JP5510826B2 - Illumination device, projection device, and projection-type image display device - Google Patents
Illumination device, projection device, and projection-type image display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5510826B2 JP5510826B2 JP2010201434A JP2010201434A JP5510826B2 JP 5510826 B2 JP5510826 B2 JP 5510826B2 JP 2010201434 A JP2010201434 A JP 2010201434A JP 2010201434 A JP2010201434 A JP 2010201434A JP 5510826 B2 JP5510826 B2 JP 5510826B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- light
- coherent light
- hologram recording
- recording medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Description
本発明は、被照明領域をコヒーレント光で照明する照明装置、コヒーレント光を投射する投射装置、コヒーレント光を用いて映像を表示する投射型映像表示装置に係り、とりわけ、スペックルの発生を目立たなくさせることができる照明装置、投射装置および投射型映像表示装置に関する。 The present invention relates to an illumination device that illuminates an illuminated area with coherent light, a projection device that projects coherent light, and a projection-type image display device that displays an image using coherent light, and in particular, generation of speckle is inconspicuous. The present invention relates to a lighting device, a projection device, and a projection type image display device that can be made to operate.
スクリーンと、スクリーン上に映像光を投射する投射装置と、を有した投射型映像表示装置が、広く使用されている。典型的な投射型映像表示装置では、液晶マイクロディスプレイやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）といった空間光変調器を用いて元になる二次元画像を生成し、この二次元画像を投射光学系を利用してスクリーン上に拡大投影することにより、スクリーン上に映像を表示している。 Projection-type image display devices having a screen and a projection device that projects image light on the screen are widely used. In a typical projection-type image display device, an original two-dimensional image is generated by using a spatial light modulator such as a liquid crystal micro display or a DMD (Digital Micromirror Device), and the two-dimensional image is projected into an optical system. An image is displayed on the screen by enlarging and projecting on the screen using the system.
投射装置としては、いわゆる「光学式プロジェクタ」と呼ばれている市販品を含めて、様々な方式のものが提案されている。一般的な光学式プロジェクタでは、高圧水銀ランプなどの白色光源からなる照明装置を用いて液晶ディスプレイ等の空間光変調器を照明し、得られた変調画像をレンズでスクリーン上に拡大投影する方式を採っている。たとえば、下記の特許文献１には、超高圧水銀ランプで発生させた白色光を、ダイクロイックミラーによってＲ，Ｇ，Ｂの三原色成分に分け、これらの光を各原色ごとの空間光変調器へ導き、生成された各原色ごとの変調画像をクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーン上に投影する技術が開示されている。
Various types of projectors have been proposed, including commercially available products called “optical projectors”. In general optical projectors, a spatial light modulator such as a liquid crystal display is illuminated using a lighting device consisting of a white light source such as a high-pressure mercury lamp, and the resulting modulated image is projected onto a screen using a lens. Adopted. For example, in
ただし、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短く、光学式プロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプ交換を行う必要がある。また、各原色成分の光を取り出すために、ダイクロイックミラーなどの比較的大型な光学系を利用する必要があるため、装置全体が大型化するという難点がある。 However, high-intensity discharge lamps such as high-pressure mercury lamps have a relatively short life, and when used in optical projectors or the like, it is necessary to frequently replace the lamps. Further, since it is necessary to use a relatively large optical system such as a dichroic mirror in order to extract the light of each primary color component, there is a problem that the entire apparatus becomes large.
このような問題に対処するため、レーザなどのコヒーレント光源を用いる方式も提案されている。たとえば、産業上で広く利用されている半導体レーザは、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプに比べて極めて長寿命である。また、単一波長の光を生成可能な光源であるため、ダイクロイックミラーなどの分光装置が不要になり、装置全体を小型化できるという利点も有する。 In order to cope with such a problem, a method using a coherent light source such as a laser has been proposed. For example, a semiconductor laser widely used in the industry has a very long life compared to a high-intensity discharge lamp such as a high-pressure mercury lamp. In addition, since the light source can generate light having a single wavelength, a spectroscopic device such as a dichroic mirror is not necessary, and the entire device can be reduced in size.
その一方で、レーザ光などのコヒーレント光源を用いる方式には、スペックルの発生といった新たな問題が生じている。スペックル（speckle）は、レーザ光などのコヒーレント光を散乱面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、スクリーン上に発生すると斑点状の輝度ムラ（明るさのムラ）として観察され、観察者に対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いた場合にスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの散乱反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うことによって生じるものとされている。たとえば、下記の非特許文献１には、スペックルの発生についての詳細な理論的考察がなされている。
On the other hand, a method using a coherent light source such as a laser beam has a new problem such as generation of speckle. A speckle is a speckled pattern that appears when a scattering surface is irradiated with laser light or other coherent light. When it appears on a screen, it is observed as speckled brightness irregularities (brightness irregularities). It becomes a factor having a physiological adverse effect on the person. The reason why speckles occur when coherent light is used is that coherent light reflected by each part of a scattering reflection surface such as a screen interferes with each other because of its extremely high coherence. . For example, in the following
このように、コヒーレント光源を用いる方式では、スペックルの発生という固有の問題が生じるため、スペックルの発生を抑制するための技術が提案されている。たとえば、下記の特許文献２には、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を空間光変調器に導くとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。
As described above, in the system using the coherent light source, a problem inherent to the generation of speckles occurs, and thus a technique for suppressing the generation of speckles has been proposed. For example, in
上述したとおり、コヒーレント光源を用いた投射装置および投射型映像表示装置において、スペックルを低減する技術が提案されているが、これまでに提案された手法では、スペックルを効率的かつ十分に抑制することはできていない。たとえば、前掲の特許文献２に開示されている方法では、レーザ光を散乱板に照射して散乱させてしまうため、一部のレーザ光は映像表示に全く貢献することなく浪費されてしまう。また、スペックル低減のために散乱板を回転させる必要があるが、そのような機械的な回転機構は比較的大型の装置となり、また、電力消費も大きくなる。更に、散乱板を回転させたとしても、照明光の光軸の位置は変わらないため、スクリーン上での拡散に起因して発生するスペックルを十分に抑制することはできない。
As described above, technologies for reducing speckles have been proposed in projection devices and projection-type video display devices using a coherent light source. However, the methods proposed so far effectively and sufficiently suppress speckles. I can't do it. For example, in the method disclosed in the above-mentioned
また、スペックルは、投射装置や投射型映像表示装置に関する特有の問題ではなく、被照明領域にコヒーレント光を照明する照明装置を組み込んだ種々の装置において問題となっている。例えば、画像情報の読み取りを行うスキャナにも、読み取り対象となる対象物を照明する照明装置が組み込まれている。読み取り対象となる対象物を照明する光によってスペックルが生じた場合には、画像情報を正確に読み取ることができない。このような不都合を回避するため、コヒーレント光を利用したスキャナでは、画像補正等の特殊な処理を行う必要が生じている。 Speckle is not a problem specific to a projection device or a projection type image display device, but is a problem in various devices in which an illumination device that illuminates coherent light in an illuminated area. For example, a scanner that reads image information incorporates an illumination device that illuminates an object to be read. When speckle is generated by the light that illuminates the object to be read, the image information cannot be read accurately. In order to avoid such an inconvenience, a scanner using coherent light needs to perform special processing such as image correction.
ところで、昨今においては、環境問題に対する一つの取り組みとして、省エネルギへの関心が高まっている。とりわけ、表示装置や照明装置等においては、光源光の利用効率の改善が重要な問題となっている。 By the way, in recent years, interest in energy saving is increasing as one approach to environmental problems. In particular, in display devices, lighting devices, and the like, improvement of the utilization efficiency of light source light has become an important problem.
本件発明者らは、以上の点を踏まえて鋭意研究を重ね、その結果として、コヒーレント光で被照明領域を照明する照明装置であって、スペックルを目立たなくさせることができる照明装置を発明するにいたった。また、本件発明者らは、さらに研究を進め、コヒーレント光の利用効率を改善することを可能にした。すなわち、本発明は、スペックルを目立たなくさせることができ且つコヒーレント光を高効率で使用することができる照明装置、この照明装置を含んでなる投射装置および投射型映像表示装置を提供することを目的とする。 The inventors of the present invention have made extensive studies based on the above points, and as a result, invented an illuminating device that illuminates an illuminated area with coherent light, which can make speckle inconspicuous. I went to. In addition, the inventors of the present invention have further advanced research and made it possible to improve the utilization efficiency of coherent light. That is, the present invention provides an illumination device that can make speckle inconspicuous and can use coherent light with high efficiency, and a projection device and a projection-type image display device including the illumination device. Objective.
本発明による第１の照明装置は、
散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を含む複数の光学素子と、
前記複数の光学素子のうちの第１光学素子の前記ホログラム記録媒体上をコヒーレント光が走査するようにして、前記第１光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記複数の光学素子は、一の光学素子の前記ホログラム記録媒体を０次光として透過した前記照射装置からのコヒーレント光が次の光学素子の前記ホログラム記録媒体に入射し得るように、順に並べて配置され、これにより、前記照射装置から前記第１の光学素子に照射されたコヒーレント光の一部が、各光学素子へ、当該光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するようにして、入射するようになっており、
前記第１光学素子の前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、被照明領域に重ねて像を再生し、且つ、前記第１光学素子以外の各光学素子の前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光も、それぞれ、前記被照明領域に重ねて像を再生するように、前記照射装置および前記複数の光学素子が配置されている。
A first lighting device according to the present invention comprises:
A plurality of optical elements including a hologram recording medium capable of reproducing an image of a scattering plate;
An irradiation device that irradiates the first optical element with the coherent light so that the coherent light scans the hologram recording medium of the first optical element of the plurality of optical elements;
The plurality of optical elements are arranged in order so that coherent light from the irradiation device that has passed through the hologram recording medium of one optical element as zero-order light can enter the hologram recording medium of the next optical element. Thus, a part of the coherent light irradiated to the first optical element from the irradiation device is incident on each optical element so as to scan the hologram recording medium of the optical element. And
The coherent light incident on each position of the hologram recording medium of the first optical element reproduces an image superimposed on the illuminated area, and the hologram recording of each optical element other than the first optical element The irradiation device and the plurality of optical elements are arranged so that the coherent light incident on each position of the medium also reproduces an image superimposed on the illuminated area.
本発明による第２の照明装置は、
散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を、含む第１および第２の光学素子と、
コヒーレント光が前記第１光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記第１光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記第２光学素子は、前記第１光学素子の前記ホログラム記録媒体を０次光として透過した前記照射装置からのコヒーレント光が入射し得る位置に配置され、これにより、当該０次光としての前記コヒーレント光が前記第２光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するようになり、
前記照射装置から前記第１光学素子の前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、被照明領域に重ねて像を再生し、且つ、前記第１光学素子を０次光として透過し前記第２光学素子の前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記被照明領域に重ねて像を再生するように、前記照射装置、前記第１光学素子および前記第２光学素子が配置されている。
A second lighting device according to the present invention comprises:
First and second optical elements including a hologram recording medium capable of reproducing an image of a scattering plate;
An irradiation device that irradiates the first optical element with the coherent light so that the coherent light scans the hologram recording medium of the first optical element;
The second optical element is disposed at a position where coherent light from the irradiation device that has passed through the hologram recording medium of the first optical element as zero-order light can enter, and thereby the zero-order light as the zero-order light The coherent light scans on the hologram recording medium of the second optical element,
The coherent light incident on each position of the hologram recording medium of the first optical element from the irradiation device reproduces an image superimposed on the illuminated area, and uses the first optical element as zero-order light. The irradiating device, the first optical element, and the second optical element so that the coherent light that is transmitted and incident on each position of the hologram recording medium of the second optical element reproduces an image superimposed on the illuminated area, respectively. A second optical element is disposed.
本発明による第２の照明装置が、散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を、含む第３の光学素子を、さらに備え、
前記第３光学素子は、前記第１光学素子の前記ホログラム記録媒体および前記第２光学素子の前記ホログラム記録媒体を０次光として透過した前記照射装置からのコヒーレント光が入射し得る位置に配置され、これにより、当該０次光としての前記コヒーレント光が前記第３光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するようになり、
前記第２光学素子を０次光として透過し前記第３光学素子の前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記被照明領域に重ねて像を再生するように、前記照射装置、前記第１光学素子、前記第２光学素子および前記第３光学素子が配置されていてもよい。
The second illumination device according to the present invention further includes a third optical element including a hologram recording medium capable of reproducing an image of the scattering plate,
The third optical element is disposed at a position where coherent light from the irradiation device that has passed through the hologram recording medium of the first optical element and the hologram recording medium of the second optical element as zero-order light can enter. Thus, the coherent light as the zero-order light scans on the hologram recording medium of the third optical element,
The coherent light transmitted through the second optical element as zero-order light and incident on each position of the hologram recording medium of the third optical element respectively reproduces an image superimposed on the illuminated area. An irradiation device, the first optical element, the second optical element, and the third optical element may be disposed.
本発明による第１または第２の照明装置において、前記複数の光学素子は一方向に沿って並べて配置されており、一の光学素子の前記ホログラム記録媒体を０次光として透過した前記コヒーレント光が、進行方向を維持したまま、次の光学素子の前記ホログラム記録媒体に入射し得るようになっていてもよい。 In the first or second illumination device according to the present invention, the plurality of optical elements are arranged side by side along one direction, and the coherent light transmitted through the hologram recording medium of the one optical element as zero-order light is transmitted. Further, it may be configured such that it can enter the hologram recording medium of the next optical element while maintaining the traveling direction.
本発明による第１または第２の照明装置において、前記複数の光学素子の前記ホログラム記録媒体は、互いに同一な大きさであってもよい。 In the first or second illumination device according to the present invention, the hologram recording media of the plurality of optical elements may have the same size.
本発明による第３の照明装置は、
入射光の進行方向を変化させるレンズアレイを含む複数の光学素子と、
前記複数の光学素子のうちの第１光学素子の前記レンズアレイ上をコヒーレント光が走査するようにして、前記第１光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記複数の光学素子は、一の光学素子を直進して透過した前記照射装置からのコヒーレント光が次の光学素子の前記レンズアレイに入射し得るように、順に並べて配置され、これにより、前記照射装置から前記第１の光学素子に照射されたコヒーレント光の一部が、各光学素子へ、当該光学素子の前記レンズアレイ上を走査するようにして、入射するようになっており、
前記第１光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域を照明し、且つ、前記第１光学素子以外の各光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光も、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて前記被照明領域を照明するように、前記照射装置および前記複数の光学素子が配置されている。
A third lighting device according to the present invention comprises:
A plurality of optical elements including a lens array that changes a traveling direction of incident light;
An irradiation device that irradiates the first optical element with the coherent light so that the lens array of the first optical element of the plurality of optical elements scans the lens array;
The plurality of optical elements are arranged side by side in order so that coherent light from the irradiation device that has been transmitted straight through one optical element can be incident on the lens array of the next optical element. A part of the coherent light emitted from the apparatus to the first optical element is incident on each optical element so as to scan the lens array of the optical element.
The coherent light incident on each position of the first optical element illuminates the illuminated area by changing the traveling direction by the lens array, and each of the optical elements other than the first optical element. The irradiation device and the plurality of optical elements are arranged so that the coherent light incident on the position is also changed in the traveling direction by the lens array to illuminate the illuminated area.
本発明による第４の照明装置は、
入射光の進行方向を変化させるレンズアレイをそれぞれ含む第１および第２の光学素子と、
コヒーレント光が前記第１光学素子の前記レンズアレイ上を走査するように、前記第１光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記第２光学素子は、前記第１光学素子を直進して透過した前記照射装置からのコヒーレント光が入射し得る位置に配置され、これにより、当該直進透過光としての前記コヒーレント光が前記第２光学素子の前記レンズアレイ上を走査するようになり、
前記第１光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域を照明し、且つ、前記第１光学素子を直進して透過し前記第２光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光も、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて前記被照明領域を照明するように、前記照射装置、前記第１光学素子および前記第２光学素子が配置されている。
A fourth lighting device according to the present invention includes:
First and second optical elements each including a lens array that changes the traveling direction of incident light;
An irradiation device that irradiates the first optical element with the coherent light so that the coherent light scans the lens array of the first optical element;
The second optical element is disposed at a position where the coherent light from the irradiation device that has been transmitted through the first optical element may be incident, whereby the coherent light as the straight transmitted light is the second optical element. Scanning on the lens array of optical elements,
The coherent light incident on each position of the first optical element is changed in the traveling direction by the lens array to illuminate the illuminated area, and travels straight through the first optical element. The irradiating device, the first optical element, and the first optical element so that the coherent light incident on each position of the second optical element is also changed in the traveling direction by the lens array to illuminate the illuminated area. Two optical elements are arranged.
本発明による第４の照明装置が、入射光の進行方向を変化させるレンズアレイを含む第３の光学素子を、さらに備え、前記第３光学素子は、前記第１光学素子および前記第２光学素子を直進して透過した前記照射装置からのコヒーレント光が入射し得る位置に配置され、これにより、当該直進透過光としての前記コヒーレント光が前記第３光学素子の前記レンズアレイ上を走査するようになり、前記第２光学素子を直進して透過し前記第３光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域を照明するように、前記照射装置、前記第１光学素子、前記第２光学素子および前記第３光学素子が配置されていてもよい。 The fourth illumination device according to the present invention further includes a third optical element including a lens array that changes a traveling direction of incident light, and the third optical element includes the first optical element and the second optical element. Is arranged at a position where the coherent light from the irradiation device that has passed straight through and can enter, so that the coherent light as the straight transmitted light scans the lens array of the third optical element. Thus, the coherent light that travels straight through the second optical element and is incident on each position of the third optical element is changed in the traveling direction by the lens array to illuminate the illuminated area. The irradiation device, the first optical element, the second optical element, and the third optical element may be disposed.
本発明による第３または第４の照明装置において、前記複数の光学素子は一方向に沿って並べて配置されており、一の光学素子を直進して透過した前記コヒーレント光が、進行方向を維持したまま、次の光学素子の前記レンズアレイに入射し得るようになっていてもよい。 In the third or fourth illumination device according to the present invention, the plurality of optical elements are arranged side by side along one direction, and the coherent light transmitted straight through the one optical element maintains its traveling direction. It may be configured to be incident on the lens array of the next optical element.
本発明による第３または第４の照明装置において、前記複数の光学素子の前記レンズアレイは、互いに同一な大きさであってもよい。 In the third or fourth illumination device according to the present invention, the lens arrays of the plurality of optical elements may have the same size.
本発明による第５の照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光学要素を含む複数の光学素子と、
前記複数の光学素子のうちの第１光学素子の前記光学要素上をコヒーレント光が走査するようにして、前記第１光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記複数の光学素子は、一の光学素子を直進して透過した前記照射装置からのコヒーレント光が次の光学素子の前記光学要素に入射し得るように、順に並べて配置され、これにより、前記照射装置から前記第１の光学素子に照射されたコヒーレント光の一部が、各光学素子へ、当該光学素子の前記光学要素上を走査するようにして、入射するようになっており、
前記第１光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光学要素によって進行方向を変化させられて被照明領域を照明し、且つ、前記第１光学素子以外の各光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光も、それぞれ、前記光学要素によって進行方向を変化させられて前記被照明領域を照明するように、前記照射装置および前記複数の光学素子が配置されている。
A fifth lighting device according to the present invention includes:
A plurality of optical elements including an optical element that changes a traveling direction of incident light;
An irradiation device that irradiates the first optical element with the coherent light so that the optical element scans the optical element of the first optical element of the plurality of optical elements;
The plurality of optical elements are arranged side by side so that coherent light from the irradiation device that has been transmitted straight through one optical element can be incident on the optical element of the next optical element. A part of the coherent light irradiated to the first optical element from the apparatus is incident on each optical element so as to scan the optical element of the optical element,
The coherent light incident on each position of the first optical element illuminates the illuminated area by changing the traveling direction by the optical element, and each of the optical elements other than the first optical element. The irradiation device and the plurality of optical elements are arranged so that the coherent light incident on the position also changes the traveling direction by the optical element to illuminate the illuminated area.
本発明による第５の照明装置において、前記複数の光学素子のうちの少なくとも一つの光学素子の前記光学要素は、散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体であり、前記複数の光学素子のうちの少なくとも一つの光学素子の前記光学要素は、レンズアレイであってもよい。 In the fifth illuminating device according to the present invention, the optical element of at least one of the plurality of optical elements is a hologram recording medium capable of reproducing an image of a scattering plate, and among the plurality of optical elements The optical element of the at least one optical element may be a lens array.
本発明による第５の照明装置において、前記複数の光学素子は一方向に沿って並べて配置されており、一の光学素子を直進して透過した前記コヒーレント光が、進行方向を維持したまま、次の光学素子の前記光学要素に入射し得るようになっていてもよい。 In the fifth illuminating device according to the present invention, the plurality of optical elements are arranged side by side along one direction, and the coherent light transmitted straight through the one optical element is maintained while maintaining the traveling direction. The optical element may be made incident on the optical element.
本発明による第５の照明装置において、前記複数の光学素子の前記光学要素は、互いに同一な大きさとなっていてもよい。 In the fifth illumination device according to the present invention, the optical elements of the plurality of optical elements may have the same size.
本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記複数の光学素子は、前記コヒーレント光の入射面が互いに平行となるようして、配置されていてもよい。 In any one of the first to fifth illumination devices according to the present invention, the plurality of optical elements may be arranged such that incident surfaces of the coherent light are parallel to each other.
本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、一基準点から発散する発散光束をなす一光線の光路に沿って、前記第１光学素子へ前記コヒーレント光を照射するようにしてもよい。例えば、前記照射装置は、一つの通過点を通過するとともに、前記通過点と前記第１光学素子の入射面上のある位置とを結ぶ方向に対して所定の範囲内の角度だけ傾斜した方向に沿って、前記第１光学素子へ前記コヒーレント光を照射するようにしてもよい。 In any one of the first to fifth illumination devices according to the present invention, the irradiation device irradiates the first optical element with the coherent light along an optical path of one light beam that forms a divergent light beam diverging from one reference point. You may make it do. For example, the irradiation device passes through one passing point and is inclined in an angle within a predetermined range with respect to a direction connecting the passing point and a position on the incident surface of the first optical element. Along this, the first optical element may be irradiated with the coherent light.
本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記第１光学素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記走査デバイスは、前記コヒーレント光を反射する反射面であって少なくとも一つの軸線を中心として回動可能な反射面を有した反射デバイスを有するようにしてもよい。
In any one of the first to fifth illumination devices according to the present invention, the irradiation device changes a traveling direction of the coherent light from the light source that generates the coherent light, and the coherent light is A scanning device adapted to scan over the first optical element;
The scanning device may include a reflective device that has a reflective surface that reflects the coherent light and is rotatable about at least one axis.
本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、平行光束をなす一光線の光路に沿って、前記第１光学素子へ前記コヒーレント光を照射するようにしてもよい。例えば、前記照射装置は、一定の方向に進むコヒーレント光を前記第１光学素子の前記ホログラム記録媒体または前記レンズアレイ上の各位置に照射するようにしてもよい。 In any one of the first to fifth illumination devices according to the present invention, the irradiation device may irradiate the first optical element with the coherent light along an optical path of one light beam forming a parallel light beam. . For example, the irradiation apparatus may irradiate each position on the hologram recording medium or the lens array of the first optical element with coherent light traveling in a certain direction.
本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、前記走査デバイスは、前記コヒーレント光を反射する反射面であって少なくとも一つの軸線を中心として回動可能な反射面を有した反射デバイスと、反射デバイスで反射された光の進行方法を一定の方向に偏向させるレンズと、を有するようにしてもよい。 In any one of the first to fifth illumination devices according to the present invention, the irradiation device changes a traveling direction of the coherent light from the light source that generates the coherent light, and the coherent light is A scanning device configured to scan a hologram recording medium, and the scanning device includes a reflective surface that reflects the coherent light and is rotatable about at least one axis. You may make it have a reflection device and the lens which deflects the traveling method of the light reflected by the reflection device in a fixed direction.
本発明による投射装置は、
上述した本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかと、
前記被照明領域と重なる位置に配置され、前記照明装置によって照明される空間光変調器と、を備える。
The projection apparatus according to the present invention
Any one of the first to fifth lighting devices according to the present invention described above;
A spatial light modulator disposed at a position overlapping the illuminated area and illuminated by the illumination device.
本発明による投射装置が、前記空間光変調器上に得られる変調画像をスクリーン上に投射する投射光学系を、さらに備えるようにしてもよい。 The projection apparatus according to the present invention may further include a projection optical system that projects a modulated image obtained on the spatial light modulator onto a screen.
本発明による第１の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による投射装置のいずれかと、
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投影されるスクリーンと、を備える。
A first projection display apparatus according to the present invention is:
Any of the projection devices according to the invention described above;
And a screen on which the modulated image obtained on the spatial light modulator is projected.
本発明による第２の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかと、
前記被照明領域と重なる位置に配置されたスクリーンと、を備える。
A second projection type video display device according to the present invention is:
Any one of the first to fifth lighting devices according to the present invention described above;
And a screen disposed at a position overlapping the illuminated area.
本発明によれば、コヒーレント光を投射する被照明領域またはコヒーレント光からなる映像を投射する面上でのスペックルを効果的に目立たなくさせることができるとともに、コヒーレント光の利用効率を効果的に上昇させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while using the illumination area which projects coherent light, or the speckle on the surface which projects the image | video which consists of coherent light, it can make it inconspicuous effectively, and the utilization efficiency of coherent light is made effective. Can be raised.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.
本発明の一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置は、基本的な構成として、スペックルを効果的に防止することを可能にする構成を有している。さらに、本発明の一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置は、スペックルを効果的に防止し得る基本的構成に付加され得る構成であって、コヒーレント光の有効利用を図って省エネルギを実現することを可能にし得る構成も有している。 The illumination device, the projection device, and the projection-type image display device according to an embodiment of the present invention have a configuration that can effectively prevent speckle as a basic configuration. Furthermore, the illumination device, the projection device, and the projection type image display device according to an embodiment of the present invention can be added to a basic configuration that can effectively prevent speckle, and can effectively use coherent light. It is also possible to achieve energy saving by achieving the above.
以下の説明では、まず、図１〜図９に例示した照明装置および投射装置を含む投射型映像表示装置を参照して、スペックルを目立たなくさせるための構成、当該構成に基づいて奏され得る作用効果、および、当該構成の変形態様を、基本形態として説明する。次に、基本形態に付加され得る構成であって、コヒーレント光の有効利用を図って省エネルギを実現することを可能にする構成、当該構成に基づいて奏され得る作用効果、および、当該構成の変形態様を、付加形態として説明する。 In the following description, first, referring to the projection type video display device including the illumination device and the projection device illustrated in FIGS. 1 to 9, a configuration for making speckles inconspicuous can be achieved based on the configuration. The operational effects and the modification of the configuration will be described as basic forms. Next, a configuration that can be added to the basic configuration, a configuration that enables effective use of coherent light to realize energy saving, an operational effect that can be achieved based on the configuration, and a configuration of the configuration A modification aspect is demonstrated as an additional form.
＜基本形態＞
〔基本形態の構成〕
まず、コヒーレント光を投射する照明装置および投射装置を含み且つスペックルを目立たなくさせることができる投射型映像表示装置の構成を、主として図１〜図９を参照して説明する。
<Basic form>
[Configuration of basic form]
First, the configuration of a projection-type image display device that includes an illumination device that projects coherent light and a projection device and can make speckles inconspicuous will be described mainly with reference to FIGS.
図１に示す投射型映像表示装置１０は、スクリーン１５と、コヒーレント光からなる映像光を投射する投射装置２０と、を有している。投射装置２０は、仮想面上に位置する被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明する照明装置４０と、被照明領域ＬＺと重なる位置に配置され照明装置４０によってコヒーレント光で照明される空間光変調器３０と、空間光変調器３０からのコヒーレント光をスクリーン１５に投射する投射光学系２５と、を有している。
A projection
空間光変調器３０としては、例えば、透過型の液晶マイクロディスプレイを用いることができる。この場合、照明装置４０によって面状に照明される空間光変調器３０が、画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、空間光変調器３０をなすディスプレイの画面上に変調画像が形成されるようになる。こうして得られた変調画像（映像光）は、投射光学系２５によって、等倍で或いは変倍されてスクリーン１５へ投射される。これにより、変調画像がスクリーン１５上に等倍で或いは変倍（通常、拡大）されて表示され、観察者は当該画像を観察することができる。
As the spatial
なお、空間光変調器３０としては、反射型のマイクロディスプレイを用いることも可能である。この場合、空間光変調器３０での反射光によって変調画像が形成され、空間光変調器３０へ照明装置４０からコヒーレント光が照射される面と、空間光変調器３０から変調画像をなす映像光が進みでる面が同一の面となる。このような反射光を利用する場合、空間光変調器３０としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などのＭＥＭＳ素子を用いることも可能である。上述した特許文献２に開示された装置では、ＤＭＤが空間光変調器として利用されている。
As the spatial
また、空間光変調器３０の入射面は、照明装置４０によってコヒーレント光を照射される被照明領域ＬＺと同一の形状および大きさであることが好ましい。この場合、照明装置４０からのコヒーレント光を、スクリーン１５への映像の表示に高い利用効率で利用することができるからである。
Moreover, it is preferable that the incident surface of the spatial
スクリーン１５は、透過型スクリーンとして構成されていてもよいし、反射型スクリーンとして構成されていてもよい。スクリーン１５が反射型スクリーンとして構成されている場合には、観察者は、スクリーン１５に関して投射装置２０と同じ側から、スクリーン１５で反射されるコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。一方、スクリーン１５が透過型スクリーンとして構成されている場合、観察者は、スクリーン１５に関して投射装置２０とは反対の側から、スクリーン１５を透過したコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。
The
ところで、スクリーン１５に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。ただし、ここで説明する投射型映像表示装置１０では、以下に説明する照明装置４０が、時間的に角度変化するコヒーレント光で、空間光変調器３０が重ねられている被照明領域ＬＺを照明するようになっている。より具体的には、以下に説明する照明装置４０は、コヒーレント光からなる拡散光で被照明領域ＬＺを照明するが、この拡散光の入射角度が経時的に変化していく。この結果、スクリーン１５上でのコヒーレント光の拡散パターンも時間的に変化するようになり、コヒーレント光の拡散で生じるスペックルが時間的に重畳されて目立たなくなる。以下、このような照明装置４０について、さらに詳細に説明する。
By the way, the coherent light projected on the
図１および図２に示された照明装置４０は、コヒーレント光の進行方向を被照明領域ＬＺへ向ける光学素子５０と、光学素子５０へコヒーレント光を照射する照射装置６０と、を有している。光学素子５０は、散乱板６の像５を再生し得るホログラム記録媒体５５を含んでいる。図示する例では、光学素子５０はホログラム記録媒体５５から形成されている。
The
図示する例で光学素子５０をなしているホログラム記録媒体５５は、照射装置６０から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体５５は、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板６の像５を再生することができるようになっている。
The
一方、照射装置６０は、ホログラム記録媒体５５のコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０へコヒーレント光を照射する。したがって、ある瞬間に、照射装置６０によってコヒーレント光を照射されているホログラム記録媒体５５上の領域は、ホログラム記録媒体５５の表面の一部分であって、とりわけ図示する例では、点と呼ばれるべき微小領域となっている。
On the other hand, the
そして、照射装置６０から照射されてホログラム記録媒体５５上を走査するコヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上の各位置（各点または各領域（以下、同じ））に、当該ホログラム記録媒体５５の回折条件を満たすような入射角度で、入射するようになっている。とりわけ、図２に示すように、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生するようになっている。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、被照明領域ＬＺに入射するようになる。
Then, the coherent light irradiated from the
このようなコヒーレント光の回折作用を可能にするホログラム記録媒体５５として、図示する例では、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラムが用いられている。このホログラム記録媒体５５は、図３に示すように、実物の散乱板６からの散乱光を物体光Ｌｏとして用いて作製されている。図３には、ホログラム記録媒体５５をなすようになる感光性を有したホログラム感光材料５８に、互いに干渉性を有したコヒーレント光からなる参照光Ｌｒと物体光Ｌｏとが露光されている状態が、示されている。
In the illustrated example, a reflection type volume hologram using a photopolymer is used as the
参照光Ｌｒは、例えば、特定波長域のレーザ光を発振するレーザ光源からのレーザ光が用いられており、レンズからなる集光素子７を透過してホログラム感光材料５８に入射する。図３に示す例では、参照光Ｌｒをなすようになるレーザ光が、集光素子７の光軸と平行な平行光束として、集光素子７へ入射する。参照光Ｌｒは、集光素子７を透過することによって、それまでの平行光束から収束光束に整形（変換）され、ホログラム感光材料５８へ入射する。この際、収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰは、ホログラム感光材料５８を越えた位置にある。すなわち、ホログラム感光材料５８は、集光素子７と、集光素子７によって集光された収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰと、の間に配置されている。
As the reference light Lr, for example, laser light from a laser light source that oscillates laser light in a specific wavelength region is used, and passes through the condensing element 7 formed of a lens and enters the hologram
次に、物体光Ｌｏは、たとえばオパールガラスからなる散乱板６からの散乱光として、ホログラム感光材料５８に入射する。ここでは作製されるべきホログラム記録媒体５５が反射型なので、物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒとは反対側の面からホログラム感光材料５８へ入射する。物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒと干渉性を有している必要がある。したがって、例えば、同一のレーザ光源から発振されたレーザ光を分割して、分割された一方を上述の参照光Ｌｒとして利用し、他方を物体光Ｌｏとして使用することができる。
Next, the object light Lo is incident on the hologram
図３に示す例では、散乱板６の板面への法線方向と平行な平行光束が、散乱板６へ入射して散乱され、そして、散乱板６を透過した散乱光が物体光Ｌｏとしてホログラム感光材料５８へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板６として用いた場合に、散乱板６からの物体光Ｌｏが、ホログラム感光材料５８に概ね均一な光量分布で入射することが可能となる。またこの方法によれば、散乱板６による散乱の度合いにも依存するが、ホログラム感光材料５８の各位置に、散乱板６の出射面６ａの全域から概ね均一な光量で参照光Ｌｒが入射しやすくなる。このような場合には、得られたホログラム記録媒体５５の各位置に入射した光が、それぞれ、散乱板６の像５を同様の明るさで再生すること、および、再生された散乱板６の像５が概ね均一な明るさで観察されることが実現され得る。
In the example shown in FIG. 3, a parallel light beam parallel to the normal direction to the plate surface of the scattering plate 6 is incident on and scattered by the scattering plate 6, and the scattered light transmitted through the scattering plate 6 is the object light Lo. The light enters the hologram
以上のようにして、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏがホログラム記録材料５８に露光されると、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏが干渉してなる干渉縞が生成され、この光の干渉縞が、何らかのパターン（体積型ホログラムでは、一例として、屈折率変調パターン）として、ホログラム記録材料５８に記録される。その後、ホログラム記録材料５８の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録材料５５が得られる。
As described above, when the
図４には、図３の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体５５の回折作用（再生作用）が示されている。図４に示すように、図３のホログラム感光材料５８から形成されたホログラム記録媒体５５は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Ｌｒの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。すなわち、図４に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する焦点ＦＰの相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体５５に対して位置する基準点ＳＰから発散し、露光工程時における参照光Ｌｒと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Ｌａとして、ホログラム記録媒体５５に回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体５０に対する特定の位置に、散乱板６の再生像５を生成する。
FIG. 4 shows the diffraction action (reproduction action) of the
この際、散乱板６の再生像５を生成する再生光（再生照明光Ｌａをホログラム記録媒体５５で回折してなる光）Ｌｂは、露光工程時に散乱板６からホログラム感光材料５８へ向かって進んでいた物体光Ｌｏの光路を逆向きに進む光として散乱板６の像５の各点を再生するようになっている。そして、上述したように、また図３に示すように、露光工程時に散乱板６の出射面６ａの各位置から出射する散乱光Ｌｏが、それぞれ、ホログラム感光材料５８の概ね全領域に入射するように拡散している（広がっている）。すなわち、ホログラム感光材料５８上の各位置には、散乱板６の出射面６ａの全領域からの物体光Ｌｏが入射し、結果として、出射面６ａ全体の情報がホログラム記録媒体５５の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図４に示された、再生照明光Ｌａとして機能する基準点ＳＰからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板６の像５を、互いに同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生することができる。
At this time, the reproduction light (light obtained by diffracting the reproduction illumination light La by the hologram recording medium 55) Lb that generates the
一方、このようなホログラム記録媒体５５からなる光学素子５０にコヒーレント光を照射する照射装置６０は、次のように構成され得る。図１および図２に示された例において、照射装置６０は、特定波長域のコヒーレント光を生成するレーザ光源６１ａと、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させる走査デバイス６５と、を有している。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定とはならないよう種々の方向へ向ける。この結果、走査デバイス６５で進行方向を変化させられるコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５の入射面上を走査するようになる。
On the other hand, the
とりわけ、図２に示された例では、走査デバイス６５は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａを有した反射デバイス６６を含んでいる。より具体的に説明すると、反射デバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａとしてのミラーを有したミラーデバイスとして、構成されている。そして、図２および図５に示すように、このミラーデバイス６６は、ミラー６６ａの配向を変化させることによって、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させるようになっている。この際、図２に示すように、ミラーデバイス６６は、概ね、基準点ＳＰにおいてレーザ光源６１ａからコヒーレント光を受けるようになっている。このため、ミラーデバイス６６で進行方向を最終調整されたコヒーレント光は、基準点ＳＰからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光Ｌａ（図４参照）として、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射し得る。結果として、照射装置６０からのコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体５５上の各位置に入射したコヒーレント光が同一の輪郭を有した散乱板６の像５を同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生するようになる。
In particular, in the example shown in FIG. 2, the
なお、図２に示されたミラーデバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１に沿ってミラー６６ａを回動させるように、構成されている。図５は、図２に示された照明装置４０の構成を斜視図として示している。図５に示された例では、ミラー６６ａの回動軸線ＲＡ１は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系（つまり、ＸＹ平面がホログラム記録媒体５５の板面と平行となるＸＹ座標系）のＹ軸と、平行に延びている。そして、ミラー６６ａが、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行な軸線ＲＡ１を中心として回動するため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＸ軸と平行な方向に往復動するようになる。すなわち、図５に示された例では、照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を直線経路に沿って走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。
The
なお、実際上の問題として、ホログラム記録媒体５５を作成する際、ホログラム記録材料５８が収縮する場合がある。このような場合、ホログラム記録材料５８の収縮を考慮して、照射装置６０から光学素子５０に照射されるコヒーレント光の波長が調整されることが好ましい。したがって、コヒーレント光源６１ａで生成するコヒーレント光の波長は、図３の露光工程（記録工程）で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていてもよい。
As a practical problem, the
また、同様の理由から、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射する光の進行方向も、基準点ＳＰからの発散光束に含まれる一光線と厳密に同一の経路を取っていなくとも、被照明領域ＬＺに像５を再生することができる。実際に、図２および図５に示す例では、走査デバイス６５をなすミラーデバイス６６のミラー（反射面）６６ａは、必然的に、その回動軸線ＲＡ１からずれる。したがって、基準点ＳＰを通過しない回動軸線ＲＡ１を中心としてミラー６６ａを回動させた場合、ホログラム記録媒体５５へ入射する光は、基準点ＳＰからの発散光束をなす一光線とはならないことがある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置６０からのコヒーレント光によって、被照明領域ＬＺに重ねて像５を実質的に再生することができる。
For the same reason, even if the traveling direction of the light incident on the
〔基本形態の作用効果〕
次に、以上の構成からなる照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０の作用について説明する。
[Effects of basic form]
Next, the operation of the
まず、照射装置６０は、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０へコヒーレント光を照射する。具体的には、レーザ光源６１ａで一定方向に沿って進む特定波長のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス６５で進行方向を変えられる。走査デバイス６５は、ホログラム記録媒体５５上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５での回折により、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生する。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる。 このようにして、照射装置６０は、被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明するようになる。
First, the
図１に示すように、投射装置２０においては、照明装置４０の被照明領域ＬＺと重なる位置に空間光変調器３０が配置されている。このため、空間光変調器３０は、照明装置４０によって面状に照明され、画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、映像を形成するようになる。この映像は、投射光学系２５によってスクリーン１５に投射される。スクリーン１５に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。ただし、この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。
As shown in FIG. 1, in the
しかしながら、ここで説明してきた基本形態における照明装置４０によれば、次に説明するように、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
However, according to the
前掲の非特許文献１によれば、スペックルを目立たなくさせるには、偏光・位相・角度・時間といったパラメータを多重化し、モードを増やすことが有効であるとされている。ここでいうモードとは、互いに無相関なスペックルパターンのことである。例えば、複数のレーザ光源から同一のスクリーンに異なる方向からコヒーレント光を投射した場合、レーザ光源の数だけ、モードが存在することになる。また、同一のレーザ光源からのコヒーレント光を、時間を区切って異なる方向から、スクリーンに投射した場合、人間の目で分解不可能な時間の間にコヒーレント光の入射方向が変化した回数だけ、モードが存在することになる。そして、このモードが多数存在する場合には、光の干渉パターンが無相関に重ねられ平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルが目立たなくなるものと考えられている。
According to the aforementioned
上述した照射装置６０では、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０に照射される。また、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、同一の被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明するが、当該被照明領域ＬＺを照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。そして、コヒーレント光が入射するホログラム記録媒体５５上の位置が経時的に変化するため、被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。
In the
被照明領域ＬＺを基準にして考えると、被照明領域ＬＺ内の各位置には絶えずコヒーレント光が入射してくるが、その入射方向は、図１に矢印Ａ１で示すように、常に変化し続けることになる。結果として、空間光変調器３０の透過光によって形成された映像の各画素をなす光が、図１に矢印Ａ２で示すように経時的に光路を変化させながら、スクリーン１５の特定の位置に投射されるようになる。
Considering the illuminated area LZ as a reference, coherent light constantly enters each position in the illuminated area LZ, but the incident direction constantly changes as indicated by an arrow A1 in FIG. It will be. As a result, the light forming each pixel of the image formed by the light transmitted through the spatial
なお、コヒーレント光はホログラム記録媒体５５上を連続的に走査する。これにともなって、照射装置６０から被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化するとともに、投射装置２０からスクリーン１５へのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、投射装置２０からスクリーン１５へのコヒーレント光の入射方向が僅か（例えば０．数°）だけ変化すれば、スクリーン１５上に生じるスペックルのパターンも大きく変化し、無相関なスペックルパターンが十分に重畳されることになる。加えて、実際に市販されているＭＥＭＳミラーやポリゴンミラー等の走査デバイス６５の周波数は通常数百Ｈｚ以上であり、数万Ｈｚにも達する走査デバイス６５も珍しくない。
The coherent light continuously scans on the
以上のことから、上述してきた基本形態によれば、映像を表示しているスクリーン１５上の各位置において時間的にコヒーレント光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察されることになる。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、スクリーン１５に表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
From the above, according to the basic form described above, the incident direction of the coherent light changes temporally at each position on the
なお、人間によって観察される従来のスペックルには、スクリーン１５上でのコヒーレント光の散乱を原因とするスクリーン側でのスペックルだけでなく、スクリーンに投射される前におけるコヒーレント光の散乱を原因とする投射装置側でのスペックルも発生し得る。この投射装置側で発生したスペックルパターンは、空間光変調器３０を介してスクリーン１５上に投射されることによって、観察者に認識され得るようにもなる。しかしながら、上述してきた基本形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器３０が重ねられた被照明領域ＬＺの全域を照明するようになる。すなわち、ホログラム記録媒体５５が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域ＬＺ、さらには、空間光変調器３０を介してスクリーン１５を照明するようになる。このようなホログラム記録媒体５５での新たな波面の形成により、投射装置側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。
Note that conventional speckles observed by humans include not only speckles on the screen caused by scattering of coherent light on the
ところで、前掲の非特許文献１には、スクリーン上に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト（単位％）という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべきテストパターン映像を表示した際に、スクリーン上に実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、スクリーン上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることを示す。
By the way,
図１〜図５を参照しながら説明してきた基本形態の投射型映像表示装置１０について、スペックルコントラストを測定したところ、３．０％となった（条件１）。また、上述の光学素子５０として、反射型の体積型ホログラムに代えて、特定の再生照明光を受けた場合に散乱板６の像５を再生し得るように計算機を用いて設計された凹凸形状を有する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）としてのレリーフ型ホログラムを用いた場合についてのスペックルコントラストは３．７％となった（条件２）。ＨＤＴＶ（高精細テレビ）の映像表示用途にて、観察者が肉眼観察した場合に輝度ムラ模様がほとんど認識できないレベルとして、スペックルコントラスト６．０％以下という基準（たとえば、ＷＯ／２００１／０８１９９６号公報参照）が示されているが、上述してきた基本形態はこの基準を十分に満たしている。また、実際に肉眼観察したところ、視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
The speckle contrast of the basic projection type
一方、レーザ光源からのレーザ光を平行光束に整形して空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは２０．７％となった（条件３）。この条件下では、肉眼観察により、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察された。
On the other hand, when the laser light from the laser light source is shaped into a parallel light beam and incident on the spatial
また、光源６１ａを緑色のＬＥＤ（非コヒーレント光源）に交換し、このＬＥＤ光源からの光を空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、ＬＥＤ光源からの非コヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは４．０％となった（条件４）。この条件下では、肉眼観察で視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
Further, when the
条件１および条件２の結果が、条件３の結果よりも極めて良好であり、さらに、条件４の測定結果と比較しても良好となった。既に述べたとおり、スペックルの発生という問題は、実用上、レーザ光などのコヒーレント光源を用いた場合に生じる固有の問題であり、ＬＥＤなどの非コヒーレント光源を用いた装置では、考慮する必要のない問題である。加えて、条件１および条件２では、条件４と比較して、スペックル発生の原因となり得る光学素子５０が追加されている。これらの点から、条件１および条件２によれば、スペックル不良に十分に対処することができたと言える。
The results of
加えて、上述してきた基本形態によれば、次の利点を享受することもできる。 In addition, according to the basic mode described above, the following advantages can be obtained.
上述してきた基本形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子５０が、照射装置６０から照射されるコヒーレント光のビーム形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。
According to the basic form described above, the
また、上述してきた基本形態によれば、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の位置に、散乱板６の像５を生成するとともに、当該像５に重ねて空間光変調器３０が配置されている。このため、ホログラム記録媒体５５で回折された光を、高効率で、映像形成のために利用することが可能となり、光源６１ａからの光の利用効率の面においても優れる。
Further, according to the basic form described above, coherent light incident on each position of the
〔基本形態への変形〕
図１〜５に例示された一具体例に基づいて説明してきた基本形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
[Deformation to basic form]
Various modifications can be made to the basic form described based on the specific example illustrated in FIGS. Hereinafter, an example of modification will be described with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above-described embodiment are used, and redundant descriptions are omitted.
（照明装置）
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。したがって、この照明装置４０を種々の態様で有用に使用することができる。例えば、照明装置４０を単なる照明として用いることができ、この場合、明るさのムラ（輝度ムラ、ちらつき）を目立たなくさせることができる。
(Lighting device)
According to the embodiment described above, speckle can be effectively made inconspicuous. However, this effect is mainly due to the
また、上述した照明装置４０をスキャナ（一例として、像読み取り装置）用の照明として用いてもよい。このような例においては、照明装置４０の被照明領域ＬＺ上にスキャンされるべき対象物を配置することにより、当該対象物上に生じるスペックルを目立たなくさせることができる。結果として、従来必要であった像補正手段等を不要にすることもできる。
Moreover, you may use the illuminating
照明装置４０がスキャナに組み込まれる場合には、照明装置４０による被照明領域ＬＺが、上述した形態と同様に、面であってもよい。あるいは、照明装置４０による被照明領域ＬＺが一方向に延びる細長い領域（線状とも呼ばれるような領域）であってもよい。この場合、スキャナに組み込まれた照明装置４０が、前記一方向と直交する方向に沿って、対象物に対して相対移動することにより、二次元的な像情報を読み取ることも可能となる。
When the illuminating
またさらに、図６に示すように、光学素子５０が、重ならないようにして並べて配置された複数のホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・を含んでいても良い。図６に示された各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・は、それぞれ短冊状に形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・は、それぞれ、重ならないようにして並べて配置された被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・に散乱板６の像５を生成する、言い換えると、被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・にコヒーレント光を照明するようになっている。各被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・は、一方向に延びる細長い領域（線状とも呼ばれるような領域）として形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。
Furthermore, as shown in FIG. 6, the
図６に示された例では、次のようにして、被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・を照明するようにしてもよい。まず、照射装置６０は、コヒーレント光が第１のホログラム記録媒体５５−１の長手方向（前記一方向）に沿った経路を繰り返し走査するように、光学素子５０の第１のホログラム記録媒体５５−１へ当該コヒーレント光を照射する。第１のホログラム記録媒体５５−１の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、第１の照明領域ＬＺ−１に重ねて線状あるいは細長状の散乱板６の像５を再生し、当該第１の照明領域ＬＺ−１をコヒーレント光で照明するようになる。所定の時間が経過すると、照射装置６０は、第１のホログラム記録媒体５５−１に隣接する第２のホログラム記録媒体５５−２上にコヒーレント光を照射し、第１の被照明領域ＬＺ−１に代えて、第１の被照明領域ＬＺ−１に隣接する第２の被照明領域ＬＺ−２をコヒーレント光で照明する。以下、順に各ホログラム記録媒体にコヒーレント光を照射して、当該ホログラム記録媒体に対応する被照明領域をコヒーレント光で照明していく。このような方法によれば、照明装置を移動させることなく、二次元的な像情報を読み取ることが可能となる。
In the example shown in FIG. 6, the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... May be illuminated as follows. First, the
（空間光変調器、投射光学系、スクリーン）
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。そして、この照明装置４０を、種々の既知な空間光変調器、投射光学系、スクリーン等と組み合わせても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。この点から、空間光変調器、投射光学系、スクリーンは、例示したものに限られず、種々の既知な部材、部品、装置等を用いることができる。
(Spatial light modulator, projection optical system, screen)
According to the embodiment described above, speckle can be effectively made inconspicuous. However, this effect is mainly due to the
（投射型映像表示装置）
また、ホログラム記録媒体５５が、空間光変調器３０の入射面に対応した形状を有した平面状の散乱板６を用いて、干渉露光法により作製される例を示したが、これに限られず、ホログラム記録媒体５５が、何らかのパターンを有した散乱板を用いて、干渉露光法により作製されてもよい。この場合、ホログラム記録媒体５５によって、何らかのパターンを持った散乱板の像が再生されるようになる。言い換えると、光学素子５０（ホログラム記録媒体５５）は、何らかのパターンを持った被照明領域ＬＺを照明するようになる。この光学素子５０を用いる場合、空間光変調器３０を、さらには投射光学系２５をも上述の基本形態から省き、スクリーン１５を被照明領域ＬＺと重なる位置に配置することによって、スクリーン１５上にホログラム記録媒体５５に記録された何らかのパターンを表示することが可能となる。この表示装置においても、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するように、照射装置６０が光学素子５０にコヒーレント光を照射することによって、スクリーン１５上でのスペックルを目立たなくさせることができる。
(Projection-type image display device)
Moreover, although the example in which the
図７には、このような例の一例が開示されている。図示する例において、光学素子５０は、第１〜第３のホログラム記録媒体５５−１，５５−２，５５−３を含んでいる。第１〜第３のホログラム記録媒体５５−１，５５−２，５５−３は、互いに重ならないように位置をずらして、光学素子５０の入射面と平行な面上に配置されている。各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，５５−３は、矢印の輪郭を有した像５を再生することができる、言い換えると、矢印の輪郭を有した被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，ＬＺ−３をコヒーレント光で照明することができるようになっている。各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，５５−３にそれぞれ対応した第１〜第３の被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，ＬＺ−３は、同一の仮想面上に、互いに重ならないように配置されている。とりわけ図示する例では、各被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，ＬＺ−３をなす矢印によって示される向きがすべて同一で、この向きに沿って第１〜第３被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，ＬＺ−３が順に位置している。例えば、照射装置６０からのコヒーレント光が第１ホログラム記録媒体５５−１上を走査している場合には、最も後方に位置する第１の被照明領域ＬＺ−１が照明される。一例として次に、図７に示すように、照射装置６０からのコヒーレント光が第２ホログラム記録媒体５５−２上を走査するようになり、真ん中に位置する第２の被照明領域ＬＺ−２が照明される。その後、照射装置６０からのコヒーレント光が第３ホログラム記録媒体５５−３上を走査するようになると、最も前方に位置する第３の被照明領域ＬＺ−３が照明される。
FIG. 7 discloses an example of such an example. In the illustrated example, the
（照射装置）
上述した形態では、照射装置６０が、レーザ光源６１ａと、走査デバイス６５と、を有する例を示した。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス６６からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス６５は、図８に示すように、ミラーデバイス６６のミラー（反射面６６ａ）が、第１の回動軸線ＲＡ１だけでなく、第１の回動軸線ＲＡ１と交差する第２の回動軸線ＲＡ２を中心としても回動可能となっていてもよい。図８に示された例では、ミラー６６ａの第２の回動軸線ＲＡ２は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行に延びる第１回動軸線ＲＡ１と、直交している。そして、ミラー６６ａが、第１軸線ＲＡ１および第２軸線ＲＡ２の両方を中心として回動可能なため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図８に示されているように、コヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰが円周上を移動するようにすることもできる。
(Irradiation device)
In the embodiment described above, an example in which the
また、走査デバイス６５が、二以上のミラーデバイス６６を含んでいてもよい。この場合、ミラーデバイス６６のミラー６６ａが、単一の軸線を中心としてのみ回動可能であっても、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰを、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動させることができる。
Further, the
なお、走査デバイス６５に含まれるミラーデバイス６６ａの具体例としては、ＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー等を挙げることができる。
Specific examples of the
また、走査デバイス６５は、反射によってコヒーレント光の進行方向を変化させる反射デバイス（一例として、上述してきたミラーデバイス６６）以外のデバイスを含んで構成されていてもよい。例えば、走査デバイス６５が、屈折プリズムやレンズ等を含んでいていてもよい。
The
そもそも、走査デバイス６５は必須ではなく、照射装置６０の光源６１ａが、光学素子５０に対して変位可能（移動、揺動、回転）に構成され、光源６１ａの光学素子に対する変位によって、光源６１ａから照射されたコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようにしてもよい。
In the first place, the
さらに、照射装置６０の光源６１ａが、線状光線として整形されたレーザ光を発振する前提で説明してきたが、これに限られない。とりわけ、上述した形態では、光学素子５０の各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子５０によって、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる光束に整形される。したがって、照射装置６０の光源６１ａから光学素子５０に照射されるコヒーレント光は精確に整形されていなくとも不都合は生じない。このため、光源６１ａから発生されるコヒーレント光は、発散光であってもよい。また、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の断面形状は、円でなく、楕円等であってもよい。さらには、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の横モードがマルチモードであってもよい。
Furthermore, although the
なお、光源６１ａが発散光束を発生させる場合、コヒーレント光は、光学素子５０のホログラム記録媒体５５に入射する際に、点ではなくある程度の面積を持った領域に入射することになる。この場合、ホログラム記録媒体５５で回折されて被照明領域ＬＺの各位置に入射する光は、角度を多重化されることになる。言い換えると、各瞬間において、被照明領域ＬＺの各位置には、或る程度の角度範囲の方向からコヒーレント光が入射する。このような角度の多重化によって、スペックルをさらに効果的に目立たなくさせることができる。
When the
さらに、上述した形態において、照射装置６０が、発散光束に含まれる一光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させる例を示したが、これに限られない。例えば、上述した形態において、走査デバイス６５が、コヒーレント光の光路に沿ってミラーデバイス６６の下流側に配置された集光レンズ６７を、さらに含むようにしてもよい。この場合、図９に示すように、発散光束を構成する光線の光路を進むミラーデバイス６６からの光が、集光レンズ６７によって、一定の方向に進む光となる。すなわち、照射装置６０は、平行光束を構成する光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させるようになる。このような例では、ホログラム記録媒体５５を作製する際の露光工程において、参照光Ｌｒとして、上述した収束光束に代えて、平行光束を用いることになる。このようなホログラム記録媒体５５は、より簡単に作製および複製することができる。
Furthermore, although the
上述した形態では、照射装置６０が単一のレーザ光源６１ａのみを有する例を示したが、これに限られない。例えば、照射装置６０が、同一波長域の光を発振する複数の光源を含んでいても良い。この場合、照明装置４０は、被照明領域ＬＺをより明るく照明することが可能となる。また、異なる固体のレーザ光源からのコヒーレント光は、互いに干渉性を有しない。したがって、散乱パターンの多重化がさらに進み、スペックルをさらに目立たなくさせることができる。
In the embodiment described above, an example in which the
また、照射装置６０が、異なる波長域のコヒーレント光を発生させる複数の光源を含んでいてもよい。この例によれば、単一レーザ光では表示することが困難な色を加法混色によって生成し、当該色で被照明領域ＬＺを照明することができる。また、この場合、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、空間光変調器３０が、例えばカラーフィルタを含んでおり、各波長域のコヒーレント光毎に変調画像の形成が可能である場合には、複数色で映像を表示することが可能となる。あるいは、空間光変調器３０がカラーフィルタを含んでいなくとも、照射装置６０が各波長域のコヒーレント光を時分割的に照射し、且つ、空間光変調器３０が、照射されている波長域のコヒーレント光に対応した変調画像を形成するように時分割的に作動する場合にも、複数色で映像を表示することが可能となる。とりわけ、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、照射装置６０が、赤色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、を含んでいる場合には、フルカラーで映像を表示することが可能となる。
Further, the
なお、光学素子５０に含まれるホログラム記録媒体５５は、波長選択性を有している。したがって、照射装置６０が異なる波長域の光源を含んでいる場合には、ホログラム記録媒体５５が、各光源で発生されるコヒーレント光の波長域にそれぞれ対応したホログラム要素を、積層した状態で、含むようにしてもよい。各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素は、例えば、図３および図４を参照しながら既に説明した方法において、露光用の光（参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏ）として、対応する波長域のコヒーレント光を用いることにより、作製され得る。また、各波長域のホログラム要素を積層してホログラム記録媒体５５を作製することに代え、各波長域のコヒーレント光からなる物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを、それぞれ同時にホログラム感光材料５８に露光して、単一のホログラム記録媒体５５によって、複数の波長域の光をそれぞれ回折するようにしてもよい。
Note that the
（光学素子）
上述した形態において、光学素子５０が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム５５からなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子５０は複数のホログラム記録媒体５５を含んでいてもよい。また、光学素子５０は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子５０は、透過型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。
(Optical element)
In the embodiment described above, an example in which the
ただし、レリーフ（エンボス）型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、新たなスペックル生成要因となる可能性があり、この点において体積型ホログラムの方が好ましい。体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率変調パターン（屈折率分布）としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。 However, in the relief (embossed) hologram, hologram interference fringes are recorded by the concavo-convex structure on the surface. However, in the case of this relief type hologram, scattering due to the uneven structure on the surface may become a new speckle generation factor. In this respect, the volume type hologram is preferable. In the volume hologram, since the hologram interference fringe is recorded as a refractive index modulation pattern (refractive index distribution) inside the medium, it is not affected by scattering due to the uneven structure on the surface.
もっとも、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が新たなスペックル生成要因となる可能性がある。この点において、ホログラム記録媒体５５としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムの方が好ましい。
However, in the case of a volume hologram that is recorded using a photosensitive medium containing a silver salt material, scattering by silver salt particles may be a new speckle generation factor. In this respect, the
また、図３に示す露光工程では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、レンズを用いた記録を行うことにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。ただ、フーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を用いる場合には、像再生時にもレンズを使用してもよい。 In addition, in the exposure process shown in FIG. 3, a so-called Fresnel type hologram recording medium is produced. However, a Fourier transform type hologram recording medium obtained by performing recording using a lens may be produced. Absent. However, when a Fourier transform type hologram recording medium is used, a lens may also be used during image reproduction.
また、ホログラム記録媒体５５に形成されるべき縞状パターン（屈折率変調パターンや凹凸パターン）は、現実の物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを用いることなく、予定した再生照明光Ｌａの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られたホログラム記録媒体５５は、計算機合成ホログラムとも呼ばれる。また上述した変形例のように波長域の互いに異なる複数のコヒーレント光が照射装置６０から照射される場合には、計算機合成ホログラムとしてのホログラム記録媒体５５は、各波長域のコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられた複数の領域に平面的に区分けされ、各波長域のコヒーレント光は対応する領域で回折されて像を再生するようにしてもよい。
Further, the striped pattern (refractive index modulation pattern or concave / convex pattern) to be formed on the
さらに、上述した形態において、光学素子５０が、各位置に照射されたコヒーレント光を拡げて、当該拡げたコヒーレント光を用いて被照明領域ＬＺの全域を照明するホログラム記録媒体５５を、有している例を示したが、これに限られない。光学素子５０は、ホログラム記録媒体５５に代えて或いはホログラム記録媒体５５に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明する光学要素としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。このような具体例として、拡散機能を付与された全反射型または屈折型のフレネルレンズやフライアイレンズ等を挙げることができる。このような照明装置４０においても、照射装置６０が、レンズアレイ上をコヒーレント光が走査するようにして、光学素子５０にコヒーレント光を照射するようにし、且つ、照射装置６０から光学素子５０の各位置に入射したコヒーレント光が、レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域ＬＺを照明するよう、照射装置６０および光学素子５０を構成しておくことにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
Further, in the above-described embodiment, the
（照明方法）
上述した形態において、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明してもよい（図８を参照しながら、既に説明した態様）。
(Lighting method)
In the embodiment described above, the
また、既に言及しているように、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が一次元的な被照明領域ＬＺを照明するようにしてもよい。この態様において、照射装置６０によるコヒーレント光の走査方向と、光学素子のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）の拡散方向（拡げる方向）と、が平行となるようにしてもよい。
Further, as already mentioned, the
さらに、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向または二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成されていてもよい。この態様において、既に説明したように、光学素子５０が複数のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）を有し、各ホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）に対応した被照明領域ＬＺを順に照明していくことによって、照明装置４０が二次元的な領域を照明するようにしてもよい。この際、各被照明領域ＬＺが、人間の目では同時に照明されているかのような速度で、順に照明されていってもよいし、あるいは、人間の目でも順番に照明していると認識できるような遅い速度で、順に照明されていってもよい。
Further, the
（変形例の組み合わせ）
なお、以上において上述した基本形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
(Combination of modified examples)
In addition, although the some modification with respect to the basic form mentioned above has been demonstrated above, naturally, it is also possible to apply combining several modifications suitably.
＜付加形態＞
〔付加形態の構成および付加形態の作用〕
次に、上述してきた基本形態に付加され得る付加形態について、図１０に例示された照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０を参照しながら、説明する。以下の説明では、上述の基本形態に追加される点についてのみ説明し、その他の部分については、図１０においても上述の基本形態と同様の符号を用いているように、上述の基本形態と同様にすることができる。
<Additional form>
[Configuration of Additional Form and Action of Additional Form]
Next, additional forms that can be added to the basic form described above will be described with reference to the
上述してきた基本形態では、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、当該コヒーレント光が照射装置６０から光学素子５０へ照射され、且つ、光学素子５０に含まれるホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光の一次光が、被照明領域ＬＺに重なる一定の領域へ一定の散乱板６の像５を再生し、これにより、被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明するとともに、当該コヒーレント光に起因したスペックルを目立たなくさせることができる。ただし、照射装置６０から光学素子５０へ入射したコヒーレント光は、常にそのすべてが、期待された通りに発散光束（拡散光束）状に整形され且つその進行方向を変更されるわけではない。光学素子５０がホログラム記録媒体５５を含む場合、照射装置６０からのコヒーレント光の一部は、ホログラム記録媒体５５で回折されることなく当該ホログラム記録媒体５５を透過する（いわゆる、０次光）。
In the basic form described above, the coherent light is scanned on the
このような０次光は、照明装置４０において、被照明領域ＬＺの照明に有効に用いられることなく、また、投射装置２０および投射型映像表示装置１０においては、映像の表示に有効に用いられることはない。つまり、光源６１ａで発光された光の一部が、有効に利用されることなく、損失されることになる。すなわち、照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０のエネルギ効率が低下してしまい、省エネルギの観点から非常に好ましくない。
Such 0th-order light is not used effectively for illumination of the illuminated area LZ in the
加えて、０次光が多量に発生すると照明装置４０においては、被照明領域ＬＺを明るく照明することができず、また、投射装置２０および投射型映像表示装置１０においては、映像を明るく表示することができない。この不具合を回避するため、光源６１ａの出力を上げると、光学素子５０のホログラム記録媒体５５に高密度且つ高強度のコヒーレント光が照射されることになり、ホログラム記録媒体５５の劣化を促進してしまうことになる。
In addition, when a large amount of zero-order light is generated, the
さらに、０次光が、予期せず、被照明領域ＬＺに入射してしまった場合には、周囲と比較して明るさ（輝度）が急激に上昇する異常領域（点状領域、線状領域、面状領域）が被照明領域ＬＺ内に発生してしまう。この場合、照明装置４０においては、被照明領域ＬＺを均一な明るさで照明することができず、投射装置２０および投射型映像表示装置においては、表示される映像に明るさのむら生じ、著しく画質を劣化させてしまうことになる。
Furthermore, when the zero-order light unexpectedly enters the illuminated area LZ, an abnormal area (a dotted area or a linear area) in which the brightness (luminance) increases sharply compared to the surrounding area. , A planar area) occurs in the illuminated area LZ. In this case, the
一方、図１０に示された形態では、光学素子５０のホログラム記録媒体５５で期待した通りに回折されなかった０次光の有効利用が図られている。すなわち、付加形態は、基本形態に対して、０次光の有効利用を図ることによって、コヒーレント光の利用効率を改善している。
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 10, the zero-order light that is not diffracted as expected by the
具体的には、図１０に示すように、照明装置４０は、各々がホログラム記録媒体５５を含んだ複数の光学素子５０を有している。照射装置４０は、複数の光学素子５０のうちの第１光学素子５０ａの第１ホログラム記録媒体５５ａ上をコヒーレント光が走査するようにして、第１光学素子５０ａにコヒーレント光を照射するようになっている。複数の光学素子５０は、一の光学素子のホログラム記録媒体を０次光として透過した照射装置４０からのコヒーレント光が次の光学素子のホログラム記録媒体に入射し得るように、順に並べて配置されている。この結果、照射装置４０から第１の光学素子５０ａに照射されたコヒーレント光の一部が、各光学素子５０へ、当該光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、入射し得るようになっている。
Specifically, as illustrated in FIG. 10, the
とりわけ図示する例において、照明装置４０は、第１〜第３光学素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃの三つの光学素子を有している。上述したように、第１光学素子５０ａは、そのホログラム記録媒体５５ａ上をコヒーレント光が走査するようにして、照射装置６０から当該コヒーレント光を照射される。第２光学素子５０ｂは、第１光学素子５０ａのホログラム記録媒体５５ａを０次光として透過した照射装置６０からのコヒーレント光が入射し得る位置に配置され、これにより、当該０次光としてのコヒーレント光が第２光学素子５０ｂのホログラム記録媒体５５ｂ上を走査するようになっている。また、第３光学素子５０ｃは、第１光学素子５０ａのホログラム記録媒体５５ａを０次光として透過し、更にその後、第２光学素子５０ｂのホログラム記録媒体５５ｂを０次光として透過した照射装置６０からのコヒーレント光が入射し得る位置に配置され、これにより、当該０次光としてのコヒーレント光が第３光学素子５０ｃのホログラム記録媒体５５ｃ上を走査するようになっている。
In particular, in the illustrated example, the
図示する例において、第１〜第３光学素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、コヒーレント光の入射面が互いに平行となるようして配置されている。また、第１〜第３光学素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃのホログラム記録媒体５５ａ，５５ｂ，５５ｃの大きさは互いに同一となっている。 In the illustrated example, the first to third optical elements 50a, 50b, and 50c are arranged so that the incident surfaces of coherent light are parallel to each other. The sizes of the hologram recording media 55a, 55b, and 55c of the first to third optical elements 50a, 50b, and 50c are the same.
各ホログラム記録媒体５５ａ，５５ｂ，５５ｃは、それぞれ、散乱板６の像５を再生することができ、好ましくは、同一の散乱板６の像５を再生し得るようになっている。既に基本形態で説明したように、第１光学素子５０ａの第１ホログラム記録媒体５５ａの各位置に入射した照射装置４０からのコヒーレント光は、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて像を再生するようになる。
Each hologram recording medium 55a, 55b, 55c can reproduce the
そしてさらに、第１の光学素子５０ａ以外の各光学素子５０のホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光も、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生するように、照射装置２０および複数の光学素子５０が配置されている。より具体的には、第１光学素子５０ａのホログラム記録媒体５５ａを０次光として透過し第２光学素子５０ｂのホログラム記録媒体５５ｂの各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生するように、第２光学素子５０ｂは、照射装置６０および第１光学素子５０ａに対して位置決めされている。また、第２光学素子５０ｂのホログラム記録媒体５５ｂを０次光として透過し第３光学素子５０ｃのホログラム記録媒体５５ｃの各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生するように、第３光学素子５０ｃは、照射装置６０並びに第１及び第２光学素子５０ａ，５０ｂに対して位置決めされている。
Further, the coherent light incident on each position of the
次に、以上のような構成からなる照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０の作用について説明する。
Next, the operation of the
図１０に示された付加形態によれば、上述した基本形態と同様に、各光学素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃのホログラム記録媒体５５ａ，５５ｂ，５５ｃからのコヒーレント光の被照明領域ＬＺの各位置への入射方向は、連続的に変化していく。これにともなって、投射装置２０から投射されるコヒーレント光からなる映像光のスクリーン１５上の各位置への入射方向も、連続的に変化する。このため、基本形態で既に説明したように、無相関なスペックルパターンが重畳されて平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルを目立たなくさせることができる。
According to the additional form shown in FIG. 10, as in the basic form described above, each position of the illuminated area LZ of coherent light from the hologram recording media 55a, 55b, and 55c of the optical elements 50a, 50b, and 50c is obtained. The incident direction changes continuously. Accordingly, the incident direction of the image light composed of coherent light projected from the
なお、図１０に示された付加形態で用いられた光学素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃのホログラム記録媒体５５ａ，５５ｂ，５５ｃは、上述の基本形態で図３および図４を参照しながら既に説明した干渉露光法を用いて作製され得る。この際、干渉露光方法における露光工程において、使用時における再生照明光の入射方向、並びに、再生光による像５の再生方向および再生位置を考慮した上で、ホログラム感光材料５８への物体光および参照光の露光方法を適宜調整することになる。
Note that the hologram recording media 55a, 55b, and 55c of the optical elements 50a, 50b, and 50c used in the additional form shown in FIG. 10 are the interferences already described with reference to FIGS. It can be produced using an exposure method. At this time, in the exposure step of the interference exposure method, the object light and the reference to the hologram
ところで、この付加形態においても、第１光学素子５０ａのホログラム記録媒体５５ａへ入射した光Ｌ１０１の一部Ｌ１０１ａは、その進行方向が変化させられることなく、いわゆる０次光として、当該ホログラム記録媒体５５ａを透過し得る。ただし、図１０に示す態様では、第２光学素子５０ｂは、第１光学素子５０ａのホログラム記録媒体５５ａを０次光として透過した光Ｌ１０１ａを受ける。そして、第２光学素子５０ｂのホログラム記録媒体５５ｂは、当該光Ｌ１０１ａを回折して、被照明領域ＬＺを照明する光として利用され得るようにする。すなわち、第２光学素子５０ｂによれば、これまで有効にされ得ず更には不具合の発生原因となり得た光Ｌ１０１ａを、照明装置４０において被照明領域ＬＺの照明に利用することを可能とし、また、投射装置２０および投射型映像表示装置１０において映像の表示に利用することを可能とする。
By the way, also in this additional form, a part L101a of the light L101 incident on the hologram recording medium 55a of the first optical element 50a is not changed in its traveling direction, and is converted into so-called zero-order light as the hologram recording medium 55a. Can be transmitted. However, in the embodiment shown in FIG. 10, the second optical element 50b receives the light L101a transmitted through the hologram recording medium 55a of the first optical element 50a as the zero-order light. The hologram recording medium 55b of the second optical element 50b diffracts the light L101a so that it can be used as light for illuminating the illuminated area LZ. That is, according to the second optical element 50b, it is possible to use the light L101a, which has not been able to be validated so far, and can cause a problem, to be used for illumination of the illuminated area LZ in the
さらに、第２光学素子５０ｂのホログラム記録媒体５５ｂへ入射した光Ｌ１０１ａの一部Ｌ１０１ｂは、その進行方向が変化させられることなく、いわゆる０次光として、第２光学素子５０ｂのホログラム記録媒体５５ｂを透過することもある。図１０に示す態様では、第３光学素子５０ｃが、第２光学素子５０ｂのホログラム記録媒体５５ｂを０次光として透過した光Ｌ１０１ｂを受け、当該光Ｌ１０１ａを回折して被照明領域ＬＺを照明する光として有効に利用され得るようにしている。 Further, a part L101b of the light L101a incident on the hologram recording medium 55b of the second optical element 50b is converted into a so-called zero-order light without changing the traveling direction of the hologram recording medium 55b of the second optical element 50b. It may be transmitted. In the embodiment shown in FIG. 10, the third optical element 50c receives the light L101b transmitted as the zero-order light through the hologram recording medium 55b of the second optical element 50b, diffracts the light L101a, and illuminates the illuminated area LZ. It can be used effectively as light.
このような付加形態によれば、互いに離間して配置された複数の光学素子５０によって、有効に利用され得ない光の低減を効果的に実現しており、光源６１ａからの光の有効利用を図ることができる。一例として、各光学素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃのホログラム記録媒体５５ａ，５５ｂ，５５ｃの回折効率が５０％であったとすると、第１光学素子５０ａによって光源６１ａからの光のうちの５０％が有効に利用される。次に、第２光学素子５０ｂによって、第１光学素子５０ａを透過した５０％の光源光のうちの半分（光源６１ａからの光のうちの２５％）が有効に利用される。さらに、第３光学素子５０ｃによって、第１光学素子５０ａおよび第２光学素子５０ｂの両方を透過した２５％の光源光のうちの半分（光源６１ａからの光のうちの１２．５％）が有効に利用される。この例では、結果として、光源６１ａで発光された光のうちの８７．５％が、有効に利用されることになる。すなわち、付加形態によれば、照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０のエネルギ効率を改善にすることができ、省エネルギの観点から非常に好ましい。
According to such an additional form, the plurality of
また、図１０に示された形態によれば、光源６１ａの発光出力を増強することなく、照明装置４０においては、被照明領域ＬＺを明るく照明することができ、且つ、投射装置２０および投射型映像表示装置１０においては、映像を明るく表示することができる。すなわち、光学素子のホログラム記録媒体に高密度且つ高強度のコヒーレント光を照射する必要がなく、被照明領域ＬＺを明るく照明すること又は映像を明るく表示することが可能となるので、ホログラム記録媒体５５の劣化を防止して、照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０を安定して且つ安全に使用することができる。
Moreover, according to the form shown by FIG. 10, in the illuminating
さらに、図１０に示された形態によれば、一の光学素子を透過した０次光が次の光学素子に入射するので、光源６１ａからの光が、高出力のまま、意図しない方向に漏れ出すことが防止される。したがって、高強度の０次光が被照明領域ＬＺ内に入射して、周囲と比較して明るさ（輝度）が急激に上昇する異常領域（点状領域、線状領域、面状領域）が被照明領域ＬＺ内に発生してしまうといった不具合や、照明装置４０や投射装置２０の筐体を損傷してしまうといった不具合の発生を防止することができる。
Furthermore, according to the embodiment shown in FIG. 10, the 0th-order light transmitted through one optical element is incident on the next optical element, so that the light from the
とりわけ図示する例では、複数の光学素子５０が一方向に沿って並べて配置されており、一の光学素子のホログラム記録媒体を０次光として透過したコヒーレント光が、進行方向を維持したまま、すなわち何らかの反射や屈折等によって進行方向を変更する前に、次の光学素子のホログラム記録媒体に入射し得るようになっている。このため、以上の作用効果がより顕著に奏されることになる。また、何らかの理由によって、光学素子のいずれかが保持された状態から脱落（落下）等した場合であっても、他の光学素子によって、被照明領域ＬＺを照明すること又はスクリーン１５上に映像を表示することができる。
In particular, in the illustrated example, a plurality of
なお、図１０に示す例において、照射装置６０は、コヒーレント光を生成する光源６１ａと、光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が第１光学素子５０上を走査するようにする走査デバイス６５と、を有している。そして、走査デバイス６５は、コヒーレント光を反射する反射面６６ａであって少なくとも一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａを有した反射デバイス６６を有している。このような照射装置６０は、一つの基準点ＳＰから発散する仮想の発散光束をなす一光線の光路に沿って、第１光学素子５０ａへコヒーレント光を照射する。すなわち、図１０に示すように照射装置６０は、一つの通過点（基準点ＳＰ）を通過するとともに、当該通過点と第１光学素子５０ａの入射面上のある位置とを結ぶ基準方向ＳＤを中心として一定の範囲内の角度だけ傾斜した方向に沿って、第１光学素子５０ａへコヒーレント光を照射する。
In the example shown in FIG. 10, the
一方、上述したように、図示する例では、複数の光学素子５０が一方向に沿って並べて配置されており、且つ、複数の光学素子５０の入射面は互いに平行となっている。この場合、複数の光学素子５０は、基準方向ＳＤに沿って並べられていることが好ましい。この場合、第１光学素子５０ａを透過する０次光を、効率的に、第２光学素子５０ｂによって受けることができ、且つ、第２光学素子５０ｂを透過する０次光を、効率的に、第３光学素子５０ｃによって受けることができる。これにより、上述した作用効果がより安定して奏されるようになる。
On the other hand, as described above, in the illustrated example, the plurality of
〔付加形態への変形〕
図１０に例示された一具体例を参照しながら説明してきた付加形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、変更（変形）の一例について説明する。
[Deformation to additional form]
Various modifications can be made to the additional form described with reference to the specific example illustrated in FIG. Hereinafter, an example of the change (deformation) will be described.
図１０に示された例において、入射面が平行となるようにして複数の光学素子５０が配置され、複数の光学素子５０のホログラム記録媒体５５の大きさ（面積）が互いに同一となっている例を示した。また、図１０に示された例において、照射装置６０が、一基準点から発散する仮想の発散光束をなす一光線の光路に沿って、第１光学素子５０ａへコヒーレント光を照射するようになっている。この例では、順に並べられた光学素子５０のうちのコヒーレント光が入射し得るようになる領域の大きさ（面積）は、配置位置が照射装置６０に接近するにつれて、しだいに小さくなっていく。したがって、図１０に示す例において、順に並べられた光学素子５０の各ホログラム記録媒体５５の大きさ（面積）が、当該光学素子５０の配置位置が照射装置６０に接近するにつれて、しだいに小さくなっていくようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 10, the plurality of
また、基本形態に対する変形例としても既に説明したように、照射装置６０が、仮想の平行光束をなす一光線の光路に沿って、第１光学素子５０ａへコヒーレント光を照射するようにしてもよい。すなわち、照射装置６０が、一定の方向に進むコヒーレント光を第１光学素子５０ａのホログラム記録媒体５５ａの各位置に照射するようにしてもよい。具体的な構成として、図１１および図９に示すように、走査デバイス６５が、上述した反射デバイス６５に加えて、反射デバイス６５で反射された光の進行方法を一定の方向に偏向させるコリメータとしてのレンズ６７をさらに有するようにしてもよい。
Further, as already described as a modification to the basic mode, the
図１１に示す例においては、照射装置６０から照射されるコヒーレント光の照射方向ＩＤと平行な方向に、複数の光学素子５０が並べられている。また、複数の光学素子５０は、その入射面が互いに平行となるように、配置されている。図１１に示された態様によれば、順に並べられた複数の光学素子５０の間で、コヒーレント光が入射するようになる領域の大きさ（面積）を略同一にすることができる。これにより、各光学素子５０から被照明領域ＬＺまたは空間光変調器３０に入射する際におけるコヒーレント光の入射角度の変動幅を大きくすることができ、これにともなって、スペックルを安定して目立たなくさせることもできる。また、第１光学素子５０ａのホログラム記録媒体５５ａについて、コヒーレント光が入射し得るようになる領域の大きさ（面積）が小さくなり過ぎることを防止することができ、これにより、第１光学素子５０ａのホログラム記録媒体５５ａの劣化を効果的に防止することができる。
In the example shown in FIG. 11, a plurality of
なお、図１１に示す例は、照射装置６０の走査デバイス６５の構成が異なるだけである。図１１に示す形態において、図１０に示された形態と同様に構成され得る部分については、図１０で用いた符号と同一の符号を用い、重複する説明を省略する。
Note that the example shown in FIG. 11 is different only in the configuration of the
さらに、基本形態に対する変形例として説明したように、光学素子５０は、ホログラム記録媒体５５に代えて或いはホログラム記録媒体５５に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域ＬＺの全域へコヒーレント光を照明する光学要素としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。ただし、レンズアレイを用いた場合にも、ホログラム記録媒体５５を用いた場合と同様に、本来意図していないにもかかわらず何らかの理由で、レンズアレイで進行方向を変更されることなくレンズアレイを直進するようにして透過する光が生じ得る。このような点も考慮して、光学素子５０がレンズアレイを有する場合には、照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０を次のように構成してもよい。
Further, as described as a modification to the basic form, the
単位レンズの集合体として構成されたレンズアレイ上をコヒーレント光が走査する場合、隣り合う二つの単位レンズ間にコヒーレント光が入射することもある。この位置に入射した光は、本来意図した方向に進行方向を変更することができず、且つ、レンズアレイが屈折および反射のいずれによって光の進行方向を変化させることを意図されているかによらず、概ね直進する方向に透過する光（直進透過光）が多く存在するようになる。この点からすれば、レンズアレイを有した光学素子５０が用いられる場合、レンズアレイ上をコヒーレント光が走査するようにして照射装置６０からコヒーレント光を照射される第１光学素子５０ａに加え、レンズアレイを有した更なる光学素子が設けられていることが好ましい。
When coherent light scans a lens array configured as an assembly of unit lenses, the coherent light may be incident between two adjacent unit lenses. The light incident on this position cannot change the direction of travel to the originally intended direction, and whether the lens array is intended to change the direction of travel of light by refraction or reflection. Therefore, a lot of light (straightly transmitted light) that is transmitted in a substantially straight direction comes to exist. From this point, when the
具体的には、複数の光学素子５０は、一の光学素子を直進して進行方向を変更することなく透過した照射装置６０からのコヒーレント光が次の光学素子のレンズアレイに入射し得るように、順に並べて配置され、これにより、照射装置６０から第１光学素子５０ａに照射されたコヒーレント光の一部が、他の各光学素子へ、当該光学素子のレンズアレイ上を走査するようにして、入射するようになる。この態様において、第１光学素子５０ａの各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域ＬＺを照明し、且つ、第１光学素子５０ａ以外の各光学素子５０ｂ，５０ｃの各位置に入射したコヒーレント光も、それぞれ、レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域ＬＺを照明するように、照射装置６０および複数の光学素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃが位置決めされる。
Specifically, the plurality of
このようなレンズアレイを有した光学素子を用いた変形例によっても、図１０を参照しながら説明した態様と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、観察者の目によって観察されるスペックルを目立たなくさせることができる。また、照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０のエネルギ効率を改善にすることができ、省エネルギの観点から非常に好ましい。結果として、照射装置６０の光源６１ａの発光出力を増強することなく、照明装置４０において、被照明領域ＬＺを明るく照明することができ、且つ、投射装置２０および投射型映像表示装置１０において、映像を明るく表示することができる。さらに、照射装置６０の光源６１ａからの光が、高出力のまま意図しない方向に漏れ出すことに起因した不具合の発生を、より効果的に抑制することができる。
Also by a modification using an optical element having such a lens array, the same effects as those described with reference to FIG. 10 can be obtained. That is, speckles observed by the observer's eyes can be made inconspicuous. Moreover, the energy efficiency of the illuminating
さらに、これまで照明装置４０に含まれる複数の光学素子５０の各々が、それぞれ、光の進行方向を変化させる光学要素としてホログラム記録媒体を含む例、並びに、光の進行方向を変化させる光学要素としてレンズアレイを含む例を説明したが、これらの例に限定されることはない。例えば、複数の光学素子５０のうちの少なくとも一つの光学素子の光学要素が散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体であり、複数の光学素子５０のうちの少なくとも一つの光学素子の光学要素がレンズアレイであるようにしてもよい。一例として、図１０または図１１に示された照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０において、第１〜第３の光学素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃの少なくとも一つが、レンズアレイによって入射光の進路を偏向して被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明し、第１〜第３の光学素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃのその他が、ホログラム記録媒体５５によって入射光を回折して被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明するようにしてもよい。
Further, each of the plurality of
５ 像
６ 散乱板
１０ 投射型映像表示装置
１５ スクリーン
２０ 投射装置
２５ 投射光学系
３０ 空間光変調器
４０ 照明装置
５０ 光学素子
５０ａ 第１光学素子
５０ｂ 第２光学素子
５０ｃ 第３光学素子
５５ ホログラム記録媒体
５５ａ ホログラム記録媒体
５５ｂ ホログラム記録媒体
５５ｃ ホログラム記録媒体
５８ ホログラム感光材料
６０ 照射装置
６１ａ 光源
６５ 走査デバイス
６６ ミラーデバイス（反射デバイス）
６６ａ ミラー（反射面）
６７ 集光レンズ
ＬＺ 被照明領域
5 Image 6
66a Mirror (reflective surface)
67 Condensing lens LZ Illuminated area
Claims (19)
前記複数の光学素子のうちの第１光学素子の前記ホログラム記録媒体上をコヒーレント光が走査するようにして、前記第１光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記複数の光学素子は、一の光学素子の前記ホログラム記録媒体を０次光として透過した前記照射装置からのコヒーレント光が次の光学素子の前記ホログラム記録媒体に入射し得るように、順に並べて配置され、これにより、前記照射装置から前記第１光学素子に照射されたコヒーレント光の一部が、各光学素子へ、当該光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するようにして、入射するようになっており、
前記第１光学素子の前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、被照明領域に重ねて像を再生し、且つ、前記第１光学素子以外の各光学素子の前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光も、それぞれ、前記被照明領域に重ねて像を再生するように、前記照射装置および前記複数の光学素子が配置されている、照明装置。 A plurality of optical elements including a hologram recording medium capable of reproducing an image of a scattering plate;
An irradiation device that irradiates the first optical element with the coherent light so that the coherent light scans the hologram recording medium of the first optical element of the plurality of optical elements;
The plurality of optical elements are arranged in order so that coherent light from the irradiation device that has passed through the hologram recording medium of one optical element as zero-order light can enter the hologram recording medium of the next optical element. Thus, a part of the coherent light irradiated on the first optical element from the irradiation device is incident on each optical element so as to scan the hologram recording medium of the optical element. And
The coherent light incident on each position of the hologram recording medium of the first optical element reproduces an image superimposed on the illuminated area, and the hologram recording of each optical element other than the first optical element The illumination device in which the irradiation device and the plurality of optical elements are arranged so that the coherent light incident on each position of the medium also reproduces an image superimposed on the illuminated region.
前記複数の光学素子のうちの第１光学素子の前記レンズアレイ上をコヒーレント光が走査するようにして、前記第１光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記複数の光学素子は、一の光学素子を直進して透過した前記照射装置からのコヒーレント光が次の光学素子の前記レンズアレイに入射し得るように、順に並べて配置され、これにより、前記照射装置から前記第１光学素子に照射されたコヒーレント光の一部が、各光学素子へ、当該光学素子の前記レンズアレイ上を走査するようにして、入射するようになっており、
前記第１光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域を照明し、且つ、前記第１光学素子以外の各光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光も、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて前記被照明領域を照明するように、前記照射装置および前記複数の光学素子が配置されている、照明装置。 A plurality of optical elements including a lens array that changes a traveling direction of incident light;
An irradiation device that irradiates the first optical element with the coherent light so that the lens array of the first optical element of the plurality of optical elements scans the lens array;
The plurality of optical elements are arranged side by side in order so that coherent light from the irradiation device that has been transmitted straight through one optical element can be incident on the lens array of the next optical element. A part of the coherent light irradiated to the first optical element from the apparatus is incident on each optical element so as to scan the lens array of the optical element,
The coherent light incident on each position of the first optical element illuminates the illuminated area by changing the traveling direction by the lens array, and each of the optical elements other than the first optical element. The illumination device in which the irradiation device and the plurality of optical elements are arranged such that the coherent light incident on the position is also changed in the traveling direction by the lens array to illuminate the illuminated area.
前記複数の光学素子のうちの第１光学素子の前記光学要素上をコヒーレント光が走査するようにして、前記第１光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記複数の光学素子は、一の光学素子を直進して透過した前記照射装置からのコヒーレント光が次の光学素子の前記光学要素に入射し得るように、順に並べて配置され、これにより、前記照射装置から前記第１光学素子に照射されたコヒーレント光の一部が、各光学素子へ、当該光学素子の前記光学要素上を走査するようにして、入射するようになっており、
前記第１光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光学要素によって進行方向を変化させられて被照明領域を照明し、且つ、前記第１光学素子以外の各光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光も、それぞれ、前記光学要素によって進行方向を変化させられて前記被照明領域を照明するように、前記照射装置および前記複数の光学素子が配置されている、照明装置。 A plurality of optical elements including an optical element that changes a traveling direction of incident light;
An irradiation device that irradiates the first optical element with the coherent light so that the optical element scans the optical element of the first optical element of the plurality of optical elements;
The plurality of optical elements are arranged side by side so that coherent light from the irradiation device that has been transmitted straight through one optical element can be incident on the optical element of the next optical element. A part of the coherent light irradiated to the first optical element from the apparatus is incident on each optical element so as to scan the optical element of the optical element,
The coherent light incident on each position of the first optical element illuminates the illuminated area by changing the traveling direction by the optical element, and each of the optical elements other than the first optical element. The illumination device in which the irradiation device and the plurality of optical elements are arranged so that the coherent light incident on the position is also changed in the traveling direction by the optical element to illuminate the illuminated area.
前記複数の光学素子のうちの少なくとも一つの光学素子の前記光学要素は、レンズアレイである、請求項７の記載の照明装置。 The optical element of at least one of the plurality of optical elements is a hologram recording medium capable of reproducing an image of a scattering plate;
The lighting device according to claim 7, wherein the optical element of at least one of the plurality of optical elements is a lens array.
前記走査デバイスは、前記コヒーレント光を反射する反射面であって少なくとも一つの軸線を中心として回動可能な反射面を有した反射デバイスを有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の照明装置。 The irradiation apparatus includes: a light source that generates the coherent light; and a scanning device that changes a traveling direction of the coherent light from the light source so that the coherent light scans on the first optical element. Have
13. The scanning device according to claim 1, wherein the scanning device includes a reflective device that reflects the coherent light and has a reflective surface that is rotatable about at least one axis. Lighting device.
前記走査デバイスは、前記コヒーレント光を反射する反射面であって少なくとも一つの軸線を中心として回動可能な反射面を有した反射デバイスと、反射デバイスで反射された光の進行方法を一定の方向に偏向させるレンズと、を有する、請求項１〜１１および１４のいずれか一項に記載の照明装置。 The irradiation device includes a light source that generates the coherent light, and a scanning device that changes the traveling direction of the coherent light from the light source so that the coherent light scans the hologram recording medium. And
The scanning device includes a reflection device that reflects the coherent light and has a reflection surface that can be rotated about at least one axis, and a method of traveling light reflected by the reflection device in a certain direction. The illumination device according to any one of claims 1 to 11 and 14, further comprising:
前記被照明領域と重なる位置に配置され、前記照明装置によって照明される空間光変調器と、を備える投射装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 15,
A projection apparatus comprising: a spatial light modulator disposed at a position overlapping the illuminated area and illuminated by the illumination device.
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投影されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。 A projection device according to claim 16 or 17,
And a screen on which a modulated image obtained on the spatial light modulator is projected.
前記被照明領域と重なる位置に配置されたスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 15,
A projection-type image display device, comprising: a screen arranged at a position overlapping the illuminated area.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010201434A JP5510826B2 (en) | 2010-09-08 | 2010-09-08 | Illumination device, projection device, and projection-type image display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010201434A JP5510826B2 (en) | 2010-09-08 | 2010-09-08 | Illumination device, projection device, and projection-type image display device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012058482A JP2012058482A (en) | 2012-03-22 |
| JP5510826B2 true JP5510826B2 (en) | 2014-06-04 |
Family
ID=46055644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010201434A Active JP5510826B2 (en) | 2010-09-08 | 2010-09-08 | Illumination device, projection device, and projection-type image display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5510826B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6252298B2 (en) * | 2014-03-27 | 2017-12-27 | 大日本印刷株式会社 | Lighting device |
| JP2021173844A (en) * | 2020-04-23 | 2021-11-01 | 大日本印刷株式会社 | Lighting device and illumination method |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU6143199A (en) * | 1998-09-14 | 2000-04-03 | Digilens Inc. | Holographic illumination system and holographic projection system |
| JP4729792B2 (en) * | 2001-01-26 | 2011-07-20 | ソニー株式会社 | Image display element |
| WO2007013125A1 (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-01 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image display device and irradiation source device |
| CN101360948B (en) * | 2005-11-15 | 2011-01-19 | 松下电器产业株式会社 | Surface illuminator and liquid crystal display using same |
| JP4992619B2 (en) * | 2007-09-06 | 2012-08-08 | セイコーエプソン株式会社 | Lighting device manufacturing method, lighting device and projector |
| JP5386821B2 (en) * | 2007-12-28 | 2014-01-15 | セイコーエプソン株式会社 | Light source device and projector |
| JP5211697B2 (en) * | 2008-01-07 | 2013-06-12 | セイコーエプソン株式会社 | Lighting device, image display device, and projector |
| JP5493483B2 (en) * | 2008-07-24 | 2014-05-14 | セイコーエプソン株式会社 | projector |
-
2010
- 2010-09-08 JP JP2010201434A patent/JP5510826B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012058482A (en) | 2012-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6304337B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP6179553B2 (en) | Lighting device | |
| JP6226252B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP6332407B2 (en) | Lighting device | |
| JP5737633B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5954641B2 (en) | Illumination device, optical module, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5556517B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP2012230360A (en) | Illumination device, projection device and projection type image display device | |
| JP5765032B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5510826B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP6598100B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5812390B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP6460182B2 (en) | Illumination device and light deflection device | |
| JP6198151B2 (en) | Illumination device and light deflection device | |
| JP5891600B2 (en) | Projection device and projection-type image display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130712 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140121 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140210 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140228 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140313 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5510826 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |