JP2012145804A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】スペックルノイズを確実に抑制することが可能なプロジェクターを提供する。
【解決手段】レーザー光を射出する光源１１と、光源１１から射出されたレーザー光を拡散して第１拡散光として射出する第１拡散素子１２と、第１拡散素子１２から射出された第１拡散光を拡散して第２拡散光として射出する第２拡散素子１４と、第２拡散素子１４から射出された第２拡散光を変調する光変調素子２０と、を備え、第２拡散素子１４から射出される第２拡散光の拡散強度分布は、当該第２拡散光の中心軸にまたがって連続的な分布であり、且つ、当該第２拡散光の中心軸にまたがって平坦部を有する分布である。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターに関するものである。

プロジェクター用の光源として高出力な光が得られるレーザー光源が注目されている。レーザー光源は、高圧水銀ランプに比べて、色再現性に優れること、瞬時点灯が容易であること、長寿命であること等の長所を有している。しかしながら、レーザー光はコヒーレント光であるため、スクリーン上には、干渉によって生じたスペックルと呼ばれる斑点模様が表示され、表示品質を低下させる原因となる。

このような問題を解決するための技術が検討されており、例えば、特許文献１のプロジェクターでは、スクリーン上の任意の一点に対する配光角が所定の角度以上となるように光変調素子の特性及び配置が設定されている。配光角を大きくすると、スペックルによる表示品質の低下（スペックルノイズ）を抑制することができることが知られている。

特開２０１０−１９７９１６号公報

しかしながら、配光角を大きくするだけではスペックルノイズを十分に抑制することができない。
例えば、拡散素子と光変調素子との間の光の光路上には、拡散素子から射出された光の強度分布を均一化させるためにフライアイ光学系やロッド光学系を設ける構成がある。このような光学系から射出される光の拡散強度分布は離散的となり、このような角度分布が光変調素子を透過した後も保存されることで、スクリーンに入射する角度分布が著しく不均一になり、投写画像がスペックルにより劣化される場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、スペックルノイズを確実に抑制することが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のプロジェクターは、レーザー光を射出する光源と、前記光源から射出された前記レーザー光を拡散して第１拡散光として射出する第１拡散素子と、前記第１拡散素子から射出された第１拡散光を拡散して第２拡散光として射出する第２拡散素子と、前記第２拡散素子から射出された第２拡散光を変調する光変調素子と、を備え、前記第２拡散素子から射出される第２拡散光の拡散強度分布は、当該第２拡散光の中心軸にまたがって連続的な分布であり、且つ、当該第２拡散光の中心軸にまたがって平坦部を有する分布であることを特徴とする。

このプロジェクターによれば、光源から射出されたレーザー光が第１拡散素子と第２拡散素子とによって二重に拡散される。このため、第２拡散素子から射出される第２拡散光の拡散強度分布は連続的な分布となり、離散的な分布とはならない。このような角度分布が光変調素子を透過した後も保存されることで、スクリーンに入射する角度分布が連続的な分布となり、スペックルノイズが抑制された投写画像が得られる。また、当該拡散強度分布は、光強度の高い第２拡散光が射出される部分に平坦部を有する分布である。つまり、光強度の高い第２拡散光が射出される部分において突出部を有する分布とはならず、いわゆるフラットトップ型の分布となる。このため、光強度の高い第２拡散光の中心軸に近い部分においてスペックルの干渉の度合いが弱め合う。このような光強度分布が光変調素子を透過した後も保存されることで、スクリーンに入射する光強度分布が平均化した分布となり、投写画像においてスペックルが目立ちにくくなる。したがって、スペックルノイズを確実に抑制することが可能なプロジェクターを提供することができる。
なお、ここで言う拡散強度分布とは、第２拡散素子の射出端面に対して垂直な面内の分布である。

前記プロジェクターにおいて、前記第１拡散素子から射出された第１拡散光を平行な光線束として前記第２拡散素子に向けて射出する平行化レンズを備えていてもよい。

このプロジェクターによれば、平行化レンズによって第１拡散素子からの第１拡散光が第２拡散素子に垂直に入射する。このため、第２拡散素子を平行な光線束として射出された第１拡散光の進行方向にある程度移動させた場合でも、第１拡散素子からの第１拡散光を第２拡散素子に十分に入射させることができる。これにより、第２拡散素子を配置する際に要求される位置精度が緩和される。よって、組立てが容易になる。

前記プロジェクターにおいて、前記第２拡散素子から射出された第２拡散光を集光して前記光変調素子に向けて射出する集光レンズを備えていてもよい。

このプロジェクターによれば、集光レンズによって第２拡散素子からの第２拡散光が光変調素子に集光して入射する。このため、第２拡散光が光変調素子の外部に漏れることを抑制して変調された光を取り出すことができる。よって、光の利用効率を向上させることができる。

前記プロジェクターにおいて、前記光変調素子は、前記第２拡散素子の前記第２拡散光が射出される側の面に近接して配置されていてもよい。

このプロジェクターによれば、第２拡散素子からの第２拡散光が光変調素子の外部に漏れることを抑制して変調された光を取り出すことができる。よって、光の利用効率を向上させることができる。また、第２拡散素子と光変調素子との間の光の光路上に集光レンズを配置する構成に比べて、装置の簡素化を図ることができる。

前記プロジェクターにおいて、前記第２拡散素子から射出された第２拡散光の強度分布を均一化させるロッドレンズを備えていてもよい。

このプロジェクターによれば、ロッドレンズによって面内輝度分布が均一化した光を取り出すことができる。よって、輝度ムラを低減することができる。

前記プロジェクターにおいて、前記第２拡散素子の前記第１拡散光が照射される領域を時間的に変動させる駆動装置を備えていてもよい。

このプロジェクターによれば、第２拡散素子に入射する光の位置が刻々と変化するため、この変化に伴い、視認されるスペックルが移動したり、スペックルのパターンが複雑に変化したりする。その結果、人間の眼の残像時間内でスペックルのパターンが積分平均化され、スペックルが視認されにくくなる。よって、高画質な画像を投影することが可能となる。

前記プロジェクターにおいて、前記駆動装置は、前記第２拡散素子を所定の回転軸の周りに回転させるモーターを含んでいてもよい。

このプロジェクターによれば、簡単な構成で高画質な画像を投影することが可能となる。また、第２拡散素子に入射する光の位置に死点（動きが一瞬止まる点）が発生しないため、人間の眼の残像時間内でスペックルが認識されることはない。よって、スペックルノイズをより確実に抑えることが可能となる。

前記プロジェクターにおいて、前記第２拡散素子は、ホログラム素子であってもよい。

このプロジェクターによれば、ホログラム素子による回折現象を利用して、第２拡散素子から射出される光の拡散強度分布を容易に制御することができる。このため、光変調素子に入射する光の拡散強度分布の光強度を、光変調素子に入射する光の波形パターンの全域で平均化することが可能となり、スペックルノイズをより確実に抑制することが可能となる。

前記プロジェクターにおいて、前記第２拡散素子は、レンズアレイまたは内部に光を拡散させる拡散粒子が分散されてなる拡散板であってもよい。

このプロジェクターによれば、簡単な構成で光を拡散させることができる。

前記プロジェクターにおいて、前記第１拡散素子は、ホログラム素子であってもよい。

このプロジェクターによれば、ホログラム素子による回折現象を利用して、第１拡散素子から射出される光の拡散強度分布を容易に制御することができる。このため、第２拡散素子に入射する光の面内輝度分布を均一化することが容易になり、輝度ムラを低減することが可能となる。

前記プロジェクターにおいて、前記第１拡散素子は、レンズであってもよい。

このプロジェクターによれば、簡単な構成でレーザー光を広げることができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図である。 同、プロジェクターの概略構成を示す光路図である。 同、第２拡散素子を示す模式図である。 配光特性を例示するグラフである。 同、第２拡散素子から射出される光の拡散強度分布を示す図である。 同、第２拡散素子から射出される光の拡散強度分布を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図である。 本発明の第４実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図である。 第２拡散素子の第１変形例を示す図である。 第２拡散素子の第２変形例を示す図である。 第１拡散素子の第１変形例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

［第１実施形態］
本発明のプロジェクターの一実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態においては、プロジェクター１として光変調素子で生成された画像情報を含む色光を投写光学系を介してスクリーン（被投写面）上に投写する投写型のプロジェクターを例に挙げて説明する。

図１に示すように、プロジェクター１は、光源装置１０と、光変調素子２０と、ダイクロイックプリズム３０と、投写光学系４０とを備えている。

光源装置１０は、赤色光を射出する赤色光源装置１０Ｒ、緑色光を射出する緑色光源装置１０Ｇ、青色光を射出する青色光源装置１０Ｂ、とからなる。

光変調素子２０は、赤色光源装置１０Ｒから射出された光を画像情報に応じて光変調する２次元の赤色用光変調素子２０Ｒと、緑色光源装置１０Ｇから射出された光を画像情報に応じて光変調する２次元の緑色用光変調素子２０Ｇと、青色光源装置１０Ｂから射出された光を画像情報に応じて光変調する２次元の青色用光変調素子２０Ｂとからなる。

ダイクロイックプリズム３０は、各光変調素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂにより変調された各色光を合成するものである。

投写光学系４０は、ダイクロイックプリズム３０で合成された光をスクリーン５０上に投写するものである。

各光源装置１０（赤色光源装置１０Ｒ、緑色光源装置１０Ｇ、青色光源装置１０Ｂ）は、光源１１から射出されるレーザー光の光路に沿って見ると、光源１１、第１拡散素子１２、平行化レンズ１３、第２拡散素子１４、集光レンズ１６がこの順に配置された構成となっている。各光源装置１０において、各第２拡散素子１４には、駆動装置１５が取り付けられている。

図２は、本実施形態に係るプロジェクター１の概略構成を示す光路図である。図２では、光源１１から射出されたレーザー光がスクリーン５０に投射される光路図を見易くするために、第２拡散素子１４、集光レンズ１６、スクリーン５０を直線配置として示し、光変調素子２０、ダイクロイックプリズム３０、投写光学系４０の図示を省略している。

光源１１は、レーザー光を射出する光源である。赤色光源１１Ｒは赤色のレーザー光を射出する光源である。緑色光源１１Ｇは緑色のレーザー光を射出する光源である。青色光源１１Ｂは青色レーザー光を射出する光源である。

第１拡散素子１２は、光源１１から射出されたレーザー光を拡散して第１拡散光として射出するものである。具体的には、第１拡散素子１２は、光源１１から射出されたレーザー光を所定のスポットサイズを持った光線束に広げる機能を有する。本実施形態では、第１拡散素子１２としてホログラム素子を用いる。第１拡散素子１２から射出された第１拡散光は、平行化レンズ１３に入射する。

平行化レンズ１３は、第１拡散素子１２から射出された第１拡散光を平行な光線束として第２拡散素子１４に向けて射出するものである。第１拡散光は、平行化レンズ１３で平行化されて第２拡散素子１４に垂直に入射する。

第２拡散素子１４は、第１拡散素子１２から射出された第１拡散光を拡散して第２拡散光を生成し、射出端面１４ｂから射出させるものである。本実施形態では、第２拡散素子１４としてホログラム素子を用いる。第２拡散素子１４から射出された第２拡散光は集光レンズ１６に入射する。

図３は、本実施形態に係る第２拡散素子１４を示す模式図である。第２拡散素子１４は、例えば石英（ガラス）、透明な合成樹脂等、光を透過可能な材料で形成することが可能である。また、本実施形態では、第２拡散素子１４として表面レリーフ型のホログラム素子を用いる。ホログラム素子としては、例えば、ガラス基板に計算機で計算して人工的に作成した凹凸構造が形成された計算機合成ホログラム（ＣＧＨ ：Computer Generated Hologram、以下ＣＧＨと称す。）を用いることができる。このＣＧＨは回折現象を利用して入射光の波面を変換する波面変換素子である。特に位相変調型のＣＧＨは入射光波のエネルギーをほとんど失うことなく波面変換が可能である。このように、ＣＧＨは均一な強度分布や単純な形状の強度分布を発生させることができる。

具体的には、第２拡散素子１４は、その表面に互いに異なる深さの複数の矩形状の凹部（凹凸構造）１４Ｍを有している。また、凹部１４Ｍどうしの間の複数の凸部も互いに異なる高さを有している。そして、凹部１４Ｍどうしのピッチｄ及び凹部１４Ｍの深さ（凸部の高さ）ｔを含む第２拡散素子１４の表面条件を適宜調整することにより、第２拡散素子１４に所定の拡散機能を持たせることができる。その表面条件を最適化する設計手法としては、例えば反復フーリエ法など、所定の演算手法（シミュレーション手法）が挙げられる。
例えば、図３に示す第２拡散素子１４の深さｔ１は、約１００ｎｍであり、光軸Ｏ方向の厚みは１μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましい。

次に、第２拡散素子１４から射出された第２拡散光について説明する。
図２に示すように、平行化レンズ１３から射出された光は、第２拡散素子１４の入射端面１４ａに対して垂直な方向から入射し、第２拡散素子１４の射出端面１４ｂから散乱角θで射出され、集光レンズ１６から図示略の投写光学系４０を経てスクリーン５０に投写される。

ここで、第２拡散素子１４の点Ｑにおいて拡散される光について説明する。ここで、第２拡散素子１４において拡散された光は所定の幅を有する光となり、平面視したときの上端側の光線をＬ１とし、光の中心軸の光線をＬ２とし、下端側の光線をＬ３とする。また、第２拡散素子１４により拡散された光は、集光レンズ１６から図示略の投写光学系４０を経て、スクリーン５０の上端側に集光する。このとき、光線Ｌ１，光線Ｌ２，光線Ｌ３の第２拡散素子１４からスクリーン５０までの光路長（光学的距離）はＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３となっている。

なお、集光レンズの中心に対応する第２拡散素子１４の点Ｑ０から射出された光も所定の幅を有する光となる。点Ｑ０から射出された光を平面視したときの上端側の光線をＬ１ａとし、光の中心軸の光線をＬ２ａとし、下端側の光線をＬ３ａとする。第２拡散素子１４の中心Ｑ０において拡散された光は、集光レンズ１６から図示略の投写光学系４０を経て、スクリーン５０の上端側に集光する。このとき、光線Ｌ１ａと光線Ｌ３ａとの光路長が同じになるため、光線Ｌ１ａと光線Ｌ２ａとの光路差と、光線Ｌ２ａと光線Ｌ３ａとの光路差とが同じになる。

図４（ａ）、（ｂ）は、拡散角に対する光強度の分布を例示するグラフである。なお、図４（ａ）、（ｂ）において、横軸は光束の中心軸を０°とした拡散角を示し、縦軸は光束の規格化された光強度を示している。

図４（ａ）は、一般的な拡散分布であるガウシアン分布を示している。光の拡散角の評価は、例えば拡散角に対する光強度の分布について標準偏差を求めること等により行うことができる。標準偏差が大きくなるほど、拡散角が大きいことを意味する。

スペックルの干渉パターンを多く発生させ、スペックルコントラストを低下するためには、拡散角を大きくすればよく、具体的には、光束全体の光量に対して光束の中心軸から離れた部分における光量（広角成分）の占める割合を大きくすればよい。拡散角や光強度は、第２拡散素子１４の屈折率や凹凸のピッチ、凹凸の疎密等により調整することができる。これにより、図４（ｂ）に示すような配光特性にするとよい。

図４（ｂ）は、光強度がフラットトップ型の分布になっている例である。フラットトップ型の分布において、光強度は光束の中心軸（拡散角０°）で最大となっているとともに、光束の中心軸周り（ここでは拡散角が−３°〜３°程度）で略均一になっている。つまり、光強度分布は、光束の中心軸にまたがって平坦部を有している。第２拡散素子１４から射出される光束をフラットトップ型にすれば、図４（ａ）に示したガウシアン分布のものよりも広角成分の占める割合が大きくなり、スペックルコントラストが低下する。

図５は、本実施形態に係る第２拡散素子１４の入射端面１４ａに対して垂直に入射した光が第２拡散素子１４によって拡散されたときの光拡散強度分布である。図５の横軸は、図２に示す第２拡散素子１４における散乱角θである。縦軸は光束の規格化された光強度である。

図５に示すように、第２拡散素子１４の点Ｑから射出される第２拡散光の拡散強度分布は矩形状の分布になっている。第２拡散素子１４の点Ｑから射出される第２拡散光の拡散強度分布が、相対的に光路差が長くなる光、すなわち、散乱角θ１における光線Ｌ１の光強度Ａ１及び散乱角θ３における光線Ｌ３の光強度Ａ３が最も強くなるように形成されている。第２拡散素子１４は、当該第２拡散素子１４の点Ｑから射出される第２拡散光の拡散強度分布が、当該第２拡散光の中心軸にまたがって連続的な分布であり、且つ、当該第２拡散光の中心軸にまたがって平坦部を有する拡散強度分布となるように形成されている。ここで、拡散強度分布とは、第２拡散素子１４の射出端面１４ｂに対して垂直な面内の分布である。

また、第２拡散素子１４の同心円上から射出される第２拡散光の拡散強度分布についても、図５に示すような分布となっている。

なお、第２拡散素子１４の点Ｑから射出される第２拡散光の拡散強度分布は図５に示すように矩形状の分布に限らず、図６に示すように拡散強度分布の裾の部分が最大光強度Ａ１（Ａ３）から０になるまで、なだらかに変化する分布であってもよい。また、図５及び図６に示すように、角度θ１〜θ３まで平坦な領域を有する必要はなく、わずかでも光の中心軸にまたがって平坦部を有する拡散強度分布であればよい。すなわち、第２拡散素子１４の点Ｑから射出される第２拡散光の拡散強度分布は、当該第２拡散光の中心軸にまたがって連続的な分布であり、且つ、当該第２拡散光の中心軸にまたがって平坦部を有する拡散強度分布となっていればよい。

図１に戻り、駆動装置１５は、第２拡散素子１４の光線束が照射される領域を時間的に変動させるものである。駆動装置１５は、第２拡散素子１４を所定の回転軸の周りに回転させるモーターを含む。

第２拡散素子１４は、中心にモーターが接続され、モーターを中心として回転可能に設けられている。モーターは、第２拡散素子１４を使用時において、例えば７５００ｒｐｍで回転させる。この場合、第２拡散素子１４上の光が照射される領域（ビームスポット）は、約１８ｍ／秒で移動する。すなわち、モーターは、第２拡散素子１４上におけるビームスポットの位置を変化させる位置変位手段として機能する。

集光レンズ１６は、第２拡散素子１４から射出された第２拡散光を集光して光変調素子２０に向けて射出するものである。第２拡散素子１４から射出された第２拡散光は、集光レンズ１６によって集光され、その後、光変調素子２０に入射して変調される。

赤色用光変調素子２０Ｒ、緑色用光変調素子２０Ｇ、青色用光変調素子２０Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されており、供給された画像信号に基づき入射光を画素ごとに空間変調して、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。赤色用光変調素子２０Ｒ、緑色用光変調素子２０Ｇ、青色用光変調素子２０Ｂにより変調された光（形成された画像）は、ダイクロイックプリズム３０に入射する。

ダイクロイックプリズム３０は、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光Ｒが反射し緑色光Ｇが透過するミラー面と、青色光Ｂが反射し緑色光Ｇが透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光Ｇは、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光Ｒ、青色光Ｂは、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光Ｇの射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投写光学系４０によってスクリーン５０に拡大投写される。
本実施形態のプロジェクター１では、以上のようにして画像表示を行う。

本実施形態のプロジェクター１によれば、光源１１から射出されたレーザー光が第１拡散素子１２と第２拡散素子１４とによって二重に拡散される。このため、第２拡散素子１４から射出される第２拡散光の拡散強度分布は連続的な分布となり、離散的な分布とはならない。このような角度分布が光変調素子２０を透過した後も保存されることで、スクリーン５０に入射する角度分布が連続的な分布となり、スペックルノイズが抑制された投写画像が得られる。また、当該拡散強度分布は、光強度の高い第２拡散光が射出される部分に平坦部を有する分布である。つまり、光強度の高い第２拡散光が射出される部分において突出部を有する分布とはならず、いわゆるフラットトップ型の分布となる。このため、光強度の高い第２拡散光の中心軸に近い部分においてスペックルの干渉の度合いが弱め合う。このような光強度分布が光変調素子２０を透過した後も保存されることで、スクリーン５０に入射する光強度分布が平均化した分布となり、投写画像においてスペックルが目立ちにくくなる。したがって、スペックルノイズを確実に抑制することが可能なプロジェクター１を提供することができる。

また、この構成によれば、平行化レンズ１３によって第１拡散素子１２からの第１拡散光が第２拡散素子１４に垂直に入射する。このため、第２拡散素子１４を平行な光線束として射出された第１拡散光の進行方向にある程度移動させた場合でも、第１拡散素子１２からの第１拡散光を第２拡散素子１４に十分に入射させることができる。これにより、第２拡散素子１４を配置する際に要求される位置精度が緩和される。よって、組立てが容易になる。

また、この構成によれば、集光レンズ１６によって第２拡散素子１４からの第２拡散光が光変調素子２０に集光して入射する。このため、第２拡散光が光変調素子２０の外部に漏れることを抑制して変調された光を取り出すことができる。よって、光の利用効率を向上させることができる。

また、この構成によれば、第２拡散素子１４に駆動装置１５が設けられているので、第２拡散素子１４に入射する光の位置が刻々と変化する。このため、この変化に伴い、視認されるスペックルが移動したり、スペックルのパターンが複雑に変化したりする。その結果、人間の眼の残像時間内でスペックルのパターンが積分平均化され、スペックルが視認されにくくなる。よって、高画質な画像を投影することが可能となる。

また、この構成によれば、駆動装置１５がモーターを含むので、簡単な構成で高画質な画像を投影することが可能となる。また、第２拡散素子１４に入射する光の位置に死点（動きが一瞬止まる点）が発生しないため、人間の眼の残像時間内でスペックルが認識されることはない。よって、スペックルノイズをより確実に抑えることが可能となる。

また、この構成によれば、ホログラム素子による回折現象を利用して、第２拡散素子１４から射出される光の拡散強度分布を容易に制御することができる。このため、光変調素子２０に入射する光の拡散強度分布の光強度を、光変調素子２０に入射する光の波形パターンの全域で平均化することが可能となり、スペックルノイズをより確実に抑制することが可能となる。

また、この構成によれば、ホログラム素子による回折現象を利用して、第１拡散素子１２から射出される光の拡散強度分布を容易に制御することができる。このため、第２拡散素子１４に入射する光の面内輝度分布を均一化することが容易になり、輝度ムラを低減することが可能となる。

なお、本実施形態に係るプロジェクター１では、光変調素子として液晶ライトバルブ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを用いたが、これに限らない。例えば、光源１１からのレーザー光をスクリーン５０上で走査させることにより表示面に所望の大きさの画像を表示させる走査手段を有するような走査型のプロジェクターであっても良い。走査型のプロジェクターは、ダイクロイックプリズム３０により合成された光を、例えば、ＭＥＭＳミラー（走査手段）により走査することでスクリーン５０に投射する。

また、本実施形態に係るプロジェクター１において、第２拡散素子１４は、図３に示すレリーフ型を用いたが、これに限らない。例えば、第２拡散素子は、斜面を有する三角形状の凹部を有する、いわゆる、ブレーズ型を用いることもできる。

また、本実施形態に係るプロジェクター１では、色光合成手段として、クロスダイクロイックプリズムを用いたが、これに限るものではない。色光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。

また、本実施形態に係るプロジェクター１では、光変調素子として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いても良いし、反射型のライトバルブを用いても良い。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。投写光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。

［第２実施形態］
図７は、図１に対応した、本発明の第２実施形態に係るプロジェクター２を示す模式図である。なお、図７においては、便宜上、赤色光源１１Ｒから赤色用光変調素子２０Ｒまでの構成のみを図示し、緑色光源１１Ｇから緑色用光変調素子２０Ｇまでの構成、青色光源１１Ｂから青色用光変調素子２０Ｂまでの構成、ダイクロイックプリズム３０、投写光学系４０、スクリーン５０の図示を省略している。

図７に示すように、本実施形態に係るプロジェクター２は、光変調素子２０が第２拡散素子１４の直後に配置されている点で上述の第１実施形態に係るプロジェクター１と異なっている。上述したプロジェクター１では集光レンズ１６が第２拡散素子１４と光変調素子２０との間の光の光路上に配置された構成であるのに対し、本実施形態のプロジェクター２では集光レンズ１６が第２拡散素子１４と光変調素子２０との間の光の光路上に配置されていない。その他の点は、上述の構成と同様であるので、図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

プロジェクター２は、光源１１から射出されるレーザー光の光路に沿って見ると、光源１１、第１拡散素子１２、平行化レンズ１３、第２拡散素子１４、光変調素子２０がこの順に配置された構成となっている。

光変調素子２０は、第２拡散素子１４の第２拡散光が射出される側の面に近接して配置されている。光変調素子２０の入射端面の大きさは、第２拡散素子１４から射出される第２拡散光のスポットサイズと略同じ大きさとなっている。

本実施形態のプロジェクター２によれば、第２拡散素子１４からの第２拡散光が光変調素子２０の外部に漏れることを抑制して変調された光を取り出すことができる。よって、光の利用効率を向上させることができる。また、第２拡散素子１４と光変調素子２０との間の光の光路上に集光レンズを配置する構成に比べて、装置の簡素化を図ることができる。

［第３実施形態］
図８は、図１に対応した、本発明の第３実施形態に係るプロジェクター３を示す模式図である。なお、図８においては、便宜上、赤色光源１１Ｒから赤色用光変調素子２０Ｒまでの構成のみを図示し、緑色光源１１Ｇから緑色用光変調素子２０Ｇまでの構成、青色光源１１Ｂから青色用光変調素子２０Ｂまでの構成、ダイクロイックプリズム３０、投写光学系４０、スクリーン５０の図示を省略している。

図８に示すように、本実施形態に係るプロジェクター３は、ロッドレンズ１７を備えている点で上述の第１実施形態に係るプロジェクター１と異なっている。その他の点は、上述の構成と同様であるので、図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

プロジェクター３は、光源１１から射出されるレーザー光の光路に沿って見ると、光源１１、第１拡散素子１２、平行化レンズ１３、第２拡散素子１４、ロッドレンズ１７、集光レンズ１６、光変調素子２０がこの順に配置された構成となっている。

ロッドレンズ１７は、第２拡散素子１４から射出された第２拡散光の強度分布を均一化させるものである。第２拡散素子１４から射出された第２拡散光は、ロッドレンズ１７で光の強度分布が均一化されて集光レンズ１６に入射する。

本実施形態のプロジェクター３によれば、ロッドレンズ１７によって面内輝度分布が均一化した光を取り出すことができる。よって、輝度ムラを低減することができる。

［第４実施形態］
図９は、図８に対応した、本発明の第４実施形態に係るプロジェクター４を示す模式図である。なお、図９においては、便宜上、赤色光源１１Ｒから赤色用光変調素子２０Ｒまでの構成のみを図示し、緑色光源１１Ｇから緑色用光変調素子２０Ｇまでの構成、青色光源１１Ｂから青色用光変調素子２０Ｂまでの構成、ダイクロイックプリズム３０、投写光学系４０、スクリーン５０の図示を省略している。

図９に示すように、本実施形態に係るプロジェクター４は、第１拡散素子１２から射出された第１拡散光が直接第２拡散素子１４に入射する構成となっている点で上述の第３実施形態に係るプロジェクター３と異なっている。上述したプロジェクター３では平行化レンズ１３が第１拡散素子１２と第２拡散素子１４との間の光の光路上に配置された構成であるのに対し、本実施形態のプロジェクター４では平行化レンズ１３が第１拡散素子１２と第２拡散素子１４との間の光の光路上に配置されていない。その他の点は、上述の構成と同様であるので、図８と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

プロジェクター４は、光源１１から射出されるレーザー光の光路に沿って見ると、光源１１、第１拡散素子１２、第２拡散素子１４、ロッドレンズ１７、集光レンズ１６、光変調素子２０がこの順に配置された構成となっている。

第１拡散素子１２から射出された第１拡散光は、所定のスポットサイズの大きさで第２拡散素子１４に入射する。第２拡散素子１４の入射端面のうち第１拡散素子１２から射出された第１拡散光が入射する部分の大きさは、第１拡散素子１２から射出された第１拡散光のスポットサイズと略同じ大きさとなっている。

本実施形態のプロジェクター４によれば、第１拡散素子１２と第２拡散素子１４との間の光の光路上に平行化レンズを配置する構成に比べて、装置の簡素化を図ることができる。

（第２拡散素子の変形例１）
図１０は、第２拡散素子１１４の第１変形例を示す図である。
図１０に示すように、本変形例の第２拡散素子１１４は、マイクロレンズアレイ（レンズアレイ）である。マイクロレンズアレイ１１４は、基材１１４ａに複数のマイクロレンズ１１４ｂを平面的に配列させることで構成されている。

本変形例の第２拡散素子１１４によれば、簡単な構成で光を拡散させることができる。

（第２拡散素子の変形例２）
図１１は、第２拡散素子２１４の第２変形例を示す図である。
図１１に示すように、本変形例の第２拡散素子２１４は、内部に光を拡散させる拡散粒子２１４ｂが分散されてなる拡散板である。拡散板２１４は、例えば透明樹脂等の光透過材料からなる基材２１４ａに光拡散性を有する拡散粒子２１４ｂを分散させて構成されている。この第２拡散素子２１４（基材２１４ａ）の厚みは、約１〜２ｍｍである。

本変形例の第２拡散素子２１４によれば、簡単な構成で光を拡散させることができる。

（第１拡散素子の変形例１）
図１２は、第１拡散素子１１２の第１変形例を示す図である。
図１２に示すように、本変形例の第１拡散素子１１２は、レンズである。なお、本変形例のレンズは凸レンズであるが、凹レンズであってもよい。

本変形例の第１拡散素子１１２によれば、簡単な構成でレーザー光を広げることができる。

本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。

上記各実施形態においては、本発明の照明装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、これに限らない。例えば、本発明の照明装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等）に適用することも可能である。

１，２，３，４…プロジェクター、１１、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ…光源、１２，１１２…第１拡散素子、１３…平行化レンズ、１４，１１４，２１４…第２拡散素子、２１４ｂ…拡散粒子、１５…駆動装置、１６…集光レンズ、１７…ロッドレンズ、２０，２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…光変調素子

Claims (11)

1. レーザー光を射出する光源と、
   前記光源から射出された前記レーザー光を拡散して第１拡散光として射出する第１拡散素子と、
   前記第１拡散素子から射出された第１拡散光を拡散して第２拡散光として射出する第２拡散素子と、
   前記第２拡散素子から射出された第２拡散光を変調する光変調素子と、を備え、
   前記第２拡散素子から射出される第２拡散光の拡散強度分布は、当該第２拡散光の中心軸にまたがって連続的な分布であり、且つ、当該第２拡散光の中心軸にまたがって平坦部を有する分布であることを特徴とするプロジェクター。
2. 前記第１拡散素子から射出された第１拡散光を平行な光線束として前記第２拡散素子に向けて射出する平行化レンズを備えることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記第２拡散素子から射出された第２拡散光を集光して前記光変調素子に向けて射出する集光レンズを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクター。
4. 前記光変調素子は、前記第２拡散素子の前記第２拡散光が射出される側の面に近接して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクター。
5. 前記第２拡散素子から射出された第２拡散光の強度分布を均一化させるロッドレンズを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
6. 前記第２拡散素子の前記第１拡散光が照射される領域を時間的に変動させる駆動装置を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロジェクター。
7. 前記駆動装置は、前記第２拡散素子を所定の回転軸の周りに回転させるモーターを含むことを特徴とする請求項６に記載のプロジェクター。
8. 前記第２拡散素子は、ホログラム素子であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
9. 前記第２拡散素子は、レンズアレイまたは内部に光を拡散させる拡散粒子が分散されてなる拡散板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
10. 前記第１拡散素子は、ホログラム素子であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロジェクター。
11. 前記第１拡散素子は、レンズであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロジェクター。

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