JP5954641B2 - Illumination device, optical module, projection device, and projection-type image display device - Google Patents

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Description

本発明は、被照明領域をコヒーレント光で照明する照明装置、コヒーレント光を投射する投射装置、コヒーレント光を用いて映像を表示する投射型映像表示装置に係り、とりわけ、スペックルの発生を目立たなくさせることができる照明装置、投射装置および投射型映像表示装置に関する。   The present invention relates to an illumination device that illuminates an illuminated area with coherent light, a projection device that projects coherent light, and a projection-type image display device that displays an image using coherent light, and in particular, generation of speckle is inconspicuous. The present invention relates to a lighting device, a projection device, and a projection-type image display device that can be made to operate.

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、下記の特許文献1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 Patent Document 1 below, 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 generated 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。また、各原色成分の光を取り出すために、ダイクロイックミラーなどの比較的大型な光学系を利用する必要があるため、装置全体が大型化するという難点がある。   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. Further, since it is necessary to use a relatively large optical system such as a dichroic mirror in order to extract the light of each primary color component, there is a problem that the entire apparatus becomes large.

このような問題に対処するため、レーザ光源などのコヒーレント光源を用いる方式も提案されている。たとえば、産業上で広く利用されている半導体レーザは、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプに比べて極めて長寿命である。また、単一波長の光を生成可能な光源であるため、ダイクロイックミラーなどの分光装置が不要になり、装置全体を小型化できるという利点も有する。   In order to cope with such a problem, a method using a coherent light source such as a laser light source 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. In addition, since the light source can generate light having a single wavelength, a spectroscopic device such as a dichroic mirror is not necessary, and the entire device 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(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、下記の非特許文献1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. A speckle is a speckled pattern that appears when a scattering surface is irradiated with laser light or other coherent light. When it appears on a screen, it is observed as speckled brightness irregularities (brightness irregularities). 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, in the following Non-Patent Document 1, detailed theoretical considerations regarding the generation of speckle are made.

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、下記の特許文献2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, in Patent Document 2 below, the speckle is reduced by irradiating a scattering plate with laser light, guiding the scattered light obtained therefrom to a spatial light modulator, and rotating the scattering plate by a motor. Technology is disclosed.

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

上述したとおり、コヒーレント光源を用いた投射装置および投射型映像表示装置において、スペックルを低減する技術が提案されているが、これまでに提案された手法では、スペックルを効率的かつ十分に抑制することはできていない。たとえば、前掲の特許文献2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。   As described above, technologies for reducing speckles have been proposed in projection devices and projection-type video display devices using a coherent light source. However, the methods proposed so far effectively and sufficiently suppress speckles. I can't do it. For example, in the method disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, laser light is irradiated on the scattering plate and scattered, and therefore, part of the laser light is wasted without contributing to 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.

また、スペックルは、投射装置や投射型映像表示装置に関する特有の問題ではなく、被照明領域にコヒーレント光を照明する照明装置を組み込んだ種々の装置において問題となっている。例えば、画像情報の読み取りを行うスキャナにも、読み取り対象となる対象物を照明する照明装置が組み込まれている。読み取り対象となる対象物を照明する光によってスペックルが生じた場合には、画像情報を正確に読み取ることができない。このような不都合を回避するため、コヒーレント光を利用したスキャナでは、画像補正等の特殊な処理を行う必要が生じている。   Speckle is not a problem specific to a projection device or a projection type image display device, but is a problem in various devices in which an illumination device that illuminates coherent light in an illuminated area. For example, a scanner that reads image information incorporates an illumination device that illuminates an object to be read. When speckle is generated by the light that illuminates the object to be read, the image information cannot be read accurately. In order to avoid such an inconvenience, a scanner using coherent light needs to perform special processing such as image correction.

本件発明者らは、以上の点を踏まえて鋭意研究を重ね、その結果として、コヒーレント光で被照明領域を照明する照明装置であって、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発明するにいたった。すなわち、本発明は、スペックルを目立たなくさせることができる照明装置、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 inventors of the present invention have made extensive studies based on the above points, and as a result, invented an illuminating device that illuminates an illuminated area with coherent light, which can make speckle inconspicuous. I went to. That is, an object of the present invention is to provide an illuminating device capable of making speckles inconspicuous, a projection device including the illuminating device, and a projection-type image display device.

本発明による第1の照明装置は、
散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に前記コヒーレント光が一定の方向に沿って入射し、且つ、前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ被照明領域に重ねて像を再生するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されている。
A first lighting device according to the present invention comprises:
An optical element including a hologram recording medium capable of reproducing an image of a scattering plate;
An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light so that the coherent light scans on the hologram recording medium,
The coherent light is incident on each position of the hologram recording medium from the irradiation device along a certain direction, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium from the irradiation device is respectively input to the illuminated area. The irradiation device and the optical element are arranged so as to reproduce an image in a superimposed manner.

本発明による第2の照明装置は、
ホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に前記コヒーレント光が一定の方向に沿って入射し、且つ、前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記ホログラム記録媒体で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されている。
A second lighting device according to the present invention comprises:
An optical element including a hologram recording medium;
An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light so that the coherent light scans on the hologram recording medium,
The coherent light is incident on each position of the hologram recording medium from the irradiation device along a certain direction, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium from the irradiation device is the hologram recording medium. The illuminating device and the optical element are arranged so as to illuminate a region that is diffracted at (1) and overlaps at least partially.

本発明による第1または第2の照明装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の光路を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、前記走査デバイスは、前記コヒーレント光を反射する反射面であって少なくとも一つの軸線を中心として回動可能な反射面を有した反射デバイスと、前記反射デバイスで反射された光の進行方法を前記一定の方向に偏向させる偏向素子と、を有していてもよい。   In the first or second illuminating device according to the present invention, the irradiation device changes the optical path of the coherent light from the light source that generates the coherent light and the coherent light on the hologram recording medium. A scanning device that scans the coherent light, and the scanning device includes a reflective surface that reflects the coherent light and is rotatable about at least one axis; And a deflecting element that deflects the traveling method of the light reflected by the reflecting device in the predetermined direction.

本発明による第1または第2の照明装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光学素子に対する前記光源の配置が変化し得るように当該光源を保持する保持機構と、を有し、前記保持機構は、前記光学素子に対する前記光源の配置を変化させて、前記光源からの前記コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにしてもよい。   In the first or second illumination device according to the present invention, the irradiation device includes a light source that generates the coherent light, and a holding mechanism that holds the light source so that an arrangement of the light source with respect to the optical element can be changed. The holding mechanism may change the arrangement of the light source with respect to the optical element so that the coherent light from the light source scans on the hologram recording medium.

本発明による第3の照明装置は、
入射光の光路を変化させるレンズアレイを含む光学素子と、
コヒーレント光が前記レンズアレイ上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記光学素子の各位置に前記コヒーレント光が一定の方向に沿って入射し、且つ、前記照射装置から前記光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記レンズアレイによって光路を変化させられて被照明領域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されている。
A third lighting device according to the present invention comprises:
An optical element including a lens array that changes an optical path of incident light;
An irradiation device that irradiates the optical element with the coherent light so that the coherent light scans on the lens array;
The coherent light is incident on each position of the optical element from the irradiation device along a certain direction, and the coherent light incident on each position of the optical element from the irradiation device passes through an optical path by the lens array. The irradiation device and the optical element are arranged so as to change and illuminate the illuminated area.

本発明による第4の照明装置は、
入射光の光路を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に前記コヒーレント光が一定の方向に沿って入射し、且つ、前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記光拡散素子によって光路を変化させられて少なくとも一部分において重なり合う領域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されている。
A fourth lighting device according to the present invention includes:
An optical element including a light diffusing element that changes an optical path of incident light;
An irradiation device that irradiates the optical element with the coherent light so that coherent light scans the light diffusing element;
The coherent light is incident on each position of the light diffusing element from the irradiation device along a certain direction, and the coherent light incident on each position of the light diffusing element from the irradiation device is the light diffusing element. The irradiating device and the optical element are arranged so as to illuminate a region where the optical path is changed by at least a part of the optical path.

本発明による第3または第4の照明装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の光路を変化させて、当該コヒーレント光が前記レンズアレイまたは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、を有し、前記走査デバイスは、前記コヒーレント光を反射する反射面であって少なくとも一つの軸線を中心として回動可能な反射面を有した反射デバイスと、前記反射デバイスで反射された光の進行方法を前記一定の方向に偏向させる偏向素子と、を有するようにしてもよい。   In the third or fourth illumination device according to the present invention, the irradiation device changes a light source that generates the coherent light and an optical path of the coherent light from the light source so that the coherent light is the lens array or the A scanning device configured to scan the light diffusing element, and the scanning device includes a reflective surface that reflects the coherent light and is rotatable about at least one axis. You may make it have a reflective device and the deflection | deviation element which deflects the traveling method of the light reflected by the said reflective device in the said fixed direction.

本発明による第3または第4の照明装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光学素子に対する前記光源の配置が変化し得るように当該光源を保持する保持機構と、を有し、前記保持機構は、前記光学素子に対する前記光源の配置を変化させて、前記光源からの前記コヒーレント光が前記レンズアレイまたは前記光拡散素子上を走査するようにしてもよい。   In the third or fourth illumination device according to the present invention, the irradiation device includes a light source that generates the coherent light, and a holding mechanism that holds the light source so that an arrangement of the light source with respect to the optical element can be changed. The holding mechanism may change the arrangement of the light source with respect to the optical element so that the coherent light from the light source scans the lens array or the light diffusing element.

本発明による投射装置は、
上述した本発明による第1〜第4の照明装置のいずれかと、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置された空間光変調器と、を備える。
The projection apparatus according to the present invention
Any one of the first to fourth lighting devices according to the present invention described above;
A spatial light modulator disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device.

本発明による投射装置が、前記空間光変調器上に得られる変調画像をスクリーン上に投射する投射光学系を、さらに備えるようにしてもよい。   The projection apparatus according to the present invention may further include a projection optical system that projects a modulated image obtained on the spatial light modulator onto a screen.

本発明による投射装置が、コヒーレント光の光路における前記照明装置から前記空間光変調器までの間に配置されたインテグレーターロッドを、さらに備えるようにしてもよい。このような本発明による投射装置が、コヒーレント光の光路における前記インテグレーターロッドから前記空間光変調器までの間に配置されたリレー光学系を、さらに備えるようにしてもよい。   The projection device according to the present invention may further include an integrator rod disposed between the illumination device and the spatial light modulator in the optical path of coherent light. Such a projection apparatus according to the present invention may further include a relay optical system disposed between the integrator rod and the spatial light modulator in the optical path of coherent light.

本発明による投射装置が、コヒーレント光の光路における前記照明装置から前記空間光変調器までの間に配置されたリレー光学系を、さらに備えるようにしてもよい。   The projection device according to the present invention may further include a relay optical system disposed between the illumination device and the spatial light modulator in the optical path of coherent light.

本発明による第1の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による投射装置のいずれかと、
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投影されるスクリーンと、を備える。
A first projection display apparatus according to the present invention is:
Any of the projection devices according to the invention described above;
And a screen on which the modulated image obtained on the spatial light modulator is projected.

本発明による第2の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第1〜第4の照明装置のいずれかと、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置されたスクリーンと、を備える。
A second projection type video display device according to the present invention is:
Any one of the first to fourth lighting devices according to the present invention described above;
And a screen disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device.

本発明によれば、被照明領域または映像を投射する面上でのスペックルを効果的に目立たなくさせることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the speckle on the surface which projects a to-be-illuminated area or an image | video 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、一実施の形態としての照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment according to 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 as an embodiment. 図2は、図1に示された照明装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the illumination device illustrated in FIG. 1. 図3は、図2の照明装置の光学素子をなすホログラム記録媒体を作製するための露光方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an exposure method for producing a hologram recording medium that forms an optical element of the illumination device of FIG. 図4は、図3の露光方法を経て作製されたホログラム記録媒体の作用を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the hologram recording medium manufactured through the exposure method of FIG. 図5は、図1に示された照明装置の作用を説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view for explaining the operation of the lighting apparatus shown in FIG. 図6は、光学素子の一変形例を説明するための図であって、光学素子を対応する被照明領域とともに示す平面図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a modification of the optical element, and is a plan view showing the optical element together with a corresponding illuminated region. 図7は、光学素子の他の変形例を説明するための図であって、光学素子を対応する被照明領域とともに示す平面図である。FIG. 7 is a diagram for explaining another modification of the optical element, and is a plan view showing the optical element together with a corresponding illuminated region. 図8は、図5に対応する図であって、照射装置の一変形例およびその作用を説明するための斜視図である。FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 5, and is a perspective view for explaining a modified example of the irradiation apparatus and its operation. 図9は、図1に対応する図であって、照射装置の他の変形例を説明するための概略構成図である。FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 1 and a schematic configuration diagram for explaining another modification of the irradiation apparatus. 図10は、図1に対応する図であって、投射装置の一変形例を説明するための概略構成図である。FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 1 and is a schematic configuration diagram for explaining a modification of the projection device. 図11は、図1に対応する図であって、投射装置の他の変形例を説明するための概略構成図である。FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 1 and is a schematic configuration diagram for explaining another modification of the projection device.

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

図1〜図11は、本発明の一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置、並びに、その変形例を説明するための図である。このうち、図1〜図5を参照して、一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置について説明する。その後、図6〜図11を適宜参照しながら、一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置に対する変形の一例について説明する。   FIGS. 1-11 is a figure for demonstrating the illuminating device which concerns on one embodiment of this invention, a projection apparatus, a projection type video display apparatus, and its modification. Among these, with reference to FIGS. 1-5, the illuminating device which concerns on one Embodiment, a projection apparatus, and a projection type video display apparatus are demonstrated. Thereafter, an example of a modification to the illumination device, the projection device, and the projection type image display device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 11 as appropriate.

〔構成〕
まず、コヒーレント光を投射する照明装置および投射装置を含み且つスペックルを目立たなくさせることができる投射型映像表示装置の構成を、主として図1〜図5を参照して説明する。
〔Constitution〕
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 mainly with reference to FIGS.

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(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 modulated image (video light) thus obtained is projected onto the screen 15 at the same magnification or scaled by the projection optical system 25. 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。上述した特許文献2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 Patent Document 2 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、スクリーン15に関して投射装置20と同じ側から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を透過したコヒーレント光によって表示される映像を、スクリーン15に関して投射装置20とは反対の側から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. When the screen 15 is configured as a reflective screen, the observer observes an image displayed by the 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 transmission screen, the observer observes the image displayed by the 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、スクリーン15に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。ただし、ここで説明する投射型映像表示装置10では、以下に説明する照明装置40が、時間的に角度変化するコヒーレント光で、空間光変調器30が重ねられている被照明領域LZを照明するようになっている。より具体的には、以下に説明する照明装置40は、コヒーレント光からなる拡散光で被照明領域LZを照明するが、この拡散光の入射角度が経時的に変化していく。この結果、スクリーン15上でのコヒーレント光の拡散パターンも時間的に変化するようになり、コヒーレント光の拡散で生じるスペックルが時間的に重畳されて目立たなくなる。以下、このような照明装置40について、さらに詳細に説明する。   By the way, the coherent light projected on the screen 15 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. 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 illuminating device 40 described below illuminates the illuminated region LZ with diffused light composed of coherent light, and the incident angle of this diffused light changes over time. 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および図2に示された照明装置40は、コヒーレント光の進行方向を被照明領域LZへ向ける光学素子50と、光学素子50へコヒーレント光を照射する照射装置60と、を有している。光学素子50は、光拡散素子乃至光拡散要素として機能するホログラム記録媒体55、とりわけ、散乱板6の像5を再生し得るホログラム記録媒体55を含んでいる。図示する例では、光学素子50はホログラム記録媒体55から形成されている。   The illumination device 40 shown in FIGS. 1 and 2 includes an optical element 50 that directs the traveling direction of the coherent light toward the illuminated region LZ, and an irradiation device 60 that irradiates the optical element 50 with the coherent light. . The optical element 50 includes a hologram recording medium 55 that functions as a light diffusing element or a light diffusing element, in particular, a hologram recording medium 55 that can reproduce the image 5 of the scattering plate 6. In the illustrated example, the optical element 50 is formed from a hologram recording medium 55.

図示する例で光学素子50をなしているホログラム記録媒体55は、照射装置60から照射されるコヒーレント光を再生照明光Laとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体55は、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板6の像5を再生することができるようになっている。   The hologram recording medium 55 constituting the optical element 50 in the illustrated example can receive the coherent light emitted from the irradiation device 60 as the reproduction illumination light La, and can diffract the coherent light with high efficiency. In particular, the hologram recording medium 55 can reproduce the image 5 of the scattering plate 6 by diffracting coherent light incident on each position, in other words, each minute region that should be called each point. ing.

一方、照射装置60は、ホログラム記録媒体55のコヒーレント光が、光学素子50のホログラム記録媒体55上を走査するようにして、光学素子50へコヒーレント光を照射する。したがって、ある瞬間に、照射装置60によってコヒーレント光を照射されているホログラム記録媒体55上の領域は、ホログラム記録媒体55の表面の一部分であって、とりわけ図示する例では、点と呼ばれるべき微小領域となっている。   On the other hand, the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with the coherent light so that the coherent light of the hologram recording medium 55 scans the hologram recording medium 55 of the optical element 50. Therefore, the region on the hologram recording medium 55 that is irradiated with the coherent light by the irradiation device 60 at a certain moment is a part of the surface of the hologram recording medium 55, and in particular in the illustrated example, a minute region to be called a point. It has become.

そして、照射装置60から照射されてホログラム記録媒体55上を走査するコヒーレント光は、ホログラム記録媒体55上の各位置(各点または各領域(以下、同じ))に、当該ホログラム記録媒体55の回折条件を満たすような入射角度で、入射するようになっている。照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体55で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明する。とりわけここで説明する形態では、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体55で回折されて同一の被照明領域LZを照明するようになっている。より詳細には、図2に示すように、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域LZに重ねて散乱板6の像5を再生するようになっている。すなわち、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子50で拡散されて(拡げられて)、同一の被照明領域LZに入射するようになる。   Then, the coherent light irradiated from the irradiation device 60 and scanned on the hologram recording medium 55 is diffracted by the hologram recording medium 55 at each position (each point or each region (hereinafter the same)) on the hologram recording medium 55. Incidence is made at an incident angle that satisfies the conditions. The coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 is diffracted by the hologram recording medium 55 and illuminates areas that overlap each other at least partially. In particular, in the embodiment described here, the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 is diffracted by the hologram recording medium 55 to illuminate the same illuminated region LZ. . More specifically, as shown in FIG. 2, the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 is superimposed on the illuminated region LZ to reproduce the image 5 of the scattering plate 6. It has become. That is, the coherent light that has entered the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 is diffused (expanded) by the optical element 50 and enters the same illuminated area LZ.

このようなコヒーレント光の回折作用を可能にするホログラム記録媒体55として、図示する例では、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラムが用いられている。このホログラム記録媒体55は、図3に示すように、実物の散乱板6からの散乱光を物体光Loとして用いて作製されている。図3には、ホログラム記録媒体55をなすようになる感光性を有したホログラム感光材料58に、互いに干渉性を有したコヒーレント光からなる参照光Lrと物体光Loとが露光されている状態が、示されている。   In the illustrated example, a reflection type volume hologram using a photopolymer is used as the hologram recording medium 55 that enables the diffraction action of such coherent light. As shown in FIG. 3, the hologram recording medium 55 is manufactured by using the scattered light from the actual scattering plate 6 as the object light Lo. FIG. 3 shows a state in which the hologram photosensitive material 58 having photosensitivity that forms the hologram recording medium 55 is exposed to the reference light Lr and the object light Lo, which are coherent light beams having coherence with each other. ,It 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ホログラム記録媒体55が反射型なので、物体光Loは、参照光Lrとは反対側の面からホログラム感光材料58へ入射する。物体光Loは、参照光Lrと干渉性を有している必要がある。したがって、例えば、同一のレーザ光源から発振されたレーザ光を分割して、分割された一方を上述の参照光Lrとして利用し、他方を物体光Loとして使用することができる。   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 hologram recording medium 55 to be manufactured is a reflection type, the object light Lo is incident on the hologram photosensitive material 58 from the surface opposite to 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3に示す例では、散乱板6の板面への法線方向と平行な平行光束が、散乱板6へ入射して散乱され、そして、散乱板6を透過した散乱光が物体光Loとしてホログラム感光材料58へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板6として用いた場合に、散乱板6からの物体光Loが、ホログラム感光材料58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、得られたホログラム記録媒体55の各位置に入射した光が、それぞれ、散乱板6の像5を同様の明るさで再生すること、および、再生された散乱板6の像5が概ね均一な明るさで観察されることが実現され得る。   In the example shown in FIG. 3, a parallel light beam parallel to the normal direction to the plate surface of the scattering plate 6 is incident on and scattered by the scattering plate 6, 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 hologram recording medium 55 reproduces the image 5 of the scattering plate 6 with the same brightness, and the reproduced scattering plate 6 It can be realized that the image 5 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(体積型ホログラムでは、一例として、屈折率変調パターン)として、ホログラム記録材料58に記録される。その後、ホログラム記録材料58の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録材料55が得られる。   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. It is recorded on the hologram recording material 58 as a pattern (in the case of a volume hologram, for example, a refractive index modulation pattern). Thereafter, appropriate post-processing corresponding to the type of the hologram recording material 58 is performed, and the hologram recording material 55 is obtained.

図4には、図3の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体55の回折作用(再生作用)が示されている。図4に示すように、図3のホログラム感光材料58から形成されたホログラム記録媒体55は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Lrの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。すなわち、図4に示すように、ホログラム感光材料58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La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ホログラム記録媒体55に高効率で回折されるようになる。ホログラム記録媒体55で回折された再生光Lb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3参照)と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体50に対する特定の位置に、散乱板6の再生像5を生成する。   FIG. 4 shows the diffraction action (reproduction action) of the hologram recording medium 55 obtained through the exposure process of FIG. As shown in FIG. 4, the hologram recording medium 55 formed from the hologram photosensitive material 58 of FIG. 3 is light having the same wavelength as the laser beam used in the exposure process, and the optical path of the reference light Lr in the exposure process. The light traveling in the opposite direction satisfies the Bragg condition. That is, as shown in FIG. 4, 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 hologram photosensitive material 58 is used as the reproduction illumination light La as the hologram photosensitive material 58. Are diffracted with high efficiency to the hologram recording medium 55 arranged at the same position. The reproduction light Lb diffracted by the hologram recording medium 55 has a specific position relative to the hologram recording medium 50 that has the same positional relationship as the relative position of the scattering plate 6 to the hologram photosensitive material 58 (see FIG. 3) in the exposure process. A reproduced image 5 of the scattering plate 6 is generated at the position.

この際、散乱板6の再生像5を生成する再生光(再生照明光Laをホログラム記録媒体55で回折してなる光)Lbは、露光工程時に散乱板6からホログラム感光材料58へ向かって進んでいた物体光Loの光路を逆向きに進む光として散乱板6の像5の各点を再生する。そして、上述したように、また図3に示すように、露光工程時に散乱板6の出射面6aの各位置から出射する散乱光Loが、それぞれ、ホログラム感光材料58の概ね全領域に入射するように拡散している(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全体の情報がホログラム記録媒体55の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図4に示された、再生照明光Laとして機能する平行光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体55の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板6の像5を、互いに同一の位置(被照明領域LZ)に再生することができる。   At this time, the reproduction light (light obtained by diffracting the reproduction illumination light La by the hologram recording medium 55) Lb that generates the reproduction image 5 of the scattering plate 6 travels from the scattering plate 6 toward 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 been emitted. As described above and as shown in FIG. 3, 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 area of the exit surface 6 a of the scattering plate 6 is incident on each position on the hologram photosensitive material 58, and as a result, information on the entire exit surface 6 a is placed on each position of the hologram recording medium 55. Each is recorded. Therefore, each of the light beams forming the parallel light beam functioning as the reproduction illumination light La shown in FIG. 4 is individually incident on each position of the hologram recording medium 55 and has the same contour as each other. The images 5 can be reproduced at the same position (illuminated area LZ).

一方、このようなホログラム記録媒体55からなる光学素子50にコヒーレント光を照射する照射装置60は、一定の方向dsに進むコヒーレント光を光学素子50のホログラム記録媒体55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のホログラム記録媒体55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 composed of such a hologram recording medium 55 with the coherent light irradiates each position of the hologram recording medium 55 of the optical element 50 with the coherent light traveling in a certain direction ds. It has become. In other words, the irradiation device 60 irradiates each position of the hologram recording medium 55 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、図2および図5に示された例において、照射装置60は、特定波長域のコヒーレント光を生成するレーザ光源61aと、レーザ光源61aからのコヒーレント光の光路を変化させる走査デバイス65と、を有している。走査デバイス65は、コヒーレント光の光路を経時的に変化させ、これにより、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上を走査するようにして、光学素子50に入射するようになる。図1、図2および図5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。   As a specific configuration, in the example shown in FIGS. 1, 2, and 5, the irradiation device 60 includes a laser light source 61a that generates coherent light in a specific wavelength region, and an optical path of the coherent light from the laser light source 61a. And a scanning device 65 to be changed. The scanning device 65 changes the optical path of the coherent light with time, so that the coherent light enters the optical element 50 so as to scan the hologram recording medium 55. In the example shown in FIGS. 1, 2, and 5, the irradiation device 60 is a reflection device that has a reflection surface 66 a that reflects coherent light and is rotatable about at least one axis RA. 66 and 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2および図5に示すように、このミラーデバイス66は、ミラー66aの配向を変化させることによって、レーザ光源61aからのコヒーレント光の進行方向を変化させるようになっている。この際、図2に示すように、ミラーデバイス66は、概ね、一定の位置(基準位置)SPにおいてレーザ光源61aからコヒーレント光を受けるようになっている。このため、コヒーレント光は、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 FIGS. 2 and 5, the mirror device 66 changes the traveling direction of coherent light from the laser light source 61a by changing the orientation of the mirror 66a. At this time, as shown in FIG. 2, the mirror device 66 receives the coherent light from the laser light source 61a at a certain position (reference position) SP. For this reason, the coherent light is changed in the traveling direction by the mirror device 66 that periodically rotates within a predetermined angle range, and then travels along the optical path of the light beam that diverges from the reference position SP. Become.

一方、本実施の形態における偏向素子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で光路を再生調整されたコヒーレント光は、平行光束の一光線をなす再生照明光Laとして、光学素子50のホログラム記録媒体55へ入射し得る。結果として、照射装置60からのコヒーレント光はホログラム記録媒体55上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体55上の各位置に入射したコヒーレント光が同一の輪郭を有した散乱板6の像を同一の位置(被照明領域LZ)に再生するようになる。   On the other hand, the deflecting element 67 in the present embodiment is configured to collimate the divergent light beam diverging from the reference position SP and convert it into a parallel light beam, corresponding to the above configuration of the reflection device 66. 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 light whose optical path is reconstructed by the deflecting element 67 can be incident on the hologram recording medium 55 of the optical element 50 as reconstructed illumination light La that forms one light beam of a parallel light beam. As a result, the coherent light from the irradiation device 60 scans on the hologram recording medium 55, and the image of the scattering plate 6 in which the coherent light incident on each position on the hologram recording medium 55 has the same contour. Are reproduced at the same position (illuminated area LZ).

なお、図5は、図2に示された照明装置40の構成を斜視図として示している。図2および図5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5に示された例では、反射デバイス66の回動軸線RA1は、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系(つまり、XY平面がホログラム記録媒体55の板面と平行となるXY座標系)のY軸と、平行に延びている。そして、反射面66aが、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系のY軸と平行な軸線RA1を中心として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の光学素子50への入射点IP2が、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系のX軸と平行な方向に往復動するようになっている。すなわち、図5に示された例では、照射装置60は、コヒーレント光がホログラム記録媒体55上を直線経路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。   FIG. 5 shows a perspective view of the configuration of the illumination device 40 shown in FIG. The reflection device 66 shown in FIGS. 2 and 5 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. 5, the rotation axis RA <b> 1 of the reflection device 66 has an XY coordinate system defined on the plate surface of the hologram recording medium 55 (that is, the XY plane is parallel to the plate surface of the hologram recording medium 55. Extending in parallel with the Y axis of the XY coordinate system. Then, the reflection surface 66a periodically rotates about an axis line RA1 parallel to the Y axis of the XY coordinate system defined on the plate surface of the hologram recording medium 55, so that the coherent light from the irradiation device 60 is reflected. The incident point IP2 to the optical element 50 reciprocates in a direction parallel to the X axis of the XY coordinate system defined on the plate surface of the hologram recording medium 55. That is, in the example shown in FIG. 5, the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with coherent light so that the coherent light scans on the hologram recording medium 55 along the linear path PW2.

なお、光学素子50のホログラム記録媒体55へ入射するコヒーレント光の波長は、図3の露光工程(記録工程)で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、露光工程で用いた光の波長から多少ずれていても被照明領域LZ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、ホログラム記録媒体55を作成する際、ホログラム記録材料58が収縮する場合があり、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の波長が調整されていた方が良い。このような点から、コヒーレント光源61aで生成するコヒーレント光の波長は、図3の露光工程(記録工程)で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていればよい。   Note that the wavelength of the coherent light incident on the hologram recording medium 55 of the optical element 50 does not need to be exactly the same as the wavelength of the light used in the exposure process (recording process) in FIG. Even if it is slightly deviated from the wavelength, the image 5 can be substantially reproduced in the illuminated area LZ. In the first place, as a practical problem, there is a case where the hologram recording material 58 contracts when the hologram recording medium 55 is produced. In such a case, the irradiation apparatus is considered in consideration of the contraction of the hologram recording material 58. It is better that the wavelength of the coherent light irradiated from 60 to the optical element 50 is adjusted. From this point, the wavelength of the coherent light generated by the coherent light source 61a does not need to be exactly the same as the wavelength of the light used in the exposure process (recording process) in FIG. .

また、同様の理由から、光学素子50のホログラム記録媒体55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、被照明領域LZに像5を実質的に再生することができる。実際に、図2および図5に示す例では、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をなすホログラム記録媒体55上の各位置へ入射するコヒーレント光によって、被照明領域LZに重ねて像5を実質的に再生することができる。   For the same reason, even if the traveling direction of the light incident on each position of the hologram recording medium 55 of the optical element 50 does not take a path exactly along the same direction, the image 5 is substantially formed in the illuminated region LZ. Can be replayed. Actually, in the example shown in FIGS. 2 and 5, the mirror (reflective surface) 66a of the reflective device 66 is inevitably shifted 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. However, in practice, the image 5 is substantially reproduced on the illuminated area LZ by coherent light incident on each position on the hologram recording medium 55 forming the optical element 50 from the irradiation device 60 having the illustrated configuration. be able to.

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.

〔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。
[Function and effect]
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、コヒーレント光が光学素子50のホログラム記録媒体55上を走査するようにして、光学素子50へコヒーレント光を照射する。具体的には、レーザ光源61aで一定方向に沿って進む特定波長域のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス65で進行方向を変えられる。走査デバイス65は、ホログラム記録媒体55上の各位置に、ブラッグ条件を満たす一定の方向dsから、つまり、一定の入射角度で、特定波長域のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体55での回折により、被照明領域LZに重ねて散乱板6の像5を再生する。すなわち、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子50で拡散されて(拡げられて)、被照明領域LZの全域に入射するようになる。このようにして、照射装置60は、被照明領域LZをコヒーレント光で照明するようになる。   First, the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with coherent light so that the coherent light scans the hologram recording medium 55 of the optical element 50. Specifically, coherent light in a specific wavelength region traveling along a certain direction is generated by the laser light source 61a, and the traveling direction of the coherent light is changed by the scanning device 65. The scanning device 65 causes each position on the hologram recording medium 55 to enter coherent light in a specific wavelength region from a certain direction ds that satisfies the Bragg condition, that is, at a certain incident angle. As a result, the coherent light incident at each position is superimposed on the illuminated region LZ by the diffraction at the hologram recording medium 55 to reproduce the image 5 of the scattering plate 6. That is, the coherent light that has entered the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 is diffused (expanded) by the optical element 50 and enters the entire illuminated area LZ. In this way, the irradiation device 60 illuminates the illuminated area LZ with coherent light.

図1に示すように、投射装置20においては、照明装置40の被照明領域LZと重なる位置に空間光変調器30が配置されている。このため、空間光変調器30は、照明装置40によって面状に照明され、例えば画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、映像を形成するようになる。この映像は、投射光学系25によってスクリーン15に投射される。スクリーン15に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。ただし、この際、スクリーン15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。   As shown in FIG. 1, in the projection device 20, the spatial light modulator 30 is arranged at a position overlapping the illuminated area LZ of the illumination device 40. For this reason, the spatial light modulator 30 is illuminated in a planar shape by the illuminating device 40, and forms an image by selecting and transmitting coherent light for each pixel, for example. This image is projected onto the screen 15 by the projection optical system 25. The coherent light projected on the screen 15 is diffused and recognized as an image by the observer. However, at this time, the coherent light projected on the screen 15 interferes by diffusion and causes speckle.

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.

前掲の非特許文献1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て平均化され、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 aforementioned Non-Patent Document 1, it is effective to multiplex parameters such as polarization, phase, angle, and time and increase the mode in order to make speckle inconspicuous. 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, it is considered that the interference patterns of light are overlapped uncorrelatedly and averaged, and as a result, speckles observed by the observer's eyes become inconspicuous.

上述した照射装置60では、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上を走査するようにして、光学素子50に照射される。また、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、同一の被照明領域LZの全域をコヒーレント光で照明するが、当該被照明領域LZを照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。そして、コヒーレント光が入射するホログラム記録媒体55上の位置が経時的に変化するため、被照明領域LZへのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。   In the irradiation device 60 described above, the optical element 50 is irradiated with the coherent light so as to scan the hologram recording medium 55. The coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 illuminates the entire illuminated area LZ with the coherent light, but the illumination of the coherent light that illuminates the illuminated area LZ. The directions are different from each other. Since the position on the hologram recording medium 55 where the coherent light enters changes with time, the incident direction of the coherent light to the illuminated region LZ also changes with time.

被照明領域LZを基準にして考えると、被照明領域LZ内の各位置には絶えずコヒーレント光が入射してくるが、その入射方向は、図1に矢印A1で示すように、常に変化し続けることになる。結果として、空間光変調器30の透過光によって形成された映像の各画素をなす光が、図1に矢印A2で示すように経時的に光路を変化させながら、スクリーン15の特定の位置に投射されるようになる。   Considering the illuminated area LZ as a reference, coherent light constantly enters each position in the illuminated area LZ, but the incident direction constantly changes as indicated by an arrow A1 in FIG. It will be. As a result, the light forming each pixel of the image formed by the light transmitted through the spatial light modulator 30 is projected to a specific position on the screen 15 while changing the optical path over time as indicated by an arrow A2 in FIG. Will come to be.

なお、コヒーレント光はホログラム記録媒体55上を連続的に走査する。したがって、照射装置60から被照明領域LZへのコヒーレント光の入射位置が連続的に変化し、これにともなって、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、走査デバイス65の反射デバイス66はMEMSミラーやポリゴンミラー等から構成されるが、実際に市販されているMEMSミラーやポリゴンミラー等の反射デバイス66の周波数は通常数百Hz以上であり、数万Hzにも達する反射デバイス66も珍しくない。   The coherent light continuously scans on the hologram recording medium 55. Therefore, the incident position of the coherent light from the irradiation device 60 to the illuminated region LZ changes continuously, and accordingly, the incident direction of the coherent light from the projection device 20 to the screen 15 also changes continuously. Here, if the incident direction of the coherent light from the projection device 20 to the screen 15 changes only slightly (for example, several degrees), the speckle pattern generated on the screen 15 also changes greatly, and an uncorrelated speckle pattern. Are sufficiently superimposed. In addition, although the reflection device 66 of the scanning device 65 is configured by a MEMS mirror, a polygon mirror, or the like, the frequency of the reflection device 66 such as a MEMS mirror or a polygon mirror that is actually commercially available is usually several hundred Hz or more. A reflection device 66 reaching tens of thousands of Hz is not uncommon.

以上のことから、上述してきた本実施の形態によれば、映像を表示しているスクリーン15上の各位置において時間的にコヒーレント光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察されることになる。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、スクリーン15に表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。   From the above, according to this embodiment described above, the incident direction of coherent light changes temporally at each position on the screen 15 displaying an image, and this change is 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を原因とするスクリーン側でのスペックルだけでなく、スクリーンに投射される前におけるコヒーレント光の散乱を原因とする投射装置側でのスペックルも発生し得る。この投射装置側で発生したスペックルパターンは、空間光変調器30を介してスクリーン15上に投射されることによって、観察者に認識され得るようにもなる。しかしながら、上述してきた本実施の形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体55上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器30が重ねられた被照明領域LZの全域を照明するようになる。すなわち、ホログラム記録媒体55が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域LZ、さらには、空間光変調器30を介してスクリーン15を照明するようになる。このようなホログラム記録媒体55での新たな波面の形成により、投射装置側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。   Note that conventional speckles observed by humans include not only speckles on the screen caused by scattering of coherent light on the screen 15, but also scattering of coherent light before being projected on the screen. Speckle on the projection device side can also occur. The speckle pattern generated on the projection device 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 present embodiment described above, the coherent light continuously scans on the hologram recording medium 55, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 is the spatial light modulator 30. Are illuminated over the entire illuminated area LZ. That is, the hologram recording medium 55 forms a new wavefront that is separate from the wavefront used to form the speckle pattern, and the illumination area LZ and further the spatial light modulator 30 are formed in a complex and uniform manner. Through this, the screen 15 is illuminated. Due to the formation of a new wavefront on the hologram recording medium 55, the speckle pattern generated on the projection apparatus side is made invisible.

ところで、前掲の非特許文献1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, Non-Patent Document 1 described above proposes a method using a numerical value called speckle contrast (unit%) as a parameter indicating the degree of speckle generated on the screen. 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〜図5を参照しながら説明してきた投射型映像表示装置10について、スペックルコントラストを測定したところ、3.0%となった(条件1)。また、上述の光学素子50として、反射型の体積型ホログラムに代えて、特定の再生照明光を受けた場合に散乱板6の像5を再生し得るように計算機を用いて設計された凹凸形状を有する計算機合成ホログラム(CGH)としてのレリーフ型ホログラムを用いた場合についてのスペックルコントラストは3.7%となった(条件2)。HDTV(高精細テレビ)の映像表示用途にて、観察者が肉眼観察した場合に輝度ムラ模様がほとんど認識できないレベルとして、スペックルコントラスト6.0%以下という基準(たとえば、WO/2001/081996号公報参照)が示されているが、上述してきた本実施の形態はこの基準を十分に満たしている。また、実際に肉眼観察したところ、視認され得る程度の輝度ムラ(明るさのムラ)は発生していなかった。   When the speckle contrast was measured for the projection display apparatus 10 described with reference to FIGS. 1 to 5, it was 3.0% (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 reflective volume hologram. The speckle contrast in the case of using the relief type hologram as a computer-generated hologram (CGH) having a ratio of 3.7% was (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 present embodiment described above sufficiently satisfies this criterion. In addition, when actually observed with the naked eye, brightness unevenness (brightness unevenness) that could be visually recognized did not occur.

一方、レーザ光源からのレーザ光を単なる平行光束として空間光変調器30を照明した場合、すなわち、図1に示された投射型映像表示装置10の空間光変調器30に、走査デバイス65や光学素子50を介さず、レーザ光源61aからのコヒーレント光を平行光束に整形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 spatial light modulator 30 is illuminated with the laser light from the laser light source as a mere parallel light beam, that is, the scanning device 65 or the optical device is added to the spatial light modulator 30 of the projection display apparatus 10 shown in FIG. When the coherent light from the laser light source 61a was shaped into a parallel light beam and entered without passing through the element 50, the speckle contrast was 20.7% (Condition 3). Under these conditions, a spot-like luminance unevenness pattern was observed quite noticeably by visual observation.

また、光源61aを緑色のLED(非コヒーレント光源)に交換し、このLED光源からの光を空間光変調器30に入射させた場合、すなわち、図1に示された投射型映像表示装置10の空間光変調器30に、走査デバイス65や光学素子50を介さず、LED光源からの非コヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは4.0%となった(条件4)。この条件下では、肉眼観察で視認され得る程度の輝度ムラ(明るさのムラ)は発生していなかった。   Further, when the light source 61a is replaced with a green LED (non-coherent light source) and light from the LED light source is incident on the spatial light modulator 30, that is, the projection type video display device 10 shown in FIG. When the non-coherent light from the LED light source was incident as a parallel light beam on the spatial light modulator 30 without passing through the scanning device 65 and the optical element 50, the speckle contrast was 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、上述してきた本実施の形態によれば、次の利点を享受することもできる。   In addition, according to the above-described embodiment, the following advantages can be obtained.

上述してきた本実施の形態によれば、照射装置60から照射されたコヒーレント光からなる再生照明光Laは、光学素子50に向けて一定の方向dsに沿って進み、当該光学素子50のホログラム記録媒体55の各位置へ入射する。すなわち、照射装置60から照射されたコヒーレント光からなる再生照明光Laは、平行光束をなす光線の光路を辿って、当該光学素子50のホログラム記録媒体55の各位置へ入射するようになる。したがって、ホログラム記録媒体55は、平行光束としての再生照明光Laによってそのブラッグ条件が満たされるようになっていればよい。このような本実施の形態によるホログラム記録媒体55によれば、以下のように再生照明光Laの取り扱いが格段に容易化され得る。   According to the present embodiment described above, the reproduction illumination light La composed of coherent light emitted from the irradiation device 60 travels along the fixed direction ds toward the optical element 50, and the hologram recording of the optical element 50 is performed. The light enters each position of the medium 55. That is, the reproduction illumination light La made of coherent light irradiated from the irradiation device 60 follows the optical path of the light beam forming the parallel light flux and enters each position of the hologram recording medium 55 of the optical element 50. Therefore, the hologram recording medium 55 only needs to satisfy the Bragg condition by the reproduction illumination light La as a parallel light beam. According to the hologram recording medium 55 according to the present embodiment, the handling of the reproduction illumination light La can be greatly facilitated as follows.

本実施の形態とは異なり、発散光束としての再生照明光によってそのブラッグ条件が満たされるようになるホログラム記録媒体を用いた場合、すなわち、発散光束をなす光線の光路を辿って進む再生照明光によってそのブラッグ条件が満たされるようになるホログラム記録媒体を用いた場合、照射装置からのコヒーレント光が、当該発散光束をなす光線の光路に沿って、ホログラム記録媒体に入射するようにしなければならない。この場合、当該発散光束の発散点(発散中心)をホログラム記録媒体に対して位置決めする必要が生じるが、本実施の形態では、コヒーレント光の進行方向dsのみをホログラム記録媒体55に対して調節すればよく、この点において再生照明光の取り扱いを簡略化することができる。また、発散光束は、発散点から離間するにつれて、光路幅がしだいに拡がっていくが、平行光束の光路幅は拡大しない。さらに、平行光束は、ミラー等の簡易な手段によって、光路を変更され得る。これらの点から、本実施の形態によれば、再生照明光の取り扱いを格段に容易化することができ、また、照明装置40を小型化することも可能となる。   Unlike the present embodiment, when a hologram recording medium whose Bragg condition is satisfied by the reproduction illumination light as a divergent light beam, that is, by the reproduction illumination light traveling along the optical path of the light beam forming the divergent light beam, is used. When a hologram recording medium that satisfies the Bragg condition is used, the coherent light from the irradiation device must be incident on the hologram recording medium along the optical path of the light beam forming the divergent light beam. In this case, it is necessary to position the divergence point (divergence center) of the divergent light beam with respect to the hologram recording medium. However, in this embodiment, only the traveling direction ds of the coherent light is adjusted with respect to the hologram recording medium 55. In this respect, handling of the reproduction illumination light can be simplified. In addition, the divergent light beam gradually expands as the distance from the diverging point increases, but the optical path width of the parallel light beam does not increase. Further, the optical path of the parallel light beam can be changed by simple means such as a mirror. From these points, according to the present embodiment, the handling of the reproduction illumination light can be greatly facilitated, and the illumination device 40 can be downsized.

さらに、平行光束としての再生照明光Laによってそのブラッグ条件が満たされる本実施の形態によるホログラム記録媒体55は、平行光束を参照光Lrとして用いた上述の干渉露光法によって、作製され得る。平行光束からなる参照光Lrを用いてホログラム感光材料58を露光する場合、収束光束や発散光束からなる参照光を用いる場合と比較して、上述した再生照明光Laの取り扱いを容易化できるのと同様の理由で、参照光Lrの取り扱いを格段に容易化することができる。この点から、本実施の形態によれば、ホログラム記録媒体55の設計および大量複製を容易化することもできる。   Furthermore, the hologram recording medium 55 according to the present embodiment in which the Bragg condition is satisfied by the reproduction illumination light La as a parallel light beam can be manufactured by the above-described interference exposure method using the parallel light beam as the reference light Lr. When the hologram photosensitive material 58 is exposed using the reference light Lr composed of a parallel light beam, the handling of the reproduction illumination light La described above can be facilitated as compared with the case where the reference light composed of a convergent light beam or a divergent light beam is used. For the same reason, the handling of the reference light Lr can be greatly facilitated. From this point, according to the present embodiment, the design and mass replication of the hologram recording medium 55 can be facilitated.

また、上述してきた本実施の形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子50が、照射装置60から照射されるコヒーレント光のビーム形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。   Moreover, according to this Embodiment mentioned above, the optical element 50 for making speckle inconspicuous functions also as an optical member for shaping and adjusting the beam form of the coherent light irradiated from the irradiation apparatus 60. Can do. Therefore, the optical system can be reduced in size and simplified.

さらに、上述してきた本実施の形態によれば、ホログラム記録媒体55の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の位置に、散乱板6の像5を生成するとともに、当該像5に重ねて空間光変調器30が配置されている。このため、ホログラム記録媒体55で回折された光を、高効率で、映像形成のために利用することが可能となり、光源61aからの光の利用効率の面においても優れる。   Furthermore, according to the present embodiment described above, coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 generates the image 5 of the scattering plate 6 at the same position and overlaps the image 5. A spatial light modulator 30 is arranged. Therefore, the light diffracted by the hologram recording medium 55 can be used for image formation with high efficiency, and the use efficiency of light from the light source 61a is excellent.

〔変形〕
図1〜5に例示された一具体例に基づいて説明してきた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。
[Deformation]
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, unevenness in brightness (luminance unevenness, flicker) can be made inconspicuous.

また、上述した照明装置40をスキャナ(一例として、像読み取り装置)用の照明として用いてもよい。このような例においては、照明装置40の被照明領域LZ上にスキャンされるべき対象物を配置することにより、当該対象物上に生じるスペックルを目立たなくさせることができる。結果として、従来必要であった像補正手段等を不要にすることもできる。   Moreover, you may use the illuminating device 40 mentioned above as illumination for scanners (an image reading apparatus as an example). In such an example, the speckle generated on the target object can be made inconspicuous by arranging the target object to be scanned on the illuminated region LZ of the lighting device 40. As a result, it is possible to eliminate image correction means and the like that are conventionally required.

照明装置40がスキャナに組み込まれる場合には、照明装置40による被照明領域LZが、上述した形態と同様に、面であってもよい。あるいは、照明装置40による被照明領域LZが一方向に延びる細長い領域(線状とも呼ばれるような領域)であってもよい。この場合、スキャナに組み込まれた照明装置40が、前記一方向と直交する方向に沿って、対象物に対して相対移動することにより、二次元的な像情報を読み取ることも可能となる。   When the illuminating device 40 is incorporated in a scanner, the illuminated area LZ by the illuminating device 40 may be a surface as in the above-described form. Alternatively, the illuminated region LZ by the illumination device 40 may be an elongated region (region also called a linear shape) extending in one direction. In this case, two-dimensional image information can be read by the illuminating device 40 incorporated in the scanner moving relative to the object along a direction orthogonal to the one direction.

またさらに、図6に示すように、光学素子50が、重ならないようにして並べて配置された複数のホログラム記録媒体55−1,55−2,・・・を含んでいても良い。図6に示された各ホログラム記録媒体55−1,55−2,・・・は、それぞれ短冊状に形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各ホログラム記録媒体55−1,55−2,・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。各ホログラム記録媒体55−1,55−2,・・・は、それぞれ、重ならないようにして並べて配置された被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・に散乱板6の像5を生成する、言い換えると、被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・にコヒーレント光を照明するようになっている。各被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・は、一方向に延びる細長い領域(線状とも呼ばれるような領域)として形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。   Furthermore, as shown in FIG. 6, the optical element 50 may include a plurality of hologram recording media 55-1, 55-2,... Arranged side by side so as not to overlap. Each of the hologram recording media 55-1, 55-2,... Shown in FIG. 6 is formed in a strip shape, and is arranged side by side with no gap in a direction orthogonal to the longitudinal direction. Further, the hologram recording media 55-1, 55-2,... Are located on the same virtual plane. Each hologram recording medium 55-1, 55-2,... Has an image 5 of the scattering plate 6 in the illuminated areas LZ-1, LZ-2,. Generate, in other words, illuminate the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... With coherent light. Each of the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... Is formed as an elongated area extending in one direction (an area that is also referred to as a linear shape), and is arranged side by side in a direction orthogonal to the longitudinal direction. ing. In addition, each of the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... Is located on the same virtual plane.

図6に示された例では、次のようにして、被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・を照明するようにしてもよい。まず、照射装置60は、コヒーレント光が第1のホログラム記録媒体55−1の長手方向(前記一方向)に沿った経路PW2を繰り返し走査するように、光学素子50の第1のホログラム記録媒体55−1へ当該コヒーレント光を照射する。第1のホログラム記録媒体55−1の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、第1の照明領域LZ−1に重ねて線状あるいは細長状の散乱板6の像5を再生し、当該第1の照明領域LZ−1をコヒーレント光で照明するようになる。所定の時間が経過すると、照射装置60は、第1のホログラム記録媒体55−1に隣接する第2のホログラム記録媒体55−2上にコヒーレント光を照射し、第1の被照明領域LZ−1に代えて、第1の被照明領域LZ−1に隣接する第2の被照明領域LZ−2をコヒーレント光で照明する。以下、順に各ホログラム記録媒体にコヒーレント光を照射して、当該ホログラム記録媒体に対応する被照明領域をコヒーレント光で照明していく。このような方法によれば、照明装置を移動させることなく、二次元的な像情報を読み取ることが可能となる。   In the example shown in FIG. 6, the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... May be illuminated as follows. First, the irradiation device 60 repeatedly scans the first hologram recording medium 55 of the optical element 50 so that the coherent light repeatedly scans the path PW2 along the longitudinal direction (the one direction) of the first hologram recording medium 55-1. -1 is irradiated with the coherent light. The coherent light incident on each position of the first hologram recording medium 55-1 is superimposed on the first illumination area LZ-1 to reproduce the image 5 of the linear or elongated scattering plate 6, and the first One illumination area LZ-1 is illuminated with coherent light. When a predetermined time elapses, the irradiation device 60 irradiates the second hologram recording medium 55-2 adjacent to the first hologram recording medium 55-1 with the coherent light, and the first illuminated region LZ-1 Instead, the second illuminated area LZ-2 adjacent to the first illuminated area LZ-1 is illuminated with coherent light. Hereinafter, the hologram recording medium is sequentially irradiated with coherent light, and the illuminated area corresponding to the hologram recording medium is illuminated with the coherent light. According to such a method, it is possible to read two-dimensional image information without moving the illumination device.

(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。
(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.

上述した形態において、照明装置40が、ホログラム記録媒体やレンズアレイ等からなる光拡散素子55を含む光学素子50を有し、光拡散素子55でプロファイルが整形されたコヒーレント光が空間光変調器30に直接入射する例を示した。しかしながら、このような構成に限られることなく、照明装置40および空間光変調器30を含む投射装置20の構成を適宜変更することができる。一例として、図10に示された例では、コヒーレント光の光路における照明装置40から空間光変調器30までの間に、インテグレーターロッド22およびリレー光学系23が、この順番で配置されている。また、図11に示された別の例では、コヒーレント光の光路における照明装置40から空間光変調器30までの間に、リレー光学系23のみが配置されている。   In the embodiment described above, the illumination device 40 has the optical element 50 including the light diffusing element 55 made of a hologram recording medium, a lens array, or the like, and the coherent light whose profile is shaped by the light diffusing element 55 is converted into the spatial light modulator 30. An example of direct incidence is shown. However, the configuration of the projection device 20 including the illumination device 40 and the spatial light modulator 30 can be appropriately changed without being limited to such a configuration. As an example, in the example shown in FIG. 10, the integrator rod 22 and the relay optical system 23 are arranged in this order between the illumination device 40 and the spatial light modulator 30 in the optical path of the coherent light. In another example shown in FIG. 11, only the relay optical system 23 is disposed between the illumination device 40 and the spatial light modulator 30 in the optical path of coherent light.

従来の多くの投射装置や投射表示装置、典型的には従来の大型の投射装置や投射表示装置では、空間光変調器よりも上流側に、照度分布を均一化させるためのインテグレーターロッドと、ある位置を進む光の断面情報を別の位置に伝達し得るリレー光学系と、が設けられている。上述した形態で説明した照明装置40は、このような従来の投射装置や投射表示装置にも適用することができ、一例として、図10に示すように、インテグレーターロッド22およびリレー光学系23をそのまま利用すること、或いは、図11に示すように、インテグレーターロッド22を取り除いてリレー光学系23をそのまま利用することが可能となる。なお、図11に示す例においては、リレー光学系23は、図10においてインテグレーターロッド22の入射面22aが配置されていた面VPでの光の断面情報を空間光変調器30に伝達し得るようになっている。すなわち、図11に示された例におけるリレー光学系23の光学素子50に対する相対位置は、図10における光学素子50に対するインテグレーターロッド22の入射面22aの相対位置と一致している。   Many conventional projection devices and projection display devices, typically large conventional projection devices and projection display devices, have an integrator rod for making the illuminance distribution uniform upstream of the spatial light modulator. A relay optical system capable of transmitting cross-sectional information of the light traveling through the position to another position. The illumination device 40 described in the above-described embodiment can be applied to such a conventional projection device and projection display device. As an example, as shown in FIG. 10, the integrator rod 22 and the relay optical system 23 are used as they are. It is possible to use the relay optical system 23 as it is by removing the integrator rod 22 as shown in FIG. In the example shown in FIG. 11, the relay optical system 23 can transmit to the spatial light modulator 30 the light cross-section information on the surface VP on which the incident surface 22 a of the integrator rod 22 is disposed in FIG. 10. It has become. That is, the relative position of the relay optical system 23 in the example shown in FIG. 11 with respect to the optical element 50 matches the relative position of the incident surface 22a of the integrator rod 22 with respect to the optical element 50 in FIG.

(投射型映像表示装置)
また、ホログラム記録媒体55が、空間光変調器30の入射面に対応した形状を有した平面状の散乱板6を用いて、干渉露光法により作製される例を示したが、これに限られず、ホログラム記録媒体55が、何らかのパターンを有した散乱板を用いて、干渉露光法により作製されてもよい。この場合、ホログラム記録媒体55によって、何らかのパターンを持った散乱板の像が再生されるようになる。言い換えると、光学素子50(ホログラム記録媒体55)は、何らかのパターンを持った被照明領域LZを照明するようになる。この光学素子50を用いる場合、空間光変調器30を、さらには投射光学系25をも上述の一実施の形態における投射型映像表示装置10から省き、スクリーン15を被照明領域LZと重なる位置に配置することによって、スクリーン15上にホログラム記録媒体55に記録された何らかのパターンを表示することが可能となる。この表示装置においても、コヒーレント光がホログラム記録媒体55上を走査するように、照射装置60が光学素子50にコヒーレント光を照射することによって、スクリーン15上でのスペックルを目立たなくさせることができる。
(Projection-type image display device)
Moreover, although the example in which the hologram recording medium 55 is manufactured by the interference exposure method using the planar scattering plate 6 having a shape corresponding to the incident surface of the spatial light modulator 30 is shown, the present invention is not limited thereto. The hologram recording medium 55 may be manufactured by an interference exposure method using a scattering plate having a certain pattern. In this case, the image of the scattering plate having a certain pattern is reproduced by the hologram recording medium 55. In other words, the optical element 50 (hologram recording medium 55) illuminates the illuminated area LZ having a certain pattern. When this optical element 50 is used, the spatial light modulator 30 and the projection optical system 25 are also omitted from the projection-type image display device 10 in the above-described embodiment, and the screen 15 is positioned so as to overlap the illuminated area LZ. By disposing, it is possible to display some pattern recorded on the hologram recording medium 55 on the screen 15. Also in this display device, the speckles on the screen 15 can be made inconspicuous by the irradiation device 60 irradiating the optical element 50 with the coherent light so that the coherent light scans the hologram recording medium 55. .

図7には、このような変形の一具体例が開示されている。図示する例において、光学素子50は、第1〜第3のホログラム記録媒体55−1,55−2,55−3を含んでいる。第1〜第3のホログラム記録媒体55−1,55−2,55−3は、互いに重ならないように位置をずらして、光学素子50の入射面と平行な面上に配置されている。各ホログラム記録媒体55−1,55−2,55−3は、矢印の輪郭を有した像5を再生することができる、言い換えると、矢印の輪郭を有した被照明領域LZ−1,LZ−2,LZ−3をコヒーレント光で照明することができるようになっている。各ホログラム記録媒体55−1,55−2,55−3にそれぞれ対応した第1〜第3の被照明領域LZ−1,LZ−2,LZ−3は、同一の仮想面上に、互いに重ならないように配置されている。とりわけ図示する例では、各被照明領域LZ−1,LZ−2,LZ−3をなす矢印によって示される向きがすべて同一で、この向きに沿って第1〜第3被照明領域LZ−1,LZ−2,LZ−3が順に位置している。例えば、照射装置60からのコヒーレント光が第1ホログラム記録媒体55−1上を走査している場合には、最も後方に位置する第1の被照明領域LZ−1が照明される。一例として次に、図7に示すように、照射装置60からのコヒーレント光が第2ホログラム記録媒体55−2上を走査するようになり、真ん中に位置する第2の被照明領域LZ−2が照明される。その後、照射装置60からのコヒーレント光が第3ホログラム記録媒体55−3上を走査するようになると、最も前方に位置する第3の被照明領域LZ−3が照明される。   FIG. 7 discloses a specific example of such a modification. In the illustrated example, the optical element 50 includes first to third hologram recording media 55-1, 55-2, and 55-3. The first to third hologram recording media 55-1, 55-2, and 55-3 are arranged on surfaces parallel to the incident surface of the optical element 50 so as not to overlap each other. Each of the hologram recording media 55-1, 55-2, 55-3 can reproduce the image 5 having the outline of the arrow, in other words, the illuminated areas LZ-1, LZ- having the outline of the arrow. 2 and LZ-3 can be illuminated with coherent light. The first to third illuminated areas LZ-1, LZ-2, and LZ-3 respectively corresponding to the hologram recording media 55-1, 55-2, and 55-3 overlap each other on the same virtual plane. It is arranged not to become. In particular, in the illustrated example, the directions indicated by the arrows forming the illuminated areas LZ-1, LZ-2, and LZ-3 are all the same, and the first to third illuminated areas LZ-1, LZ-2 and LZ-3 are positioned in this order. For example, when the coherent light from the irradiation device 60 is scanning on the first hologram recording medium 55-1, the first illuminated region LZ-1 located at the rearmost side is illuminated. As an example, next, as shown in FIG. 7, the coherent light from the irradiation device 60 scans the second hologram recording medium 55-2, and the second illuminated region LZ-2 located in the middle is Illuminated. Thereafter, when the coherent light from the irradiation device 60 scans over the third hologram recording medium 55-3, the third illuminated area LZ-3 located in the foremost position is illuminated.

(照射装置)
上述した形態では、照射装置60が、レーザ光源61aと、走査デバイス65と、を有する例を示した。走査デバイス65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8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8に示された例では、ミラー66aの第2の回動軸線RA2は、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系のY軸と平行に延びる第1回動軸線RA1と、直交している。そして、ミラー66aが、第1軸線RA1および第2軸線RA2の両方を中心として回動可能なため、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、ホログラム記録媒体55の板面上で二次元方向に移動可能となる。一例として図8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。
(Irradiation device)
In the embodiment described above, an example in which the irradiation device 60 includes the laser light source 61a and the scanning device 65 has been described. The scanning device 65 is a uniaxial rotation type reflection device 66 that changes the traveling direction of the coherent light by reflection, and the deflection that deflects the traveling direction of the coherent light traveling in various traveling directions from the reflecting device 66 in the same direction ds. Although the example which has the element 67 was shown, it is not restricted to this. As shown in FIG. 8, 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. 8, the second rotation axis RA2 of the mirror 66a is a first rotation axis RA1 extending in parallel with the Y axis of the XY coordinate system defined on the plate surface of the hologram recording medium 55. Are orthogonal. 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 IP <b> 2 of the coherent light from the irradiation device 60 to the optical element 50 can be moved in a two-dimensional direction on the plate surface of the hologram recording medium 55. As an example, as shown in FIG. 8, 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、ホログラム記録媒体55の板面上で二次元方向に移動させることができる。   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 hologram recording medium 55 can be moved in a two-dimensional direction on the plate surface.

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 include a device other than a reflection device (for example, the mirror device 66 described above) that changes the traveling direction of coherent light by reflection. 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.

そもそも、走査デバイス65は必須ではなく、照射装置60の光源61aが、光学素子50に対して変位可能(移動、揺動、回転)に構成され、光源61aの光学素子に対する変位によって、光源61aから照射されたコヒーレント光がホログラム記録媒体55上を走査するようにしてもよい。すなわち、光源61aから放出されたコヒーレント光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61aから放出されたコヒーレント光の光路を連続的に変化させることに代えて、光源61aの配向(配置や向き等)を変化させて、光源61aからコヒーレント光の放出方向を変化させるようにしてもよい。   In the first place, the scanning device 65 is not essential, and the light source 61a of the irradiation device 60 is configured to be displaceable (moving, swinging, rotating) with respect to the optical element 50, and from the light source 61a by the displacement of the light source 61a with respect to the optical element. The irradiated coherent light may be scanned on the hologram recording medium 55. That is, in addition to continuously changing the optical path of the coherent light emitted from the light source 61a, or instead of continuously changing the optical path of the coherent light emitted from the light source 61a, the orientation of the light source 61a. It is also possible to change the emission direction of coherent light from the light source 61a by changing (arrangement, orientation, etc.).

一具体例として、図9に示すように、照射装置60が、コヒーレント光を生成する光源61aと、光学素子50に対する光源61aの配置が変化し得るように当該光源61aを保持する保持機構69と、を有するようにしてもよい。この保持機構69は、光学素子50に対する光源61aの配置を変化させて、光源61aからのコヒーレント光がホログラム記録媒体55上を走査するようにしている。図9に示す例においても、ホログラム記録媒体55の各位置に入射するコヒーレント光の進行方向は一定の方向dsとなっている。そして、保持機構69は、当該コヒーレント光の進行方向と直交する方向に光源61aを並進(平行に移動)させるように構成されている。   As a specific example, as illustrated in FIG. 9, the irradiation device 60 includes a light source 61 a that generates coherent light, and a holding mechanism 69 that holds the light source 61 a so that the arrangement of the light source 61 a with respect to the optical element 50 can be changed. You may make it have. The holding mechanism 69 changes the arrangement of the light source 61 a with respect to the optical element 50 so that the coherent light from the light source 61 a scans on the hologram recording medium 55. Also in the example shown in FIG. 9, the traveling direction of the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 is a constant direction ds. The holding mechanism 69 is configured to translate (move in parallel) the light source 61a in a direction orthogonal to the traveling direction of the coherent light.

さらに、照射装置60の光源61aが、線状光線として整形されたレーザ光を発振する前提で説明してきたが、これに限られない。とりわけ、上述した形態では、光学素子50の各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子50によって、被照明領域LZの全域に入射するようになる光束に整形される。したがって、照射装置60の光源61aから光学素子50に照射されるコヒーレント光は精確に整形されていなくとも不都合は生じない。このため、光源61aから発生されるコヒーレント光は、発散光束であってもよい。また、光源61aから発生されるコヒーレント光の断面形状は、円でなく、楕円等であってもよい。さらには、光源61aから発生されるコヒーレント光の横モードがマルチモードであってもよい。   Furthermore, although the light source 61a of the irradiation device 60 has been described on the assumption that the laser light shaped as a linear light beam is oscillated, the present invention is not limited to this. In particular, in the above-described form, the coherent light irradiated to each position of the optical element 50 is shaped by the optical element 50 into a light beam that enters the entire illuminated area LZ. Therefore, there is no inconvenience even if the coherent light irradiated to the optical element 50 from the light source 61a of the irradiation device 60 is not accurately shaped. For this reason, the coherent light generated from the light source 61a may be a divergent light beam. Further, the cross-sectional shape of the coherent light generated from the light source 61a may be an ellipse or the like instead of a circle. Furthermore, the transverse mode of the coherent light generated from the light source 61a may be a multimode.

なお、光源61aが発散光束を発生させる場合、コヒーレント光は、光学素子50のホログラム記録媒体55に入射する際に、点ではなくある程度の面積を持った領域に入射することになる。この場合、ホログラム記録媒体55で回折されて被照明領域LZの各位置に入射する光は、角度を多重化されることになる。言い換えると、各瞬間において、被照明領域LZの各位置には、或る程度の角度範囲の方向からコヒーレント光が入射する。このような角度の多重化によって、スペックルをさらに効果的に目立たなくさせることができる。   When the light source 61a generates a divergent light beam, the coherent light is incident not on a point but in a region having a certain area when entering the hologram recording medium 55 of the optical element 50. In this case, the light diffracted by the hologram recording medium 55 and incident on each position of the illuminated area LZ is multiplexed in angle. In other words, at each moment, coherent light is incident on each position of the illuminated area LZ from a certain angle range. Speckle can be made more inconspicuous by such multiplexing of angles.

その一方で、ホログラム記録媒体やレンズアレイからなる光拡散素子55を用いて、より正確に整形された光で空間光変調器30を照明する観点からは、図2に二点鎖線で示すように、光源61aから走査デバイス65までの光路中にレンズ62を配置してもよい。このレンズ62は、当該レンズ62の光軸が光源61aから放射されるコヒーレント光の光軸と揃うように、位置決めされている。このようなレンズ62によれば、光源61aからの発散光を基準位置SP(図5参照)に集光して照射することが可能となる。この場合、コヒーレント光が、光学素子50の光拡散素子55の各位置に、より正確に予定した方向から入射することが可能となり、結果として、空間光変調器30を、より正確に、予定した方向から照明することが可能となる。これにより、光量損失を効果的に抑制しながら、上述してきた作用効果を奏することが可能となる。   On the other hand, from the viewpoint of illuminating the spatial light modulator 30 with more accurately shaped light using the light diffusing element 55 comprising a hologram recording medium or a lens array, as shown by a two-dot chain line in FIG. The lens 62 may be disposed in the optical path from the light source 61a to the scanning device 65. The lens 62 is positioned so that the optical axis of the lens 62 is aligned with the optical axis of the coherent light emitted from the light source 61a. According to such a lens 62, divergent light from the light source 61a can be condensed and irradiated on the reference position SP (see FIG. 5). In this case, the coherent light can be incident on each position of the light diffusing element 55 of the optical element 50 from a predetermined direction more accurately. As a result, the spatial light modulator 30 is scheduled more accurately. It becomes possible to illuminate from the direction. As a result, the above-described effects can be achieved while effectively suppressing the light loss.

上述した形態では、照射装置60が単一のレーザ光源61aのみを有する例を示したが、これに限られない。例えば、照射装置60が、同一波長域の光を発振する複数の光源を含んでいても良い。この場合、照明装置40は、被照明領域LZをより明るく照明することが可能となる。また、異なる固体のレーザ光源からのコヒーレント光は、互いに干渉性を有しない。したがって、無相関なスペックルパターンの多重化がさらに進み、スペックルをさらに目立たなくさせることができる。   In the embodiment described above, an example in which the irradiation device 60 has only a single laser light source 61a has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, the irradiation device 60 may include a plurality of light sources that oscillate light in the same wavelength region. In this case, the illumination device 40 can illuminate the illuminated area LZ more brightly. Further, coherent lights from different solid laser light sources do not have coherence with each other. Therefore, uncorrelated speckle patterns are further multiplexed, and speckles can be made less noticeable.

また、照射装置60が、異なる波長域のコヒーレント光を発生させる複数の光源を含んでいてもよい。この例によれば、単一レーザ光では表示することが困難な色を加法混色によって生成し、当該色で被照明領域LZを照明することができる。また、この場合、投射装置20または投射型映像表示装置10において、空間光変調器30が、例えばカラーフィルタを含んでおり、各波長域のコヒーレント光毎に変調画像の形成が可能である場合には、複数色で映像を表示することが可能となる。あるいは、空間光変調器30がカラーフィルタを含んでいなくとも、照射装置60が各波長域のコヒーレント光を時分割的に照射し、且つ、空間光変調器30が、照射されている波長域のコヒーレント光に対応した変調画像を形成するように時分割的に作動する場合にも、複数色で映像を表示することが可能となる。とりわけ、投射装置20または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を発生する光源と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、を含んでいる場合には、フルカラーで映像を表示することが可能となる。   Further, the irradiation device 60 may include a plurality of light sources that generate coherent light in different wavelength ranges. According to this example, a color that is difficult to display with a single laser beam can be generated by additive color mixing, and the illuminated area LZ can be illuminated with that color. In this case, in the projection apparatus 20 or the projection display apparatus 10, the spatial light modulator 30 includes, for example, a color filter, and a modulated image can be formed for each coherent light in each wavelength region. Makes it possible to display images 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 display apparatus 10, the irradiation device 60 includes a light source that generates coherent light in a wavelength region corresponding to red light, and a light source that generates coherent light in a wavelength region corresponding to green light. In the case where it includes a light source that generates coherent light in a wavelength range corresponding to blue light, it is possible to display an image in full color.

なお、光学素子50に含まれるホログラム記録媒体55は、波長選択性を有している。したがって、照射装置60が異なる波長域の光源を含んでいる場合には、ホログラム記録媒体55が、各光源で発生されるコヒーレント光の波長域にそれぞれ対応したホログラム要素を、積層した状態で、含むようにしてもよい。各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素は、例えば、図3および図4を参照しながら既に説明した方法において、露光用の光(参照光Lrおよび物体光Lo)として、対応する波長域のコヒーレント光を用いることにより、作製され得る。また、各波長域のホログラム要素を積層してホログラム記録媒体55を作製することに代え、各波長域のコヒーレント光からなる物体光Loおよび参照光Lrを、それぞれ同時にホログラム感光材料58に露光して、単一のホログラム記録媒体55によって、複数の波長域の光をそれぞれ回折するようにしてもよい。   Note that the hologram recording medium 55 included in the optical element 50 has wavelength selectivity. Therefore, when the irradiation device 60 includes light sources having different wavelength ranges, the hologram recording medium 55 includes the hologram elements corresponding to the wavelength ranges of the coherent light generated by the respective light sources in a stacked state. You may make it. The hologram element for coherent light in each wavelength region is obtained by using, for example, the coherent light in the corresponding wavelength region as exposure light (reference light Lr and object light Lo) in the method already described with reference to FIGS. It can be made by using light. Further, instead of stacking hologram elements in each wavelength region to produce the hologram recording medium 55, the object light Lo and the reference light Lr made of coherent light in each wavelength region are simultaneously exposed to the hologram photosensitive material 58, respectively. A single hologram recording medium 55 may diffract light in a plurality of wavelength ranges.

(光学素子)
上述した形態において、光学素子50が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム55からなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子50は複数のホログラム記録媒体55を含んでいてもよい。また、光学素子50は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子50は、透過型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、レリーフ型(エンボス型)のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。
(Optical element)
In the embodiment described above, an example in which the optical element 50 includes the reflective volume hologram 55 using a photopolymer has been described, but the present invention is not limited thereto. As already described, the optical element 50 may include a plurality of hologram recording media 55. Further, 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 transmission type volume hologram recording medium or a relief type (emboss type) hologram recording medium.

レリーフ(エンボス)型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、新たなスペックル生成要因となる可能性があり、この点において体積型ホログラムの方が好ましい。体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率変調パターン(屈折率分布)としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。   In the relief (embossed) hologram, hologram interference fringes are recorded by the concavo-convex structure on the surface. However, in the case of this relief type hologram, scattering due to the uneven structure on the surface may become a new speckle generation factor. In this respect, the volume type hologram is preferable. In the volume hologram, since the hologram interference fringe is recorded as a refractive index modulation pattern (refractive index distribution) inside the medium, it is not affected by scattering due to the uneven structure on the surface.

もっとも、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が新たなスペックル生成要因となる可能性がある。この点において、ホログラム記録媒体55としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムの方が好ましい。   However, in the case of a volume hologram that is recorded using a photosensitive medium containing a silver salt material, scattering by silver salt particles may be a new speckle generation factor. In this respect, the hologram recording medium 55 is preferably a volume hologram using a photopolymer.

また、図3に示す露光工程では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、レンズを用いた記録を行うことにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。ただ、フーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を用いる場合には、像再生時にもレンズを使用してもよい。   In addition, in the exposure process shown in FIG. 3, a so-called Fresnel type hologram recording medium is produced. However, a Fourier transform type hologram recording medium obtained by performing recording using a lens may be produced. Absent. However, when a Fourier transform type hologram recording medium is used, a lens may also be used during image reproduction.

また、ホログラム記録媒体55に形成されるべき縞状パターン(屈折率変調パターンや凹凸パターン)は、現実の物体光Loおよび参照光Lrを用いることなく、予定した再生照明光Laの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られたホログラム記録媒体55は、計算機合成ホログラムとも呼ばれる。また上述した変形例のように波長域の互いに異なる複数のコヒーレント光が照射装置60から照射される場合には、計算機合成ホログラムとしてのホログラム記録媒体55は、各波長域のコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられた複数の領域に平面的に区分けされ、各波長域のコヒーレント光は対応する領域で回折されて像を再生するようにしてもよい。   Further, the striped pattern (refractive index modulation pattern or concave / convex pattern) to be formed on the hologram recording medium 55 does not use the actual object light Lo and reference light Lr, but the planned wavelength and incident direction of the reproduction illumination light La. In addition, it may be designed using a computer based on the shape and position of the image to be reproduced. The hologram recording medium 55 obtained in this way is also called a computer-generated hologram. When a plurality of coherent lights having different wavelength ranges are irradiated from the irradiation device 60 as in the above-described modification, the hologram recording medium 55 as a computer-generated hologram corresponds to each coherent light in each wavelength range. The coherent light in each wavelength region may be diffracted in the corresponding region to reproduce an image.

さらに、上述した形態において、光学素子50が、各位置に照射されたコヒーレント光を拡げて、当該拡げたコヒーレント光を用いて被照明領域LZの全域を照明する光拡散素子乃至光拡散要素として、ホログラム記録媒体55を、有している例を示したが、これに限られない。光学素子50は、ホログラム記録媒体55に代えて或いはホログラム記録媒体55に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域LZの全域をコヒーレント光で照明する光拡散素子としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。光拡散素子として機能するレンズアレイの具体例として、拡散機能を付与された全反射型または屈折型のフレネルレンズやフライアイレンズ等を挙げることができる。このような照明装置40においても、照射装置60が、レンズアレイからなる光拡散素子上をコヒーレント光が走査するようにして、光学素子50にコヒーレント光を照射するようにし、且つ、照射装置60から光学素子50の各位置に入射したコヒーレント光が、光拡散素子をなすレンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域LZを照明するよう、照射装置60および光学素子50を構成しておくことにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。また、光学素子50がレンズアレイ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55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(修正・変更)を行うことが可能である。   Furthermore, in the embodiment described above, the optical element 50 expands the coherent light irradiated to each position, and uses the expanded coherent light as a light diffusing element or light diffusing element that illuminates the entire illuminated area LZ. Although the example which has the hologram recording medium 55 was shown, it is not restricted to this. The optical element 50 changes or diffuses the traveling direction of the coherent light irradiated to each position instead of the hologram recording medium 55 or in addition to the hologram recording medium 55, and diffuses the entire illuminated area LZ with coherent light. You may make it have a lens array as a light-diffusion element to illuminate. 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. 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. The irradiation device 60 and the optical element 50 are configured so that the coherent light incident on each position of the optical element 50 is changed in the traveling direction by the lens array that forms the light diffusing element and illuminates the illuminated area LZ. Thus, speckle can be effectively inconspicuous. Further, in the aspect in which the optical element 50 includes the lens array, other configurations such as the irradiation device 60, the spatial light modulator 30, the projection optical system 25, and the screen are similar to the aspect in which the optical element 50 includes the hologram recording medium 55. Various modifications (corrections / changes) can be made to 15.

(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55やレンズアレイ等から構成される光拡散素子55が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が二次元的な被照明領域LZを照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55やレンズアレイ等から構成される光拡散素子55が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が二次元的な被照明領域LZを照明してもよい(図8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 device 60 is configured so 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 55 of the optical element 50, a lens array, and the like. The element 55 is configured to diffuse (spread and diverge) the coherent light irradiated to each position in a two-dimensional direction, whereby the illumination device 40 illuminates the two-dimensional illuminated region LZ. An example to do. 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 A light diffusing element 55 including a hologram recording medium 55 and a lens array of the optical element 50 is configured to diffuse (spread and diverge) the coherent light irradiated to each position in a two-dimensional direction. Thereby, the illuminating device 40 may illuminate the two-dimensional illuminated area LZ (the aspect already described with reference to FIG. 8).

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55やレンズアレイ等から構成される光拡散素子55が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が一次元的な被照明領域LZを照明するようにしてもよい。この態様において、照射装置60によるコヒーレント光の走査方向と、光学素子のホログラム記録媒体55やレンズアレイ等から構成される光拡散素子55の拡散方向(拡げる方向)と、が平行となるようにしてもよい。   Further, as already mentioned, the irradiation device 60 is configured to be able to scan the coherent light on the optical element 50 in a one-dimensional direction, and from the hologram recording medium 55 or the lens array of the optical element 50. The configured light diffusing element 55 is configured to diffuse (spread and diverge) the coherent light irradiated to each position in a one-dimensional direction. The illumination area LZ may be illuminated. In this aspect, the scanning direction of the coherent light by the irradiation device 60 and the diffusion direction (expanding direction) of the light diffusing element 55 including the hologram recording medium 55 or the lens array of the optical element are parallel to each other. Also good.

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55やレンズアレイ等から構成される光拡散素子55が各位置に照射されたコヒーレント光を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、既に説明したように、光学素子50が複数の光拡散素子55を有し、各光拡散素子55に対応した被照明領域LZを順に照明していくことによって、照明装置40が二次元的な領域を照明するようにしてもよい。この際、各被照明領域LZが、人間の目では同時に照明されているかのような速度で、順に照明されていってもよいし、あるいは、人間の目でも順番に照明していると認識できるような遅い速度で、順に照明されていってもよい。   Further, the irradiation device 60 is configured to be able to scan the coherent light on the optical element 50 in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction, and is configured from the hologram recording medium 55 of the optical element 50, a lens array, or the like. The diffusing element 55 may be configured to diffuse (spread and diverge) the coherent light irradiated to each position in a one-dimensional direction. In this aspect, as already described, the optical element 50 has a plurality of light diffusing elements 55, and the illumination device 40 is illuminated by sequentially illuminating the illuminated region LZ corresponding to each light diffusing element 55. A dimensional area may be illuminated. At this time, each illuminated area LZ may be sequentially illuminated at a speed as if it were illuminated simultaneously by the human eye, or it can be recognized that the illuminated area LZ is also illuminated sequentially by the human eye. It may be illuminated sequentially at such a slow speed.

(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
55 ホログラム記録媒体
58 ホログラム感光材料
60 照射装置
61a 光源
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(集光レンズ)
69 保持機構
LZ 被照明領域
5 Image 6 Scattering plate 10 Projection type image display device 15 Screen 20 Projection device 25 Projection optical system 30 Spatial light modulator 40 Illumination device 50 Optical element 55 Hologram recording medium 58 Hologram photosensitive material 60 Irradiation device 61a Light source 65 Scanning device 66 Mirror device (Reflection device)
66a Mirror (reflective surface)
67 Deflector (Condenser lens)
69 Holding mechanism LZ Illuminated area

Claims (14)

ホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に前記コヒーレント光が一定の方向に沿って入射し、且つ、前記照射装置から静止した前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記ホログラム記録媒体で回折されて少なくとも被照明領域の全域を照明し、これにより、前記ホログラム記録媒体上を前記コヒーレント光が走査している間、前記被照明領域の全域が照明され続けるように、前記照射装置および前記光学素子が配置され、
前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の光路を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記走査デバイスは、前記コヒーレント光を反射する反射面であって少なくとも一つの軸線を中心として回動可能な反射面を有した反射デバイスと、前記反射デバイスで反射された光の前記光学素子への入射方向を前記一定の方向に偏向させる偏向素子と、を有し、
前記照射装置は、前記光源から前記走査デバイスまでの光路中にレンズを有する、照明装置。
An optical element including a hologram recording medium;
An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light so that the coherent light scans on the hologram recording medium,
The coherent light is incident on each position of the hologram recording medium from the irradiation device along a certain direction, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium stationary from the irradiation device is the hologram. The irradiation is performed so that the entire area of the illuminated area is continuously illuminated while being diffracted by the recording medium and illuminating at least the entire illuminated area and scanning the hologram recording medium with the coherent light. An apparatus and the optical element are arranged,
The irradiation apparatus includes a light source that generates the coherent light, and a scanning device that changes the optical path of the coherent light from the light source so that the coherent light scans the hologram recording medium. ,
The scanning device includes a reflecting device that reflects the coherent light and has a reflecting surface that can be rotated about at least one axis, and the light reflected by the reflecting device to the optical element. A deflecting element that deflects the incident direction in the constant direction,
The illumination device has a lens in an optical path from the light source to the scanning device.
入射光の光路を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に前記コヒーレント光が一定の方向に沿って入射し、且つ、前記照射装置から静止した前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記光拡散素子によって光路を変化させられて少なくとも被照明領域の全域を照明し、これにより、前記光拡散素子上を前記コヒーレント光が走査している間、前記被照明領域の全域が照明され続けるように、前記照射装置および前記光学素子が配置され、
前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の光路を変化させて、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、を有し、
前記走査デバイスは、前記コヒーレント光を反射する反射面であって少なくとも一つの軸線を中心として回動可能な反射面を有した反射デバイスと、前記反射デバイスで反射された光の前記光学素子への入射方向を前記一定の方向に偏向させる偏向素子と、を有し、
前記照射装置は、前記光源から前記走査デバイスまでの光路中にレンズを有する、照明装置。
An optical element including a light diffusing element that changes an optical path of incident light;
An irradiation device that irradiates the optical element with the coherent light so that coherent light scans the light diffusing element;
The coherent light is incident on each position of the light diffusing element from the irradiation device along a certain direction, and the coherent light incident on each position of the light diffusing element stationary from the irradiation device is the light. The light path is changed by the diffusing element to illuminate at least the entire illuminated area, so that the entire illuminated area continues to be illuminated while the coherent light is scanned over the light diffusing element. The irradiation device and the optical element are arranged,
The irradiation apparatus includes a light source that generates the coherent light, and a scanning device that changes the optical path of the coherent light from the light source so that the coherent light scans the light diffusing element. ,
The scanning device includes a reflecting device that reflects the coherent light and has a reflecting surface that can be rotated about at least one axis, and the light reflected by the reflecting device to the optical element. A deflecting element that deflects the incident direction in the constant direction,
The illumination device has a lens in an optical path from the light source to the scanning device.
前記拡散素子は、フライアイレンズである請求項2に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 2, wherein the diffusing element is a fly-eye lens. 前記反射面は、前記光源からのコヒーレント光を受ける基準位置を有し、
前記レンズは、前記光源からの発散光を基準位置に集光して照射し、
前記偏向素子は、前記基準位置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するように構成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置。
The reflective surface has a reference position for receiving coherent light from the light source;
The lens condenses and irradiates divergent light from the light source at a reference position,
The illumination device according to any one of claims 1 to 3, wherein the deflecting element is configured to collimate a divergent light beam diverging from the reference position and convert the divergent light beam into a parallel light beam.
前記光源は、横マルチモードのコヒーレント光を放出する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の照明装置。   The illuminating device according to claim 1, wherein the light source emits lateral multimode coherent light. 前記光源から放出されたコヒーレント光の断面形状は楕円形状となっている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の照明装置。   The illumination device according to any one of claims 1 to 4, wherein a cross-sectional shape of the coherent light emitted from the light source is an elliptical shape. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置された空間光変調器と、を備える投射装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 6,
A spatial light modulator disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device.
前記空間光変調器上に得られる変調画像をスクリーン上に投射する投射光学系を、さらに備える、請求項7に記載の投射装置。   The projection apparatus according to claim 7, further comprising a projection optical system that projects a modulated image obtained on the spatial light modulator onto a screen. コヒーレント光の光路における前記照明装置から前記空間光変調器までの間に配置されたインテグレーターロッドを、さらに備える請求項7または8に記載の投射装置。   The projection device according to claim 7, further comprising an integrator rod disposed between the illumination device and the spatial light modulator in an optical path of coherent light. コヒーレント光の光路における前記インテグレーターロッドから前記空間光変調器までの間に配置されたリレー光学系を、さらに備える請求項9に記載の投射装置。   The projection apparatus according to claim 9, further comprising a relay optical system disposed between the integrator rod and the spatial light modulator in the optical path of coherent light. コヒーレント光の光路における前記照明装置から前記空間光変調器までの間に配置されたリレー光学系を、さらに備える請求項7または8に記載の投射装置。   The projection device according to claim 7, further comprising a relay optical system disposed between the illumination device and the spatial light modulator in an optical path of coherent light. 請求項7〜11のいずれか一項に記載の投射装置と、
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投影されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
The projection device according to any one of claims 7 to 11,
And a screen on which a modulated image obtained on the spatial light modulator is projected.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置されたスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 6,
A projection-type image display device comprising: a screen disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device.
入射光の光路を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光を生成する光源からの前記コヒーレント光の光路を変化させて、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、を備え、
前記走査デバイスから前記光拡散素子の各位置に前記コヒーレント光が一定の方向に沿って入射し、且つ、前記走査デバイスから静止した前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記光拡散素子によって光路を変化させられて少なくとも被照明領域の全域を照明し、これにより、前記光拡散素子上を前記コヒーレント光が走査している間、前記被照明領域の全域が照明され続けるように、前記走査デバイスおよび前記光学素子が配置され、
前記走査デバイスは、前記コヒーレント光を反射する反射面であって少なくとも一つの軸線を中心として回動可能な反射面を有した反射デバイスと、前記反射デバイスで反射された光の前記光学素子への入射方向を前記一定の方向に偏向させる偏向素子と、を有する、光学モジュール。
An optical element including a light diffusing element that changes an optical path of incident light;
A scanning device that changes the optical path of the coherent light from a light source that generates coherent light so that the coherent light scans over the light diffusing element; and
The coherent light is incident on each position of the light diffusing element from the scanning device along a certain direction, and the coherent light incident on each position of the light diffusing element stationary from the scanning device is the light. The light path is changed by the diffusing element to illuminate at least the entire illuminated area, so that the entire illuminated area continues to be illuminated while the coherent light is scanned over the light diffusing element. The scanning device and the optical element are arranged,
The scanning device includes a reflecting device that reflects the coherent light and has a reflecting surface that can be rotated about at least one axis, and the light reflected by the reflecting device to the optical element. An optical module comprising: a deflecting element that deflects an incident direction in the predetermined direction.
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