JP2008158191A - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】シンチレーションのさらなる低減化及び高画質化を図った照明装置及びプロジェクタを提供すること。
【解決手段】レーザ素子２５と、レーザ素子２５から射出した光を時間的に偏光方向が変化する偏光光に変換し、変換された偏光光をミラーデバイスの画像表示領域に入射させる変換部２７とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。

近年、プロジェクタが急速に普及してきている。主にビジネスプレゼンテーション用途で用いられてきたフロント投射型プロジェクタのほか、最近ではリアプロジェクタが、大型テレビ（ＰＴＶ：プロジェクションテレビ）の一形態として認知度を高めてきている。プロジェクション方式の最大の利点は、液晶テレビ、ＰＤＰなどの直視型ディスプレイに比べて低価格で同画面サイズの商品を供給できることである。しかし、直視型においても低価格化が進展しており、プロジェクタ表示装置にもより高い画質性能が求められつつある。

プロジェクタは、アークランプなどの光源から射出した光を液晶ライトバルブなどの光変調手段に照射し、光変調手段により変調された投射光をスクリーンに投射することで画像をスクリーンに表示するものである。このとき、スクリーンには、画像が表示されるだけでなく、スクリーン全面がぎらついて見える。これは、光線の干渉に伴う輝度ムラによるもので、スペックルノイズ、いわゆるシンチレーションと呼ばれる。

ここで、シンチレーションの発生原理について簡単に説明する。図９に示すように、光源１０１から照射された光が液晶ライトバルブ１０２を透過して投射レンズ１０３によりスクリーン１０４へと投射される。スクリーン１０４に投射された投射光は、スクリーン１０４の散乱構造により回折し、それらが二次波源のように振舞うことによって拡散される。二次波源による２つの球面波が、互いの位相関係に応じて光の強め合いや弱め合いを起こすことによって、スクリーン１０４と鑑賞者との間に明暗の縞模様（干渉縞）となって現れる。この干渉縞が発生する像面１０５に鑑賞者の焦点が合ったとき、鑑賞者はスクリーンをぎらつかせるシンチレーションとして干渉縞を認識する。
シンチレーションは、スクリーン面に結像された画像を見ようとする鑑賞者にとって、スクリーン面と鑑賞者との間にあたかもベールやレース布、クモの巣などを張ったかのような不快感を与える。また、鑑賞者はスクリーン上の画像とシンチレーションとの２重の像を見ることになり、それぞれに視点を合わせようとするため、大きな疲労を招く。したがって、このシンチレーションは鑑賞者に大きなストレスを与えてしまう。

近年、従来の高圧水銀ランプに替わる新しい光源の開発が進められており、特にレーザ光源は、エネルギー効率や色再現性、長寿命、瞬時点灯などの点で優れている。しかし、レーザ光源によるスクリーン上の投射光は、隣接する領域の光線の位相がそろっていることから干渉性が非常に高いものとなる。また、レーザ光源のコヒーレント長は、数十メートルにも及ぶことがあるため、同一の光源を分割して再度合成すると、コヒーレント長より短い光路差を経て合成された光が強い干渉を引き起こすことになり、高圧水銀ランプを用いた場合よりもはっきりとしたシンチレーションが出現してしまう。

そこで、拡散層、透明層（レンチキュラーレンズ）及び拡散層の３層構造からなって拡散性を最適化したスクリーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、散乱層を複雑化することにより干渉斑のランダム性を高めてることで、シンチレーションの低減を図っている。
また、光や電場、磁場、熱、応力などを光散乱層に付与することで、光拡散層に含有されている光散乱体の形状、相対的な位置関係や屈折率を時間的に変化させるというスクリーンが提案されている（例えば、特許文献２参照）。ここでは、光拡散層による散乱波の散乱分布や位相を時間的に変化させることによってシンチレーションの発生防止を図っている。
特開平１１−０３８５１２号公報 特開２００１−１００３１６号公報

しかしながら、上記記載のスクリーンにおいても、以下の課題が残されている。すなわち、前者のスクリーンでは、最終散乱面の散乱状態が固定されているので、散乱面上の各点から発した光線間の干渉がなすスクリーンと鑑賞者の間における空間の位相分布も固定されており、干渉斑も固定した像として視認されてしまう。そのため、完全に干渉斑が消えるということにはならず、特に、干渉性の高いレーザ光源を具備するプロジェクタではほとんど効果を得ることができない。また、このような高散乱化による構成では、画像ボケを発生することがあるため、高画質化が困難である。
また、後者のスクリーンでは、光散乱体の形状や相対的な位置関係、屈折率などを変化させるに多大な駆動エネルギーを必要とし、振動や音、不要電磁波、排熱となって快適な鑑賞を阻害することがある。そして、散乱層が焦点方向に移動してしまうような構成では、画像の大きさが変化してしまう。このため、水平方向における画像の輪郭線の位置も変わってしまい、画像ボケが生じる原因となる。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、シンチレーションのさらなる低減化及び高画質化を図った照明装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる照明装置は、光源と、該光源から射出した光を時間的に偏光方向が変化する偏光光に変換して被照射部材の被照射面に導光する変換部とを備えることを特徴とする。

この発明では、例えばスクリーンなどの被投射部材への投射光の偏光方向を時間的に変化させることで、被投射部材に形成される干渉縞を時間的に変化させる。これにより、シンチレーションのさらなる低減及び表示画質の向上が図れる。
すなわち、被照射部材への入射光の偏光方向を時間的に変化させると、被照射部材から射出する光の散乱状態が偏光方向に応じて時間的にさまざまに変化する。そして、被投射部材で視認される干渉縞のパターンが変化して複雑化する。これにより、被投射部材から射出した光が鑑賞者の眼の残存特性によって時間積分されて平均化するので、干渉縞が視認されなくなる。これは、人間の眼に残像により画像がある一定時間保持された状態となることで画像が均一に表示されて見えるという特性に起因している。したがって、シンチレーションがさらに低減し、表示される画質が向上する。

また、本発明にかかる照明装置は、前記光源が、偏光光を射出し、前記変換部が、前記光源から射出した光を導光する導光部材と、該導光部材を光軸の軸回りで駆動させる駆動手段とを備えることとしてもよい。
この発明では、駆動手段によって導光部材中からの射出光の偏光方向を時間的に変化させることで、被照射部材への入射光の偏光方向が時間的に変化する。

また、本発明にかかる照明装置は、前記導光部材が、前記光源から射出した光が入射する入射面と、光を射出する射出面と、該入射面から入射した光を前記射出面に向けて反射させる反射面とを有していることとしてもよい。
この発明では、反射面への入射光の偏光方向と反射面とのなす角度を時間的に変化させることで、射出面からの射出光の偏光方向を時間的に変化させる。すなわち、反射面への入射角と反射光との偏光方向の変化は、反射面への入射光の反射面に対する偏光方向に応じて変化する。これにより、導光部材を駆動させて反射面に対する偏光方向を時間的に変化させることで、導光部材の射出面からの射出光の偏光方向が時間的に変化する。

また、本発明にかかる照明装置は、前記導光部材が、可撓性を有し、前記光源から射出した偏光光の偏光状態を保持したまま導光可能であり、前記駆動手段が、前記導光部材の射出面を入射面に対して前記導光部材の光軸の軸回りで駆動させることとしてもよい。
この発明では、射出面を入射面に対して光軸の軸回りで駆動させることで、射出面からの射出光の偏光方向を入射面への入射光の偏光光の偏光方向に対して時間的に変化させる。これにより、導光部材の射出面からの射出する偏光光の偏光方向が時間的に変化する。

また、本発明にかかる照明装置は、前記光源が、無偏光光を射出し、前記変換部が、前記光源から射出した無偏光光のうち一の偏光方向を有する偏光光を透過させる偏光部材と、該偏光部材を透過可能な偏光光の偏光方向を光軸の軸回りで駆動させる駆動手段とを備えることとしてもよい。
この発明では、駆動手段によって偏光部材を透過可能な偏光光の偏光方向を時間的に変化させることで、被照射部材への入射光の偏光方向が時間的に変化する。

また、本発明にかかる照明装置は、前記偏光部材が、他の偏光方向を有する偏光光を前記光源に向けて反射することが好ましい。
この発明では、偏光部材を透過する偏光方向を有する偏光光を除く他の偏光光を光源に向けて反射させることで、他の偏光方向を有する偏光光を再利用することができ、光源から射出される光の利用効率が向上する。

また、本発明にかかる照明装置は、前記変換部が、前記光源から射出した光を導光する導光部材を有し、該導光部材の入射面に、前記光源から射出した光の入射領域に開口を有する反射膜が設けられていることが好ましい。
この発明では、偏光部材で反射して導光部材中を導光する光を反射膜で偏光部材に向けて再度反射させることで、他の偏光方向を有する偏光光の再利用が効率よく図れ、光源から射出される光の利用効率がより向上する。

また、本発明にかかる照明装置は、前記光源から射出する光量が所定値を越えたときに前記被照射面に入射する光を遮断する光ヒューズを備えることが好ましい。
この発明では、過剰な光量の光が入射することによる他の光学部材などに影響が発生することを防止できる。

また、本発明にかかるプロジェクタは、上記記載の照明装置と、該照明装置から射出した光を画像信号に応じて変調する光変調手段とを備え、該光変調手段により変調された光を被投射部材に投射することを特徴とする。
この発明では、上述のように、被投射部材への投射光の入射角が時間的に変化するので、干渉縞が時間的に変化する。これにより、シンチレーションのさらなる低減及び表示画質の向上が図れる。

また、本発明にかかるプロジェクタは、前記照明装置を複数有し、前記複数の光源が、同一の冷却ユニットに接続されていることが好ましい。
この発明では、複数の光源を同一の冷却ユニットに接続することで、光源の冷却を一括して行え、装置の小型化が図れる。

［第１の実施形態］
以下、本発明における照明装置及びプロジェクタの第１の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図１はリアプロジェクタを示す（ａ）が概略斜視図、（ｂ）が側断面図、図２は投射光学系を示す概略構成図、図３はレーザ光源を示す概略斜視図である。

本実施形態におけるリアプロジェクタ（プロジェクタ）１は、図１に示すように、筐体２と、筐体２の前面に設けられて画像が投影されるスクリーン（被投射部材）３とを備えており、筐体２の下方に設けられたフロントパネル４の左右側にスピーカからの音声を出力する開口部５が形成されている。
また、リアプロジェクタ１は、筐体２内に設けられた投射光学系１０と、投射光学系１０から射出した光を反射してスクリーン３に拡大投影する反射ミラー１１、１２とを備えている。

投射光学系１０は、図２に示すように、赤色光を射出する赤色光照明装置１５Ａと、緑色光を射出する緑色光照明装置１５Ｂと、青色光を射出する青色光照明装置１５Ｃと、ダイクロイックミラー１６Ａ、１６Ｂと、反射ミラー１７Ａ、１７Ｂと、各照明装置１５Ａ〜１５Ｃから照射されるレーザ光を変調するミラーデバイス（被照射部材、光変調手段）１８と、投射レンズ１９とを備えている。なお、図２では、投射レンズ１９とスクリーン３との間に配置される反射ミラー１１、１２の図示を省略している。

まず、赤色光照明装置１５Ａについて説明する。なお、本実施形態では、各照明装置１５Ａ〜１５Ｃの構成が同様であるため、赤色光照明装置１５Ａについてのみ説明し、緑色光照明装置１５Ｂ及び青色光照明装置１５Ｃの説明を省略する。
赤色光照明装置１５Ａは、レーザ光源２１Ａを備えている。

レーザ光源２１Ａは、その射出端から赤色レーザ光をダイクロイックミラー１６Ａに向けて射出する構成となっている。そして、レーザ光源２１Ａは、図３に示すように、複数組のレーザ素子（光源）２５、レーザ素子２５から射出した光を集光するレンズ２６、レンズ２６から射出した光の偏光方向を時間的に変化させる変換部２７及びＣＧＨ（Computer Generated Hologram：計算機ホログラム）素子２８とを備えている。

レーザ素子２５は、アレイ状に複数配列されており、その射出端から一の偏光方向を有する偏光光である赤色レーザ光をレンズ２６に向けて射出する構成となっている。
変換部２７は、レンズ２６から射出した光を導光するダブプリズム（導光部材）３１と、ダブプリズム３１を光軸の軸回りで駆動させるアクチュエータ（駆動手段）３２とを備えている。
ダブプリズム３１は、光軸を含む断面が台形であると共に光軸に垂直な断面が矩形の台形プリズムであって、入射面３１ａ及び射出面３１ｂが光軸に対して非垂直に交差している。そして、ダブプリズム３１は、入射面３１ａに入射する光を４つの側面のうちの一面である反射面３１ｃに向けて屈曲させ、反射面３１ｃで反射させた後、射出面３１ｂから外方に向けて屈曲させて射出させる構成となっている。ここで、入射面３１ａへの入射光と射出面３１ｂからの射出光とがほぼ平行となっている。
また、ダブプリズム３１は、入射面３１ａに入射する偏光光を反射面３１ｃに入射する偏光光の偏光方向と反射面３１ｃとのなす角度のほぼ２倍の角度だけ回転させて射出面３１ｂから射出する構成となっている。

アクチュエータ３２は、例えば電圧の印加によって伸縮するまたは歪むピエゾ素子を主体としたピエゾアクチュエータで構成されている。ここで、ピエゾ素子は、変位量を増大させるために、薄膜上のピエゾ膜と電極とを交互に積層した構成となっている。そして、アクチュエータ３２は、ダブプリズム３１の反射面３１ｃに設けられており、ダブプリズム３１を光軸と平行な軸の軸回りで揺動させる構成となっている。したがって、ダブプリズム３１への入射光の偏光方向と反射面３１ｃとのなす角度が時間的に変化する構成となっている。ここで、アクチュエータ３２によるダブプリズム３１の揺動周波数が例えば６０Ｈｚとなっており、アクチュエータ３２によるダブプリズム３１の反射面３１ｃの変化幅が例えば±４５°となっている。すなわち、アクチュエータ３２によるダブプリズム３１から射出する偏光光の偏光方向の変化幅が、例えば±９０°となっている。
なお、アクチュエータ３２は、電圧の印加によって伸縮するまたは歪むピエゾ素子を用いたアクチュエータに限らず、ダブプリズム３１を軸回りで揺動できれば、電磁力によって伸縮する電磁アクチュエータの静電力によって伸縮する静電アクチュエータなど、他のアクチュエータを用いてもよい。

ＣＧＨ素子２８は、ホログラム原板に計算機で計算して人工的に作成した干渉縞を形成するホログラム素子である。そして、ＣＧＨ素子２８は、レーザ素子２５から射出する赤色レーザ光を均一化し、赤色レーザ光がミラーデバイス１８の画像表示領域（被照射面）の全面を均一に照射するように構成されている。このＣＧＨ素子２８は、回折格子の分割領域の自由な設定が可能であり、収差の問題が生じないので好適である。なお、レーザ素子２５から射出するレーザ光を均一化することができれば、ＣＧＨ素子２８に替えてマイクロレンズアレイを用いてもよい。

また、レーザ光源２１Ａとダイクロイックミラー１６Ａとの間には、レーザ光源２１Ａから射出する赤色レーザ光の光量が所定値を超えた時に赤色レーザ光の導光を遮断する光ヒューズ３５が設けられている。この光ヒューズ３５は、所定値以下の光量に対して透過性を有すると共に、所定値を超える光量に対して非透過性を有する材料によって構成されている。
そして、レーザ光源２１Ａは、その射出端から赤色レーザ光をダイクロイックミラー１６Ａに向けて射出する構成となっている。また、レーザ光源２１Ａは、これを冷却する例えばヒートシンクで構成された冷却ユニット３６に接続されている。

なお、上述したように、緑色光照明装置１５Ｂ及び青色光照明装置１５Ｃは、赤色光照明装置１５Ａと同様の構成であるため、緑色レーザ光を射出するレーザ光源（光源）２１Ｂや青色レーザ光を射出するレーザ光源（光源）２１Ｃをそれぞれ備えている。そして、これらレーザ光源２１Ａ〜２１Ｃは、近接して配置されており、同一の冷却ユニット３６に接続されている。

ダイクロイックミラー１６Ａは、赤色光を透過させると共に緑色光を反射させる誘電体多層膜が設けられている。また、ダイクロイックミラー１６Ｂは、赤色光及び緑色光を透過させると共に青色光を反射させる誘電体多層膜が設けられている。
反射ミラー１７Ａは、緑色光照明装置１５Ｂから射出した緑色レーザ光をダイクロイックミラー１６Ａに向けて反射する構成となっている。また、反射ミラー１７Ｂは、青色光照明装置１５Ｃから射出した青色レーザ光をダイクロイックミラー１６Ｂに向けて反射する構成となっている。

ミラーデバイス１８は、画像表示領域において画像の画素と対応してマトリックス状に配置された複数のマイクロミラーと、マイクロミラーを首振り可能としてマイクロミラーの反射面の向きを変える駆動手段（図示略）とを備えている。そして、ミラーデバイス１８は、供給される映像信号に基づいて入射した各レーザ光の射出方向を制御することで、各色光をスクリーン３に投射表示される変調光と投射表示されない無効光とに時間変調する構成となっている。
投射レンズ１９は、ミラーデバイス１８によって変調された画像を拡大してスクリーン３上に投影する構成となっている。

以上のような構成のリアプロジェクタ１では、赤色光照明装置１５Ａから射出した赤色レーザ光がダイクロイックミラー１６Ａ、１６Ｂを透過してミラーデバイス１８に至る。また、緑色光照明装置１５Ｂから射出した緑色レーザ光が、反射ミラー１７Ａ及びダイクロイックミラー１６Ａで反射すると共にダイクロイックミラー１６Ｂを透過してミラーデバイス１８に至る。そして、青色光照明装置１５Ｃから射出した青色レーザ光が、反射ミラー１７Ｂ及びダイクロイックミラー１６Ｂで反射してミラーデバイス１８に至る。
ミラーデバイス１８に入射した各レーザ光は、ミラーデバイス１８に供給された画像信号に基づいて変調される。そして、投射レンズ１９及び反射ミラー１１、１２を経てスクリーン３に投射される。

ここで、赤色光照明装置１５Ａでは、レーザ素子２５から射出した一の偏光方向を有する赤色レーザ光が、ダブプリズム３１の入射面３１ａから入射して反射面３１ｃで反射した後、射出面３１ｂからＣＧＨ素子２８を経てミラーデバイス１８に向けて射出する。
このとき、ダブプリズム３１の反射面３１ｃに設けられたアクチュエータ３２は、印加される電気信号に応じて、例えば６０Ｈｚの周波数で、ダブプリズム３１を光軸の軸回りで揺動させる。これにより、ダブプリズム３１の反射面３１ｃに入射する赤色レーザ光の偏光方向と反射面３１ｃとのなす角度が周期的に変化する。ここで、反射面３１ｃからの反射光の偏光方向は、反射面３１ｃへの入射光の偏光方向と反射面３１ｃとのなす角度に応じて変化する。そのため、ダブプリズム３１の射出面３１ｂから射出してミラーデバイス１８へ入射する赤色レーザ光の偏光方向が、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、周期的に変化する。したがって、スクリーン３に入射する赤色レーザ光の偏光方向が時間的に変化する。

このとき、アクチュエータ３２によるダブプリズム３１の揺動量を±４５°としているので、ダブプリズム３１からの射出光の偏光方向の変化量が±９０°となっている。また、赤色レーザ光は、ミラーデバイス１８の画像表示領域の全面を均一に照射している。
なお、緑色光照明装置１５Ｂ及び青色光照明装置１５Ｃにおいても、赤色光照明装置１５Ａと同様に、スクリーン３に対する緑色レーザ光及び青色レーザ光の偏光方向を時間的に変化させる。

スクリーン３に発生する干渉縞のパターンは、スクリーン３への投射光の偏光方向に応じて変化する。そして、投射光の偏光方向は、各照明装置１５Ａ〜１５Ｃに設けられたアクチュエータ３２により例えば６０Ｈｚの周波数で周期的に変化している。このため、スクリーン３から射出する光の散乱状態がスクリーン３に入射するレーザ光の偏光方向に応じてさまざまに変化し、スクリーン３で視認される干渉縞のパターンが時間的に変化して複雑化する。ここで、人間の眼には、残像により画像がある一定時間保持された状態となることで画像が均一に表示された状態で視認されるという特性がある。これにより、スクリーン３に形成される干渉縞のパターンが、鑑賞者の眼の残像特性によって時間積分されて平均化する。このとき、スクリーン３への投射光の偏光方向の変化量が±９０°となっているので、干渉縞のパターンが十分に複雑化される。したがって、時間積分によって平均化された干渉縞のパターンが、鑑賞者によって視認されなくなる。

以上のように、本実施形態における照明装置１５Ａ〜１５Ｃ及びリアプロジェクタ１によれば、アクチュエータ３２によりスクリーン３に入射する光の偏光方向が周期的に変化するので、スクリーン３に形成される干渉縞が時間的に変化する。これにより、シンチレーションのさらなる低減及び表示画質の向上が図れる。
また、レーザ光源２１Ａとダブプリズム３１との間に光ヒューズ３５を設けることで、ダイクロイックミラー１６Ａ、１６Ｂやミラーデバイス１８などの光学部材に過剰な光量のレーザ光が入射することを防止でき、照明装置１５Ａ〜１５Ｃの信頼性が向上する。
そして、各照明装置１５Ａ〜１５Ｃを構成するレーザ光源２１Ａ〜２１Ｃを同一の冷却ユニット３６に接続することで、これらレーザ光源２１Ａ〜２１Ｃを一体的に冷却でき、リアプロジェクタ１の小型化が図れる。

［第２の実施形態］
次に、本発明における照明装置及びプロジェクタの第２の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図５はレーザ光源を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態とレーザ光源の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態においても、赤色光照明装置、緑色光照明装置及び青色光照明装置の構成が同様であるため、赤色光照明装置のみについて説明し、緑色光照明装置及び青色光照明装置の説明を省略する。

本実施形態における赤色光照明装置５０は、図５に示すように、レーザ光源５１の変換部５２が３つの反射ミラー５３、５４、５５からなる導光部材５６と、反射ミラー５４を光軸の軸回りで揺動させるアクチュエータ５７とを備えている。
反射ミラー５３は、レンズ２６から射出した赤色レーザ光をその反射面５３ａに入射させると共に、反射ミラー５４に向けて反射する構成となっている。この反射面５３ａによって導光部材５６の入射面が構成されている。
また、反射ミラー５４は、反射ミラー５３からの反射光を反射面５４ａにおいて反射ミラー５５に向けて反射する構成となっている。
そして、反射ミラー５５は、反射ミラー５４からの反射光をＣＧＨ素子２８に向けて反射する構成となっている。この反射面５５ａによって導光部材５６の射出面が構成されている。
アクチュエータ５７は、例えばピエゾアクチュエータによって構成されており、例えば６０Ｈｚの周波数で±４５°の変動量で反射ミラー５４を光軸の軸回りで揺動させる構成となっている。

以上のような構成の赤色光照明装置５０では、上述と同様に、レーザ素子２５から射出した赤色レーザ光が反射ミラー５３に入射し、反射ミラー５３、５４で反射した後、さらに反射ミラー５５で反射する。そして、反射ミラー５５で反射した赤色レーザ光は、ＣＧＨ素子２８を経てミラーデバイス１８の画像表示領域の全面を均一に照射する。
このとき、反射ミラー５４の反射面５４ａは、アクチュエータ５７により光軸の軸回りで周期的に揺動する。そして、反射面５４ａへの入射光の偏光方向と反射面５４ａとのなす角度が周期的に変化する。これにより、反射面５５ａからの反射光の偏光方向が周期的に変化する。したがって、スクリーン３に対する赤色レーザ光の偏光方向が周期的に変化する。

以上のように、本実施形態における赤色光照明装置５０及びリアプロジェクタにおいても、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。

［第３の実施形態］
次に、本発明における照明装置及びプロジェクタの第３の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図６はレーザ光源を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態とレーザ光源の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態においても、赤色光照明装置、緑色光照明装置及び青色光照明装置の構成が同様であるため、赤色光照明装置のみについて説明し、緑色光照明装置及び青色光照明装置の説明を省略する。

本実施形態における赤色光照明装置６０は、図６に示すように、レーザ光源６１の変換部６２がレンズ２６から射出した赤色レーザ光を導光する光ファイバ６３と、光ファイバ６３を捻るアクチュエータ６４とを備えている。
光ファイバ６３は、赤色レーザ光の偏光方向を保持した状態で導光することが可能な偏波保持ファイバであって、保持部材６５に形成された断面がほぼＶ字状である溝部６５ａ内に固定されている。
アクチュエータ６４は、保持部材６５のうち光ファイバ６３の先端部側に設けられており、例えば電圧の印加によって引力が発生する一対の電極６６Ａ、６６Ｂを備えている。そして、アクチュエータ６４は、例えば６０Ｈｚの周波数で光ファイバ６３の射出面を、光ファイバ６３のほぼ光軸の軸回りで入射面に対して例えば±９０°の変動量で捻る構成となっている。したがって、光ファイバ６３への入射光の偏光方向と射出光の偏光方向とが周期的に変化する構成となっている。

以上のような構成の赤色光照明装置６０では、上述と同様に、レーザ素子２５から射出した赤色レーザ光が光ファイバ６３に入射する。そして、光ファイバ６３から射出した赤色レーザ光は、ＣＧＨ素子２８を経てミラーデバイス１８の画像表示領域の全面を均一に照射する。
このとき、光ファイバ６３の射出面近傍は、アクチュエータ６４により入射面に対して光軸の軸回りで周期的に捻られる。これにより、光ファイバ６３から射出する赤色レーザ光の偏光方向が時間的に変化する。したがって、スクリーン３に対する赤色レーザ光の偏光方向が時間的に変化する。

以上のように、本実施形態における赤色光照明装置６０及びこれを備えるリアプロジェクタにおいても、上述した第１及び第２の実施形態と同様の作用、効果を奏する。

［第４の実施形態］
次に、本発明における照明装置及びプロジェクタの第４の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図７はＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）光源を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態と照明装置の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態においても、赤色光照明装置、緑色光照明装置及び青色光照明装置の構成が同様であるため、赤色光照明装置のみについて説明し、緑色光照明装置及び青色光照明装置の説明を省略する。

本実施形態における赤色光照明装置７０は、図７に示すように、ＬＥＤ光源７１を有すると共に、ＬＥＤ光源７１が複数組のＬＥＤ素子（光源）７２、レンズ２６及び変換部７３を備えている。
ＬＥＤ素子７２は、アレイ状に複数配列されており、その射出端から無偏光光である赤色光をレンズ２６に向けて射出する構成となっている。
変換部７３は、レンズ２６から射出した光を導光するロッドレンズ７４と、ロッドレンズ７４から射出する光のうち一の偏光方向を有する偏光光を透過させる偏光板７５と、偏光板７５を光軸の軸回りで回転させるアクチュエータ（駆動手段）７６と、ロッドレンズ７４及び偏光板７５の間に配置された１／４波長板７７を備えている。
ロッドレンズ７４は、その入射面にレンズ２６によって集光された赤色光が入射する領域に開口を有する反射膜７４Ａが設けられている。
偏光板７５は、例えばガラスなどの基板上にアルミニウムなどの金属で構成されるワイヤ（細線）をストライプ状に形成したワイヤグリッド型偏光板である。そして、偏光板７５は、上記ワイヤの延在方向とほぼ直交する偏光方向を有する偏光光を透過させると共に、これとほぼ直交する偏光方向を有する偏光光を反射する構成となっている。
アクチュエータ７６は、例えば超音波モータによって構成されており、例えば６０Ｈｚの周波数で偏光板７５を光軸の軸回りで回転させる構成となっている。

以上のような赤色光照明装置７０では、上述と同様に、ＬＥＤ素子７２から射出した赤色光がロッドレンズ７４に入射する。そして、ロッドレンズ７４から射出した赤色光は、偏光板７５により一の偏光方向を有する偏光光に変換されて射出し、ミラーデバイス１８の画像表示領域の全面を均一に照射する。
このとき、偏光板７５がアクチュエータ７６により光軸の軸回りで周期的に回転している。これにより、偏光板７５からの射出光の偏光方向が周期的に変化する。したがって、スクリーン３に対する赤色光の偏光方向が周期的に変化する。
ここで、偏光板７５を透過しない他の偏光方向を有する偏光光は、偏光板７５により反射される。そして、偏光板７５による反射光は、１／４波長板７７によって偏光方向が１／４波長分だけ回転し、ロッドレンズ７４に再入射する。その後、ロッドレンズ７４に設けられた反射膜７４Ａで反射した後、再び偏光板７５に入射する。

以上のように、本実施形態における赤色光照明装置７０及びこれを備えるリアプロジェクタにおいても、上述した第１から第３の実施形態と同様の作用、効果を奏する。
ここで、偏光板７５で反射した他の偏光方向を有する偏光光を反射膜７４Ａで反射させて偏光板７５に再入射させるので、ＬＥＤ光源７１から射出した光の再利用が図れ、光の利用効率が向上する。

［第５の実施形態］
次に、本発明における照明装置及びプロジェクタの第５の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図８はＬＥＤ光源を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、第４の実施形態とＬＥＤ光源の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態においても、赤色光照明装置、緑色光照明装置及び青色光照明装置の構成が同様であるため、赤色光照明装置のみについて説明し、緑色光照明装置及び青色光照明装置の説明を省略する。

本実施形態における赤色光照明装置８０は、図８に示すように、ＬＥＤ光源８１の変換部８２が異型偏光板である偏光板８３と、偏光板８３を光軸に対して垂直方向に周期的に移動させるアクチュエータ８４とを備えている。
偏光板８３は、上述と同様に、例えばガラスなどの基板上にワイヤがほぼ同心の複数のほぼ円弧状となるようにパターン形成された異型偏光板であって、光軸に対して垂直な方向に移動させることにより透過する偏光光の偏光方向を変化させることが可能な構成となっている。
アクチュエータ８４は、例えば６０Ｈｚの周期で偏光板８３を光軸に対して垂直な方向に移動させる構成となっている。

以上のように、本実施形態における赤色光照明装置８０及びこれを備えるリアプロジェクタにおいても、上述した第４の実施形態と同様の作用、効果を奏する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第１及び第２の実施形態では、導光部材をダブプリズムや反射ミラーを組み合わせたもので構成しているが、反射面に入射する偏光光の偏光方向と反射面とのなす角度を時間的に変化可能であれば、他の構成としてもよい。
また、第３の実施形態では、偏波保持ファイバを用いているが、レーザ素子からの射出光の変更状態を保持したまま導光可能であると共に可撓性を有していれば、他の導光部材であってもよい。
そして、第４及び第５の実施形態では、導光部材としてロッドレンズを用いているが、ＬＥＤ素子から出射した無偏光光を導光可能であればよく、他モード光ファイバなど、他の導光部材であってもよい。さらに、ロッドレンズの入射面に反射膜を設けているが、偏光板で反射した反射光をＬＥＤ素子で再度反射させてロッドレンズに再入射させることができれば、反射膜を設けなくてもよい。また、偏光板としては、吸収型の偏光板を用いてもよい。この場合、ロッドレンズなどの導光部材を設けずに、ＬＥＤ素子からの射出光を直接偏光板に入射させてもよい。

また、アクチュエータによりミラーデバイスへの入射光の偏光方向を６０Ｈｚの周波数で周期的に変化させているが、鑑賞者の眼の残像特性によって干渉縞のパターンが視認されなくなれば、他の周波数であってもよく、周期的に変化しない構成としてもよい。
そして、アクチュエータによってダブプリズムや反射ミラー、光ファイバ、偏光板を駆動しているが、他の部材によりこれらを駆動させてもよい。

また、レーザ光源やＬＥＤ光源は、アレイ状に配置された複数組の発光素子及び変換部を備えているが、１つの発光素子に対して変換部を１つ設ける構成に限らず、複数の発光素子に対して変換部を１つ設ける構成としてもよい。さらに、レーザ光源やＬＥＤ光源は、アレイ状に配置された複数の発光素子を備えているが、１つの発光素子のみを有する構成としてもよい。
そして、発光素子としてレーザ素子やＬＥＤ素子を用いているが、他の発光素子を用いてもよい。

また、光ヒューズは、所定値を超える光量に対して非透過性を有する材料によって構成されているが、光量が所定値を超えた時にミラーデバイスへの光の照射が防止されれば、他の構成であってもよい。
そして、３つのレーザ光源やＬＥＤ光源を近接して配置して同一の冷却ユニットに接続しているが、それぞれ異なる冷却ユニットに接続されてもよい。

また、光変調手段としてミラーデバイスを用いているが、光変調手段に入射する偏光光の偏光方向によって光の変調状態に変化がなければ、他の光変調手段を用いてもよい。
そして、１つのミラーデバイスを用いて各照明装置からの射出光の変調を行う単板式の投射光学系となっているが、各照明装置に対応した３つのミラーデバイスを配置した３板式の投射光学系としてもよい。
さらに、プロジェクタとしては、リアプロジェクタに限らず、投射光学系を有して投射光学系からの投射光を別途設けたスクリーンに投影して反射光を観察するフロント投射型のプロジェクタなど、他のプロジェクタであってもよい。

第１の実施形態のリアプロジェクタを示す概略斜視図及び断面図である。 図１の投射光学系を示す概略構成図である。 図２のレーザ光源を示す概略斜視図である。 アクチュエータによる駆動状態を説明する説明図である。 第２の実施形態における照明装置のレーザ光源を示す概略斜視図である。 第３の実施形態における照明装置のレーザ光源を示す概略斜視図である。 第４の実施形態における照明装置のＬＥＤ光源を示す概略斜視図である。 第５の実施形態における照明装置のＬＥＤ光源を示す概略斜視図である。 シンチレーションの原理を示す説明図である。

符号の説明

１ リアプロジェクタ（プロジェクタ）、３ スクリーン（被投射部材）、１５Ａ，５０，６０，７０，８０ 赤色光照明装置（照明装置）、１５Ｂ 緑色光照明装置（照明装置）、１５Ｃ 青色光照明装置（照明装置）、１８ ミラーデバイス（被照射部材，光変調手段）、２５ レーザ素子（光源）、２７，５２，６２，７３，８２ 変換部、３１ ダブプリズム（導光部材）、３１ａ 入射面、３１ｂ 射出面、３１ｃ，５４ａ 反射面、３２，５７，６４，７６，８４ アクチュエータ（駆動手段）、３５ 光ヒューズ、３６ 冷却ユニット、５３ａ 反射面（入射面）、５５ 反射ミラー（射出面）、５６ 導光部材、７２ ＬＥＤ素子（光源）、７４ ロッドレンズ（導光部材）、７４Ａ 反射膜、７５ 偏光板（偏光部材）、８３ 偏光板（偏光部材）

Claims (10)

1. 光源と、
   該光源から射出した光を時間的に偏光方向が変化する偏光光に変換して被照射部材の被照射面に導光する変換部とを備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記光源が、偏光光を射出し、
   前記変換部が、前記光源から射出した光を導光する導光部材と、該導光部材を光軸の軸回りで駆動させる駆動手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記導光部材が、前記光源から射出した光が入射する入射面と、光を射出する射出面と、該入射面から入射した光を前記射出面に向けて反射させる反射面とを有していることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記導光部材が、可撓性を有し、前記光源から射出した偏光光の偏光状態を保持したまま導光可能であり、
   前記駆動手段が、前記導光部材の射出面を入射面に対して前記導光部材の光軸の軸回りで駆動させることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
5. 前記光源が、無偏光光を射出し、
   前記変換部が、前記光源から射出した無偏光光のうち一の偏光方向を有する偏光光を透過させる偏光部材と、該偏光部材を透過可能な偏光光の偏光方向を光軸の軸回りで駆動させる駆動手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
6. 前記偏光部材が、他の偏光方向を有する偏光光を前記光源に向けて反射可能であることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
7. 前記変換部が、前記光源から射出した光を前記偏光部材に向けて導光する導光部材を有し、
   該導光部材の入射面に、前記光源から射出した光の入射領域に開口を有する反射膜が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の照明装置。
8. 前記光源から射出する光量が所定値を越えたときに前記被照射面に入射する光を遮断する光ヒューズを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の照明装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の照明装置と、
   該照明装置から射出した光を画像信号に応じて変調する光変調手段とを備え、
   該光変調手段により変調された光を被投射部材に投射することを特徴とするプロジェクタ。
10. 前記照明装置を複数有し、
    前記複数の光源が、同一の冷却ユニットに接続されていることを特徴とする請求項９に記載のプロジェクタ。

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