JP2012230153A - 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と、光源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拡散部と、第１拡散部から射出された第１拡散光を変調する反射型光変調素子と、反射型光変調素子によって変調された第１拡散光を前記光源とは異なる方向へ到達させる偏光分離素子と、偏光分離素子の後段に配置され、前記第１拡散光を拡散して第２拡散光として射出する第２拡散部と、を備え、第２拡散部から射出される第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る。
【選択図】図２

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拡散部と、前記第１拡散部から射出された前記第１拡散光を平行な光線束として前記光変調素子に向けて射出する平行化レンズと、前記平行化レンズから射出された前記第１拡散光を変調する光変調素子であって、一対の基板間に液晶層を挟持して構成され、前記一対の基板の前記第１拡散光が入射する側と反対側の基板には、前記第１拡散光を反射する反射膜が形成されている光変調素子と、前記第１拡散部から射出された前記第１拡散光を前記光変調素子に到達させるとともに、前記光変調素子によって変調された第１拡散光を前記光源とは異なる方向へ到達させる偏光分離素子と、前記偏光分離素子の後段に配置され、前記変調された第１拡散光を拡散して第２拡散光として射出する第２拡散部と、を備え、前記第２拡散部から射出される前記第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拡散部と第２拡散部とによって二重に拡散される。このため、第２拡散部から射出される第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第２拡散部から射出され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。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拡散部の射出端面に対して垂直な面内の分布である。
また、このプロジェクターによれば、平行化レンズによって平行化された第１拡散光が偏光分離素子を通過して光変調素子に入射するとともに、光変調素子から射出されて再び偏光分離素子を通過する。このように偏光分離素子を平行化された第１拡散光が通過するため、第１拡散部から射出された第１拡散光が各偏光板に斜めに入射することを抑制して偏光分離素子の偏光分離度を高くすることができる。よって、光の利用効率を向上させることができ、コントラストの高い高画質な画像を投影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。

上記に記載のプロジェクターにおいて、前記第２拡散部から射出される前記第２拡散光の拡散強度分布は、さらに、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ってもよい。

このプロジェクターによれば、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第２拡散部から射出され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。

上記に記載のプロジェクターにおいて、前記第２拡散部は、前記偏光分離素子の前記第１拡散光が射出される側に配置されたレンズアレイであってもよい。

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。また、レンズアレイの製造が容易となる。

上記に記載のプロジェクターにおいて、前記第１拡散部の前記レーザー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１拡散部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。

上記に記載のプロジェクターにおいて、前記駆動装置は、前記第１拡散部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１拡散部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。

上記に記載のプロジェクターにおいて、前記第１拡散部は、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拡散部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拡散部に入射する光の面内強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。

上記に記載のプロジェクターにおいて、前記第１拡散部は、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。

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。 本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す光路図である。 本発明の第１実施形態に係る第１拡散部を示す模式図である。 配光特性を例示するグラフである。 本発明の第１実施形態に係る第２拡散部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１実施形態に係る第２拡散部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１実施形態に係る光変調素子を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る第１拡散部の第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７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７は、光源装置１０と、偏光ビームスプリッター１３０と、光変調素子７２０と、第２拡散部としてのマイクロレンズアレイ７１６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、レーザー光（光とも称する）を射出する光源１１を有し、赤色光を射出する赤色光源装置１０Ｒと、緑色光を射出する緑色光源装置１０Ｇと、青色光を射出する青色光源装置１０Ｂと、からなる。

偏光ビームスプリッター１３０は、偏光分離素子であり、赤色用偏光ビームスプリッター１３０Ｒと、緑色用偏光ビームスプリッター１３０Ｇと、青色用偏光ビームスプリッター１３０Ｂと、からなる。

赤色用偏光ビームスプリッター１３０Ｒは、赤色光源装置１０Ｒから射出された光が入射する光源側入射面１３１Ｒ、赤色用光変調素子７２０Ｒに光を射出するとともに赤色用光変調素子７２０Ｒからの光が入射する変調素子側射出面１３２Ｒ、ダイクロイックプリズム３０に光を射出するプリズム側射出面１３３Ｒを有する。
赤色用偏光ビームスプリッター１３０Ｒは、赤色光源装置１０Ｒから射出された光を反射させて赤色用光変調素子７２０Ｒに到達させるとともに、赤色用光変調素子７２０Ｒによって変調された光を透過させて赤色光源装置１０Ｒとは異なる方向に配置されたダイクロイックプリズム３０へ到達させる機能を有する。

緑色用偏光ビームスプリッター１３０Ｇは、緑色光源装置１０Ｇから射出された光が入射する光源側入射面１３１Ｇ、緑色用光変調素子７２０Ｇに光を射出するとともに緑色用光変調素子７２０Ｇからの光が入射する変調素子側射出面１３２Ｇ、ダイクロイックプリズム３０に光を射出するプリズム側射出面１３３Ｇを有する。
緑色用偏光ビームスプリッター１３０Ｇは、緑色光源装置１０Ｇから射出された光を反射させて緑色用光変調素子７２０Ｇに到達させるとともに、緑色用光変調素子７２０Ｇによって変調された光を透過させて緑色光源装置１０Ｇとは異なる方向に配置されたダイクロイックプリズム３０へ到達させる機能を有する。

青色用偏光ビームスプリッター１３０Ｂは、青色光源装置１０Ｂから射出された光が入射する光源側入射面１３１Ｂ、青色用光変調素子７２０Ｂに光を射出するとともに青色用光変調素子７２０Ｂからの光が入射する変調素子側射出面１３２Ｂ、ダイクロイックプリズム３０に光を射出するプリズム側射出面１３３Ｂを有する。
青色用偏光ビームスプリッター１３０Ｂは、青色光源装置１０Ｂから射出された光を反射させて青色用光変調素子７２０Ｂに到達させるとともに、青色用光変調素子７２０Ｂによって変調された光を透過させて青色光源装置１０Ｂとは異なる方向に配置されたダイクロイックプリズム３０へ到達させる機能を有する。

光変調素子７２０は、赤色用偏光ビームスプリッター１３０Ｒによって反射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７２０Ｒと、緑色用偏光ビームスプリッター１３０Ｇによって反射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７２０Ｇと、青色用偏光ビームスプリッター１３０Ｂによって反射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７２０Ｂとからなる。光変調素子７２０は、反射型の液晶ライトバルブである。

マイクロレンズアレイ（第２拡散部）７１６は、偏光ビームスプリッター１３０のプリズム側射出面１３３に配置されたレンズアレイである。即ち、マイクロレンズアレイ７１６は偏光ビームスプリッター１３０の後段に配置されている。

ダイクロイックプリズム３０は、各光変調素子７２０（赤色用光変調素子７２０Ｒ、緑色用光変調素子７２０Ｇ、青色用光変調素子７２０Ｂ）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拡散部１２、平行化レンズ１４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１拡散部１２には、駆動装置１３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７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１拡散部１２、平行化レンズ１４、偏光ビームスプリッター１３０、光変調素子７２０、マイクロレンズアレイ７１６、投写光学系４０、スクリーン５０を直線配置として示している。
また、ここでは便宜上、以下のようにしている。偏光ビームスプリッター１３０を光変調素子７２０の入射側および射出側の両方に示している。光変調素子７２０は反射型であるが光が透過するように示してある。ダイクロイックプリズム３０の図示を省略している。投写光学系４０を１つのレンズで示している。

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拡散部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拡散部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拡散部１２として円盤状のホログラム素子を用いる。第１拡散部１２から射出された第１拡散光は、平行化レンズ１４に入射する。

図３は、本実施形態に係る第１拡散部１２を示す模式図（レーザー光が照射される領域の部分断面図）である。第１拡散部１２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１拡散部１２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１拡散部１２は、その光の射出側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）１２Ｍを有している。また、凹部１２Ｍ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１２Ｍどうしのピッチｄ及び凹部１２Ｍの深さ（凸部の高さ）ｔを含む第１拡散部１２の表面条件を適宜調整することにより、第１拡散部１２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１拡散部１２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。

図２に戻り、駆動装置１３は、第１拡散部１２のレーザー光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１３は、第１拡散部１２を所定の回転軸の周りに回転させるモーターを含む。

第１拡散部１２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１拡散部１２を使用時において、例えば７５００ｒｐｍで回転させる。この場合、第１拡散部１２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１拡散部１２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。

平行化レンズ１４は、第１拡散部１２から射出された第１拡散光を平行な光線束として光変調素子７２０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１４で平行化されて光変調素子７２０に垂直に入射する。

図７は、反射型の液晶ライトバルブよりなる光変調素子を示す模式図である。光変調素子７２０は、第１基板７１５ａと第２基板７１５ｂからなる一対の基板間に液晶層７１５ｃを挟持して構成されている。
一対の基板（第１基板７１５ａ、第２基板７１５ｂ）の、第１拡散光Ｌａが入射する第１基板７１５ａ側と反対側の第２基板７１５ｂには、液晶層７１５ｃと第２基板７１５ｂとの間に第１拡散光Ｌａを反射する反射膜７１７が形成されている。
第１基板７１５ａから入射した第１拡散光Ｌａは、液晶ライトバルブによって変調されて、第２基板７１５ｂから射出される。

図２に戻り、マイクロレンズアレイ（第２拡散部）７１６は、偏光ビームスプリッター１３０のプリズム側射出面１３３に配置されたレンズアレイである。マイクロレンズアレイ７１６は、基材７１６ａに複数のマイクロレンズ７１６ｂを平面的に配列させることで構成されている。
マイクロレンズアレイ７１６は、光変調素子７２０によって変調された第１拡散光を拡散して第２拡散光として射出するものである。マイクロレンズアレイ７１６から射出された第２拡散光は、図示略のダイクロイックプリズム３０を経て投写光学系４０に入射する。

次に、マイクロレンズアレイ７１６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１４から射出された光は、光変調素子７２０によって変調され、偏光ビームスプリッター１３０を通過した後、マイクロレンズアレイ７１６の入射端面に対して垂直な方向から入射し、マイクロレンズアレイ７１６の射出端面（仮想平面）から散乱角θで射出され、図示略のダイクロイックプリズム３０から投写光学系４０を経てスクリーン５０に投写される。

ここで、マイクロレンズアレイ７１６の射出端面の点Ｑにおいて拡散される光について説明する。ここで、マイクロレンズアレイ７１６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、マイクロレンズアレイ７１６により拡散された光は、図示略のダイクロイックプリズム３０から投写光学系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のマイクロレンズアレイ７１６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、平行化レンズ１４の中心に対応するマイクロレンズアレイ７１６の射出端面の点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。マイクロレンズアレイ７１６の射出端面の中心Ｑ０において拡散された光は、図示略のダイクロイックプリズム３０から投写光学系４０を経て、スクリーン５０の中央部に集光する。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、マイクロレンズアレイ７１６の屈折率やマイクロレンズ７１６ｂのピッチ、マイクロレンズ７１６ｂ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。マイクロレンズアレイ７１６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、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ７１６の入射端面に対して垂直に入射した光が、マイクロレンズアレイ７１６によって拡散し射出されたときの第２拡散光の光拡散強度分布である。図５の横軸は、図２に示すマイクロレンズアレイ７１６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、マイクロレンズアレイ７１６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、図２に示す散乱角θ１における光線Ｌ１の光強度Ａ１の分布と、散乱角θ３における光線Ｌ３の光強度Ａ３の分布が一定になるように形成されている。
マイクロレンズアレイ７１６は、マイクロレンズアレイ７１６の点Ｑから射出される第２拡散光の拡散強度分布が、第２拡散光の中心軸（光線Ｌ２）にまたがって連続的な分布となるように形成されている。また、マイクロレンズアレイ７１６は、拡散強度分布が、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、マイクロレンズアレイ７１６の射出端面に対して垂直な面内の分布である。

また、マイクロレンズアレイ７１６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、マイクロレンズアレイ７１６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の光強度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、散乱角θ１〜θ３まで平坦な領域を有する必要はなく、わずかでも第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であればよい。
すなわち、マイクロレンズアレイ７１６の点Ｑから射出される第２拡散光の拡散強度分布は、第２拡散光の中心軸にまたがった連続的な分布であり、且つ、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、赤色用光変調素子７２０Ｒ、緑色用光変調素子７２０Ｇ、青色用光変調素子７２０Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給するパーソナルコンピューター（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７２０Ｒ、緑色用光変調素子７２０Ｇ、青色用光変調素子７２０Ｂにより変調された光（形成された画像）は、赤色用偏光ビームスプリッター１３０Ｒ、緑色用偏光ビームスプリッター１３０Ｇ、青色用偏光ビームスプリッター１３０Ｂを通過し、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３０の内面になる。ダイクロイックプリズム３０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３０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３０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７では、以上のように画像表示を行う。

本実施形態のプロジェクター７によれば、光源１１から射出されたレーザー光が第１拡散部１２とマイクロレンズアレイ７１６とによって二重に拡散される。このため、マイクロレンズアレイ７１６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マイクロレンズアレイ７１６から射出され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。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７を提供することができる。
また、マイクロレンズアレイ７１６が偏光ビームスプリッター１３０に設けられているので、マイクロレンズアレイ７１６を偏光ビームスプリッター１３０とは別体に配設する構成に比べて、装置構成の簡素化を図ることができる。

また、この構成によれば、拡散光強度分布は、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マイクロレンズアレイ７１６から射出され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７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１４によって第１拡散部１２からの第１拡散光Ｌａが光変調素子７２０に垂直に入射する。このため、平行な光線束として射出された第１拡散光Ｌａの進行方向に、ある程度、光変調素子７２０を移動させた場合でも、第１拡散部１２からの第１拡散光Ｌａを光変調素子７２０に十分に入射させることができる。
これにより、光変調素子７２０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、平行化レンズ１４によって平行化された第１拡散光Ｌａが偏光ビームスプリッター１３０を通過し、光変調素子７２０に入射するとともに、光変調素子７２０から射出されて再び偏光ビームスプリッター１３０を通過する。このように偏光ビームスプリッター１３０を平行化された光が通過するため、偏光ビームスプリッター１３０の偏光分離度を高くすることができ、反射型の光変調素子７２０を使用した場合において、コントラストの高い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、簡単な構成で光を拡散させることができる。また、マイクロレンズアレイ７１６の製造が容易となる。例えば、マイクロレンズアレイ７１６が光変調素子７２０の第１拡散光Ｌａが入射する側の光路上に配置された構成を考える。
光変調素子７２０が液晶ライトバルブである場合、第１拡散光Ｌａを効率良く利用するためには、第１拡散光Ｌａが液晶ライトバルブを構成する遮光膜を避けて液晶ライトバルブの各画素の中心に集光することが要求される。このような要求に応えるには、マイクロレンズアレイ７１６を構成する小レンズを液晶ライトバルブの各画素に対応させたサイズとする必要がある。
しかしながら、マイクロレンズアレイ７１６が光変調素子７２０の変調された第１拡散光が射出される側の光路上に配置された構成であると、マイクロレンズアレイ７１６を構成する小レンズを光変調素子７２０の各画素に対応させたサイズとするなどの制約がない。よって、マイクロレンズアレイ７１６の製造が容易となる。

また、この構成によれば、第１拡散部１２は駆動装置１３を備えているので、第１拡散部１２に入射する光の位置が刻々と変化し、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１３がモーターを含んでいるので、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１拡散部１２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１拡散部１２から射出される第１拡散光Ｌａ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、マイクロレンズアレイ７１６に入射する変調された第１拡散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７において、第１拡散部１２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１拡散部は、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７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３０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７では、偏光ビームスプリッター１３０は、光源装置１０から射出された光を反射させて光変調素子７２０に到達させるとともに、光変調素子７２０によって変調された第１拡散光Ｌａを透過させてダイクロイックプリズム３０へ到達させる機能を有したが、光源装置１０から射出された第１拡散光Ｌａを透過させて光変調素子７２０に到達させるとともに、光変調素子７２０によって変調された第１拡散光Ｌａを反射させてダイクロイックプリズム３０へ到達させる機能を有するものを用いることができる。

（第１実施形態に係る第１拡散部の変形例）
図８は、第１実施形態に係る第１拡散部１２の変形例を示す図である。
図８に示すように、本変形例の第１拡散部１１２は、内部に光を拡散させる拡散粒子１１２ｂが分散されてなる拡散板である。第１拡散部１１２は、例えば透明樹脂等の光透過材料からなる基材１１２ａに光拡散性を有する拡散粒子１１２ｂを分散させて構成されている。この第１拡散部１１２（基材１１２ａ）の厚みは、約１〜２ｍｍである。

本変形例の構成によれば、簡単な構成で光を拡散させることができる。

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。

７…プロジェクター、１１、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ…光源、１２，１１２…第１拡散部、１３…駆動装置、１４…平行化レンズ、７１５ａ，７１５ｂ…基板、７１５ｃ…液晶層、７１６…マイクロレンズアレイ（レンズアレイ）、７２０，７２０Ｒ，７２０Ｇ，７２０Ｂ…光変調素子、７１７…反射膜、７１７ａ…反射面、１１２ｂ…拡散粒子、Ｌａ…第１拡散光。

Claims (7)

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拡散部と、
   前記第１拡散部から射出された前記第１拡散光を平行な光線束として前記光変調素子に向けて射出する平行化レンズと、
   前記平行化レンズから射出された前記第１拡散光を変調する光変調素子であって、一対の基板間に液晶層を挟持して構成され、前記一対の基板の前記第１拡散光が入射する側と反対側の基板には、前記第１拡散光を反射する反射膜が形成されている光変調素子と、
   前記第１拡散部から射出された前記第１拡散光を前記光変調素子に到達させるとともに、前記光変調素子によって変調された第１拡散光を前記光源とは異なる方向へ到達させる偏光分離素子と、
   前記偏光分離素子の後段に配置され、前記変調された第１拡散光を拡散して第２拡散光として射出する第２拡散部と、を備え、
   前記第２拡散部から射出される前記第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ることを特徴とするプロジェクター。
2. 前記第２拡散部から射出される前記第２拡散光の拡散強度分布は、さらに、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請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記第２拡散部は、前記偏光分離素子の前記第１拡散光が射出される側に配置されたレンズアレイであ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. 前記第１拡散部の前記レーザー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１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記駆動装置は、前記第１拡散部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４に記載のプロジェクター。
6. 前記第１拡散部は、ホログラム素子であ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. 前記第１拡散部は、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１〜５のいずれか一項に記載のプロジェクター。

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