JP2008216923A - 照明装置及び投影型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペックルノイズの視認を防止した照明装置及び投影型映像表示装置を提供する。
【解決手段】投影型映像表示装置２に備えられたレーザー素子３１_R 、３１_G 及び３１_B が出射する光束は、ダイクロイックミラー３３_R 、３３_G 及び３３_Bにより、光軸が一致させられ、円錐プリズム３４に入射し側面で全反射して、ライトトンネル３６に入射して強度分布が均一化されて光変調素子３９による映像信号に係る画像を有するように変調されて投影レンズ３１０によりスクリーン３に投影される。同時に、円錐プリズム３４は、駆動部３５により光軸と平行に振動させられ、ライトトンネル３６に入射する光束の光路は変化する。投影レンズ３１０により光路の変化が拡大されて、スクリーン３に投影される投影映像に発生するスペックルノイズの視認が防止される。
【選択図】図２

Description

本発明は、光束の均一化手段を有する照明装置及び投影型映像表示装置に関する。

プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、外部へ光を投射することによって外部のスクリーン又は壁等に映像を投影する投影型映像表示装置が用いられている。このような投影型映像表示装置は、液晶パネル又はＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等の光変調素子に映像信号に基づいた画像を形成させ、光変調素子で反射又は透過した光を外部へ投射することにより、光変調素子に形成された画像を外部へ投影する構成となっている。また、白色光源として超高圧水銀ランプ及びハロゲンランプが広く用いられている。

この場合、白色光源を各Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）フィルタ等に透過させ、レンズ等で集光してライトトンネル等の均一化手段に入射させ、強度分布を均一化させたＲＧＢ各色の光束とし、各色の画像を時分割でレンズ及びミラーからなる投影光学系により投影することによってカラー画像を投影する。均一化手段として、ライトトンネル又は拡散板等が用いられる。ライトトンネルは、内側に全反射面が形成された柱状構造をなしており、一方の端面からライトトンネルの内側反射面に所望の入射角度を有して入射した光束を、多重反射を伴って他方の端面に向かって内部を伝播させることにより、光束の強度分布を均一化する。

一方、ＲＧＢ各色の光束を出射する複数のレーザ素子を用い、均一化手段で光束の強度分布を均一化させ、カラー画像を投影する投影型映像表示装置が近年試みられている。レーザ素子の出射光束は、狭いスペクトル幅を有し色純度が高いため、複数のレーザ素子を用いて光の三原色に近い光束を得ることが可能であり、投影映像の色再現性に優れる。また、レーザ素子の出射光束が有するコリメート特性により、レーザ素子からスクリーンに到達するまでの光学系における光損失の低減及び光学系の小型化が可能となる。

しかしながら、レーザ素子の出射光束が有するコヒーレント特性により、スペックルノイズと呼ばれる輝度斑又は輝点がスクリーン上及びスクリーン手前の空間に発生し、投影映像の品質が低下する。図１５は、従来技術に係るスペックルノイズの発生原理を示す模式的説明図である。レーザ素子が出射する光束は、互いに略平行な無数の部分光束からなり、映像情報を含むように変調され変調光束となる。変調光束は、スクリーン１５１に入射して映像が投影される。

変調光束を構成する略平行な各部分光束は、スクリーン１５１の凹凸表面で拡散反射され、互いに非平行な部分光束となる。非平行な各部分光束の一部は、互いに交差する。スクリーンの凹凸表面で拡散反射され交差する部分光束Ｌ１５及びＬ１６は、交差した点で干渉する場合、高輝度な輝点１５２を発生させる。また、均一化手段又は投射光学系の各部における乱反射又は色収差等の発生により、スクリーン１５１に到達するまでの間に、互いに干渉し強度が増大した部分光束が発生することがある。Ｌ１７は、スクリーン１５１に到達するまでの間に発生した強度の増大した部分光束であり、スクリーン１５１上に輝点１５３を発生させる。

なお、部分光束Ｌ１８及びＬ１９は、スクリーンの凹凸表面で拡散反射され、交差せずに伝播する部分光束を示す。輝点１５２及び１５３を視聴者の目に付かなくするために、スクリーン１５１に到達する光束又はスクリーン上で乱反射した光束の光路を高速に変化
させる投影型映像表示装置が用いられている。この光路を変化させる投影型映像表示装置として、スクリーンを振動させる投影型映像表示装置、拡散板を回転又は振動させる投影型映像表示装置、及びレーザ素子を振動させる投影型映像表示装置が特許文献１乃至４に記載されている。
特開２００５−１０７１５０号公報 特開平１１−６４７８９号公報 特開２００５−３０１１６４号公報 特開２００５−１０７７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているスクリーンを振動させる投影型映像表示装置は、大型スクリーンに映像を投影する場合、大掛かりな振動機構が必要となり製造コストの上昇を招くという問題がある。

また、スクリーンを振動させる投影型映像表示装置は、単独で機能させることが不可能であるという問題がある。例えば、リアプロジェクションテレビ等の投影型映像表示装置とスクリーンが一体化した製品の場合、振動機能を有するスクリーンを製品の一部として組み込むことができるが、フロントプロジェクタ等の投影型映像表示装置の場合、レーザ素子を用いた投影型映像表示装置の専用スクリーンとして用意する必要がある。

また、特許文献１又は４に記載の投影型映像表示装置では、レーザ素子から出射する光束をレンズで集光してライトトンネルに入射させており、全光束を小径のままでライトトンネルに大きな入射角度を有して入射させることが困難である。従って、ライトトンネル内で多重反射を十分に繰り返して強度分布を均一化させるために、ライトトンネルに長い光路長を設ける必要があり、ライトトンネルを小型化できないという問題がある。また、レンズの屈折面で光束が一部反射されることにより、レンズを透過した光束に光損失が生じるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、全反射の臨界角の２倍角の補角より小さい頂角を有し、光束を均一化手段に入射させる錐体プリズムと、錐体プリズムを適宜の方向に駆動させる駆動部とを備えることにより、光束の光路を変化させてスペックルノイズの視認を防止すると共に、均一化手段の小型化及び光束の利用効率の向上が可能となる照明装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、錐体プリズムを光軸と平行に振動させる振動部を駆動部に設けることにより、小型の駆動部を用いてスクリーンに到達する光束の光路を大きく変化させてスペックルノイズの視認を防止する照明装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、簡単な構造である円錐形状を有する錐体プリズムを備えることにより、錐体プリズムの設計が容易となり生産コストを低減することにある。

本発明の他の目的は、錐体プリズムの底面の中心軸周りに、隣り合う面の法線が互いに非平行となるよう形成された複数の面を備え、複数の面に入射する光束のそれぞれの入射角度が変化するように錐体プリズムを回転させる回転部を備えることにより、スクリーンに到達する光束の光路を変化させてスペックルノイズの視認を防止することにある。

本発明の他の目的は、錐体プリズムの側面に複数の面を備え、複数の面に入射する光束のそれぞれの入射角度が変化するように錐体プリズムを中心軸周りに回転する回転部を設けることにより、回転に伴い光束の光路が瞬時及び離散的に大きく変化して、スペックル
ノイズの視認防止効果を向上させることにある。

本発明の他の目的は、異なる波長帯域の光束を平行に出射する複数の発光素子とダイクロイックミラーと駆動する錐体プリズムとを備えることにより、色純度が高くスペックルノイズが視認されない異なる波長帯域の光束を光軸が一致した状態で出射させるカラー映像投影用の高品質な照明装置を得ることにある。

本発明の他の目的は、前述のスペックルノイズが視認されず、色純度が高い光束を出射する照明装置と、照明装置から出射した光束を映像に係る変調光束群に変調する光変調素子と、変調光束群を被投影体へ投影する投影レンズとを備えることにより、投影映像中にスペックルノイズが視認されず、色再現性の良い高品質な投影画像を得る投影型映像表示装置を提供することにある。

本発明に係る照明装置は、光源と、該光源から出射された光束の強度分布を均一化する均一化手段とを備えた照明装置において、中心軸が前記光束の光軸と一致し、底面が前記光源に対向するように配置され、全反射の臨界角の２倍角の補角よりも小さい頂角を備え、前記光束を前記均一化手段に入射させる錐体プリズムと、該錐体プリズムを適宜の方向に駆動する駆動部とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、光源が出射した光束は、全反射の臨界角の２倍角の補角よりも小さい頂角を有する錐体プリズムの底面に入射し側面で全反射して均一化手段に入射し、強度分布が均一化される。駆動部は、錐体プリズムを駆動して、均一化手段及び光学系等を介してスクリーンに到達する光束の光路を変化させる。

本発明に係る照明装置は、前記駆動部は、前記錐体プリズムを前記光軸と平行に振動させる振動部を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、駆動部に備えられた振動部が錐体プリズムを光軸と平行に振動させてスクリーンに到達する光束の光路を変化させる。

本発明に係る照明装置は、前記錐体プリズムは、円錐形状を有することを特徴とする。

本発明にあっては、光源から出射した光束は、円錐形状を有する錐体プリズムに入射して側面で全反射し、均一化手段に入射する。

本発明に係る照明装置は、前記錐体プリズムの底面は、前記錐体プリズムの中心軸周りに複数の面を備え、該複数の面は、隣り合う面のそれぞれの法線が互いに非平行となるよう形成され、前記駆動部は、前記錐体プリズムを中心軸周りに回転させる回転部を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、錐体プリズムの底面に中心軸周りに備えられた複数の面に光束が入射する。複数の面は、隣り合う面の法線が互いに非平行となるよう配置されており、駆動部による錐体プリズムの回転に伴い、複数の面に入射する光束のそれぞれの入射角度が変化する。入射角度の変化により、スクリーンに到達する光束の光路は、変化する。

本発明に係る照明装置は、前記錐体プリズムは、側面に複数の面を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、光束は、錐体プリズムに備えられた複数の面に入射する。錐体プリ
ズムの回転に伴い複数の面に入射する光束のそれぞれの入射角度は変化することにより、スクリーンに到達する部分光束の光路は変化する。

本発明に係る照明装置は、前記光源は、異なる波長帯域の光束を平行に出射する複数の発光素子と、前記発光素子から出射された光束を選択的に反射及び透過させ、前記発光素子から出射された光束の光軸との交点が前記錐体プリズムの中心軸延長線上に位置する複数のダイクロイックミラーとを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、複数の発光素子が平行に出射した異なる波長帯域の光束は、それぞれ複数のダイクロイックミラーに入射して選択的に円錐プリズムに向けて反射及び透過し、光束の光軸と円錐プリズムの中心軸とが一致する。

本発明に係る投影型映像表示装置は、第１発明乃至第６発明のいずれか１つに記載の照明装置と、該照明装置から出射した光束を映像に係る変調光束群を形成する光変調素子と、前記変調光束を被投影体へ投影する投影レンズとを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、前述の照明装置は、光束の光路を変化させながら光束を光変調素子に対して出射する。光変調素子は、入射した光束を変調して映像に係る変調光束群を生成する。投影レンズは、光路が変化する変調光束群をスクリーンに投影して映像を投影する。

本発明にあっては、錐体プリズムの側面で全反射させて均一化手段に入射させる光束に含まれる部分光束は、レンズで屈折させて均一化手段に入射させる従来の方法と比較して、全光束を小径のままで均一化手段に大きな入射角度を有して無駄なく入射させることが可能となる。これにより、短い光路長で強度分布を均一にするために必要な回数の多重反射を得ることができ、均一化手段を小型化することが可能となる。また、錐体プリズムの側面で全反射されることにより、光損失がなく、高効率な照明装置の提供が可能となる。さらに、錐体プリズムを駆動する駆動部を備えることにより、均一化手段及び光学系等を介してスクリーンに到達する光束の光路を変化させてスペックルノイズの視認を防止することが可能となる。

本発明にあっては、錐体プリズムを光軸と平行に振動させる駆動部を備えることにより、小型の駆動部を用いて錐体プリズムからスクリーンに到達する光束を大きく変化させて、スペックルノイズが視認されない高品質な光束を出射する小型の照明装置を提供することが可能となる。

本発明にあっては、簡単な構造の円錐形状を有する錐体プリズムを備えることにより、錐体プリズムの設計が容易となり、照明装置の生産コストの低減が可能となる。

本発明にあっては、回転部による錐体プリズムの中心軸周りの回転に伴い、底面の中心軸周りに備えられた複数の面に入射する光束のそれぞれの入射角度が変化する。入射角度の変化により、スクリーンに到達する光束の光路は変化し、スペックルノイズの視認を防止することが可能となる。

本発明にあっては、錐体プリズムの側面に備えられた複数の面に入射する光束のそれぞれの入射角度が錐体プリズムの回転により変化しながら側面で全反射されることにより、回転に伴い光束の光路が瞬時及び離散的に大きく変化して、スペックルノイズの視認防止効果を向上させることが可能となる。

本発明にあっては、異なる波長帯域の光束を出射する複数の発光素子、複数のダイクロイックミラー及び駆動部により駆動される錐体プリズムを備えることにより、各発光素子が出射する光束の波長帯域に応じて各ダイクロイックミラーで特定波長の光束を反射及び透過させると共に光束の光路を変化させる。これにより、色純度が高くスペックルノイズが視認されない異なる波長帯域の光束を光軸が一致した状態で出射するカラー映像投影用の高品質な照明装置を得ることが可能となる。

本発明にあっては、色純度が高くスペックルノイズが視認されない光束を出射する照明装置と、光束を映像信号に係る変調光束に変調する光変調素子と、変調光束をスクリーンに投影する投影レンズを備えることにより、スペックルノイズが視認されず、色再現性の良い高品質な投影画像が得られる投影型映像表示装置の提供が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明に係る照明装置を用いた投影型映像表示装置の構成を示すブロック図である。図中の白抜矢印は光を示す。投影型映像表示装置２は、映像入力端子２１、映像処理部２２及び照明装置を含む投影部２７等で構成されており、映像入力端子２１に入力された映像信号を映像処理部２２で各種処理を行って映像デジタル信号に変換し、投影部２７で映像デジタル信号に基づいた画像を形成し拡大して外部に設けられたスクリーン３に投影する。

投影型映像表示装置２は、演算を行うＣＰＵ２３、演算に必要なプログラム等を記憶するＲＯＭ２４、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ２５及び投影型映像表示装置２の動作に対応した各操作を受付ける操作部２６を備えている。ＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５、映像処理部２２、操作部２６及び投影部２７とバス２３ａを介して接続されている。投影型映像表示装置２の外部に設けられた外部映像機器１から映像入力端子２１に与えられた映像信号は、映像処理部２２により映像デジタル信号に変換されバス２３ａを介してＣＰＵ２３に与えられる。

操作部２６は、受付けたキー操作に対応する信号を、バス２３ａを介してＣＰＵ２３に入力する。ＣＰＵ２３は、映像処理部２２から与えられた映像デジタル信号に基づいて投影部２７にＲＧＢ各色の画像を形成して投影するように制御すると共に、操作部２６から与えられた信号に対応する動作を実行する。

図２は、投影部２７の内部構成及びスクリーン３を示すブロック図である。図中の一点鎖線Ｌ₀ は、投影部２７に備えられた円錐プリズム（錐体プリズム）３４の中心軸延長線を示す。レーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_Bは、ピーク波長が例えば６２０ｎｍ〜６６０ｎｍ、５１０ｎｍ〜５６０ｎｍ及び４２０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲内にあるＲＧＢ各色の光束を出射するレーザ素子であり、同方向に光束を出射し、それぞれの光束の光軸が平行となるように所定の間隔を有して横一列に投影型映像表示装置２の筐体内に列置されている。

レーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B の出射側には、ＲＧＢ各色の光束を平行化するコリメートレンズ３２_R 、３２_G 及び３２_B が、各コリメートレンズの光軸が、各レーザ素子の出射光束の光軸と一致するように配置されている。コリメートレンズ３２_R 、３２_G 及び３２_B のそれぞれの光軸に対して４５°の角度をなし、光軸との交点が中心軸延長線Ｌ₀上に位置するようにダイクロイックミラー３３_R 、３３_G 及び３３_B がそれぞれ配置されている。

ダイクロイックミラー３３_R 、３３_G 及び３３_Bは、それぞれ例えば６２０ｎｍ〜７２０ｎｍ、５００ｎｍ〜５６０ｎｍ及び４００ｎｍ〜４７５ｎｍ（光束の各入射角度４５°、各反射率Ｒ≧９０％）の範囲にある波長を有する光束を反射させ、範囲外の波長を有する光束を透過させるミラーである。実施の形態１において、ダイクロイックミラー３３_R 、３３_G 及び３３_B は、それぞれＲ色の光束を反射するミラー、Ｒ色の光束を透過しＧ色の光束を反射するミラー、ＲＧ各色の光束を透過しＢ色の光束を反射させるミラーとして機能する。ダイクロイックミラー３３_R 、３３_G 及び３３_B の入射面は互いに平行に配置されている。

ダイクロイックミラー３３_R 、３３_G 及び３３_B の反射側には、円錐部の底面に、略同一寸法の直径を有する円柱部が形成され、円錐側面、円柱側面及び底面からなる円錐プリズム（錐体プリズム）３４が、底面をダイクロイックミラー３３_B に向けて配置されている。円錐プリズム３４の頂点側には、頂点が一端に挿入された角筒状のライトトンネル３６が、中心軸と中心軸延長線Ｌ₀が一致するように配置されており、円錐プリズム３４の底面は光束の入射面をなす。円錐プリズム（錐体プリズム）３４及びライトトンネル（均一化手段）３６は、複数のレーザ素子、コリメートレンズ及びダイクロイックミラーと共に本発明における照明装置を構成する。

カラー画像投影用の照明装置として用いる場合は、複数のレーザ素子並びにそれぞれに対応する複数のコリメートレンズ及びダイクロイックミラーで構成されるが、本発明に係る投影型映像表示装置は、カラー画像投影用に限るものではなく、単色の照明装置を構成する場合は、単一のレーザ素子及び単一のコリメートレンズで構成しても良い。レーザ素子を用いた単色の照明装置を構成する場合であっても、レーザ素子の出射光束が有するコヒーレント特性によりスペックルノイズが発生するため、本発明に係るスペックルノイズの視認防止対策をする必要があることは言うまでもない。

ライトトンネル３６の他端側には、リレーレンズ群３７が各レンズの光軸が中心軸延長線Ｌ₀と一致するように配置されている。リレーレンズ群３７の出射側には、リレーレンズ群３７の光軸と４５°の角度を有するようにミラー３８が配置されており、ミラー３８の反射側には、ミラー３８の法線に対して画像形成面が４５°をなすように光変調素子３９が配置されている。光変調素子３９の画像形成面の中心における法線と光軸とが一致するように投影レンズ３１０が配置されている。

投影レンズ３１０の出射側に対向するように投影型映像表示装置２の外部に設けられたスクリーン３が配置されている。円錐プリズム３４は、駆動部３５に取り付けられ、中心軸延長線Ｌ₀ に沿って振動するように構成されている。投影部２７のバス端子３１１は、ＣＰＵ２３のバス２３ａが接続され、バス端子３１１は、バス３１２を介してレーザ制御部３１ａ、駆動制御部３５ａ及び光変調素子制御部３９ａと接続されている。レーザ制御部３１ａは、レーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B へ電流を供給する電源回路を備えており、ＣＰＵ２３から与えられる制御信号に基づいて各レーザ素子へ供給する電源電流のオン・オフの切替を行い点灯及び消灯させる。

駆動制御部３５ａは、駆動部３５に備えられた後述するリニアアクチュエータをＣＰＵ２３から与えられる制御信号に基づいて適宜の振動周波数で振動させる。光変調素子制御部３９ａは、ＣＰＵ２３から与えられる制御信号に基づいて光変調素子３９に形成するＲＧＢ各色の画像及びＷ（白）色の光束を反射させる全反射面を形成させる。レーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B が出射したＲＧＢ各色の光束は、それぞれコリメートレンズ３２_R 、３２_G 及び３２_B を透過して平行光束もしくは所望の広がり角度分布を有するＲＧＢ各色の平行光束Ｌ_a に変換される。

コリメートレンズ３２_R により変換されたＲ色の平行光束Ｌ_a は、ダイクロイックミラー３３_R に４５°の角度を有して入射し、光軸が中心軸延長線Ｌ₀と一致するように反射され、中心軸延長線Ｌ₀上に位置するダイクロイックミラー３３_G 及び３３_B 、並びに円錐プリズム３４の底面に略垂直に入射する。コリメートレンズ３２_G により変換されたＧ色の平行光束Ｌ_a は、ダイクロイックミラー３３_G に４５°の角度を有して入射し、光軸が中心軸延長線Ｌ₀ と一致するように反射され、中心軸延長線Ｌ₀ 上に位置するダイクロイックミラー３３_Bを透過して円錐プリズム３４の底面に略垂直に入射する。

コリメートレンズ３２_B により変換されたＢ色の平行光束Ｌ_a は、ダイクロイックミラー３３_B に４５°の角度を有して入射し、光軸が中心軸延長線Ｌ₀ と一致するように反射され、円錐プリズム３４の底面に略垂直に入射する。また、レーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B が同時に点灯する場合は、コリメートレンズ３２_R 、３２_G 及び３２_B を透過して変換されたＲＧＢＷ各色の平行光束Ｌ_a が、それぞれダイクロイックミラー３３_R 、３３_G 及び３３_Bにより反射されて中心軸延長線Ｌ₀上で合成され、Ｗ色の平行光束Ｌ_a となり、円錐プリズム３４の底面に略垂直に入射する。

図３は、実施の形態１に係る円錐プリズム３４が取り付けられた駆動部３５を示す模式図であり、図４は、図３のIV−IV線における模式的断面図である。駆動部３５は、リニアアクチュエータ４１と、内径の異なる円筒状の取付部４２ａ及び把持部４２ｂを、それぞれの中心軸が互いに平行となるように連結部４２ｃで連結した支持部４２とで構成されている。リニアアクチュエータ４１は、円筒状の電磁石部４１ｂと、電磁石部４１ｂを摺動可能に貫通し、永久磁石を有した円柱状の可動子４１ａとからなり、電磁石部４１ｂの中心軸が、中心軸延長線Ｌ₀ と平行になるように投影型映像表示装置２の筐体の内底面に取付けられている。

支持部４２の取付部４２ａは、可動子４１ａが嵌合可能な内径を有しており、可動子４１ａの一端部が嵌合して取り付けられる。取付部４２ａの可動子４１ａへの固定は、例えば、取付部４２ａの外周面にネジ孔を設けてネジを螺着させ、ネジの先端を内周面から突出させて可動子４１ａの外周面と当接するようにすると良い。支持部４２の把持部４２ｂは、円錐プリズム３４と同心であり、円錐プリズム３４が嵌合可能な内径を有している。円錐プリズム３４は、円柱側面が把持部４２ｂに嵌合して支持部４２に取付けられる。

把持部４２ｂへの円錐プリズム３４の固定は、例えば、把持部４２ｂの外周面にネジ孔を設けてネジを螺着させ、ネジの先端を内周面から突出させて円錐プリズム３４の円柱側面と当接するようにすると良い。また、把持部４２ｂの内周面と円柱側面とを、接着剤を用いて接着させても良い。把持部４２ｂの内周面に円錐プリズム３４の円錐側面と当接する傾斜面を形成して、把持部４２ｂの内周面と円錐プリズム３４の円錐側面とを接着して固定しても良く、この場合、円錐プリズム３４は、円錐側面及び底面のみからなる形状としても良い。

駆動制御部３５ａは、ＣＰＵ２３からの制御信号に基づいて電磁石部４１ｂに、所定の電圧値を有し極性が所定の周期で反転する直流電圧、若しくは所定の実効値及び周波数を有する交流電圧を印加して可動子４１ａを往復運動させ、円錐プリズム３４を中心軸延長線Ｌ₀ 、すなわち円錐プリズム３４に入射する光束の光軸に沿って適宜の振動周波数で振動させる。円錐プリズム３４は、頂角が全反射の臨界角の２倍角の補角よりも小さい角度を有しており、入射したＲＧＢＷ各色の平行光束Ｌ_a を構成する各部分光束は、円錐側面で全反射し、中心軸延長線Ｌ₀を対称軸として反対に位置する円錐側面から出射する。

円錐プリズム３４から出射する部分光束からなる光束は、円環状の光軸断面を有する円環状光束Ｌ_b となり、ライトトンネル３６に入射する。円錐プリズム３４のライトトンネ
ル３６に対する挿入距離は、駆動部３５による円錐プリズム３４の光軸方向の振動の変位量、円錐プリズム３４から出射する円環状光束に含まれる部分光束の広がり角度、円錐プリズム３４の円錐側面から出射される部分光束の出射角度及びライトトンネル３６の内法等により最適な値を設定すると良い。

また、円錐プリズム３４の円錐側面から出射される部分光束の出射角度は、円錐プリズム３４の屈折率及び頂角の角度を円錐プリズム３４の材質の選択及び形状の設計により調整して最適な値にすると良い。円錐プリズム３４の円錐側面で全反射した光束は、中心軸延長線Ｌ₀ に対して線対称に位置する円錐側面から出射し、ライトトンネル３６のミラー面に到達する。ライトトンネル３６は、４枚の長方形状のミラーを反射面が内側となるよう張り合わせた中空直方体形状を有する。ライトトンネル３６の内側反射面は、ガラス等に金属を蒸着した全反射ミラー、又はコールドミラー等を用いると良い。

ライトトンネル３６の一端に入射した円環状光束Ｌ_b は、ライトトンネル３６の内側反射面で反射を繰り返しながら、すなわち多重反射して他端に向かって伝播し、強度分布の均一化が行われると共に矩形状の光軸断面を有する矩形状断面光束Ｌ_c に変換され、他端からリレーレンズ群３７に向けて出射する。ライトトンネル３６は、ミラーを張り合わせて構成されるだけでなく、金属、プラスチック及びガラス等からなる一体型のブロック材で構成しても良い。

短形状断面光束Ｌ_c は、リレーレンズ群３７を透過して光束全体の広がり角度が調整され、ミラー３８に４５°の角度を有して入射して反射し、矩形状平板状の素子であるＤＭＤを用いてなる光変調素子３９の画像形成面に入射する。時分割でＲＧＢ、又はＲＧＢＷの順に各色の矩形断面光束Ｌ_c が光変調素子３９に入射するように、レーザ制御部３１ａは、レーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B の点灯及び消灯をＣＰＵ２３からの制御信号に従って制御する。同時に光変調素子制御部３９ａは、ＣＰＵ２３からの制御信号に基づいてＲＧＢＷ各色の矩形状断面光束Ｌ_c に同期して、光変調素子３９の画像形成面に映像信号に基づいたＲＧＢＷ各色の画像を形成させる。

ＲＧＢ各色の矩形状断面光束Ｌ_c は、ＲＧＢ各色の画像が形成された光変調素子３９の画像形成面で反射し、ＲＧＢ各色の画像を含むように変調された矩形状断面光束Ｌ_c に変換される。Ｗ色の矩形状断面光束Ｌ_c は、全反射面が形成された光変調素子３９の画像形成面で反射される。矩形状断面光束Ｌ_c は、投影レンズ３１０で拡大され、投影型映像表示装置２の外部に設けられたスクリーン３に投影される。光変調素子３９として液晶パネルを用いて光変調素子３９を透過した変調光束を投影レンズ３１０によってスクリーン３に投影しても良い。

本実施例では、ＲＧＢＷの平行光束Ｌ_a を照射する例を示したが、これに限るものではなくレーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_Bのうち、同時点灯するレーザ素子の組み合わせを変更して、例えばレーザ素子３１_G 及び３１_Bを同時に点灯させてＹ（黄）色の平行光束Ｌ_a を照射させることにより、ＲＧＢＹ又はＲＧＢＷＹ等の順に各色平行光束Ｌ_a を光変調素子３９に入射させても良い。この場合、光変調素子制御部３９ａは、ＣＰＵ２３からの制御信号に基づいてＲＧＢＹ又はＲＧＢＷＹ各色の矩形状断面光束Ｌ_c に同期して、光変調素子３９の画像形成面に映像信号に基づいたＲＧＢＹ又はＲＧＢＷＹ各色の画像を形成させると良い。

次に時分割でＲＧＢＷ各色の画像を光変調素子３９の画像形成面に形成する方法の詳細について説明をする。ＣＰＵ２３は、映像処理部２２から与えられる映像デジタル信号の１フレームを４つのサブフレームに時分割する。ＣＰＵ２３は、１番目、２番目及び３番目のサブフレームに同期して、それぞれレーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B を点灯させ
、４番目のサブフレームに同期して全てのレーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B を同時点灯するようにレーザ制御部３１ａを制御する。

ＣＰＵ２３は、光変調素子制御部３９ａを制御し、光変調素子３９に、１番目、２番目３番目及び４番目のサブフレームに同期して映像信号のフレームに含まれるＲ色、Ｇ色、Ｂ色及びＷ色の画像をそれぞれ形成させる。これにより、ＲＧＢＷ各色の画像に変調された矩形状断面光束Ｌ_c が時分割でスクリーン３に投影されて、明るいカラー画像として認識される。次に円錐プリズム３４を振動させてレーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B からスクリーン３に到達する光束の光路を変化させる方法について説明する。

図５は、実施の形態１に係る円錐プリズム３４及びライトトンネル３６の一端と、光束に含まれる部分光束の光路とを示す断面模式図である。図中の一点鎖線Ｌ₀ は、図２と同様に円錐プリズム３４の中心軸を示しており、ライトトンネル３６は、中心軸が円錐プリズム３４の中心軸延長線Ｌ₀ と一致するように配置されている。平行光束Ｌ_a は、略円形断面を有するビーム状の光束であり、平行光束Ｌ_a の光軸が中心軸延長線Ｌ₀ と一致するように円錐プリズム３４の底面３４ｃに対して略垂直に入射する。図中の破線Ｌ_a1及び点線Ｌ_a2は、平行光束Ｌ_a に含まれ、光軸に対して線対称に位置する一対の部分光束の光路を示す。

図中の３４ａ及び３４ｂは、円錐プリズム３４の中心軸延長線Ｌ₀ に対して対称に位置する母線を示す。θ₁ 、θ₂ 及びｎは、それぞれ円錐プリズム３４の母線３４ａと中心軸延長線Ｌ₀ とが成す角度、部分光束Ｌ_a1 母線３４ａとが成す角度及び円錐プリズム３４の屈折率を示す。部分光束Ｌ_a1は、母線３４ａ上の点Ｔｂに対して、点Ｔｂにおける母線３４ａの垂線Ｎ１と光束Ｌ_a1とがなす角度、すなわち入射角が（９０°−θ₂ ）となるように入射し、入射角と同一の角度を有する出射角（９０°−θ₂ ）を有して全反射される。部分光束Ｌ_a1は、点Ｔｂにおいて全反射されるため色収差が発生せず、点Ｔｂを基点とした部分光束Ｌ_a1の広がり角度は、従来技術で用いられるレンズの屈折点を基点とした部分光束の広がり角度と比較して小さくなる。

次に部分光束Ｌ_a1は、母線３４ｂ上の点Ｔｃに対して入射角度θ₃ を有して入射する。点Ｔｃに入射した光束Ｌ_a1は、屈折角θ₄ を有して屈折し、母線３４ｂから出射してライトトンネル３６の内側反射面の一点Ｔｆに対して入射角（９０°−θ₇ ）を有して入射する。同様に部分光束Ｌ_a2は、部分光束Ｌ_a1の光路と中心軸延長線Ｌ₀に対して対称に位置する光路を有し、母線３４ａから出射する。従って、円錐プリズム３４の底面に略垂直に入射した平行光束Ｌ_a は、円環状光束に変換されて出射しライトトンネル３６に入射する。

三角形ＴａＴｂＴｃの内角の和、１８０°＝（θ₃ ＋９０°）＋２θ₁ ＋θ₂ の関係から、θ₃ は次式で与えられる。
θ₃ ＝９０°−（２θ₁ ＋θ₂ ） ・・・（１）
また、入射角θ₃ と屈折角θ₄ の関係は、空気の屈折率を１とし、スネルの法則を用いて
θ₄ ＝ｎ・θ₃ ・・・（２）
で与えられる。

ここで、θ₅ は、母線３４ｂの点Ｔｃにおける垂線Ｎ２と中心軸延長線Ｌ₀ とが成す角度を示す。三角形ＴａＴｃＴｄの内角の和、１８０°＝９０°＋θ₁ ＋θ₅ の関係から、θ₅ は次式で与えられる。
θ₅ ＝９０°−θ₁
垂線Ｎ２とライトトンネル３６の内側反射面とが角度θ₆ を成して交差する点をＴｅと
する。中心軸延長線Ｌ₀ とライトトンネル３６の内側反射面とは互いに平行であるから、
θ₆ ＝θ₅ ・・・（３）
となる。三角形ＴｃＴｅＴｆの内角と外角の関係θ₆ ＝θ₄ ＋θ₇ から、次式が与えられる。
θ₇ ＝θ₆ −θ₄ ・・・（４）

ここで、光束Ｌ_a1及びＬ_a2は、共に中心軸延長線Ｌ₀ に対して平行であるからθ₁ ＝θ₂ であり、これと式（１）乃至（４）とを用いてθ₇ をθ₁ 及びθ₂ で表すと以下の式が与えられる。
θ₇ ＝９０°（1−ｎ）＋θ₁ （３・ｎ−１） ・・・（５）

図６は、実施の形態１に係る光束の光路の変化を示す断面模式図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ円錐プリズム３４が初期位置にある場合及び中心軸延長線Ｌ₀ に沿ってライトトンネル３６の内部に進入する方向へ距離ｄ₁ を変位した場合の光束の光路の変化を、それぞれのライトトンネル３６の位置を対応付けて上下に並べて示している。部分光束Ｌ_a1及びＬ_a2は、ライトトンネル３６の内面に対して入射角及び反射角（９０°−θ₇ ）を有して、多重反射してライトトンネル３６内を伝搬し、ライトトンネル３６の出射面に到達する。

ライトトンネル３６の内側反射面と出射面との交点をＴｇ、光束Ｌ_a1又はＬ_a2とライトトンネル３６の出射面との交点を、それぞれＳ₁ 及びＳ₂ 、光束Ｌ_a1がライトトンネル３６の出射面近傍の内面に入射する点をＴｈとする。三角形ＴｇＳ₁Ｔｈにおいて、辺ＴｈＴｇの長さをｄ₂ とし、図６（ａ）で示すように円錐プリズム３４の中心軸延長線Ｌ₀方向の位置が初期位置にある場合の辺ＴｇＳ₁ の長さをｄ₂ すると次式が成り立つ。
ｄ₃ ＝ｄ₂ ・ＴＡＮ（θ₇ ） ・・・（６）

図６（ｂ）に示すように円錐プリズム３４が駆動部３５により、中心軸延長線Ｌ₀ に沿ってライトトンネル３６に進入する方向にｄ₁ 変位した場合の辺ＴｇＳ₁ の長さをｄ₅ とすると、
ｄ₅ ＝ｄ₄ ・ＴＡＮ（θ₇ ） ・・・（７）
となる。

図７は、実施の形態１に係るライトトンネル３６を出射面側から見た模式図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図６（ａ）及び（ｂ）の場合に対応する。交点Ｓ₁ 及びＳ₂ は、円錐プリズム３４が中心軸延長線Ｌ₀に沿ってライトトンネル３６に進入する方向にｄ₁ 変位するに従い、中心軸延長線Ｌ₀ から対称に離れる方向へライトトンネル３６の出射面上を変位する。ｄ₄ ＝ｄ₂ −ｄ₁ であるから、この出射部での変化量Δｄは
Δｄ＝｜ｄ₃ −ｄ₅ ｜ ・・・（８）
＝｜ｄ₂ ・ＴＡＮ（θ₇ ）−（ｄ₂ −ｄ₁ ）ＴＡＮ（θ₇ ）｜
＝｜ｄ₁ ・ＴＡＮ（θ₇ ）｜ ・・・（９）
となる。

ここで、実施の形態１を実際に試行した結果を示す。例として、円錐プリズム３４の屈折率ｎ＝１．５２及びθ₁ ＝θ₂ ＝３０°とした。（５）式よりθ₇ ＝６０°となり、また、移動量ｄ₁ ＝０．１ｍｍとした場合、光束の変化量Δｄは（９）式より、
Δｄ＝０．１・ＴＡＮ（６０°）
＝０．１７（ｍｍ） ・・・（１０）となる。ここで、スクリーン３の寸法が４０型であり、ライトトンネル３６の出射部の高さ方向の寸法が２ｍｍ程度である場合、投影倍率は、略３００倍となる。

これにより、スクリーン３上での光束の変化量Δｄ（Screen）は、
Δｄ（Screen）＝０．１７・３００＝５１ｍｍ ・・・（１１）
となる。駆動部３５の振動は、駆動中心軸Ｈ₀ を基準として光軸方向に対して正負方向の往復運動であるため、（１１）の値は２倍となり、スクリーン３上では、光束は１００ｍｍ変化する。ＣＰＵ２３が、円錐プリズム３４の振動周波数が１２０Ｈｚとなるように駆動部３５を制御した状態でスクリーン３上の投影画像を観察した場合、光束の変化は視認されず、均一な投影画像が確認された。

実施の形態１の効果を確認するために、スペックルノイズ対策を行わない場合、実施の形態１によりスペックルノイズの視認防止を試みた場合及び従来技術であるスクリーン３を振動させてスペックルノイズの視認防止を試みた場合について、それぞれスクリーン３上の投影画像の水平ラインの照度プロファイルを測定した。測定は、ＣＣＤカメラ（シャッター速度１／６０秒、解像度は８μｍ）を用いてスクリーン３上の投影映像の撮像を行い、特定水平ライン上の照度プロファイルを抽出して行った。

図８は、実施の形態１に係る投影型映像表示装置２の投影映像の照度プロファイルの実験データの特性図を示す。図８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、スペックルノイズの視認防止を行わない場合、実施の形態１によりスペックルノイズの視認防止を行った場合、及び従来技術であるスクリーン３を１２０Ｈｚの周波数及び１ｍｍ以下の変位量で振動させてスペックルノイズの視認防止を行った場合における照度プロファイルの実験データを、それぞれ示している。図８の各プロファイルの横軸及び縦軸は、それぞれ投射映像の水平ライン及び照射強度を示しており、実線で示す曲線は照度プロファイルの多項次近似曲線、すなわちスペックルノイズが発生していない場合の本来の照度プロファイルである。

表１は、照度ピーク位置のスペックルノイズの照度と本来の照度に対する比をスペックルノイズ量として規定した場合に、スペックルノイズ量と投影映像の品質の主観評価との対応関係を示す表である。図８（ａ）に示すスペックルノイズ対策を行わない場合の照度プロファイルにおいて、スペックルノイズ量は２.２程度に達している。映像全面にギラギラした斑点状の輝点が認識され、主観的に投影映像の品質が悪かった。

実施の形態１によりスペックルノイズの視認防止を試みた場合、図８（ｂ）に示す照度プロファイルからスペックルノイズ量は１．２以下となり、主観評価において投影映像に残るスペックルノイズが「目立たない」、「気にならない」及び「確認できない」状態にあった。従来技術であるスクリーン３を振動させる場合、図８（ｃ）に示す照度プロファイルからスペックルノイズ量は１．４程度であり、光束の変化量が少ないため、線状のスペックルノイズが視認され、主観評価において投影映像に残るスペックルノイズが「目立たない」、「やや気になる」及び「凝視で確認」状態にあった。

実施の形態１に係る照明装置は、従来技術と比較して、より効果的にスペックルノイズの視認を防止した光束を出射し、この照明装置を用いた投影型映像表示装置は、高品質な投影映像を与えることが実験結果により示された。また、実施の形態１に係る照明装置及び投影型映像表示装置は、従来から照明装置及び投影型映像表示装置に用いられている光学系に円錐プリズム３４及び駆動部３５を付加した簡単な構成となっているため、装置の大型化及びコストの大幅な増加を招くことなしに実施することが可能である。

スペックルノイズの発生は、ＲＧＢＷ各色の光束によって異なる場合がある。したがって、駆動部３５は、常に一定の周波数で円錐プリズム３４を振動させる場合に限るものではなく、各レーザ素子３１_R 、３１_G 、３１_B の点灯に同期して、駆動部３５の振動周波
数をＲＧＢＷ各色の光束により発生するスペックルノイズの視認防止に適した各周波数に時分割で変更して円錐プリズム３４を振動させるようにしても良い。リニアアクチュエータ４１は、電磁式のリニアアクチュエータを用いたが、これに限るものではなく、ピエゾ式、超音波式及び高周波式リニアアクチュエータを用いても良い。

尚、実験においては、レーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B として、レーザダイオードを用いたが、気体レーザ、液体レーザ又はレーザダイオード以外の固体レーザを用いても良い。レーザ素子としてレーザダイオードを用いた投影型映像表示装置は、超高圧水銀ランプ及びハロゲンランプを用いた従来の投影型映像表示装置と比較して光源の長寿命化が可能となる。

実施の形態２
図９は、実施の形態２に係る錐体プリズム５０を示す斜視図である。図１０は、錐体プリズム５０を頂点側から見た模式図であり、図１１は、図１０のXI−XI線における模式的断面図である。尚、実施の形態２の投影型映像表示装置は、実施の形態１の円錐プリズム３４を実施の形態２に係る錐体プリズム５０の中心軸が実施の形態１の中心軸延長線Ｌ₀ と一致するように錐体プリズム５０と置き換えると共に、実施の形態１の駆動部３５を実施の形態２に係る駆動部と置き換えた構成であり、その他の構成は、実施の形態１と同等である。錐体プリズム５０は、それぞれ３個の異なる形状の２種類の部分錐体部５１及び５２から構成された形状を有する複合プリズムである。

部分錐体部５１は、分割円錐部５１ａ及び分割円柱部５１ｂから構成された形状をなす。分割円錐部５１ａは、高さＨ₁ 及び底面の半径Ｒ₁ を有する円錐を中心軸を含む分割断面で６等分し、扇形底面及び円錐側面からなる形状を有する。分割円柱部５１ｂは、所定の高さ及び半径Ｒ₂ を有する円柱を中心軸を含む分割断面で６等分し、互いに対向する扇形平面のうち、一扇形平面を扇形上面とし、他扇形平面を扇形上面に対して傾斜角θをなす傾斜扇形底面とした形状を有する。部分錐体部５１は、分割円錐部５１ａの扇形底面と分割円柱部５１ｂの扇形上面の一部とが、それぞれの分割断面が同一平面をなすように接合された形状を有する。半径Ｒ₁ 及び半径Ｒ₂ は、Ｒ₁ ＜Ｒ₂ を満たすようにすると良い。

部分錐体部５２は、分割円錐部５２ａ及び分割円柱部５２ｂから構成された形状をなす。分割円錐部５２ａは、分割円錐部５１ａの高さＨ₁ と異なる高さＨ₂ 及び底面の半径Ｒ₂ を有する円錐を中心軸を含む分割断面で６等分し、扇形底面及び円錐側面からなる形状を有する。分割円柱部５２ｂは、分割円柱部５１ｂと略同一寸法の高さ及び半径Ｒ₂ を有する円柱を中心軸を含む分割断面で６等分し、扇形底面及び扇形上面を備えた形状を有する。部分錐体部５２は、分割円錐部５２ａの扇形底面と分割円柱部５２ｂの扇形上面の一部とが、それぞれの分割断面が同一平面をなすように接合された形状を有する。

錐体プリズム５０は、それぞれ３個の部分円錐部５１及び５２を、それぞれの中心軸が一致するように中心軸周りに一周に渡って交互に配置した形状をなし、複数の扇形底面からなり、隣り合う扇形底面のそれぞれの法線が互いに非平行となるよう形成された底面、複数の円錐側面からなる錐体側面及び円柱側面から形成されている。錐体プリズム５０は、このような形状を持つ一体成型された複合プリズムとして形成するのが好ましい。

図１２は、実施の形態２に係る錐体プリズム５０が取り付けられた駆動部を示す斜視図である。駆動部は、投影型映像表示装置２の筐体の内底面に回転軸が中心軸延長線Ｌ₀ と平行となるように取付けられた回転モータ６６を備えている。回転モータ６６の回転軸６５の軸端には、中心軸延長線Ｌ₀ と平行な回転軸を有する駆動歯車６４が設けられている。駆動歯車６４の外周に一周に渡って設けられた歯部６４ａは、円環状の取付歯車６１の
外周面に一周に渡って設けられた歯部６１ａと歯合する。円環状の軸受６２及び６３は、取付歯車６１の歯部６１ａと間隙を有した状態で、開口部に取付歯車６１の両端近傍の外周面が嵌合され、取付歯車６１を軸受けする。

取付歯車６１は、錐体プリズム５０と同心であり、錐体プリズム５０の半径Ｒ₂ を有する円柱側面が嵌合可能な内径を備えている。錐体プリズム５０は、円柱側面が取付歯車６１の開口に嵌合されて取付歯車６１に取付けられる。錐体プリズム５０の取付歯車６１への固定は、例えば、取付歯車６１の外周面にネジ孔を設けてネジを螺着させ、ネジの先端を内周面から突出させて錐体プリズム５０の円柱側面と当接するようにすると良い。また、取付歯車６１の内周面と錐体プリズム５０の円柱側面とを、接着剤を用いて接着させても良い。

図１３は、図１２の取付歯車６１並びに軸受６２及び６３の中心軸を含む断面を示す模式的断面図である。取付歯車６１は、歯部６１аと両端部との間の外周面に、それぞれ一周に渡って溝部が形成されている。また、軸受６２及び６３は、内周面に一周に渡って取付歯車６１の溝部の幅寸法と略同一の幅を有する溝部が形成されている。取付歯車６１は、複数のボールベアリング６６、６６、…を取付歯車６１の溝部並びに軸受６２及び６３の溝部との間に挟み込んだ状態で軸受６２及び６３により軸受けされる。これにより、錐体プリズム５０は、軸受６２及び６３により軸受けされた状態で中心軸を回転軸として円滑に回転する。

駆動制御部３５ａは、ＣＰＵ２３より指示された回転数と回転軸６５に取り付けられた図示しない回転センサーにより取得した回転数とが一致するように回転モータ６６に印加する電圧をフィードバック制御し、錐体プリズム５０を適宜の回転数で回転させる。錐体プリズム５０に光束が入射した場合、分割円柱部５１ｂの傾斜扇形底面に入射する部分光束の入射角度は、分割円柱部５２ｂの扇形底面に入射する部分光束の入射角度と角度θ異なる。また、分割円錐部５１ａの高さＨ₁ 及び半径Ｒ₁ は、分割円錐部５２ａの高さＨ₂ 及び半径Ｒ₂ と異なることにより、分割円錐部５１ａの円錐側面への部分光束の入射角度は、分割円錐部５２ａの円錐側面への入射角度と異なる値となる。

従って、錐体プリズム５０を回転させることにより、ライトトンネル３６に入射する光束の光路は変化し、スクリーン３上に到達した光束の光路も変化する。部分錐体部５１及び５２の回転軸周りの境界には、段差が存在するためにスクリーン３上に到達した光束の光路は、回転により瞬時及び離散的に変化する。これにより、スペックルノイズの視認防止効果が向上する。

回転モータ６６により錐体プリズム５０を映像デジタル信号の１フレーム中に１回転させて、１フレーム中で６回、光束の光路を変化させて、実施の形態１と同様に照度プロファイルを測定した。スペックルノイズ量は、１．２倍以下となり、高品質な投影映像が得られた。部分錐体部５１の半径Ｒ₁ 、高さＨ₁及び傾斜角θが、それぞれ部分錐体部５２の半径Ｒ₂ 、高さＨ₂ 及び扇形底面と中心軸とがなす角と全て異なる形状を示したが、これに限るものではなく、このうち少なくとも１つが異なっていれば良い。

図１４は、実施の形態２に係る錐体プリズム５０の他の例を示す模式的断面図である。分割円錐部５１ａと分割円錐部５２ａは、それぞれ異なる寸法を有する底面の半径Ｒ₁ 及びＲ₂ 、並びに同一寸法の高さＨ₂ を有している。また、分割円柱部５１ｂは、中心軸を法線とする平面に対して角度θ傾斜した傾斜扇形底面を有し、分割円柱部５２ｂは、中心軸と垂直な扇形底面を有する。このような形状の錐体プリズム５０を駆動部により回転させた場合においても、スクリーン３に到達した光束の光路は変化し、スペックルノイズの視認を防止する。

部分錐体部５１及び５２として、円錐を６分割した分割円錐部及び円柱を６分割した分割円柱部からなる形状を示したが、これに限るものではなくそれぞれ７分割以上に分割した分割円錐部及び分割円柱部からなる形状でも良い。また、錐体プリズム５０は、２種類の形状を有する部分錐体部５１及び５２で構成される場合を示したが、３種類以上の部分錐体部で構成される形状でも良い。但し、スクリーンに到達する光束の光路を大きく変化させるために、同一形状を有する部分錐体部が中心軸周りに隣り合うことがないように形成することが好ましい。錐体プリズム５０は、中心軸周りに隣り合う部分錐体部の接合面に段差を有する構造を示したが、連続的に接合するように曲面を形成しても良い。

ＣＰＵ２３は、一定の回転数で錐体プリズム５０を回転させるように駆動制御部３５ａに指示する場合に限るものではなく、レーザ素子３１_R 、３１_G 及び３１_B の点灯に同期して、錐体プリズム５０の回転数をＲＧＢ各色の光束に発生するスペックルノイズの視認防止に適した回転数に時分割で変更するように駆動制御部３５ａに指示してもよい。

駆動部は、実施の形態１で示した駆動部３５と組み合わせて錐体プリズム５０の回転運動及び実施の形態１で示した振動とを同時に行うように構成しても良い。この場合、スクリーン３上に投射される光束の光路をさらに大きく変化させてスペックルノイズの視認防止効果を向上させることが可能となる。

実施の形態２に係る投影型映像表示装置は、実施の形態１の円錐プリズム３４及び駆動部３５を除き同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。

本発明に係る照明装置を用いた投影型映像表示装置の構成を示すブロック図である。 投影部の内部構成及びスクリーンを示すブロック図である。 実施の形態１に係る円錐プリズムが取り付けられた駆動部を示す模式図である。 図３のIV−IV線における模式的断面図である。 実施の形態１に係る円錐プリズム及びライトトンネルの一端と、部分光束の光路とを示す断面模式図である。 実施の形態１に係る光束の光路の変化を示す断面模式図である。 実施の形態１に係るライトトンネルを出射面側から見た模式図である。 実施の形態１に係る投影型映像表示装置の投影映像の照度プロファイルの特性図である。 実施の形態２に係る錐体プリズムを示す斜視図である。 錐体プリズムを頂点側から見た模式図である。 図１０のXI−XI線における模式的断面図である。 実施の形態２に係る錐体プリズムが取り付けられた駆動部を示す斜視図である。 取付歯車並びに軸受の中心軸を含む断面を示す模式的断面図である。 実施の形態２に係る錐体プリズムの他の例を示す模式的断面図である 従来技術に係るスペックルノイズの発生原理を示す模式的説明図である。

符号の説明

３ スクリーン
３１_R 、３１_G 、３１_B レーザ素子
３１ａ レーザ制御部
３２_R 、３２_G 、３２_B コリメートレンズ
３３_R 、３３_G 、３３_B ダイクロイックミラー
３４ 円錐プリズム
３５ 駆動部
３５ａ 駆動制御部
３６ ライトトンネル
３７ リレーレンズ群
３８ ミラー
３９ 光変調素子
３９ａ 光変調素子制御部
３１０ 投影レンズ
３１１ バス端子
３１２ バス
Ｌ₀ 中心軸延長線
Ｌ_a 平行光束
Ｌ_b 円環状光束
Ｌ_c 矩形状断面光束

Claims (7)

1. 光源と、該光源から出射された光束の強度分布を均一化する均一化手段とを備えた照明装置において、
   中心軸が前記光束の光軸と一致し、底面が前記光源に対向するように配置され、
   全反射の臨界角の２倍角の補角よりも小さい頂角を備え、
   前記光束を前記均一化手段に入射させる錐体プリズムと、
   該錐体プリズムを適宜の方向に駆動する駆動部とを
   備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記駆動部は、前記錐体プリズムを前記光軸と平行に振動させる振動部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. 前記錐体プリズムは、円錐形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記錐体プリズムの底面は、前記錐体プリズムの中心軸周りに複数の面を備え、
   該複数の面は、隣り合う面のそれぞれの法線が互いに非平行となるよう形成され、
   前記駆動部は、前記錐体プリズムを中心軸周りに回転させる回転部を備えること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の照明装置。
5. 前記錐体プリズムは、側面に複数の面を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の照明装置。
6. 前記光源は、異なる波長帯域の光束を平行に出射する複数の発光素子と、
   前記発光素子から出射された光束を選択的に反射及び透過させ、前記発光素子から出射された光束の光軸との交点が前記錐体プリズムの中心軸延長線上に位置する複数のダイクロイックミラーと
   を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の照明装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の照明装置と、
   該照明装置から出射した光束を映像に係る変調光束群を形成する光変調素子と、
   前記変調光束を被投影体へ投影する投影レンズと
   を備えることを特徴とする投影型映像表示装置。

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