JP5338988B2 - 照明装置、投射装置および投射型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、被照明領域をコヒーレント光で照明する照明装置、コヒーレント光を投射する投射装置、コヒーレント光を用いて映像を表示する投射型映像表示装置に係り、とりわけ、スペックルの発生を目立たなくさせることができる照明装置、投射装置および投射型映像表示装置に関する。

スクリーンと、スクリーン上に映像光を投射する投射装置と、を有した投射型映像表示装置が、広く使用されている。典型的な投射型映像表示装置では、液晶マイクロディスプレイやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）といった空間光変調器を用いて元になる二次元画像を生成し、この二次元画像を投射光学系を利用してスクリーン上に拡大投影することにより、スクリーン上に映像を表示している。

投射装置としては、いわゆる「光学式プロジェクタ」と呼ばれている市販品を含めて、様々な方式のものが提案されている。一般的な光学式プロジェクタでは、高圧水銀ランプなどの白色光源からなる照明装置を用いて液晶ディスプレイ等の空間光変調器を照明し、得られた変調画像をレンズでスクリーン上に拡大投影する方式を採っている。たとえば、ＪＰ２００４−２６４５１２Ａには、超高圧水銀ランプで発生させた白色光を、ダイクロイックミラーによってＲ，Ｇ，Ｂの三原色成分に分け、これらの光を各原色ごとの空間光変調器へ導き、生成された各原色ごとの変調画像をクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーン上に投影する技術が開示されている。

ただし、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短く、光学式プロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプ交換を行う必要がある。また、各原色成分の光を取り出すために、ダイクロイックミラーなどの比較的大型な光学系を利用する必要があるため、装置全体が大型化するという難点がある。

このような問題に対処するため、レーザなどのコヒーレント光源を用いる方式も提案されている。たとえば、産業上で広く利用されている半導体レーザは、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプに比べて極めて長寿命である。また、単一波長の光を生成可能な光源であるため、ダイクロイックミラーなどの分光装置が不要になり、装置全体を小型化できるという利点も有する。

その一方で、レーザ光などのコヒーレント光源を用いる方式には、スペックルの発生といった新たな問題が生じている。スペックル（speckle）は、レーザ光などのコヒーレント光を散乱面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、スクリーン上に発生すると斑点状の輝度ムラ（明るさのムラ）として観察され、観察者に対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いた場合にスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの散乱反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うことによって生じるものとされている。たとえば、文献「Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006」には、スペックルの発生についての詳細な理論的考察がなされている。

このように、コヒーレント光源を用いる方式では、スペックルの発生という固有の問題が生じるため、スペックルの発生を抑制するための技術が提案されている。たとえば、ＪＰ６−２０８０８９Ａには、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を空間光変調器に導くとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。

上述したとおり、コヒーレント光源を用いた投射装置および投射型映像表示装置において、スペックルを低減する技術が提案されているが、これまでに提案された手法では、スペックルを効率的かつ十分に抑制することはできていない。たとえば、前掲のＪＰ６−２０８０８９Ａに開示されている方法では、レーザ光を散乱板に照射して散乱させてしまうため、一部のレーザ光は映像表示に全く貢献することなく浪費されてしまう。また、スペックル低減のために散乱板を回転させる必要があるが、そのような機械的な回転機構は比較的大型の装置となり、また、電力消費も大きくなる。更に、散乱板を回転させたとしても、照明光の光軸の位置は変わらないため、スクリーン上での拡散に起因して発生するスペックルを十分に抑制することはできない。

また、スペックルは、投射装置や投射型映像表示装置に関する特有の問題ではなく、被照明領域にコヒーレント光を照明する照明装置を組み込んだ種々の装置において問題となっている。

ところで、投射型映像表示装置を用いて、映像を立体的に表示すること、いわゆる３Ｄ表示することが、例えば映画館等で商業的に行われてきた。とりわけ昨今では、家庭で使用されるテレビで映像を立体的に表示することも注目を浴びている。映像を３Ｄ表示する方法としては、従来、「液晶シャッター方式」と呼ばれる方法と、「偏光めがね方式」と呼ばれる方法とが、実用に供されてきた。

「液晶シャッター方式」では、右目用の映像と左目用の映像とが時分割で表示され、観察者は、映像の時分割表示に対応して開閉する専用めがねをかけて映像を観察する。すなわち、専用めがねは、右目用の映像が表示されている間、右目による観察を可能にするよう右目用の窓（通常のめがねでいう、右目のレンズが入る部分）を開放するとともに、左目による観察を遮るよう左目用の窓を遮蔽する。同様に、専用めがねは、左目用の映像が表示されている間、左目による観察を可能にするよう左目用の窓を開放するとともに、右目による観察を遮るよう右目用の窓を遮蔽する。通常、専用めがねの各窓の開放および遮蔽は、専用めがねの窓に組み込まれたいわゆる液晶パネルによって、行われる。したがって、「液晶シャッター方式」では、専用めがねが高価となり、さらに多人数で映像を観察する場合には、高価な専用めがねを多数用意しなければならない。また、専用めがねの動作には電力が必要となるので、専用めがねを予め充電しておくことや、専用めがねを電源につないだ状態で映像を観察することが、必要となる。

一方、「偏光めがね方式」では、右目用の映像と左目用の映像とが異なる偏光成分の映像光によって表示され、観察者は、右目用の映像光を選択的に透過する偏光板が右目用の窓に取り付けられ且つ左目用の映像光を選択的に透過する偏光板が左目用の窓に取り付けられた専用めがねをかけて、映像を観察する。したがって、「偏光めがね方式」の専用めがねは、「液晶シャッター方式」の専用めがねよりも大幅に安価となり、且つ、電力も必要としない。しかしながら、投射型映像表示装置で「偏光めがね方式」を採用する場合には、投射面（例えば、スクリーン）上で映像光の偏光状態が不規則的に乱されてしまうことを防止しなければならない。すなわち、投射面の性質によっては、「偏光めがね方式」を採用することができない場合もある。

なお、レーザ光源から発振されるレーザ光については、偏光を揃えることが可能である。したがって、「偏光めがね方式」を採用する場合、映像光として、レーザ光を使用することも期待されるが、レーザ光を映像光として用いた場合、上述したスペックルの問題が発生してしまう。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、映像の立体表示（３Ｄ表示）に適した投射装置および投射型表示装置であって、スペックルを目立たなくさせることができる投射装置および投射型表示装置を提供することを目的とする。また、本発明は、このような投射装置および投射型映像表示装置に好適に用いられ得る照明装置を提供することを目的とする。

本発明による第１の照明装置は、
被照明領域を照明する照明装置であって、
第１領域および第２領域を有し散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
前記ホログラム記録媒体の前記第１領域および前記第２領域上をコヒーレント光が走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記被照明領域までの前記コヒーレント光の光路上に設けられ、前記ホログラム記録媒体の前記第１領域に入射して前記被照明領域に進むコヒーレント光が第１の偏光成分の光からなり、且つ、前記ホログラム記録媒体の前記第２領域に入射して前記被照明領域に進むコヒーレント光が前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光からなるように、前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御手段と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の前記第１領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記被照明領域に重ねて像を再生し、且つ、前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の前記第２領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記被照明領域に重ねて像を再生するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されている。

本発明による第２の照明装置は、
第１領域および第２領域を有するホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
前記ホログラム記録媒体の前記第１領域および前記第２領域上をコヒーレント光が走査し、前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の前記第１領域内および前記第２領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記ホログラム記録媒体で回折されて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、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記コヒーレント光の光路上に設けられ、前記ホログラム記録媒体の前記第１領域に入射して照明されるべき領域に進むコヒーレント光が第１の偏光成分の光からなり、且つ、前記ホログラム記録媒体の前記第２領域に入射して照明されるべき領域に進むコヒーレント光が前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光からなるように、前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御手段と、を備える。

本発明による第１または第２の照明装置において、前記ホログラム記録媒体は、前記第１領域および前記第２領域の間に位置する中間領域を、さらに含み、前記中間領域へ向けて進む前記コヒーレント光の光路上または前記中間領域への入射後に前記被照明領域へ進む前記コヒーレント光の光路上に、当該コヒーレントを吸収する光吸収体が設けられていてもよい。

本発明による第１または第２の照明装置において、前記ホログラム記録媒体は、前記第１領域および前記第２領域の間に位置する中間領域を、さらに含み、前記照射装置は、前記コヒーレント光が前記第１領域および前記第２領域へ入射し且つ前記中間領域へ入射しないよう、間欠的に前記コヒーレント光を照射してもよい。

本発明による第３の照明装置は、
被照明領域を照明する照明装置であって、
第１領域および第２領域を有し入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
前記光拡散素子の前記第１領域および前記第２領域上をコヒーレント光が走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記被照明領域までの前記コヒーレント光の光路上に設けられ、前記光拡散素子の前記第１領域に入射して前記被照明領域に進むコヒーレント光が第１の偏光成分の光からなり、且つ、前記光拡散素子の前記第２領域に入射して前記被照明領域に進むコヒーレント光が前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光からなるように、前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御手段と、を備え、
前記照射装置から前記光拡散素子の前記第１領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記被照明領域を照明し、且つ、前記照射装置から前記光拡散素子の前記第２領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記被照明領域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されている。

本発明による第４の照明装置は、
第１領域および第２領域を有し入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
前記光拡散素子の前記第１領域および前記第２領域上をコヒーレント光が走査し、且つ、前記照射装置から前記光拡散素子の前記第１領域内および前記第２領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて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、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記コヒーレント光の光路上に設けられ、前記光拡散素子の前記第１領域に入射して照明されるべき領域に進むコヒーレント光が第１の偏光成分の光からなり、且つ、前記光拡散素子の前記第２領域に入射して照明されるべき領域に進むコヒーレント光が前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光からなるように、前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御手段と、を備える、照明装置。

本発明による第３または第４の照明装置において、前記光拡散素子は、前記第１領域および前記第２領域の間に位置する中間領域を、さらに含み、前記中間領域へ向けて進む前記コヒーレント光の光路上または前記中間領域への入射後に前記被照明領域へ進む前記コヒーレント光の光路上に、当該コヒーレントを吸収する光吸収体が設けられていてもよい。

本発明による第３または第４の照明装置において、前記光拡散素子は、前記第１領域および前記第２領域の間に位置する中間領域を、さらに含み、前記照射装置は、前記コヒーレント光が前記第１領域および前記第２領域へ入射し且つ前記中間領域へ入射しないよう、間欠的に前記コヒーレント光を照射してもよい。

本発明による第３または第４の照明装置において、前記光拡散素子は、レンズアレイであるようにしてもよい。

本発明による第５の照明装置は、第１の偏光成分からなるコヒーレント光と、前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分からなるコヒーレント光とによって、被照明領域を時分割で照明する装置である。

本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記第１の偏光成分および前記第２の偏光成分の一方が、右回りの円偏光または右回りの楕円偏光であり、前記第１の偏光成分および前記第２の偏光成分の他方が、左回りの円偏光または左回りの楕円偏光であるようにしてもよい。あるいは、本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記第１の偏光成分および前記第２の偏光成分の一方が、一方向に振動する直線偏光であり、前記第１の偏光成分および前記第２の偏光成分の他方が、前記一方向に直交する他方向に振動する直線偏光であるようにしてもよい。

本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記偏光制御手段は、前記光学素子に積層された偏光制御素子であって前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御素子を有するようにしてもよい。

本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記光学素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、前記偏光制御手段は、前記コヒーレント光の光路上における前記走査デバイスと前記光学素子との間に配置された偏光制御素子であって、前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御素子を有するようにしてもよい。

本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源を有し、前記光源は、振動方向が一定となっている直線偏光のコヒーレント光を生成するようにしてもよい。このような本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記偏光制御手段は、前記第１領域および前記第２領域の一方に入射して前記被照明領域に進むコヒーレント光の光路上に設けられた１／２波長板を有するようにしてもよい。また、このような本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記偏光制御手段は、前記第１領域および前記第２領域へ入射して前記被照明領域へ向かう前記コヒーレント光の光路上に設けられた１／４波長板を、さらに有するようにしてもよい。

本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源を有し、前記光源は、旋回方向が一定となっている円偏光または楕円偏光のコヒーレント光を生成するようにしてもよい。このような本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記偏光制御手段は、前記第１領域および前記第２領域の一方に入射して前記被照明領域に進むコヒーレント光の光路上に設けられた１／２波長板を有し、且つ、前記第１領域および前記第２領域の他方に入射して前記被照明領域に進むコヒーレント光の偏光を維持するようにしてもよい。

本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、無偏光のコヒーレント光を生成する光源を有し、前記偏光制御手段は、前記第１領域へ入射して前記被照明領域へ向かう前記コヒーレント光の光路上に設けられ前記第１の偏光成分を選択的に透過させる第１偏光板と、前記第２領域へ入射して前記被照明領域へ向かう前記コヒーレント光の光路上に設けられ前記第２の偏光成分を選択的に透過させる第２偏光板と、を有するようにしてもよい。

本発明による投射装置は、
上述した本発明による第１〜第５の照明装置のいずれかと、
前記被照明領域と重なる位置に配置され、前記照明装置によって照明される空間光変調器と、を備え、
前記空間光変調器は、前記第１の偏光成分からなるコヒーレント光に対応した第１変調画像と、前記第２の偏光成分からなるコヒーレント光に対応した第２変調画像と、を時分割で形成する。

本発明による投射装置が、前記空間光変調器上に得られる変調画像をスクリーン上に投射する投射光学系を、さらに備えるようにしてもよい。

本発明による投射型映像表示装置は、
上述した本発明による投射装置のいずれかと、
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投射されるスクリーンと、を備える。

本発明によれば、被照明領域または映像を投射する面上でのスペックルを効果的に目立たなくさせることができる。また、本発明によれば、異なる偏光成分のコヒーレント光を用いて時分割で被照明領域を照明することができる。したがって、この照明装置を用いた投射装置および投射型映像表示装置によれば、映像を投射する面上でのスペックルを効果的に目立たなくさせることを可能にしながら、異なる偏光成分の映像光で形成される映像を時分割で表示することが可能となる。このため、例えば、「液晶シャッター方式」用の専用めがね及び「偏光めがね方式」用の専用めがねのいずれでも立体的に観察され得る映像を、スペックルを効果的に目立たなくさせながら、表示することが可能となる。

図１は、本発明による一実施の形態のうちの基本形態を説明するための図であって、基本形態の一具体例としての照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。 図２は、図１に示された照明装置を示す図である。 図３は、図２の照明装置の光学素子をなすホログラム記録媒体を作製するための露光方法を説明するための図である。 図４は、図３の露光方法を経て作製されたホログラム記録媒体の作用を説明するための図である。 図５は、図１に示された照明装置の作用を説明するための斜視図である。 図６は、図５に対応する図であって、照射装置の一変形例およびその作用を説明するための斜視図である。 図７は、図２に対応する図であって、照射装置の他の変形例およびその作用を説明するための斜視図である。 図８は、本発明による一実施の形態のうちの基本形態を応用した応用形態を説明するための図であって、応用形態の一具体例としての照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。 図９は、図３に対応する図であって、図８の照明装置の光学素子をなすホログラム記録媒体を作製するための露光方法を説明するための図である。 図１０は、図５に対応する図であって、図８の照明装置を示す斜視図である。なお、図１０においては、照明装置の偏光制御手段が省略されている。 図１１は、図８の照明装置における偏光制御手段の作用を説明するための図である。 図１２は、図１１に対応する図であって、照明装置の一変形例を説明するための図である。 図１３は、図８に対応する図であって、照明装置の他の変形例を説明するための図である。 図１４は、図１０に対応する図であって、照明装置のさらに他の変形例を説明するための図である。

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。

本発明の一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置は、基本的な構成として、スペックルを効果的に防止することを可能にする構成を有している。さらに、本発明の一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置は、スペックルを効果的に防止し得る基本的構成、更に、立体的に観察され得る映像（３Ｄ映像）を表示するための応用構成も含んでいる。

以下の説明では、まず、図１〜図７に例示した照明装置および投射装置を含む投射型映像表示装置を参照して、スペックルを目立たなくさせるための構成、当該構成に基づいて奏され得る作用効果、および、当該構成の変形態様を、基本形態として説明する。次に、基本形態を応用した構成であって、立体的に観察され得る映像（３Ｄ映像）を表示することを可能にした構成、当該構成に基づいて奏され得る作用効果、および、当該構成の変形態様を、応用形態として説明する。

＜基本形態＞
〔基本形態の構成〕
まず、コヒーレント光を投射する照明装置および投射装置を含み且つスペックルを目立たなくさせることができる投射型映像表示装置の構成を、主として図１〜図７を参照して説明する。

図１に示す投射型映像表示装置１０は、スクリーン１５と、コヒーレント光からなる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をコヒーレント光で照明する照明装置４０と、被照明領域ＬＺと重なる位置に配置され照明装置４０によってコヒーレント光で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。

空間光変調器３０は、照明装置４０によって面状に照明され、変調画像を形成する。空間光変調器３０によって形成された変調画像（映像光）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、変調画像がスクリーン１５上に等倍で或いは変倍（通常、拡大）されて表示され、観察者は当該画像を観察することができる。

空間光変調器３０としては、既知の透過型空間光変調器（透過型のマイクロディスプレイ）および反射型空間変調器（反射型のマイクロディスプレイ）を用いることができる。既知のいずれの空間光変調器を、基本形態で説明する空間光変調器３０として、用いた場合でも、後述するように、スペックルを目立たなくさせることができる。ただし、後述の応用形態に基づき、「液晶シャッター方式」および「偏光めがね方式」のいずれによっても、立体的に観察され得る映像（３Ｄ映像）の表示を可能にする場合には、空間光変調器３０は、照明装置４０からのコヒーレント光の偏光を無秩序に乱すものであってはならず、照明装置４０からのコヒーレント光の偏光を維持するものであることが好ましい。

一具体例として、空間光変調器３０として、上述したＪＰ６−２０８０８９Ａと同様に、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などのＭＥＭＳ素子を用いることも可能である。ＤＭＤなどのＭＥＭＳ素子は、反射型のマイクロディスプレイである。反射型のマイクロディスプレイでは、空間光変調器３０での反射光によって変調画像が形成され、空間光変調器３０へ照明装置４０からコヒーレント光が照射される面と、空間光変調器３０から変調画像をなす映像光が進みでる面が、同一の面となる。ただし、図示された構成では、理解の便宜から、透過型のマイクロディスプレイからなる空間光変調器３０を用いた例が示されている。

また、空間光変調器３０の入射面は、照明装置４０によってコヒーレント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からのコヒーレント光を、スクリーン１５への映像の表示に高い利用効率で利用することができるからである。

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。スクリーン１５が反射型スクリーンとして構成されている場合には、観察者は、スクリーン１５に関して投射装置２０と同じ側から、スクリーン１５で反射されるコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。一方、スクリーン１５が透過型スクリーンとして構成されている場合、観察者は、スクリーン１５に関して投射装置２０とは反対の側から、スクリーン１５を透過したコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。

スクリーン１５としては、既知の透過型スクリーンおよび反射型スクリーンを用いることができる。基本形態で説明するスクリーン１５として、既知のいずれのスクリーンを用いた場合でも、後述するように、スペックルを目立たなくさせることができる。ただし、後述の応用形態に基づき、「液晶シャッター方式」によるだけでなく「偏光めがね方式」によっても、映像の立体的な表示を可能にする場合には、スクリーン１５は、投射装置２０から投射されるコヒーレント光（映像光）の偏光を無秩序に乱すものであってはならず、投射装置２０からのコヒーレント光の偏光を維持し得るものであることが好ましい。

ところで、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。この際、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。ただし、ここで説明する投射型映像表示装置１０では、以下に説明する照明装置４０が、時間的に角度変化するコヒーレント光で、空間光変調器３０が重ねられている被照明領域ＬＺを照明するようになっている。より具体的には、以下に説明する照明装置４０は、コヒーレント光からなる拡散光で被照明領域ＬＺを照明するが、この拡散光の入射角度が経時的に変化していく。この結果、スクリーン１５上でのコヒーレント光の拡散パターンも時間的に変化するようになり、コヒーレント光の拡散で生じるスペックルが時間的に重畳されて目立たなくなる。以下、このような照明装置４０について、さらに詳細に説明する。

図１および図２に示された照明装置４０は、コヒーレント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へコヒーレント光を照射する照射装置６０と、を有している。光学素子５０は、光拡散素子乃至光拡散要素として機能するホログラム記録媒体５５、とりわけ、散乱板６の像５を再生し得るホログラム記録媒体５５を含んでいる。図示する例では、光学素子５０はホログラム記録媒体５５から形成されている。

図示する例で光学素子５０をなしているホログラム記録媒体５５は、照射装置６０から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体５５は、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板６の像５を再生することができるようになっている。

一方、照射装置６０は、ホログラム記録媒体５５のコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５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。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ホログラム記録媒体５５上の領域は、ホログラム記録媒体５５の表面の一部分であって、とりわけ図示する例では、点と呼ばれるべき微小領域となっている。

そして、照射装置６０から照射されてホログラム記録媒体５５上を走査するコヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上の各位置（各点または各領域（以下、同じ））に、当該ホログラム記録媒体５５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５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５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。とりわけここで説明する形態では、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５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。より詳細には、図２に示すように、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生するようになっている。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、被照明領域ＬＺに入射するようになる。

このようなコヒーレント光の回折作用を可能にするホログラム記録媒体５５として、図示する例では、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラムが用いられている。このホログラム記録媒体５５は、図３に示すように、実物の散乱板６からの散乱光を物体光Ｌｏとして用いて作製されている。図３には、ホログラム記録媒体５５をなすようになる感光性を有したホログラム感光材料５８に、互いに干渉性を有したコヒーレント光からなる参照光Ｌｒと物体光Ｌｏとが露光されている状態が、示されている。

参照光Ｌｒは、例えば、特定波長域のレーザ光を発振するレーザ光源からのレーザ光が用いられており、レンズからなる集光素子７を透過してホログラム感光材料５８に入射する。図３に示す例では、参照光Ｌｒをなすようになるレーザ光が、集光素子７の光軸と平行な平行光束として、集光素子７へ入射する。参照光Ｌｒは、集光素子７を透過することによって、それまでの平行光束から収束光束に整形（変換）され、ホログラム感光材料５８へ入射する。この際、収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰは、ホログラム感光材料５８を越えた位置にある。すなわち、ホログラム感光材料５８は、集光素子７と、集光素子７によって集光された収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰと、の間に配置されている。

次に、物体光Ｌｏは、たとえばオパールガラスからなる散乱板６からの散乱光として、ホログラム感光材料５８に入射する。ここでは作製されるべきホログラム記録媒体５５が反射型なので、物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒとは反対側の面からホログラム感光材料５８へ入射する。物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒと干渉性を有している必要がある。したがって、例えば、同一のレーザ光源から発振されたレーザ光を分割して、分割された一方を上述の参照光Ｌｒとして利用し、他方を物体光Ｌｏとして使用することができる。

図３に示す例では、散乱板６の板面への法線方向と平行な平行光束が、散乱板６へ入射して散乱され、そして、散乱板６を透過した散乱光が物体光Ｌｏとしてホログラム感光材料５８へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板６として用いた場合に、散乱板６からの物体光Ｌｏが、ホログラム感光材料５８に概ね均一な光量分布で入射することが可能となる。またこの方法によれば、散乱板６による散乱の度合いにも依存するが、ホログラム感光材料５８の各位置に、散乱板６の出射面６ａの全域から概ね均一な光量で参照光Ｌｒが入射しやすくなる。このような場合には、得られたホログラム記録媒体５５の各位置に入射した光が、それぞれ、散乱板６の像５を同様の明るさで再生すること、および、再生された散乱板６の像５が概ね均一な明るさで観察されることが実現され得る。

以上のようにして、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏがホログラム記録材料５８に露光されると、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏが干渉してなる干渉縞が生成され、この光の干渉縞が、何らかのパターン（体積型ホログラムでは、一例として、屈折率変調パターン）として、ホログラム記録材料５８に記録される。その後、ホログラム記録材料５８の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録材料５５が得られる。

図４には、図３の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体５５の回折作用（再生作用）が示されている。図４に示すように、図３のホログラム感光材料５８から形成されたホログラム記録媒体５５は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Ｌｒの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。すなわち、図４に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する焦点ＦＰの相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体５５に対して位置する基準点ＳＰから発散し、露光工程時における参照光Ｌｒと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Ｌａとして、ホログラム記録媒体５５に回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体５０に対する特定の位置に、散乱板６の再生像５を生成する。

この際、散乱板６の再生像５を生成する再生光（再生照明光Ｌａをホログラム記録媒体５５で回折してなる光）Ｌｂは、露光工程時に散乱板６からホログラム感光材料５８へ向かって進んでいた物体光Ｌｏの光路を逆向きに進む光として散乱板６の像５の各点を再生する。そして、上述したように、また図３に示すように、露光工程時に散乱板６の出射面６ａの各位置から出射する散乱光Ｌｏが、それぞれ、ホログラム感光材料５８の概ね全領域に入射するように拡散している（広がっている）。すなわち、ホログラム感光材料５８上の各位置には、散乱板６の出射面６ａの全領域からの物体光Ｌｏが入射し、結果として、出射面６ａ全体の情報がホログラム記録媒体５５の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図４に示された、再生照明光Ｌａとして機能する基準点ＳＰからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板６の像５を、互いに同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生することができる。

一方、このようなホログラム記録媒体５５からなる光学素子５０にコヒーレント光を照射する照射装置６０は、次のように構成され得る。図１および図２に示された例において、照射装置６０は、特定波長域のコヒーレント光を生成するレーザ光源６１ａと、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させる走査デバイス６５と、を有している。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定とはならないよう種々の方向へ向ける。この結果、走査デバイス６５で進行方向を変化させられるコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５の入射面上を走査するようになる。

とりわけ、図２に示された例では、走査デバイス６５は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａを有した反射デバイス６６を含んでいる。より具体的に説明すると、反射デバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａとしてのミラーを有したミラーデバイスとして、構成されている。そして、図２および図５に示すように、このミラーデバイス６６は、ミラー６６ａの配向を変化させることによって、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させるようになっている。この際、図２に示すように、ミラーデバイス６６は、概ね、基準点ＳＰにおいてレーザ光源６１ａからコヒーレント光を受けるようになっている。このため、ミラーデバイス６６で進行方向を最終調整されたコヒーレント光は、基準点ＳＰからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光Ｌａ（図４参照）として、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射し得る。結果として、照射装置６０からのコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体５５上の各位置に入射したコヒーレント光が同一の輪郭を有した散乱板６の像５を同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生するようになる。

なお、図２に示されたミラーデバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１に沿ってミラー６６ａを回動させるように、構成されている。図５は、図２に示された照明装置４０の構成を斜視図として示している。図５に示された例では、ミラー６６ａの回動軸線ＲＡ１は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系（つまり、ＸＹ平面がホログラム記録媒体５５の板面と平行となるＸＹ座標系）のＹ軸と、平行に延びている。そして、ミラー６６ａが、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行な軸線ＲＡ１を中心として回動するため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＸ軸と平行な方向に往復動するようになる。すなわち、図５に示された例では、照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を直線経路に沿って走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。

なお、実際上の問題として、ホログラム記録媒体５５を作成する際、ホログラム記録材料５８が収縮する場合がある。このような場合、ホログラム記録材料５８の収縮を考慮して、照射装置６０から光学素子５０に照射されるコヒーレント光の波長が調整されることが好ましい。したがって、コヒーレント光源６１ａで生成するコヒーレント光の波長は、図３の露光工程（記録工程）で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていてもよい。

また、同様の理由から、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射する光の進行方向も、基準点ＳＰからの発散光束に含まれる一光線と厳密に同一の経路を取っていなくとも、被照明領域ＬＺに像５を再生することができる。実際に、図２および図５に示す例では、走査デバイス６５をなすミラーデバイス６６のミラー（反射面）６６ａは、必然的に、その回動軸線ＲＡ１からずれる。したがって、基準点ＳＰを通過しない回動軸線ＲＡ１を中心としてミラー６６ａを回動させた場合、ホログラム記録媒体５５へ入射する光は、基準点ＳＰからの発散光束をなす一光線とはならないことがある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置６０からのコヒーレント光によって、被照明領域ＬＺに重ねて像５を実質的に再生することができる。

〔基本形態の作用効果〕
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、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５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。具体的には、レーザ光源６１ａで一定方向に沿って進む特定波長のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス６５で進行方向を変えられる。走査デバイス６５は、ホログラム記録媒体５５上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５での回折により、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生する。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（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ようになる。

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。ただし、この際、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。

しかしながら、ここで説明してきた基本形態における照明装置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。

前掲の文献「Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006」によれば、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。

上述した照射装置６０では、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０に照射される。また、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置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ホログラム記録媒体５５上の位置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内の各位置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。

なお、コヒーレント光はホログラム記録媒体５５上を連続的に走査する。これにともなって、照射装置６０から被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化するとともに、投射装置２０からスクリーン１５へのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、投射装置２０からスクリーン１５へのコヒーレント光の入射方向が僅か（例えば０．数°）だけ変化すれば、スクリーン１５上に生じるスペックルのパターンも大きく変化し、無相関なスペックルパターンが十分に重畳されることになる。加えて、実際に市販されているＭＥＭＳミラーやポリゴンミラー等の走査デバイス６５の周波数は通常数百Ｈｚ以上であり、数万Ｈｚにも達する走査デバイス６５も珍しくない。

以上のことから、上述してきた基本形態によれば、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、上述してきた基本形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体５５の各位置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、ホログラム記録媒体５５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。このようなホログラム記録媒体５５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、前掲の文献「Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006」には、スクリーン上に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト（単位％）という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべきテストパターン映像を表示した際に、スクリーン上に実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、スクリーン上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることを示す。

図１〜図５を参照しながら説明してきた基本形態の投射型映像表示装置１０について、スペックルコントラストを測定したところ、３．０％となった（条件１）。また、上述の光学素子５０として、反射型の体積型ホログラムに代えて、特定の再生照明光を受けた場合に散乱板６の像５を再生し得るように計算機を用いて設計された凹凸形状を有する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）としてのレリーフ型ホログラムを用いた場合についてのスペックルコントラストは３．７％となった（条件２）。ＨＤＴＶ（高精細テレビ）の映像表示用途にて、観察者が肉眼観察した場合に輝度ムラ模様がほとんど認識できないレベルとして、スペックルコントラスト６．０％以下という基準（たとえば、ＷＯ／２００１／０８１９９６号公報参照）が示されているが、上述してきた基本形態はこの基準を十分に満たしている。また、実際に肉眼観察したところ、視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。

一方、レーザ光源からのレーザ光を平行光束に整形して空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは２０．７％となった（条件３）。この条件下では、肉眼観察により、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察された。

また、光源６１ａを緑色のＬＥＤ（非コヒーレント光源）に交換し、このＬＥＤ光源からの光を空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、ＬＥＤ光源からの非コヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは４．０％となった（条件４）。この条件下では、肉眼観察で視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。

条件１および条件２の結果が、条件３の結果よりも極めて良好であり、さらに、条件４の測定結果と比較しても良好となった。既に述べたとおり、スペックルの発生という問題は、実用上、レーザ光などのコヒーレント光源を用いた場合に生じる固有の問題であり、ＬＥＤなどの非コヒーレント光源を用いた装置では、考慮する必要のない問題である。加えて、条件１および条件２では、条件４と比較して、スペックル発生の原因となり得る光学素子５０が追加されている。これらの点から、条件１および条件２によれば、スペックル不良に十分に対処することができたと言える。

加えて、上述してきた基本形態によれば、次の利点を享受することもできる。

上述してきた基本形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子５０が、照射装置６０から照射されるコヒーレント光のビーム形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。

また、上述してきた基本形態によれば、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の位置に、散乱板６の像５を生成するとともに、当該像５に重ねて空間光変調器３０が配置されている。このため、ホログラム記録媒体５５で回折された光を、高効率で、映像形成のために利用することが可能となり、光源６１ａからの光の利用効率の面においても優れる。

〔基本形態への変形〕
図１〜５に例示された一具体例に基づいて説明してきた基本形態に対して、種々の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。以下の説明で用いる図面では、上述した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ており、重複する説明を省略する。

（照明装置）
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。したがって、この照明装置４０を種々の態様で有用に使用することができる。

（空間光変調器、投射光学系、スクリーン）
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。そして、この照明装置４０を、種々の既知な空間光変調器、投射光学系、スクリーン等と組み合わせても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。この点から、空間光変調器、投射光学系、スクリーンは、例示したものに限られず、種々の既知な部材、部品、装置等を用いることができる。

（照射装置）
上述した形態では、照射装置６０が、レーザ光源６１ａと、走査デバイス６５と、を有する例を示した。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス６６からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス６５は、図６に示すように、ミラーデバイス６６のミラー（反射面６６ａ）が、第１の回動軸線ＲＡ１だけでなく、第１の回動軸線ＲＡ１と交差する第２の回動軸線ＲＡ２を中心としても回動可能となっていてもよい。図６に示された例では、ミラー６６ａの第２の回動軸線ＲＡ２は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行に延びる第１回動軸線ＲＡ１と、直交している。そして、ミラー６６ａが、第１軸線ＲＡ１および第２軸線ＲＡ２の両方を中心として回動可能なため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図６に示されているように、コヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰが円周上を移動するようにすることもできる。

また、走査デバイス６５が、二以上のミラーデバイス６６を含んでいてもよい。この場合、ミラーデバイス６６のミラー６６ａが、単一の軸線を中心としてのみ回動可能であっても、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰを、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動させることができる。

なお、走査デバイス６５に含まれるミラーデバイス６６ａの具体例としては、ＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー等を挙げることができる。

また、走査デバイス６５は、反射によってコヒーレント光の進行方向を変化させる反射デバイス（一例として、上述してきたミラーデバイス６６）以外のデバイスを含んで構成されていてもよい。例えば、走査デバイス６５が、屈折プリズムやレンズ等を含んでいていてもよい。

そもそも、走査デバイス６５は必須ではなく、照射装置６０の光源６１ａが、光学素子５０に対して変位可能（移動、揺動、回転）に構成され、光源６１ａの光学素子に対する変位によって、光源６１ａから照射されたコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようにしてもよい。

さらに、照射装置６０の光源６１ａが、線状光線として整形されたレーザ光を発振する前提で説明してきたが、これに限られない。とりわけ、上述した形態では、光学素子５０の各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子５０によって、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる光束に整形される。したがって、照射装置６０の光源６１ａから光学素子５０に照射されるコヒーレント光は精確に整形されていなくとも不都合は生じない。このため、光源６１ａから発生されるコヒーレント光は、発散光であってもよい。また、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の断面形状は、円でなく、楕円等であってもよい。さらには、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の横モードがマルチモードであってもよい。

なお、光源６１ａが発散光束を発生させる場合、コヒーレント光は、光学素子５０のホログラム記録媒体５５に入射する際に、点ではなくある程度の面積を持った領域に入射することになる。この場合、ホログラム記録媒体５５で回折されて被照明領域ＬＺの各位置に入射する光は、角度を多重化されることになる。言い換えると、各瞬間において、被照明領域ＬＺの各位置には、或る程度の角度範囲の方向からコヒーレント光が入射する。このような角度の多重化によって、スペックルをさらに効果的に目立たなくさせることができる。

さらに、上述した形態において、照射装置６０が、発散光束に含まれる一光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させる例を示したが、これに限られない。例えば、上述した形態において、走査デバイス６５が、コヒーレント光の光路に沿ってミラーデバイス６６の下流側に配置された集光レンズ６７を、さらに含むようにしてもよい。この場合、図７に示すように、発散光束を構成する光線の光路を進むミラーデバイス６６からの光が、集光レンズ６７によって、一定の方向に進む光となる。すなわち、照射装置６０は、平行光束を構成する光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させるようになる。このような例では、ホログラム記録媒体５５を作製する際の露光工程において、参照光Ｌｒとして、上述した収束光束に代えて、平行光束を用いることになる。このようなホログラム記録媒体５５は、より簡単に作製および複製することができる。

上述した形態では、照射装置６０が単一のレーザ光源６１ａのみを有する例を示したが、これに限られない。例えば、照射装置６０が、同一波長域の光を発振する複数の光源を含んでいても良い。この場合、照明装置４０は、被照明領域ＬＺをより明るく照明することが可能となる。また、異なる固体のレーザ光源からのコヒーレント光は、互いに干渉性を有しない。したがって、散乱パターンの多重化がさらに進み、スペックルをさらに目立たなくさせることができる。

また、照射装置６０が、異なる波長域のコヒーレント光を発生させる複数の光源を含んでいてもよい。この例によれば、単一レーザ光では表示することが困難な色を加法混色によって生成し、当該色で被照明領域ＬＺを照明することができる。また、この場合、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、空間光変調器３０が、例えばカラーフィルタを含んでおり、各波長域のコヒーレント光毎に変調画像の形成が可能である場合には、複数色で映像を表示することが可能となる。あるいは、空間光変調器３０がカラーフィルタを含んでいなくとも、照射装置６０が各波長域のコヒーレント光を時分割的に照射し、且つ、空間光変調器３０が、照射されている波長域のコヒーレント光に対応した変調画像を形成するように時分割的に作動する場合にも、複数色で映像を表示することが可能となる。とりわけ、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、照射装置６０が、赤色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、を含んでいる場合には、フルカラーで映像を表示することが可能となる。

なお、光学素子５０に含まれるホログラム記録媒体５５は、波長選択性を有している。したがって、照射装置６０が異なる波長域の光源を含んでいる場合には、ホログラム記録媒体５５が、各光源で発生されるコヒーレント光の波長域にそれぞれ対応したホログラム要素を、積層した状態で、含むようにしてもよい。各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素は、例えば、図３および図４を参照しながら既に説明した方法において、露光用の光（参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏ）として、対応する波長域のコヒーレント光を用いることにより、作製され得る。また、各波長域のホログラム要素を積層してホログラム記録媒体５５を作製することに代え、各波長域のコヒーレント光からなる物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを、それぞれ同時にホログラム感光材料５８に露光して、単一のホログラム記録媒体５５によって、複数の波長域の光をそれぞれ回折するようにしてもよい。

（光学素子）
上述した形態において、光学素子５０が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム５５からなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子５０は複数のホログラム記録媒体５５を含んでいてもよい。また、光学素子５０は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子５０は、透過型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。

ただし、レリーフ（エンボス）型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、新たなスペックル生成要因となる可能性があり、この点において体積型ホログラムの方が好ましい。体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率変調パターン（屈折率分布）としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。

もっとも、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が新たなスペックル生成要因となる可能性がある。この点において、ホログラム記録媒体５５としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムの方が好ましい。

また、図３に示す露光工程では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、レンズを用いた記録を行うことにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。ただ、フーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を用いる場合には、像再生時にもレンズを使用してもよい。

また、ホログラム記録媒体５５に形成されるべき縞状パターン（屈折率変調パターンや凹凸パターン）は、現実の物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを用いることなく、予定した再生照明光Ｌａの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られたホログラム記録媒体５５は、計算機合成ホログラムとも呼ばれる。また上述した変形例のように波長域の互いに異なる複数のコヒーレント光が照射装置６０から照射される場合には、計算機合成ホログラムとしてのホログラム記録媒体５５は、各波長域のコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられた複数の領域に平面的に区分けされ、各波長域のコヒーレント光は対応する領域で回折されて像を再生するようにしてもよい。

さらに、上述した形態において、光学素子５０が、各位置に照射されたコヒーレント光を拡げて、当該拡げたコヒーレント光を用いて被照明領域ＬＺの全域を照明する光拡散素子乃至光拡散要素として、ホログラム記録媒体５５を、有している例を示したが、これに限られない。光学素子５０は、ホログラム記録媒体５５に代えて或いはホログラム記録媒体５５に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明する光拡散素子としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。光拡散素子として機能するレンズアレイの一具体例として、拡散機能を付与された全反射型または屈折型のフレネルレンズやフライアイレンズ等を挙げることができる。このような照明装置４０においても、照射装置６０が、レンズアレイからなる光拡散素子上をコヒーレント光が走査するようにして、光学素子５０にコヒーレント光を照射するようにし、且つ、照射装置６０から光学素子５０の各位置に入射したコヒーレント光が、光拡散素子をなすレンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域ＬＺを照明するよう、照射装置６０および光学素子５０を構成しておくことにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。

（照明方法）
上述した形態において、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体やレンズアレイ等から構成される光拡散素子５５が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体やレンズアレイ等から構成される光拡散素子５５が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明してもよい（図６を参照しながら、既に説明した態様）。

また、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体やレンズアレイ等から構成される光拡散素子５５が各位置に照射されたコヒーレント光を主として一次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が一次元的な被照明領域ＬＺを照明するようにしてもよい。この態様において、照射装置６０によるコヒーレント光の走査方向と、光学素子のホログラム記録媒体やレンズアレイ等から構成される光拡散素子５５の拡散方向（拡げる方向）と、が平行となるようにしてもよい。

さらに、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向または二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体やレンズアレイ等から構成される光拡散素子５５が各位置に照射されたコヒーレント光を主として一次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成されていてもよい。この態様において、光学素子５０が複数の光拡散素子５５を有し、各光拡散素子５５に対応した被照明領域ＬＺを順に照明していくことによって、照明装置４０が二次元的な領域を照明するようにしてもよい。この際、各被照明領域ＬＺが、人間の目では同時に照明されているかのような速度で、順に照明されていってもよいし、あるいは、人間の目でも順番に照明していると認識できるような遅い速度で、順に照明されていってもよい。

（変形例の組み合わせ）
なお、以上において上述した基本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。

＜応用形態＞
〔応用形態の構成および応用形態の作用〕
次に、上述してきた基本形態を、３Ｄ映像を表示し得る装置に応用してなる応用形態について、図８〜１１に例示された照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０を参照しながら、説明する。以下の説明では、上述の基本形態に追加される点についてのみ説明し、上述の基本形態と同様に構成され得るその他の部分については、図８〜１１において上述の基本形態と同様の符号を付して、重複説明を省略する。

応用形態において、光学素子５０のホログラムラム記録媒体５５は、第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ２とを含んでいる。とりわけ図示する例において、ホログラムラム記録媒体５５は、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の二つの領域のみからなっている。すなわち、図示する例において、ホログラムラム記録媒体５５は、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の二つの領域に区分けされている。また、図１０によく示されているように、ホログラム記録媒体５５は、第１領域Ｚ１の面積と第２領域Ｚ２の面積とが等しくなるように、Ｙ軸方向（上下）に二等分されている。

一方、照明装置４０の照射装置６０は、基本形態で既に説明したように、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するように、当該コヒーレント光を光学素子５０へ照射する。とりわけここで説明する態様では、図１０に示すように、照射装置６０は、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の二つの領域をコヒーレント光が走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。

なお、ホログラムラム記録媒体５５自体は、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の各領域において、照射装置６０から照射されるコヒーレント光に対して異なる光学的作用を及ぼすものではなく、便宜上第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２に区分けされているに過ぎない。したがって、既に基本形態において図３および図４を参照しながら説明した方法で、一つのホログラム記録媒体５５を作製し、作製された一つのホログラム記録媒体５５の一部分が第１領域Ｚ１を形成し、ホログラム記録媒体５５のその他の部分が第２領域Ｚ２を形成するようにしてもよい。

図８、図１０および図１１では、ホログラム記録媒体５５が透過型の体積型ホログラムとして構成されている。そして、図９には、この透過型の体積型ホログラムとしてのホログラム記録媒体５５の露光方法が示されている。図９に示すように、透過型の体積型ホログラムの作製において、ホログラム記録媒体５５をなすようになるホログラム感光材料５８は、一方の面の側から、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏを照射される。既に図３を参照しながら説明した露光方法と同様に、物体光Ｌｏは、散乱板６を透過した散乱光として、ホログラム感光材料５８に照射されている。参照光Ｌｒは、ホログラム感光材料５８を越えた位置にある焦点位置ＦＰに向けて収束する収束光として、ホログラム感光材料５８に照射されている。

図９に示された露光工程を経て作製されたホログラム記録媒体５５は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Ｌｒの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。したがって、図８に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する焦点ＦＰの相対位置（図９参照）と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体５５に対して位置する基準点ＳＰから発散し露光工程時における参照光Ｌｒと同一の波長を有する発散光束をなす光線の光路に沿って、コヒーレント光が照射装置６０からホログラム記録媒体５５に照射されると、当該コヒーレント光は、再生照明光Ｌａとしてホログラム記録媒体５５に回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図９参照）と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体５５に対する特定の位置に、散乱板６の再生像５を生成するようになる。

図８に示す例では、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生するように、照射装置６０および光学素子５０が位置決めされている。そして、ホログラム記録媒体５５は、上述したように、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２に区分けされている。したがって、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１内の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生する。また、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２内の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、第１領域Ｚ１へコヒーレント光が入射した場合と同一の被照明領域ＬＺに重ねて、第１領域Ｚ１へコヒーレント光が入射した場合と同一の散乱板６の像５を再生するようになる。

一方、応用形態において、空間光変調器３０は、第１領域Ｚ１を経由して空間光変調器３０に入射するコヒーレント光に対応した第１変調画像と第２領域Ｚ２を経由して空間光変調器３０に入射するコヒーレント光に対応した第２変調画像との二つの変調画像を時分割で、すなわち、二つの変調画像を細かい時間単位で順繰りに、形成する。ここで、第１変調画像を一方の目で観察するための映像とし、第２変調画像を他方の目で観察するための映像とすることにより、３Ｄ映像を表示することが可能となる。すなわち、右目用の映像と左目用の映像とを時分割で表示する「液晶シャッター方式」として、３Ｄ映像を表示することが可能となる。

より具体的には、観察者による右目での映像の観察および当該観察者による左目での映像の観察を交互に時分割で可能とする「液晶シャッター方式」用の専用めがねを用いることにより、観察者が、一方の目（例えば、右目）で第１変調画像としてスクリーン１５上に映し出される第１の映像を観察し、他方の目（例えば、左目）で第２変調画像としてスクリーン１５上に映し出される第２の映像を観察することができる。この際、照射装置６０による走査動作に対応した空間光変調器３０の時分割動作が人間の目で検出不可能な程度に高速であれば、一方の目用の第１映像が連続的に表示され続け且つ他方の目用の第２映像も連続的に表示され続けているかのように、観察者によって観察され、さらに、一方の目を介した第１映像の観察および他方の目を介した第２映像の観察が同時に行われ、結果として、観察者は映像を立体的に観察することができる。

なお、照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２上を走査するようにして、当該コヒーレント光を光学素子５０へ照射している。そして、第１の映像は、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１内の各位置に入射して空間光変調器３０を照明するコヒーレント光からなっている。この際、上述した実施の形態と同様に、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１上を走査することに起因して、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１で回折されたコヒーレント光の被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）の各位置への入射方向は、時間の経過とともに連続的に変化する。これにともなって、投射装置２０から投射されるコヒーレント光からなる第１映像光のスクリーン１５上の各位置への入射方向も、時間の経過とともに連続的に変化する。このため、基本形態で既に説明したように、無相関なスペックルパターンが重畳されて平均化され、結果として、観察者の第１映像を観察すべき目によって観察されるスペックルが目立たなくなる。

同様に、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２上を走査することに起因して、ホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２で回折されたコヒーレント光の被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）の各位置への入射方向も、時間の経過とともに連続的に変化する。これにともなって、投射装置２０から投射されるコヒーレント光からなる第２映像光のスクリーン１５上の各位置への入射方向も、時間の経過とともに連続的に変化する。このため、基本形態で既に説明したように、無相関なスペックルパターンが重畳されて平均化され、結果として、観察者の第２映像を観察すべき目によって観察されるスペックルが目立たなくなる。この結果、観察者は、スペックルを気にすることなく、スクリーン１５上に映し出される映像を立体的に観察することができる。

ところで、応用形態における照明装置４０は、被照明領域ＬＺまでのコヒーレント光の光路上に設けられた偏光制御手段７０を、さらに有している。この偏光制御手段７０は、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に進むコヒーレント光が第１の偏光成分の光からなり、且つ、ホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に進むコヒーレント光が第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光からなるように、被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に進むコヒーレント光の偏光を制御する。すなわち、応用形態における照明装置４０は、第１の偏光成分からなるコヒーレント光と、第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分からなるコヒーレント光とによって、被照明領域ＬＺを時分割で照明するように構成されている。具体的な構成の一例として、図８および図１０に例示された照明装置４０は、次のように構成されている。

照射装置６０は、基本形態と同様に、コヒーレント光を生成する光源６１ａと、光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が光学素子５０上を走査するようにする走査デバイス６５と、を有している。この光源６１ａは、一例として、振動方向が揃っている直線偏光、すなわち、一定の振動方向に振動する直線偏光のコヒーレント光を発振するようになっている。このような光源６１ａとの組み合わせにおいて、偏光制御手段７０は、１／２波長板（１／２λ板）７１を第１の偏光制御素子として含んでいる。図８および図１１に示すように、１／２波長板７１は、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１と重なるようにして、言い換えると、第１領域Ｚを覆うようにして、光学素子５０に積層されている。このため、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺに進む光源６１ａからのコヒーレント光Ｌ１１１は、偏光制御手段７０をなす１／２波長板７１を透過することになる。

１／２波長板７１（第１の偏光制御素子）は、光源６１ａからの一定方向に振動する直線偏光の振動方向を、９０°ずらすことができる。すなわち、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に向かう光源６１ａからのコヒーレント光Ｌ１１１は、偏光制御手段７０をなす１／２波長板７１を透過し、その振動方向を９０°ずらすようになる。その一方で、ホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２は、１／２波長板７１によって覆われていない。したがって、ホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺに進む光源６１ａからのコヒーレント光Ｌ１１２の振動方向は、第１の偏光制御素子としての１／２波長板７１によって乱されることなく維持される。このようにして、図示する例における偏光制御手段７０の１／２波長板７１は、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺに進むコヒーレント光Ｌ１１１と、ホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺに進むコヒーレント光Ｌ１１２とが、異なる偏光状態となるようにする。

また、図８および図１１に示された例では、照明装置４０の偏光制御手段７０は、１／４波長板（１／４λ板）７５を第２の偏光制御素子としてさらに有している。１／４波長板７５は、一般的に、直線偏光を円偏光に変え、またその逆として、円偏光を直線偏光に変える。図８および図１１に示された照明装置４０において、１／４波長板７５は、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の両方と重なるようにして、言い換えると、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の両方を覆うようにして、光学素子５０に積層されている。したがって、１／４波長板７５は、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の両方に向かうコヒーレント光の偏光状態を、直線偏光から円偏光へと変換する。

ただし、上述したように、偏光制御手段７０によって、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に向かうコヒーレント光Ｌ１１１をなす直線偏光の振動方向は、ホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に向かうコヒーレント光Ｌ１１２をなす直線偏光の振動方向と直交している。このため、１／４波長板７５によって直線偏光から円偏光へと変換された後において、第１領域Ｚ１に向かうコヒーレント光Ｌ１１１をなす円偏光の旋回方向と、第２領域Ｚ２に向かうコヒーレント光Ｌ１１２をなす円偏光の旋回方向とは、逆向きとなる。一例として、図１１に示された例では、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に進むコヒーレント光が、第１の偏光成分としての左円偏光（旋回方向が左回りである円偏光）となり、ホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に進むコヒーレント光が、第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分としての右円偏光（旋回方向が右回りである円偏光）となる。

なお、空間光変調器３０は、上述したように、第１領域Ｚ１を経由して空間光変調器３０に入射するコヒーレント光に対応した第１変調画像と第２領域Ｚ２を経由して空間光変調器３０に入射するコヒーレント光に対応した第２変調画像との二つの変調画像を時分割で形成する。したがって、言い換えると、応用形態では、空間光変調器３０が、第１の偏光成分からなるコヒーレント光に対応した第１変調画像と、前記第２の偏光成分からなるコヒーレント光に対応した第２変調画像と、を時分割で形成する。したがって、第１変調画像としてスクリーン１５上に映し出される第１の映像が第１偏光成分の光によって形成され、第２変調画像としてスクリーン１５上に映し出される第２の映像が第２偏光成分の光によって形成されることになる。

このため、観察者による一方の目（例えば、右目）での第１偏光成分からなる映像の観察および当該観察者による他方の目（例えば、左目）での第２偏光成分からなる映像の観察を可能とする「偏光めがね方式」用の専用めがねを用いることにより、観察者が、一方の目で第１変調画像としてスクリーン１５上に映し出される第１の映像を観察し、他方の目で第２変調画像としてスクリーン１５上に映し出される第２の映像を観察することができる。すなわち、応用形態では、「液晶シャッター方式」用の専用めがねを用いた場合だけでなく、「偏光めがね方式」用の専用めがねを用いた場合においても、映像を立体的に観察することが可能となる。

以上のような応用形態によれば、光学素子５０のホログラム記録媒体５５が、当該ホログラム記録媒体５５上を走査するようにして当該ホログラム記録媒体５５の各位置に入射するコヒーレント光を回折し、被照明領域ＬＺに重ねて配置された空間光変調器３０を照明する。この際、空間光変調器３０の各位置は、ホログラム記録媒体５５上でのコヒーレント光の走査にともなって、連続的に異なる方向からコヒーレント光を照射されることになり、結果として、スクリーン１５の各位置への映像光の入射角度も連続的に変化する。このため、コヒーレント光で映像を表示しながら、スペックルを目立たなくさせることができる。

また、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査すること並びに光源６１ａからのコヒーレント光の偏光を制御しやすいことを利用して、極めて簡易な構成により、第１偏光成分のコヒーレント光と第１偏光成分とは異なる第２偏光成分のコヒーレント光とで、被照明領域ＬＺに重ねて配置された空間光変調器３０を、時分割で照明することができる。したがって、空間光変調器３０が、第１偏光成分のコヒーレント光が照射されているタイミングで第１の変調画像を形成し、第２偏光成分のコヒーレント光が照射されているタイミングで第２の変調画像を形成するよう、時分割動作を行うことにより、「液晶シャッター方式」用の専用めがね並びに「偏光めがね方式」用の専用めがねのいずれを用い場合でも、映像を立体的に観察することを可能とすることができる。したがって、映像を表示するスクリーン１５の性質、観察者の人数、「液晶シャッター方式」用の専用めがねの電力消費等を考慮し、都度適切な方式で３Ｄ映像を観察することができる。

〔応用形態への変形〕
図８〜図１１に例示された一具体例を参照しながら説明してきた応用形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、変更（変形）の一例について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。なお、図１２〜図１４に示す例において、これまでに説明した構成と同様に構成され得る部分については、これまでに用いた符号と同一の符号を用い、重複する説明を省略する。

図８および図１１に示された例において、光学素子５０に入射して被照明領域ＬＺに進む光の偏光を制御する偏光制御手段７０は、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺに進む光の偏光状態とホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺに進む光の偏光状態とが異なるように偏光を制御する第１偏光制御素子を有していた。そして、第１偏光制御素子が、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に重ねて配置された１／２波長板（１／２λ板）７１のみからなっていた。しかしながら、図１２に示すように、第１偏光制御素子７０ａが、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に重ねて配置された１／２波長板７１だけでなく、ホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に重ねて配置された透明層７２をさらに有するようにしてもよい。透明層７２としては、当該透明層７２を透過する光の偏光を積極的に乱すことの無い低リタデーションの層、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）からなる層が好適に用いられる。

また、図１２に示すように、ホログラム記録媒体５５が、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２に隣接して当該第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の間に位置する中間領域Ｚ３を、さらに含むようにしてもよい。そして、図１２に示すように、中間領域Ｚ３へ向けて進むコヒーレント光の光路上または中間領域Ｚ３への入射後に被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）へ進むコヒーレント光の光路上に、当該コヒーレントを吸収する光吸収体７９が設けられているようにしてもよい。光吸収体７９の一例として、黒色顔料を含んで成る樹脂によって形成されたブラックマトリクスを例示することができる。このような例によれば、第１変調画像をなすコヒーレント光がより確実に第１の偏光成分からなり、且つ、第２変調画像をなすコヒーレント光がより確実に第２の偏光成分からなるようにすることができる。結果として、表示される映像が、より安定して、立体的に観察され得るようにすることができる。なお、図１２に示す例では、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺに進む光の偏光状態とホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺに進む光の偏光状態とが異なるように偏光を制御する第１偏光制御素子７０ａが、１／２波長板７１および透明層７２の間に、光吸収体７９を有するように構成されている。

さらに、光吸収体７９を設けることに変えて或いは光吸収体７９を設けることに加えて、コヒーレント光が第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２へ入射し且つ中間領域Ｚ３へ入射しないよう、照射装置６０が間欠的に前記コヒーレント光を照射するようにしてもよい。すなわち、例えば走査デバイス６５によって、仮に照射装置６０からコヒーレント光が照射されたとするならば、当該コヒーレント光が中間領域Ｚ３に入射するようになるタイミングでは、照射装置６０からコヒーレント光が照射されないようにしてもよい。このような例によっても、第１変調画像をなすコヒーレント光がより確実に第１の偏光成分からなり、且つ、第２変調画像をなすコヒーレント光がより確実に第２の偏光成分からなるようにすることができる。

さらに、図８および図１１に示された例において、偏光制御手段７０が、光学素子５０の入光側に積層されていたが、これに限られない。例えば、図１２に示すように、偏光制御手段７０が、光学素子５０の出光側に積層されていてもよい。

また、図８および図１１に示された例では、第１偏光制御素子としての１／２波長板７１が、第２偏光制御素子としての１／４波長板７５の入光側に配置されていたが、これに限られず、１／４波長板７５が、１／２波長板７１の入光側に配置されていてもよい。この例においては、光源６１ａが振動方向の揃った直線偏光のコヒーレント光を放射する場合、まず、１／４波長板７５によって、コヒーレント光の偏光状態が、直線偏光から旋回方向の揃った円偏光へと変換される。次に、１／２波長板７１によって、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２のいずれか一方に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）へ進む光を構成する円偏光の旋回方向が逆向きに変換されるようになる。

さらに、図８および図１１に示された例では、偏光制御手段７０が、光学素子５０に積層されていたが、これに限られない。ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺに進む光の偏光状態とホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺに進む光の偏光状態とが異なるように偏光を制御する第１偏光制御素子は、第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺに進む光の光路と第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺに進む光の光路とが区分けされている位置に、配置され得る。例えば、図１３に示すように、偏光制御手段７０がコヒーレント光の光路における走査デバイス６５と光学素子５０との間に配置されていてもよい。

さらに、図８および図１１に示された例では、第１偏光制御素子としての１／２波長板７１と第２偏光制御素子としての１／４波長板７５とが、隣接して配置されている例を示したが、第１偏光制御素子としての１／２波長板７１と第２偏光制御素子としての１／４波長板７５とが、離間して配置されていてもよい。例えば、図１３に示された例において、第２偏光制御素子としての１／４波長板７５が、第１偏光制御素子としての１／２波長板７１から離間して、空間光変調器３０の直前に配置されていてもよい。

なお、既に説明したように、光学素子５０をなすホログラム記録媒体５５としては、種々のホログラムを用いることができる。図１３に示した例では、ホログラム記録媒体５５として、反射型のホログラムが用いられている。

また、図１３に示した例では、基本形態に対する変形例としても既に説明したように、照射装置６０が、仮想の平行光束をなす一光線の光路に沿って、第１光学素子５０ａへコヒーレント光を照射するようになっている。すなわち、照射装置６０が、一定の方向に進むコヒーレント光を第１光学素子５０ａのホログラム記録媒体５５ａの各位置に照射するようになっている。具体的な構成として、図１３に示すように、走査デバイス６５が、上述した反射デバイス６５に加えて、反射デバイス６５で反射された光の進行方法を一定の方向に偏向させるコリメータとしてのレンズ６７をさらに有するようにしてもよい。このような例によれば、第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺへ進むコヒーレント光の光路と、第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺへ進むコヒーレント光の光路と、が明確に区分けされるようになる。結果として、照明装置４０において、互いに異なる偏光成分のコヒーレント光で被照明領域ＬＺを時分割で安定して照明することができ、投射装置２０および投射型映像表示装置１０において、３Ｄ映像を安定して表示することができる。

さらに、図１０に示した例では、ホログラム記録媒体５５が、Ｙ軸方向に二等分され（上下に二等分され）、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２に区分けされていたが、これに限られない。コヒーレント光の走査経路に沿って第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２が配置されるように、ホログラム記録媒体５５が第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ２とに区分けされていれば、結果として、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の両方をコヒーレント光が走査するようになる。例えば、図１４に示された例では、コヒーレント光が円周状の走査経路に沿ってホログラム記録媒体５５上を走査する。そして、当該円周状の走査経路に沿って、ホログラム記録媒体５５が四等分され、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２が二つずつ設けられている。また、図１４に示された例に限られず、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２が、ストライプ状や格子状に、交互に並べられていてもよい。

さらに、図１１を参照しながら、第１偏光成分（ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺに向かう光の変光成分）および第２偏光成分（ホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺに向かう光の変光成分）の一方が右回りの円偏光であり、第１偏光成分および第２偏光成分の他方が左回りの円偏光である例を示したが、これに限られない。例えば、第１偏光成分および第２偏光成分の一方が右回りの楕円偏光であり、第１偏光成分および第２偏光成分の他方が左回りの楕円偏光であるようにしてもよい。

また、第１偏光成分および第２偏光成分の一方がある一方向に振動する直線偏光であり、第１偏光成分および第２偏光成分の他方が前記一方向に対して直交する他方向に振動する直線偏光であるようにしてもよい。なお、図１０に示す例において、第２偏光制御素子としての１／４波長板７５を偏光制御手段７０から省いた場合、第１偏光成分および第２偏光成分の一方が一方向に振動する直線偏光となり、第１偏光成分および第２偏光成分の他方が前記一方向に対して直交する他方向に振動する直線偏光となるようにすることができる。

さらに、光源６１ａが、振動方向の揃った直線偏光のコヒーレント光を発生させる例を示したが、これに限られない。例えば、光源６１ａが、旋回方向が一定となっている円偏光または楕円偏光のコヒーレント光を生成するようにしてもよい。この例においては、偏光制御手段７０が、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に向かうコヒーレント光およびホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に向かうコヒーレント光のうちのいずれか一方のみが通過する光路上に設けられた１／２波長板７１を、有するようにしてもよい。１／２波長板７１によれば、当該１／２波長板７１を透過する円偏光または楕円偏光の旋回方向を逆向きに変換することができる。

さらに、これまでに説明した例では、ホログラム記録媒体５５の第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に向かうコヒーレント光およびホログラム記録媒体５５の第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に向かうコヒーレント光のうちのいずれか一方の偏光状態を変換して、第１領域Ｚ１に入射して被照明領域ＬＺに向かうコヒーレント光および第２領域Ｚ２に入射して被照明領域ＬＺに向かうコヒーレント光が互いに異なる偏光成分からなるようにしていた。しかしながら、光源６１ａが無偏光のコヒーレント光を生成し、光源６１ａで生成されたコヒーレント光から、第１の偏光成分の光と、第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光とが、取り出されるようにしてもよい。具体的な構成として、偏光制御手段が、第１領域Ｚ１へ入射して被照明領域ＬＺへ向かうコヒーレント光の光路上に設けられ第１の偏光成分を選択的に透過させる第１偏光板と、第２領域ＬＺへ入射して被照明領域ＬＺへ向かうコヒーレント光の光路上に設けられ第２の偏光成分を選択的に透過させる第２偏光板と、を有するようにしてもよい。なお、ここでいう「選択的に透過させる」とは、対象とする偏光成分を１００％の透過率で透過させるととともにその他の偏光成分を全く透過させないことのみを意味するのではなく、対象とする偏光成分をその他の偏光成分よりも高い透過率で透過させることをも意味する。

さらに、基本形態に対する変形例として既に説明したように、光学素子５０は、ホログラム記録媒体５５に代えて或いはホログラム記録媒体５５に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域ＬＺの全域へコヒーレント光を照明する光拡散素子５５としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。照射装置６０が、レンズアレイの第１領域および第２領域上をコヒーレント光が走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射し、且つ、照射装置６０からレンズアレイの各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）を照明する用になっていれば、ホログラム記録媒体５５で回折されたコヒーレント光が被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）を照明する場合と同様に、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。

また、被照明領域ＬＺまでのコヒーレント光の光路上にコヒーレント光の偏光を制御する偏光制御手段を設け、レンズアレイの第１領域に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に進むコヒーレント光が第１の偏光成分の光からなり、且つ、レンズアレイの第２領域に入射して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に進むコヒーレント光が第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光からなるようにすれば、ホログラム記録媒体５５で回折されたコヒーレント光が被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）を照明する場合と同様に、「液晶シャッター方式」用の専用めがね並びに「偏光めがね方式」用の専用めがねのいずれを用いても映像が立体的に観察されるようにすることが可能となる。

Claims (19)

1. 第１領域および第２領域を有するホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
   前記ホログラム記録媒体の前記第１領域および前記第２領域上をコヒーレント光が走査し、前記ホログラム記録媒体の前記第１領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記ホログラム記録媒体で回折されて少なくとも一部分において重なり合う領域を照明し、前記ホログラム記録媒体の前記第２領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記ホログラム記録媒体で回折されて少なくとも前記一部分において重なり合う領域を照明するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
   前記コヒーレント光の光路上に設けられ、前記ホログラム記録媒体の前記第１領域に入射して照明されるべき領域に進むコヒーレント光が第１の偏光成分の光からなり、且つ、前記ホログラム記録媒体の前記第２領域に入射して照明されるべき領域に進むコヒーレント光が前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光からなるように、前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御手段と、を備える、照明装置。
2. 前記ホログラム記録媒体は、前記第１領域および前記第２領域の間に位置する中間領域を、さらに含み、
   前記中間領域へ向けて進む前記コヒーレント光の光路上または前記中間領域への入射後に前記照明されるべき領域へ進む前記コヒーレント光の光路上に、当該コヒーレントを吸収する光吸収体が設けられている、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記ホログラム記録媒体は、前記第１領域および前記第２領域の間に位置する中間領域を、さらに含み、
   前記照射装置は、前記コヒーレント光が前記第１領域および前記第２領域へ入射し且つ前記中間領域へ入射しないよう、間欠的に前記コヒーレント光を照射する、請求項１に記載の照明装置。
4. 前記第１の偏光成分および前記第２の偏光成分の一方が、右回りの円偏光または右回りの楕円偏光であり、
   前記第１の偏光成分および前記第２の偏光成分の他方が、左回りの円偏光または左回りの楕円偏光である、請求項１に記載の照明装置。
5. 前記偏光制御手段は、前記光学素子に積層された偏光制御素子であって前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御素子を有する、請求項１に記載の照明装置。
6. 前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記光学素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
   前記偏光制御手段は、前記コヒーレント光の光路上における前記走査デバイスと前記光学素子との間に配置された偏光制御素子であって、前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御素子を有する、請求項１に記載の照明装置。
7. 前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源を有し、
   前記光源は、振動方向が一定となっている直線偏光のコヒーレント光を生成する、請求項１に記載の照明装置。
8. 前記偏光制御手段は、前記第１領域および前記第２領域の一方に入射して前記照明されるべき領域に進むコヒーレント光の光路上に設けられた１／２波長板を有する、請求項７に記載の照明装置。
9. 前記偏光制御手段は、前記第１領域および前記第２領域へ入射して前記照明されるべき領域へ向かう前記コヒーレント光の光路上に設けられた１／４波長板を、さらに有する、請求項８に記載の照明装置。
10. 前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源を有し、
    前記光源は、旋回方向が一定となっている円偏光または楕円偏光のコヒーレント光を生成する、請求項１に記載の照明装置。
11. 前記偏光制御手段は、前記第１領域および前記第２領域の一方に入射して前記照明されるべき領域に進むコヒーレント光の光路上に設けられた１／２波長板を有し、且つ、前記第１領域および前記第２領域の他方に入射して前記照明されるべき領域に進むコヒーレント光の偏光を維持する、請求項１０に記載の照明装置。
12. 前記照射装置は、無偏光のコヒーレント光を生成する光源を有し、
    前記偏光制御手段は、前記第１領域へ入射して前記照明されるべき領域へ向かう前記コヒーレント光の光路上に設けられ前記第１の偏光成分を選択的に透過させる第１偏光板と、前記第２領域へ入射して前記照明されるべき領域へ向かう前記コヒーレント光の光路上に設けられ前記第２の偏光成分を選択的に透過させる第２偏光板と、を有する、請求項１に記載の照明装置。
13. 請求項１に記載の照明装置と、
    前記照明されるべき領域と重なる位置に配置され、前記照明装置によって照明される空間光変調器と、を備え、
    前記空間光変調器は、前記第１の偏光成分からなるコヒーレント光に対応した第１変調画像と、前記第２の偏光成分からなるコヒーレント光に対応した第２変調画像と、を時分割で形成する、投射装置。
14. 前記空間光変調器上に得られる変調画像をスクリーン上に投射する投射光学系を、さらに備える、請求項１３に記載の投射装置。
15. 請求項１３に記載の投射装置と、
    前記空間光変調器上に得られる変調画像を投射されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
16. 第１領域および第２領域を有し入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
    前記光拡散素子の前記第１領域および前記第２領域上をコヒーレント光が走査し、且つ、前記光拡散素子の前記第１領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて少なくとも一部分において重なり合う領域を照明し、前記光拡散素子の前記第２領域内の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて少なくとも前記一部分において重なり合う領域を照明するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
    前記コヒーレント光の光路上に設けられ、前記光拡散素子の前記第１領域に入射して照明されるべき領域に進むコヒーレント光が第１の偏光成分の光からなり、且つ、前記光拡散素子の前記第２領域に入射して照明されるべき領域に進むコヒーレント光が前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光からなるように、前記コヒーレント光の偏光を制御する偏光制御手段と、を備える、照明装置。
17. 請求項１６に記載の照明装置と、
    前記照明されるべき領域と重なる位置に配置され、前記照明装置によって照明される空間光変調器と、を備え、
    前記空間光変調器は、前記第１の偏光成分からなるコヒーレント光に対応した第１変調画像と、前記第２の偏光成分からなるコヒーレント光に対応した第２変調画像と、を時分割で形成する、投射装置。
18. 前記空間光変調器上に得られる変調画像をスクリーン上に投射する投射光学系を、さらに備える、請求項１７に記載の投射装置。
19. 請求項１７に記載の投射装置と、
    前記空間光変調器上に得られる変調画像を投射されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。

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