JP2016058165A - 照明装置、投射装置及び光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源装置からの高出力光の進行方向を安定して高精度に制御することができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置４０は、光学素子５０と、光学素子上を走査するように光学素子に光を照射する照射装置６０と、を含む。照射装置は、光を射出する光源装置６１と、光源装置からの光を反射する反射面７９ａを含む反射部材７９を有した走査装置７０と、を含む。反射部材は、反射面の法線方向ｎｄ１に対して傾斜した回転軸線Ｒａ１を中心として回転可能である。光源装置は、複数の光源６２ａ〜６２ｇと、各光源にそれぞれ対応して設けられた光ファイバ６４ａ〜６４ｇと、各光ファイバにそれぞれ対応して設けられたコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子と、光学素子上を走査するように光学素子に光を照射する照射装置と、を備えた照明装置に関する。また、本発明は、この照明装置を有する投射装置に関する。さらに、本発明は、入射光の光路を変更する走査装置および光学モジュールに関する。

例えば特許文献１に開示されているように、レンズアレイやホログラムからなる光学素子を用いた照明装置が知られている。特許文献１に開示された照明装置では、光を射出する光源装置と、光源装置からの光の光路を周期的に変化させる走査装置と、を有した照射装置が設けられている。この照射装置は、光学素子上を走査するように光を当該光学素子へ照射する。光学素子の各領域に入射した光は、当該光学素子で整形されて所定の領域を照明するようになる。この照明装置によれば、所定の領域を経時的に異なる方向から照明することができ、当該所定の領域をより均一に照明することができる。また、特許文献１では、所定の領域を経時的に異なる方向から照明することに起因して、照明光によって照明される領域上でのスペックル、ならびに、照明された粗面、例えばスクリーンの光拡散によって生じるスペックルを抑制し得ることが報告されている。

特開２０１２−１２３３８１号公報

昨今においては、複数のレーザー光源を用いた高出力型の光源装置も検討されている。しかしながら、このような高出力型の光源装置を、上述した走査装置を含む照明装置に適用しようとすると、走査装置の反射面が損傷しやすくなる。結果として、高出力の光源装置から射出した光の進行方向を安定して制御することができない。また、走査装置の耐久性を向上させようとすると、装置の複雑化または大型化といった別の問題が生じてしまう可能性がある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、光源装置からの高出力光の進行方向を安定して高精度に制御することができる照明装置、この照明装置を含んだ投射装置、並びに、この照明装置に適した光源装置を提供することを目的とする。

本発明による照明装置は、
光学素子と、
前記光学素子上を走査するように前記光学素子に光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置は、
光を射出する光源装置と、
前記光源装置からの光を反射する反射面を含む反射部材を有した走査装置と、を含み、
前記反射部材は、前記反射面の法線方向に対して傾斜した回転軸線を中心として回転可能であり、
前記光源装置は、
複数の光源と、
各光源にそれぞれ対応して設けられ、対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバと、
前記各光ファイバにそれぞれ対応して設けられ、対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズと、を有する。

本発明による照明装置において、前記複数のコリメートレンズのうちの一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域は、少なくとも部分的に、前記複数のコリメートレンズのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域からずれていてもよい。

本発明による照明装置において、前記複数のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の各領域は、当該反射面上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による照明装置において、
前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域は、当該反射面上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の各領域は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による照明装置において、前記或る一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記反射面上の領域は、前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記反射面上の各領域よりも、大きくなっていてもよい。

本発明による照明装置において、前記複数のコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による照明装置において、
前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズは、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による照明装置において、前記或る一つのコリメートレンズは、前記或る一つのコリメートレンズ以外の各コリメートレンズよりも、大きくなっていてもよい。

本発明による照明装置において、前記複数の光ファイバの各々の出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による照明装置において、
前記複数の光ファイバのうちの或る一つの光ファイバの出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
前記複数の光ファイバのうちの前記或る一つの光ファイバ以外の光ファイバの各出射端は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による光源装置は、
複数の光源と、
各光源にそれぞれ対応して設けられ、対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバと、
前記各光ファイバにそれぞれ対応して設けられ、対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズと、を備える。

本発明による光源装置において、前記複数のコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による光源装置において、
前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズは、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による光源装置において、前記或る一つのコリメートレンズは、前記或る一つのコリメートレンズ以外の各コリメートレンズよりも、大きくなっていてもよい。

本発明による光源装置において、前記複数の光ファイバの各々の出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による光源装置において、
前記複数の光ファイバのうちの或る一つの光ファイバの出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
前記複数の光ファイバのうちの前記或る一つの光ファイバ以外の光ファイバの各出射端は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。

本発明による投射装置は、
上述した本発明による照明装置のいずれかと、
前記照明装置からの光によって照明される空間光変調器と、を備える。

本発明による投射装置が、前記照明装置からの光を前記空間光変調器に中継するリレー光学系を、さらに備え、
前記リレー光学系は前記照明装置により形成される中間像を空間光変調器上に写像するようにしてもよい。

本発明によれば、光源装置からの高出力光の進行方向を高精度に制御することができる。

図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、照明装置、投射装置および投射型表示装置の概略構成を示す図である。 図２は、照明装置に含まれた照射装置の光源装置における光ファイバの出射端とコリメートレンズとの位置関係の一例を示す図である。 図３は、光源装置における光ファイバの出射端とコリメートレンズとの位置関係の他の例を示す図である。 図４は、光源装置のコリメートレンズアレイを示す平面図である。 図５は、照射装置の走査装置を示す斜視図である。 図６は、走査装置の反射面を示す平面図である。 図７は、照明装置を模式的に示す側面図である。 図８は、照明装置の光学素子の一例を示す側面図である。 図９は、照明装置の光学素子の他の例を示す側面図である。 図１０は、図４に対応する図であって、光源装置の一変形例を示す図である。 図１１は、図６に対応する図であって、図１０の光源装置と組み合わせて用いられた走査装置の反射面を示す平面図である。 図１２は、図１に対応する図であって、走査装置の一変形例を示す図である。 図１３は、図５に対応する図であって、図１２の走査装置を示す斜視図である。 図１４は、図１２及び図１３の走査装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。 図１５は、光学素子の一変形例を示す側面図である。 図１６は、投射装置の一変形例を示す図である。 図１７は、投射装置の他の変形例を示す図である。 図１８は、光源装置の参考例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

図１に示す投射型映像表示装置１０は、スクリーン１５と、映像光を投射する投射装置２０と、を有している。投射装置２０は、仮想面上に位置する被照明領域ＬＺを照明する照明装置４０と、被照明領域ＬＺと重なる位置に配置され照明装置４０によって照明される空間光変調器３０と、空間光変調器３０からのコヒーレント光をスクリーン１５に投射する投射光学系２５と、を有している。図示された例において、投射光学系２５は、フィールドレンズ２６とプロジェクションレンズ２７とを、光路に沿ってこの順番で含んでいる。すなわち、ここで説明する一実施の形態において、照明装置４０は、空間光変調器３０を照明するための照明装置として、投射装置２０に組み込まれている。とりわけ本実施の形態において、照明装置４０は、コヒーレント光によって被照明領域ＬＺを照明し、且つ、照明装置４０には、スペックルを目立たなくさせる工夫がなされている。

まず、照明装置４０について説明する。図１に示されているように、照明装置４０は、光の進行方向を被照明領域ＬＺへ向ける光学素子５０と、光学素子５０へ光、とりわけ本例ではコヒーレント光を照射する照射装置６０と、を有している。図１に示された例において、照射装置６０は、コヒーレント光が光学素子５０上を走査するようにして、光学素子５０へコヒーレント光を照射するようになっている。したがって、ある瞬間に、照射装置６０によってコヒーレント光を照射されている光学素子５０上の領域は、光学素子５０の表面の一部分となる。

照射装置６０は、特定波長帯域のコヒーレント光を射出する光源装置６１と、光源装置６１からの光の進行方向を光学素子５０に向ける走査装置７０と、を有している。なお、走査装置７０と光学素子５０とによって、光学モジュール４５が形成されている。光源装置６１は、高出力型の発光源として形成されている。光源装置６１は、複数の光源６２ａ〜６２ｇと、各光源にそれぞれ対応して設けられた複数の光ファイバ６４ａ〜６４ｇと、各光ファイバにそれぞれ対応して設けられた複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇと、を含んでいる。

各光源６２ａ〜６２ｇは、コヒーレント光を生成するレーザー光源からなっている。光源装置６１は、同一波長帯域のレーザー光を生成する複数のレーザー光源を用いることにより、高出力を可能としている。また、光ファイバ６４ａ〜６４ｇは、各光源６２ａ〜６２ｇで生成された光を搬送するための部材である。したがって、照明装置４０よって照明される被照明領域ＬＺから離間した位置に光源６２ａ〜６２ｇを配置することも可能となる。すなわち、光ファイバ６４ａ〜６４ｇを用いることによって、光源６２ａ〜６２ｇの騒音や発熱、光源６２ａ〜６２ｇ用の冷却設備設置等に効果的に対処することができる。コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇは、光ファイバ６４ａ〜６４ｇから出射する光の光路を調整する部材である。

図示された例において、一つの光源６２ａ〜６２ｇに対応して、光ファイバ６４ａ〜６４ｇ及びコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇが一つずつ設けられている。すなわち、各光ファイバ６４ａ〜６４ｇの入射端６４ａｘ〜６４ｇｘが、当該光ファイバ６４ａ〜６４ｇに対応する光源６２ａ〜６２ｇに接続されている。また、各光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙに対面する位置に、当該光ファイバ６４ａ〜６４ｇに対応するコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇが設けられている。図示された実施の形態において、第１〜第７光源６２ａ〜６２ｇが設けられ、これに対応して、第１〜第７光ファイバ６４ａ〜６４ｇ及び第１〜第７コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇが設けられている。また、図示された例において。七つのコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇは、保持部材６８によって一体的に保持され、コリメートレンズアレイ６６を形成している。

図１に示すように、本実施の形態において、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇは、光ファイバ６４ａ〜６４ｇから出射する光の進行方向を平行化する。とりわけ、異なる光源６２ａ〜６２ｇで生成された光が、互いに平行に進んで、走査装置７０へ向かうようになっている。このため、光ファイバ６４ａ〜６４ｇは、光の射出方向が互いに一致するように、出射端６４ａｙ〜６４ｇｙの向きを揃えられている。また、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇは、光軸が互いに平行となるように、配置されている。

図２及び図３は、光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙと、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇとの位置関係が例示されている。図２及び図３に示された例において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの間で、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの大きさが一定ではない。このため、図２に示された例では、光ファイバ６４ａ〜６４ｇから出射する光の開口数ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）が互いに異なる値に設定される一方で、光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙとコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇとの距離が、一定に保たれている。一方、図３に示された例では、光ファイバ６４ａ〜６４ｇから出射する光のＮＡが互いに同一であるため、光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙとコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇとの距離が互いに異なっている。

また、図２及び図３に示された両方の例において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇは、すべて、第１の仮想平面ｖｆｐ１上に配置されている。光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙは、図２に示された例において第１の仮想平面ｖｆｐ１と平行な第２の仮想平面ｖｆｐ２上に配置されているが、図３に示された例では一定の仮想平面上には配置されていない。また、図示は省略するが、図３に示された形態の変形例として、光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙが第２の仮想平面ｖｆｐ２上に配置され、その一方で、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇが一定の仮想平面上には配置されていないようにしてもよい。

図４には、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの光軸方向に沿ってコリメートレンズアレイ６６を観察した状態が、示されている。図４に示された例において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの或る一つのコリメートレンズ６７ａは、第１の仮想平面ｖｆｐ１に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ１の内部に位置し、且つ、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの或る一つのコリメートレンズ６７ａ以外のコリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇは、一つの仮想の円周又は楕円周ｃ１上に位置している。より具体的には、図４に示された例において、第１〜第７コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの第１コリメートレンズ６７ａだけが、第１の仮想平面ｖｆｐ１に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ１の内部に位置し、且つ、第２〜第７コリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇは、一つの仮想の円周又は楕円周ｃ１によって横切られている。このようなコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの配置によれば、複数のコリメートレンズを高密度で配列することが可能となる。また、複数のコリメートレンズを高密度で配列する観点から、第２〜第７コリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇは、一つの仮想の円周又は楕円周ｃ１上において、等間隔をあけて配列されていることが好ましい。図２に示された例において、第２〜第７コリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇは、同一の平面形状を有し、円周ｃ１上に等間隔をあけて配列されている。

図４には、各コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇとともに、各コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇに対応した光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙの位置も示されている。図４に示された例において、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの光軸方向からの観察において、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの光軸と重なる位置に、当該コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇに対応する光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙが、配置されている。すなわち、複数の光ファイバ６４ａ〜６４ｇのうちの或る一つの光ファイバ６４ａの出射端６４ａｙは、仮想平面ｖｆｐ２上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ２の内部に位置し、且つ、複数の光ファイバ６４ａ〜６４ｇのうちの或る一つの光ファイバ６４ａ以外の光ファイバ６４ｂ〜６４ｇの各出射端６４ｂｙ〜６４ｇｙは、一つの仮想の円周又は楕円周ｃ２上に位置している。より具体的には、複数の光ファイバ６４ａ〜６４ｇのうちの第１光ファイバ６４ａの出射端６４ａｙは、第２の仮想平面ｖｆｐ２上の一つの仮想の円周又は楕円周ｃ２の内部に位置し、且つ、第１光ファイバ６４ａ以外の第２〜第７光ファイバ６４ｂ〜６４ｇの各出射端６４ｂｙ〜６４ｇｙは、一つの仮想の円周又は楕円周ｃ２上に位置している。なお図２に示された例において、第２〜第７光ファイバ６４ｂ〜６４ｇの各出射端６４ｂｙ〜６４ｇｙは、円周ｃ２上に等間隔をあけて配列されている。

また、とりわけ図４に示された例では、或る一つのコリメートレンズ６７ａは、或る一つのコリメートレンズ６７ａ以外の各コリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇよりも、大きくなっている。すなわち、第１コリメートレンズ６７ａの光軸方向への投影面積は、第２〜第７コリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇの光軸方向への投影面積よりも、大きくなっている。このような形態によれば、後述するように、第１光源６２ａのみ用いる低出力状態においても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。

以上のような構成からなる光源装置６１によれば、広面積に分散させた大光量平行光束、言い換えるとスポット径の大きい大光量平行光束を、走査装置７０に向けて放出することができる。そして、光源装置６１から放出される光は、後述する理由から、高精度に平行光束化され得る。

次に、走査装置７０について説明する。図示された具体例として、走査装置７０は、光源６２からの光を反射する反射面７９ａを有する反射デバイス７５と、反射デバイス７５に接続された制御器７２と、を有している。反射デバイス７５の反射面７９ａの向きは、所定の可動範囲内において繰り返し変動可能となっている。反射面７９ａの向きが、繰り返し変動することにより、光源装置６１から照射された光が、光学素子５０上を走査するようになる。

図示された例において、反射デバイス７５は、反射面７９ａを有した反射部材７９と、反射部材７９を回転駆動する駆動装置７６と、を有している。図１及び図５に示すように、駆動装置７６は、一例としてモータとして構成され、ステータとして機能するケーシング７７と、ロータとして機能する軸部材７８と、を有している。反射部材７９は、軸部材７８に取り付けられており、軸部材７８とともに第１回転軸Ｒａ１を中心として回転可能となっている。ただし、反射面７９ａは、回転軸線Ｒａ１に対して直交していない。言い換えると、反射面７９ａの法線方向ｎｄ１（図３参照）は、回転軸線Ｒａ１と非平行であり、回転軸線Ｒａ１に対して傾斜している。したがって、反射部材７９が、回転軸線Ｒａ１を中心として回転すると、反射面７９ａは、向きを変化させるようになる。このとき、反射部材７９の回転が定速であれば、反射面７９ａは、回転軸線Ｒａ１と直交する第１仮想直交面Ｖｐ１を中心として、周期的に向きを変動させることになる。

ところで上述した光源装置６１との組み合わせにおいて、反射デバイス７５の反射面７９ａは、反射面７９ａへの法線方向ｎｄからの観察において、円形状または楕円形状となっていることが好ましい。上述した光源装置６１から放出される光は、円形状または楕円形状の反射面７９ａ内に効率的に入射することができる。すなわち、駆動装置７６によって高速駆動される反射部材７９を不必要に大きくすることなく、光源装置６１からの光を優れた利用効率で利用することが可能となる。

ここで、図６には、法線方向ｎｄから観察した場合における反射面７９ａの平面形状の一例が示されている。また図６には、光源装置６１の第１〜第７光源６２ａ〜６２ｇの各々から放出された光が入射し得るようになる反射面７９ａ上の領域が、それぞれ、第１〜第７入射領域ｉｅ１〜ｉｅ７として示されている。図６に示すように、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の領域は、少なくとも部分的に、複数のコリメートレンズのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の領域とかさならないようになっている。とりわけ、図示された例では、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇは、第１の仮想平面ｖｆｐ１上で互いから離間して配列され、且つ、対応する光ファイバ６４ａ〜６４ｇからの光の進行方向を互いに同一の方向に平行化する。したがって、図６に示されているように、第１〜第７入射領域ｉｅ１〜ｉｅ７は、いずれも重なり合っていない。すなわち、異なる光源６２ａ〜６２ｇで生成された光は、任意の瞬間において、反射面７９ａ上における互いに異なる領域に入射している。すなわち、反射面７９ａを分散して有効に利用することができる。

また、上述した光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙ及びコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの配列に対応して、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの或る一つのコリメートレンズ６７ａから出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の領域ｉｅ１は、当該反射面７９ａ上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ３の内部に位置し、且つ、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの或る一つのコリメートレンズ６７ａ以外のコリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇの各々から出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の各領域ｉｅ２〜ｉｅ７は、一つ仮想の円周又は楕円周ｃ３上に位置している。より具体的には、第１コリメートレンズ６７ａから出射した光が照射されている反射面７９ａ上の第１入射領域ｉｅ１は、反射面７９ａ上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ３の内部に位置し、且つ、第２〜第７コリメートレンズ６７ｂ〜６９ｇの各々から出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の第２〜第７入射領域ｉｅ２〜ｉｅ７は、一つ仮想の円周又は楕円周ｃ３に横切られている。なお、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇが配列されている第１の仮想平面ｖｆｐ１が、反射面７９ａと非平行になっている場合、第２〜第７コリメートレンズ６７ｂ〜６９ｇの中心が円周上に位置していれば、第２〜第７入射領域ｉｅ２〜ｉｅ７は楕円周上に位置するようになる。

とりわけ図示された実施の形態では、任意の瞬間において、或る一つのコリメートレンズ６７ａから出射した光が照射されている反射面７９ａ上の領域ｉｅ１は、或る一つのコリメートレンズ６７ａ以外のコリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇの各々から出射した光が照射されている反射面７９ａ上の各領域ｉｅ２〜ｉｅ７よりも、大きくなっている。より具体的には、任意の瞬間において、第１コリメートレンズ６７ａから出射した光が照射されている反射面７９ａ上の第１入射領域ｉｅ１の面積は、第２〜第７コリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇの各々から出射した光が照射されている反射面７９ａ上の各領域ｉｅ２〜ｉｅ７の面積よりも、大きくなっている。このような形態によれば、後述するように、第１光源６２ａのみ用いる低出力状態においても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。

次に、光学素子５０について説明する。光学素子５０は、各領域への入射光を当該領域の位置に応じた特定の方向に向ける光路制御機能を有している。ここで説明する光学素子５０は、各領域への入射光の進行方向を補正して所定の領域ＬＺに向ける。この領域が、被照明領域ＬＺとなる。すなわち、光学素子５０の入射面を平面分割してなる各領域に照射された照射装置６０からの光は、光学素子５０を経由した後に、少なくとも一部分において重なり合う領域を照明するようになる。

一例として、図１及び図８に示された例において、光学素子５０は、照射装置６０からの光の入射方向に対応して形成されたレンズアレイ５１を含んで構成され得る。ここで「レンズアレイ」とは、単位レンズとも呼ばれる小さなレンズの集合体であり、屈折または反射によって光の進行方向を偏向させる素子として機能する。図示された例において、光学素子５０は、各単位レンズ５１ａに対応する各領域に入射する光を、それぞれ、少なくとも被照明領域ＬＺの全域に入射するように拡散させる。すなわち、光学素子５０は、各領域に照射装置６０から入射する光を拡散させることによって、同一の被照明領域ＬＺを照明する。

図８に示された一具体例において、光学素子５０は、凸レンズからなる単位レンズ５１ａを敷き詰めてなるフライアイレンズとして構成されたレンズアレイ５１と、レンズアレイ５１に対向して配置されたコンデンサレンズ５２またはフィールドレンズと、を有している。図８の光学素子５０において、レンズアレイ５１が、光学素子５０の最入光側に配置されており、照射装置６０からの光を受ける。レンズアレイ５１をなす各単位レンズ５１ａは、所定の発散光束をなす光線の光路をたどるようにして入射する光を、一点に収束させることができる。そして、コンデンサレンズ５２は、各単位レンズ５１ａによる収束点によって画成される面上に配置され、各凸レンズからの光を、被照明領域ＬＺに向ける。とりわけ、コンデンサレンズ５２によれば、各凸レンズからの光を、同一の被照明領域ＬＺのみに向けることができ、各方向からの照明光を被照明領域ＬＺに重畳させる。なお、照射装置６０から照射される発散光の発散角度を制御するため、レンズアレイ５１の入射前となる光路上にコリメータレンズ等の調整手段を設けるようにしてもよい。

また、図９に示された他の具体例において、光学素子５０は、図８に示されたレンズアレイ５１及びコンデンサレンズ５２に加えて、これらの間に配置された第２レンズアレイ５３をさらに有している。図９に示された例において、第２レンズアレイ５３も、レンズアレイ５１と同様に、凸レンズからなる単位レンズ５３ａを敷き詰めるようにして形成されたフライアイレンズとして構成されている。第２レンズアレイ５３は、レンズアレイ５１の各単位レンズ５１ａによる収束点上に各単位レンズ５３ａが位置するよう、配置されている。図９の光学素子５０において、第２レンズアレイ５３の各単位レンズ５３ａは、レンズアレイ５１からの光を発散させる。そして、第２レンズアレイ５３の各単位レンズ５３ａからの発散光は、コンデンサレンズ５２によって、被照明領域ＬＺに重畳される。

次に、空間光変調器３０について説明する。空間光変調器３０は、被照明領域ＬＺに重ねて配置される。そして、空間光変調器３０は、照明装置４０によって照明され、変調画像を形成する。照明装置４０からの光は、上述したように被照明領域ＬＺの全域のみを照明する。したがって、空間光変調器３０の入射面は、照明装置４０によって光を照射される被照明領域ＬＺと同一の形状および大きさであることが好ましい。この場合、照明装置４０からの光を、変調画像の形成に高い利用効率で利用することができるからである。

空間光変調器３０は、特に制限されることなく、種々の公知の空間光変調器を利用することができる。例えば、偏光を利用することなく変調画像を形成する空間光変調器、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）や、偏光を利用して変調画像を形成する透過型の液晶マイクロディスプレイや反射型のＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を、空間光変調器３０として用いることができる。

図１に示された例のように、空間光変調器３０が、透過型の液晶マイクロディスプレイである場合、照明装置４０によって面状に照明される空間光変調器３０が、画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、空間光変調器３０をなすディスプレイの画面上に変調画像が形成されるようになる。こうして得られた変調画像は、最終的には、投射光学系２５によって、等倍で或いは変倍されてスクリーン１５へ投射される。これにより、観察者は、スクリーン１５上に投射された当該画像を観察することができる。スクリーン１５は、透過型スクリーンとして構成されていてもよいし、反射型スクリーンとして構成されていてもよい。

次に、以上の構成からなる照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０の作用について説明する。

まず、照射装置６０は、光学素子５０上を走査するように光学素子５０へコヒーレント光を照射する。具体的には、光源装置６１の各光源６２ａ〜６２ｇで特定波長帯域のコヒーレント光が生成される。各光源６２ａ〜６２ｇで生成された光は、当該光源６２ａ〜６２ｇに対応する光ファイバ６４ａ〜６４ｇ内を伝播して、光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙから出射する。光ファイバ６４ａ〜６４ｇから出射した光は、出射端６４ａｙ〜６４ｇｙに対面する位置に配置されたコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇで平行光束化される。そして、以上のようにして、照射装置６０は、大光量平行光束を、走査装置７０に向けて照射する。

以上のように本実施の形態では、各光源６２ａ〜６２ｇ毎に区分けして、生成された光の搬送および平行光束への整形を実施している。このような本実施の形態によれば、次の理由から、光源装置６１から走査装置７０へ照射される光を高精度に平行光束化することが可能となる。

多数の光源から放出される大光量光を合成して光ファイバ９９で搬送する場合、図１８に示すように、光ファイバ９９の出射端９９ｙの面積も大面積化する必要が生じる。この場合、光ファイバ９９からの出射光の進行方向は、当該光ファイバ９９の構成に対応した特定の角度範囲内に向けられる。しかしながら、光ファイバ９９からの出射光は、この特定の角度範囲内の方向に発散する発散光束の光路を辿るようにして、出射端９９ｙの各位置から射出する。すなわち、光ファイバ９９からの出射光は、厳密には、発散した面状光となっている。この場合、光ファイバ９９の出射端９９ｙに対面して配置されたコリメートレンズ９８により、光ファイバ９９から放出された光の光軸を調整することは可能であるが、すべての光の光路を高精度に平行化することはできない。これに対して、図２や図３に示された本実施の形態による光源装置６１によれば、各光源６２ａ〜６２ｇ毎に別の光ファイバ６４ａ〜６４ｇを用いているので、光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙを大口径とする必要がない。このため、光源装置６１から放出される光は、高精度に平行光束化され得る。

次に、光源装置６１から走査装置７０へ進んだコヒーレント光は、走査装置７０において、反射デバイス７５の反射面７９ａで反射して進行方向を変えられる。反射面７９ａの向きは、周期的に変化している。この結果、図５及び図７から理解され得るように、光学素子５０上へのコヒーレント光の入射位置も、周期的に変化するようになる。

光学素子５０の各領域に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０での光路調整機能により、被照明領域ＬＺに重畳されるようになる。すなわち、照射装置６０から光学素子５０の各領域に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散ないしは拡げられて、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる。このようにして、照射装置６０は、被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明することができる。

図１に示すように、投射装置２０においては、照明装置４０の被照明領域ＬＺと重なる位置に空間光変調器３０が配置されている。このため、空間光変調器３０は、照明装置４０によって面状に照明され、画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、映像を形成するようになる。この映像は、投射光学系２５によってスクリーン１５に投射される。スクリーン１５に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。

ところで、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。一方、ここで説明する照明装置４０によれば、次に説明するように、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。

スペックルを目立たなくさせるには、偏光・位相・角度・時間といったパラメータを多重化し、モードを増やすことが有効であるとされている。ここでいうモードとは、互いに無相関なスペックルパターンのことである。例えば、複数のレーザー光源から同一のスクリーンに異なる方向からコヒーレント光を投射した場合、レーザー光源の数だけ、モードが存在することになる。また、同一のレーザー光源からのコヒーレント光を、時間を区切って異なる方向から、スクリーンに投射した場合、人間の目で分解不可能な時間の間にコヒーレント光の入射方向が変化した回数だけ、モードが存在することになる。そして、このモードが多数存在する場合には、光の干渉パターンが無相関に重ねられ平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルが目立たなくなるものと考えられている。

上述した照明装置４０では、コヒーレント光が、光学素子５０上を走査するように光学素子５０に照射される。また、照射装置６０から光学素子５０の各領域に入射したコヒーレント光は、それぞれ、同一の被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明するが、当該被照明領域ＬＺを照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。そして、コヒーレント光が入射する光学素子５０上の領域が経時的に変化するため、被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。

被照明領域ＬＺを基準にして考えると、被照明領域ＬＺ内の各領域には絶えずコヒーレント光が入射してくるが、その入射方向は、図１に矢印Ａ１で示すように、常に変化し続けることになる。結果として、空間光変調器３０の透過光によって形成された映像の各画素をなす光が、図１に矢印Ａ２で示すように経時的に光路を変化させながら、スクリーン１５の特定の位置に投射されるようになる。

以上のことから、上述してきた照明装置４０を用いることによれば、映像を表示しているスクリーン１５上の各位置において時間的にコヒーレント光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察されることになる。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、スクリーン１５に表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。

なお、人間によって観察される従来のスペックルには、スクリーン１５上でのコヒーレント光の散乱を原因とするスクリーン側でのスペックルだけでなく、スクリーンに投射される前におけるコヒーレント光の散乱を原因とする投射装置側でのスペックルも発生し得る。この投射装置側で発生したスペックルパターンは、空間光変調器３０を介してスクリーン１５上に投射されることによって、観察者に認識され得るようにもなる。しかしながら、本実施の形態によれば、コヒーレント光が光学素子５０上を連続的に走査し、そして光学素子５０の各領域に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器３０が重ねられた被照明領域ＬＺの全域を照明するようになる。すなわち、光学素子５０が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域ＬＺ、さらには、空間光変調器３０を介してスクリーン１５を照明するようになる。このような光学素子５０での新たな波面の形成により、投射装置側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。

ところで、光源装置６１からの光の光路を変化させる走査装置７０は、光源装置６１からの光を反射する反射部材７９を含んだ反射デバイス７５を有している。反射デバイス８０の反射部材７９は、反射面７９ａの法線方向ｎｄ１と非平行な回転軸線Ｒａ１を中心として、回転するようになっている。したがって、反射部材７９が回転すると、反射面７９ａの向きが経時的に変化し、且つ、反射面７９ａの向きの変化は周期性を持つようになる。このため、反射面７９ａで反射した光の進行方向は経時的に変化し、且つ、反射光の進行方向の変化は周期性を持つようになる。とりわけこのような反射デバイス７５によれば、コンパクトな構成及び簡易な制御により、光路を大きく変化させることができる。加えて、反射デバイス７５は、反射面７９ａの向きの変化にともなって、占有スペースを大きく変化させることはない。したがって、本実施の形態によれば、省スペースを図りながら、光学素子５０上の広い領域に亘った入射光の走査が可能となる。

また、図５から理解され得るように、図示された走査装置７０を用いた場合、照射装置６０から光学素子５０上に入射する光の光学素子５０上での走査経路は、矢印ＡＲｘで示すように、円形状となる。すなわち、簡易な構成の走査装置７０を用いながら、光学素子５０上での光の入射位置を広範囲に分布させること、言い換えると、大きく広げることができる。これにより、光学素子５０の大きさを有効に利用して、被照明領域ＬＺの各位置へ向かう照明光の入射角度範囲を大きく広げることができる。結果として、スペックルを目立たなくさせることができる。

そして、本実施の形態によれば、反射面７９ａの法線方向ｎｄ１に対して傾斜した回転軸線Ｒａ１を中心として当該反射面７９ａを回転させる走査装置７０との組み合わせにおいて、光源装置６１は、複数の光源６２ａ〜６２ｇと、各光源６２ａ〜６２ｇにそれぞれ対応して設けられ対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバ６４ａ〜６４ｇと、各光ファイバ６４ａ〜６４ｇにそれぞれ対応して設けられ対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇと、を有している。このような本実施の形態によれば、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの任意の一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の領域が、少なくとも部分的に、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている反射面７９ａ上の領域と重ならないようにすることができる。すなわち、反射面７９ａの広い領域に光源装置６１からの光を分散して照射することが可能となる。したがって、反射面７９ａが受光する光のパワー密度を低下させることができ、これにより、反射面７９ａの劣化を効果的に防止することができる。また、反射面７９ａの有効利用を図ることができるので、反射面７９ａを小型化することができる。結果として、高出力の照明装置４０を効果的に小型化することができる。

また、このような本実施の形態によれば、複数の光源６２ａ〜６２ｇから射出した光を、合成した状態ではなく、複数の光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙの各々から分散して射出することができる。したがって、合成光を用いる場合と比較して、各光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙの開口面積を小さくすること、言い換えると各光ファイバ６４ａ〜６４ｇの出射端６４ａｙ〜６４ｇｙから射出する光のスポット径を小さくすることができる。このため、光ファイバ６４ａ〜６４ｇから射出する光の進行方向を、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇを用いて、より高精度に平行化することが可能となる。結果として、光の進行方向をより高精度に制御することが可能となり、被照明領域をより高効率で照明することができる。

すなわち、以上のような本実施の形態によれば、光源装置６１からの高出力光の進行方向を、十分に小型化した走査装置７０によって、反射面７９ａの劣化を抑制しながら、高精度に制御することができる。この結果、照明装置４０によって所望の領域ＬＺを所望の方向から高精度に明るく照明することができる。

また本実施の形態によれば、図４に示すように、複数の光ファイバ６４ａ〜６４ｇのうちの或る一つの光ファイバ６４ａの出射端６４ａｙは、第２の仮想平面ｖｆｐ２上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ２内に位置し、且つ、複数の光ファイバ６４ａ〜６４ｇのうちの前記或る一つの光ファイバ６４ａ以外の光ファイバ６４ｂ〜６４ｇの各出射端６４ｂｙ〜６４ｇｙは、前記一つの仮想の円周又は楕円周ｃ２上に位置している。この光ファイバ６４ａ〜６４ｇの構成にともなって、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの或る一つの第１コリメートレンズ６７ａは、第１の仮想平面ｖｆｐ１に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ１内に位置し、且つ、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの前記或る一つのコリメートレンズ６７ａ以外のコリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇは、前記一つの仮想の円周又は楕円ｃ１周上に位置している。さらに、以上の光源装置６１の構成にともなって、図６に示すように、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの前記或る一つのコリメートレンズ６７ａから出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の入射領域ｉｅ１は、当該反射面７９ａ上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ３内に位置し、且つ、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇのうちの前記或る一つのコリメートレンズ６７ａ以外のコリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇの各々から出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の各入射領域ｉｅ２〜ｉｅ７は、前記一つの仮想の円周又は楕円周ｃ３上に位置している。このような本実施の形態では、光源装置６１からの光を反射面７９ａ上にさらに均一に分散して照射されるようになっている。したがって、反射面７９ａの劣化をさらに効率的に回避することができ、且つ、反射面７９ａのさらに有効な利用を実現することができる。

さらに本実施の形態によれば、図４に示すように、前記或る一つのコリメートレンズ６７ａは、前記或る一つのコリメートレンズ６７ａ以外の各コリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇよりも、大きくなっている。これにともなって、図６に示すように、任意の瞬間において、前記或る一つのコリメートレンズ６７ａから出射した光が照射されている反射面６９ａ上の入射領域ｉｅ１は、前記或る一つのコリメートレンズ６７ａ以外のコリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇの各々から出射した光が照射されている反射面６９ａ上の各領域ｉｅ２〜ｉｅ７よりも、大きくなっている。このような本実施の形態によれば、限られた大きさの反射面７９ａにより均一に分散させて、光源装置６１からの光を照射することが可能となる。

また本実施の形態によれば、光源装置６１が、複数の光源６２ａ〜６２ｇと、各光源６２ａ〜６２ｇにそれぞれ対応して設けられた光ファイバ６４ａ〜６４ｇ及びコリメートレンズ６７ａ〜６７ｇと、を有している。このような光源装置６１を用いた場合、各光源６２ａ〜６２ｇの出力を入り切りすることにより、光源装置６１全体としての出力を調整することができる。そして本実施の形態によれば、前記或る一つのコリメートレンズ６７ａがその他のコリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇよりも大きくなっており、これにともなって、前記或る一つのコリメートレンズ６７ａを経た光が照射されている反射面７９ａ上の入射領域ｉｅ１が、その他のコリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇの各々を経た光が照射されている反射面７９ａ上の各入射領域ｉｅ２〜ｉｅ７よりも大きくなっている。このような実施の形態によれば、前記或る一つのコリメートレンズ６７ａを経た光が走査する光学素子５０上の走査範囲が、その他のコリメートレンズ６７ｂ〜６７ｇの各々を経た光が走査する光学素子５０上の走査範囲よりも大きくなる。図７には、第１コリメートレンズ６７ａを経た光が走査する光学素子５０上の走査範囲ｓｅ１が、第２及び第３コリメートレンズ６７ｂ，６７ｃを経た光が走査する光学素子５０上の走査範囲ｓｅ２，ｓｅ３よりも大きくなることが、示されている。したがって、複数の光源６２ａ〜６２ｇのうちの一つの光源６２ａのみを用いる場合にも、光学素子５０上の大面積の範囲内を光が走査することになる。すなわち、本実施の形態によれば、複数の光源６２ａ〜６２ｇのうちの一つの光源６２ａだけを使用する場合にも、反射面７９ａ上の中央に位置する比較的に広い領域に光を入射させることができるため、このような利用においても、光学素子５０の広い領域ｓｅ１に光が入射するようになる。これにより、使用する光源６２ａ〜６２ｇの数量によらず、言い換えると出力の大小に依存することなく、スペックル低減機能が十分に発揮されるようになる。

以上に説明してきたように、本実施の形態によれば、光源装置６１からの高出力光の進行方向を、十分に小型化した走査装置７０によって、反射面７９ａの劣化を抑制しながら、高精度に制御することができる。この結果、照明装置４０によって所望の領域ＬＺを所望の方向から高精度に照明することができる。

上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。

上述した実施の形態において説明した、光ファイバ６４ａ〜６４ｇの配置、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの配置、各光源６２ａ〜６２ｇからの光の反射面７９ａ上における入射領域ｉｅ１〜ｉｅ７の配置は、例示に過ぎない。一例として、反射面７９ａ上の各領域へより均一に光を入射させる観点から、図１０及び図１１に一例を示すように、種々の変更が可能である。

図１０は、図４に対応する図であって、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの光軸方向に沿ってコリメートレンズアレイ６６の一変形例を観察した状態が、示されている。図１０に示された例において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｆは、第１の仮想平面ｖｆｐ１に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ１上に位置している。とりわけ図１０に示された例において、第１〜第６コリメートレンズ６７ａ〜６７ｆは、同一な平面形状を有し、円周ｃ１上に等間隔をあけて配列されている。また、図１０には、各コリメートレンズ６７ａ〜６７ｆとともに、各コリメートレンズ６７ａ〜６７ｆに対応した第１〜第６光ファイバ６４ａ〜６４ｆの出射端６４ａｙ〜６４ｆｙの位置も示されている。図１０に示された例において、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇの光軸方向からの観察において、コリメートレンズ６７ａ〜６７ｆの光軸と重なる位置に、当該コリメートレンズ６７ａ〜６７ｆに対応する光ファイバ６４ａ〜６４ｆの出射端６４ａｙ〜６４ｆｙが、配置されている。すなわち、複数の光ファイバ６４ａ〜６４ｆの出射端６４ａｙ〜６４ｆｙは、仮想平面ｖｆｐ２上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ２上に位置している。とりわけ図１０に示された例において、第１〜第６光ファイバ６４ｂ〜６４ｆの各出射端６４ａｙ〜６４ｆｙは、円周ｃ２上に等間隔をあけて配列されている。

また、図１１には、図１０に示された各コリメートレンズ６７ａ〜６７ｇを経た光が入射し得るようになる反射面７９ａ上の第１〜第６入射領域ｉｅ１〜ｉｅ６が示されている。図１１に示された例においても、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｆのうちの一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の領域は、少なくとも部分的に、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｆのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の領域と重ならないようになっている。さらに図１０に示された例において、第１〜第６コリメートレンズ６７ａ〜６７ｆは、第１の仮想平面ｖｆｐ１上で互いから離間して配列され、且つ、対応する第１〜第６光ファイバ６４ａ〜６４ｆからの光を互いに同一の方向に平行光束化する。したがって、図１１に示されているように、第１〜第６入射領域ｉｅ１〜ｉｅ６は、いずれも重なり合っていない。そして、図１１に示された例では、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ６７ａ〜６７ｆの各々から出射した光が照射されている走査装置７０の反射面７９ａ上の入射領域ｉｅ１〜ｉｅ６は、当該反射面７９ａ上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周ｃ３上に位置している。

図１０及び図１１に示された例においても、上述の実施の形態と同様に、異なる光源６２ａ〜６２ｇで生成された光は、任意の瞬間において、反射面７９ａ上における互いに異なる領域ｉｅ１〜ｉｅ６に入射している。すなわち、反射面７９ａの広い範囲に光を分散して入射させることができ、このような反射面７９ａの有効利用を図ることで上述の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに別の変形例として、上述した実施の形態において、走査装置７０が、一つの反射デバイス７５を有する例を示したが、これに限られない。一例として、主に図１２〜図１４を参照して以下に説明するように、走査装置７０が、上述した反射デバイス７５に加え、反射デバイス７５の反射面７９ａからの光を反射する第２反射面８４ａを含んだ第２反射デバイス８０を、さらに有するようにしてもよい。

図１２〜図１４に示された例において、第２反射デバイス８０は、上述した反射デバイス７５と同様に構成され得る。すなわち、第２反射デバイス８０は、第２反射面８４ａを有した第２反射部材８４と、第２反射部材８４を回転駆動する第２駆動装置８１と、を有している。第２駆動装置８１は、ケーシング８２と、ケーシング８２に回転可能に保持された軸部材８３と、を有している。軸部材８３は、その軸線方向と一致する第２回転軸Ｒａ２を中心として回転可能となっている。第２反射部材８４は、軸部材８３に取り付けられており、軸部材８３とともに第２回転軸Ｒａ２を中心として回転可能となっている。ただし、第２反射面８４ａは、回転軸線Ｒａ２に対して直交していない。言い換えると、第２反射面８４ａの法線方向ｎｄ２は、回転軸線Ｒａ２と非平行であり、回転軸線Ｒａ２に対して傾斜している。したがって、第２反射部材８４が、回転軸線Ｒａ２を中心として回転すると、第２反射面８４ａは、向きを変化させるようになる。このとき、第２反射部材８４の回転が定速であれば、第２反射面８４ａは、回転軸線Ｒａ２と直交する第２仮想直交面Ｖｐ２を中心として、周期的に向きを変動させることになる。

ここで、反射デバイス７５の反射面７９ａの向きの変動と、第２反射デバイス８０の第２反射面８４ａの向きの変動が、同期するようにしてもよい。すなわち、反射面７９ａの向き及び第２反射面８４ａの向きの一方は、他方の向きに応じて所定の向きを向くようにしてもよい。とりわけ、反射面７９ａの向きと第２反射面８４ａの向きとが互いに平行となるよう、反射面７９ａと第２反射面８４ａとが動作するようにしてもよい。

図１２及び図１３に示された例において、反射面７９ａの回転軸線Ｒａ１と第２反射面８４ａの回転軸線Ｒａ２は平行となっている。また、反射面７９ａの回転軸線Ｒａ１を中心とした回転の向きと、第２反射面８４ａの回転軸線Ｒａ２を中心とした回転の向きは、同一の向きとなっている。そして、反射面７９ａの回転周期と第２反射面８４ａの回転周期は同一となっている。この結果、反射面７９ａと第２反射面８４ａは、互いに対して平行な状態に維持される。なお、反射面７９ａの回転軸線Ｒａ１を中心とした回転の向きは、回転軸線Ｒａ１に沿って一方の側から他方の側へ反射面７９ａを観察した場合における反射面７９ａの回転の向き（図１３における矢印ＡＲ１）であり、第２反射面８４ａの回転軸線Ｒａ２を中心とした回転の向きは、回転軸線Ｒａ１と平行な回転軸線Ｒａ２に沿って前記一方の側から前記他方の側へ第２反射面８４ａを観察した場合における第２反射面８４ａの回転の向き（図１３における矢印ＡＲ２）である。

図１４には、制御器７２による、反射面７９ａ及び第２反射面８４ａの向きを制御する方法の一例が示されている。図１４に示された例では、走査装置７０の動作が開始すると、まず、反射面７９ａを回転駆動する駆動装置７６の位相を検出する。同時に、第２反射面８４ａを回転駆動する第２駆動装置８１の位相を検出する。そして、制御器７２は、駆動装置７６の位相および第２駆動装置８１の位相のずれ量を特定する。制御器７２は、特定された位相のずれ量に基づき、駆動装置７６の位相および第２駆動装置８１の位相を同一にするよう、駆動装置７６及び第２駆動装置８１を調整する。これにより、反射デバイス７５の反射面７９ａと、第２反射デバイス８０の第２反射面８４ａとが、平行に保持されて、それぞれ対応する駆動装置７６，８１によって回転駆動される。

図１４に示された制御方法では、走査装置７０の動作が終了するまでの間、例えば連続的に又は一定間隔をあけて、駆動装置７６の位相および第２駆動装置８１の位相が確認される。駆動装置７６，８１間で位相にずれが生じている場合には、当該ずれを解消して、駆動装置７６の位相および第２駆動装置８１の位相を合わせる。このようにして、反射面７９ａと第２反射面８４ａは、回転駆動されている間、互いに対して平行な状態に維持され得る。

以上のようにして、反射面７９ａと第２反射面８４ａが平行に維持されると、第２反射面８４ａから進み出る光の進行方向は、反射面７９ａへ入射する光の進行方向と平行になる。一方、光源装置６１のコリメートレンズアレイ６６が固定されており、光源装置６１から射出される光は、常に一定方向から反射デバイス７５へ向かう。すなわち、反射面７９ａへ入射する光源装置６１からの光の進行方向は、常に一定である。したがって、第２反射デバイス８０の第２反射面８４ａで反射された光は、常に一定の向きに進む。図示された例では、照射装置６０から光学素子５０へ向けて、常に一定の方向から光が入射している。すなわち、照射装置６０からの光は、平行光束をなす光線の光路を辿るようにして、光学素子５０へ入射することになる。

このように、照射装置６０からの出射光が一定の方向になると、当該出射光の取り扱い、例えば搬送が、非常に容易となる。また、発散光束の場合と異なり、照射装置６０からの出射光が通過することになる光路幅は一定であり、光路幅の変動が生じない。したがって、照明装置４０が大型化してしまうことを効果的に回避することができる。また、照射装置６０から光を照射される光学素子５０は、その各領域への入射光を異なる方向に曲げることによって、入射光を照明光として被照明領域ＬＺに誘導している。そして、光学素子５０への入射方向が一定となっていれば、光学素子５０の設計及び製造を簡易化することができる。

なお、装置の大型化を回避する観点からすれば、その法線方向ｎｄ１，ｎｄ２に対して傾斜した軸Ｒａ１，Ｒａ２を中心として回転可能な反射面７９ａ，８４ａは、走査経路に対応して、円形状の輪郭を有していることが好ましい。この例によれば、走査デバイス７５，８０の反射面７９ａ，８４ａを有効に利用しながら、走査装置７０の大型化を回避することができる。また、第２走査デバイス８０の第２反射面８４ａが、走査デバイス７５の反射面７９ａよりも大きくなっていることが好ましい。この例によれば、走査デバイス７５によって光路が拡大された光を、第２走査デバイス８０によって有効に反射することができる。すなわち、走査装置７０によって上述した有用な光路制御を可能にしながら、走査装置７０の大型化を回避することができる。

さらに別の変形例として、上述した実施の形態において、光源装置６１が、同一波長帯域の光を射出する複数の光源６２ａ〜６２ｇを含む例を示したが、これに限られず、光源装置６１が、異なる波長帯域の光を射出する複数の光源を含むようにしてもよい。この場合、単一の光源では再現することのできない色の光で、被照明領域ＬＺを照明することが可能となる。また、光源装置６１が、三原色のそれぞれに対応する波長帯域の光を射出する複数の光源を含んでいてもよい。この例では、被照明領域に照射される合成光を波長帯域毎に再分割して波長帯域毎に別の空間光変調器３０に入射させることにより、或いは、異なる波長帯域の光を時分割で射出し且つ空間光変調器３０が入射光の波長帯域に応じて画像を時分割的に形成することにより、投射装置２０がカラー映像を投射することができる。

さらに上述した実施の形態において、光学素子５０が、レンズアレイ５１を含んで構成される例を示したが、これに限られない。図１５に示すように、光学素子５０が、ホログラム記録媒体５７を含むようにしてもよい。図１５に示された例において、照射装置６０から照射されてホログラム記録媒体５７上を走査する光は、ホログラム記録媒体５７上の各領域に、当該ホログラム記録媒体５７の回折条件を満たすような入射角度で、入射するようになっている。照射装置６０からホログラム記録媒体５７の各領域に入射した光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５７で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明する。図１５に示された例では、照射装置６０からホログラム記録媒体５７の各領域に入射した光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５７で回折されて同一の被照明領域ＬＺを照明するようになっている。例えば、照射装置６０からホログラム記録媒体５７の各領域に入射した光が、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板の像を再生するようにしてもよい。

さらに上述した実施の形態では、照明装置４０によって照明される被照明領域ＬＺに空間光変調器３０が配置されていたが、この例に限られない。一例として、図１６及び図１７に示された例では、被照明領域ＬＺに均一化光学系３７の入射面３７ａが配置されている。すなわち、照明装置４０からの光は、均一化光学系３７に入射するようになる。均一化光学系３７に入射した光は、全反射を繰り返しながら均一化光学系３７内を伝搬して、均一化光学系３７から出射する。このような均一化光学系３７の出射面３７ｂ上の各位置での照度は、均一化されることになる。均一化光学系３７として、例えばインテグレータロッドを用いることができる。

図１６に示された例では、空間光変調器３０が、均一化光学系３７の出射面３７ｂに直面するように配置され、空間光変調器３０が均一な光量にて照明されるようになっている。一方、図１７に示された例においては、均一化光学系３７と空間光変調器３０との間にリレー光学系３５が配置されている。この例において、リレー光学系３５は、第１のレンズ３５ａ及び第２のレンズ３５ｂを、光路に沿ってこの順で含んでいる。リレー光学系３５によって、空間光変調器３０が配置されている位置は、均一化光学系３７の出射面３７ｂと共役な面となっている。このため、図１７に示された例においても、空間光変調器３０は、均一な光量にて照明される。また、均一化光学系３７を用いずに、照明装置４０によって被照明領域ＬＺに中間像を形成し、中間像の位置は図１７のインテグレータロッド３７の出射面３７ｂに対応する位置であり、リレー光学系３５は、この中間像を空間光変調器３０に写像する態様も可能である。

さらに、上述した実施の形態において、走査装置７０の反射デバイス７５の駆動装置７６として、軸部材７８を有するモータを例示した。しかしながら、この例に限られず、駆動装置７６として、反射部材７９が接続可能な種々の装置、機構、部品、部材等を用いることができる。例えば、アウターロータモータ、シャフトレスモータ、フレームレスモータ等を、反射部材７９を駆動する駆動装置７６として用いることができる。

さらに、上述した実施の形態において、照明装置４０が、投射装置２０及び投射型映像表示装置１０に組み込まれた例を示したが、これに限られず、スキャナ用の照明装置等、種々の用途に適用され得る。

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

１０ 投射型表示装置
１５ スクリーン
２０ 投射装置
２５ 投射光学系
２６ フィールドレンズ
２７ プロジェクションレンズ
３０ 空間光変調器
３５ リレー光学系
３７ 均一化光学系
４０ 照明装置
４５ 光学モジュール
５０ 光学素子
５１ レンズアレイ
５１ａ 単位レンズ
５２ コンデンサレンズ
５３ 第２レンズアレイ
５３ａ 単位レンズ
５７ ホログラム記録媒体
６０ 照射装置
６１ 光源装置
６２ａ〜６２ｇ 光源
６４ａ〜６４ｇ 光ファイバ
６４ａｘ〜６４ｇｘ 入射端
６４ａｙ〜６４ｇｙ 出射端
６６ コリメートレンズアレイ
６７ａ〜６７ｇ コリメートレンズ
６８ 保持部材
７０ 走査装置
７２ 制御器
７５ 反射デバイス
７６ 駆動装置
７７ ケーシング
７８ 軸部材
７９ 反射部材
７９ａ 反射面
８０ 第２反射デバイス
８１ 第２駆動装置
８２ ケーシング
８３ 軸部材
８４ 第２反射部材
８４ａ 第２反射面
９８ コリメートレンズ
９９ 光ファイバ
９９ｙ 出射端
Ｒａ１，Ｒａ２ 回転軸線
ｎｄ１，ｎｄ２ 法線方向
Ｖｐ１，Ｖｐ２ 仮想面
ＬＺ 被照明領域
ｉｅ１〜ｉｅ７ 入射領域
ｖｆｐ１，ｖｆｐ２ 仮想平面
ｃ１，ｃ２，ｃ３ 円周または楕円周
ｓｅ１〜ｓｅ３ 走査領域

Claims (18)

1. 光学素子と、
   前記光学素子上を走査するように前記光学素子に光を照射する照射装置と、を備え、
   前記照射装置は、
   光を射出する光源装置と、
   前記光源装置からの光を反射する反射面を含む反射部材を有した走査装置と、を含み、
   前記反射部材は、前記反射面の法線方向に対して傾斜した回転軸線を中心として回転可能であり、
   前記光源装置は、
   複数の光源と、
   各光源にそれぞれ対応して設けられ、対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバと、
   前記各光ファイバにそれぞれ対応して設けられ、対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズと、を有する、照明装置。
2. 前記複数のコリメートレンズのうちの一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域は、少なくとも部分的に、前記複数のコリメートレンズのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域からずれている、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記複数のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の各領域は、当該反射面上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域は、当該反射面上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
   前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の各領域は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１又は２に記載の照明装置。
5. 前記或る一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記反射面上の領域は、前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記反射面上の各領域よりも、大きい、請求項４に記載の照明装置。
6. 前記複数のコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
   前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズは、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１，２，４及び５のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記或る一つのコリメートレンズは、前記或る一つのコリメートレンズ以外の各コリメートレンズよりも、大きい、請求項７に記載の照明装置。
9. 前記複数の光ファイバの各々の出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１，２，３及び６のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 前記複数の光ファイバのうちの或る一つの光ファイバの出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
    前記複数の光ファイバのうちの前記或る一つの光ファイバ以外の光ファイバの各出射端は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１，２，４，５，７及び８のいずれか一項に記載の照明装置。
11. 複数の光源と、
    各光源にそれぞれ対応して設けられ、対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバと、
    前記各光ファイバにそれぞれ対応して設けられ、対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズと、を備える、光源装置。
12. 前記複数のコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１１に記載の光源装置。
13. 前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
    前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズは、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１１に記載の光源装置。
14. 前記或る一つのコリメートレンズは、前記或る一つのコリメートレンズ以外の各コリメートレンズよりも、大きい、請求項１３に記載の光源装置。
15. 前記複数の光ファイバの各々の出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１１又は１２に記載の光源装置。
16. 前記複数の光ファイバのうちの或る一つの光ファイバの出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
    前記複数の光ファイバのうちの前記或る一つの光ファイバ以外の光ファイバの各出射端は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項１１，１３及び１４のいずれか一項に記載の光源装置。
17. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載された照明装置と、
    前記照明装置からの光によって照明される空間光変調器と、を備える、投射装置。
18. 前記照明装置からの光を前記空間光変調器に中継するリレー光学系を、さらに備え、
    前記リレー光学系は前記照明装置により形成される中間像を空間光変調器上に写像することを特徴とする、請求項１７に記載の投射装置。

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