CN102591109B - 投影机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可以切实地抑制斑点噪音的投影机。具备：光源(11)，其射出激光；第1扩散部(12)，其对从光源(11)射出的激光进行扩散而使其作为第1扩散光射出；以及光调制元件(20)，其对从第1扩散部(12)射出的第1扩散光进行调制；其中，光调制元件(20)，具有对从第1扩散部(12)射出的第1扩散光进行扩散而使其作为第2扩散光射出的第2扩散部(16)；从第2扩散部(16)射出的第2扩散光的扩散强度分布为跨该第2扩散光的中心轴连续的分布。

Description

投影机
技术领域
本发明涉及投影机。
背景技术
作为投影机用的光源，得到高输出的光的激光光源受到关注。激光光源，与高压水银灯相比，具有色再现性优异、瞬时点亮容易、长寿命等优点。但是，由于激光是相干光，所以成为在屏幕上显示因干涉而产生的称为斑点的斑点图案、使显示品质下降的原因。
用于解决这样的问题的技术得到研究，例如，在专利文献1的投影机中，以对于屏幕上的任意一点的光分布角(配光角)成为预定角度以上的方式设定光调制元件的特性及配置。已知若增大光分布角，则能够抑制因斑点引起的显示品质的下降(斑点噪音)。
【专利文献1】特开2010-197916号公报
但是，仅增大光分布角，不能够充分抑制斑点噪音。
例如，有下述结构：在扩散元件与光调制元件之间的光的光路上，为了使从扩散元件射出的光的强度分布均匀化，设置蝇眼光学系统和/或棒式光学系统。从这样的光学系统射出的光的扩散强度分布为离散的分布，这样的角度分布在透射过光调制元件之后也保持，由此有时入射于屏幕的角度分布明显变得不均匀，投影图像因斑点而变差。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于提供可以切实地抑制斑点噪音的投影机。
为了解决上述问题，本发明的投影机具备：光源，其射出激光；第1扩散部，其对从前述光源射出的前述激光进行扩散而使其作为第1扩散光射出；以及光调制元件，其对从前述第1扩散部射出的第1扩散光进行调制；其中，前述光调制元件，具有对从前述第1扩散部射出的第1扩散光进行扩散而使其作为第2扩散光射出的第2扩散部；从前述第2扩散部射出的第2扩散光的扩散强度分布为跨该第2扩散光的中心轴连续的分布。
根据该投影机，从光源射出的激光通过第1扩散部和第2扩散部双重地扩散。因此，从第2扩散部射出的第2扩散光的扩散强度分布为连续的分布，而不为离散的分布。这样的角度分布在从第2扩散部射出之后也保持，由此入射于屏幕的角度分布成为连续的分布，可得到抑制了斑点噪音的投影图像。因而，能够提供可以切实地抑制斑点噪音的投影机。
另外，在此所提及的扩散强度分布，是相对于第2扩散部的射出端面垂直的面内的分布。
在前述投影机中，从前述第2扩散部射出的第2扩散光的扩散强度分布可以进一步是跨该第2扩散光的中心轴具有平坦部的分布。
根据该投影机，不成为在射出光强度高的第2扩散光的部分具有突出部的分布，而成为所谓的平顶型的分布。由于从第2扩散部射出的第2扩散光的扩散强度分布成为平顶型的分布，所以在接近于光强度高的第2扩散光的中心轴的部分斑点的干涉的程度变弱。这样的光强度分布在从第2扩散部射出之后也保持，由此入射于屏幕的光强度分布成为平均化了的分布，在投影图像中斑点难以变得明显。因而，能够提供可以切实地抑制斑点噪音的投影机。
在前述投影机中，可以具备：平行化透镜，其将从前述第1扩散部射出的第1扩散光形成为平行的光线束而朝向前述光调制元件射出。
根据该结构，通过平行化透镜使来自第1扩散部的第1扩散光垂直地入射于光调制元件。因此，在使光调制元件在作为平行的光线束射出的第1扩散光的行进方向移动某程度的情况下，也能够使来自第1扩散部的第1扩散光充分地入射于光调制元件。由此，配置光调制元件时所要求的位置精度得到缓和。因此，组装变得容易。
在前述投影机中，前述第2扩散部可以是配置于前述光调制元件的射出前述第1扩散光的一侧的透镜阵列。
根据该结构，能够以简单的结构使光扩散。此外，透镜阵列的制造变得容易。例如，考虑将第2扩散部配置于光调制元件的入射第1扩散光的一侧的结构。若光调制元件是具有液晶光阀的结构，则为了高效地利用第1扩散光，要求第1扩散光避开遮光膜而聚光于液晶光阀的各像素的中心。为了应对这样的要求，需要将构成透镜阵列的小透镜设定为与液晶光阀的各像素对应的尺寸。但是，若是将第2扩散部配置于光调制元件的射出第1扩散光的一侧的结构，则没有将构成透镜阵列的小透镜设定为与液晶光阀的各像素对应的尺寸等限制。因此，透镜阵列的制造变得容易。
在前述投影机中，前述第2扩散部可以具备第1透镜阵列、第2透镜阵列、第3透镜阵列；前述第1透镜阵列使从前述第1扩散部射出的第1扩散光聚光而朝向前述第2透镜阵列射出；前述第2透镜阵列使从前述第1透镜阵列射出的第1扩散光作为平行的光线束朝向前述第3透镜阵列射出；前述第3透镜阵列对从前述第2透镜阵列射出的第1扩散光进行扩散而使其作为第2扩散光射出；在前述平行化透镜与前述第1透镜阵列之间的前述第1扩散光的光路上配置有入射侧偏振板；在前述第2透镜阵列与前述第3透镜阵列之间的前述第1扩散光的光路上配置有射出侧偏振板。
根据该投影机，平行的光线束入射于入射侧偏振板和射出侧偏振板。因此，能够抑制从第1扩散部射出的第1扩散光倾斜地入射于各偏振板的情况而获取偏振了的光。因此，能够使光的利用效率提高。
在前述投影机中，前述第2扩散部可以是配置于前述光调制元件的入射前述第1扩散光的一侧的透镜阵列。
根据该投影机，能够使光的利用效率提高。例如，在光调制元件是具有液晶光阀的结构的情况下，将构成透镜阵列的小透镜设定为与液晶光阀的各像素对应的尺寸。由此，第1扩散光避开遮光膜而聚光于液晶光阀的各像素的中心。因此，能够高效地利用第1扩散光。
在前述投影机中，前述光调制元件可以通过在一对基板间夹持液晶层而构成；在前述一对基板的与入射前述第1扩散光的一侧相反侧的基板，形成有反射前述第1扩散光的、表面具有凹形状或凸形状的反射面的反射膜；前述反射膜作为前述第2扩散部而起作用。
根据该投影机，在将光调制元件形成为反射型液晶元件(反射型的液晶光阀)的反射型的结构中，不增加透镜阵列等新的部件，便可以切实地抑制斑点噪音。
在前述投影机中，前述光调制元件是具有多个可动式的微镜并通过控制前述多个微镜的可动量而对光进行调制的微镜器件；前述微镜其表面成为反射前述第1扩散光的凹形状或凸形状的反射面；前述微镜作为前述第2扩散部而起作用。
根据该投影机，在将光调制元件形成为数字微镜器件(DigitalMicromirror Device)的反射型的结构中，不增加透镜阵列等新的部件，便可以切实地抑制斑点噪音。
在前述投影机中，可以具备：驱动装置，其使前述第1扩散部的被照射前述激光的区域随时间变动。
根据该投影机，由于入射于第1扩散部的光的位置时刻变化，所以伴随着该变化，被识别的斑点移动、斑点的图案复杂地变化等。结果，斑点的图案在人眼的残像时间内被积分平均化，斑点难以被识别。因此，可以投影高画质的图像。
在前述投影机中，前述驱动装置包括使前述第1扩散部绕预定的旋转轴旋转的马达。
根据该投影机，能够以简单的结构投影高画质的图像。此外，由于在入射于第1扩散部的光的位置不会产生死点(移动瞬间停止的点)，所以在人眼的残像时间内不会识别出斑点。因此，可以更切实地抑制斑点噪音。
在前述投影机中，前述第1扩散部为全息元件。
根据该投影机，能够利用由全息元件产生的衍射现象，容易地控制从第1扩散部射出的光的扩散强度分布。因此，容易将入射于第2扩散部的光的面内辉度分布均匀化，可以降低辉度不均。
在前述投影机中，前述第1扩散部是在内部分散使光扩散的扩散微粒而成的扩散板。
根据该投影机，能够以简单的结构使光扩散。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的投影机的光学系统的示意图。
图2是表示该投影机的概略结构的光路图。
图3是表示第1扩散部的示意图。
图4是例示光分布特性的曲线图。
图5是表示从第2扩散部射出的光的扩散强度分布的图。
图6是表示从第2扩散部射出的光的扩散强度分布的图。
图7是表示光调制元件的第1变形例的图。
图8是表示光调制元件的第2变形例的图。
图9是表示第1扩散部的第1变形例的图。
图10是表示本发明的第2实施方式所涉及的投影机的光学系统的示意图。
图11是表示光调制元件的示意图。
图12是表示光调制元件的第1变形例的示意图。
图13是表示本发明的第3实施方式所涉及的投影机的光学系统的示意图。
图14是表示光调制元件的示意图。
图15是表示光调制元件的第1变形例的示意图。
符号说明
1、2、3投影机，11、11R、11G、11B光源，12第1扩散部，13驱动装置，14平行化透镜，15a、15b、315a、315b基板，15c、315c液晶层，16、116、216微透镜阵列(透镜阵列)，20、20R、20G、20B、120、220、320、320R、320G、320B、420、520、620光调制元件，112b扩散微粒，116A第1透镜阵列，116B第2透镜阵列，116C第3透镜阵列，117A入射侧偏振板，17B射出侧偏振板，316、416反射膜，316a、416a、522a、622a反射面，522、622微镜，La第1扩散光，Lb第2扩散光。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。该实施方式表示本发明的一形态，而并非限定该发明，在本发明的技术思想的范围内可以任意地进行改变。此外，在以下的附图中，为了使各结构容易理解，使各构造的比例尺和/或数量等与实际的构造不同。
第1实施方式
对本发明的投影机的一实施方式，参照图1～图6进行说明。
在本实施方式中，作为投影机1，举出将由光调制元件生成的包含图像信息的色光经由投影光学系统投影于屏幕(被投影面)上的投影型的投影机为例进行说明。
如图1所示，投影机1具备光源装置10、光调制元件20、分色棱镜30、投影光学系统40。
光源装置10包括射出红色光的红色光源装置10R、射出绿色光的绿色光源装置10G、射出蓝色光的蓝色光源装置10B。
光调制元件20包括根据图像信息对从红色光源装置10R射出的光进行光调制的二维的红色用光调制元件20R、根据图像信息对从绿色光源装置10G射出的光进行光调制的二维的绿色用光调制元件20G和根据图像信息对从蓝色光源装置10B射出的光进行光调制的二维的蓝色用光调制元件20B。
分色棱镜30对通过各光调制元件20R、20G、20B调制后的各色光进行合成。
投影光学系统40将由分色棱镜30合成后的光投影于屏幕50上。
各光源装置10(红色光源装置10R、绿色光源装置10G、蓝色光源装置10B)，若沿着从光源11射出的激光的光路观察，则成为按顺序配置有光源11、第1扩散部12、平行化透镜14的结构。在各光源装置10中，在各第1扩散部12，安装有驱动装置13。
图2是表示本实施方式所涉及的投影机1的概略结构的光路图。在图2中，为了使从光源11射出的激光被投影于屏幕50的光路图容易观察，将第1扩散部12、平行化透镜14、光调制元件20、投影光学系统40、屏幕50设定为直线配置而进行表示，并省略分色棱镜30的图示。此外，在此为了方便，以一个透镜表示投影光学系统40。
光源11是射出激光的光源。红色光源11R是射出红色的激光的光源。绿色光源11G是射出绿色的激光的光源。蓝色光源11B是射出蓝色激光的光源。
第1扩散部12对从光源11射出的激光进行扩散而使其作为第1扩散光射出。具体地，第1扩散部12具有将从光源11射出的激光扩展为具有预定的光点尺寸的光线束的功能。在本实施方式中，作为第1扩散部12，使用全息元件。从第1扩散部12射出的第1扩散光，入射于平行化透镜14。
图3是表示本实施方式所涉及的第1扩散部12的示意图。第1扩散部12可以由例如石英(玻璃)、透明的合成树脂等可以透射光的材料形成。此外，在本实施方式中，作为第1扩散部12使用表面浮凸型的全息元件。作为全息元件，例如能够使用计算机合成全息图(CGH：ComputerGenerated Hologram，以下称为CGH)，该计算机合成全息图在玻璃基板形成有用计算机计算并人工制作而成的凹凸构造。该CGH是利用衍射现象变换入射光的波阵面的波阵面变换元件。特别地，相位调制型的CGH可以几乎不丢失入射光波的能量地进行波阵面变换。这样，CGH能够产生均匀的强度分布和/或单一的形状的强度分布。
具体地，第1扩散部12，在其表面具有相互不同的深度的多个矩形状的凹部(凹凸构造)12M。此外，凹部12M彼此间的多个凸部也具有相互不同的高度。并且，通过适宜调整包含凹部12M彼此的间距d及凹部12M的深度(凸部的高度)t的第1扩散部12的表面条件，能够使第1扩散部12具有预定的扩散功能。作为将其表面条件最佳化的设计方法，例如举出反复傅立叶法等预定的运算方法(模拟方法)。
例如，优选地，图3所示的第1扩散部12的深度t1为大致100nm，光轴O方向的厚度为1μm～10μm左右。
返回至图2，驱动装置13使第1扩散部12的被激光照射的区域随时间变化。驱动装置13，包含使第1扩散部12绕预定的旋转轴旋转的马达。
第1扩散部12在中心连接马达，设置为能够以马达为中心旋转。马达使第1扩散部12在使用时例如以7500rpm旋转。在该情况下，第1扩散部12上的被光照射的区域(束点)以大致18m/秒移动。即，马达作为使第1扩散部12上的束点的位置变化的位置变位单元而起作用。
平行化透镜14使从第1扩散部12射出的第1扩散光作为平行的光线束朝向光调制元件20射出。第1扩散光，由平行化透镜14平行化并垂直地入射于光调制元件20。
光调制元件20具备透射型的液晶光阀15和第2扩散部16。液晶光阀15通过在一对基板间(第1基板15a与第2基板15b之间)夹持液晶层15c而构成。液晶光阀15具有对从第1扩散部12射出的第1扩散光进行调制的功能。
第2扩散部16是配置于光调制元件20的射出第1扩散光的一侧(第2基板15b的与液晶层15c相反侧)的微透镜阵列(透镜阵列)。微透镜阵列16通过在基材16a上使多个微透镜16b平面地排列而构成。微透镜阵列16对通过液晶光阀15调制后的第1扩散光进行扩散而使其作为第2扩散光射出。从微透镜阵列16射出的第2扩散光经过图示省略的分色棱镜30入射于投影光学系统40。
接着，关于从微透镜阵列16射出的第2扩散光进行说明。
如图2所示，从平行化透镜14射出的光，在通过液晶光阀15进行了调制之后，相对于微透镜阵列16的入射端面从垂直的方向入射。接着，该光从微透镜阵列16的射出端面(假想平面)以散射角θ射出。并且，该光从图示省略的分色棱镜30经过投影光学系统40投影于屏幕50。
在此，关于在微透镜阵列16的射出端面的点Q处扩散的光进行说明。在此，在微透镜阵列16中扩散的光成为具有预定宽度的光，将俯视时的上端侧的光线设定为L1，将光的中心轴的光线设定为L2，将下端侧的光线设定为L3。此外，通过微透镜阵列16扩散后的光，从图示省略的分色棱镜30经过投影光学系统40，聚光于屏幕50的上端侧。此时，光线L1、光线L2、光线L3的从微透镜阵列16到屏幕50的光路长度(光学距离)为L1＜L2＜L3。
另外，从微透镜阵列16的射出端面的与平行化透镜14的中心对应的点Q0射出的光也成为具有预定的宽度的光。将俯视从点Q0射出的光时的上端侧的光线设定为L1a，将光的中心轴的光线设定为L2a，将下端侧的光线设定为L3a。在微透镜阵列16的射出端面的中心Q0处扩散的光经过投影光学系统40而聚光于屏幕50的中央部。此时，由于光线L1a与光线L3a的光路长度相同，所以光线L1a与光线L2a的光路差和光线L2a与光线L3a的光路差相同。
图4(a)、(b)是例示相对于扩散角的光强度分布的曲线图。另外，在图4(a)、(b)中，横轴表示将光束的中心轴设定为0°而得到的扩散角，纵轴表示光束的规范化后的光强度。
图4(a)表示一般的扩散分布即高斯分布。光的扩散角的评价，例如能够通过关于相对于扩散角的光强度分布求取标准偏差等而进行。标准偏差越大，意味着扩散角越大。
为了产生很多斑点的干涉图案、使斑点对比度下降，只要增大扩散角即可，具体地，只要增大从光束的中心轴偏离的部分的光量(广角分量)相对于光束全体的光量所占的比例即可。扩散角和/或光强度，能够通过微透镜阵列16的折射率和/或微透镜16b的间距、微透镜16b的疏密等进行调整。由此，可以设定为图4(b)所示的光分布特性。
图4(b)是光强度成为平顶型的分布的例子。在平顶型的分布中，光强度在光束的中心轴(扩散角0°)处最大，并且在光束的中心轴周围(在此为扩散角～3°～3°左右)大致均匀。即，光强度分布跨光束的中心轴具有平坦部。如果将从微透镜阵列16射出的光束设定为平顶型，则与图4(a)所示的高斯分布相比，广角分量所占的比例大，斑点对比度下降。
图5是相对于本实施方式所涉及的微透镜阵列16的入射端面垂直地入射的光通过微透镜阵列16扩散时的光扩散强度分布。图5的横轴是图2所示的微透镜阵列16的散射角θ。纵轴是光束的规范化后的光强度。
如图5所示，从微透镜阵列16的点Q射出的第2扩散光的扩散强度分布为矩形状的分布。从微透镜阵列16的点Q射出的第2扩散光的扩散强度分布形成为：光路差相对长的光、即散射角θ1的光线L1的光强度A1的分布与散射角θ3的光线L3的光强度A3的分布成为一定。微透镜阵列16形成为：从该微透镜阵列16的点Q射出的第2扩散光的扩散强度分布成为跨该第2扩散光的中心轴连续的分布。此外，微透镜阵列16形成为：该扩散强度分布成为跨该第2扩散光的中心轴具有平坦部的扩散强度分布。在此，所谓扩散强度分布，是相对于微透镜阵列16的射出端面垂直的面内的分布。
此外，关于从微透镜阵列16的同心圆射出的第2扩散光的扩散强度分布，也成为图5所示的分布。
另外，从微透镜阵列16的点Q射出的第2扩散光的扩散强度分布不限于如图5所示矩形状的分布，而也可以是如图6所示扩散强度分布的底端的部分从最大光强度A1(A3)平滑地变化到0的分布。此外，不需要如图5及图6所示从角度θ1到θ3具有平坦的区域，而只要是跨光的中心轴具有平坦部的扩散强度分布即可。也就是说，从微透镜阵列16的点Q射出的第2扩散光的扩散强度分布只要是跨该第2扩散光的中心轴连续的分布，并且成为跨该第2扩散光的中心轴具有平坦部的扩散强度分布即可。
返回到图1，红色用光调制元件20R、绿色用光调制元件20G、蓝色用光调制元件20B与供给包含图像信息的图像信号的PC等信号源(图示省略)电连接，基于所供给的图像信号对入射光按每个像素进行空间调制，分别形成红色图像、绿色图像、蓝色图像。通过红色用光调制元件20R、绿色用光调制元件20G、蓝色用光调制元件20B调制后的光(所形成的图像)入射于分色棱镜30。
分色棱镜30为4个三棱柱棱镜相互贴合而成的构造。三棱柱棱镜中相贴合的面成为分色棱镜的内面。在分色棱镜的内面，相互正交地形成反射红色光R且透射绿色光G的镜面与反射蓝色光B且透射绿色光G的镜面。入射于分色棱镜的绿色光G通过镜面而原样射出。入射于分色棱镜的红色光R、蓝色光B由镜面选择性反射或透射，朝向与绿色光G的射出方向相同的方向射出。这样3种色光(图像)重叠而合成，合成后的色光通过投影光学系统40放大投影于屏幕50。
在本实施方式的投影机1中，如以上那样进行图像显示。
根据本实施方式的投影机1，从光源11射出的激光通过第1扩散部12和第2扩散部16双重地扩散。因此，从第2扩散部16射出的第2扩散光的扩散强度分布成为连续的分布，而不为离散的分布。这样的角度分布在从第2扩散部16射出之后也保持，由此入射于屏幕的角度分布成为连续的分布，可得到抑制了斑点噪音的投影图像。因而，能够提供可以切实地抑制斑点噪音的投影机1。
此外，由于第2扩散部16设置于光调制元件20，所以与将第2扩散部16与光调制元件20分体地配设的结构相比，能够实现装置结构的简单化。
此外，根据该结构，不成为在射出光强度高的第2扩散光的部分具有突出部的分布，而成为所谓的平顶型的分布。由于从第2扩散部射出的第2扩散光的扩散强度分布成为平顶型的分布，所以在接近于光强度高的第2扩散光的中心轴的部分斑点的干涉的程度变弱。这样的光强度分布在从第2扩散部16射出之后也保持，由此入射于屏幕50的光强度分布成为平均化了的分布，在投影图像中斑点难以变得明显。因而，能够提供可以切实地抑制斑点噪音的投影机1。
此外，根据该结构，通过平行化透镜14使来自第1扩散部12的第1扩散光垂直地入射于光调制元件20。因此，在使光调制元件20在作为平行的光线束射出的第1扩散光的行进方向移动某程度的情况下，也能够使来自第1扩散部12的第1扩散光充分地入射于光调制元件20。由此，配置光调制元件20时所要求的位置精度得到缓和。因此，组装变得容易。
此外，根据该结构，能够以简单的结构使光扩散。此外，微透镜阵列16的制造变得容易。例如，考虑将微透镜阵列配置于光调制元件20的入射第1扩散光的一侧的结构。若光调制元件是具有液晶光阀的结构，则为了高效地利用第1扩散光，要求第1扩散光避开遮光膜而聚光于液晶光阀的各像素的中心。为了应对这样的要求，需要将构成微透镜阵列的小透镜设定为与液晶光阀的各像素对应的尺寸。但是，若是将微透镜阵列16配置于光调制元件的射出第1扩散光的一侧的结构，则没有将构成微透镜阵列16的小透镜设定为与液晶光阀15的各像素对应的尺寸等限制。因此，微透镜阵列16的制造变得容易。
此外，根据该结构，由于具备驱动装置13，所以入射于第1扩散部12的光的位置时刻变化，所以伴随着该变化，被识别的斑点移动、斑点的图案复杂地变化等。结果，斑点的图案在人眼的残像时间内被积分平均化，斑点难以被识别。因此，可以投影高画质的图像。
此外，根据该结构，由于驱动装置13包含马达，所以能够以简单的结构投影高画质的图像。此外，由于在入射于第1扩散部12的光的位置不会产生死点(移动瞬间停止的点)，所以在人眼的残像时间内不会识别出斑点。因此，可以更切实地抑制斑点噪音。
此外，根据该结构，能够利用由全息元件产生的衍射现象，容易地控制从第1扩散部12射出的光的扩散强度分布。因此，容易将入射于第2扩散部16的光的面内辉度分布均匀化，可以降低辉度不均。
此外，根据该结构，作为第1扩散部12采用旋转扩散板的结构，由于第1扩散部12接近于光源11的位置，所以能够缩小第1扩散部12。因此，能够实现装置结构的紧凑化。例如，考虑下述结构：作为第2扩散部采用旋转扩散板的结构，沿着从光源射出的激光的光路，按顺序配置有光源、第1扩散部、平行化透镜、第2扩散部。若是这样的结构，则在光源与第2扩散部(旋转扩散板)之间配置第1扩散部和平行化透镜。在此情况下，从第1扩散部射出的扩散光通过平行化透镜平行化，作为具有预定的光点尺寸的光线束入射于第2扩散部。因此，需要将第2扩散部设定为可以使具有预定的光点尺寸的光线束入射的大小。相对于此，在本实施方式中，是下述结构：作为第1扩散部12采用旋转扩散板的结构，沿着从光源11射出的激光的光路按顺序配置有光源11、第1扩散部12的结构。因此，只要将第1扩散部12设定为与从光源11射出的激光的光点尺寸对应的大小即足以。因此，能够缩小第1扩散部12，实现装置结构的紧凑化。
此外，根据该结构，由于作为第2扩散部16使用微透镜阵列，在光调制元件20设置微透镜阵列，所以容易制作。此外，不需要部件或特殊的结构。
此外，根据该结构，由于在从投影光学系统40观察的成像面的附近控制光，所以可保持从第2扩散部16射出的第2扩散光的连续的角度分布，入射于屏幕50的角度分布成为连续的分布。因此，可提高均匀化的性能。例如，考虑作为第2扩散部使用了旋转扩散板的结构。若是这样的结构，则在远离从投影光学系统观察的成像面的位置控制光。因此，从第2扩散部射出的第2扩散光的连续的角度分布难以保持。相对于此，在本实施方式中，由于第2扩散部16配置于光调制元件20的射出第1扩散光的一侧，所以容易在从投影光学系统40观察的成像面的附近控制光。因此，从第2扩散部16射出的第2扩散光的连续的角度分布容易保持。因此，入射于屏幕50的角度分布成为连续的分布，均匀化的性能提高。
此外，根据该结构，通过平行化透镜14平行化后的光入射于光调制元件20。并且，通过平行化透镜14平行化后的光通过第2扩散部16进行控制。因此，均匀化的性能提高。
另外，在本实施方式所涉及的投影机1中，第1扩散部12使用了图3所示的浮凸型的部件，但是并不限于此。例如，第1扩散部也能够使用具有包括斜面的三角形状的凹部的所谓闪耀型部件。
此外，在本实施方式所涉及的投影机1中，作为色光合成单元，使用了十字分色棱镜，但是并不限于此。作为色光合成单元，例如，能够使用将分色镜设定为交叉配置而合成色光的部件、将分色镜平行配置并合成色光的部件。
(第1实施方式所涉及的光调制元件的变形例1)
图7是表示第1实施方式所涉及的光调制元件120的第1变形例。
如图7所示，本变形例的光调制元件120，具备透射型的液晶光阀15和第2扩散部116。关于液晶光阀15的结构，由于与图2所示的结构相同，所以省略详细的说明。
第2扩散部116具备第1透镜阵列116A、第2透镜阵列116B和第3透镜阵列116C。在图示省略的平行化透镜14与第1透镜阵列116A之间的第1扩散光的光路上，配置有入射侧偏振板117A。在第2透镜阵列116B与第3透镜阵列116C之间的第1扩散光的光路上配置有射出侧偏振板117B。
第1透镜阵列116A是配置于液晶光阀15的入射第1扩散光的一侧(第1基板15a的与液晶层15c的相反侧)的微透镜阵列。微透镜阵列116A通过在基材116Aa上使多个微透镜116Ab平面地排列而构成。微透镜阵列116A对由图示省略的平行化透镜14平行化并通过入射侧偏振板117A被向预定方向偏振了的第1扩散光进行聚光并使其朝向液晶光阀15射出。从微透镜阵列116A射出的第1扩散光经过液晶光阀15而入射于第2透镜阵列116B。
第2透镜阵列116B是配置于液晶光阀15的射出第1扩散光的一侧(第2基板15b的与液晶层15c的相反侧)的微透镜阵列。微透镜阵列116B通过在基材116Ba上使多个微透镜116Bb平面地排列而构成。微透镜阵列116B使通过液晶光阀15调制后的第1扩散光作为平行的光线束朝向射出侧偏振板117B射出。从微透镜阵列116B射出的第1扩散光经过射出侧偏振板117B而入射于第3透镜阵列116C。
第3透镜阵列116C是配置于射出侧偏振板117B的射出第1扩散光的一侧的微透镜阵列。微透镜阵列116C通过在基材116Ca上使多个微透镜116Cb平面地排列而构成。微透镜阵列116C对通过射出侧偏振板117B被向预定方向偏振了的第1扩散光进行扩散而使其作为第2扩散光射出。从微透镜阵列116C射出的第2扩散光从图示省略的分色棱镜30经过投影光学系统40而投影于屏幕50。
根据本变形例的结构，平行的光线束入射于入射侧偏振板117A和射出侧偏振板117B。因此，能够抑制从第1扩散部12射出的第1扩散光倾斜地入射于各偏振板117A、117B的情况而获取偏振了的光。因此，能够使光的利用效率提高。
(第1实施方式所涉及的光调制元件的变形例2)
图8是表示第1实施方式所涉及的光调制元件220的第2变形例的图。
如图8所示，本变形例的光调制元件220具备透射型的液晶光阀15和第2扩散部216。关于液晶光阀15的结构，由于与图2所示的结构相同，所以省略详细的说明。
第2扩散部116是配置于光调制元件220的入射第1扩散光的一侧(第1基板15a的与液晶层15c的相反侧)的微透镜阵列(透镜阵列)。微透镜阵列216通过在基材216a上使多个微透镜216b平面地排列而构成。微透镜阵列216对由图示省略的平行化透镜14平行化后的第1扩散光进行扩散而使其作为第2扩散光射出。从微透镜阵列216射出的第2扩散光从液晶光阀15经过图示省略的投影光学系统40投影于屏幕50。
根据本变形例的结构，能够使光的利用效率提高。例如，在光调制元件220是具有液晶光阀15的结构的情况下，将构成微透镜阵列216的微透镜216b设定为与液晶光阀的各像素对应的尺寸。由此，使得第1扩散光避开遮光膜而聚光于液晶光阀15的各像素的中心。因此，能够高效地利用第1扩散光。
(第1实施方式所涉及的第1扩散部的变形例1)
图9是表示第1实施方式所涉及的第1扩散部112的第1变形例的图。
如图9所示，本变形例的第1扩散部112是通过在内部分散使光扩散的扩散微粒112b而成的扩散板。扩散板112通过使具有光扩散性的扩散微粒112b分散于例如由透明树脂等光透射材料构成的基材112a而构成。该第1扩散部112(基材112a)的厚度为大致1～2mm。
根据本变形例，能够以简单的结构使光扩散。
第2实施方式
图10是对应于图1的、表示本发明的第2实施方式所涉及的投影机2的示意图。
如图10所示，本实施方式所涉及的投影机2在光源装置10与分色棱镜30之间的光的光路上配置有偏振分束器130这一点、光调制元件320是反射型的液晶光阀这一点上与上述的第1实施方式所涉及的投影机1不同。其他方面由于与上述的结构相同，所以对与图1相同的要素赋予相同的符号，并省略详细的说明。
如图10所示，投影机2具备光源装置10、偏振分束器130、光调制元件320、分色棱镜30和投影光学系统40。
偏振分束器130包括红色用偏振分束器130R、绿色用偏振分束器130G、蓝色用偏振分束器130B。
红色用偏振分束器130R具有使从红色光源装置10R射出的光反射而到达红色用光调制元件120R，并且使通过红色用光调制元件120R调制后的光透射而到达分色棱镜30的功能。
绿色用偏振分束器130G具有使从绿色光源装置10G射出的光反射而到达绿色用光调制元件120G，并且使通过绿色用光调制元件120G调制后的光透射而到达分色棱镜30的功能。
蓝色用偏振分束器130B具有使从蓝色光源装置10B射出的光反射而到达蓝色用光调制元件120B，并且使通过蓝色用光调制元件120B调制后的光透射而到达分色棱镜30的功能。
光调制元件320包括根据图像信息对通过红色用偏振分束器130R反射后的光进行光调制的二维的红色用光调制元件320R、根据图像信息对通过绿色用偏振分束器130G反射后的光进行光调制的二维的绿色用光调制元件320G、根据图像信息对通过蓝色用偏振分束器130B反射后的光进行光调制的二维的蓝色用光调制元件320B。
图11是表示第2实施方式所涉及的光调制元件320的示意图。
如图11所示，本实施方式的光调制元件320是反射型的液晶光阀，通过在一对基板间(第1基板315a与第2基板315b之间)夹持液晶层315c而构成。在一对基板的与入射第1扩散光La的一侧相反侧的基板(第2基板315b)形成有反射第1扩散光La的、表面具有凹形状的反射面316a的反射膜316。在本实施方式中，反射膜316作为第2扩散部而起作用。
通过红色用偏振分束器130R、绿色用偏振分束器130G、蓝色用偏振分束器130B反射后的光，通过红色用光调制元件320R、绿色用光调制元件320G、蓝色用光调制元件320B进行调制。此外，入射于红色用光调制元件320R、绿色用光调制元件320G、蓝色用光调制元件320B的第1扩散光La通过反射膜316进行扩散而作为第2扩散光Lb朝向红色用偏振分束器130R、绿色用偏振分束器130G、蓝色用偏振分束器130B射出。
返回到图10，通过红色用光调制元件320R、绿色用光调制元件320G、蓝色用光调制元件320B调制后的光(形成的图像)透射过红色用偏振分束器130R、绿色用偏振分束器130G、蓝色用偏振分束器130B而入射于分色棱镜30。
并且，通过分色棱镜30重叠合成3种色光(图像)，合成后的色光通过投影光学系统40放大投影于屏幕50。
在本实施方式的投影机2中，如以上那样进行图像显示。
根据本实施方式的投影机2，在将光调制元件320形成为反射型液晶元件(反射型的液晶光阀)的反射型的结构中，不增加透镜阵列等新的部件便可以切实地抑制斑点噪音。
(第2实施方式所涉及的光调制元件的变形例1)
图12是表示第2实施方式所涉及的光调制元件420的第1变形例的图。
如图12所示，本变形例的光调制元件420是反射型的液晶光阀，通过在一对基板间(第1基板415a与第2基板415b之间)夹持液晶层415c而构成。在一对基板的与入射第1扩散光La的一侧相反侧的基板(第2基板415b)，形成有反射第1扩散光La的、表面具有凸形状的反射面416a的反射膜416。在本实施方式中，反射膜416作为第2扩散部而起作用。
在本变形例的结构中，也在反射型的结构中不增加透镜阵列等新的部件便可以切实地抑制斑点噪音。
第3实施方式
图13是对应于图11的、表示本发明的第3实施方式所涉及的投影机3的示意图。
如图13所示，本实施方式所涉及的投影机3，在光源装置10与分色棱镜30之间的光的光路上配置有微镜型的光调制元件520这一点与上述的第2实施方式所涉及的投影机3不同。其他方面，由于与上述的结构相同，所以对于与图11相同的要素赋予相同的符号并省略详细的说明。
如图13所示，投影机3具备光源装置10、光调制元件520、分色棱镜30和投影光学系统40。
图14是表示第3实施方式所涉及的光调制元件520的示意图。
如图14所示，本实施方式的光调制元件520是DMD(数字微镜器件)(TI公司的商标)。本实施方式所涉及的投影机3采用DLP(Digital LightProcessing，数字光处理)方式，该DLP方式使用DMD和专用信号处理技术。
DMD520通过在基板521上矩阵状地排列有多个可动式的微镜522而成。DMD520是通过控制多个微镜522的可动量而对光进行调制的器件。具体地，DMD520将从相对于正面方向向一方向倾斜的入射方向入射的光，通过多个微镜522的倾斜方向的转换而划分为正面方向的开状态光线和斜方向的关状态光线并反射，由此显示图像。入射于向一个倾斜方向偏斜的微镜522的光通过该微镜522向正面方向反射而设定为开状态光线，入射于向另一个倾斜方向偏斜的微镜522的光通过该微镜向斜方向反射而设定为关状态光线，并且由吸光板吸收该关状态光线，通过由向正面方向的反射形成的亮显示和由向斜方向的反射形成的暗显示而生成图像。DMD520对从光源装置10射出的红色光、绿色光、蓝色光依次进行调制。
微镜522其表面成为反射第1扩散光La的凹形状的反射面522a。在本实施方式中，微镜522作为第2扩散部而起作用。
入射于红色光源装置10R、绿色光源装置10G、蓝色光源装置10B的第1扩散光La通过微镜522扩散而作为第2扩散光Lb朝向分色棱镜30射出。
返回到图13，通过DMD520调制后的光(形成的图像)入射于分色棱镜30。并且，通过分色棱镜30重叠合成3种色光(图像)，合成后的色光通过投影光学系统40放大投影于屏幕50。
在本实施方式的投影机3中，如以上那样进行图像显示。
根据本实施方式的投影机3，在将光调制元件520形成为数字微镜器件(Digital Micromirror Device)的反射型的结构中，不增加透镜阵列等新的部件，便可以切实地抑制斑点噪音。
(第3实施方式所涉及的光调制元件的变形例1)
图15是表示第3实施方式所涉及的光调制元件620的第1变形例的图。
如图15所示，本变形例的光调制元件620，是DMD(数字微镜器件)(TI公司的商标)，其通过在基板621上矩阵状地排列有多个微镜622而成。微镜622其表面成为反射第1扩散光La的凸形状的反射面622a。在本实施方式中，微镜622作为第2扩散部而起作用。
在本变形例的结构中，也在反射型的结构中不增加透镜阵列等新的部件便可以切实地抑制斑点噪音。
本发明也能够应用于从观察投影图像的一侧进行投影的前投影型投影机，从与观察投影图像的一侧相反的一侧进行投影的背投影型投影机。
在上述各实施方式中，关于将本发明的照明装置应用于投影机的例子进行了说明，但是并不限于此。例如，也可以将本发明的照明装置应用于其他的光学设备(例如光盘装置、汽车的前照灯、照明设备等)。

Claims (12)

1.一种投影机，其特征在于，具备：
光源，其射出激光；
第1扩散部，其对从前述光源射出的前述激光进行扩散而使其作为第1扩散光射出；
光调制元件，其根据图像信息对从前述第1扩散部射出的第1扩散光进行调制；
投影光学系统，其对由前述光调制元件调制后的光进行投影；和
平行化透镜，其将从前述第1扩散部射出的第1扩散光形成为平行的光线束而朝向前述光调制元件射出；
其中，前述光调制元件，具有对从前述第1扩散部射出的第1扩散光进行扩散而使其作为第2扩散光射出的第2扩散部；
从前述第2扩散部射出的第2扩散光的扩散强度分布为跨该第2扩散光的中心轴连续的分布；
前述光调制元件通过在一对基板间夹持液晶层而构成；
在前述一对基板的与入射前述第1扩散光的一侧相反侧的基板，形成有反射前述第1扩散光的、表面具有凹形状或凸形状的反射面的反射膜；
前述反射膜作为前述第2扩散部而起作用。
2.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于：
从前述第2扩散部射出的第2扩散光的扩散强度分布进一步是跨该第2扩散光的中心轴具有平坦部的分布。
3.根据权利要求1或2所述的投影机，其特征在于，具备：
驱动装置，其使前述第1扩散部的被照射前述激光的区域随时间变动。
4.根据权利要求3所述的投影机，其特征在于：
前述驱动装置包括使前述第1扩散部绕预定的旋转轴旋转的马达。
5.根据权利要求1或2所述的投影机，其特征在于：
前述第1扩散部为全息元件。
6.根据权利要求1或2所述的投影机，其特征在于：
前述第1扩散部是在内部分散使光扩散的扩散微粒而成的扩散板。
7.一种投影机，其特征在于，具备：
光源，其射出激光；
第1扩散部，其对从前述光源射出的前述激光进行扩散而使其作为第1扩散光射出；
光调制元件，其根据图像信息对从前述第1扩散部射出的第1扩散光进行调制；
投影光学系统，其对由前述光调制元件调制后的光进行投影；和
平行化透镜，其将从前述第1扩散部射出的第1扩散光形成为平行的光线束而朝向前述光调制元件射出，
其中，前述光调制元件，具有对从前述第1扩散部射出的第1扩散光进行扩散而使其作为第2扩散光射出的第2扩散部；
从前述第2扩散部射出的第2扩散光的扩散强度分布为跨该第2扩散光的中心轴连续的分布；
前述光调制元件是具有多个可动式的微镜并通过控制前述多个微镜的可动量而对光进行调制的微镜器件；
前述微镜其表面成为反射前述第1扩散光的凹形状或凸形状的反射面；
前述微镜作为前述第2扩散部而起作用。
8.根据权利要求7所述的投影机，其特征在于：
从前述第2扩散部射出的第2扩散光的扩散强度分布进一步是跨该第2扩散光的中心轴具有平坦部的分布。
9.根据权利要求7或8所述的投影机，其特征在于，具备：
驱动装置，其使前述第1扩散部的被照射前述激光的区域随时间变动。
10.根据权利要求9所述的投影机，其特征在于：
前述驱动装置包括使前述第1扩散部绕预定的旋转轴旋转的马达。
11.根据权利要求7或8所述的投影机，其特征在于：
前述第1扩散部为全息元件。
12.根据权利要求7或8所述的投影机，其特征在于：
前述第1扩散部是在内部分散使光扩散的扩散微粒而成的扩散板。
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