JP5924578B2 - Illumination device, projection device, and projection-type image display device - Google Patents

Illumination device, projection device, and projection-type image display device Download PDF

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JP5924578B2 JP2012080517A JP2012080517A JP5924578B2 JP 5924578 B2 JP5924578 B2 JP 5924578B2 JP 2012080517 A JP2012080517 A JP 2012080517A JP 2012080517 A JP2012080517 A JP 2012080517A JP 5924578 B2 JP5924578 B2 JP 5924578B2
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Description

本発明は、波長域が互いに異なる複数のコヒーレント光を用いた照明装置、波長域が互いに異なる複数のコヒーレント光を投射する投射装置、波長域が互いに異なる複数の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。   The present invention provides an illumination device using a plurality of coherent lights having different wavelength ranges, a projection device that projects a plurality of coherent lights having different wavelength ranges, and displaying an image using a plurality of coherent lights having different wavelength ranges. The present invention relates to a projection-type image display device, and more particularly to an illumination device, a projection device, and a projection-type image display device capable of making speckles inconspicuous.

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。   Projection-type image display devices having a screen and a projection device that projects image light on the screen are widely used. In a typical projection-type image display device, an original two-dimensional image is generated by using a spatial light modulator such as a liquid crystal micro display or a DMD (Digital Micromirror Device), and the two-dimensional image is projected into an optical system. An image is displayed on the screen by enlarging and projecting on the screen using the system.

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。   Various types of projectors have been proposed, including commercially available products called “optical projectors”. In general optical projectors, a spatial light modulator such as a liquid crystal display is illuminated using a lighting device consisting of a white light source such as a high-pressure mercury lamp, and the resulting modulated image is projected onto a screen using a lens. Adopted. For example, in JP2004-264512A, white light generated by an ultra-high pressure mercury lamp is divided into three primary color components of R, G, and B by a dichroic mirror, and these lights are guided to a spatial light modulator for each primary color. A technique is disclosed in which a modulated image for each primary color is synthesized by a cross dichroic prism and projected onto a screen.

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。   However, high-intensity discharge lamps such as high-pressure mercury lamps have a relatively short life, and when used in optical projectors or the like, it is necessary to frequently replace the lamps.

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、装置全体を小型化できるという利点も有する。   In order to cope with such a problem, a method using a coherent light source such as a laser has been proposed. For example, a semiconductor laser widely used in the industry has a very long life compared to a high-intensity discharge lamp such as a high-pressure mercury lamp. Further, since the light source can generate light of a single wavelength, there is an advantage that the entire apparatus can be reduced in size.

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、すなわち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。   On the other hand, a method using a coherent light source such as a laser beam has a new problem such as generation of speckle. Speckle is a speckled pattern that appears when a scattering surface is irradiated with coherent light such as laser light. When speckle is generated on a screen, it is observed as speckled brightness unevenness, that is, brightness unevenness. It becomes a factor having a physiological adverse effect on the person. The reason why speckles occur when coherent light is used is that coherent light reflected by each part of a scattering reflection surface such as a screen interferes with each other because of its extremely high coherence. . For example, the document “Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006” provides a detailed theoretical discussion of speckle generation.

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。   As described above, in the system using the coherent light source, a problem inherent to the generation of speckles occurs, and thus a technique for suppressing the generation of speckles has been proposed. For example, JP6-208089A has a technology for reducing speckles by irradiating a scattering plate with laser light, guiding scattered light obtained therefrom to a spatial light modulator, and rotating the scattering plate by a motor. It is disclosed.

ただし、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。   However, in the method disclosed in the above-mentioned JP6-208089A, the laser beam is irradiated to the scattering plate to be scattered, so that part of the laser beam is wasted without contributing to the video display at all. Moreover, although it is necessary to rotate a scattering plate for speckle reduction, such a mechanical rotation mechanism becomes a comparatively large apparatus, and also power consumption becomes large. Furthermore, even if the scattering plate is rotated, the position of the optical axis of the illumination light does not change, so that speckles generated due to diffusion on the screen cannot be sufficiently suppressed.

特開2004−264512号公報JP 2004-264512 A 特開平6−208089号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-208089

Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006

ところで、単一の光源から生成されるコヒーレント光は、レーザ光に代表されるように、典型的には単色光である。また、実用可能な光源から発生されるコヒーレント光は、特定波長域の光に限定される。その一方で、今日における多くの場合、単一の光源では表示することのできない所望の色や、複数の色、典型的にはフルカラーで、被照明領域を照明する或いは映像を表示することが望まれている。したがって、実際に開発される照明装置、投射装置および投射型映像表示装置は、今日における多様な用途に対応すべく、波長域が互いに異なる複数のコヒーレント光を用いることになる。   Incidentally, coherent light generated from a single light source is typically monochromatic light, as represented by laser light. Further, coherent light generated from a practical light source is limited to light in a specific wavelength range. On the other hand, in many cases today, it is desirable to illuminate the illuminated area or display an image in a desired color that cannot be displayed with a single light source, or in multiple colors, typically full color. It is rare. Therefore, the illumination device, the projection device, and the projection-type image display device that are actually developed use a plurality of coherent lights having different wavelength ranges in order to cope with various applications today.

また、従来の多くの投射装置や投射型映像表示装置、典型的には従来の大型の投射装置や投射型映像表示装置では、光の強度分布の均一化を目的として、より具体的には、空間光変調器の全面を均一に照明することを目的として、空間光変調器よりも上流側にインテグレーターロッドが設けられている。したがって、上述したスペックルを目立たなくさせる解決方法をインテグレーターロッドとの組み合わせで用いることができれば、非常に都合がよい。   In addition, in many conventional projection devices and projection-type image display devices, typically conventional large-scale projection devices and projection-type image display devices, more specifically, for the purpose of uniform light intensity distribution, For the purpose of uniformly illuminating the entire surface of the spatial light modulator, an integrator rod is provided upstream of the spatial light modulator. Therefore, it would be very convenient if the above-described solution for making speckles inconspicuous could be used in combination with an integrator rod.

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、波長域が互いに異なる複数のコヒーレント光を用いて照明し且つインテグレーターロッドを組み込まれた照明装置であって、スペックルを目立たなくさせることができる照明装置を提供すること、並びに、この照明装置を含んでなる投射装置および投射型映像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and is an illumination device that illuminates using a plurality of coherent lights having different wavelength ranges and incorporates an integrator rod, and makes speckles inconspicuous. It is an object of the present invention to provide an illumination device that can perform the above-described operation, and to provide a projection device and a projection-type image display device that include the illumination device.

本発明による照明装置は、
第1光拡散素子および第2光拡散素子を含む光学素子と、
第1波長域の第1コヒーレント光が前記第1光拡散素子上を走査し且つ前記第1波長域とは異なる第2波長域の第2コヒーレント光が前記第2光拡散素子上を走査するように、波長域が異なる複数のコヒーレント光を前記光学素子に照射する照射装置と、
前記第1光拡散素子からの前記第1コヒーレント光が入射する第1インテグレーターロッドと、
前記第2光拡散素子からの前記第2コヒーレント光が入射する第2インテグレーターロッドと、
前記第1インテグレーターロッドから出射する第1コヒーレント光と、前記第2インテグレーターロッドから出射する第2コヒーレント光と、を合成する合成装置と、を備える。
The lighting device according to the present invention comprises:
An optical element including a first light diffusing element and a second light diffusing element;
First coherent light in a first wavelength region scans on the first light diffusing element, and second coherent light in a second wavelength region different from the first wavelength region scans on the second light diffusing element. And an irradiation device that irradiates the optical element with a plurality of coherent lights having different wavelength ranges,
A first integrator rod on which the first coherent light from the first light diffusing element is incident;
A second integrator rod on which the second coherent light from the second light diffusing element is incident;
And a synthesis device that synthesizes the first coherent light emitted from the first integrator rod and the second coherent light emitted from the second integrator rod.

本発明による照明装置において、
前記照射装置から前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、
前記照射装置から前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、
前記第1コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分と前記第2コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分は、少なくとも部分的に重なっていてもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The first coherent light incident on each position of the first light diffusing element from the irradiation device illuminates a region that overlaps at least partially after passing through the combining device,
The second coherent light incident on each position of the second light diffusing element from the irradiation device illuminates a region overlapping at least partly after passing through the synthesizing device,
The at least part illuminated so as to overlap with the first coherent light and the at least part illuminated so as to overlap with the second coherent light may at least partially overlap.

本発明による照明装置において、
前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光が、前記第1光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、入射する前記第1インテグレーターロッドの入射面上における領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光が、前記第2光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、入射する前記第2インテグレーターロッドの入射面上における領域は、少なくとも一部分において重なり合っていてもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The region on the incident surface of the first integrator rod that is incident after the first coherent light incident on each position of the first light diffusing element is changed in the traveling direction by the first light diffusing element is: At least partially overlapping,
The region on the incident surface of the second integrator rod incident after the second coherent light incident on each position of the second light diffusing element is changed in the traveling direction by the second light diffusing element is: They may overlap at least partially.

本発明による照明装置において、
前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光は、それぞれ、前記第1光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記第1インテグレーターロッドの入射面上の同一の領域に入射し、
前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光は、それぞれ、前記第2光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記第2インテグレーターロッドの入射面上の同一の領域に入射するようにしてもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The first coherent light incident on each position of the first light diffusing element is changed in traveling direction by the first light diffusing element and is incident on the same region on the incident surface of the first integrator rod. And
The second coherent light incident on each position of the second light diffusing element is changed in traveling direction by the second light diffusing element and is incident on the same region on the incident surface of the second integrator rod. You may make it do.

本発明による照明装置が、前記第1インテグレーターロッドおよび前記第2インテグレーターロッドとは別の第3インテグレーターロッドを、さらに備え、
前記光学素子は、前記第1光拡散素子および前記第2光拡散素子とは別の第3光拡散素子をさらに含み、
前記照射装置から照射される前記波長域が異なる複数のコヒーレント光は、前記第1波長域および前記第2波長域のいずれとも異なる第3波長域の第3コヒーレント光をさらに含み、前記照射装置は、前記第3コヒーレント光が前記第3光拡散素子上を走査するように、前記第3コヒーレント光を照射し、
前記第3光拡散素子からの前記第3コヒーレント光が、前記第3インテグレーターロッドに入射し、さらに、前記第3インテグレーターロッドから出射する前記第3コヒーレント光が、前記合成装置によって、前記第1インテグレーターロッドからの前記第1コヒーレント光および前記第2インテグレーターロッドからの前記第2コヒーレント光と合成されるようにしてもよい。本発明による照明装置において、前記第1波長域は第1の原色成分に対応し、前記第2波長域は第2の原色成分に対応し、前記第3波長域は第3の原色成分に対応していてもよい。
The illumination device according to the present invention further includes a third integrator rod different from the first integrator rod and the second integrator rod,
The optical element further includes a third light diffusing element different from the first light diffusing element and the second light diffusing element,
The plurality of coherent lights with different wavelength ranges emitted from the irradiation device further include third coherent light with a third wavelength range different from both the first wavelength range and the second wavelength range, Irradiating the third coherent light so that the third coherent light scans on the third light diffusing element;
The third coherent light from the third light diffusing element is incident on the third integrator rod, and the third coherent light emitted from the third integrator rod is converted into the first integrator by the synthesizer. The first coherent light from the rod and the second coherent light from the second integrator rod may be combined. In the lighting device according to the present invention, the first wavelength range corresponds to a first primary color component, the second wavelength range corresponds to a second primary color component, and the third wavelength range corresponds to a third primary color component. You may do it.

本発明による照明装置において、
前記照射装置から前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、
前記照射装置から前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、
前記照射装置から前記第3光拡散素子の各位置に入射した前記第3コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、
前記第1コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分と、前記第2コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分と、前記第3コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分は、少なくとも部分的に重なっていてもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The first coherent light incident on each position of the first light diffusing element from the irradiation device illuminates a region that overlaps at least partially after passing through the combining device,
The second coherent light incident on each position of the second light diffusing element from the irradiation device illuminates a region overlapping at least partly after passing through the synthesizing device,
The third coherent light incident on each position of the third light diffusing element from the irradiation device illuminates a region overlapping at least in part after passing through the combining device;
The at least a portion illuminated to overlap by the first coherent light, the at least a portion illuminated to overlap by the second coherent light, and the at least a portion illuminated to overlap by the third coherent light are: , May overlap at least partially.

本発明による照明装置において、
前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光が、前記第1光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、入射する前記第1インテグレーターロッドの入射面上における領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光が、前記第2光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、入射する前記第2インテグレーターロッドの入射面上における領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記第3光拡散素子の各位置に入射した前記第3コヒーレント光が、前記第3光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、入射する前記第3インテグレーターロッドの入射面上における領域は、少なくとも一部分において重なり合っていてもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The region on the incident surface of the first integrator rod that is incident after the first coherent light incident on each position of the first light diffusing element is changed in the traveling direction by the first light diffusing element is: At least partially overlapping,
The region on the incident surface of the second integrator rod incident after the second coherent light incident on each position of the second light diffusing element is changed in the traveling direction by the second light diffusing element is: At least partially overlapping,
The region on the incident surface of the third integrator rod that enters after the third coherent light incident on each position of the third light diffusing element is changed in traveling direction by the third light diffusing element is: They may overlap at least partially.

本発明による照明装置において、
前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光は、それぞれ、前記第1光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記第1インテグレーターロッドの入射面上の同一の領域に入射し、
前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光は、それぞれ、前記第2光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記第2インテグレーターロッドの入射面上の同一の領域に入射し、
前記第3光拡散素子の各位置に入射した前記第3コヒーレント光は、それぞれ、前記第3光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記第3インテグレーターロッドの入射面上の同一の領域に入射するようにしてもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The first coherent light incident on each position of the first light diffusing element is changed in traveling direction by the first light diffusing element and is incident on the same region on the incident surface of the first integrator rod. And
The second coherent light incident on each position of the second light diffusing element is changed in traveling direction by the second light diffusing element and is incident on the same region on the incident surface of the second integrator rod. And
The third coherent light incident on each position of the third light diffusing element is changed in traveling direction by the third light diffusing element and is incident on the same region on the incident surface of the third integrator rod. You may make it do.

本発明による照明装置において、前記光学素子に含まれる前記光拡散素子は、一平面上に配列され、各インテグレーターロッドは、その入射面が対応する光拡散素子に対向するようにして配置され、各インテグレーターロッドの長手方向が互いに平行となっていてもよい。   In the illumination device according to the present invention, the light diffusing elements included in the optical element are arranged on one plane, and each integrator rod is disposed such that an incident surface thereof faces the corresponding light diffusing element, The longitudinal directions of the integrator rods may be parallel to each other.

本発明による照明装置において、各光拡散素子はホログラムであってもよい。   In the illumination device according to the present invention, each light diffusing element may be a hologram.

本発明による照明装置において、各光拡散素子は、レリーフ型の計算機合成ホログラムであってもよい。   In the illumination device according to the present invention, each light diffusing element may be a relief-type computer-generated hologram.

本発明による照明装置において、各光拡散素子は、フーリエ変換型のホログラムであり、各光学素子と当該光学素子に対応するインテグレーターロッドとの間に、レンズが設けられていてもよい。   In the illumination device according to the present invention, each light diffusing element is a Fourier transform hologram, and a lens may be provided between each optical element and an integrator rod corresponding to the optical element.

本発明による照明装置において、各光拡散素子はレンズアレイであってもよい。   In the illumination device according to the present invention, each light diffusing element may be a lens array.

本発明による照明装置において、各光拡散素子は透過型の光拡散素子であってもよい。   In the illumination device according to the present invention, each light diffusing element may be a transmissive light diffusing element.

本発明による照明装置において、前記照射装置は、前記波長域が異なる複数のコヒーレント光を合成してなる合成光を生成する光源機構と、前記光源機構からの前記合成光の進行方向を変化させる走査デバイスと、前記走査デバイスからの前記合成光を前記波長域が異なる複数のコヒーレント光毎に分離する分離装置と、を有するようにしてもよい。このような本発明による照明装置において、前記光源機構は、各波長域のコヒーレント光をそれぞれ生成する複数の光源と、前記複数の光源からのコヒーレント光を合成する合成デバイスと、を有するようにしてもよい。   In the illuminating device according to the present invention, the irradiating device includes a light source mechanism that generates a synthesized light obtained by synthesizing a plurality of coherent lights having different wavelength ranges, and a scanning that changes a traveling direction of the synthesized light from the light source mechanism. You may make it have a device and the separation apparatus which isolate | separates the said synthesized light from the said scanning device for every several coherent light from which the said wavelength range differs. In such an illumination apparatus according to the present invention, the light source mechanism includes a plurality of light sources that respectively generate coherent light in each wavelength region, and a combining device that combines the coherent lights from the plurality of light sources. Also good.

本発明による照明装置において、前記照射装置は、前記波長域が異なる複数のコヒーレント光をそれぞれ生成する複数の光源と、各光源からのコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられ、対応する光源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対応する光拡散素子上を走査するようにする、複数の走査デバイスと、を含むようにしてもよい。   In the illumination device according to the present invention, the irradiation device is provided corresponding to each of a plurality of light sources that respectively generate a plurality of coherent lights having different wavelength ranges, and a coherent light from each light source, and a coherent light from the corresponding light source. A plurality of scanning devices that change the traveling direction of light so that the coherent light scans the corresponding light diffusing element may be included.

本発明による照明装置において、前記照射装置は、前記波長域が異なる複数のコヒーレント光をそれぞれ生成する複数の光源と、前記複数の光源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前記光拡散素子上を走査するようにする走査デバイスと、を含み、前記波長域が異なる複数のコヒーレント光は、互いに異なる方向から同一の走査デバイスに入射して、互いに異なる方向へ進行方向を変更させられるようにしてもよい。   In the illumination device according to the present invention, the irradiation device changes a traveling direction of the coherent light from the plurality of light sources that respectively generate the plurality of coherent lights having different wavelength ranges, and the coherent light is generated. A plurality of coherent lights having different wavelength ranges incident on the same scanning device from different directions and changing their traveling directions in different directions. It may be allowed to be made.

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、
前記インテグレーターロッドから出射した光によって照明される空間光変調器と、を備える。
The projection apparatus according to the present invention
Any of the lighting devices according to the invention described above;
A spatial light modulator illuminated by light emitted from the integrator rod.

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、
前記空間光変調器で得られた変調画像を投影されるスクリーンと、を備える。
A projection-type image display device according to the present invention includes:
Any of the projection devices according to the invention described above;
And a screen on which the modulated image obtained by the spatial light modulator is projected.

本発明によれば、インテグレーターロッドを組み込まれた照明装置によって波長域が互いに異なる複数のコヒーレント光を投射した際に、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when a several coherent light from which a wavelength range mutually differs is projected with the illuminating device incorporating the integrator rod, a speckle can be made effectively inconspicuous.

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映像表示装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a diagram showing a schematic configuration of an illumination device, a projection device, and a projection type video display device. 図2は、図1に示された照明装置に含まれた一つの光拡散素子およびこの光拡散素子に対応するインテグレーターロッドを示す図であって、光拡散素子の光学特性の一例を説明するための図である。FIG. 2 is a view showing one light diffusing element and an integrator rod corresponding to the light diffusing element included in the illumination device shown in FIG. 1, for explaining an example of optical characteristics of the light diffusing element. FIG. 図3は、図2に対応する図であって、光拡散素子の光学特性の他の例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 2 for explaining another example of the optical characteristics of the light diffusing element. 図4は、図2に対応する図であって、光拡散素子の光学特性のさらに他の例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 for explaining still another example of the optical characteristics of the light diffusing element. 図5は、図2の光学特性を呈する透過型体積ホログラムからなる光拡散素子を作製するための露光方法を説明するための図である。FIG. 5 is a view for explaining an exposure method for producing a light diffusing element composed of a transmission volume hologram exhibiting the optical characteristics of FIG. 図6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。FIG. 6 is a perspective view for explaining the operation of the lighting device shown in FIG. 図7は、図1に対応する図であって、照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の一変形例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 1 and is a diagram for explaining a modification of the illumination device, the projection device, and the projection type video display device. 図8は、図1に対応する図であって、照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の他の変形例を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 1 and is a diagram for explaining another modified example of the illumination device, the projection device, and the projection type video display device. 図9は、照明装置のさらに他の変形例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing still another modification of the lighting device. 図10は、図6に対応する図であって、照明装置のさらに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。FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 6, and is a perspective view for explaining still another modified example of the lighting device and its operation.

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。図1〜図10は、本発明の一実施の形態およびその変形例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映像表示装置を説明するための図である。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。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 10 are diagrams for explaining an embodiment of the present invention and a modification thereof, and are diagrams for explaining an illumination device, a projection device, and a projection type video display device. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.

〔装置の構成〕
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説明する。
[Device configuration]
First, the configuration of a projection-type image display device that includes an illumination device that projects coherent light and a projection device and can make speckles inconspicuous will be described.

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。   A projection video display device 10 shown in FIG. 1 includes a screen 15 and a projection device 20 that projects video light including coherent light. The projection device 20 includes an illuminating device 40 that illuminates the illuminated region LZ located on the virtual plane with coherent light, and a spatial light modulator that is disposed at a position overlapping the illuminated region LZ and that is illuminated with the coherent light by the illuminating device 40. 30 and a projection optical system 25 that projects the coherent light from the spatial light modulator 30 onto the screen 15.

空間光変調器30としては、例えば、透過型の液晶マイクロディスプレイを用いることができる。この場合、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をなす映像光は、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。   As the spatial light modulator 30, for example, a transmissive liquid crystal microdisplay can be used. In this case, the spatial light modulator 30 illuminated in a planar shape by the illumination device 40 selects and transmits coherent light for each pixel, thereby forming a modulated image on the screen of the display that forms the spatial light modulator 30. Will come to be. The image light forming the modulated image thus obtained is projected onto the screen 15 by the projection optical system 25 at the same magnification or scaled. As a result, the modulated image is displayed on the screen 15 at the same magnification or scaled (usually enlarged), and the observer can observe the image.

なお、空間光変調器30としては、反射型のマイクロディスプレイを用いることも可能である。この場合、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。このような反射光を利用する場合、空間光変調器30としてDMD(Digital Micromirror Device)などのMEMS素子を用いることも可能である。上述したJP6−208089Aに開示された装置では、DMDが空間光変調器として利用されている。   As the spatial light modulator 30, a reflective micro display can be used. In this case, a modulated image is formed by the reflected light from the spatial light modulator 30, the surface on which the spatial light modulator 30 is irradiated with coherent light from the illumination device 40, and the image light that forms the modulated image from the spatial light modulator 30. The surface where the lead is the same surface. When such reflected light is used, a MEMS element such as a DMD (Digital Micromirror Device) can be used as the spatial light modulator 30. In the apparatus disclosed in JP6-208089A described above, DMD is used as a spatial light modulator.

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。   Moreover, it is preferable that the incident surface of the spatial light modulator 30 has the same shape and size as the illuminated region LZ irradiated with the coherent light by the illumination device 40. In this case, it is because the coherent light from the illuminating device 40 can be used with high utilization efficiency for displaying the image on the screen 15.

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。   The screen 15 may be configured as a transmissive screen or may be configured as a reflective screen. In the case where the screen 15 is configured as a reflective screen, the observer observes an image displayed by coherent light reflected by the screen 15 from the same side as the projection device 20 with respect to the screen 15. On the other hand, when the screen 15 is configured as a transmissive screen, the observer observes an image displayed by coherent light transmitted through the screen 15 from the side opposite to the projection device 20 with respect to the screen 15. .

ところで、空間光変調器30を経てスクリーン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。その他にも、空間光変調器30での拡散や、さらには空間中の拡散等の要因によってもスペックルが生じ得り、これらのスペックルはスクリーン15上に投影されることによって視認され得るようになる。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、コヒーレント光によって被照明領域LZを照明するが、この際、被照明領域LZの各位置に入射する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。   By the way, the coherent light projected on the screen 15 via the spatial light modulator 30 is diffused and recognized as an image by the observer. At this time, the coherent light projected on the screen interferes by diffusion and causes speckle. In addition, speckles can also be caused by factors such as diffusion in the spatial light modulator 30 and diffusion in the space, and these speckles can be visually recognized by being projected on the screen 15. become. However, in the projection display apparatus 10 described here, the illumination apparatus 40 described below illuminates the illuminated area LZ on which the spatial light modulator 30 is superimposed with coherent light that changes in angle with time. It is like that. More specifically, the illumination device 40 described below illuminates the illuminated area LZ with coherent light. At this time, the incident angle of light incident on each position of the illuminated area LZ changes with time. To go. As a result, the diffusion pattern of the coherent light on the screen 15 also changes with time, and speckles generated by the diffusion of the coherent light are temporally superimposed and become inconspicuous. Hereinafter, such an illuminating device 40 will be described in more detail.

図1に示された照明装置40は、互いに異なる位置に配置された複数の光拡散素子55a,55b,55cを含む光学素子50と、波長域が異なる複数のコヒーレント光La,Lb,Lcを光学素子50に照射する照射装置60と、各光拡散素子55に対応して設けられた複数のインテグレーターロッド81,82,83と、複数のインテグレーターロッド81,82,83からの光を合成する合成装置70と、を有している。合成装置70で合成されたコヒーレント光La,Lb,Lcは、被照明領域LZを照明する照明光として、合成装置70の出射面70bから進み出る。   The illuminating device 40 shown in FIG. 1 optically transmits an optical element 50 including a plurality of light diffusing elements 55a, 55b, and 55c arranged at different positions and a plurality of coherent lights La, Lb, and Lc having different wavelength ranges. An irradiation device 60 for irradiating the element 50, a plurality of integrator rods 81, 82, 83 provided corresponding to each light diffusion element 55, and a synthesis device for synthesizing light from the plurality of integrator rods 81, 82, 83 70. The coherent lights La, Lb, and Lc synthesized by the synthesizing device 70 proceed from the emission surface 70b of the synthesizing device 70 as illumination light that illuminates the illuminated region LZ.

図示された例において、照射装置60は、第1波長域の第1コヒーレント光Laと、第1波長域とは異なる第2波長域の第2コヒーレント光Lbと、第1波長域および第2波長域のいずれとも異なる第3波長域の第3コヒーレント光Lcと、を投射する。一方、光学素子50は、第1〜第3のコヒーレントLa,Lb,Lcにそれぞれ対応した第1〜第3光拡散素子55a,55b,55cを含んでいる。照射装置60は、第1波長域の第1コヒーレント光Laが第1光拡散素子55a上を走査し、第2波長域の第2コヒーレント光Lbが第2光拡散素子55b上を走査し、且つ、第3波長域の第3コヒーレント光Lcが第3光拡散素子55c上を走査するように、波長域が異なるコヒーレント光La,Lb,Lcを光学素子50に向けて照射する。また、第1光拡散素子55aに対応して第1インテグレーターロッド81が設けられ、第2光拡散素子55bに対応して第2インテグレーターロッド82が設けられ、第3光拡散素子55cに対応して第3インテグレーターロッド83が設けられている。   In the illustrated example, the irradiation device 60 includes the first coherent light La in the first wavelength range, the second coherent light Lb in the second wavelength range different from the first wavelength range, the first wavelength range, and the second wavelength. The third coherent light Lc in the third wavelength region different from any of the regions is projected. On the other hand, the optical element 50 includes first to third light diffusing elements 55a, 55b, and 55c corresponding to the first to third coherents La, Lb, and Lc, respectively. The irradiation device 60 scans the first coherent light La in the first wavelength region on the first light diffusing element 55a, scans the second coherent light Lb in the second wavelength region on the second light diffusing element 55b, and The optical elements 50 are irradiated with coherent light La, Lb, and Lc having different wavelength regions so that the third coherent light Lc in the third wavelength region scans on the third light diffusing element 55c. Also, a first integrator rod 81 is provided corresponding to the first light diffusing element 55a, a second integrator rod 82 is provided corresponding to the second light diffusing element 55b, and corresponding to the third light diffusing element 55c. A third integrator rod 83 is provided.

すなわち、照射装置60から投射された第1コヒーレント光Laは、光学素子50の第1光拡散素子55aで拡散され、入射面81aを介して第1インテグレーターロッド81に入射する。また、照射装置60から投射された第2波長域の第2コヒーレント光Lbは、光学素子50の第2光拡散素子55bで拡散され、入射面82aを介して第2インテグレーターロッド82に入射する。さらに、照射装置60から投射された第3波長域の第3コヒーレント光Lcは、光学素子50の第3光拡散素子55cで拡散され、入射面83aを介して第3インテグレーターロッド83に入射する。合成装置70は、第1インテグレーターロッド81の出射面81bから出射する第1コヒーレント光La、第2インテグレーターロッド82の出射面82bから出射する第2コヒーレント光Lbおよび第3インテグレーターロッド83の出射面83bから出射する第3コヒーレント光Lcを合成してなる光を、被照明領域LZに向けて、とりわけ図示する例では空間光変調器30に向けて、照射する。   That is, the first coherent light La projected from the irradiation device 60 is diffused by the first light diffusing element 55a of the optical element 50, and enters the first integrator rod 81 via the incident surface 81a. The second coherent light Lb in the second wavelength region projected from the irradiation device 60 is diffused by the second light diffusing element 55b of the optical element 50, and enters the second integrator rod 82 via the incident surface 82a. Furthermore, the third coherent light Lc in the third wavelength region projected from the irradiation device 60 is diffused by the third light diffusing element 55c of the optical element 50, and enters the third integrator rod 83 via the incident surface 83a. The synthesizer 70 includes a first coherent light La emitted from the emission surface 81b of the first integrator rod 81, a second coherent light Lb emitted from the emission surface 82b of the second integrator rod 82, and an emission surface 83b of the third integrator rod 83. The light obtained by synthesizing the third coherent light Lc emitted from is irradiated toward the illuminated region LZ, particularly toward the spatial light modulator 30 in the illustrated example.

光学素子50の光拡散素子55a,55b,55cは、照射装置60からのコヒーレント光を拡散させる又は拡げる機能を有した素子である。光拡散素子55a,55b,55cは、一例として、ホログラム記録媒体から形成され得る。光拡散素子55a,55b,55cに用いられるホログラム記録媒体として、種々の公知のホログラフィック光学素子を用いることができる。具体例として、光拡散素子55a,55b,55cが、透過型の体積ホログラムやレリーフ型計算機合成ホログラムから形成され得る。   The light diffusing elements 55a, 55b, and 55c of the optical element 50 are elements having a function of diffusing or expanding coherent light from the irradiation device 60. For example, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c may be formed of a hologram recording medium. Various known holographic optical elements can be used as the hologram recording medium used for the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c. As a specific example, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c can be formed of a transmission type volume hologram or a relief type computer-generated hologram.

透過型の体積ホログラムやレリーフ型計算機合成ホログラムは、反射型の体積ホログラムと比較してその波長選択性が低くなる、といった特徴を有している。このため、互いに異なる波長域の光に対して所定の回折作用を及ぼすことを意図された複数の透過型の体積ホログラムやレリーフ型計算機合成ホログラムは、一般的に、積層して用いられることはなく、ここで説明する形態のように、設計波長域の光のみが入射し得るように空間的にずらして配置される。すなわち、ここで説明する形態、具体的には、複数波長域の光がそれぞれ別個のホログラム記録媒体である光拡散素子で拡散された後に合成されて照明光をなすようになる形態は、透過型の体積ホログラムやレリーフ型計算機合成ホログラムを光拡散素子として使用することに適した形態と言える。   A transmission type volume hologram or a relief type computer-generated hologram has a feature that its wavelength selectivity is lower than that of a reflection type volume hologram. Therefore, a plurality of transmission-type volume holograms and relief-type computer-generated holograms intended to exert a predetermined diffraction action on light in different wavelength ranges are generally not used in a stacked manner. As in the embodiment described here, they are arranged so as to be spatially shifted so that only light in the design wavelength region can enter. That is, the form described here, specifically, the form in which light in a plurality of wavelength regions is diffused by a light diffusing element that is a separate hologram recording medium and then combined to form illumination light is a transmission type. It can be said that the volume hologram and the relief-type computer-generated hologram are suitable for use as a light diffusing element.

以下では、光拡散素子55a,55b,55cが、コヒーレント光La,Lb,Lcを拡散させる又は拡げる透過型の体積ホログラム、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として構成された例を適宜取り上げる。ただし、上記の説明から理解され得るように、光拡散素子55a,55b,55cは、透過型の体積ホログラムに限定されることなく、レリーフ型の計算機合成ホログラムは光拡散素子55a,55b,55cとして好適に用いられ、さらに、反射型の体積ホログラムやレンズアレイ等の種々の光学素子が光拡散素子55a,55b,55cとして用いられてもよい。   In the following, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are configured as a holographic recording medium that can reproduce the transmission type volume hologram that diffuses or spreads the coherent light La, Lb, and Lc, in particular, the image 5 of the scattering plate 6. Take examples as appropriate. However, as can be understood from the above description, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are not limited to transmission type volume holograms, and relief-type computer-generated holograms are used as the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c. Further, various optical elements such as a reflection type volume hologram and a lens array may be used as the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c.

図示する例で光学素子50に含まれた光拡散素子55a,55b,55cは、照射装置60から照射されてその各位置に入射するコヒーレント光La,Lb,Lcを再生照明光として受け、当該コヒーレント光La,Lb,Lcを高効率で回折することができる。すなわち、光拡散素子55a,55b,55c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して拡げ、対応するインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aに入射させる。とりわけ図2〜図4に示された例では、光拡散素子55a,55b,55c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。   In the illustrated example, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c included in the optical element 50 receive the coherent light La, Lb, and Lc irradiated from the irradiation device 60 and incident on the respective positions as reproduction illumination light, and the coherent light. The light La, Lb, and Lc can be diffracted with high efficiency. That is, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c diffract and spread the coherent light incident on each position, in other words, each minute region that should be called each point, and incident on the corresponding integrator rods 81, 82, and 83. The light is incident on the surfaces 81a, 82a, and 83a. In particular, in the example shown in FIGS. 2 to 4, the light diffusing elements 55 a, 55 b, and 55 c diffract coherent light incident on each position, in other words, each minute region that should be called each point, The image 5 of the scattering plate 6 can be reproduced.

一方、上述したように照射装置60は、コヒーレント光La,Lb,Lcが、光学素子50の光拡散素子55a,55b,55c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La,Lb,Lcを照射されている光拡散素子55a,55b,55c上の領域は、光拡散素子55a,55b,55c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。つまり、或る瞬間において、光拡散素子55a,55b,55cは、その表面の一部分に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcを、拡散させることにより、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aに拡大して照射する。さらに言い換えると、或る瞬間において、光拡散素子55a,55b,55cは、その表面の一部分に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcを、進行方向が一定ではなく或る程度の角度域に広がる拡散光ないしは発散光束に整形して、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aに入射させる。   On the other hand, as described above, the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with coherent light so that the coherent light La, Lb, and Lc scans the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c of the optical element 50. Accordingly, the regions on the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c irradiated with the coherent light La, Lb, and Lc by the irradiation device 60 at a certain moment are part of the surface of the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. In particular, in the illustrated example, the region is a minute region to be called a point. That is, at a certain moment, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c diffuse the coherent light La, Lb, and Lc incident on a part of the surface thereof, so that the incident surfaces 81a and 82a of the integrator rods 81, 82, and 83 are diffused. Irradiation is enlarged to 82a and 83a. In other words, at a certain moment, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c diffuse the coherent light La, Lb, and Lc incident on a part of the surface of the light diffusing elements in a certain angle range rather than having a constant traveling direction. It is shaped into light or divergent light and is incident on the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83.

そして、照射装置60から照射されて光拡散素子55a,55b,55c上を走査するコヒーレント光La,Lb,Lcは、光拡散素子55a,55b,55c上の各位置(各点または各領域(以下、同じ))に、当該光拡散素子55a,55b,55c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。図2〜図4に示されたように、照射装置60から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、それぞれ、光拡散素子55a,55b,55cで回折されて、対応するインテグレーターロッド81,82,83の入射面の少なくとも一部分を照明する。すなわち、照射装置60から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、対応するインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aの少なくとも一部分に拡大して照射される。   Then, the coherent light La, Lb, Lc irradiated from the irradiation device 60 and scanned on the light diffusing elements 55a, 55b, 55c is positioned on the light diffusing elements 55a, 55b, 55c. , The same)) is incident at an incident angle that satisfies the diffraction conditions of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c. As shown in FIGS. 2 to 4, the coherent lights La, Lb, and Lc that have entered the light diffusing elements 55 a, 55 b, and 55 c from the irradiation device 60 are light diffusing elements 55 a, 55 b, and 55 c, respectively. Diffracted to illuminate at least a portion of the incident surface of the corresponding integrator rod 81, 82, 83. That is, the coherent light La, Lb, Lc incident on each position of the light diffusion elements 55a, 55b, 55c from the irradiation device 60 is applied to at least a part of the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the corresponding integrator rods 81, 82, 83. Magnified and irradiated.

図2〜図4に示された例において、照射装置60から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcが、当該光拡散素子55a,55b,55cによって回折された後に入射するインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a上の領域IAa,IAb,IAcは、少なくとも一部分において重なりあっている。上述したように光拡散素子55a,55b,55cが散乱板6の像5を再生し得る透過型の体積ホログラムとして形成されている場合には、照射装置60から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、対応するインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a上において、少なくとも部分的に重なるようにして散乱板6の像5を再生し得ることになる。   In the example shown in FIGS. 2 to 4, the coherent lights La, Lb, and Lc incident on the light diffusion elements 55 a, 55 b, and 55 c from the irradiation device 60 are diffracted by the light diffusion elements 55 a, 55 b, and 55 c. The regions IAa, IAb, and IAc on the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the integrator rods 81, 82, and 83 that are incident after the overlapping are overlapped at least partially. As described above, when the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are formed as transmission-type volume holograms that can reproduce the image 5 of the scattering plate 6, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are irradiated from the irradiation device 60. The coherent light La, Lb, Lc incident on each position reproduces the image 5 of the scattering plate 6 so as to overlap at least partially on the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the corresponding integrator rods 81, 82, 83. Will be able to.

とりわけ、図2および図4に示された例では、光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、それぞれ、当該光拡散素子55a,55b,55cによって進行方向を変化させられてインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a上の同一の領域に入射している。すなわち、照射装置60から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、対応するインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a内の特定の領域に拡大して照射される。上述したように光拡散素子55a,55b,55cが散乱板6の像5を再生し得る透過型の体積ホログラムとして形成されている場合には、照射装置60から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、対応するインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a上の同一の領域に重ねて散乱板6の像5を再生し得ることなる。   In particular, in the example shown in FIGS. 2 and 4, the coherent light La, Lb, Lc incident on each position of the light diffusing elements 55a, 55b, 55c travels by the light diffusing elements 55a, 55b, 55c, respectively. The direction is changed and the light enters the same region on the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83. That is, the coherent light La, Lb, Lc incident on each position of the light diffusing elements 55a, 55b, 55c from the irradiation device 60 is specified in the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the corresponding integrator rods 81, 82, 83. The area is irradiated with magnification. As described above, when the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are formed as transmission-type volume holograms that can reproduce the image 5 of the scattering plate 6, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are irradiated from the irradiation device 60. The coherent light La, Lb, Lc incident on each position can be superimposed on the same region on the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the corresponding integrator rods 81, 82, 83 to reproduce the image 5 of the scattering plate 6. Become.

加えて、図2に示されたでは、光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、それぞれ、当該光拡散素子55a,55b,55cによって進行方向を変化させられてインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aとなる領域の全域に入射している。上述したように光拡散素子55a,55b,55cが散乱板6の像5を再生し得る透過型の体積ホログラムとして形成されている場合には、照射装置60から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、対応するインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aとなる領域に重ねて散乱板6の像5を再生し得ることなる。   In addition, in FIG. 2, the coherent light La, Lb, Lc incident on each position of the light diffusing elements 55 a, 55 b, 55 c is changed in traveling direction by the light diffusing elements 55 a, 55 b, 55 c, respectively. Thus, the light is incident on the entire region of the regions of the integrator rods 81, 82, and 83 that become the incident surfaces 81 a, 82 a, and 83 a. As described above, when the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are formed as transmission-type volume holograms that can reproduce the image 5 of the scattering plate 6, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are irradiated from the irradiation device 60. The coherent lights La, Lb, and Lc incident on the respective positions can be superimposed on the regions to be the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the corresponding integrator rods 81, 82, and 83 to reproduce the image 5 of the scattering plate 6.

なお、光拡散素子55a,55b,55cが、当該光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射するコヒーレント光La,Lb,Lcを、角度域を持って広がる拡散光ないしは発散光に整形していれば、当該拡散光ないしは発散光はインテグレーターロッド81,82,83の均一化機能を有効に発揮される。したがって、光拡散素子55a,55b,55cからのコヒーレント光La,Lb,Lcが、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a上の一部の領域にしか入射しなくとも、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bの全域から効果的に均一化された分布のコヒーレント光La,Lb,Lcが出射され得る。したがって、図2〜図4に示された例に限られず、例えば、図2〜図4における入射領域IAa,IAb,IAcのすべてが重なり合っている領域が、存在しないようにしてもよい。   The light diffusing elements 55a, 55b, and 55c shape the coherent light La, Lb, and Lc incident on the respective positions of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c into diffused light or divergent light that spreads in an angular range. If so, the diffused light or divergent light effectively exhibits the uniformizing function of the integrator rods 81, 82, 83. Therefore, even if the coherent lights La, Lb, and Lc from the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c are incident on only a part of the regions on the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the integrator rods 81, 82, and 83, the integrator Coherent light La, Lb, Lc having an effectively uniform distribution can be emitted from the entire area of the emission surfaces 81b, 82b, 83b of the rods 81, 82, 83. Therefore, the present invention is not limited to the examples shown in FIGS. 2 to 4, and for example, there may be no region where all of the incident regions IAa, IAb, and IAc in FIGS. 2 to 4 overlap.

コヒーレント光La,Lb,Lcに対して以上の回折機能を発揮し得る光拡散素子55a,55b,55cとして、フォトポリマーを用いた透過型の体積ホログラムが用いられ得る。例えば図2に示された光拡散素子55a,55b,55cは、図5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得る。図5には、光拡散素子55a,55b,55c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。   As the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c capable of exhibiting the above diffraction function with respect to the coherent light La, Lb, and Lc, a transmission type volume hologram using a photopolymer can be used. For example, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c shown in FIG. 2 can be manufactured using the scattered light from the actual scattering plate 6 as the object light Lo as shown in FIG. In FIG. 5, reference light Lr and object light Lo made of coherent light having coherence with each other are exposed to the photosensitive hologram photosensitive material 58 that forms the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. The state is shown.

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、平行光束として一定の方向に沿って進みホログラム感光材料58に入射する。一具体例として、レーザ光源から放出された直進光としてのレーザ光を、まず、スペイシャルフィルタ等で発散させ(拡げ)て発散光束に変換し、次に、コリーメータを用いて、所定のビーム断面積を有する平行光束に変換し、その後、ホログラム感光材料58に入射させる。   For example, laser light from a laser light source that oscillates laser light in a specific wavelength region is used as the reference light Lr, and the reference light Lr travels along a certain direction as a parallel light flux and enters the hologram photosensitive material 58. As a specific example, laser light as a straight beam emitted from a laser light source is first diverged (spread) by a spatial filter or the like to be converted into a divergent light beam, and then a predetermined beam using a collimator. The light is converted into a parallel light beam having a cross-sectional area and then incident on the hologram photosensitive material 58.

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光拡散素子55a,55b,55cが透過型なので、物体光Loは、参照光Lrと同一の側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。   Next, the object light Lo is incident on the hologram photosensitive material 58 as scattered light from a scattering plate 6 made of, for example, opal glass. Here, since the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c to be manufactured are transmissive types, the object light Lo enters the hologram photosensitive material 58 from the same side as the reference light Lr. The object light Lo needs to have coherency with the reference light Lr. Therefore, for example, laser light oscillated from the same laser light source can be divided, and one of the divided lights can be used as the reference light Lr and the other can be used as the object light Lo.

図5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の全域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、得られた光拡散素子55a,55b,55c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。   In the example shown in FIG. 5, a parallel light beam parallel to the normal direction to the plate surface of the scattering plate 6 is incident on the scattering plate 6 and scattered, and the scattered light transmitted through the scattering plate 6 is the object light Lo. The light enters the hologram photosensitive material 58. According to this method, when an isotropic scattering plate that is usually available at a low cost is used as the scattering plate 6, the object light Lo from the scattering plate 6 is incident on the entire area of the hologram photosensitive material 58 with a substantially uniform light amount distribution. It becomes possible to do. Further, according to this method, although depending on the degree of scattering by the scattering plate 6, the reference light Lr is incident on each position of the hologram photosensitive material 58 with a substantially uniform light amount from the entire area of the exit surface 6 a of the scattering plate 6. It becomes easy. In such a case, the light incident on each position of the obtained light diffusing elements 55a, 55b, and 55c reproduces the image 5 of the scattering plate 6 with the same brightness. It can be realized that the image 5 of the scattering plate 6 is observed with substantially uniform brightness.

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、一例として、体積ホログラムにおける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、光拡散素子55a,55b,55cが得られる。   As described above, when the hologram recording material 58 is exposed to the reference light Lr and the object light Lo, an interference fringe formed by the interference of the reference light Lr and the object light Lo is generated. The pattern, for example, is recorded on the hologram recording material 58 as a refractive index modulation pattern in a volume hologram. Thereafter, appropriate post-processing corresponding to the type of the hologram recording material 58 is performed, and the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c are obtained.

図5の露光工程を経て得られた光拡散素子55a,55b,55cは、図2に示された回折機能、すなわち、再生機能を発揮することができる。図2に示すように、図5のホログラム感光材料58から形成された光拡散素子55a,55b,55c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2に示すように、光拡散素子55a,55b,55cに対する平行光束としての参照光Lrの進行方向と同一の方向に沿って逆向きに進む平行光束は、再生照明光として、当該ホログラム感光材料58と同一位置に配置された光拡散素子55a,55b,55cに高効率で回折されるようになる。光拡散素子55a,55b,55cで回折された再生光は、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5参照)と同一の位置関係をなすようになる光拡散素子55a,55b,55cに対する特定の位置に、散乱板6の再生像5を生成する。   The light diffusing elements 55a, 55b, and 55c obtained through the exposure process of FIG. 5 can exhibit the diffraction function shown in FIG. 2, that is, the reproduction function. As shown in FIG. 2, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c formed from the hologram photosensitive material 58 of FIG. 5 are light having the same wavelength as the laser light used in the exposure process, and are reference light in the exposure process. The Bragg condition is satisfied by the light traveling in the opposite direction on the optical path of Lr. That is, as shown in FIG. 2, the parallel light beam traveling in the opposite direction along the same direction as the traveling direction of the reference light Lr as the parallel light beam with respect to the light diffusing elements 55a, 55b, 55c The light is diffracted with high efficiency by the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c arranged at the same position as the photosensitive material 58. The reproduction light diffracted by the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c has the same positional relationship as the relative position of the scattering plate 6 with respect to the hologram photosensitive material 58 (see FIG. 5) in the exposure process. , 55b, 55c, the reproduced image 5 of the scattering plate 6 is generated at specific positions.

この際、散乱板6の再生像5を生成する再生光、すなわち、再生照明光を光拡散素子55a,55b,55cで回折してなる回折光は、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5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(拡がっている)。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全体の情報が光拡散素子55a,55b,55cの各位置にそれぞれ記録されている。このため、図2に示された、再生照明光として機能する平行光束をなす各光は、それぞれ単独で、光拡散素子55a,55b,55c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、互いに同一の位置に再生することができる。   At this time, the reproduction light for generating the reproduced image 5 of the scattering plate 6, that is, the diffracted light obtained by diffracting the reproduction illumination light by the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c is transferred from the scattering plate 6 to the hologram photosensitive material 58 during the exposure process. Each point of the image 5 of the scattering plate 6 is reproduced as light traveling in the opposite direction along the optical path of the object light Lo that has traveled toward. As described above and as shown in FIG. 5, the scattered light Lo emitted from each position on the exit surface 6 a of the scattering plate 6 in the exposure process is incident on almost the entire region of the hologram photosensitive material 58. Is spreading (spreading). That is, the object light Lo from the entire region of the exit surface 6a of the scattering plate 6 enters each position on the hologram photosensitive material 58. As a result, information on the entire exit surface 6a is converted into the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. Is recorded at each position. For this reason, each light that forms a parallel light beam functioning as reproduction illumination light shown in FIG. 2 is incident on each position of the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c and has the same contour. Images 5 of the scattering plate 6 can be reproduced at the same position.

一方、図2に示された平行光束によってブラッグ条件が満たされるようになる光拡散素子55a,55b,55cを含む光学素子50に対してコヒーレント光La,Lb,Lcを照射する照射装置60は、一定の方向に進むコヒーレント光La,Lb,Lcを光学素子50の光拡散素子55a,55b,55cの各位置に照射するようになっている。言い換えると、照射装置60は、仮想の平行光束をなす一光線の光路に沿って、光学素子50の光拡散素子55a,55b,55cの各位置にコヒーレント光を照射するようになっている。   On the other hand, the irradiation device 60 that irradiates the optical element 50 including the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c that satisfies the Bragg condition by the parallel light flux illustrated in FIG. 2 with the coherent light La, Lb, and Lc, Coherent light La, Lb, Lc traveling in a certain direction is irradiated to each position of the light diffusion elements 55a, 55b, 55c of the optical element 50. In other words, the irradiation device 60 irradiates each position of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c of the optical element 50 with coherent light along the optical path of one light beam forming a virtual parallel light beam.

具体的な構成として、図1に示された例において、照射装置60は、波長域が異なる複数のコヒーレント光La,Lb,Lcを合成してなる合成光SLを生成する光源機構61と、光源機構61からの合成光SLの進行方向を周期的に変化させる走査デバイス65と、走査デバイス65からの合成光SLを波長域が異なる複数のコヒーレント光に分離する分離装置69と、を有している。   As a specific configuration, in the example illustrated in FIG. 1, the irradiation device 60 includes a light source mechanism 61 that generates a combined light SL formed by combining a plurality of coherent lights La, Lb, and Lc having different wavelength ranges, and a light source. A scanning device 65 that periodically changes the traveling direction of the combined light SL from the mechanism 61; and a separation device 69 that separates the combined light SL from the scanning device 65 into a plurality of coherent lights having different wavelength ranges. Yes.

光源機構61は、各コヒーレントの波長域に対応した波長域のコヒーレント光をそれぞれ発振する複数の光源61a,61b,61cと、複数の光源61a,61b,61cからのコヒーレント光を合成する合成手段62である合成デバイスと、を有している。光源機構61には、複数の光源として、第1波長域の第1コヒーレント光Laを発振する第1光源61aと、第2波長域の第2コヒーレント光Lbを発振する第2光源61bと、第3波長域の第3コヒーレント光Lcを発振する第3光源61cと、が設けられている。例えば、第1波長域が第1の原色成分、例えば、赤色成分に対応し、第2波長域が第2の原色成分、例えば、緑色成分に対応し、且つ、第3波長域が第3の原色成分、例えば、青色成分に対応するようにしてもよい。この例によれば、照射装置60が、第1〜第3の原色成分の加法混色によって、白色光を照射することができる。一方、合成手段62として、二以上の光を合成する種々の部材、部品、装置等を用いることができる。図示する例においては、比較的に安価で小型であるといった利点を有するダイクロイックプリズムが、用いられている。   The light source mechanism 61 includes a plurality of light sources 61a, 61b, and 61c that respectively oscillate coherent light in a wavelength region corresponding to each of the coherent wavelength regions, and a combining unit 62 that combines the coherent light from the plurality of light sources 61a, 61b, and 61c. And a synthesis device. The light source mechanism 61 includes, as a plurality of light sources, a first light source 61a that oscillates the first coherent light La in the first wavelength region, a second light source 61b that oscillates the second coherent light Lb in the second wavelength region, And a third light source 61c that oscillates the third coherent light Lc in the three wavelength regions. For example, the first wavelength region corresponds to a first primary color component, for example, a red component, the second wavelength region corresponds to a second primary color component, for example, a green component, and the third wavelength region corresponds to a third wavelength region. You may make it respond | correspond to a primary color component, for example, a blue component. According to this example, the irradiation device 60 can irradiate white light by additive color mixing of the first to third primary color components. On the other hand, as the synthesizing means 62, various members, parts, devices, etc. that synthesize two or more lights can be used. In the illustrated example, a dichroic prism having the advantage of being relatively inexpensive and small is used.

走査デバイス65は、コヒーレント光La,Lb,Lcの光路を経時的に変化させ、この結果として、コヒーレント光La,Lb,Lcが、対応する光拡散素子55a,55b,55c上を走査するようにして、光学素子50に入射するようになる。図1および図6に示された例において、照射装置60は、コヒーレント光を反射する反射面66aであって少なくとも一つの軸線RAを中心として回動可能な反射面を有した反射デバイス66と、反射デバイス66で反射された光の光路を一定の方向dsと平行な方向に偏向させる偏向素子67と、を有している。   The scanning device 65 changes the optical path of the coherent light La, Lb, Lc with time, and as a result, the coherent light La, Lb, Lc scans the corresponding light diffusion elements 55a, 55b, 55c. Thus, the light enters the optical element 50. In the example shown in FIGS. 1 and 6, the irradiation device 60 includes a reflection device 66 that has a reflection surface 66 a that reflects coherent light and is rotatable about at least one axis RA. A deflecting element 67 that deflects the optical path of the light reflected by the reflecting device 66 in a direction parallel to a certain direction ds.

図示された本実施の形態において、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1および図6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、光源機構61からのコヒーレント光La,Lb,Lcを合成してなる合成光SLの進行方向を変化させるようになっている。この際、図1に示すように、ミラーデバイス66は、概ね、一定の位置(基準位置)SPにおいて光源機構61からコヒーレント光La,Lb,Lcを受けるようになっている。このため、コヒーレント光La,Lb,Lcは、所定の角度範囲内において周期的に回動するミラーデバイス66によって進行方向を変えられた後、基準位置SPから発散する発散光束をなす光線の光路に沿って進むようになる。   In the illustrated embodiment, the reflecting device 66 is configured as a mirror device having a mirror as a reflecting surface 66a that can be rotated about one axis RA1. As shown in FIG. 1 and FIG. 6, this mirror device 66 changes the orientation of the mirror 66a, and the combined light SL formed by synthesizing the coherent light La, Lb, Lc from the light source mechanism 61 is advanced. The direction is changed. At this time, as shown in FIG. 1, the mirror device 66 receives the coherent light La, Lb, and Lc from the light source mechanism 61 at a certain position (reference position) SP. For this reason, the coherent light La, Lb, and Lc is changed in the traveling direction by the mirror device 66 that periodically rotates within a predetermined angle range, and then enters the optical path of a light beam that forms a divergent light beam that diverges from the reference position SP. Along the way.

一方、偏向素子67は、反射デバイス66の以上の構成に対応して、基準位置SPから発散する発散光束をコリメートして平行光束に変換し得るように、構成されている。具体的には、偏向素子67は、レンズとして構成され、基準位置SPから発散する発散光束をコリメートし得る位置に配置されている。このため、偏向素子67で光路を調整されたコヒーレント光La,Lb,Lcは、平行光束の一光線をなす光線として、分離装置69に入射する。   On the other hand, the deflecting element 67 is configured to collimate the divergent light beam that diverges from the reference position SP and convert it into a parallel light beam, corresponding to the configuration of the reflection device 66 described above. Specifically, the deflection element 67 is configured as a lens and is disposed at a position where a divergent light beam diverging from the reference position SP can be collimated. For this reason, the coherent lights La, Lb, and Lc whose optical paths are adjusted by the deflecting element 67 are incident on the separating device 69 as light beams forming one light beam of parallel light beams.

分離装置69として、二以上の波長域の光を分離し得る種々の部材、部品、装置等を用いることができる。図示する例においては、比較的に安価で小型であるといった利点を有する波長選択性を有したミラーデバイスから構成された第1分離ミラーデバイス69a、第2分離ミラーデバイス69bおよび第3分離ミラーデバイス69cを用いられている。 図1の例において、各分離ミラーデバイス69a,69b,69cは、走査デバイス65で偏向されたコヒーレント光La,Lb,Lcの進行方向dsに沿って並べられ、走査デバイス65で偏向された光の光路上に配置されている。   As the separation device 69, various members, components, devices, and the like that can separate light in two or more wavelength ranges can be used. In the illustrated example, a first separation mirror device 69a, a second separation mirror device 69b, and a third separation mirror device 69c, each of which is composed of a mirror device having wavelength selectivity, which have the advantages of being relatively inexpensive and small in size. Is used. In the example of FIG. 1, the separation mirror devices 69 a, 69 b, and 69 c are arranged along the traveling direction ds of the coherent light La, Lb, and Lc deflected by the scanning device 65 and the light deflected by the scanning device 65. It is arranged on the optical path.

第3分離ミラーデバイス69cは、走査デバイス65に最も近い位置に配置されており、第3波長域の第3コヒーレント光Lcを反射しその他の波長域の光を透過する。第2分離ミラーデバイス69bは、第3分離ミラーデバイス69cの背面に配置されており、第2波長域の第2コヒーレント光Lbを反射しその他の波長域の光を透過する。第1分離ミラーデバイス69aは、第2分離ミラーデバイス69bの背面に配置されている。この第1分離ミラーデバイス69aは、第1波長域の第1コヒーレント光Laを反射しその他の波長域の光を透過するように構成されていてもよいし、或いは、ここで説明する形態においては、全ての波長域の光を反射する通常のミラーデバイスとして構成されていてもよい。   The third separation mirror device 69c is disposed at a position closest to the scanning device 65, and reflects the third coherent light Lc in the third wavelength region and transmits light in the other wavelength regions. The second separation mirror device 69b is disposed on the back surface of the third separation mirror device 69c, and reflects the second coherent light Lb in the second wavelength region and transmits light in the other wavelength regions. The first separation mirror device 69a is disposed on the back surface of the second separation mirror device 69b. The first separation mirror device 69a may be configured to reflect the first coherent light La in the first wavelength region and transmit light in other wavelength regions, or in the form described here. The mirror device may be configured as a normal mirror device that reflects light in all wavelength regions.

対応する分離ミラーデバイス69a,69b,69cにおいて反射した各コヒーレント光La,Lb,Lcは、対応する光拡散素子55a,55b,55cに入射する。各分離ミラーデバイス69a,69b,69cの反射面が平面として形成されているので、各分離ミラーデバイス69a,69b,69cで光路を最終調整されたコヒーレント光La,Lb,Lcは、平行光束の一光線をなす再生照明光として、光学素子50の対応する光拡散素子55a,55b,55c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は光拡散素子55a,55b,55c上を走査するようになり、且つ、図2に示された光拡散素子55a,55b,55cによれば、その各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcが同一の輪郭を有した散乱板6の像5を同一の位置、例えば、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aに重ねて、或いは、インテグレーターロッド81,82,83の内部となる位置に重ねて再生することができる。これらの例では、光拡散素子55a,55b,55cからのコヒーレント光La,Lb,Lcが、すべて、インテグレーターロッド81,82,83内に入射することが可能となり、コヒーレント光La,Lb,Lcの利用効率の観点から好ましい。   The respective coherent lights La, Lb, and Lc reflected by the corresponding separation mirror devices 69a, 69b, and 69c enter the corresponding light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. Since the reflection surfaces of the separation mirror devices 69a, 69b, and 69c are formed as flat surfaces, the coherent lights La, Lb, and Lc whose optical paths are finally adjusted by the separation mirror devices 69a, 69b, and 69c are one of the parallel light beams. It can be incident on the corresponding light diffusing elements 55a, 55b, and 55c of the optical element 50 as reproduced illumination light that forms a light beam. As a result, the coherent light from the irradiation device 60 scans on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c, and according to the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c shown in FIG. The image 5 of the scattering plate 6 having the same contour of the coherent light La, Lb, and Lc incident on the beam is superimposed on the same position, for example, the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the integrator rods 81, 82, and 83, or It is possible to reproduce by overlapping the positions inside the integrator rods 81, 82, 83. In these examples, the coherent lights La, Lb, and Lc from the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c can all enter the integrator rods 81, 82, and 83, and the coherent lights La, Lb, and Lc It is preferable from the viewpoint of utilization efficiency.

なお、図6は、図1に示された照射装置60および光学素子50の構成を斜視図として示している。ただし、照射装置60に含まれる分離装置69の分離ミラーデバイス69a,69b,69cは、反射する波長域が異なりその他の点において互いに同一に構成され得ることから、図6には、一つの分離ミラーデバイスのみを図示している。同様に、光学素子50の光拡散素子55a,55b,55cは、回折することを意図されたコヒーレント光La,Lb,Lcの波長域が異なりその他の点において互いに同一の構成に構成され得ることから、図6には、一つの光拡散素子のみを図示している。   FIG. 6 shows a perspective view of the configuration of the irradiation device 60 and the optical element 50 shown in FIG. However, the separation mirror devices 69a, 69b, and 69c of the separation device 69 included in the irradiation device 60 are different from each other in the wavelength range to be reflected and can be configured identically to each other. Only the device is shown. Similarly, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c of the optical element 50 are different from each other in the wavelength range of the coherent light La, Lb, and Lc intended to be diffracted, and can be configured to be the same as each other. FIG. 6 shows only one light diffusing element.

図6に示された反射デバイス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。このため、反射デバイス66で連続的に進行方向を変化させられるコヒーレント光の偏向素子67への入射点IP1は、反射デバイス66をなすレンズの入射面上の線状走査経路PW1を往復動するようになる。とりわけ図6に示された例では、反射デバイス66の回動軸線RA1は、光拡散素子55a,55b,55cの板面上に定義されたXY座標系、つまり、XY平面が光拡散素子55a,55b,55c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、反射面66aが、光拡散素子55a,55b,55cの板面上に定義されたXY座標系のY軸と平行な軸線RA1を中心として周期的に回動することにより、照射装置60からのコヒーレント光La,Lb,Lcの光学素子50への入射点IP2が、光拡散素子55a,55b,55c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6に示された例では、照射装置60は、コヒーレント光が光拡散素子55a,55b,55c上を直線経路PW2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。   The reflection device 66 shown in FIG. 6 is configured to rotate the mirror 66a along one axis RA1. For this reason, the incident point IP1 of the coherent light whose traveling direction is continuously changed by the reflection device 66 to the deflection element 67 reciprocates along the linear scanning path PW1 on the incident surface of the lens forming the reflection device 66. become. In particular, in the example shown in FIG. 6, the rotation axis RA1 of the reflection device 66 has an XY coordinate system defined on the plate surfaces of the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c, that is, the XY plane is the light diffusion element 55a, It extends parallel to the Y axis of the XY coordinate system which is parallel to the plate surfaces 55b and 55c. Then, the reflecting surface 66a periodically rotates about an axis line RA1 parallel to the Y axis of the XY coordinate system defined on the plate surfaces of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c. The incident point IP2 of the coherent light La, Lb, Lc to the optical element 50 reciprocates in a direction parallel to the X axis of the XY coordinate system defined on the plate surfaces of the light diffusion elements 55a, 55b, 55c. become. That is, in the example shown in FIG. 6, the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with the coherent light so that the coherent light scans the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c along the straight path PW2.

なお、図1に示された例では、各分離ミラーデバイス69a,69b,69cは、走査デバイス65で偏向された方向dsに沿って並べられ、走査デバイス65で偏向された光の光路上に配置されている。一方、光学素子50の光拡散素子55a,55b,55cは、各分離ミラーデバイス69a,69b,69cに対応して、分離ミラーデバイス69a,69b,69cの配列方向dsに沿って、並べて配列されている。図1に示すように、光拡散素子55a,55b,55cは、一平面上に配列されている。このような形態によれば、光拡散素子55a,55b,55cを同一の基材上に形成、または配置、または貼合することができ、構成が簡略化されるとともに、装置の小型化も可能となる。   In the example shown in FIG. 1, the separation mirror devices 69 a, 69 b, and 69 c are arranged along the direction ds deflected by the scanning device 65 and arranged on the optical path of the light deflected by the scanning device 65. Has been. On the other hand, the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c of the optical element 50 are arranged side by side along the arrangement direction ds of the separation mirror devices 69a, 69b, and 69c corresponding to the separation mirror devices 69a, 69b, and 69c. Yes. As shown in FIG. 1, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are arranged on one plane. According to such a form, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c can be formed, arranged, or bonded on the same base material, the configuration is simplified, and the apparatus can be downsized. It becomes.

なお、光学素子50の光拡散素子55a,55b,55cへ入射する各コヒーレント光La,Lb,Lcの波長は、図5の露光工程である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、露光工程で用いた光の波長から多少ずれていても予定した領域に像5を実質的に再生することができる。そもそも、実際上の問題として、光拡散素子55a,55b,55c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り、このような場合には、むしろ、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La,Lb,Lcの波長が調整されていた方が良い。このような点から、光源機構61のコヒーレント光源61a,61b,61cで生成するコヒーレント光の波長は、図5の露光工程である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ればよい。   The wavelengths of the coherent lights La, Lb, and Lc incident on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c of the optical element 50 need to be exactly matched to the wavelengths of light used in the recording process, which is the exposure process in FIG. No, the image 5 can be substantially reproduced in a predetermined region even if it is slightly deviated from the wavelength of light used in the exposure process. In the first place, as a practical problem, when the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are formed, the hologram recording material 58 may shrink. In such a case, the shrinkage of the hologram recording material 58 is considered. Thus, it is preferable that the wavelengths of the coherent light La, Lb, and Lc irradiated from the irradiation device 60 to the optical element 50 are adjusted. From such a point, the wavelength of the coherent light generated by the coherent light sources 61a, 61b, and 61c of the light source mechanism 61 does not need to exactly match the wavelength of the light used in the recording process, which is the exposure process in FIG. It is sufficient that they are almost the same.

また、同様の理由から、光学素子50の光拡散素子55a,55b,55cの各位置へ入射する光の進行方向も、厳密に同一方向に沿った経路を取っていなくとも、予定した領域に像5を実質的に再生することができる。実際に、図1および図6に示す例では、反射デバイス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、基準位置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、反射デバイス66から偏向素子67へ向かうコヒーレント光は、厳密な意味で、基準位置SPからの発散光束をなす一光線とはならないことがあり、結果として、走査デバイス65から光学素子50へ向かうコヒーレント光は、厳密な意味で、常に同一の一定方向dsに進まないこともある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置60から光学素子50をなす光拡散素子55a,55b,55c上の各位置へ入射するコヒーレント光La,Lb,Lcにより、実質的に、予定した領域に重ねて像5を再生することができる。   For the same reason, the traveling direction of the light incident on each position of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c of the optical element 50 is not limited to the path along the same direction. 5 can be substantially reproduced. Actually, in the example shown in FIGS. 1 and 6, the mirror (reflective surface) 66a of the reflective device 66 is inevitably deviated from the rotation axis RA1. Therefore, when the mirror 66a is rotated about the rotation axis RA1 that does not pass through the reference position SP, the coherent light traveling from the reflection device 66 to the deflecting element 67 is divergent from the reference position SP in a strict sense. As a result, the coherent light traveling from the scanning device 65 toward the optical element 50 may not always travel in the same constant direction ds in a strict sense. In practice, however, the coherent light La, Lb, and Lc incident on the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c constituting the optical element 50 from the irradiation device 60 having the illustrated configuration are substantially scheduled. The image 5 can be reproduced overlaid on the area.

このような点から、本明細書で用いる「同一方向」、「一定方向」「平行」等の幾何学的条件を特定する用語については、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。   From these points, terms that specify the geometric conditions such as “same direction”, “constant direction”, “parallel” and the like used in this specification are not limited to strict meanings, but have similar optical functions. Is to be interpreted including an error that can be expected.

次に、インテグレーターロッド81,82,83について説明する。上述したように、照明装置40には、各光拡散素子55a,55b,55cにそれぞれ対応して第1インテグレーターロッド81、第2インテグレーターロッド82および第3インテグレーターロッド83が設けられている。図1に示すように、第1のインテグレーターロッド81は、その入射面81aが第1光拡散素子55aに対面するようにして配置され、上述したように第1光拡散素子55aの各位置で回折された第1コヒーレント光Laを受けるようになっている。また、第2のインテグレーターロッド82は、その入射面82aが第2光拡散素子55bに対面するようにして配置され、上述したように第2光拡散素子55bの各位置で回折された第2コヒーレント光Lbを受けるようになっている。第3のインテグレーターロッド83は、その入射面83aが第3光拡散素子55cに対面するようにして配置され、上述したように第3光拡散素子55cの各位置で回折された第3コヒーレント光Lcを受けるようになっている。   Next, the integrator rods 81, 82, and 83 will be described. As described above, the illumination device 40 is provided with the first integrator rod 81, the second integrator rod 82, and the third integrator rod 83 corresponding to the respective light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. As shown in FIG. 1, the first integrator rod 81 is disposed such that the incident surface 81a faces the first light diffusing element 55a, and is diffracted at each position of the first light diffusing element 55a as described above. The received first coherent light La is received. The second integrator rod 82 is disposed such that the incident surface 82a faces the second light diffusing element 55b, and is diffracted at each position of the second light diffusing element 55b as described above. The light Lb is received. The third integrator rod 83 is disposed such that the incident surface 83a faces the third light diffusing element 55c, and the third coherent light Lc diffracted at each position of the third light diffusing element 55c as described above. Have come to receive.

図1の例では、光拡散素子55a,55b,55cが一平面上に並べて配置されていることに対応して、インテグレーターロッド81,82,83は、その入射面81a,82a,83aが一平面上に位置するようにして、配列されている。とりわけ、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aが配列される仮想面と、光拡散素子55a,55b,55cが配列される仮想面とは平行となっている。また、図1に示すように、インテグレーターロッド81,82,83は、その長手方向が互いに平行となるようにして、配列されている。このような配列によれば、装置の小型化が可能となる。   In the example of FIG. 1, the integrator rods 81, 82, and 83 have incident surfaces 81 a, 82 a, and 83 a that are in one plane, corresponding to the fact that the light diffusion elements 55 a, 55 b, and 55 c are arranged side by side on one plane. It is arranged so that it is located on the top. In particular, the virtual surface on which the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the integrator rods 81, 82, and 83 are arranged is parallel to the virtual surface on which the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c are arranged. Further, as shown in FIG. 1, the integrator rods 81, 82, 83 are arranged so that their longitudinal directions are parallel to each other. According to such an arrangement, the apparatus can be miniaturized.

インテグレーターロッド81,82,83は、入射光の全反射を繰り返し引き起こすことにより、光の分布を均一化させる機能を有している。したがって、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83b上での照度分布の面内バラツキは、当該インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a上での光量分布の面内バラツキよりも小さくなる。また、既に言及したように、インテグレーターロッド81,82,83が十分に均一化機能を発揮すれば、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aの一部分にしか、コヒーレント光La,Lb,Lcが入射していない場合であっても、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bの全域から、コヒーレント光La,Lb,Lcが出射するようになる。   The integrator rods 81, 82, 83 have a function of making the light distribution uniform by repeatedly causing total reflection of incident light. Therefore, the in-plane variation of the illuminance distribution on the exit surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83 is the amount of light distribution on the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83. Smaller than in-plane variation. Further, as already mentioned, if the integrator rods 81, 82, 83 exhibit a sufficiently uniform function, the coherent light La, only on a part of the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83. Even when Lb and Lc are not incident, the coherent lights La, Lb, and Lc are emitted from the entire emission surfaces 81b, 82b, and 83b of the integrator rods 81, 82, and 83.

図1に示すように、インテグレーターロッド81,82,83の出射面1b,82b,83bは、合成装置70に接続されている。上述したように、合成装置70は、第1インテグレーターロッド81の出射面81bから出射する第1コヒーレント光La、第2インテグレーターロッド82の出射面82bから出射する第2コヒーレント光Lbおよび第3インテグレーターロッド83の出射面83bから出射する第3コヒーレント光Lcを合成する。   As shown in FIG. 1, the exit surfaces 1 b, 82 b, 83 b of the integrator rods 81, 82, 83 are connected to the synthesizer 70. As described above, the synthesizer 70 includes the first coherent light La emitted from the emission surface 81b of the first integrator rod 81, the second coherent light Lb emitted from the emission surface 82b of the second integrator rod 82, and the third integrator rod. The third coherent light Lc emitted from the emission surface 83b of 83 is synthesized.

合成装置70は、二以上の光を合成する種々の部材、部品、装置等を用いて構成され得る。図1に示された例において、合成装置70は、第2インテグレーターロッド82の出射面82bに接続された合成手段71と、第1インテグレーターロッド81の出射面81bおよび合成手段71を接続する第1誘導手段72aと、第3インテグレーターロッド83の出射面83bおよび合成手段71を接続する第2誘導手段72bと、を有している。合成手段71は、例えば、ダイクロイックプリズムから構成され、第1誘導手段72aおよび第2誘導手段72bは、例えば、プリズム等から構成され得る。   The synthesizing device 70 can be configured using various members, parts, devices, and the like that synthesize two or more lights. In the example shown in FIG. 1, the synthesizing device 70 includes a synthesizing unit 71 connected to the emitting surface 82 b of the second integrator rod 82, and a first unit that connects the emitting surface 81 b of the first integrator rod 81 and the synthesizing unit 71. It has a guiding means 72a and a second guiding means 72b for connecting the emission surface 83b of the third integrator rod 83 and the synthesizing means 71. The synthesizing unit 71 may be composed of, for example, a dichroic prism, and the first guiding unit 72a and the second guiding unit 72b may be composed of, for example, a prism.

なお、ここで例示した合成装置70は、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bから出射した際のコヒーレント光La,Lb,Lcの全体的な分布を整形することなく光路を調整して、或いは、正反射等によって側方への拡がりを規制しながら光路を調整して、異なるインテグレーターロッド81,82,83から出射したコヒーレント光La,Lb,Lcと合流するように誘導する。したがって、各インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bから出射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、合成装置70の構成に依存して決定される所定の光路長をそれぞれ進んで合成され、その後、合成装置70の出射面70bを介して照明装置40から放出されて被照明領域LZに向かう。   Note that the synthesizer 70 exemplified here changes the optical path without shaping the overall distribution of the coherent light La, Lb, Lc when emitted from the emission surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83. Adjusting or adjusting the optical path while restricting lateral spread by specular reflection or the like, and guiding the light to merge with coherent light La, Lb, Lc emitted from different integrator rods 81, 82, 83 . Therefore, the coherent lights La, Lb, and Lc emitted from the emission surfaces 81b, 82b, and 83b of the integrator rods 81, 82, and 83 proceed through predetermined optical path lengths that are determined depending on the configuration of the synthesizer 70, respectively. After that, the light is emitted from the illumination device 40 through the emission surface 70b of the synthesis device 70 and travels toward the illuminated region LZ.

そして、被照明領域LZを波長域の異なる複数のコヒーレント光La,Lb,Lcによって被照明領域LZを照明するには、照射装置60から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcが、それぞれ、少なくとも一部分において重なり合う被照明領域LZ上の領域を照明し、且つ、各コヒーレント光La,Lb,Lcによって重なり合うように照明される被照明領域LZ上の前記少なくとも一部分が、異なる波長域のコヒーレント光La,Lb,Lcの間で、少なくとも部分的に重なっているようにすればよい。この場合、走査デバイス65の状態によらず、各波長域のコヒーレント光La,Lb,Lcが常に照明され続ける領域が被照明領域LZ上に存在し、且つ、各波長域のコヒーレント光La,Lb,Lcが照明されている被照明領域LZ上の領域が、異なる波長域のコヒーレント光La,Lb,Lcの間で、少なくとも部分的に重なり合う。すなわち、すべての波長域のコヒーレント光La,Lb,Lcが絶えず照明され続けている、一例として光の三原色成分を合成した白色光が絶えず照明され続けている領域が、被照明領域LZに存在することなる。このような照明は、インテグレーターロッド81,82,83による均一化機能、並びに、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bから被照射面LZまでの光路長を考慮して、光拡散素子55a,55b,55cからの回折光の分布、例えば、インテグレーターロッド81,82,83への入射角度を調節することにより、実現され得る。   And in order to illuminate the to-be-illuminated area | region LZ with the some coherent light La, Lb, Lc from which a wavelength range differs in the to-be-illuminated area | region LZ, the coherent which injected into each position of the light-diffusion element 55a, 55b, 55c from the irradiation apparatus 60 Each of the light La, Lb, and Lc illuminates a region on the illuminated region LZ that overlaps at least partially, and the at least the illuminated region LZ that is illuminated so as to overlap with each coherent light La, Lb, and Lc. A part may be at least partially overlapped between the coherent lights La, Lb, and Lc in different wavelength ranges. In this case, a region where the coherent light La, Lb, Lc in each wavelength region is always illuminated is present on the illuminated region LZ regardless of the state of the scanning device 65, and the coherent light La, Lb in each wavelength region is present. , Lc are illuminated at least partially on the illuminated area LZ between the coherent lights La, Lb, Lc in different wavelength ranges. That is, there is a region in the illuminated region LZ where the coherent light La, Lb, and Lc in all wavelength regions is continuously illuminated, and as an example, a region in which white light synthesized from the three primary color components of light is continuously illuminated. It will be different. Such illumination takes into account the homogenization function by the integrator rods 81, 82, 83 and the optical path length from the exit surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83 to the irradiated surface LZ. This can be realized by adjusting the distribution of diffracted light from the diffusing elements 55a, 55b, and 55c, for example, the incident angles to the integrator rods 81, 82, and 83.

一方、投射装置20について検討すると、図1に示すように、合成装置70の出射面70bに対面して空間光変調器30が配置されている。そして、合成装置70からの光は、照明装置40による照明光として、空間光変調器30を照明するようになる。   On the other hand, considering the projection device 20, as shown in FIG. 1, the spatial light modulator 30 is disposed facing the emission surface 70 b of the synthesis device 70. Then, the light from the synthesis device 70 illuminates the spatial light modulator 30 as illumination light from the illumination device 40.

投射装置20おいて、三種類のコヒーレント光La,Lb,Lcを空間光変調器30に照明して画像を形成するには、上述した波長域の異なる複数のコヒーレント光La,Lb,Lcによって被照明領域LZを照明する場合と同様の条件を満たすようにすればよい。より具体的には、照明装置40が、次の条件(a)〜(d)が満たされるように構成されていることが好ましい。
(a)照射装置60から第1光拡散素子55aの各位置に入射した第1コヒーレント光Laが、それぞれ、合成装置70を経た後に、少なくとも一部分において重なり合う空間光変調器30上の領域を照明する。
(b)照射装置60から第2光拡散素子55bの各位置に入射した第2コヒーレント光Lbが、それぞれ、合成装置70を経た後に、少なくとも一部分において重なり合う空間光変調器30上の領域を照明する。
(c)照射装置60から第3光拡散素子55cの各位置に入射した第3コヒーレント光Lcが、それぞれ、合成装置70を経た後に、少なくとも一部分において重なり合う空間光変調器30上の領域を照明する。
(d)第1コヒーレント光Laによって重なり合うように照明される空間光変調器30上の前記少なくとも一部分と、第2コヒーレント光Lbによって重なり合うように照明される空間光変調器30上の前記少なくとも一部分と、第3コヒーレント光Lcによって重なり合うように照明される空間光変調器30上の前記少なくとも一部分が、少なくとも部分的に重なっている。
In the projection device 20, in order to form an image by illuminating the spatial light modulator 30 with the three types of coherent light La, Lb, and Lc, a plurality of coherent lights La, Lb, and Lc having different wavelength ranges are used. What is necessary is just to satisfy | fill the conditions similar to the case where the illumination area | region LZ is illuminated. More specifically, it is preferable that the illumination device 40 is configured so that the following conditions (a) to (d) are satisfied.
(A) The first coherent light La incident on each position of the first light diffusing element 55a from the irradiation device 60 illuminates a region on the spatial light modulator 30 that at least partially overlaps after passing through the combining device 70. .
(B) The second coherent light Lb incident on each position of the second light diffusing element 55b from the irradiation device 60 illuminates a region on the spatial light modulator 30 that at least partially overlaps after passing through the combining device 70. .
(C) The third coherent light Lc incident on each position of the third light diffusing element 55c from the irradiation device 60 illuminates a region on the spatial light modulator 30 that at least partially overlaps after passing through the combining device 70. .
(D) the at least part on the spatial light modulator 30 illuminated so as to overlap with the first coherent light La, and the at least part on the spatial light modulator 30 illuminated so as to overlap with the second coherent light Lb. The at least part of the spatial light modulator 30 illuminated so as to overlap with the third coherent light Lc is at least partially overlapped.

第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcについての条件(a)〜(c)がそれぞれ満たされる場合には、照射装置60での走査にかかわらず、少なくとも一部の区域に、当該コヒーレント光La,Lb,Lcが照明され続ける。そして、条件(d)がさらに満たされる場合には、照射装置60での走査にかかわらず、第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcが絶えず照明されている領域が存在することになる。そして、第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcが絶えず照明されている領域に、空間光変調器30を重ねて配置することにより、空間光変調器30を第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcによって絶えず照明し続けることができ、例えば、空間光変調器30を用いてフルカラー映像を生成することも可能となる。   When the conditions (a) to (c) for the first to third coherent lights La, Lb, and Lc are satisfied, the coherent light is applied to at least some areas regardless of scanning with the irradiation device 60. La, Lb, and Lc continue to be illuminated. When the condition (d) is further satisfied, there is a region where the first to third coherent lights La, Lb, and Lc are constantly illuminated regardless of scanning with the irradiation device 60. Then, the spatial light modulator 30 is placed in a region where the first to third coherent lights La, Lb, and Lc are constantly illuminated, so that the spatial light modulator 30 is overlapped with the first to third coherent lights La. , Lb, Lc can be continuously illuminated. For example, it is possible to generate a full-color image using the spatial light modulator 30.

既に言及したように、インテグレーターロッド81,82,83が十分に均一化機能を発揮すれば、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aの一部分にしか、コヒーレント光La,Lb,Lcが入射していない場合であっても、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bの全域から、コヒーレント光La,Lb,Lcが出射するようになる。そして、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bの全域からコヒーレント光La,Lb,Lcが出射すれば、合成装置70の出射面70bの全域からコヒーレント光La,Lb,Lcが出射するようになる。この場合、合成装置70の出射面70bの近傍に空間光変調器30を配置することにより、合成装置70からのコヒーレント光La,Lb,Lcの出射方向の如何にかかわらず、空間光変調器30を、第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcで照明することができる。   As already mentioned, if the integrator rods 81, 82, 83 exhibit a sufficiently uniform function, the coherent light La, Lb, only on a part of the entrance surfaces 81 a, 82 a, 83 a of the integrator rods 81, 82, 83. Even when Lc is not incident, the coherent light La, Lb, Lc is emitted from the entire area of the emission surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83. And if coherent light La, Lb, and Lc radiate | emits from the whole region of the output surfaces 81b, 82b, and 83b of integrator rod 81, 82, 83, coherent light La, Lb, Lc will be radiated | emitted from the whole region of the output surface 70b of the synthesizing device 70. It comes out. In this case, the spatial light modulator 30 is arranged in the vicinity of the emission surface 70b of the synthesis device 70, so that the spatial light modulator 30 is independent of the emission direction of the coherent light La, Lb, Lc from the synthesis device 70. Can be illuminated with the first to third coherent lights La, Lb, and Lc.

〔装置の作用効果〕
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。
[Effects of the device]
Next, the operation of the illumination device 40, the projection device 20, and the projection display device 10 having the above-described configuration will be described.

まず、照射装置60は、コヒーレント光La,Lb,Lcが光学素子50の光拡散素子55a,55b,55c上を走査するようにして、光学素子50へコヒーレント光La,Lb,Lcを照射する。具体的には、第1〜第3光源61a,61b,61cからそれぞれ照射される第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcが、合成手段62によって合成されてなる合成光SLとして、走査デバイス65の基準点SPに入射する。合成光SLは、走査デバイス65によって、その進行方向を空間的に変化させられる。より具体的には、合成光SLは、仮想の平行光束の一光線の光路を辿るよう、その光路を周期的に平行移動させる。その後、合成光SLは、分離手段69によって波長域毎に分離されるとともに、対応する光拡散素子55a,55b,55cへ向けて進行方向を変化させる。各コヒーレント光La,Lb,Lcは、それぞれ、その進行方向を周期的に平行移動させながら、対応する光拡散素子55a,55b,55c上に入射する。このようにして、コヒーレント光La,Lb,Lcが、対応する光拡散素子55a,55b,55c上を走査するようにして、当該光拡散素子55a,55b,55cに入射する。   First, the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with the coherent lights La, Lb, and Lc so that the coherent lights La, Lb, and Lc scan the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c of the optical element 50. Specifically, the first to third coherent lights La, Lb, and Lc emitted from the first to third light sources 61a, 61b, and 61c are combined as a combined light SL that is combined by the combining unit 62 as a scanning device. The light enters the 65 reference point SP. The traveling direction of the synthesized light SL is spatially changed by the scanning device 65. More specifically, the combined light SL periodically translates the optical path so as to follow the optical path of one ray of the virtual parallel light beam. Thereafter, the synthesized light SL is separated for each wavelength range by the separating means 69 and the traveling direction is changed toward the corresponding light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. Each of the coherent lights La, Lb, and Lc is incident on the corresponding light diffusion elements 55a, 55b, and 55c while the traveling directions thereof are periodically translated. In this way, the coherent lights La, Lb, and Lc are incident on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c so as to scan the corresponding light diffusing elements 55a, 55b, and 55c.

また、コヒーレント光La,Lb,Lcは、対応する光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射する際、対応する光拡散素子55a,55b,55cの当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で入射する。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光拡散素子55a,55b,55cで回折され、或る程度の角度域に広がる拡散光に整形される。そして、コヒーレント光La,Lb,Lcは、或る程度の角度域に広がる拡散光として、対応するインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aへ入射する。   Further, when the coherent lights La, Lb, and Lc are incident on the corresponding positions of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c, the incident angles satisfying the Bragg condition at the corresponding positions of the corresponding light diffusing elements 55a, 55b, and 55c. Incident at. As a result, the coherent light incident on each position is diffracted by the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c and shaped into diffused light that spreads over a certain angular range. Then, the coherent lights La, Lb, and Lc are incident on the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the corresponding integrator rods 81, 82, and 83 as diffused light that spreads in a certain angle range.

図5に示された方法によって作製され図2に示された回折特性を呈する光拡散素子55a,55b,55cを用いた場合には、各光拡散素子55a,55b,55cは、各位置に入射するコヒーレント光La,Lb,Lcを回折することによって、それぞれ、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a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から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、それぞれ、光学素子50で拡散または拡げられて、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aの全域に入射するようになる。このような形態によれば、使用され得なくなるコヒーレント光La,Lb,Lcを生じさせることなくコヒーレント光La,Lb,Lcの利用効率を改善し得るだけでなく、さらに、コヒーレント光La,Lb,Lcの進行方向の角度域をより広い範囲に変化させることができ且つコヒーレント光La,Lb,Lcの面内分布をより均一化させることができ、結果として、後述するスペックルをより効果的に目立たなくさせることができる。   When the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c produced by the method shown in FIG. 5 and exhibiting the diffraction characteristics shown in FIG. 2 are used, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are incident on the respective positions. By diffracting the coherent light La, Lb, and Lc to be reproduced, the image 5 of the scattering plate 6 is reproduced so as to overlap the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the integrator rods 81, 82, and 83, respectively. That is, the coherent light La, Lb, and Lc that has entered the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c from the irradiation device 60 is diffused or expanded by the optical element 50, and is incident on the integrator rods 81, 82, and 83, respectively. The light enters the entire surface 81a, 82a, 83a. According to such a form, not only the utilization efficiency of the coherent light La, Lb, Lc can be improved without generating the coherent light La, Lb, Lc that cannot be used, but also the coherent light La, Lb, The angular range of the traveling direction of Lc can be changed to a wider range, and the in-plane distribution of the coherent light La, Lb, and Lc can be made more uniform. It can be made inconspicuous.

いずれにしても、照明装置40は、コヒーレント光La,Lb,Lcが光拡散素子55a,55b,55c上を走査するようにして、コヒーレント光La,Lb,Lcを光学素子50に照射する。すなわち、光拡散素子55a,55b,55c上におけるコヒーレント光La,Lb,Lcの入射位置は常に変化する。このため、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aの各位置において、当該位置に入射するコヒーレント光La,Lb,Lcの入射角度、すなわち入射方向がインテグレーターロッド81,82,83の長手方向に対してなす角度は、変化し続ける。   In any case, the illumination device 40 irradiates the optical element 50 with the coherent light La, Lb, and Lc so that the coherent light La, Lb, and Lc scans the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. That is, the incident positions of the coherent lights La, Lb, and Lc on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c always change. For this reason, at each position of the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83, the incident angles of the coherent lights La, Lb, Lc incident on the positions, that is, the incident directions are the integrator rods 81, 82, 83. The angle formed with respect to the longitudinal direction continues to change.

とりわけ、図2に示された拡散特性を呈する光拡散素子55a,55b,55cを用いた場合には、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aの全域に絶えずコヒーレント光La,Lb,Lcが入射してくる。そして、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aの各位置において、当該位置に入射するコヒーレント光La,Lb,Lcの入射角度は連続的且つ周期的に、より大きな角度域内で、変化し続ける。   In particular, when the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c exhibiting the diffusion characteristics shown in FIG. 2 are used, the coherent light La, is continuously applied to the entire area of the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the integrator rods 81, 82, and 83. Lb and Lc are incident. Then, at each position of the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83, the incident angles of the coherent light La, Lb, Lc incident on the positions are continuously and periodically within a larger angle range. , Keep changing.

インテグレーターロッド81,82,83は、入射光の全反射を繰り返し引き起こすことにより、光量の面内分布を均一化させる機能を有している。そして、光拡散素子55a,55b,55cから投射される角度域を持って広がる拡散光は、このインテグレーターロッド81,82,83の均一化作用を効果的に及ぼされる。したがって、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83b上の各位置における出射光量は、効果的に均一化される。   The integrator rods 81, 82, 83 have a function of making the in-plane distribution of the light quantity uniform by repeatedly causing total reflection of incident light. And the diffused light which spreads with the angular range projected from the light diffusing elements 55a, 55b and 55c is effectively exerted by the integrator rods 81, 82 and 83 for uniforming. Therefore, the amount of emitted light at each position on the exit surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83 is effectively made uniform.

なお、インテグレーターロッド81,82,83による均一化機能は、当該インテグレーターロッド81,82,83の内部での全反射に起因している。したがって、ある瞬間にインテグレーターロッド81,82,83から出射する光束の進行方向は、当該光束がインテグレーターロッド81,82,83に入射した際の進行方向に依存して決定される。インテグレーターロッド81,82,83による均一化機能が十分に発揮されていると仮定すれば、当該光束のインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aへの入射時における最大入射角度の大きさは、当該光束のインテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bからの出射時における最大出射角度の大きさとなり、同様に、当該光束のインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aへの入射時における最小入射角度の大きさが、当該光束のインテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bからの出射時における最小出射角度の大きさとなる。   The uniformizing function by the integrator rods 81, 82, and 83 is caused by total reflection inside the integrator rods 81, 82, and 83. Therefore, the traveling direction of the light beam emitted from the integrator rods 81, 82, 83 at a certain moment is determined depending on the traveling direction when the light beam is incident on the integrator rods 81, 82, 83. Assuming that the homogenization function by the integrator rods 81, 82, 83 is sufficiently exerted, the maximum incident angle at the time of incidence of the luminous flux on the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83 is obtained. The size is the size of the maximum emission angle when the luminous flux is emitted from the exit surfaces 81b, 82b, and 83b of the integrator rods 81, 82, and 83. Similarly, the luminous flux is incident on the integrator rods 81, 82, and 83. The size of the minimum incident angle at the time of incidence on the surfaces 81a, 82a, 83a is the size of the minimum emission angle at the time of emission of the light flux from the exit surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83.

すなわち、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bから出射するコヒーレント光La,Lb,Lcの出射方向の角度域は、当該光がインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aへ入射する際の入射角度の角度域に依存する。そして、インテグレーターロッド81,82,83へのコヒーレント光La,Lb,Lcの入射角度が経時的に変化することから、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bから出射するコヒーレント光La,Lb,Lcの出射方向の角度域も変化することになる。その一方で、任意の瞬間にインテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bから出射するコヒーレント光La,Lb,Lcの出射方向の角度域は、出射面81b,82b,83b内の各位置において均一化する。   That is, the angular range in the emission direction of the coherent light La, Lb, Lc emitted from the emission surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83 is such that the light is incident on the incident surfaces 81a, It depends on the angle range of the incident angle at the time of entering 82a and 83a. Since the incident angles of the coherent light La, Lb, and Lc to the integrator rods 81, 82, and 83 change with time, the coherent light that is emitted from the emission surfaces 81b, 82b, and 83b of the integrator rods 81, 82, and 83. The angular range in the emission direction of La, Lb, and Lc also changes. On the other hand, the angular range in the emission direction of the coherent light La, Lb, Lc emitted from the emission surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83 at an arbitrary moment is within the emission surfaces 81b, 82b, 83b. Uniform at each position.

なおここで、「インテグレーターロッドの入射面への入射時における入射角度」とは、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aへの入射光の進行方向が、インテグレーターロッド81,82,83の長手方向、言い換えると、インテグレーターロッド81,82,83の導光方向に対してなす角度のことである。同様に、「インテグレーターロッドの出射面からの出射時における出射角度」とは、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bからの出射光の進行方向が、インテグレーターロッド81,82,83の長手方向、言い換えると、インテグレーターロッド81,82,83の導光方向に対してなす角度のことである。   Here, “incident angle at the time of incidence on the incident surface of the integrator rod” means that the traveling direction of the incident light on the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83 is the integrator rods 81, 82. 83, in other words, the angle formed with respect to the light guide direction of the integrator rods 81, 82, 83. Similarly, “the exit angle at the time of exit from the exit surface of the integrator rod” means that the traveling direction of the emitted light from the exit surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rod 81, 82, 83 is the integrator rod 81, 82, This is the angle formed with respect to the longitudinal direction of 83, in other words, the light guiding direction of the integrator rods 81, 82, 83.

以上のようにして、各インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bから出射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、合成装置70で合成され、照明装置40からの照明光として、空間光変調器30を照明する。なお、インテグレーターロッド81,82,83の均一化機能により、各波長域のコヒーレント光La,Lb,Lcは、合成装置70の出射面70bの全域から効果的に均一化された光量で空間光変調器30に向けて投射されるようになる。これにより、空間光変調器30は、効果的に均一化された面内光量分布を示す第1コヒーレント光La、第2コヒーレント光Lbおよび第3コヒーレント光Lcによって、その全域を照明されることなる。   As described above, the coherent lights La, Lb, and Lc emitted from the emission surfaces 81b, 82b, and 83b of the integrator rods 81, 82, and 83 are synthesized by the synthesizing device 70, and as illumination light from the illumination device 40, The spatial light modulator 30 is illuminated. Note that the coherent light La, Lb, and Lc in each wavelength region is spatially modulated with a light amount that is effectively uniformed from the entire emission surface 70b of the synthesizer 70 by the homogenization function of the integrator rods 81, 82, and 83. The light is projected toward the container 30. As a result, the spatial light modulator 30 is illuminated over the entire area by the first coherent light La, the second coherent light Lb, and the third coherent light Lc that exhibit an effectively uniformed in-plane light quantity distribution. .

空間光変調器30は、照明装置40によって面上に照明されることにより、変調画像を形成するようになる。空間光変調器30によって形成される変調画像は、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に投射された変調画像をなすコヒーレント光La,Lb,Lcは、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。   The spatial light modulator 30 is illuminated on the surface by the illumination device 40 to form a modulated image. The modulated image formed by the spatial light modulator 30 is projected onto the screen 15 by the projection optical system 25. The coherent lights La, Lb, and Lc forming the modulated image projected on the screen 15 are diffused and recognized as an image by the observer.

なお、照明装置40は、複数波長域のコヒーレント光La,Lb,Lcによって空間光変調器30を照明する。空間光変調器30が、例えばカラーフィルタを含んでいて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または投射型映像表示装置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と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光と、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。   The illumination device 40 illuminates the spatial light modulator 30 with coherent light La, Lb, and Lc in a plurality of wavelength regions. When the spatial light modulator 30 includes, for example, a color filter and can form a modulated image for each coherent light in each wavelength band, it is possible to display an image in a plurality of colors. Alternatively, even if the spatial light modulator 30 does not include a color filter, the irradiation device 60 irradiates the coherent light of each wavelength region in a time-sharing manner, and the spatial light modulator 30 is irradiated with the wavelength region. Even when operating in a time-sharing manner so as to form a modulated image corresponding to the coherent light, it is possible to display an image in a plurality of colors. In particular, in the projection device 20 or the projection type image display device 10, the irradiation device 60 includes a coherent light in a wavelength region corresponding to red light, a coherent light in a wavelength region corresponding to green light, and a wavelength region corresponding to blue light. The coherent light can be displayed in full color.

ところで、従来では、映像を形成するコヒーレント光La,Lb,Lcがスクリーン15上に投射されると、コヒーレント光La,Lb,Lcがスクリーン15で散乱し、この散乱によって干渉が生じ、スペックルが発生していた。   By the way, conventionally, when the coherent light La, Lb, and Lc forming an image is projected onto the screen 15, the coherent light La, Lb, and Lc is scattered on the screen 15, and this scattering causes interference, and speckles are generated. It has occurred.

しかしながら、ここで説明してきた照明装置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。   However, according to the lighting device 40 described here, speckles can be made extremely inconspicuous as described below.

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。   According to the above-mentioned document “Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006”, in order to make speckles inconspicuous, parameters such as polarization, phase, angle, and time are multiplexed to increase the mode. It is said that it is effective. The mode here refers to speckle patterns that are uncorrelated with each other. For example, when coherent light is projected from different directions onto the same screen from a plurality of laser light sources, there are as many modes as the number of laser light sources. In addition, when coherent light from the same laser light source is projected onto the screen from different directions by dividing the time, the mode is the same as the number of times the incident direction of the coherent light has changed during the time that cannot be resolved by the human eye. Will exist. When there are a large number of these modes, the interference patterns of light are uncorrelated and averaged, and as a result, speckles observed by the observer's eyes are considered inconspicuous.

上述した照射装置60では、各コヒーレント光La,Lb,Lcが、光拡散素子55a,55b,55c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から光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcは、回折されて、或る程度の角度域に広がった拡散光として、対応するインテグレーターロッド81,82,83に入射する。インテグレーターロッド81,82,83へのコヒーレント光La,Lb,Lcの入射角度は経時的に変化する。このため、光量分布を均一化されてインテグレーターロッド81,82,83から出射するコヒーレント光La,Lb,Lcの出射方向も、経時的に変化する。結果として、照明装置40から空間光変調器30が配置されている被照明領域LZに入射する照明光の入射方向も経時的に変化することになる。   In the irradiation device 60 described above, each of the coherent lights La, Lb, and Lc is irradiated onto the optical element 50 so as to scan the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. In addition, the coherent light La, Lb, Lc incident on each position of the light diffusing elements 55a, 55b, 55c from the irradiation device 60 is diffracted and diffused into a certain angle range as a corresponding integrator rod. 81, 82, and 83 are incident. Incident angles of the coherent light La, Lb, and Lc to the integrator rods 81, 82, and 83 change with time. For this reason, the emission directions of the coherent lights La, Lb, and Lc emitted from the integrator rods 81, 82, and 83 with the light amount distribution made uniform also change over time. As a result, the incident direction of the illumination light incident on the illuminated area LZ where the spatial light modulator 30 is disposed from the illumination device 40 also changes over time.

この点について、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各コヒーレント光La,Lb,Lcが入射してくるが、その入射方向は、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変調画像の各画素をなす光が、図1に矢印A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。   Considering this point with respect to the illuminated area LZ, the coherent lights La, Lb, and Lc are constantly incident on the respective positions in the illuminated area LZ, but the incident direction is constantly changing. It will be. As a result, the light forming each pixel of the modulated image formed by the light transmitted through the spatial light modulator 30 changes its optical path over time as indicated by an arrow A in FIG. Projected.

なお、各コヒーレント光La,Lb,Lcは光拡散素子55a,55b,55c上を連続的に走査する。これにともなって、照明装置40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。   Each coherent light La, Lb, Lc continuously scans on the light diffusing elements 55a, 55b, 55c. Accordingly, the incident direction of coherent light from the illumination device 40 to the illuminated region LZ also changes continuously, and the incident direction of coherent light from the projection device 20 to the screen 15 also changes continuously. Here, the incident direction of the coherent light from the projection device 20 to the screen 15 is slightly, for example, 0. If it changes by a few degrees, the speckle pattern generated on the screen 15 also changes greatly, and an uncorrelated speckle pattern is sufficiently superimposed. In addition, the frequency of scanning devices 65 such as MEMS mirrors and polygon mirrors that are commercially available is usually several hundred Hz or higher, and scanning devices 65 that reach tens of thousands of Hz are not uncommon.

以上のことから、上述してきた照明装置40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。   From the above, according to the illumination device 40 described above, the incident direction of the coherent light changes temporally at each position on the screen 15 displaying the image, and this change is It is a speed that cannot be resolved by the eyes, and as a result, a non-correlated coherent light scattering pattern is multiplexed and observed by the human eye. Therefore, speckles generated corresponding to each scattering pattern are overlapped and averaged and observed by an observer. Thereby, speckles can be made very inconspicuous for an observer who observes the image displayed on the screen 15.

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等、照明装置40や投射装置20等の装置の外部での要因に起因した装置外でのスペックルだけでなく、スクリーン等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装置側でのスペックルも発生し得る。この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、上述してきた形態によれば、コヒーレント光が光拡散素子55a,55b,55c上を連続的に走査し、そして光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光が、或る程度の角度範囲をもって広がる拡散光として、インテグレーターロッド81,82,83に入射している。すなわち、光拡散素子55a,55b,55c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。このような光拡散素子55a,55b,55cでの新たな波面の形成により、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。   Note that conventional speckles observed by humans include only speckles outside the apparatus due to factors outside the apparatus such as the illumination apparatus 40 and the projection apparatus 20 such as the scattering of coherent light on the screen 15. In addition, speckles on the apparatus side due to scattering of coherent light before being projected onto a screen or the like may also occur. The speckle pattern generated on the apparatus side is projected onto the screen 15 via the spatial light modulator 30 so that it can be recognized by the observer. However, according to the embodiment described above, coherent light continuously scans on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c, and the coherent light incident on each position of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c is It is incident on the integrator rods 81, 82, and 83 as diffused light that spreads with a certain angle range. That is, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c form a new wavefront that is separate from the wavefront that had been used to form the speckle pattern. The screen 15 is illuminated via the modulator 30. The speckle pattern generated on the apparatus side is invisible due to the formation of a new wavefront in the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c.

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。   By the way, in the above-mentioned document “Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006”, a numerical value called speckle contrast (unit%) is used as a parameter indicating the degree of speckle generated on the screen. A method of using it has been proposed. This speckle contrast is defined as a value obtained by dividing the standard deviation of the actual luminance variation on the screen divided by the average luminance value when displaying a test pattern image that should have a uniform luminance distribution. Amount. The larger the speckle contrast value is, the larger the speckle occurrence level on the screen is, which indicates that the spot-like luminance unevenness pattern is more prominently presented to the observer.

図1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調査した(条件1)。また、上述の光学素子50として、透過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も調査した(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、条件1および条件2とも、測定されたスペックルコントラストは、6.0%を大きく下まわった。条件1および条件2について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。   The speckle contrast was investigated for the projection-type image display device 10 of the basic form described with reference to FIG. 1 (Condition 1). Further, as the above-described optical element 50, an uneven shape designed by using a computer so that the image 5 of the scattering plate 6 can be reproduced when receiving specific reproduction illumination light instead of the transmission type volume hologram. Speckle contrast was also investigated for the case where a relief hologram as a computer-generated hologram (CGH) having the above was used (Condition 2). In HDTV (high-definition television) video display applications, a speckle contrast of 6.0% or less is a standard (for example, WO / 2001/081996) as a level at which an uneven brightness pattern is hardly recognized when an observer observes with the naked eye. However, the measured speckle contrast was significantly lower than 6.0% under both conditions 1 and 2. When conditions 1 and 2 were actually observed with the naked eye, luminance unevenness (brightness unevenness) that could be visually recognized was not generated.

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、光学素子50およびインテグレーターロッド81,82,83を介さず、光源機構61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。   On the other hand, when the laser light from the laser light source is shaped into a parallel light beam and incident on the spatial light modulator 30, that is, the spatial light modulator 30 of the projection display apparatus 10 shown in FIG. 65, when the coherent light from the light source mechanism 61 is incident as a parallel light beam without passing through the optical element 50 and the integrator rods 81, 82, 83, the speckle contrast is 20.7% (condition 3). Under these conditions, a spot-like luminance unevenness pattern was observed quite noticeably by visual observation.

また、照明装置40を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、光学素子50およびインテグレーターロッド81,82,83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。   Further, when the illumination device 40 is replaced with an LED (non-coherent light source) and light from the LED light source is incident on the spatial light modulator 30, that is, the space of the projection type video display device 10 shown in FIG. When non-coherent light from an LED light source is incident as a parallel light beam on the optical modulator 30 without passing through the scanning device 65, the optical element 50, and the integrator rods 81, 82, and 83, the speckle contrast is 4.0%. (Condition 4). Under these conditions, brightness unevenness (brightness unevenness) that could be visually recognized by naked eye observation did not occur.

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。   The results of Condition 1 and Condition 2 were much better than the results of Condition 3, and were also better than the measurement results of Condition 4. As already mentioned, the problem of speckle generation is a problem inherent in the case of using a coherent light source such as a laser beam in practice, and it is necessary to consider in an apparatus using a non-coherent light source such as an LED. There is no problem. In addition, in condition 1 and condition 2, as compared with condition 4, an optical element 50 that can cause speckles is added. From these points, it can be said that Condition 1 and Condition 2 were sufficient to cope with speckle defects.

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。   In addition, according to the basic mode described above, the following advantages can be obtained.

上述してきた実施の形態においては、任意の瞬間に、光拡散素子55a,55b,55cによって或る程度の角度範囲を持って拡がる拡散光に整形されたコヒーレント光La,Lb,Lcが、インテグレーターロッド81,82,83に入射する。インテグレーターロッド81,82,83での均一化機能により、コヒーレント光La,Lb,Lcは、任意の瞬間に、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83b上の各位置から出射するようになる。また、インテグレーターロッド81,82,83での均一化機能により、コヒーレント光La,Lb,Lcは、任意の瞬間に、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83b上の各位置から、インテグレーターロッド81,82,83への入射角度に依存して決まる或る程度の角度域を持った範囲内の方向に向けて出射する。   In the embodiment described above, the coherent light La, Lb, and Lc shaped into diffused light that spreads with a certain angle range by the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c at any moment is converted into the integrator rod. 81, 82, and 83 are incident. Due to the homogenizing function of the integrator rods 81, 82, and 83, the coherent lights La, Lb, and Lc are emitted from the positions on the emission surfaces 81b, 82b, and 83b of the integrator rods 81, 82, and 83 at an arbitrary moment. It becomes like this. In addition, the coherent light La, Lb, and Lc is emitted from each position on the exit surfaces 81b, 82b, and 83b of the integrator rods 81, 82, and 83 at an arbitrary moment by the homogenizing function of the integrator rods 81, 82, and 83. The light is emitted in a direction having a certain angle range determined depending on the incident angles to the integrator rods 81, 82, and 83.

すなわち、インテグレーターロッド81,82,83の均一化機能により、任意の瞬間に、被照明領域LZの各位置には、コヒーレント光La,Lb,Lcが或る程度の角度範囲内の種々の方向から入射する。言い換えると、任意の瞬間に、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。この角度の多重化によって、各瞬間におけるスペックルパターンが複雑ないしは微細となり、その上更に、角度の時間変化により、複雑化ないしは微細化されたスペックルパターンが、上述したように、無相関なスペックルパターンとして時間的に重畳されることになる。この結果、光拡散素子55a,55b,55cをインテグレーターロッド81,82,83と組み合わせて用いることによれば、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。   That is, due to the homogenizing function of the integrator rods 81, 82, and 83, the coherent light La, Lb, and Lc is emitted from various directions within a certain angle range to each position of the illuminated region LZ at an arbitrary moment. Incident. In other words, at an arbitrary moment, the light diffracted by the hologram recording medium 55 and incident on each position of the illuminated area LZ is multiplexed in angle. Due to this angle multiplexing, the speckle pattern at each moment becomes complex or fine, and furthermore, the speckle pattern complicated or miniaturized by the time change of the angle becomes an uncorrelated spec as described above. As a pattern, it is superposed in time. As a result, when the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are used in combination with the integrator rods 81, 82, and 83, speckle is extremely effective for an observer who observes the image displayed on the screen 15. Can be made inconspicuous.

また、インテグレーターロッド81,82,83の均一化機能によれば、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83bから出射するコヒーレント光La,Lb,Lcの出射方向の角度域を、各瞬間毎に、出射面81b,82b,83b内の各位置において均一化することができる。すなわち、光拡散素子55a,55b,55cをインテグレーターロッド81,82,83と組み合わせて用いることにより、光拡散素子55a,55b,55cの回折特性によらず、スクリーン15上の各位置におけるスペックルの不可視化機能を均一化することができる。   Further, according to the homogenizing function of the integrator rods 81, 82, 83, the angular range in the emission direction of the coherent light La, Lb, Lc emitted from the emission surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83 is It is possible to make uniform at each position in the emission surfaces 81b, 82b, 83b for each moment. That is, by using the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c in combination with the integrator rods 81, 82, and 83, the speckles at each position on the screen 15 are independent of the diffraction characteristics of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c. The invisible function can be made uniform.

また、インテグレーターロッド81,82,83の均一化機能によれば、インテグレーターロッド81,82,83の出射面81b,82b,83b上の各位置における出射光量は、効果的に均一化される。結果として、均一な光量分布の照明光によって空間光変調器30を照明することができ、これにより、スクリーン15上に投射される映像の明るさの面内分布を均一化することできる。   Further, according to the uniformizing function of the integrator rods 81, 82, 83, the amount of emitted light at each position on the exit surfaces 81b, 82b, 83b of the integrator rods 81, 82, 83 is effectively equalized. As a result, it is possible to illuminate the spatial light modulator 30 with the illumination light having a uniform light amount distribution, and thereby, the in-plane distribution of the brightness of the image projected on the screen 15 can be made uniform.

加えて、インテグレーターロッド81,82,83の均一化機能によれば、光拡散素子55a,55b,55cからの拡散光がインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aの全域に入射しなくとも、合成装置70の出射面70bの全域からコヒーレント光La,Lb,Lcが出射するようになり、空間光変調器30の全域を照明することが可能となる。すなわち、光拡散素子55a,55b,55cのみに頼ることなく、インテグレーターロッド81,82,83も、コヒーレント光La,Lb,Lc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機能する。このため、光拡散素子55a,55b,55cの作製や配置を高精度に行う必要が無くなる。   In addition, according to the homogenizing function of the integrator rods 81, 82, 83, the diffused light from the light diffusing elements 55a, 55b, 55c is incident on the entire incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83. Even if not, the coherent light La, Lb, Lc is emitted from the entire area of the emission surface 70b of the synthesizer 70, and the entire area of the spatial light modulator 30 can be illuminated. That is, the integrator rods 81, 82, and 83 function as optical members for shaping and adjusting the beam forms of the coherent light La, Lb, and Lc without depending on only the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. For this reason, it is not necessary to manufacture and arrange the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c with high accuracy.

具体的には、光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcによって再生される像6を、その大きさ及び再生位置について、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aに対して精確に適合させておく必要はない。光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcによって再生される像6が、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a内に位置するようにしておきさえすればよい。したがって、光拡散素子55a,55b,55cの拡散角度、すなわち、回折角度の設定を高い回折効率となる仕様にて、設計することも可能となる。   Specifically, the image 6 reproduced by the coherent light La, Lb, Lc incident on each position of the light diffusing elements 55a, 55b, 55c is measured with respect to the size and reproduction position of the integrator rods 81, 82, 83. It is not necessary to precisely match the incident surfaces 81a, 82a, and 83a. The image 6 reproduced by the coherent light La, Lb, Lc incident on each position of the light diffusing elements 55a, 55b, 55c is positioned in the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83. You just have to keep it. Accordingly, it is possible to design the diffusion angle of the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c, that is, the setting of the diffraction angle with specifications that provide high diffraction efficiency.

また、実際上の問題として、例えば、ホログラム記録媒体や後述するレンズアレイ等からなる光拡散素子55a,55b,55cに入射するコヒーレント光La,Lb,Lcが完全な平行光ではなく散乱成分を有することがある。このようなコヒーレント光La,Lb,Lcを用いた場合、光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される領域の周辺、例えば、光拡散素子によって再生される散乱板6の像5の周辺がぼけてしまう。そして、インテグレーターロッドを用いなければ、コヒーレント光によって照明される領域の周辺部のぼけの程度に応じた光量ロスが生じたり、空間光変調器30の周辺が暗くなってしまう。また、コヒーレント光La,Lb,Lcが平行光であったとしても、体積ホログラムを用いて形成された光拡散素子は、空間光変調器30の周辺まで均等な明るさで照明できないことが考えられる。例えば、ホログラム記録媒体の作製に用いられる散乱板6が、透明体の表面にランダムに凹凸を形成することによって作製されている場合には、得られたホログラム記録媒体での拡散光は、矩形状に拡がることを意図されていても、実際には円分布の拡散特性を示すようになる。したがって、この場合にも、光量ロスが生じたり、空間光変調器30の周辺が暗くなってしまう。   Further, as a practical problem, for example, coherent light La, Lb, and Lc incident on light diffusing elements 55a, 55b, and 55c including a hologram recording medium, a lens array that will be described later, and the like have scattering components instead of completely parallel light. Sometimes. When such coherent light La, Lb, Lc is used, the periphery of the region illuminated by the coherent light incident on each position of the light diffusing element, for example, the image 5 of the scattering plate 6 reproduced by the light diffusing element The area is blurred. If the integrator rod is not used, a light amount loss corresponding to the degree of blur around the area illuminated by the coherent light occurs, or the periphery of the spatial light modulator 30 becomes dark. Further, even if the coherent lights La, Lb, and Lc are parallel lights, it is considered that the light diffusing element formed using the volume hologram cannot illuminate the periphery of the spatial light modulator 30 with uniform brightness. . For example, when the scattering plate 6 used for producing the hologram recording medium is produced by forming irregularities randomly on the surface of the transparent body, the diffused light in the obtained hologram recording medium is rectangular. Even if it is intended to spread, it actually shows the diffusion characteristics of a circular distribution. Accordingly, in this case as well, a light amount loss occurs, and the periphery of the spatial light modulator 30 becomes dark.

上述した実施の形態において、光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcによって再生される像6が、インテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a内に位置するようにしておきさえすれば、これらの問題に対処することができる。以上のことから、照明装置40、投射装置20および投射型映像表示装置10の構成を簡易化すること、並びに、これにともなって照明装置40、投射装置20および投射型映像表示装置10の製造コストを低減することも可能になる。   In the embodiment described above, the image 6 reproduced by the coherent light La, Lb, Lc incident on each position of the light diffusing elements 55a, 55b, 55c is converted into the incident surfaces 81a, 82a, 82a of the integrator rods 81, 82, 83. As long as it is located within 83a, these problems can be addressed. From the above, the configuration of the illumination device 40, the projection device 20, and the projection type video display device 10 is simplified, and the manufacturing cost of the illumination device 40, the projection device 20, and the projection type video display device 10 is accordingly accompanied. Can also be reduced.

ただし、光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcが、光拡散素子55a,55b,55cによって進行方向を変化させられた後に、入射するようになる対応するインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a上における領域が、一部分において重なり合ってある場合、さらには、同一である場合、さらには、入射面81a,82a,83aの全域となっている場合には、スクリーン15に投影される明るさの分布がより均一化される点において好ましい。特に、光拡散素子55a,55b,55cの各位置に入射したコヒーレント光La,Lb,Lcのインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a上における入射領域が大きくなれば、これにともなって、インテグレーターロッド81,82,83への入射角度が、より大きな角度域で、経時的に変化する。この場合、スクリーン15の各位置へ入射する変調画像の入射角度域Aも拡がり、スペックルをより効果的に不可視化することができる。   However, the coherent light La, Lb, Lc incident on each position of the light diffusion elements 55a, 55b, 55c is incident after the traveling direction is changed by the light diffusion elements 55a, 55b, 55c. When the regions on the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the integrator rods 81, 82, and 83 are partially overlapped with each other, and are the same, further, they are the entire areas of the incident surfaces 81a, 82a, and 83a. If it is, it is preferable in that the brightness distribution projected onto the screen 15 is made more uniform. In particular, if the incident areas on the incident surfaces 81a, 82a, 83a of the integrator rods 81, 82, 83 of the coherent light La, Lb, Lc incident on the respective positions of the light diffusing elements 55a, 55b, 55c become larger, Along with this, the incident angle to the integrator rods 81, 82, and 83 changes with time in a larger angle region. In this case, the incident angle area A of the modulated image incident on each position of the screen 15 is also expanded, and the speckle can be made invisible more effectively.

また、上述してきた実施の形態によれば、第1〜第3光拡散素子55a,55b,55cの間で、回折特性、とりわけ拡散角度域を調節しておくことにより、照明装置から投射される各コヒーレント光La,Lb,Lcが照明する領域が互いに重なり合うようにすることができる。この場合、この重なり合った領域に、空間光変調器30を重ねて配置することにより、照射装置60からのコヒーレント光La,Lb,Lc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、第1〜第3光源61a,61b,61cからの光の利用効率の面においても優れる。   Moreover, according to embodiment mentioned above, it projects from an illuminating device by adjusting a diffraction characteristic, especially a diffusion angle area, between the 1st-3rd light-diffusion elements 55a, 55b, 55c. The areas illuminated by the coherent lights La, Lb, and Lc can be made to overlap each other. In this case, it is possible to use the coherent light La, Lb, and Lc from the irradiation device 60 for image formation with high efficiency by arranging the spatial light modulator 30 in this overlapping region. Also, the use efficiency of light from the first to third light sources 61a, 61b, 61c is excellent.

さらに、上述してきた実施の形態では、光学素子50に含まれる光拡散素子55a,55b,55cが、一平面上に配列され、各インテグレーターロッド81,82,83は、その入射面81a,82a,83aが対応する光拡散素子55a,55b,55cに対向するようにして配置され、各インテグレーターロッド81,82,83の長手方向が互いに平行となっている。したがって、光の均一化のみならずスペックルの不可視化にも貢献し得る三つのインテグレーターロッド81,82,83を含んだ照明装置40をコンパクトな大きさに構成することができる。   Furthermore, in the embodiment described above, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c included in the optical element 50 are arranged on one plane, and each integrator rod 81, 82, and 83 has its incident surface 81a, 82a, 83a is arranged so as to face the corresponding light diffusion elements 55a, 55b, 55c, and the longitudinal directions of the integrator rods 81, 82, 83 are parallel to each other. Therefore, the illumination device 40 including the three integrator rods 81, 82, and 83 that can contribute not only to the homogenization of light but also to the invisibility of speckles can be configured in a compact size.

〔変形例〕
図1〜6に例示された一具体例に基づいて説明してきた一実施の形態に対して、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。
[Modification]
Various modifications can be made to the embodiment described based on the specific example illustrated in FIGS. Hereinafter, an example of modification will be described with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above-described embodiment are used, and redundant descriptions are omitted.

(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。例えば、照明装置40を単なる照明として用いることができ、この場合、明るさのムラ、輝度ムラ、ちらつきを目立たなくさせることができる。
(Lighting device)
According to the embodiment described above, speckle can be effectively made inconspicuous. However, this effect is mainly due to the lighting device 40. Therefore, the lighting device 40 can be usefully used in various aspects. For example, the illumination device 40 can be used as simple illumination, and in this case, uneven brightness, uneven brightness, and flicker can be made inconspicuous.

(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。一例として、合成装置70と空間光変調器30との間に、合成装置70の出射面70bでの光の断面情報を空間光変調器30に伝達し得るリレー光学系が設けられていてもよい。
(Spatial light modulator, projection optical system, screen)
According to the embodiment described above, speckle can be effectively made inconspicuous. However, this effect is mainly due to the lighting device 40. Even if this lighting device 40 is combined with various known spatial light modulators, projection optical systems, screens, etc., speckles can be effectively made inconspicuous. From this point, the spatial light modulator, the projection optical system, and the screen are not limited to those illustrated, and various known members, components, devices, and the like can be used. As an example, a relay optical system may be provided between the synthesizing device 70 and the spatial light modulator 30 so as to transmit cross-sectional information of light at the emission surface 70 b of the synthesizing device 70 to the spatial light modulator 30. .

(合成装置)
上述した実施の形態において、合成装置70が、ダイクロイックプリズム等から構成され得る一つの合成手段71と、プリズム等から構成され得る第1誘導手段72aおよび第2誘導手段72bと、を含んで構成される例を示したが、これに限られない、一例として、図7に示されているように、合成装置70が、二つの合成手段71a,71bを有するようにしてもよい。図7に示された例では、まず、第1インテグレーターロッド81の出射面81bに接続された第1誘導手段72aと、第2インテグレーターロッド82の出射面82bに接続された第1合成手段71aと、によって、第1コヒーレント光Laと第2コヒーレント光Lbが合成される。次に、第1合成手段71aの下流側に配置された第2合成手段71bと、第3インテグレーターロッド83の出射面83bに接続された第2誘導手段72bとによって、第1コヒーレント光Laおよび第2コヒーレント光Lbと、第3コヒーレント光Lcとが合成される。第1合成手段71aおよび第2合成手段71bは、例えば、ダイクロイックプリズムを用いて構成され得る。
(Synthesizer)
In the embodiment described above, the synthesizing device 70 includes one synthesizing means 71 that can be constituted by a dichroic prism or the like, and first guiding means 72a and second guiding means 72b that can be constituted by a prism or the like. However, the present invention is not limited to this example. As an example, as shown in FIG. 7, the synthesizing device 70 may include two synthesizing units 71a and 71b. In the example shown in FIG. 7, first, the first guiding means 72a connected to the emission surface 81b of the first integrator rod 81, and the first synthesis means 71a connected to the emission surface 82b of the second integrator rod 82, As a result, the first coherent light La and the second coherent light Lb are combined. Next, the second synthesizing light La and the second coherent light La and the second synthesizing light 71 and the second guiding means 72b connected to the emission surface 83b of the third integrator rod 83 are arranged downstream of the first synthesizing means 71a. The 2 coherent light Lb and the third coherent light Lc are combined. The first synthesizing unit 71a and the second synthesizing unit 71b can be configured using, for example, a dichroic prism.

(インテグレーターロッド)
上述した実施の形態において、各インテグレーターロッド81,82,83の長手方向が互いに平行となるように、第1〜第3インテグレーターロッド81,82,83が配置されている例を示したが、これに限られない。例えば、図8に示すように、合成装置70が、ダイクロイックプリズム等から構成され得る合成プリズム71から構成され、この合成プリズム71に対して三方から三つのインテグレーターロッド81,82,83が接続されていてもよい。図8に示された例において、第1インテグレーターロッド81と第2インテグレーターロッド82は、その長手方向が直交するように配置され、第2インテグレーターロッド82と第3インテグレーターロッド83は、その長手方向が直交するように配置されている。この結果、図8に示された例において、第1インテグレーターロッド81の入射面81aと第2インテグレーターロッド82の入射面82aは、直交するように配置され、第2インテグレーターロッド82の入射面82aと第3インテグレーターロッド83の入射面83aは、直交するように配置されている。
(Integrator rod)
In the above-described embodiment, the example in which the first to third integrator rods 81, 82, 83 are arranged so that the longitudinal directions of the integrator rods 81, 82, 83 are parallel to each other has been shown. Not limited to. For example, as shown in FIG. 8, the synthesizing device 70 is composed of a synthesizing prism 71 that can be composed of a dichroic prism or the like, and three integrator rods 81, 82, 83 from three sides are connected to the synthesizing prism 71. May be. In the example shown in FIG. 8, the first integrator rod 81 and the second integrator rod 82 are arranged so that their longitudinal directions are orthogonal to each other, and the second integrator rod 82 and the third integrator rod 83 are arranged so that their longitudinal directions are They are arranged so as to be orthogonal. As a result, in the example shown in FIG. 8, the incident surface 81 a of the first integrator rod 81 and the incident surface 82 a of the second integrator rod 82 are disposed so as to be orthogonal to each other, and the incident surface 82 a of the second integrator rod 82 The incident surface 83a of the third integrator rod 83 is arranged to be orthogonal.

(照射装置)
上述した形態では、照射装置60が、波長域が異なる複数のコヒーレント光La,Lb,Lcを合成してなる合成光SLを生成する光源機構61と、光源機構61からの合成光SLの進行方向を周期的に走査デバイス65と、走査デバイス65からの合成光SLを波長域が異なる複数のコヒーレント光La,Lb,Lcに分離手段69と、を有する例を示したが、これに限れない。図8に示すように、異なる光源61a,61b,61cから波長域の異なるコヒーレント光La,Lb,Lcが、合成されることなく別の光路を辿って、対応する光拡散素子55a,55b,55cに入射するようにしてもよい。また、図9に示すように、照射装置60が、波長域が異なる複数のコヒーレント光をそれぞれ生成する複数の光源61a,61b,61cと、複数の光源61a,61b,61cからのコヒーレント光La,Lb,Lcの進行方向を変化させて、当該コヒーレント光La,Lb,Lcが光拡散素子55a,55b,55c上を走査するようにする走査デバイス65と、を含み、波長域が異なる複数のコヒーレント光La,Lb,Lcが、互いに異なる方向から同一の走査デバイス65に入射して、互いに異なる方向へ進行方向を変更させられるようにしてもよい。これらの変形例によれば、複数の波長域のコヒーレント光を合成する手段および分離する手段を必要としない。
(Irradiation device)
In the embodiment described above, the irradiation device 60 generates the combined light SL formed by combining a plurality of coherent lights La, Lb, and Lc having different wavelength ranges, and the traveling direction of the combined light SL from the light source mechanism 61. In the above example, the scanning device 65 and the separating unit 69 for separating the combined light SL from the scanning device 65 into a plurality of coherent lights La, Lb, and Lc having different wavelength ranges are shown. As shown in FIG. 8, coherent lights La, Lb, and Lc having different wavelength ranges from different light sources 61a, 61b, and 61c follow different optical paths without being combined, and corresponding light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. You may make it inject into. Further, as shown in FIG. 9, the irradiation device 60 includes a plurality of light sources 61a, 61b, and 61c that respectively generate a plurality of coherent lights having different wavelength ranges, and a coherent light La, that is generated from the plurality of light sources 61a, 61b, and 61c. A scanning device 65 that changes the traveling direction of Lb and Lc so that the coherent light La, Lb, and Lc scans the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c, and has a plurality of coherent wavelengths different from each other. The light La, Lb, and Lc may enter the same scanning device 65 from different directions, and the traveling directions may be changed in different directions. According to these modified examples, means for synthesizing and separating coherent light in a plurality of wavelength regions is not required.

また、走査デバイス65と光学素子50との間に、走査デバイス65からの光の断面情報を光学素子50に伝達し得るリレー光学系を設けるようにしてもよい。   Further, a relay optical system that can transmit cross-sectional information of light from the scanning device 65 to the optical element 50 may be provided between the scanning device 65 and the optical element 50.

また、上述した実施の形態では、光拡散素子55a,55b,55c上を走査するようにして光拡散素子55a,55b,55cに入射するコヒーレント光La,Lb,Lcの入射角度が一定である例を示したがこれに限られない。図8および図9に示すように、コヒーレント光La,Lb,Lcが光拡散素子55a,55b,55c上を走査するようにして当該光拡散素子55a,55b,55cに入射する際に、コヒーレント光La,Lb,Lcの光拡散素子55a,55b,55cへの入射角度が経時的に変化するようにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, an example in which the incident angles of the coherent lights La, Lb, and Lc incident on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c so as to scan on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are constant. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIGS. 8 and 9, when the coherent light La, Lb, and Lc is incident on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c so as to scan the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c, The incident angles of La, Lb, and Lc on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c may be changed with time.

また、走査デバイス65が、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反射デバイス66と、反射デバイス66からの種々の進行方向へ進むコヒーレント光の進行方向を同一の方向dsに偏向させる偏向素子67と、を有する例を示したが、これに限られない。走査デバイス65の反射デバイス66は、図10に示すように、反射デバイス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10に示された例では、ミラー66aの第2の回動軸線RA2は、光拡散素子55a,55b,55c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、反射デバイス66からのコヒーレント光の偏向素子67の表面への入射点IP1は、二次元方向に移動可能となる。結果として、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IP2は、光拡散素子55a,55b,55cの板面上で二次元方向に移動可能となる。一例として図10に示されているように、コヒーレント光の偏向素子67への入射点IP1が円周走査経路PW1上を移動するようにすることもでき、また、コヒーレント光の光学素子50への入射点IP2が円周走査経路PW2上を移動するようにすることもできる。   The scanning device 65 deflects the traveling direction of the coherent light traveling in various traveling directions from the reflecting device 66 to the same direction ds, and the uniaxial rotation type reflecting device 66 that changes the traveling direction of the coherent light by reflection. Although the example which has the deflection | deviation element 67 to be shown was shown, it is not restricted to this. As shown in FIG. 10, in the reflection device 66 of the scanning device 65, the mirror (reflection surface 66a) of the reflection device 66 intersects not only the first rotation axis RA1 but also the first rotation axis RA1. It may be rotatable about the second rotation axis RA2. In the example shown in FIG. 10, the second rotation axis RA2 of the mirror 66a is the first time extending parallel to the Y axis of the XY coordinate system defined on the plate surfaces of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c. It is orthogonal to the movement axis RA1. Since the mirror 66a is rotatable about both the first axis RA1 and the second axis RA2, the incident point IP1 of the coherent light from the reflection device 66 on the surface of the deflecting element 67 is in a two-dimensional direction. It becomes possible to move. As a result, the incident point IP2 of the coherent light from the irradiation device 60 to the optical element 50 can move in a two-dimensional direction on the plate surfaces of the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c. As an example, as shown in FIG. 10, the incident point IP1 of the coherent light to the deflecting element 67 may be moved on the circumferential scanning path PW1, and the coherent light to the optical element 50 may be moved. The incident point IP2 may be moved on the circumferential scanning path PW2.

また、走査デバイス65が、二以上の反射デバイス(ミラーデバイス)66を含んでいてもよい。この場合、各反射デバイス66の反射面(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IP2を、光拡散素子55a,55b,55cの板面上で二次元方向に移動させることができる。   The scanning device 65 may include two or more reflection devices (mirror devices) 66. In this case, even if the reflecting surface (mirror) 66a of each reflecting device 66 is rotatable only about a single axis, the incident point IP2 of the coherent light from the irradiation device 60 to the optical element 50 is The light diffusion elements 55a, 55b, and 55c can be moved in a two-dimensional direction on the plate surfaces.

なお、走査デバイス65に含まれる反射デバイス66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。   Specific examples of the reflection device 66 included in the scanning device 65 include a MEMS mirror and a polygon mirror.

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。   The scanning device 65 may be configured to include a reflection device that changes the traveling direction of coherent light by reflection, for example, a device other than the mirror device 66 described above. For example, the scanning device 65 may include a refractive prism, a lens, and the like.

一方、走査デバイス65に含まれる偏向素子67の具体例としては、上述した樹脂製やガラス製のレンズの他に、フレネルレンズ、ホログラムレンズ、回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)等を挙げることができる。   On the other hand, specific examples of the deflection element 67 included in the scanning device 65 include a Fresnel lens, a hologram lens, a diffractive optical element (DOE), and the like in addition to the above-described resin and glass lenses. Can do.

ただしそもそも、走査デバイス65は必須ではなく、照射装置60の光源機構61や第1〜第3光源61a,61b,61cが、光学素子50に対して変位可能、すなわち移動、揺動、回転に構成され、光源機構61や第1〜第3光源61a,61b,61cの光学素子50に対する変位によって、光源機構61や第1〜第3光源61a,61b,61cから照射されたコヒーレント光La,Lb,Lcが光拡散素子55a,55b,55c上を走査するようにしてもよい。すなわち、光源機構61や第1〜第3光源61a,61b,61cから放出されたコヒーレント光La,Lb,Lcの光路を連続的に変化させることに加えて、あるいは、光源機構61や第1〜第3光源61a,61b,61cから放出されたコヒーレント光La,Lb,Lcの光路を連続的に変化させることに代えて、光源機構61や第1〜第3光源61a,61b,61cの配向、すなわち配置や向き等を変化させて、光源機構61や第1〜第3光源61a,61b,61cからコヒーレント光La,Lb,Lcの放出方向を変化させるようにしてもよい。   However, in the first place, the scanning device 65 is not essential, and the light source mechanism 61 and the first to third light sources 61a, 61b, 61c of the irradiation device 60 can be displaced with respect to the optical element 50, that is, configured to move, swing, and rotate. The coherent light La, Lb, emitted from the light source mechanism 61 or the first to third light sources 61a, 61b, 61c due to the displacement of the light source mechanism 61 or the first to third light sources 61a, 61b, 61c with respect to the optical element 50. Lc may scan the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c. That is, in addition to continuously changing the optical path of the coherent light La, Lb, and Lc emitted from the light source mechanism 61 and the first to third light sources 61a, 61b, and 61c, or Instead of continuously changing the optical path of the coherent light La, Lb, Lc emitted from the third light sources 61a, 61b, 61c, the orientation of the light source mechanism 61 and the first to third light sources 61a, 61b, 61c, That is, the emission direction of the coherent light La, Lb, and Lc may be changed from the light source mechanism 61 or the first to third light sources 61a, 61b, and 61c by changing the arrangement and orientation.

上述した形態では、照射装置60が、波長域が異なる三種類のコヒーレント光を放出するようにした例を示したが、これに限られない。照射装置60が、波長域の異なる二種類のコヒーレント光を放出するようにしてもよいし、波長域の異なる四種類以上のコヒーレント光を放出するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, an example in which the irradiation device 60 emits three types of coherent light having different wavelength ranges has been described, but the present invention is not limited thereto. The irradiation device 60 may emit two types of coherent light having different wavelength ranges, or may emit four or more types of coherent light having different wavelength ranges.

(光学素子)
上述した実施の形態において、光学素子50に含まれる複数の光拡散素子55a,55b,55cが同一平面上に配置されている例を示したが、これに限られない。例えば、図8に示すように光拡散素子55a,55b,55cは同一平面上に配置されていなくてもよい。図8に示された例において、光学素子50は、分離して配置された三つの光拡散素子55a,55b,55cから構成されている。
(Optical element)
In the above-described embodiment, the example in which the plurality of light diffusion elements 55a, 55b, and 55c included in the optical element 50 are arranged on the same plane has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c may not be arranged on the same plane. In the example shown in FIG. 8, the optical element 50 is composed of three light diffusing elements 55a, 55b, and 55c arranged separately.

また、上述した実施の形態において、光学素子50が、フォトポリマーを用いた透過型の体積型ホログラム55からなる例を示したが、既に説明したように、これに限られない。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、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し、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。   In the above-described embodiment, the optical element 50 includes the transmission type volume hologram 55 using the photopolymer. However, as described above, the present invention is not limited thereto. The optical element 50 may include a volume hologram that is recorded using a photosensitive medium including a silver salt material. Further, the optical element 50 may include a relief type (emboss type) hologram recording medium, or may include a transmission type volume hologram recording medium.

また、図5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、すなわち、図2および図3に示された光拡散素子55a,55b,55c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、すなわち、図4に示された光拡散素子55a,55b,55cを作成してもかまわない。図4に示すように、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、像再生時にもフーリエ変換レンズ53を使用してもよい。   Further, in the exposure process shown in FIG. 5, a so-called Fresnel type hologram recording medium, that is, the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c shown in FIGS. A Fourier transform type hologram recording medium obtained by recording, that is, the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c shown in FIG. 4 may be created. As shown in FIG. 4, when a Fourier transform type hologram recording medium is used, the Fourier transform lens 53 may be used also during image reproduction.

また、光拡散素子55a,55b,55cに形成されるべき縞状パターン、例えば、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光拡散素子55a,55b,55cは、計算機合成ホログラムと呼ばれる。   The striped pattern to be formed on the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c, for example, the refractive index modulation pattern and the concave / convex pattern, does not use the actual object light Lo and the reference light Lr, but the planned reproduction illumination light La. May be designed using a computer based on the wavelength and the incident direction of the image, the shape and position of the image to be reproduced, and the like. The light diffusing elements 55a, 55b and 55c thus obtained are called computer-generated holograms.

さらに、光拡散素子55a,55b,55cは、ホログラフィック光学素子に限られることなく、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るレンズアレイや、さらには光拡散機能を有した拡散板から構成され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。レンズアレイの要素レンズは、周期的に配列されていてもよいし不規則的に配列されていてもよい。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、拡散してインテグレーターロッド81,82,83に入射するようにすれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。また、光学素子50がレンズアレイや拡散板を含む態様においては、光学素子50がホログラム記録媒体を含む態様と同様に、その他の構成、例えば照射装置60、空間光変調器30、投射光学系25およびスクリーン15に対して種々の変形、例えば、修正や変更を行うことが可能である。   Furthermore, the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c are not limited to holographic optical elements, but have a lens array that changes and diffuses the traveling direction of coherent light irradiated to each position, and also has a light diffusing function. You may make it comprise the diffused plate which was made. Specific examples of the lens array that functions as a light diffusing element include a total reflection type or a refractive type Fresnel lens or a fly-eye lens provided with a diffusion function. The element lenses of the lens array may be arranged periodically or irregularly. Also in such an illuminating device 40, the irradiating device 60 scans the light diffusing element formed of the lens array so that the coherent light scans the optical element 50, and the irradiating device 60 emits the coherent light. If the coherent light incident on each position of the optical element 50 is diffused and incident on the integrator rods 81, 82, and 83, the speckle can be effectively made inconspicuous. Further, in the aspect in which the optical element 50 includes a lens array or a diffusion plate, other configurations such as the irradiation device 60, the spatial light modulator 30, and the projection optical system 25 are similar to the aspect in which the optical element 50 includes a hologram recording medium. The screen 15 can be variously modified, for example, modified or changed.

また、上述した実施の形態において、光拡散素子55a,55b,55cがインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83aから離間して配置されている例を示したがこれに限られない。光拡散素子55a,55b,55cがインテグレーターロッド81,82,83の入射面81a,82a,83a上の全域または一部分に設けられていてもよい。このような形態によれば、光拡散素子55a,55b,55cを透過するコヒーレント光La,Lb,Lcを、すべて、インテグレーターロッド81,82,83に入射させることができ、コヒーレント光La,Lb,Lcの利用効率の観点から好ましい。   Further, in the above-described embodiment, the example in which the light diffusion elements 55a, 55b, and 55c are disposed apart from the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the integrator rods 81, 82, and 83 has been described. Absent. The light diffusing elements 55a, 55b, and 55c may be provided on the entire or part of the incident surfaces 81a, 82a, and 83a of the integrator rods 81, 82, and 83. According to such a form, all the coherent lights La, Lb, and Lc that pass through the light diffusing elements 55a, 55b, and 55c can be incident on the integrator rods 81, 82, and 83, and the coherent lights La, Lb, and It is preferable from the viewpoint of the utilization efficiency of Lc.

(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55a,55b,55c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55a,55b,55c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10を参照しながら、既に説明した態様)。
(Lighting method)
In the above-described embodiment, the light diffusing element is configured such that the irradiation device 60 can scan the coherent light on the optical element 50 in a one-dimensional direction, and includes the hologram recording medium, the lens array, or the like of the optical element 50. An example is shown in which 55a, 55b, and 55c are configured to diffuse (spread and diverge) the coherent light irradiated to each position in a two-dimensional direction. However, as described above, the present invention is not limited to such an example. For example, the irradiation device 60 is configured to be able to scan the coherent light on the optical element 50 in a two-dimensional direction, and The light diffusing elements 55a, 55b, and 55c including the hologram recording medium, the lens array, and the like of the optical element 50 diffuse the coherent light irradiated to each position in a two-dimensional direction (spread and diverge). Thereby, the illuminating device 40 may illuminate the two-dimensional illuminated area LZ (the aspect already described with reference to FIG. 10).

また、既に言及しているように、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55a,55b,55cが各位置に照射されたコヒーレント光を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、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。   Further, as already mentioned, the irradiation device 60 is configured to be able to scan the coherent light in the one-dimensional direction on the optical element 50, and is configured from a hologram recording medium, a lens array, or the like of the optical element 50. The light diffusing elements 55a, 55b, and 55c may be configured to diffuse (spread and diverge) the coherent light irradiated to each position in a one-dimensional direction. In this aspect, the scanning direction of the coherent light by the irradiation device 60 may be parallel to the diffusion direction (expansion direction) of 55 configured by the hologram recording medium, the lens array, or the like of the optical element 50.

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55a,55b,55cが各位置に照射されたコヒーレント光を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。   Furthermore, the light diffusing device 60 is configured so that the irradiation device 60 can scan the coherent light in the one-dimensional direction or the two-dimensional direction on the optical element 50, and is configured by a hologram recording medium, a lens array, or the like of the optical element 50. The elements 55a, 55b, and 55c may be configured to diffuse (spread and diverge) the coherent light irradiated to each position in a one-dimensional direction.

(変形例の組み合わせ)
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。
(Combination of modified examples)
In addition, although the some modification with respect to embodiment mentioned above was demonstrated above, naturally, it is also possible to apply combining several modifications suitably.

5 像
6 散乱板
10 投射型映像表示装置
15 スクリーン
20 投射装置
25 投射光学系
30 空間光変調器
40 照明装置
50 光学素子
53 レンズ
55a 第1光拡散素子
55b 第2光拡散素子
55c 第3光拡散素子
58 ホログラム感光材料
60 照射装置
61 光源機構
61a 光源(第1光源)
61b 光源(第2光源)
61c 光源(第3光源)
62 合成手段
65 走査デバイス
66 ミラーデバイス(反射デバイス)
66a ミラー(反射面)
67 偏向素子
69 分離装置
69a 第1分離ミラーデバイス
69b 第2分離ミラーデバイス
69c 第3分離ミラーデバイス
70 合成装置
71 合成プリズム
72a 第1誘導手段
72b 第2誘導手段
81 第1インテグレーターロッド
81a 入射面
81b 出射面
82 第2インテグレーターロッド
82a 入射面
82b 出射面
83 第3インテグレーターロッド
83a 入射面
83b 出射面
5 Image 6 Scattering plate 10 Projection image display device 15 Screen 20 Projection device 25 Projection optical system 30 Spatial light modulator 40 Illumination device 50 Optical element 53 Lens 55a First light diffusion element 55b Second light diffusion element 55c Third light diffusion Element 58 Hologram photosensitive material 60 Irradiation device 61 Light source mechanism 61a Light source (first light source)
61b Light source (second light source)
61c Light source (third light source)
62 Combining means 65 Scanning device 66 Mirror device (reflection device)
66a Mirror (reflective surface)
67 Deflector 69 Separating device 69a First separating mirror device 69b Second separating mirror device 69c Third separating mirror device 70 Combining device 71 Combining prism 72a First guiding device 72b Second guiding device 81 First integrator rod 81a Incident surface 81b Emission Surface 82 Second integrator rod 82a Incident surface 82b Outgoing surface 83 Third integrator rod 83a Incident surface 83b Outgoing surface

Claims (14)

第1光拡散素子および第2光拡散素子を含む光学素子と、
第1波長域の第1コヒーレント光が前記第1光拡散素子上を走査し且つ前記第1波長域とは異なる第2波長域の第2コヒーレント光が前記第2光拡散素子上を走査するように、波長域が異なる複数のコヒーレント光を前記光学素子に照射する照射装置と、
前記第1光拡散素子からの前記第1コヒーレント光が入射する第1インテグレーターロッドと、
前記第2光拡散素子からの前記第2コヒーレント光が入射する第2インテグレーターロッドと、
前記第1インテグレーターロッドから出射する第1コヒーレント光と、前記第2インテグレーターロッドから出射する第2コヒーレント光と、を合成する合成装置と、を備え
前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光が、それぞれ、前記第1光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、前記第1インテグレーターロッドの入射面の全域に入射し、
前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光が、それぞれ、前記第2光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、前記第2インテグレーターロッドの入射面の全域に入射する、照明装置。
An optical element including a first light diffusing element and a second light diffusing element;
First coherent light in a first wavelength region scans on the first light diffusing element, and second coherent light in a second wavelength region different from the first wavelength region scans on the second light diffusing element. And an irradiation device that irradiates the optical element with a plurality of coherent lights having different wavelength ranges,
A first integrator rod on which the first coherent light from the first light diffusing element is incident;
A second integrator rod on which the second coherent light from the second light diffusing element is incident;
A synthesis device that synthesizes the first coherent light emitted from the first integrator rod and the second coherent light emitted from the second integrator rod ;
The first coherent light incident on each position of the first light diffusing element is changed in the traveling direction by the first light diffusing element and then incident on the entire incident surface of the first integrator rod. ,
The second coherent light incident on each position of the second light diffusing element is incident on the entire incident surface of the second integrator rod after the traveling direction is changed by the second light diffusing element. , Lighting equipment.
前記照射装置から前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、
前記照射装置から前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、
前記第1コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分と前記第2コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分は、少なくとも部分的に重なっている、請求項1に記載の照明装置。
The first coherent light incident on each position of the first light diffusing element from the irradiation device illuminates a region that overlaps at least partially after passing through the combining device,
The second coherent light incident on each position of the second light diffusing element from the irradiation device illuminates a region overlapping at least partly after passing through the synthesizing device,
The lighting device according to claim 1, wherein the at least part illuminated so as to overlap with the first coherent light and the at least part illuminated so as to overlap with the second coherent light are at least partially overlapped.
前記第1インテグレーターロッドおよび前記第2インテグレーターロッドとは別の第3インテグレーターロッドを、さらに備え、
前記光学素子は、前記第1光拡散素子および前記第2光拡散素子とは別の第3光拡散素子をさらに含み、
前記照射装置から照射される前記波長域が異なる複数のコヒーレント光は、前記第1波長域および前記第2波長域のいずれとも異なる第3波長域の第3コヒーレント光をさらに含み、前記照射装置は、前記第3コヒーレント光が前記第3光拡散素子上を走査するように、前記第3コヒーレント光を照射し、
前記第3光拡散素子からの前記第3コヒーレント光が、前記第3インテグレーターロッドに入射し、さらに、前記第3インテグレーターロッドから出射する前記第3コヒーレント光が、前記合成装置によって、前記第1インテグレーターロッドからの前記第1コヒーレント光および前記第2インテグレーターロッドからの前記第2コヒーレント光と合成されている、請求項1に記載の照明装置。
A third integrator rod different from the first integrator rod and the second integrator rod;
The optical element further includes a third light diffusing element different from the first light diffusing element and the second light diffusing element,
The plurality of coherent lights with different wavelength ranges emitted from the irradiation device further include third coherent light with a third wavelength range different from both the first wavelength range and the second wavelength range, Irradiating the third coherent light so that the third coherent light scans on the third light diffusing element;
The third coherent light from the third light diffusing element is incident on the third integrator rod, and the third coherent light emitted from the third integrator rod is converted into the first integrator by the synthesizer. The illumination device according to claim 1, wherein the illumination device is combined with the first coherent light from the rod and the second coherent light from the second integrator rod.
前記照射装置から前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、 前記照射装置から前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、
前記照射装置から前記第3光拡散素子の各位置に入射した前記第3コヒーレント光が、それぞれ、前記合成装置を経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し、
前記第1コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分と、前記第2コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分と、前記第3コヒーレント光によって重なり合うように照明される前記少なくとも一部分は、少なくとも部分的に重なっている、請求項に記載の照明装置。
The first coherent light incident on each position of the first light diffusing element from the irradiation device illuminates a region overlapping at least partly after passing through the synthesizing device, and from the irradiation device to the second light diffusing element. Each of the second coherent lights incident on each position illuminates a region overlapping at least in part after passing through the synthesizing device,
The third coherent light incident on each position of the third light diffusing element from the irradiation device illuminates a region overlapping at least in part after passing through the combining device;
The at least a portion illuminated to overlap by the first coherent light, the at least a portion illuminated to overlap by the second coherent light, and the at least a portion illuminated to overlap by the third coherent light are: The lighting device of claim 3 , wherein the lighting device overlaps at least partially.
前記第1光拡散素子の各位置に入射した前記第1コヒーレント光が、それぞれ、前記第1光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、入射する前記第1インテグレーターロッドの入射面上における領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記第2光拡散素子の各位置に入射した前記第2コヒーレント光が、それぞれ、前記第2光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、入射する前記第2インテグレーターロッドの入射面上における領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記第3光拡散素子の各位置に入射した前記第3コヒーレント光が、それぞれ、前記第3光拡散素子によって進行方向を変化させられた後に、入射する前記第3インテグレーターロッドの入射面上における領域は、少なくとも一部分において重なり合っている、請求項またはに記載の照明装置。
The region on the incident surface of the first integrator rod that is incident after the traveling direction of the first coherent light incident on each position of the first light diffusing element is changed by the first light diffusing element. Are overlapping at least in part,
The region on the incident surface of the second integrator rod that is incident after the traveling direction of the second coherent light incident on each position of the second light diffusing element is changed by the second light diffusing element. Are overlapping at least in part,
The region on the incident surface of the third integrator rod that is incident after the traveling direction of the third coherent light incident on each position of the third light diffusing element is changed by the third light diffusing element. The lighting device according to claim 3 or 4 , wherein at least a part of the lighting devices overlap.
前記光学素子に含まれる前記第1光拡散素子及び前記第2光拡散素子は、一平面上に配列され、
各インテグレーターロッドは、その入射面が対応する光拡散素子に対向するようにして配置され、各インテグレーターロッドの長手方向が互いに平行となっている、請求項1または2に記載の照明装置。
The first light diffusing element and the second light diffusing element included in the optical element are arranged on one plane,
The lighting device according to claim 1 or 2 , wherein each integrator rod is disposed such that an incident surface thereof faces a corresponding light diffusing element, and longitudinal directions of the integrator rods are parallel to each other.
各光拡散素子はホログラムである、請求項1〜のいずれか一項に記載の照明装置。 Each light diffusing element is a hologram, the illumination device according to any one of claims 1-6. 各光拡散素子は、レリーフ型の計算機合成ホログラムである、請求項1〜のいずれか一項に記載の照明装置。 Each light diffusing element is a computer-generated hologram of the relief type lighting device according to any one of claims 1-7. 各光拡散素子は、フーリエ変換型のホログラムであり、
各光学素子と当該光学素子に対応するインテグレーターロッドとの間に、レンズが設けられている、請求項1〜のいずれか一項に記載の照明装置。
Each light diffusing element is a Fourier transform type hologram,
Between the integrator rod corresponding to each optical element and the optical element, a lens is provided, the lighting device according to any one of claims 1-7.
各光拡散素子はレンズアレイである、請求項1〜のいずれか一項に記載の照明装置。 Each light diffusing element is a lens array, an illumination device according to any one of claims 1-6. 各光拡散素子は透過型の光拡散素子である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の照明装置。 Each light diffusing element is a transmission type light diffusing element, the illumination device according to any one of claims 1-10. 前記照射装置は、前記波長域が異なる複数のコヒーレント光を合成してなる合成光を生成する光源機構と、前記光源機構からの前記合成光の進行方向を変化させる走査デバイスと、前記走査デバイスからの前記合成光を前記波長域が異なる複数のコヒーレント光毎に分離する分離装置と、を有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の照明装置。 The irradiation apparatus includes: a light source mechanism that generates combined light obtained by combining a plurality of coherent lights having different wavelength ranges; a scanning device that changes a traveling direction of the combined light from the light source mechanism; and the scanning device. said has a separating device for the wavelength range of the combined light is separated for each different plurality of coherent light, the illumination device according to any one of claims 1 to 11. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置によって照明される空間光変調器と、を備える、投射装置
The lighting device according to any one of claims 1 to 12 ,
A spatial light modulator that is illuminated by the illumination device, Ru includes a projection device.
請求項1〜12のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置によって照明される空間光変調器と、
前記空間光変調器で得られた変調画像を投影されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 12 ,
A spatial light modulator illuminated by the illumination device;
A screen projected modulated image obtained by the spatial light modulator, Ru with a projection type image display apparatus.
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