave portion is formed by a simple method by photolithography and etching. Further, since the size of the concave portion can be changed by changing the size of the opening of the mask and the transmittance, the concave portion can be formed as designed as compared with the sandblasting process.

また、本発明の画像表示装置において、前記第１の領域および前記第２の領域の大きさは、前記光変調装置の画像形成領域の大きさより小さいことが好ましい。   In the image display device of the present invention, it is preferable that the size of the first region and the second region is smaller than the size of the image forming region of the light modulation device.

本発明に係る画像表示装置において、前記第１の領域および前記第２の領域の大きさは、光変調装置の画像形成領域の大きさより小さいため、画像形成領域から射出された画像は、偏光変換装置を通過した際、偏光方向の異なる複数の領域に分割される。したがって、領域ごとに偏光方向の異なる画像が被投射面に投射されるため、スペックルノイズを確実に低減することが可能となる。   In the image display device according to the present invention, since the size of the first region and the second region is smaller than the size of the image forming region of the light modulation device, the image emitted from the image forming region is polarization-converted. When it passes through the device, it is divided into a plurality of regions having different polarization directions. Therefore, since images having different polarization directions for each region are projected onto the projection surface, speckle noise can be reliably reduced.

また、本発明の偏光変換拡散部材は、入射するレーザ光の偏光方向を第１の偏光方向に変換して射出させる第１の領域と、入射するレーザ光の偏光方向を第２の偏光方向に変換して射出させる第２の領域と、を有し、基材の一方の面に設けられた偏光変換装置と、前記基材の、前記一方の面と反対の他方の面に設けられ、入射するレーザ光を拡散させる光拡散部と、を備え、前記光拡散部が前記他方の面に２つの光を干渉させることにより形成されることを特徴とする。   Further, the polarization conversion diffusing member of the present invention includes a first region for converting the polarization direction of the incident laser light into the first polarization direction to be emitted, and a polarization direction of the incident laser light in the second polarization direction. A second region to be converted and emitted, and a polarization conversion device provided on one surface of the base material, and provided on the other surface of the base material opposite to the one surface and incident A light diffusing portion for diffusing the laser light to be formed, and the light diffusing portion is formed by causing two lights to interfere with the other surface.

本発明に係る偏光変換拡散部材では、２つの光を干渉させることにより光拡散部が形成されるため、光拡散部により高次回折光の発生を制御することができる。すなわち、２つの光を照射し、不要な高次回折光が発生しないような拡散層を形成することにより、光の利用効率を向上させることが可能となる。   In the polarization conversion diffusing member according to the present invention, since the light diffusing portion is formed by causing two lights to interfere with each other, the generation of high-order diffracted light can be controlled by the light diffusing portion. That is, it is possible to improve the light use efficiency by irradiating two lights and forming a diffusion layer that does not generate unnecessary high-order diffracted light.

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタを示す平面図である。1 is a plan view showing a projector according to a first embodiment of the invention. 図１のプロジェクタの投射装置を示す平面図である。It is a top view which shows the projection apparatus of the projector of FIG. 図１のプロジェクタの偏光変換部を示す正面図であるIt is a front view which shows the polarization conversion part of the projector of FIG. 図１のプロジェクタの偏光変換部を示す断面図であるIt is sectional drawing which shows the polarization conversion part of the projector of FIG. 図１のプロジェクタの偏光変換部を通過するレーザ光の偏光方向の違いを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the difference in the polarization direction of the laser beam which passes the polarization conversion part of the projector of FIG. 本発明の第２実施形態に係るプロジェクタを示す平面図である。It is a top view which shows the projector which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係るプロジェクタを示す平面図である。It is a top view which shows the projector which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the projector which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the projector which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図８，図９のプロジェクタの偏光変換部を示す正面図である。It is a front view which shows the polarization conversion part of the projector of FIG. 8, FIG. 本発明の第４実施形態に係る偏光変換拡散部材を示す平面図である。It is a top view which shows the polarization conversion diffusion member which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る偏光変換拡散部材を示す平面図である。It is a top view which shows the polarization conversion diffusion member which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態に係る偏光変換拡散部材の形成方法を示す平面図である。It is a top view which shows the formation method of the polarization conversion diffusion member which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７実施形態に係る偏光変換拡散部材の形成方法を示す平面図である。It is a top view which shows the formation method of the polarization conversion diffusion member which concerns on 7th Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る照明装置、画像表示装置及び拡散部材の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, embodiments of an illumination device, an image display device, and a diffusion member according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.

［第１実施形態］
本発明のプロジェクタの第１実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態においては、プロジェクタとして空間光変調装置で生成された画像情報を含む色光を投射系を介してスクリーン上に投射する投射型のプロジェクタを例に挙げて説明する。 [First Embodiment]
A projector according to a first embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, a projector that projects color light including image information generated by a spatial light modulation device on a screen as a projector on a screen will be described as an example.

本実施形態に係るプロジェクタ（画像表示装置）１では、図１に示すように、反射型のスクリーン（被投射面）５０を用い、スクリーン５０の正面側からスクリーン５０上に画像情報を含む光を投射する。
プロジェクタ１は、光源装置（レーザ光源）１０と、光変調装置２０と、ダイクロイックプリズム（色光合成手段）３０と、投射装置（投射手段）４０とを備えている。また、以下の説明においては、光変調装置を液晶ライトバルブと称する。 In the projector (image display device) 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a reflective screen (projected surface) 50 is used, and light including image information is projected onto the screen 50 from the front side of the screen 50. Project.
The projector 1 includes a light source device (laser light source) 10, a light modulation device 20, a dichroic prism (color light combining unit) 30, and a projection device (projection unit) 40. In the following description, the light modulation device is referred to as a liquid crystal light valve.

光源装置１０は、赤色のレーザ光を射出する赤色光源装置（レーザ光源）１０Ｒと、緑色のレーザ光を射出する緑色光源装置（レーザ光源）１０Ｇと、青色のレーザ光を射出する青色光源装置（レーザ光源）１０Ｂとからなる。
また、液晶ライトバルブ（光変調装置）２０は、赤色光源装置１０Ｒから射出されたレーザ光を画像情報に応じて光変調する２次元の透過型の赤色用光変調装置２０Ｒと、緑色光源装置１０Ｇから射出されたレーザ光を画像情報に応じて光変調する２次元の透過型の緑色用光変調装置２０Ｇと、青色光源装置１０Ｂから射出されたレーザ光を画像情報に応じて光変調する２次元の透過型の青色用光変調装置２０Ｂとからなる。さらに、ダイクロイックプリズム３０は、各光変調装置２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂにより変調された各色光を合成するものである。
また、投射装置４０は、ダイクロイックプリズム３０で合成されたレーザ光をスクリーン（被投射面）５０上に投射するものである。 The light source device 10 includes a red light source device (laser light source) 10R that emits red laser light, a green light source device (laser light source) 10G that emits green laser light, and a blue light source device that emits blue laser light (laser light source). Laser light source) 10B.
The liquid crystal light valve (light modulation device) 20 includes a two-dimensional transmissive red light modulation device 20R that modulates the laser light emitted from the red light source device 10R according to image information, and a green light source device 10G. Two-dimensional transmissive green light modulator 20G that modulates the laser light emitted from the light source according to image information, and two-dimensional light that modulates the laser light emitted from the blue light source device 10B according to the image information. And a transmissive blue light modulation device 20B. Further, the dichroic prism 30 synthesizes each color light modulated by each light modulator 20R, 20G, 20B.
The projection device 40 projects the laser beam synthesized by the dichroic prism 30 onto a screen (projected surface) 50.

各光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、レーザ光を射出する光源１１と、光源１１から射出されたレーザ光を回折する回折光学素子１２と、回折光学素子１２において回折したレーザ光の射出角度を調整する角度調整用光学素子１４とを備えている。なお、各光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの構成はこれに限るものではない。   Each of the light source devices 10R, 10G, and 10B adjusts the light source 11 that emits laser light, the diffractive optical element 12 that diffracts the laser light emitted from the light source 11, and the emission angle of the laser light diffracted by the diffractive optical element 12. And an angle adjusting optical element 14. In addition, the structure of each light source device 10R, 10G, 10B is not restricted to this.

投射装置４０について図２を用いて説明する。なお、図２は、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに入射したレーザ光がスクリーン５０に投射される光路図を見易くするために、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ、投射装置４０、スクリーン５０を直線配置として示し、また、ダイクロイックプリズム３０を省略している。
投射装置４０は、図２に示すように、光路上に第１レンズ群４１と、偏光変換板（偏光変換装置）４３と、第２レンズ群４５とをこの順に備えている。偏光変換板４３は、中心部である回転軸Ｐを中心にアクチュエータ（図示略）により回転される。なお、偏光変換板４３の中心部を回転軸Ｐとしたが、これに限らず、偏光変換板４３の端部を回転軸Ｐとしても良い。 The projection device 40 will be described with reference to FIG. 2 shows the liquid crystal light valves 20R, 20G, and 20B, the projection device 40, and the screen 50 in order to make it easy to see the optical path diagram in which the laser light incident on the liquid crystal light valves 20R, 20G, and 20B is projected on the screen 50. A linear arrangement is shown, and the dichroic prism 30 is omitted.
As shown in FIG. 2, the projection device 40 includes a first lens group 41, a polarization conversion plate (polarization conversion device) 43, and a second lens group 45 in this order on the optical path. The polarization conversion plate 43 is rotated by an actuator (not shown) around a rotation axis P that is a central portion. Although the central portion of the polarization conversion plate 43 is the rotation axis P, the present invention is not limited to this, and the end portion of the polarization conversion plate 43 may be the rotation axis P.

第１レンズ群（中間像形成光学系）４１は、ダイクロイックプリズム３０において合成されたレーザ光を偏光変換板４３上またはその近傍に中間像として形成する。また、第１レンズ群４１は、開口絞り４２に対して略対称に配置された前段レンズ群４１ａ、後段レンズ群４１ｂからなる等倍結像レンズである。また、前段レンズ群４１ａ、後段レンズ群４１ｂは、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの視野角特性を考慮して両側テレセントリック特性を有することが望ましい。前段レンズ群４１ａ、後段レンズ群４１ｂは、複数の凸レンズおよび凹レンズを含んで構成されているが、レンズの形状、大きさ、配置間隔および枚数、テレセントリック性、倍率その他のレンズ特性は、要求される特性によって適宜変更されるものである。   The first lens group (intermediate image forming optical system) 41 forms the laser beam synthesized in the dichroic prism 30 as an intermediate image on or near the polarization conversion plate 43. The first lens group 41 is an equal-magnification imaging lens including a front lens group 41a and a rear lens group 41b that are arranged substantially symmetrically with respect to the aperture stop 42. Further, it is desirable that the front lens group 41a and the rear lens group 41b have both-side telecentric characteristics in consideration of the viewing angle characteristics of the liquid crystal light valves 20R, 20G, and 20B. The front lens group 41a and the rear lens group 41b are configured to include a plurality of convex lenses and concave lenses, but the shape, size, arrangement interval and number of lenses, telecentricity, magnification and other lens characteristics are required. It is appropriately changed depending on the characteristics.

偏光変換板４３は、図３に示すように、複数の領域Ａを有しており、複数種の偏光方向を有するレーザ光が複数の領域Ａから射出されるようになっている。すなわち、例えば、第１の領域Ａ１及び第４の領域Ａ４から射出されたレーザ光の偏光方向は、振動方向の異なる直線偏光であり、第２の領域Ａ２及び第３の領域Ａ３から射出されるレーザ光の偏光方向は、楕円偏光となっている。なお、複数の領域Ａから射出されるレーザ光の偏光方向は、すべて異なっていても、同じ偏光方向がいくつか存在していても良い。
さらに、偏光変換板４３は、図３に示すように、第１レンズ群４１により形成された中間像Ｔが形成される位置に配置されている。偏光変換板４３の各領域Ａの大きさは、中間像Ｔの大きさより小さくなっている。また、第１レンズ群４１は等倍結像レンズであるため、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの画像形成領域の大きさが中間像Ｔと略同じ大きさである。したがって、偏光変換板４３の各領域Ａの大きさは、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの画像形成領域の大きさより、小さくなっている。
なお、偏光変換板４３の各領域Ａの大きさが開口絞り４２の大きさより小さくしても良い。
本実施形態では、偏光変換板４３の領域Ａの大きさは、すべて同じであるが、すべて異なっていても良く、また、何種類かの大きさが混ざっていても良い。 As shown in FIG. 3, the polarization conversion plate 43 has a plurality of regions A, and laser light having a plurality of types of polarization directions is emitted from the plurality of regions A. That is, for example, the polarization directions of the laser light emitted from the first region A1 and the fourth region A4 are linearly polarized light having different vibration directions, and are emitted from the second region A2 and the third region A3. The polarization direction of the laser light is elliptically polarized. Note that the polarization directions of the laser beams emitted from the plurality of regions A may all be different, or some of the same polarization directions may exist.
Further, as shown in FIG. 3, the polarization conversion plate 43 is disposed at a position where the intermediate image T formed by the first lens group 41 is formed. The size of each region A of the polarization conversion plate 43 is smaller than the size of the intermediate image T. Further, since the first lens group 41 is an equal-magnification imaging lens, the size of the image forming area of the liquid crystal light valves 20R, 20G, and 20B is substantially the same as that of the intermediate image T. Accordingly, the size of each region A of the polarization conversion plate 43 is smaller than the size of the image forming regions of the liquid crystal light valves 20R, 20G, and 20B.
Note that the size of each region A of the polarization conversion plate 43 may be smaller than the size of the aperture stop 42.
In the present embodiment, the sizes of the regions A of the polarization conversion plate 43 are all the same, but they may all be different, or several types of sizes may be mixed.

具体的には、偏光変換板４３は、図４に示すように、ダイクロイックプリズム３０から合成されたレーザ光が入射する入射端面４３ａと反対の射出端面４３ｂに互いに異なる深さの複数の矩形状の凹部（凹凸構造）４３Ｍを有している。これにより、偏光変換板４３から射出されるレーザ光は拡散される。また、１つの凹部４３Ｍが図３に示す１つの領域Ａとなっている。
また、偏光変換板４３は、光弾性係数の高い材料、例えば、ポリカーボネートから形成されている。そして、ポリカーボネートは、延伸時に材料に加わる応力により、延伸方向とそれと略垂直な方向とに異なる屈折率を有することが可能であり、１軸性の光学異方性を有する複屈折材料として機能する。 Specifically, as shown in FIG. 4, the polarization conversion plate 43 has a plurality of rectangular shapes with different depths on the exit end face 43b opposite to the entrance end face 43a on which the laser light synthesized from the dichroic prism 30 enters. It has a recess (uneven structure) 43M. Thereby, the laser beam emitted from the polarization conversion plate 43 is diffused. Further, one recess 43M forms one region A shown in FIG.
The polarization conversion plate 43 is made of a material having a high photoelastic coefficient, for example, polycarbonate. Polycarbonate can have different refractive indexes in a stretching direction and a direction substantially perpendicular to the stretching direction due to stress applied to the material during stretching, and functions as a birefringent material having uniaxial optical anisotropy. .

次に、偏光変換板４３の各領域Ａを通過するレーザ光の偏光方向について、図５を参照して説明する。なお、図５では、領域Ａａ及び領域Ａｂから射出されるレーザ光の偏光方向を分かりやすく説明するために、他の領域Ａｃ，Ａｄ，Ａｅ…の大きさより大きく図示する。また、実際には、偏光変換板４３の領域Ａごとにダイクロイックプリズム３０によって合成されたレーザ光が入射するのではなく、入射端面４３ａの全体にレーザ光が入射する。
ここで、偏光変換板４３を形成する材料の光弾性係数をＣ［Ｐａ^-1］とし、延伸時に材料に加わる応力をσ［Ｐａ］とすると、常光線と異常光線との屈折率差は、 Next, the polarization direction of the laser light passing through each region A of the polarization conversion plate 43 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the size of the other regions Ac, Ad, Ae... Is larger than that of the other regions Ac, Ad, Ae... For easy understanding of the polarization direction of the laser light emitted from the regions Aa and Ab. In practice, the laser beam synthesized by the dichroic prism 30 is not incident on each region A of the polarization conversion plate 43, but is incident on the entire incident end face 43a.
Here, when the photoelastic coefficient of the material forming the polarization conversion plate 43 is C [Pa ⁻¹ ] and the stress applied to the material during stretching is σ [Pa], the refractive index difference between the ordinary ray and the extraordinary ray is

で表される。
また、屈折率差Δｎを有する材料は、隣接する領域Ａの厚みの差をｄとすると、 It is represented by
In addition, a material having a refractive index difference Δn has a thickness difference between adjacent regions A as d.

の関係が成り立つ。したがって、隣接する領域Ａの厚みの差ｄにより、常光線と異常光線とに位相差Ｒｅを与えることが可能となり、レーザ光は偏光変換板４３を通過することにより、領域Ａごとに偏光方向が異なる。 The relationship holds. Therefore, the phase difference Re can be given to the ordinary ray and the extraordinary ray due to the thickness difference d between the adjacent regions A, and the polarization direction of the laser light passes through the polarization conversion plate 43 so that the polarization direction is different for each region A. Different.

これにより、１軸性光学異方性を有する材料からなる偏光変換板４３に、偏光変換板４３の材料の光軸に対して４５°傾いた直線偏光の光線が入射した際に、隣接する領域Ａの厚みの差ｄの違いにより位相差Ｒｅが異なる。すなわち、図５に示すように、偏光変換板４３の射出端面４３ｂから射出される光線の偏光方向が、領域Ａごとに異なる。例えば、領域Ａａから射出される射出光の偏光方向は、常光線と異常光線との光学的距離が異なり位相が同じであるため、入射光と同じ矢印Ｂ１で示す向きとなる。一方、領域Ａｂから射出される射出光の偏光方向は、常光線と異常光線との光学的距離が異なり位相も異なるため、矢印Ｂ２で示すように、入射光と位相が９０°回転した向きとなる。領域Ａごとの位相差Ｒｅは、０〜λ／２の範囲であれば良い。このようにして、偏光変換板４３の隣接する領域Ａの厚みの差ｄに応じて複数種の偏光方向のレーザ光が複数の領域Ａａ，Ａｂ，Ａｃ…から射出される。   Thereby, when a linearly polarized light beam inclined by 45 ° with respect to the optical axis of the material of the polarization conversion plate 43 is incident on the polarization conversion plate 43 made of a material having uniaxial optical anisotropy, the adjacent region The phase difference Re varies depending on the difference in the thickness difference d of A. That is, as shown in FIG. 5, the polarization direction of the light beam emitted from the emission end face 43 b of the polarization conversion plate 43 is different for each region A. For example, the polarization direction of the emitted light emitted from the area Aa is the same direction as the incident light indicated by the arrow B1 because the optical distance between the ordinary ray and the extraordinary ray is different and the phase is the same. On the other hand, since the polarization direction of the emitted light emitted from the region Ab is different from the optical distance and the phase of the ordinary ray and the extraordinary ray, the direction of the incident light and the phase rotated by 90 ° as indicated by an arrow B2 Become. The phase difference Re for each region A may be in the range of 0 to λ / 2. In this way, laser beams of a plurality of types of polarization directions are emitted from the plurality of regions Aa, Ab, Ac...

次に、以上の構成からなる本実施形態のプロジェクタ１により、スクリーン５０に画像を表示する方法について説明する。
まず、各光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出された赤色光，緑色光，青色光は、均一なレーザ光となり、角度調整用光学素子１４に入射する。角度調整用光学素子１４から射出された均一な赤色光，緑色光，青色光は、液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに入射し、ダイクロイックプリズム３０で合成される。
合成されたレーザ光は、第１レンズ群４１を介して偏光変換板４３に入射する。偏光変換板４３に入射するレーザ光の偏光方向は、直線偏光となっている。そして、偏光変換板４３において、領域Ａごとに偏光方向が変換された後、射出端面４３ｂで拡散される。したがって、偏光変換板４３からは、偏光方向の異なる複数種の直線偏光や楕円率の異なる楕円偏光が射出される。そして、領域Ａごとに偏光方向の異なる画像が、第２レンズ群４５によりスクリーン５０に投射される。このとき、スクリーン５０に投射されるレーザ光も、領域Ａごとに偏光方向の異なるレーザ光となる。 Next, a method for displaying an image on the screen 50 by the projector 1 of the present embodiment configured as described above will be described.
First, red light, green light, and blue light emitted from each of the light source devices 10R, 10G, and 10B become uniform laser light and enter the angle adjusting optical element 14. The uniform red light, green light, and blue light emitted from the angle adjusting optical element 14 enter the liquid crystal light valves 20R, 20G, and 20B and are combined by the dichroic prism 30.
The combined laser light enters the polarization conversion plate 43 through the first lens group 41. The polarization direction of the laser light incident on the polarization conversion plate 43 is linearly polarized light. Then, in the polarization conversion plate 43, the polarization direction is converted for each region A and then diffused at the exit end face 43b. Therefore, a plurality of types of linearly polarized light having different polarization directions and elliptically polarized light having different ellipticities are emitted from the polarization conversion plate 43. Then, images having different polarization directions for each region A are projected onto the screen 50 by the second lens group 45. At this time, the laser light projected onto the screen 50 is also laser light having a different polarization direction for each region A.

本実施形態に係るプロジェクタ１では、偏光変換板４３から射出された複数種の偏光方向のレーザ光が拡散し、スクリーン５０に投射される。したがって、偏光方向の異なるレーザ光同士は干渉しないため、スクリーン５０に投射される画像のスペックルノイズを低減することが可能となる。
また、中間像が形成される位置に偏光変換板４３が配置されているため、中間像Ｔを領域Ａごとに偏光方向を変換し拡散するため、より確実にスペックルノイズを低減することが可能となる。また、第１レンズ群４１により中間像を形成するため、より確実に偏光変換板４３の位置に中間像Ｔを形成することが可能となる。
また、偏光変換板４３が、凹部４３Ｍを有し各光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出されたレーザ光を拡散させるため、装置全体の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。 In the projector 1 according to the present embodiment, laser beams of a plurality of types of polarization directions emitted from the polarization conversion plate 43 are diffused and projected onto the screen 50. Therefore, laser beams having different polarization directions do not interfere with each other, and speckle noise of an image projected on the screen 50 can be reduced.
In addition, since the polarization conversion plate 43 is disposed at a position where the intermediate image is formed, the intermediate image T is diffused by changing the polarization direction for each region A, so speckle noise can be reduced more reliably. It becomes. In addition, since the intermediate image is formed by the first lens group 41, the intermediate image T can be more reliably formed at the position of the polarization conversion plate 43.
Further, since the polarization conversion plate 43 has the concave portion 43M and diffuses the laser light emitted from each of the light source devices 10R, 10G, and 10B, it is possible to reduce the size and cost of the entire device.

また、偏光変換板４３の材料として複屈折性の大きいポリカーボネートを用いているため、常光線と異常光線との位相差Ｒｅを大きくすることができる。これにより、スクリーン５０に投射されるレーザ光は干渉しにくくなるため、スペックルノイズを低減することが可能となる。
つまり、本実施形態のプロジェクタ１は、より確実にスペックルノイズを低減することが可能である。 Further, since polycarbonate having a high birefringence is used as the material of the polarization conversion plate 43, the phase difference Re between the ordinary ray and the extraordinary ray can be increased. As a result, the laser light projected on the screen 50 is less likely to interfere, and speckle noise can be reduced.
That is, the projector 1 of this embodiment can reduce speckle noise more reliably.

また、レーザ光を射出するレーザ光源と、上述した偏光変換板４３とを備え、偏光変換板４３から射出された領域Ａごとに偏光方向の異なる拡散されたレーザ光を被投射面に投射する照明装置であっても良い。また、照明装置はレーザ光を被投射面に投射する投射手段を備えていてもよい。このような照明装置をレーザ加工機、レーザ露光機に用いた場合、スペックルノイズが抑えられたレーザ光により被投射面を照射することができるため、レーザ加工、レーザ露光を精度良く行うことが可能となる。   Also, an illumination that includes a laser light source that emits laser light and the polarization conversion plate 43 described above, and projects diffused laser light having a different polarization direction onto the projection surface for each region A emitted from the polarization conversion plate 43. It may be a device. Moreover, the illuminating device may be provided with projection means for projecting laser light onto the projection surface. When such an illuminating device is used in a laser processing machine or a laser exposure machine, the projection surface can be irradiated with laser light with reduced speckle noise, so that laser processing and laser exposure can be performed with high accuracy. It becomes possible.

なお、本実施形態では、偏光変換板４３を形成する材料としてポリカーボネートを用いたがこれに限るものではない。また、偏光変換板４３を形成する材料は複屈折性の大きい材料により形成することが好ましい。
また、偏光変換板４３を回転させる構成にしたがスクリーンの形状等によっては、回転させなくても良い。さらに、偏光変換板４３を揺動させる構成であっても良い。
また、拡散機能を有する偏光変換板４３を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、偏光変換板４３とは別にレーザ光を拡散する光拡散部を備えていても良い。この構成では、偏光変換板４３と光拡散部とを近接、または、接触させて配置しても良い。また、偏光変換板４３と光拡散部とを別々に設けた場合は、少なくとも光拡散部を中間像が形成される位置に配置すれば良い。このように、光拡散部を備えることにより、レーザ光をより確実に拡散することができるため、よりスペックルノイズを低減することができる。
また、射出端面４３ｂに凹部４３Ｍが形成された偏光変換板４３を用いたが、入射端面４３ａにも凹部が形成されていても良い。
また、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブを用いたが、反射型の液晶ライトバルブ、ＤＭＤ（Digital Mirror Device），ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）のいずれであっても良い。 In this embodiment, polycarbonate is used as a material for forming the polarization conversion plate 43, but the present invention is not limited to this. The material for forming the polarization conversion plate 43 is preferably formed of a material having a high birefringence.
Further, although the polarization conversion plate 43 is configured to rotate, it may not be rotated depending on the shape of the screen. Furthermore, the structure which rocks | polarizes the polarization converter plate 43 may be sufficient.
Moreover, although the polarization conversion plate 43 having a diffusion function has been described as an example, the present invention is not limited to this, and a light diffusion unit that diffuses laser light may be provided separately from the polarization conversion plate 43. In this configuration, the polarization conversion plate 43 and the light diffusing unit may be arranged close to or in contact with each other. Further, when the polarization conversion plate 43 and the light diffusing portion are provided separately, at least the light diffusing portion may be arranged at a position where the intermediate image is formed. As described above, by providing the light diffusing unit, the laser light can be more reliably diffused, so that speckle noise can be further reduced.
Moreover, although the polarization conversion plate 43 in which the recessed part 43M was formed in the output end surface 43b was used, the recessed part may be formed also in the incident end surface 43a.
Further, although a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device, any of a reflective liquid crystal light valve, DMD (Digital Mirror Device), and LCOS (Liquid Crystal On Silicon) may be used.

［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図６を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の図面において、上述した第１実施形態に係るプロジェクタ１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係るプロジェクタ６０では、第１実施形態と同様の偏光変換板４３が光源（レーザ光源）６１と反射型ライトバルブ６４との光路の間に配置されている点において第１実施形態と異なる。その他の構成においては第１実施形態と同様である。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the drawings of the respective embodiments described below, portions having the same configuration as those of the projector 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The projector 60 according to this embodiment differs from the first embodiment in that a polarization conversion plate 43 similar to that of the first embodiment is disposed between the light path between the light source (laser light source) 61 and the reflective light valve 64. Different. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

プロジェクタ（画像表示装置）６０は、図６に示すように、光源６１と、ホログラム素子６２と、偏光変換板（偏光変換装置）４３と、平行化レンズ６３と、反射型ライトバルブ（反射型光変調装置）６４と、投射装置（投射手段）６５とを備えている。
光源６１は、レーザ光を射出するＬＤ（Laser Diode）である。ホログラム素子６２は、光源６１から射出されたレーザ光を矩形上の照明光に変換する素子である。
偏光変換板４３は、第１実施形態と同様に、入射したレーザ光を領域Ａごとに偏光方向を異ならせ拡散させるものであり、回転軸Ｐを中心に回転可能となっている。したがって、ホログラム素子６２から射出されたレーザ光が偏光変換板４３を通過することにより、複数種の偏光方向を有するレーザ光が複数の領域から拡散されて射出される。 As shown in FIG. 6, the projector (image display device) 60 includes a light source 61, a hologram element 62, a polarization conversion plate (polarization conversion device) 43, a collimating lens 63, and a reflection type light valve (reflection type light). A modulation device 64 and a projection device 65 are provided.
The light source 61 is an LD (Laser Diode) that emits laser light. The hologram element 62 is an element that converts laser light emitted from the light source 61 into rectangular illumination light.
Similar to the first embodiment, the polarization conversion plate 43 diffuses the incident laser light by changing the polarization direction for each region A, and is rotatable about the rotation axis P. Accordingly, when the laser light emitted from the hologram element 62 passes through the polarization conversion plate 43, laser light having a plurality of types of polarization directions is diffused and emitted from a plurality of regions.

平行化レンズ６３は、偏光変換板４３から射出された拡散されたレーザ光を略平行光にして、反射型ライトバルブ６４に入射させる。
反射型ライトバルブ（光変調装置）６４は、平行化レンズ６３から射出された平行なレーザ光を画像信号に応じて変調する。反射型ライトバルブ６４としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用いることが可能である。
投射装置６５は、複数のレンズにより構成されており、反射型ライトバルブ６４において変調された画像をスクリーン５０に向かって投射するものである。 The collimating lens 63 converts the diffused laser light emitted from the polarization conversion plate 43 into substantially parallel light and makes it incident on the reflective light valve 64.
The reflective light valve (light modulation device) 64 modulates the parallel laser light emitted from the collimating lens 63 according to the image signal. As the reflective light valve 64, for example, a DMD (Digital Mirror Device) can be used.
The projection device 65 is constituted by a plurality of lenses, and projects the image modulated by the reflective light valve 64 toward the screen 50.

次に、以上の構成からなる本実施形態のプロジェクタ６０により、スクリーン５０に画像を表示する方法について説明する。
まず、光源６１から射出されたレーザ光は、ホログラム素子６２により矩形状のレーザ光に変換され、偏光変換板４３に入射する。偏光変換板４３に入射するレーザ光の偏光方向は、直線偏光となっている。そして、偏光変換板４３において、領域ごとに偏光方向が変換され拡散されたレーザ光は、複数種の直線偏光や楕円率の異なる楕円偏光となり、反射型ライトバルブ６４に入射する。そして、反射型ライトバルブ６４で反射された領域ごとに偏光方向の異なる画像が、投射装置６５によりスクリーン５０に投射される。このとき、スクリーン５０に投射されるレーザ光も、領域ごとに偏光方向の異なるレーザ光となる。 Next, a method for displaying an image on the screen 50 by the projector 60 of the present embodiment having the above configuration will be described.
First, the laser beam emitted from the light source 61 is converted into a rectangular laser beam by the hologram element 62 and enters the polarization conversion plate 43. The polarization direction of the laser light incident on the polarization conversion plate 43 is linearly polarized light. In the polarization conversion plate 43, the laser light whose polarization direction has been converted for each region is diffused into a plurality of types of linearly polarized light or elliptically polarized light having different ellipticities, and enters the reflective light valve 64. Then, images with different polarization directions are projected onto the screen 50 by the projection device 65 for each region reflected by the reflective light valve 64. At this time, the laser light projected on the screen 50 is also laser light having a different polarization direction for each region.

本実施形態に係るプロジェクタ６０では、第１実施形態のプロジェクタ１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態のプロジェクタ６０では、反射型ライトバルブ６４の前段に偏光変換板４３が配置されているため、領域ごとに偏光方向の異なるレーザ光が拡散されて反射型ライトバルブ６４に入射する。すなわち、本実施形態では、第１実施形態のように中間像を形成する必要がないため、装置全体の小型化を図ることが可能となる。   The projector 60 according to the present embodiment can obtain the same effects as the projector 1 of the first embodiment. Further, in the projector 60 of the present embodiment, the polarization conversion plate 43 is disposed in front of the reflection type light valve 64, so that laser light having a different polarization direction is diffused for each region and enters the reflection type light valve 64. . That is, in this embodiment, since it is not necessary to form an intermediate image as in the first embodiment, it is possible to reduce the size of the entire apparatus.

なお、反射型ライトバルブ６４を照明する手段として、ホログラム素子６２を用いたがこれに限るものではなく、反射型ライトバルブ６４を照明できるものであれば良い。
また、光変調装置として、ＤＭＤを用いたが、これに限るものではなく、偏光板を通す必要のない光変調装置であれば良い。
また、カラーの画像をスクリーン５０に投射するには、光源６１として、赤色光、緑色光、青色光のレーザ光源をダイクロイックプリズムなどで合成し、ホログラム素子６２に入射させる。このときＲＧＢの光源それぞれを時分割で駆動させる。この構成により、カラーの画像をスクリーン５０に投射することができる。 Note that the hologram element 62 is used as means for illuminating the reflective light valve 64, but the present invention is not limited to this, and any means capable of illuminating the reflective light valve 64 may be used.
Moreover, although DMD was used as a light modulation device, it is not limited to this, and any light modulation device that does not need to pass through a polarizing plate may be used.
In order to project a color image on the screen 50, red, green and blue laser light sources are combined as a light source 61 by a dichroic prism or the like, and are incident on the hologram element 62. At this time, each of the RGB light sources is driven in a time-sharing manner. With this configuration, a color image can be projected onto the screen 50.

［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図７を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタ（画像表示装置）７０では、偏光変換板５１と、光拡散板５２とが別々に設けられている点において、第２実施形態と異なる。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
The projector (image display device) 70 according to this embodiment is different from the second embodiment in that the polarization conversion plate 51 and the light diffusion plate 52 are provided separately.

偏光変換板（偏光変換装置）５１は、図７に示すように、ホログラム素子６２と平行化レンズ６３との間の光路上に配置されている。偏光変換板５１は、ポリカーボネートからなり、ホログラム素子６２から射出されたレーザ光の偏光方向を領域ごとに異ならせる。なお、偏光変換板５１は、光源６１と反射型ライトバルブ６４との間の光路上に配置されていれば良い。
また、光拡散板（光拡散部）５２が、反射型ライトバルブ６４と投射装置６５との間の光路上に配置されている。光拡散板５２は、例えば、凹凸部を有するガラス板であり、反射型ライトバルブ６４から射出されたレーザ光を拡散させ、投射装置６５に入射させる。なお、光拡散板５２は、反射型ライトバルブ６４の中間像位置に配置されている。また、反射型ライトバルブ６４と光拡散板５２との間には、中間像を形成するために、中間像レンズ６６が設けられている。 The polarization conversion plate (polarization conversion device) 51 is disposed on the optical path between the hologram element 62 and the parallelizing lens 63 as shown in FIG. The polarization conversion plate 51 is made of polycarbonate, and changes the polarization direction of the laser light emitted from the hologram element 62 for each region. Note that the polarization conversion plate 51 may be disposed on the optical path between the light source 61 and the reflective light valve 64.
A light diffusing plate (light diffusing unit) 52 is disposed on the optical path between the reflective light valve 64 and the projection device 65. The light diffusing plate 52 is, for example, a glass plate having a concavo-convex portion, and diffuses the laser light emitted from the reflective light valve 64 so as to enter the projection device 65. The light diffusing plate 52 is disposed at the intermediate image position of the reflective light valve 64. Further, an intermediate image lens 66 is provided between the reflective light valve 64 and the light diffusion plate 52 in order to form an intermediate image.

本実施形態に係るプロジェクタ７０では、光拡散板５２が反射型ライトバルブ６４より投射装置６５側に設けられているため、ライトバルブに入射する光線の割合を減少させることなく、ライトバルブを照明することが可能である。所謂、照明効率を向上させることが可能である。なお、光源装置６１と反射型ライトバルブ６４との間の光路上に光拡散板５２が配置され、反射型ライトバルブ６４とスクリーン５０との間の光路上に偏光変換板５１が配置されていても良い。   In the projector 70 according to the present embodiment, since the light diffusing plate 52 is provided on the projection device 65 side from the reflective light valve 64, the light valve is illuminated without reducing the proportion of light rays incident on the light valve. It is possible. It is possible to improve so-called illumination efficiency. A light diffusing plate 52 is disposed on the optical path between the light source device 61 and the reflective light valve 64, and a polarization conversion plate 51 is disposed on the optical path between the reflective light valve 64 and the screen 50. Also good.

また、より好ましい形態としては、偏光変換板が投射装置６５の開口絞りまたは瞳位置に配置されていることが好ましい。具体的には、図８に示すように、光源６１から射出された光の光路上に、ホログラム素子６２、光拡散板５２、平行化レンズ６３、第１実施形態で示した透過型の液晶ライトバルブ２０、投射装置６５が順に配置されている。また、投射装置６５は第１レンズ群６５ａと第２レンズ群６５ｂとを備え、第１レンズ群６５ａと第２レンズ群６５ｂとの間には開口絞り６７が設けられている。この開口絞り６７の開口６７ａに偏光変換部６８が設けられており、この偏光変換部６８によって、入射したレーザ光を領域ごとに偏光方向を異ならせて射出する。
また、図９に示すように、第１実施形態と同様に、第１レンズ群４１の前段レンズ群４１ａと後段レンズ群４１ｂとの間に開口絞り４２を備えた構成において、開口絞り４２の開口４２ａに偏光変換部６９が設けられた構成であっても良い。
以上のように、開口絞り４２の位置に偏光変換部６８，６９が設けられた構成の場合、各領域Ａの大きさと開口絞り４２の開口４２ａの大きさＴ１との関係は、図１０に示すように、複数の領域Ａの１つの大きさは、開口絞り４２の開口４２ａの大きさより小さくなっている。 Further, as a more preferable form, it is preferable that the polarization conversion plate is disposed at the aperture stop or the pupil position of the projection device 65. Specifically, as shown in FIG. 8, on the optical path of the light emitted from the light source 61, a hologram element 62, a light diffusion plate 52 , a collimating lens 63, and the transmission type liquid crystal light shown in the first embodiment. The valve 20 and the projection device 65 are arranged in this order. The projection device 65 includes a first lens group 65a and a second lens group 65b, and an aperture stop 67 is provided between the first lens group 65a and the second lens group 65b. A polarization conversion unit 68 is provided in the opening 67a of the aperture stop 67, and the polarization conversion unit 68 emits the incident laser light with the polarization direction being changed for each region.
As shown in FIG. 9, as in the first embodiment, in the configuration in which the aperture stop 42 is provided between the front lens group 41a and the rear lens group 41b of the first lens group 41, the aperture of the aperture stop 42 is set. A configuration in which the polarization conversion unit 69 is provided in 42a may be employed.
As described above, in the case where the polarization converters 68 and 69 are provided at the position of the aperture stop 42, the relationship between the size of each region A and the size T1 of the opening 42a of the aperture stop 42 is shown in FIG. As described above, the size of one of the plurality of regions A is smaller than the size of the opening 42 a of the aperture stop 42.

さらに、図７および図９に示した例では、光源装置６１から射出されたレーザ光が、偏光変換板５１，６９，光拡散板５２の順に入射する。これにより、領域ごとに偏光方向の異なるレーザ光を拡散させているため、スクリーン５０において偏光方向の異なるレーザ光が重畳されるので、よりスペックルノイズを低減することが可能となる。

Furthermore, in the example shown in FIGS. 7 and 9, the laser light emitted from the light source device 61 is incident on the polarization conversion plates 51 and 69 and the light diffusion plate 52 in this order. Thereby, since the laser light having a different polarization direction is diffused for each region, the laser light having a different polarization direction is superimposed on the screen 50, so that speckle noise can be further reduced.

なお、本実施形態では、偏光変換板５１と光拡散板５２とを異なる材質で形成したが、偏光変換板５１と光拡散板５２とを同じ材質で形成しても良い。
さらに、第１レンズ群４１から射出されたレーザ光が、偏光変換板５１，光拡散板５２の順に入射する構成としてもよい。また、第１レンズ群４１から射出されたレーザ光が、光拡散板５２，偏光変換板５１の順に入射する構成であっても良い。
また、光変調装置として、第１実施形態のように透過型の液晶ライトバルブを用い、偏光変換板５１と、光拡散板５２とを別々に設ける場合、偏光変換板５１を液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂとスクリーン５０との間の光路上に配置し、光拡散板５２を光源装置１０と液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂとの間の光路上に配置する。すなわち、光変調装置が液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂである場合、偏光部材を用いて特定の偏光方向のレーザ光が液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに入射する。そこで、偏光変換板５１を液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの後段側に配置することにより、効率良く領域ごとに偏光方向の異なるレーザ光をスクリーン５０に投射することが可能となる。 In the present embodiment, the polarization conversion plate 51 and the light diffusion plate 52 are formed of different materials, but the polarization conversion plate 51 and the light diffusion plate 52 may be formed of the same material.
Further, the laser light emitted from the first lens group 41 may be incident on the polarization conversion plate 51 and the light diffusion plate 52 in this order. The laser light emitted from the first lens group 41 may be incident on the light diffusion plate 52 and the polarization conversion plate 51 in this order.
Further, when a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device as in the first embodiment, and the polarization conversion plate 51 and the light diffusion plate 52 are provided separately, the polarization conversion plate 51 is provided in the liquid crystal light valve 20R, The light diffusion plate 52 is disposed on the optical path between the light source device 10 and the liquid crystal light valves 20R, 20G, and 20B. That is, when the light modulation device is the liquid crystal light valve 20R, 20G, or 20B, laser light having a specific polarization direction is incident on the liquid crystal light valve 20R, 20G, or 20B using the polarizing member. Therefore, by arranging the polarization conversion plate 51 on the rear stage side of the liquid crystal light valves 20R, 20G, and 20B, it becomes possible to efficiently project laser beams having different polarization directions on the screen 50 for each region.

［第４実施形態］
次に、本発明に係る第４実施形態について、図１１を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタでは、偏光変換部７３及び光拡散板７４が一体的に形成されたディフューザ７１である点において第３実施形態と異なる。その他の構成においては第３実施形態と同様である。
ディフューザ（偏光変換拡散部材）７１は、図１１に示すように、ポリカーボネートからなる基材７２の一方の面７２ａに偏光変換部７３が形成され、一方の面７２ａと反対の他方の面７２ｂに光拡散部７４が形成されている。すなわち、本実施形態の偏光変換部７３及び光拡散部７４は、同一材料で一体的に形成された構成である。また、レーザ光はディフューザ７１の一方の面７２ａから入射する。
偏光変換部７３は、図５に示す第１実施形態の偏光変換部４３のように凹部７２Ｍを備えている。これにより、複数種の偏光方向を有するレーザ光が複数の領域Ａから射出されるようになっている。 [Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
The projector according to the present embodiment is different from the third embodiment in that it is a diffuser 71 in which the polarization conversion unit 73 and the light diffusion plate 74 are integrally formed. Other configurations are the same as those of the third embodiment.
As shown in FIG. 11, in the diffuser (polarization conversion diffusion member) 71, a polarization conversion portion 73 is formed on one surface 72a of a base material 72 made of polycarbonate, and light is applied to the other surface 72b opposite to the one surface 72a. A diffusion portion 74 is formed. In other words, the polarization conversion unit 73 and the light diffusion unit 74 of the present embodiment are configured integrally with the same material. The laser light is incident from one surface 72 a of the diffuser 71.
The polarization conversion unit 73 includes a recess 72M like the polarization conversion unit 43 of the first embodiment shown in FIG. Thereby, laser beams having a plurality of types of polarization directions are emitted from a plurality of regions A.

光拡散部７４は、ポリカーボネートからなる基材７２の他方の面７２ｂに感光性材料を塗布し、２つの露光ビームを照射し干渉させることにより、任意の拡散パターンを有する光拡散部７４を形成する。   The light diffusing portion 74 forms a light diffusing portion 74 having an arbitrary diffusion pattern by applying a photosensitive material to the other surface 72b of the base material 72 made of polycarbonate and irradiating and interfering with two exposure beams. .

本実施形態のディフューザ７１は、２光束干渉を用いることにより、光拡散部７４により回折光の発生を制御することができる。すなわち、２つの露光ビームを照射し、不要な高次回折光が発生しないような光拡散部７４を形成することにより、光の利用効率を向上させることが可能となる。
さらに、偏光変換部７３と光拡散部７４との間に界面が生じないため、偏光変換部７３から射出され、光拡散部７４に入射する光は、偏光変換部７３と、光拡散部７４との間で屈折が生じない。したがって、後段に配置された第２レンズ群４５の有口径以上に、レーザ光が拡散するのを抑えることができる。
なお、レーザ光を基材７２の一方の面７２ａから入射させたが、他方の面７２ｂから入射させても良い。 The diffuser 71 of this embodiment can control the generation of diffracted light by the light diffusing unit 74 by using two-beam interference. That is, it is possible to improve the light utilization efficiency by irradiating the two exposure beams and forming the light diffusion portion 74 that does not generate unnecessary high-order diffracted light.
Further, since no interface is generated between the polarization conversion unit 73 and the light diffusion unit 74, the light emitted from the polarization conversion unit 73 and incident on the light diffusion unit 74 is transmitted to the polarization conversion unit 73, the light diffusion unit 74, and the like. No refraction occurs between the two. Therefore, it is possible to prevent the laser light from diffusing beyond the aperture of the second lens group 45 disposed in the subsequent stage.
Although the laser beam is incident from one surface 72a of the base material 72, it may be incident from the other surface 72b.

［第５実施形態］
次に、本発明に係る第５実施形態について、図１２を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタでは、偏光変換部７７及び光拡散部７８が一体的に構成されたディフューザ７５である点において第３実施形態と異なる。その他の構成においては第３実施形態と同様である。 [Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
The projector according to the present embodiment is different from the third embodiment in that the polarization conversion unit 77 and the light diffusion unit 78 are a diffuser 75 configured integrally. Other configurations are the same as those of the third embodiment.

ディフューザ（偏光変換拡散部材）７５は、図１２に示すように、ポリカーボネートからなる基材７６の一方の面７６ａに偏光変換部７７が形成され、一方の面７６ａと反対の他方の面７６ｂに光拡散部７８が形成されている。すなわち、本実施形態の偏光変換部７７及び光拡散部７８は、同一材料で一体的に形成された構成である。また、レーザ光はディフューザ７５の一方の面７６ａから入射する。
偏光変換部７７は、図５に示す第１実施形態の偏光変換部４３のように凹部７６Ｍを備えている。これにより、複数種の偏光方向を有するレーザ光が複数の領域Ａから射出されるようになっている。
光拡散部７８は、２次元アレイ状に複数の溝７８ａを有する表面レリーフ型の回折素子である。 As shown in FIG. 12, in the diffuser (polarization conversion diffusion member) 75, a polarization conversion portion 77 is formed on one surface 76a of a substrate 76 made of polycarbonate, and light is applied to the other surface 76b opposite to the one surface 76a. A diffusion portion 78 is formed. That is, the polarization conversion unit 77 and the light diffusing unit 78 of the present embodiment are configured integrally with the same material. Laser light is incident from one surface 76 a of the diffuser 75.
The polarization conversion unit 77 includes a recess 76M like the polarization conversion unit 43 of the first embodiment shown in FIG. Thereby, laser beams having a plurality of types of polarization directions are emitted from a plurality of regions A.
The light diffusing unit 78 is a surface relief type diffraction element having a plurality of grooves 78a in a two-dimensional array.

本実施形態のディフューザ７５は、第４実施形態のディフューザ７１と同様に、偏光変換部７７と光拡散部７８との間に界面が生じないため、偏光変換部７７と、光拡散部７８との間で屈折が生じない。したがって、後段に配置された第２レンズ群４５の有口径以上に、レーザ光が拡散するのを抑えることができる。
さらに、基材７６の他方の面７６ｂには、光拡散部７８である表面レリーフ型の回折素子が形成されているため、光拡散部７８において拡散されるレーザ光の拡散角を所定の範囲内にすることができる。したがって、レーザ光の利用効率を向上させることが可能となる。 Since the diffuser 75 of the present embodiment does not generate an interface between the polarization conversion unit 77 and the light diffusion unit 78, similarly to the diffuser 71 of the fourth embodiment, the polarization conversion unit 77 and the light diffusion unit 78 No refraction occurs between them. Therefore, it is possible to prevent the laser light from diffusing beyond the aperture of the second lens group 45 disposed in the subsequent stage.
Further, since the surface relief type diffraction element which is the light diffusion portion 78 is formed on the other surface 76b of the base material 76, the diffusion angle of the laser light diffused in the light diffusion portion 78 is within a predetermined range. Can be. Therefore, it becomes possible to improve the utilization efficiency of laser light.

［第６実施形態］
次に、本発明に係る第６実施形態について、図１３を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタでは、偏光変換板をサンドブラストにより形成する方法について説明する。なお、本実施形態では、領域Ａの大きさが異なる偏光変換板８０となっている。
偏光変換板（偏光変換装置）８０は、図１３に示すように、ポリカーボネートからなる基材８１に複数の凹部８１ａが形成されている。基材８１の厚みをｔとすると、ｔ＞λ／（２・△ｎ）であり、λ／２以上の位相差を得ることができるようにする。
凹部８１ａの形成方法としては、隣接する領域Ａの厚みの最大の差ｄがλ／２の位相差、すなわち、ｄ（ｍａｘ）＝Ｒｅ（ｍａｘ）／△ｎ＝λ／（２・△ｎ）となるように、基材８１の表面８１ｂにサンドブラストメディア８２を吹き付けるサンドブラスト処理により表面を加工する。
このように、サンドブラスト処理によって偏光変換板８０を形成することにより、簡易な方法で、基材８１に凹部８１ａを形成することができる。 [Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the projector according to the present embodiment, a method for forming a polarization conversion plate by sandblasting will be described. In the present embodiment, the polarization conversion plate 80 is different in the size of the region A.
As shown in FIG. 13, the polarization conversion plate (polarization conversion device) 80 has a plurality of recesses 81a formed in a base material 81 made of polycarbonate. When the thickness of the substrate 81 is t, t> λ / (2 · Δn), and a phase difference of λ / 2 or more can be obtained.
As a method of forming the recess 81a, the maximum difference d in the thickness of the adjacent region A is a phase difference of λ / 2, that is, d (max) = Re (max) / Δn = λ / (2 · Δn). Then, the surface is processed by a sandblasting process in which a sandblasting medium 82 is sprayed on the surface 81 b of the base material 81.
Thus, by forming the polarization conversion plate 80 by sandblasting, the recess 81a can be formed in the base material 81 by a simple method.

［第７実施形態］
次に、本発明に係る第７実施形態について、図１４を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタでは、偏光変換板をフォトリソグラフィ法及びエッチングにより形成する方法について説明する。なお、本実施形態では、領域Ａの大きさが異なる偏光変換板９０となっている。
偏光変換板（偏光変換装置）９０は、図１４に示すように、ポリカーボネートからなる基材９１に複数の凹部９１ａが形成されている。基材９１の厚みをｔとすると、ｔ＞λ／（２・△ｎ）であり、λ／２以上の位相差を得ることができるようにする。
凹部９１ａの形成方法としては、隣接する領域Ａの厚みの最大の差ｄがλ／２の位相差、すなわち、ｄ（ｍａｘ）＝Ｒｅ（ｍａｘ）／△ｎ＝λ／（２・△ｎ）となるように、基材９１の表面９１ｂに領域Ａごとに開口率（開口部９３の大きさ）及び透過率（開口部９３を透過する光線の割合）が異なるマスク９２を用いる。そして、基材９１の表面９１ｂにレジストを塗布し、基材９１と対向するマスク９２の面９２ａと反対の面９２ｂから光線を照射し、レジストをパターニングする。その後、エッチング処理を施すことにより、凹部９１ａが形成される。 [Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the projector according to the present embodiment, a method for forming a polarization conversion plate by photolithography and etching will be described. In the present embodiment, the polarization conversion plate 90 has a different area A size.
As shown in FIG. 14, the polarization conversion plate (polarization conversion device) 90 has a plurality of recesses 91a formed in a base material 91 made of polycarbonate. When the thickness of the substrate 91 is t, t> λ / (2 · Δn), and a phase difference of λ / 2 or more can be obtained.
As a method for forming the recess 91a, the maximum difference d in the thickness of the adjacent region A is a phase difference of λ / 2, that is, d (max) = Re (max) / Δn = λ / (2 · Δn). The mask 92 having a different aperture ratio (size of the opening portion 93) and transmittance (ratio of light rays that pass through the opening portion 93) for each region A is used for the surface 91b of the base material 91. And a resist is apply | coated to the surface 91b of the base material 91, a light ray is irradiated from the surface 92b opposite to the surface 92a of the mask 92 facing the base material 91, and a resist is patterned. Thereafter, the recess 91a is formed by performing an etching process.

本実施形態では、マスク９２の開口部９３の大きさ及び透過率を変えることにより、所望の深さを有する凹部９１ａを形成することができる。すなわち、第６実施形態のサンドブラスト処理に比べて、設計通りに基材９１を加工することが可能となる。さらに、マスク９２の開口部９３の大きさ及び透過率を変えることにより、凹部９１ａのパターンをより複雑に形成することも可能となる。
また、エッチング処理の方法は、ドライエッチングでもウェットエッチングでも良い。また、透過率変調マスク（面積階調を含む）を用いることにより、レジスト残膜量を自由に変更することができるため、エッチングの深さを自由に変更することが可能である。すなわち、偏光変換板９０を所望の位相差に調整することも容易に可能となる。
また、凹部９１ａのパターニングに用いるマスク９２は、メタルマスクを用いて直接加工しても良い。 In the present embodiment, by changing the size and transmittance of the opening 93 of the mask 92, the recess 91a having a desired depth can be formed. That is, the base material 91 can be processed as designed as compared with the sandblasting process of the sixth embodiment. Furthermore, by changing the size and transmittance of the opening 93 of the mask 92, the pattern of the recess 91a can be formed in a more complicated manner.
Further, the etching method may be dry etching or wet etching. Further, since the resist residual film amount can be freely changed by using a transmittance modulation mask (including area gradation), the etching depth can be freely changed. That is, the polarization conversion plate 90 can be easily adjusted to a desired phase difference.
Further, the mask 92 used for patterning the recess 91a may be directly processed using a metal mask.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、色光合成手段として、ダイクロイックプリズムを用いたが、これに限るものではない。色光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。
また、照明装置、たとえば、レーザ加工機、レーザ露光機に用いる偏光変換部として、第１実施形態の偏光変換部に限らず、第２〜第７実施形態のいずれの偏光変換部及び光拡散部を用いても良い。
また、液晶ライトバルブを備えずに、例えば、画像情報を含むスライド（ポジフィルム）の面を照明装置で照明し、スクリーン上に画像情報を含む光を投射する、所謂スライドプロジェクタに、上述の実施形態の照明装置を適用することも可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although the dichroic prism is used as the color light combining means, the present invention is not limited to this. As the color light synthesizing means, for example, a dichroic mirror having a cross arrangement to synthesize color light, or a dichroic mirror arranged in parallel to synthesize color light can be used.
Further, the polarization conversion unit used in the illumination device, for example, a laser processing machine or a laser exposure machine, is not limited to the polarization conversion unit of the first embodiment, and any of the polarization conversion unit and the light diffusion unit of the second to seventh embodiments. May be used.
Further, for example, the above-described implementation is applied to a so-called slide projector that does not include a liquid crystal light valve and illuminates the surface of a slide (positive film) including image information with a lighting device and projects light including image information on a screen. It is also possible to apply a lighting device of the form.

Ｔ…中間像、１，６０，７０…プロジェクタ（画像表示装置）、１０…光源装置（レーザ光源）、２０…液晶ライトバルブ（光変調装置）、４０，６５…投射装置（投射手段）、４３，５１，８０，９０…偏光変換板（偏光変換装置）、４３Ｍ，７２Ｍ，７６Ｍ，８１ａ，９１ａ…凹部、５０…スクリーン（被投射面）、５２…光拡散板（光拡散部）、６４…反射型ライトバルブ（反射型光変調装置）、７２，７６，８１，９１…基材、７３，７７…偏光変換部、７４，７８…光拡散部、７５…ディフューザ（偏光変換拡散部材）。   T ... Intermediate image 1, 60, 70 ... Projector (image display device), 10 ... Light source device (laser light source), 20 ... Liquid crystal light valve (light modulation device), 40, 65 ... Projection device (projection means), 43 , 51, 80, 90... Polarization conversion plate (polarization conversion device), 43M, 72M, 76M, 81a, 91a... Concave portion, 50... Screen (projected surface), 52 .. light diffusion plate (light diffusion portion), 64. Reflection type light valve (reflection type light modulation device), 72, 76, 81, 91... Base material, 73, 77... Polarization conversion unit, 74, 78 ... light diffusion unit, 75 ... diffuser (polarization conversion diffusion member).

Claims (3)

被投射面を照射する画像表示装置であって、
レーザ光を射出するレーザ光源と、
入射するレーザ光の偏光方向を第１の偏光方向に変換して射出させる第１の領域と、入射するレーザ光の偏光方向を第２の偏光方向に変換して射出させる第２の領域と、を有し、前記レーザ光源の後段に配置された偏光変換装置と、
前記レーザ光源の後段に配置され、入射するレーザ光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置の後段に配置され、入射するレーザ光を前記被投射面に投射する投射手段と、
前記偏光変換装置の後段に設けられた光拡散部と、を備え、
前記偏光変換装置が前記投射手段の開口絞りまたは瞳位置に配置され、
前記光拡散部は前記光変調装置の中間像位置に配置され、
前記光源から射出されたレーザ光の偏光方向を前記偏光変換装置により前記領域ごとに変換した後、変換されたレーザ光を前記光拡散部により拡散させることを特徴とする画像表示装置。 An image display device for irradiating a projection surface,
A laser light source for emitting laser light;
A first region in which the polarization direction of the incident laser light is converted into the first polarization direction and emitted; a second region in which the polarization direction of the incident laser light is converted into the second polarization direction and emitted; A polarization conversion device disposed downstream of the laser light source,
A light modulation device that is arranged downstream of the laser light source and modulates incident laser light in accordance with an image signal;
A projection unit disposed at a subsequent stage of the light modulation device and projecting incident laser light onto the projection surface;
A light diffusing unit provided at a subsequent stage of the polarization conversion device ,
The polarization converter is disposed at the aperture stop or pupil position of the projection means;
The light diffusing unit is disposed at an intermediate image position of the light modulation device;
An image display device characterized in that after the polarization direction of laser light emitted from the light source is converted for each region by the polarization conversion device, the converted laser light is diffused by the light diffusion unit . 前記第１の領域および前記第２の領域の大きさは、前記投射手段の開口絞りの大きさより小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。   The image display apparatus according to claim 1, wherein the first area and the second area are smaller in size than an aperture stop of the projection unit. 前記偏光変換装置は回転または揺動させられることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, wherein the polarization conversion device is rotated or rocked.

Images