JP6066384B2 - Projection device and projection-type image display device - Google Patents

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Description

本発明は、空間光変調器と空間光変調器をコヒーレント光で照明する照明装置とを有する投射装置、この投射装置を有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 a projection device having a spatial light modulator and an illumination device that illuminates the spatial light modulator with coherent light, and a projection-type image display device having the projection device, and in particular, makes speckle generation inconspicuous. The present invention relates to a projection device and a projection-type image display device that can perform the same.

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 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、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、スクリーン上で視認され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. In addition, even if the scattering plate is rotated, the position of the optical axis of the illumination light does not change, so that speckles visually recognized on the screen cannot be sufficiently suppressed.

ところで、昨今では、光学式プロジェクタに代表される投射装置に対し、小型化の要求が強まっている。その一方で、特許文献2に開示された方法では、スペックル低減のために散乱板を回転させる必要があり、そのような機械的な回転機構を含めることによって、投射装置が極端に大型化してしまう可能性もある。この点においても、特許文献2に開示された方法は好ましくない。   Nowadays, there is an increasing demand for miniaturization of projection apparatuses represented by optical projectors. On the other hand, in the method disclosed in Patent Document 2, it is necessary to rotate the scattering plate for speckle reduction. By including such a mechanical rotation mechanism, the projection apparatus becomes extremely large. There is also a possibility of end. Also in this point, the method disclosed in Patent Document 2 is not preferable.

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、コヒーレント光を用いた投射装置および投射型映像表示装置であって、装置の極端な大型化を防止しながら、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる投射装置および投射型映像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and is a projection device and a projection-type image display device using coherent light, and effectively prevents speckle while preventing the device from becoming extremely large. It is an object of the present invention to provide a projection device and a projection-type image display device that can be made inconspicuous.

本発明による第1の投射装置は、
矩形状の変調画像形成面を有する空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
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し、且つ、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前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記コヒーレント光が、前記ホログラム記録媒体上において、前記変調画像形成面をなす矩形状の一辺と平行な直線状の経路を繰り返し走査する、あるいは、前記変調画像形成面をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状の領域内を走査する。
A first projection device according to the present invention comprises:
A spatial light modulator having a rectangular modulation image forming surface;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a hologram recording medium;
The coherent light scans on the hologram recording medium, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium is diffracted by the hologram recording medium to illuminate the spatial light modulator. An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light,
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The coherent light repeatedly scans a linear path parallel to one side of the rectangular shape forming the modulation image forming surface on the hologram recording medium, or parallel to one side of the rectangular shape forming the modulation image forming surface. Scan within an elongated region extending in a different direction.

本発明による第1の投射装置において、前記ホログラム記録媒体は、前記変調画像形成面をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状であってもよい。   In the first projection device according to the present invention, the hologram recording medium may have an elongated shape extending in a direction parallel to one side of the rectangular shape forming the modulated image forming surface.

本発明による第2の投射装置は、
矩形状の変調画像形成面を有する空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
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し、且つ、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前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記ホログラム記録媒体は、前記変調画像形成面をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状である。
The second projection device according to the present invention is:
A spatial light modulator having a rectangular modulation image forming surface;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a hologram recording medium;
The coherent light scans on the hologram recording medium, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium is diffracted by the hologram recording medium to illuminate the spatial light modulator. An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light,
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The hologram recording medium has an elongated shape extending in a direction parallel to one side of the rectangular shape forming the modulated image forming surface.

本発明による第1または第2の投射装置において、前記矩形状の前記一辺は、前記矩形状の短辺であってもよい。   In the first or second projection device according to the present invention, the one side of the rectangular shape may be the short side of the rectangular shape.

本発明による第3の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
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し、且つ、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前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、を有し、
前記空間光変調器は、互いに平行な回動軸線を中心として回動可能な複数の反射面を含むデジタルマイクロミラーデバイスであり、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記コヒーレント光が、前記ホログラム記録媒体上において、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記反射面の前記回動軸線と平行な直線状の経路を繰り返し走査する、あるいは、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記反射面の前記回動軸線と平行な方向に延びる細長状の領域内を走査する。
The third projection device according to the present invention is:
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a hologram recording medium;
The coherent light scans on the hologram recording medium, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium is diffracted by the hologram recording medium to illuminate the spatial light modulator. An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light,
The spatial light modulator is a digital micromirror device including a plurality of reflecting surfaces that can be rotated around rotation axes that are parallel to each other.
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The coherent light repeatedly scans a linear path parallel to the rotational axis of the reflection surface of the digital micromirror device on the hologram recording medium, or of the reflection surface of the digital micromirror device. The inside of the elongate area | region extended in the direction parallel to the said rotation axis is scanned.

本発明による第3の投射装置において、前記ホログラム記録媒体は、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記反射面の前記回動軸線と平行な方向に延びる細長状であってもよい。   In the third projection apparatus according to the present invention, the hologram recording medium may have an elongated shape extending in a direction parallel to the rotation axis of the reflection surface of the digital micromirror device.

本発明による第4の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
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し、且つ、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前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、を有し、
前記空間光変調器は、互いに平行な回動軸線を中心として回動可能な複数の反射面を含むデジタルマイクロミラーデバイスであり、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記ホログラム記録媒体は、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記反射面の前記回動軸線と平行な方向に延びる細長状である。
A fourth projection device according to the present invention includes:
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a hologram recording medium;
The coherent light scans on the hologram recording medium, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium is diffracted by the hologram recording medium to illuminate the spatial light modulator. An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light,
The spatial light modulator is a digital micromirror device including a plurality of reflecting surfaces that can be rotated around rotation axes that are parallel to each other.
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The hologram recording medium has an elongated shape extending in a direction parallel to the rotation axis of the reflection surface of the digital micromirror device.

本発明による第5の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
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し、且つ、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前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からのコヒーレント光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置され、前記照射装置からのコヒーレント光を反射して前記空間光変調器へ向ける反射面を含む偏向素子と、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記コヒーレント光が、前記ホログラム記録媒体上において、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏向素子の前記反射面への法線方向との両方向に直交する方向と平行な直線状の経路を繰り返し走査する、あるいは、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏向素子の前記反射面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状の領域内を走査する。
The fifth projection device according to the present invention is:
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a hologram recording medium;
The coherent light scans on the hologram recording medium, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium is diffracted by the hologram recording medium to illuminate the spatial light modulator. An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light;
It is arranged between the optical element and the spatial light modulator in the optical path of the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator, and reflects the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator. A deflecting element including a reflecting surface to be directed,
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The coherent light is linear on the hologram recording medium and parallel to a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the reflecting surface of the deflection element. In the elongated region extending in a direction perpendicular to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the reflecting surface of the deflection element. Scan.

本発明による第5の投射装置において、前記ホログラム記録媒体は、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏向素子の前記反射面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状であってもよい。   In the fifth projection apparatus according to the present invention, the hologram recording medium has a direction orthogonal to both a normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and a normal direction to the reflection surface of the deflection element. It may be an elongated shape.

本発明による第6の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
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し、且つ、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前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からのコヒーレント光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置され、前記照射装置からのコヒーレント光を反射して前記空間光変調器へ向ける反射面を含む偏向素子と、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記ホログラム記録媒体は、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏向素子の前記反射面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状である。
A sixth projection device according to the present invention includes:
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a hologram recording medium;
The coherent light scans on the hologram recording medium, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium is diffracted by the hologram recording medium to illuminate the spatial light modulator. An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light;
It is arranged between the optical element and the spatial light modulator in the optical path of the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator, and reflects the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator. A deflecting element including a reflecting surface to be directed,
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The hologram recording medium has an elongated shape extending in a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the reflecting surface of the deflection element.

本発明による第7の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
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し、且つ、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前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からのコヒーレント光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置され、特定の偏光成分の光を反射し他の偏光成分の光を透過する分離面を有した偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記コヒーレント光が、前記ホログラム記録媒体上において、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏光ビームスプリッターの前記分離面への法線方向との両方向に直交する方向と平行な直線状の経路を繰り返し走査する、あるいは、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏光ビームスプリッターの前記分離面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状の領域内を走査する。
A seventh projection device according to the present invention is:
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a hologram recording medium;
The coherent light scans on the hologram recording medium, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium is diffracted by the hologram recording medium to illuminate the spatial light modulator. An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light;
Located between the optical element and the spatial light modulator in the optical path of the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator, reflects light of a specific polarization component and transmits light of another polarization component A polarizing beam splitter having a separating surface to be
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
On the hologram recording medium, the coherent light is a straight line parallel to a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the separation surface of the polarization beam splitter. An elongated region extending in a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the separation surface of the polarization beam splitter. Scan inside.

本発明による第7の投射装置において、前記ホログラム記録媒体は、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏光ビームスプリッターの前記分離面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状であってもよい。   In the seventh projection apparatus according to the present invention, the hologram recording medium is a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the separation surface of the polarization beam splitter. It may be an elongated shape extending in the direction.

本発明による第8の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
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し、且つ、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前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からのコヒーレント光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置され、特定の偏光成分の光を反射し他の偏光成分の光を透過する分離面を有した偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記ホログラム記録媒体は、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏光ビームスプリッターの前記分離面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状である。
The eighth projection apparatus according to the present invention is
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a hologram recording medium;
The coherent light scans on the hologram recording medium, and the coherent light incident on each position of the hologram recording medium is diffracted by the hologram recording medium to illuminate the spatial light modulator. An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light;
Located between the optical element and the spatial light modulator in the optical path of the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator, reflects light of a specific polarization component and transmits light of another polarization component A polarizing beam splitter having a separating surface to be
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The hologram recording medium has an elongated shape extending in a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the separation surface of the polarization beam splitter.

本発明による第7または第8の投射装置において、前記照射装置は、前記偏光ビームスプリッターの前記分離面で反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光が前記空間光変調器を証明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射するようにしてもよい。   In the seventh or eighth projection device according to the present invention, the irradiation device is configured so that coherent light of a polarization component that is reflected by the separation surface of the polarization beam splitter proves the spatial light modulator. You may make it irradiate the said coherent light to the said optical element.

本発明による第9の投射装置は、
矩形状の変調画像形成面を有する空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、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進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、を有し、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記コヒーレント光が、前記光拡散素子上において、前記変調画像形成面をなす矩形状の一辺と平行な直線状の経路を繰り返し走査する、あるいは、前記変調画像形成面をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状の領域内を走査する。
The ninth projection apparatus according to the present invention is
A spatial light modulator having a rectangular modulation image forming surface;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a light diffusing element that changes a traveling direction of incident light; and
The coherent light scans the light diffusing element and the traveling direction of the coherent light incident on each position of the light diffusing element is changed by the light diffusing element to illuminate the spatial light modulator. An irradiating device for irradiating the optical element with the coherent light, and
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the light diffusing element overlap at least in part,
The coherent light repeatedly scans a linear path parallel to one side of the rectangular shape forming the modulation image forming surface on the light diffusing element, or parallel to one side of the rectangular shape forming the modulation image forming surface. Scan within an elongated region extending in a different direction.

本発明による第9の投射装置において、前記光拡散素子は、前記変調画像形成面をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状であってもよい。   In the ninth projection apparatus according to the present invention, the light diffusing element may have an elongated shape extending in a direction parallel to one side of the rectangular shape forming the modulated image forming surface.

本発明による第10の投射装置は、
矩形状の変調画像形成面を有する空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、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進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、を有し、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記光拡散素子は、前記変調画像形成面をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状である。
A tenth projection device according to the present invention is:
A spatial light modulator having a rectangular modulation image forming surface;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a light diffusing element that changes a traveling direction of incident light; and
The coherent light scans the light diffusing element and the traveling direction of the coherent light incident on each position of the light diffusing element is changed by the light diffusing element to illuminate the spatial light modulator. An irradiating device for irradiating the optical element with the coherent light, and
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the light diffusing element overlap at least in part,
The light diffusing element has an elongated shape extending in a direction parallel to one side of the rectangular shape forming the modulated image forming surface.

本発明による第9または第10の投射装置において、前記矩形状の前記一辺は、前記矩形状の短辺であってもよい。   In the ninth or tenth projection apparatus according to the present invention, the one side of the rectangular shape may be the short side of the rectangular shape.

本発明による第11の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、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進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、を有し、
前記空間光変調器は、互いに平行な回動軸線を中心として回動可能な複数の反射面を含むデジタルマイクロミラーデバイスであり、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記コヒーレント光が、前記光拡散素子上において、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記反射面の前記回動軸線と平行な直線状の経路を繰り返し走査する、あるいは、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記反射面の前記回動軸線と平行な方向に延びる細長状の領域内を走査する。
The eleventh projection apparatus according to the present invention is:
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a light diffusing element that changes a traveling direction of incident light; and
The coherent light scans the light diffusing element and the traveling direction of the coherent light incident on each position of the light diffusing element is changed by the light diffusing element to illuminate the spatial light modulator. An irradiating device for irradiating the optical element with the coherent light, and
The spatial light modulator is a digital micromirror device including a plurality of reflecting surfaces that can be rotated around rotation axes that are parallel to each other.
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the light diffusing element overlap at least in part,
The coherent light repeatedly scans a linear path parallel to the rotation axis of the reflection surface of the digital micromirror device on the light diffusing element, or of the reflection surface of the digital micromirror device. The inside of the elongate area | region extended in the direction parallel to the said rotation axis is scanned.

本発明による第11の投射装置において、前記光拡散素子は、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記反射面の前記回動軸線と平行な方向に延びる細長状であってもよい。   In an eleventh projection apparatus according to the present invention, the light diffusing element may have an elongated shape extending in a direction parallel to the rotation axis of the reflecting surface of the digital micromirror device.

本発明による第12の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、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進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、を有し、
前記光拡散素子は、互いに平行な回動軸線を中心として回動可能な複数の反射面を含むデジタルマイクロミラーデバイスであり、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記光拡散素子は、前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記反射面の前記回動軸線と平行な方向に延びる細長状である。
A twelfth projection apparatus according to the present invention is
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a light diffusing element that changes a traveling direction of incident light; and
The coherent light scans the light diffusing element and the traveling direction of the coherent light incident on each position of the light diffusing element is changed by the light diffusing element to illuminate the spatial light modulator. An irradiating device for irradiating the optical element with the coherent light, and
The light diffusing element is a digital micromirror device including a plurality of reflecting surfaces that are rotatable about rotation axes parallel to each other.
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the light diffusing element overlap at least in part,
The light diffusing element has an elongated shape extending in a direction parallel to the rotation axis of the reflecting surface of the digital micromirror device.

本発明による第13の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、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進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からのコヒーレント光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置され、前記照射装置からのコヒーレント光を反射して前記空間光変調器へ向ける反射面を含む偏向素子と、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記コヒーレント光が、前記光拡散素子上において、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏向素子の前記反射面への法線方向との両方向に直交する方向と平行な直線状の経路を繰り返し走査する、あるいは、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏向素子の前記反射面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状の領域内を走査する。
A thirteenth projection apparatus according to the present invention is
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a light diffusing element that changes a traveling direction of incident light; and
The coherent light scans the light diffusing element and the traveling direction of the coherent light incident on each position of the light diffusing element is changed by the light diffusing element to illuminate the spatial light modulator. An irradiating device for irradiating the optical element with the coherent light,
It is arranged between the optical element and the spatial light modulator in the optical path of the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator, and reflects the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator. A deflecting element including a reflecting surface to be directed,
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The coherent light is linear on the light diffusing element and parallel to a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the reflecting surface of the deflecting element. In the elongated region extending in a direction perpendicular to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the reflecting surface of the deflection element. Scan.

本発明による第13の投射装置において、前記光拡散素子は、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏向素子の前記反射面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状であってもよい。     In a thirteenth projection apparatus according to the present invention, the light diffusing element is in a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the reflecting surface of the deflecting element. It may be an elongated shape.

本発明による第14の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、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進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からのコヒーレント光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置され、前記照射装置からのコヒーレント光を反射して前記空間光変調器へ向ける反射面を含む偏向素子と、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記光拡散素子は、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏光素子の前記反射面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状である。
A fourteenth projection device according to the present invention is
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a light diffusing element that changes a traveling direction of incident light; and
The coherent light scans the light diffusing element and the traveling direction of the coherent light incident on each position of the light diffusing element is changed by the light diffusing element to illuminate the spatial light modulator. An irradiating device for irradiating the optical element with the coherent light,
It is arranged between the optical element and the spatial light modulator in the optical path of the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator, and reflects the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator. A deflecting element including a reflecting surface to be directed,
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The light diffusing element has an elongated shape extending in a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the reflecting surface of the polarizing element.

本発明による第15の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、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進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からのコヒーレント光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置され、特定の偏光成分の光を反射し他の偏光成分の光を透過する分離面を有した偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記コヒーレント光が、前記光拡散素子上において、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏光ビームスプリッターの前記分離面への法線方向との両方向に直交する方向と平行な直線状の経路を繰り返し走査する、あるいは、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏光ビームスプリッターの前記分離面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状の領域内を走査する。
The fifteenth projection apparatus according to the present invention is
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a light diffusing element that changes a traveling direction of incident light; and
The coherent light scans the light diffusing element and the traveling direction of the coherent light incident on each position of the light diffusing element is changed by the light diffusing element to illuminate the spatial light modulator. An irradiating device for irradiating the optical element with the coherent light,
Located between the optical element and the spatial light modulator in the optical path of the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator, reflects light of a specific polarization component and transmits light of another polarization component A polarizing beam splitter having a separating surface to be
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The coherent light is a straight line parallel to a direction perpendicular to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the separation surface of the polarization beam splitter on the light diffusing element. An elongated region extending in a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the separation surface of the polarization beam splitter. Scan inside.

本発明による第15の投射装置において、前記光拡散素子は、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏光ビームスプリッターの前記分離面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状であってもよい。   In the fifteenth projection apparatus according to the present invention, the light diffusing element is perpendicular to both a normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and a normal direction to the separation surface of the polarization beam splitter. It may be an elongated shape extending in the direction.

本発明による第16の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、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進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からのコヒーレント光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置され、特定の偏光成分の光を反射し他の偏光成分の光を透過する分離面を有した偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記光拡散素子は、前記空間光変調器の入射面への法線方向と前記偏光ビームスプリッターの前記分離面への法線方向との両方向に直交する方向に延びる細長状である。
The sixteenth projection apparatus according to the present invention is
A spatial light modulator;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a light diffusing element that changes a traveling direction of incident light; and
The coherent light scans the light diffusing element and the traveling direction of the coherent light incident on each position of the light diffusing element is changed by the light diffusing element to illuminate the spatial light modulator. An irradiating device for irradiating the optical element with the coherent light,
Located between the optical element and the spatial light modulator in the optical path of the coherent light from the irradiation device to the spatial light modulator, reflects light of a specific polarization component and transmits light of another polarization component A polarizing beam splitter having a separating surface to be
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the hologram recording medium overlap at least partially;
The light diffusing element has an elongated shape extending in a direction orthogonal to both the normal direction to the incident surface of the spatial light modulator and the normal direction to the separation surface of the polarizing beam splitter.

本発明による第15または第16の投射装置において、前記照射装置は、前記偏光ビームスプリッターの前記分離面で反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光が前記空間光変調器を証明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射してもよい。   In the fifteenth or sixteenth projection device according to the present invention, the irradiation device is configured so that coherent light of a polarization component that is reflected by the separation surface of the polarization beam splitter proves the spatial light modulator. The coherent light may be applied to the optical element.

本発明による第9〜第16の投射装置のいずれかにおいて、前記光拡散素子はレンズアレイであってもよい。   In any one of the ninth to sixteenth projection apparatuses according to the present invention, the light diffusing element may be a lens array.

本発明による第1〜第16の投射装置のいずれかが、前記空間光変調器によって生成された変調画像をなす光を投射する投射光学系を、さらに備えるようにしてもよい。   Any one of the first to sixteenth projection devices according to the present invention may further include a projection optical system that projects light forming a modulated image generated by the spatial light modulator.

本発明による投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第1〜第16の投射装置のいずれかと、
前記空間光変調器によって生成された変調画像を投影されるスクリーンと、を備える。
A projection-type image display device according to the present invention includes:
Any one of the first to sixteenth projection devices according to the present invention described above;
And a screen onto which the modulated image generated by the spatial light modulator is projected.

本発明によれば、投射装置の極端な大型化を防止しながら、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 an image | video can be made effectively inconspicuous, preventing the extreme enlargement of a projection apparatus.

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投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を、上方から示す、言い変えると、投射装置の光学系を構成する面への法線方向から示す、平面図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention, and shows a schematic configuration of a projection device and a projection-type image display device as an embodiment from above, in other words, a projection device. It is a top view shown from the normal line direction to the surface which comprises this optical system. 図2は、図1の投射装置の概略構成を側方から示す、言い変えると、投射装置の光学系を構成する面と平行な方向から示す、側面図である。FIG. 2 is a side view showing the schematic configuration of the projection apparatus of FIG. 1 from the side, in other words, from the direction parallel to the plane constituting the optical system of the projection apparatus. 図3は、図1の投射型映像表示装置の概略構成を図2と同一の方向から示す図である。ただし、図3において、投射装置の照射装置が省略されている。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the projection display apparatus of FIG. 1 from the same direction as FIG. However, in FIG. 3, the irradiation device of the projection device is omitted. 図4は、図1の投射装置の概略構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of the projection apparatus of FIG. 図5は、図2の投射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. 5 is a view for explaining an exposure method for producing a hologram recording medium that forms an optical element of the projection apparatus of FIG. 図6は、図5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. 6 is a diagram for explaining the operation of the hologram recording medium manufactured through the exposure method of FIG. 図7は、図1に対応する図であって、投射装置の照明装置の一変形例およびその作用を説明するための平面図である。FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 1, and is a plan view for explaining a modification of the illumination device of the projection device and its operation. 図8は、図1に対応する図であって、投射装置の照明装置の他の変形例およびその作用を説明するための平面図である。FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 1, and is a plan view for explaining another modification of the illumination device of the projection device and its operation. 図9は、図2に対応する図であって、投射装置の照明装置に含まれる照射装置の一変形例およびその作用を説明するための側面図である。FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 2, and is a side view for explaining a modification of the irradiation device included in the illumination device of the projection device and its operation.

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図1〜図9は、本発明の一実施の形態に係る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。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. FIGS. 1-9 is a figure for demonstrating the projection apparatus and projection type video display apparatus which concern on one embodiment of this invention, and its modification. 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.

〔一実施の形態〕
まず、図1〜図6を参照して、一実施の形態に係る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7〜図9を適宜参照しながら、一実施の形態に係る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。
[One embodiment]
First, with reference to FIGS. 1-6, the projection apparatus and projection type video display apparatus which concern on one embodiment are demonstrated. Thereafter, an example of a modification to the projection apparatus and the projection display apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9 as appropriate.

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6を参照して説明する。   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は、照明装置40によって面状に照明され、照明光を用いて変調画像を形成する。空間光変調器30によって形成された変調画像(映像光)は、投射光学系25によって、等倍で或いは変倍されてスクリーン15へ投射される。これにより、変調画像がスクリーン15上に等倍で或いは変倍、通常、拡大されて表示され、観察者は当該画像を観察することができる。   The spatial light modulator 30 is illuminated in a planar shape by the illumination device 40, and forms a modulated image using the illumination light. The modulated image (video light) formed by the spatial light modulator 30 is projected onto the screen 15 by the projection optical system 25 at the same magnification or scaled. As a result, the modulated image is displayed on the screen 15 at the same magnification or at a variable magnification, usually enlarged, and the observer can observe the image.

一具体例として添付図においては、空間光変調器30が、上述した特許文献2と同様に、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD:Digital Micromirror Device)として構成されている。デジタルマイクロミラーデバイス30は、多数の微小ミラー32を配列してなる変調画像形成面31を有したMEMS素子であり、反射型の空間光変調器として機能する。変調画像形成面31は、図4から理解され得るように、矩形形状、すなわち長方形または正方形の外輪郭を有している。このような反射型空間光変調器では、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と、空間光変調器30から変調画像を形成しない捨て光が進みでる面と、が同一となっている。   As a specific example, in the accompanying drawings, the spatial light modulator 30 is configured as a digital micromirror device (DMD) as in the above-described Patent Document 2. The digital micromirror device 30 is a MEMS element having a modulated image forming surface 31 in which a large number of micromirrors 32 are arranged, and functions as a reflective spatial light modulator. The modulation image forming surface 31 has a rectangular shape, that is, a rectangular or square outer contour, as can be understood from FIG. 4. In such a reflective spatial light modulator, a surface on which the spatial light modulator 30 is irradiated with coherent light from the illumination device 40, a surface on which video light forming a modulated image from the spatial light modulator 30, and a spatial light The surface where the discarded light that does not form a modulated image from the modulator 30 is the same.

図4に示すように、デジタルマイクロミラーデバイス30の多数の微小ミラー32は、互いに平行な回動軸線RAmを中心として回動可能に構成されている。各微小ミラー32は、反射面32aを有しており、照明装置40からの光は、各微小ミラー32によって、投射光学系25に向けて反射されるようになる。すなわち、デジタルマイクロミラーデバイスとして構成された空間光変調器30では、各微小ミラー32が一画素を形成し、各微小ミラー32を駆動して反射面32aの向きを制御することによって、所定の方向へ向けて変調画像を形成することができる。一方、デジタルマクロミラーデバイス30に代表される多くの反射型空間光変調器では、図1に示すように、映像を形成しない光、言い換えると捨て光が、映像を形成する光とは異なる方向に反射され、適切な素子等によって吸収されるようになる。なお、図1では、投射装置20が、微小ミラー32の回動軸線RAmの沿った方向から示されている。   As shown in FIG. 4, the multiple micromirrors 32 of the digital micromirror device 30 are configured to be rotatable about rotation axes RAm that are parallel to each other. Each micromirror 32 has a reflecting surface 32 a, and light from the illumination device 40 is reflected toward the projection optical system 25 by each micromirror 32. In other words, in the spatial light modulator 30 configured as a digital micromirror device, each micromirror 32 forms one pixel, and each micromirror 32 is driven to control the direction of the reflecting surface 32a, thereby providing a predetermined direction. A modulated image can be formed toward On the other hand, in many reflective spatial light modulators typified by the digital macromirror device 30, as shown in FIG. 1, the light that does not form an image, in other words, the discarded light is in a direction different from the light that forms the image. It is reflected and absorbed by appropriate elements or the like. In FIG. 1, the projection device 20 is shown from the direction along the rotation axis RAm of the micromirror 32.

なお、ここで使用され得る空間光変調器30は、例示した反射型の空間光変調器(反射型のマイクロディスプレイ)に限られず、透過型空間光変調器(透過型のマイクロディスプレイ)によっても構成され得る。既知のいずれの空間光変調器を空間光変調器30として用いた場合でも、後述するように、投射装置20の寸法が極端に大型化されることを防止しながら、スペックルを目立たなくさせることができる。   The spatial light modulator 30 that can be used here is not limited to the illustrated reflective spatial light modulator (reflective microdisplay), and is also configured by a transmissive spatial light modulator (transmissive microdisplay). Can be done. Even when any known spatial light modulator is used as the spatial light modulator 30, the speckle is made inconspicuous while preventing the size of the projection device 20 from becoming extremely large, as will be described later. Can do.

また、空間光変調器30の入射面、すなわち変調画像形成面31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。   In addition, the incident surface of the spatial light modulator 30, that is, the modulated image forming surface 31, preferably has the same shape and size as the illuminated region LZ irradiated with coherent light by the illumination device 40. In this case, it is because the coherent light from the illuminating device 40 can be used with high utilization efficiency for displaying the image on the screen 15.

スクリーン15は、透過型スクリーンとして構成されていてもよいし、反射型スクリーンとして構成されていてもよい。スクリーン15が反射型スクリーンとして構成されている場合には、観察者は、スクリーン15に関して投射装置20と同じ側から、スクリーン15で反射されるコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。一方、スクリーン15が透過型スクリーンとして構成されている場合、観察者は、スクリーン15に関して投射装置20とは反対の側から、スクリーン15を透過したコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。   The screen 15 may be configured as a transmissive screen or may be configured as a reflective screen. In the case where the screen 15 is configured as a reflective screen, the observer observes an image displayed by coherent light reflected by the screen 15 from the same side as the projection device 20 with respect to the screen 15. On the other hand, when the screen 15 is configured as a transmissive screen, the observer observes an image displayed by coherent light transmitted through the screen 15 from the side opposite to the projection device 20 with respect to the screen 15. .

ところで、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〜図4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(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 to 4 includes an optical element 50 that directs the traveling direction of coherent light toward the illuminated region LZ, and an irradiation device 60 that irradiates the optical element 50 with coherent light. . The optical element 50 includes a hologram recording medium 55 that functions as a light diffusing element (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2に示すように、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。   As shown in FIG. 2, the hologram recording medium 55 constituting the optical element 50 can receive the coherent light irradiated from the irradiation device 60 as the reproduction illumination light La and 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、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 and spread by the optical element 50 and enters the 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5に示すように、実物の散乱板6からの散乱光を物体光Loとして用いて作製されている。図5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. 5, the hologram recording medium 55 is manufactured using scattered light from a real scattering plate 6 as object light Lo. FIG. 5 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、レンズからなる集光素子7を透過してホログラム感光材料58に入射する。図5に示す例では、参照光Lrをなすようになるレーザ光が、集光素子7の光軸と平行な平行光束として、集光素子7へ入射する。参照光Lrは、集光素子7を透過することによって、それまでの平行光束から収束光束に整形(変換)され、ホログラム感光材料58へ入射する。この際、収束光束Lrの焦点位置FPは、ホログラム感光材料58を越えた位置にある。すなわち、ホログラム感光材料58は、集光素子7と、集光素子7によって集光された収束光束Lrの焦点位置FPと、の間に配置されている。   As the reference light Lr, for example, laser light from a laser light source that oscillates laser light in a specific wavelength region is used, and passes through the condensing element 7 formed of a lens and enters the hologram photosensitive material 58. In the example shown in FIG. 5, the laser light that forms the reference light Lr is incident on the condensing element 7 as a parallel light beam parallel to the optical axis of the condensing element 7. The reference light Lr passes through the condensing element 7, so that it is shaped (converted) into a convergent light beam from the parallel light beam so far, and is incident on the hologram photosensitive material 58. At this time, the focal position FP of the convergent light beam Lr is at a position beyond the hologram photosensitive material 58. In other words, the hologram photosensitive material 58 is disposed between the condensing element 7 and the focal position FP of the convergent light beam Lr collected by the condensing element 7.

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5に示す例では、散乱板6の板面への法線方向と平行な平行光束が、散乱板6へ入射して散乱され、そして、散乱板6を透過した散乱光が物体光Loとしてホログラム感光材料58へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板6として用いた場合に、散乱板6からの物体光Loが、ホログラム感光材料58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. 5, a parallel light beam parallel to the normal direction to the plate surface of the scattering plate 6 is incident on the scattering plate 6 and scattered, and the scattered light transmitted through the scattering plate 6 is the object light Lo. The light enters the hologram photosensitive material 58. According to this method, when an isotropic scattering plate that is usually available at a low cost is used as the scattering plate 6, the object light Lo from the scattering plate 6 is incident on the hologram photosensitive material 58 with a substantially uniform light amount distribution. Is possible. 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、ホログラム記録媒体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. In the case of a pattern and a volume hologram, for example, it is recorded on the hologram recording material 58 as 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 medium 55 is obtained.

図6には、図5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6に示すように、図5のホログラム感光材料58から形成された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6に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料58に対する焦点FPの相対位置(図5参照)と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体55に対して位置する基準点SPから発散し、露光工程時における参照光Lrと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Laとして、ホログラム記録媒体55に回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料58に対する散乱板6の相対位置(図3参照)と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体50に対する特定の位置に、散乱板6の再生像5を生成する。   FIG. 6 shows the diffraction action (reproduction action) of the hologram recording medium 55 obtained through the exposure process of FIG. As shown in FIG. 6, the hologram recording medium 55 formed from the hologram photosensitive material 58 of FIG. 5 is light having the same wavelength as that of 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. 6, the reference point SP positioned with respect to the hologram recording medium 55 so as to have the same positional relationship as the relative position of the focal point FP with respect to the hologram photosensitive material 58 during the exposure process (see FIG. 5). The divergent light beam that diverges from the light and has the same wavelength as the reference light Lr during the exposure process is diffracted as the reproduction illumination light La to the hologram recording medium 55, and the relative position of the scattering plate 6 relative to the hologram photosensitive material 58 during the exposure process A reproduced image 5 of the scattering plate 6 is generated at a specific position with respect to the hologram recording medium 50 that has the same positional relationship as (see FIG. 3).

この際、散乱板6の再生像5を生成する再生光Lb、すなわち、再生照明光Laをホログラム記録媒体55で回折してなる回折光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5に示すように、露光工程時に散乱板6の出射面6aの各位置から出射する散乱光Loが、それぞれ、ホログラム感光材料58の概ね全領域に入射するように拡散している(広がっている)。すなわち、ホログラム感光材料58上の各位置には、散乱板6の出射面6aの全領域からの物体光Loが入射し、結果として、出射面6a全体の情報がホログラム記録媒体55の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図6に示された、再生照明光Laとして機能する基準点SPからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体55の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板6の像5を、互いに同一の位置(被照明領域LZ)に再生することができる。   At this time, the reproduction light Lb for generating the reproduced image 5 of the scattering plate 6, that is, the diffracted light Lb obtained by diffracting the reproduction illumination light La by the hologram recording medium 55 is transferred from the scattering plate 6 to the hologram photosensitive material 58 during the exposure process. Each point of the image 5 of the scattering plate 6 is reproduced as light traveling in the opposite direction along the optical path of the object light Lo traveling forward. As described above and as shown in FIG. 5, the scattered light Lo emitted from each position on the exit surface 6 a of the scattering plate 6 in the exposure process is incident on almost the entire region of the hologram photosensitive material 58. Is spreading (spreading). That is, the object light Lo from the entire 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. For this reason, each light which forms the divergent light beam from the reference point SP functioning as the reproduction illumination light La shown in FIG. 6 is incident on each position of the hologram recording medium 55 independently and has the same contour. The image 5 of the scattering plate 6 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、次のように構成され得る。図2によく示されているように、照射装置60は、特定波長域のコヒーレント光を生成するレーザ光源61aと、レーザ光源61aからのコヒーレント光の進行方向を変化させる走査デバイス65と、を有している。
走査デバイス65は、コヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定とはならないよう種々の方向へ向ける。この結果、走査デバイス65で進行方向を変化させられるコヒーレント光が、光学素子50のホログラム記録媒体55の入射面上を走査するようになる。
On the other hand, the irradiation device 60 that irradiates the optical element 50 composed of the hologram recording medium 55 with the coherent light can be configured as follows. As well shown in FIG. 2, the irradiation device 60 includes a laser light source 61a that generates coherent light in a specific wavelength range, and a scanning device 65 that changes the traveling direction of the coherent light from the laser light source 61a. doing.
The scanning device 65 changes the traveling direction of the coherent light with time, and directs it in various directions so that the traveling direction of the coherent light is not constant. As a result, the coherent light whose traveling direction is changed by the scanning device 65 scans the incident surface of the hologram recording medium 55 of the optical element 50.

図2および図4によく示されているように、図示された形態では、走査デバイス65は、一つの軸線RA1を中心として回動可能な反射面66aを有した反射デバイス66を含んでいる。より具体的に説明すると、反射デバイス66は、一つの軸線RA1を中心として回動可能な反射面66aとしてのミラーを有したミラーデバイスとして、構成されている。そして、図2および図4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及び図4に示すように、ミラーデバイス66は、概ね、基準点SPにおいてレーザ光源61aからコヒーレント光を受けるようになっている。このため、ミラーデバイス66で進行方向を最終調整されたコヒーレント光は、基準点SPからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光La(図6参照)として、光学素子50のホログラム記録媒体55へ入射し得る。結果として、照射装置60からのコヒーレント光がホログラム記録媒体55上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体55上の各位置に入射したコヒーレント光が同一の輪郭を有した散乱板6の像5を同一の位置(被照明領域LZ)に再生するようになる。   As shown well in FIGS. 2 and 4, in the illustrated form, the scanning device 65 includes a reflective device 66 having a reflective surface 66a that is rotatable about one axis RA1. More specifically, the reflection device 66 is configured as a mirror device having a mirror as a reflection surface 66a that can be rotated about one axis RA1. As shown in FIGS. 2 and 4, 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 FIGS. 2 and 4, the mirror device 66 generally receives coherent light from the laser light source 61 a at the reference point SP. For this reason, the coherent light whose traveling direction is finally adjusted by the mirror device 66 is reproduced illumination light La (see FIG. 6) that can form one light beam diverging from the reference point SP, and the hologram recording medium 55 of the optical element 50. Can be incident. 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. 5 is reproduced at the same position (illuminated area LZ).

なお、実際上の問題として、ホログラム記録媒体55を作成する際、ホログラム記録材料58が収縮する場合がある。このような場合、ホログラム記録材料58の収縮を考慮して、照射装置60から光学素子50に照射されるコヒーレント光の入出射角度が調整されることが好ましい。したがって、コヒーレント光源61aで生成するコヒーレント光の波長は、図3の露光工程(記録工程)で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていてもよい。   As a practical problem, the hologram recording material 58 may shrink when the hologram recording medium 55 is produced. In such a case, it is preferable to adjust the incident / exit angle of the coherent light irradiated from the irradiation device 60 to the optical element 50 in consideration of the shrinkage of the hologram recording material 58. Therefore, 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. 3, and may be substantially the same.

また、同様の理由から、光学素子50のホログラム記録媒体55へ入射する光の進行方向も、基準点SPからの発散光束に含まれる一光線と厳密に同一の経路を取っていなくとも、被照明領域LZに像5を再生することができる。実際に、図2および図4に示す例では、走査デバイス65をなすミラーデバイス66のミラー(反射面)66aは、必然的に、その回動軸線RA1からずれる。したがって、基準点SPを通過しない回動軸線RA1を中心としてミラー66aを回動させた場合、ホログラム記録媒体55へ入射する光は、基準点SPからの発散光束をなす一光線とはならないことがある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置60からのコヒーレント光によって、被照明領域LZに重ねて像5を実質的に再生することができる。   For the same reason, even if the traveling direction of the light incident on the hologram recording medium 55 of the optical element 50 does not take exactly the same path as the one light beam included in the divergent light beam from the reference point SP, it is illuminated. The image 5 can be reproduced in the region LZ. Actually, in the example shown in FIGS. 2 and 4, the mirror (reflection surface) 66a of the mirror device 66 constituting the scanning device 65 is inevitably deviated from the rotation axis RA1. Therefore, when the mirror 66a is rotated around the rotation axis RA1 that does not pass through the reference point SP, the light incident on the hologram recording medium 55 may not be a single light beam that forms a divergent light beam from the reference point SP. is there. However, in practice, the image 5 can be substantially reproduced by being superimposed on the illuminated region LZ by coherent light from the irradiation device 60 having the illustrated configuration.

ところで、図1〜図4に示された本実施の形態による投射装置20と同様に、従来の光学式プロジェクタでは、空間光変調器の正面に、言い換えると、変調画像形成面への法線方向に沿って空間光変調器に対向する位置に投射光学系をなす例えばプロジェクションレンズが配置されてきた。このため照明装置は、図1に示された形態と同様に、空間光変調器の変調画像形成面を、正面方向に対して傾斜した方向から照明する。そしてさらに従来の一般的な光学式プロジェクタでは、光源から空間光変調器までの光路の光軸、すなわち中心光路が、デジタルマイクロミラーデバイスの微小ミラーの回動軸線と概ね直交する方向に沿っていた。   By the way, similarly to the projection apparatus 20 according to the present embodiment shown in FIGS. 1 to 4, in the conventional optical projector, the normal direction to the front surface of the spatial light modulator, in other words, the modulated image forming surface. For example, a projection lens forming a projection optical system has been arranged at a position facing the spatial light modulator along the optical axis. For this reason, the illuminating device illuminates the modulated image forming surface of the spatial light modulator from a direction inclined with respect to the front direction, as in the embodiment shown in FIG. Further, in the conventional general optical projector, the optical axis of the optical path from the light source to the spatial light modulator, that is, the central optical path is along a direction substantially orthogonal to the rotation axis of the micro mirror of the digital micro mirror device. .

既に説明したように、デジタルマイクロミラーデバイス等の光学系では微小ミラーの回動軸線を中心とした回動によって、変調画像を形成することのない不要光を捨て光として、変調画像とは異なる方向へ向けている。この結果、このような従来の光学式プロジェクタでは、光源から空間光変調器へ入射して変調画像を形成する光、並びに、光源から空間光変調器へ入射して捨て光となる光は、微小ミラーの回動軸線に直交する一つの仮想平面に沿った光学系を形成する。言い換えると、従来の光学式プロジェクタでは、光源から空間光変調器へ入射して変調画像を形成する光の光路中心、並びに、光源から空間光変調器へ入射して捨て光となる光の光路中心は、微小ミラーの回動軸線の回動軸線に直交する一つの仮想平面に沿って進む。このような構成によれば、光学式プロジェクタ内での光路が極めて簡略化され、且つ、微小ミラーの回動軸線の方向に沿った光学式プロジェクタの寸法を小さくすることができ、これにより、光学式プロジェクタの小型化が実現され得る。   As already explained, in an optical system such as a digital micromirror device, unnecessary light that does not form a modulated image is thrown away by rotation about the rotation axis of the micromirror, and the direction is different from that of the modulated image. Is heading to. As a result, in such a conventional optical projector, the light that enters the spatial light modulator from the light source to form a modulated image and the light that enters the spatial light modulator from the light source and becomes discarded light are very small. An optical system is formed along one virtual plane orthogonal to the rotation axis of the mirror. In other words, in the conventional optical projector, the optical path center of light that enters the spatial light modulator from the light source to form a modulated image, and the optical path center of light that enters the spatial light modulator from the light source and becomes discarded light. Advances along one virtual plane orthogonal to the rotation axis of the rotation axis of the micromirror. According to such a configuration, the optical path in the optical projector is extremely simplified, and the size of the optical projector along the direction of the rotation axis of the micromirror can be reduced. The size of the projector can be reduced.

図1、図3および図4によく示されているように、本実施の形態では、従来と同様に、空間光変調器30の正面に、言い換えると、変調画像形成面31への法線方向に沿って空間光変調器30に対向する位置に投射光学系25が配置されている。そして、照明装置40は、図1によく示されているように、空間光変調器30の変調画像形成面31を、当該変調画像形成面31への法線方向、つまり、正面方向に対して傾斜した方向から照明している。また、照明装置40に含まれる光源61aから空間光変調器30までのコヒーレント光の光路の光軸、すなわち中心光路が、デジタルマイクロミラーデバイス30の微小ミラー32の回動軸線RAmと直交する方向に沿っている。   As is well shown in FIGS. 1, 3, and 4, in the present embodiment, the normal direction to the front surface of the spatial light modulator 30, in other words, to the modulated image forming surface 31, as in the prior art. A projection optical system 25 is disposed at a position facing the spatial light modulator 30 along the line. As shown in FIG. 1, the illumination device 40 moves the modulated image forming surface 31 of the spatial light modulator 30 relative to the normal direction to the modulated image forming surface 31, that is, the front direction. Illuminated from an inclined direction. Further, the optical axis of the optical path of the coherent light from the light source 61 a included in the illumination device 40 to the spatial light modulator 30, that is, the central optical path is in a direction orthogonal to the rotation axis RAm of the micro mirror 32 of the digital micro mirror device 30. Along.

このため、本実施の形態による投射装置20においても、照明装置40の光源61aから空間光変調器30へ入射して変調画像を形成する光、並びに、光源61aから空間光変調器30へ入射して捨て光となる光は、微小ミラー32の回動軸線RAmに直交する一つの仮想平面に沿った光学系を形成し、当該仮想平面に沿って進む。このような投射装置20によれば、投射装置20内での光路を極めて簡略化することができ、且つ、微小ミラー32の回動軸線RAmの方向に沿った投射装置20の寸法を小さくすることができ、これにより、投射装置20の小型化を実現することができる。   For this reason, also in the projection device 20 according to the present embodiment, the light that enters the spatial light modulator 30 from the light source 61a of the illumination device 40 and forms the modulated image, and the light that enters the spatial light modulator 30 from the light source 61a. The light that becomes discarded light forms an optical system along one virtual plane orthogonal to the rotation axis RAm of the micromirror 32 and travels along the virtual plane. According to such a projection device 20, the optical path in the projection device 20 can be greatly simplified, and the size of the projection device 20 along the direction of the rotation axis RAm of the micromirror 32 can be reduced. Thus, the projection device 20 can be downsized.

なお、上述してきたように本実施の形態では、投射装置20の照明装置40は、ホログラム記録媒体55からなる光学素子50と、光学素子50にコヒーレント光を照射する照射装置60と、を有している。そして、空間光変調器30の変調画像形成面31は、ホログラム記録媒体55からの回折光によって照明される。また、照射装置60は、走査デバイス65を含んでおり、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60にコヒーレント光を照射する。そして、本実施の形態によれば、このような構成の照明装置40を含みながら、投射装置20の大型化が効果的に防止されている。   As described above, in the present embodiment, the illumination device 40 of the projection device 20 includes the optical element 50 formed of the hologram recording medium 55 and the irradiation device 60 that irradiates the optical element 50 with coherent light. ing. The modulated image forming surface 31 of the spatial light modulator 30 is illuminated with diffracted light from the hologram recording medium 55. The irradiation device 60 includes a scanning device 65 and irradiates the optical element 60 with the coherent light so that the coherent light scans the hologram recording medium 55. And according to this Embodiment, the enlargement of the projection apparatus 20 is prevented effectively, including the illuminating device 40 of such a structure.

具体的には、図2および図4に示すように、照射装置60の走査デバイス65をなすミラーデバイス66は、一つの軸線RA1に沿ってミラー66aを回動させるように、構成されている。とりわけ図4に示されているように、ミラー66aの回動軸線RA1は、投射装置20内での光路によって画成される光学系と平行に、すなわち、デジタルマイクロミラーデバイス30の微小ミラー32の回動軸線RAmに直交して、延びている。また、光源61aから走査デバイス65へ入射する光は、投射装置20内での光路によって画成される光学系と平行に直線状に進んでいる。このため、照射装置60からのコヒーレント光の光学素子50への入射点IPは、投射装置20内での光路によって画成される光学系と直交する方向に往復動するようになる。   Specifically, as shown in FIGS. 2 and 4, the mirror device 66 constituting the scanning device 65 of the irradiation apparatus 60 is configured to rotate the mirror 66a along one axis RA1. In particular, as shown in FIG. 4, the rotation axis RA1 of the mirror 66a is parallel to the optical system defined by the optical path in the projection apparatus 20, that is, the micromirror 32 of the digital micromirror device 30. It extends perpendicular to the rotation axis RAm. In addition, light incident on the scanning device 65 from the light source 61 a travels linearly in parallel with the optical system defined by the optical path in the projection apparatus 20. For this reason, the incident point IP of the coherent light from the irradiation device 60 to the optical element 50 reciprocates in a direction orthogonal to the optical system defined by the optical path in the projection device 20.

したがって、照射装置60から照射されるコヒーレント光は、ホログラム記録媒体55上において、デジタルマイクロミラーデバイス30の微小ミラー32の反射面32aの回動軸線RAmと平行な直線状の経路を繰り返し走査するようになる。本実施の形態では、照射装置60から照射されるコヒーレント光は、ホログラム記録媒体55上において、空間光変調器30の変調画像形成面31をなす矩形状の一辺と平行な直線状の経路を繰り返し走査するようになる。なお、図4に示された形態において、空間光変調器30の変調画像形成面31は長方形からなり、コヒーレント光のホログラム記録媒体55上での走査経路は、当該長方形の短辺と平行となっている。   Therefore, the coherent light irradiated from the irradiation device 60 repeatedly scans on the hologram recording medium 55 along a linear path parallel to the rotation axis RAm of the reflecting surface 32a of the micromirror 32 of the digital micromirror device 30. become. In the present embodiment, the coherent light irradiated from the irradiation device 60 repeats a linear path parallel to one side of the rectangular shape forming the modulation image forming surface 31 of the spatial light modulator 30 on the hologram recording medium 55. To scan. In the form shown in FIG. 4, the modulation image forming surface 31 of the spatial light modulator 30 is a rectangle, and the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 is parallel to the short side of the rectangle. ing.

そして、このようなコヒーレント光のホログラム記録媒体55上での走査経路に対応して、光学素子50をなすホログラム記録媒体55は、図4に示すように、デジタルマイクロミラーデバイス30の微小ミラー32の反射面32aの回動軸線RAmと平行な方向に延びる細長状となっている。また、本実施の形態においては、言い換えると、光学素子50をなすホログラム記録媒体55は、空間光変調器30の変調画像形成面31をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状、とりわけ、変調画像形成面31をなす長方形の短辺と平行な方向に延びる細長状となっている。   Corresponding to the scanning path of such coherent light on the hologram recording medium 55, the hologram recording medium 55 constituting the optical element 50 is formed of the micromirror 32 of the digital micromirror device 30 as shown in FIG. The reflecting surface 32a has an elongated shape extending in a direction parallel to the rotation axis RAm. In the present embodiment, in other words, the hologram recording medium 55 forming the optical element 50 has an elongated shape extending in a direction parallel to one side of the rectangular shape forming the modulation image forming surface 31 of the spatial light modulator 30, particularly, The elongated shape extends in a direction parallel to the rectangular short side forming the modulated image forming surface 31.

なお、詳しくは後述するように、光学素子50へのコヒーレント光の入射位置IPがホログラム記録媒体55上で走査するようにしたのは、空間光変調器30の各位置へ入射するコヒーレント光の入射角度を経時的に多重化させて、最終的に、空間光変調器30で形成された変調画像が観察される際に生じるスペックルを目立たなくさせることを目的としている。そしてこの目的を満たす上で、コヒーレント光のホログラム記録媒体55上での走査経路の長さは、図示された例のように、空間光変調器30の一辺の長さを越える長さとする必要はない。   As will be described in detail later, the incident position IP of the coherent light to the optical element 50 is scanned on the hologram recording medium 55 because the incident of the coherent light incident on each position of the spatial light modulator 30 is performed. The purpose is to multiplex the angles over time and finally make the speckles that are generated when the modulated image formed by the spatial light modulator 30 is observed inconspicuous. In order to satisfy this purpose, the length of the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 needs to exceed the length of one side of the spatial light modulator 30 as in the illustrated example. Absent.

このため、ホログラム記録媒体55からなる細長状の光学素子50が、デジタルマイクロミラーデバイス30の微小ミラー32の反射面32aの回動軸線RAmと平行な方向に延びている場合、この回動軸線RAmに沿った投射装置20の寸法、言い換えると、投射装置20内での光学系によって画成される面に直交する方向に沿った投射装置20の寸法を大型化させることなく、回動軸線RAmに直交する方向に沿った投射装置20の寸法、言い換えると、投射装置20内での光学系によって画成される面に沿った投射装置20の寸法を十分に小型化することができる。すなわち、本実施の形態による投射装置20によれば、投射装置が大型化してしまうことを効果的に抑制しながら、後述するようにスペックルを目立たなくさせることができる。   Therefore, when the elongated optical element 50 made of the hologram recording medium 55 extends in a direction parallel to the rotation axis RAm of the reflection surface 32a of the micromirror 32 of the digital micromirror device 30, this rotation axis RAm Without changing the size of the projection device 20 along the direction perpendicular to the plane defined by the optical system in the projection device 20 to the rotation axis RAm. The dimension of the projection apparatus 20 along the orthogonal direction, in other words, the dimension of the projection apparatus 20 along the plane defined by the optical system in the projection apparatus 20 can be sufficiently reduced. That is, according to the projection device 20 according to the present embodiment, speckles can be made inconspicuous as described later while effectively suppressing an increase in size of the projection device.

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。   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のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス65で進行方向を変えられる。走査デバイス65は、ホログラム記録媒体55上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体55での回折により、被照明領域LZに重ねて散乱板6の像5を再生する。すなわち、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子50で拡散されて(拡げられて)、被照明領域LZの全域に入射するようになる。このようにして、照射装置60は、被照明領域LZをコヒーレント光で照明するようになる。   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 having a specific wavelength traveling along a certain direction is generated by the laser light source 61 a, and the traveling direction of the coherent light is changed by the scanning device 65. The scanning device 65 causes coherent light having a specific wavelength to enter each position on the hologram recording medium 55 at an incident angle that satisfies the Bragg condition at the position. 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、空間光変調器30の変調画像形成面31が照明装置40の被照明領域LZと重なるようにして、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の変調画像形成面31は、照明装置40によって面状に照明され、画素毎にコヒーレント光の反射を制御することにより、変調画像を形成するようになる。形成された変調画像は、投射光学系25によってスクリーン15に投射される。スクリーン15に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。ただし、この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。   As shown in FIG. 1, in the projection device 20, the spatial light modulator 30 is arranged so that the modulated image forming surface 31 of the spatial light modulator 30 overlaps the illuminated region LZ of the illumination device 40. For this reason, the modulated image forming surface 31 of the spatial light modulator 30 is illuminated in a planar shape by the illumination device 40, and a modulated image is formed by controlling the reflection of coherent light for each pixel. The formed modulated 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 interferes by diffusion and causes speckle.

しかしながら、ここで説明してきた本実施の形態における照明装置40によれば、次に説明するように、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。   However, according to the illumination device 40 in the present embodiment 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 set to the number of times the incident direction of the coherent light has changed during a time that cannot be resolved by the human eye Will exist. When there are a large number of these modes, the interference patterns of light are uncorrelated and averaged, and as a result, speckles observed by the observer's eyes are considered inconspicuous.

上述した照射装置60では、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、少なくとも一部において重なり合う部分を含む領域をコヒーレント光で照明するが、重なり合う部分を照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。とりわけ、本実施の形態では、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、同一の被照明領域LZの全域をコヒーレント光で照明し、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ようになる。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. Further, the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 illuminates a region including at least a part overlapping with the coherent light, but the illumination direction of the coherent light illuminating the overlapping part is Different from each other. In particular, in the present embodiment, 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, and illuminates the illuminated area LZ. The illumination directions of the coherent light to be different 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2および図3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3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, and the incident direction is always as indicated by the arrow A1 in FIGS. Will continue to change. 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 its 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。これにともなって、照射装置60から被照明領域LZへのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化するとともに、投射装置20からスクリーン15へのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、投射装置20からスクリーン15へのコヒーレント光の入射方向が僅か、例えば0.数°だけ変化すれば、スクリーン15上に生じるスペックルのパターンも大きく変化し、無相関なスペックルパターンが十分に重畳されることになる。加えて、実際に市販されているMEMSミラーやポリゴンミラー等の走査デバイス65の周波数は通常数百Hz以上であり、数万Hzにも達する走査デバイス65も珍しくない。   The coherent light continuously scans on the hologram recording medium 55. Accordingly, the incident direction of the coherent light from the irradiation device 60 to the illuminated region LZ also changes continuously, and the incident direction of the coherent light from the projection device 20 to the screen 15 also changes continuously. Here, the incident direction of the coherent light from the projection device 20 to the screen 15 is slightly, for example, 0. If it changes by a few degrees, the speckle pattern generated on the screen 15 also changes greatly, and an uncorrelated speckle pattern is sufficiently superimposed. In addition, the frequency of scanning devices 65 such as MEMS mirrors and polygon mirrors that are commercially available is usually several hundred Hz or higher, and scanning devices 65 that reach tens of thousands of Hz are not uncommon.

以上のことから、上述してきた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、上述してきた基本形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体55上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器30が重ねられた被照明領域LZの全域を照明するようになる。すなわち、ホログラム記録媒体55が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域LZ、さらには、空間光変調器30を介してスクリーン15を照明するようになる。このようなホログラム記録媒体55での新たな波面の形成により、投射装置側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。   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 basic mode 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 superimposed on the spatial light modulator 30, respectively. The entire illuminated area LZ is illuminated. 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6を参照しながら説明してきた基本形態の投射型映像表示装置10について、スペックルコントラストを測定したところ、3.0%となった(条件1)。また、上述の光学素子50として、反射型の体積型ホログラムに代えて、特定の再生照明光を受けた場合に散乱板6の像5を再生し得るように計算機を用いて設計された凹凸形状を有する計算機合成ホログラム(CGH)としてのレリーフ型ホログラムを用いた場合についてのスペックルコントラストは3.7%となった(条件2)。HDTV(高精細テレビ)の映像表示用途にて、観察者が肉眼観察した場合に輝度ムラ模様がほとんど認識できないレベルとして、スペックルコントラスト6.0%以下という基準(たとえば、WO/2001/081996号公報参照)が示されているが、上述してきた基本形態はこの基準を十分に満たしている。また、実際に肉眼観察したところ、視認され得る程度の輝度ムラ(明るさのムラ)は発生していなかった。   The speckle contrast of the basic projection type image display apparatus 10 described with reference to FIGS. 1 to 6 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. The basic form described above sufficiently satisfies this standard. 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平行光束に整形して空間光変調器30に入射させた場合、すなわち、図1に示された投射型映像表示装置10の空間光変調器30に、走査デバイス65や光学素子50を介さず、レーザ光源61aからのコヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは20.7%となった(条件3)。この条件下では、肉眼観察により、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察された。   On the other hand, when the laser light from the laser light source is shaped into a parallel light beam and incident on the spatial light modulator 30, that is, the spatial light modulator 30 of the projection display apparatus 10 shown in FIG. When the coherent light from the laser light source 61a was made incident as a parallel light beam without passing through 65 or the optical 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等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 image display apparatus 10 shown in FIG. When the non-coherent light from the LED light source is incident as a parallel light beam on the spatial light modulator 30 without using the scanning device 65 or the optical element 50, the speckle contrast is 4.0% (condition 4). . Under these conditions, brightness unevenness (brightness unevenness) that could be visually recognized by naked eye observation did not occur.

条件1および条件2の結果が、条件3の結果よりも極めて良好であり、さらに、条件4の測定結果と比較しても良好となった。既に述べたとおり、スペックルの発生という問題は、実用上、レーザ光などのコヒーレント光源を用いた場合に生じる固有の問題であり、LEDなどの非コヒーレント光源を用いた装置では、考慮する必要のない問題である。加えて、条件1および条件2では、条件4と比較して、スペックル発生の原因となり得る光学素子50が追加されている。これらの点から、条件1および条件2によれば、スペックル不良に十分に対処することができたと言える。   The results of Condition 1 and Condition 2 were much better than the results of Condition 3, and were also better than the measurement results of Condition 4. As already mentioned, the problem of speckle generation is a problem inherent in the case of using a coherent light source such as a laser beam in practice, and it is necessary to consider in an apparatus using a non-coherent light source such as an LED. There is no problem. In addition, in condition 1 and condition 2, as compared with condition 4, an optical element 50 that can cause speckles is added. From these points, it can be said that Condition 1 and Condition 2 were sufficient to cope with speckle defects.

加えて、上述してきた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 embodiment described above, the following advantages can be obtained.

上述してきた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を生成することによって互いに同一の被照明領域LZを照明し、当該被照明領域LZ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。   According to the embodiment described above, coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 illuminates the same illuminated area LZ by generating the image 5 of the scattering plate 6 at the same position. The spatial light modulator 30 is arranged so as to overlap the illuminated area LZ. 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.

また、上述してきた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。   Further, according to the embodiment described above, the optical element 50 for making speckles inconspicuous also functions as an optical member for shaping and adjusting the beam form of coherent light emitted from the irradiation device 60. obtain. Therefore, the optical system can be reduced in size and simplified.

さらに、上述してきた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上において、デジタルマイクロミラーデバイス30の反射面32aの回動軸線RAmと平行な直線状の経路を繰り返し走査し、且つ、この構成に対応して、ホログラム記録媒体55は、デジタルマイクロミラーデバイス30の反射面32aの回動軸線RAmと平行な方向に延びる細長状となっている。また、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上において、変調画像形成面31をなす矩形状の一辺と平行な直線状の経路を繰り返し走査し、且つ、この構成に対応して、ホログラム記録媒体55は、変調画像形成面31をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状となっている。このため、投射装置20内での光路によって画成される光学系が平面状となっている投射装置において、投射装置20を大型化させてしまうことを効果的に抑制しながら、スペックルを目立たなくさせることが可能となる。   Furthermore, according to the embodiment described above, coherent light repeatedly scans a linear path parallel to the rotational axis RAm of the reflecting surface 32a of the digital micromirror device 30 on the hologram recording medium 55, and Corresponding to this configuration, the hologram recording medium 55 has an elongated shape extending in a direction parallel to the rotation axis RAm of the reflecting surface 32a of the digital micromirror device 30. Further, according to the present embodiment, coherent light repeatedly scans a linear path parallel to one side of the rectangular shape forming the modulated image forming surface 31 on the hologram recording medium 55, and corresponds to this configuration. The hologram recording medium 55 has an elongated shape extending in a direction parallel to one side of the rectangular shape forming the modulated image forming surface 31. For this reason, in the projection apparatus in which the optical system defined by the optical path in the projection apparatus 20 is planar, speckles are conspicuous while effectively suppressing the enlargement of the projection apparatus 20. It can be eliminated.

加えて、本実施の形態においては、空間光変調器30の正面に、言い換えると、変調画像形成面31への法線方向に沿って空間光変調器30に対向する位置に投射光学系25が配置されている。このため、照明装置40は、図1によく示されているように、空間光変調器30の変調画像形成面31を、当該変調画像形成面31への法線方向、つまり、正面方向に対して傾斜した方向から照明している。そして、このような構成との組み合わせにおいて、コヒーレント光のホログラム記録媒体55上での走査経路が、デジタルマイクロミラーデバイス30の反射面32aの回動軸線RAmと平行となっている場合、次に説明するように、ホログラム記録媒体55が、照射装置60からの光を空間光変調器30に向けて、高い回折効率で安定して回折することが可能となる。   In addition, in the present embodiment, the projection optical system 25 is disposed on the front surface of the spatial light modulator 30, in other words, at a position facing the spatial light modulator 30 along the normal direction to the modulated image forming surface 31. Has been placed. For this reason, as shown in FIG. 1, the illuminating device 40 moves the modulated image forming surface 31 of the spatial light modulator 30 relative to the normal direction to the modulated image forming surface 31, that is, the front direction. Illuminated from an inclined direction. When the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 in combination with such a configuration is parallel to the rotation axis RAm of the reflecting surface 32a of the digital micromirror device 30, the following description will be given. As described above, the hologram recording medium 55 can stably diffract the light from the irradiation device 60 toward the spatial light modulator 30 with high diffraction efficiency.

まず、理解の便宜を図り、図4に示すように、空間光変調器30の変調画像形成面31上にXY座標系を定義する。このXY座標系においてY軸は、微小ミラー32の回動軸線RAmと平行な方向であり、X軸は、Y軸と直交する変調画像形成面31上の方向と平行になっている。この座標系を用いて表現するならば、上述した実施の形態におけるコヒーレント光のホログラム記録媒体55上での走査経路は、Y軸と平行となっている。   First, for convenience of understanding, as shown in FIG. 4, an XY coordinate system is defined on the modulated image forming surface 31 of the spatial light modulator 30. In this XY coordinate system, the Y axis is a direction parallel to the rotation axis RAm of the micromirror 32, and the X axis is parallel to the direction on the modulation image forming surface 31 orthogonal to the Y axis. If expressed using this coordinate system, the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 in the above-described embodiment is parallel to the Y axis.

既に説明したように、投射装置20の小型化を図る観点からすれば、投射装置20内の光路によって画成される光学系が仮想平面上に形成され、且つ、当該仮想平面は、微小ミラー32の回動軸線RAmと直交する。この場合、光学素子50をなすホログラム記録媒体55は、空間光変調器30の正面に投射光学系25が配置されているため、空間光変調器30の正面からX軸方向へずれた位置に配置される。   As described above, from the viewpoint of reducing the size of the projection device 20, the optical system defined by the optical path in the projection device 20 is formed on the virtual plane, and the virtual plane is the micromirror 32. Is orthogonal to the rotation axis RAm. In this case, the hologram recording medium 55 constituting the optical element 50 is disposed at a position shifted in the X-axis direction from the front of the spatial light modulator 30 because the projection optical system 25 is disposed in front of the spatial light modulator 30. Is done.

ここで、ホログラム記録媒体55の各位置からの回折光によって照明される領域が少なくとも一部分において互いに重なり合っている必要があることから、つまり同一の被照明領域LZを照明する必要があることから、当該ホログラム記録媒体55内に記録される干渉縞の向きは、走査経路上の各位置で異なっている。そして、本実施の形態のように、ホログラム記録媒体55が空間光変調器30に対してX軸方向へずれた位置に配置され、且つ、当該ホログラム記録媒体55上でのコヒーレント光の走査経路がY軸方向に平行となっている場合、ホログラム記録媒体55の走査経路に沿った各位置に記録される干渉縞の向きの変化を最小に抑えることができる。このため、このホログラム記録媒体55の作製、より具体的には、干渉縞の記録を比較的に容易化することができ、あわせて、ホログラム記録媒体55が照射装置60からのコヒーレント光を高い効率で回折し、空間光変調器30を明るく照明することも可能となる。   Here, since the areas illuminated by the diffracted light from each position of the hologram recording medium 55 need to overlap each other at least in part, that is, the same illuminated area LZ needs to be illuminated. The direction of the interference fringes recorded in the hologram recording medium 55 is different at each position on the scanning path. Then, as in the present embodiment, the hologram recording medium 55 is disposed at a position shifted in the X-axis direction with respect to the spatial light modulator 30, and the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 is When parallel to the Y-axis direction, a change in the direction of interference fringes recorded at each position along the scanning path of the hologram recording medium 55 can be minimized. For this reason, the production of the hologram recording medium 55, more specifically, the recording of interference fringes can be made relatively easy. In addition, the hologram recording medium 55 can efficiently generate coherent light from the irradiation device 60. And the spatial light modulator 30 can be illuminated brightly.

一方、ホログラム記録媒体55上でのコヒーレント光の走査経路がY軸方向に対して傾斜していると、ホログラム記録媒体55の走査経路に沿った各位置に記録される干渉縞の向きの変化が大きくなる。とりわけ、ホログラム記録媒体55が空間光変調器30に対してX軸方向へずれた位置に配置され、且つ、当該ホログラム記録媒体55上でのコヒーレント光の走査経路がX軸方向に平行となっている場合、ホログラム記録媒体55に記録される干渉縞の向きは、直線状の走査経路の一端と他端との間で非常に大きく異なるようになる。さらに、直線状の走査経路のうち空間光変調器30から最も離れた位置では、回折方向が正面方向から非常に大きく傾斜した方向となってしまう。   On the other hand, when the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 is inclined with respect to the Y-axis direction, the direction of interference fringes recorded at each position along the scanning path of the hologram recording medium 55 changes. growing. In particular, the hologram recording medium 55 is disposed at a position shifted in the X-axis direction with respect to the spatial light modulator 30, and the scanning path of coherent light on the hologram recording medium 55 is parallel to the X-axis direction. The direction of the interference fringes recorded on the hologram recording medium 55 is very different between one end and the other end of the linear scanning path. Furthermore, at the position farthest from the spatial light modulator 30 in the linear scanning path, the diffraction direction becomes a direction that is greatly inclined from the front direction.

そして、このように一つのホログラム記録媒体55に記録されるべき干渉縞の向きが大きく変化する場合、材料の収縮や再生波長シフトを考慮し入出射角度を調整すると必ずしも全ての干渉縞がブラッグ条件を満たさなくなってしまう。加えて、ここで用いられるホログラム記録媒体55には、光拡散機能を発揮し得る複雑パターンの干渉縞が記録されるため、このような傾向がより強く現れやすい。なお、予定した干渉縞が再生波長にて十分にブラッグ条件を満たさなくなった場合、当該ホログラム記録媒体は、もはや、高い回折効率を呈することができず、空間光変調器30を明るく照明することができない。また、装置全体としてのエネルギー効率も低下してしまい、この点においても好ましくない。   When the direction of interference fringes to be recorded on one hologram recording medium 55 changes greatly as described above, all interference fringes are not necessarily Bragg conditions if the incident / exit angles are adjusted in consideration of material shrinkage and reproduction wavelength shift. Will not be satisfied. In addition, the hologram recording medium 55 used here records interference fringes having a complex pattern that can exhibit a light diffusion function, and thus such a tendency is more likely to appear. If the planned interference fringes do not sufficiently satisfy the Bragg condition at the reproduction wavelength, the hologram recording medium can no longer exhibit high diffraction efficiency, and the spatial light modulator 30 can be illuminated brightly. Can not. In addition, the energy efficiency of the entire apparatus also decreases, which is not preferable in this respect.

さらに、上述したホログラム感光材料58を実際に露光することによってホログラム記録媒体55を作製する際、投射装置20に搭載される光源61aで生成されるコヒーレント光の波長とは異なる波長を有した参照光Lrおよび物体光Loが用いられることも想定される。高い回折効率を実現するためには、高出力の光源を用いてホログラム感光材料58を露光する必要があるが、その一方で、露光に用いられ得る高出力の光源で生成され得る光の波長は限られているためである。投射装置20の光源61aで生成されるコヒーレント光の波長とは異なる波長の参照光Lrおよび物体光Loを用いてホログラム感光材料58を露光する場合、当該参照光Lrおよび物体光Loの波長によって記録され得るべき干渉縞のブラッグ条件が満たされるよう、当該参照光Lrおよび物体光Loは、投射装置20内での予定されたコヒーレント光の光路からずれた光路に沿って、ホログラム感光材料58に照射される。この際、記録されるべき干渉縞の向きが、予定された走査経路に沿ったホログラム記録媒体55の間で大きく変化する場合、実際上、高出力で発振され得る参照光Lrおよび物体光Loをなす光が、予定された走査経路に沿ったすべての位置でブラッグ条件を満たすことが不可能となることもある。すなわち、高出力で発振され得る露光光を用いて干渉縞を記録することができなくなる。結果として、走査経路に沿った各位置での向きが大きく変化する干渉縞を明瞭且つ精確に記録することができず、ホログラム記録媒体55の回折効率が低下してしまう。   Further, when the hologram recording medium 55 is produced by actually exposing the hologram photosensitive material 58 described above, the reference light having a wavelength different from the wavelength of the coherent light generated by the light source 61a mounted on the projection device 20 is used. It is also assumed that Lr and object light Lo are used. In order to realize high diffraction efficiency, it is necessary to expose the hologram photosensitive material 58 using a high-power light source, while the wavelength of light that can be generated by a high-power light source that can be used for exposure is This is because it is limited. When the hologram photosensitive material 58 is exposed using the reference light Lr and the object light Lo having a wavelength different from the wavelength of the coherent light generated by the light source 61a of the projection device 20, recording is performed according to the wavelengths of the reference light Lr and the object light Lo. The reference light Lr and the object light Lo irradiate the hologram photosensitive material 58 along an optical path deviated from the planned optical path of the coherent light in the projection apparatus 20 so that the Bragg condition of the interference fringes that can be performed is satisfied. Is done. At this time, when the direction of the interference fringes to be recorded changes greatly between the hologram recording media 55 along the scheduled scanning path, the reference light Lr and the object light Lo that can be oscillated at high output are actually generated. The resulting light may not be able to satisfy the Bragg condition at all positions along the scheduled scan path. That is, interference fringes cannot be recorded using exposure light that can be oscillated at a high output. As a result, interference fringes whose direction at each position along the scanning path greatly changes cannot be clearly and accurately recorded, and the diffraction efficiency of the hologram recording medium 55 is lowered.

以上のことから、コヒーレント光のホログラム記録媒体55上での走査経路が、デジタルマイクロミラーデバイス30の反射面32aの回動軸線RAmと平行となっている上述の実施の形態によれば、ホログラム記録媒体55の走査経路に沿った各位置に記録される干渉縞の向きの変化が抑制されるので、当該干渉縞を明瞭且つ精確に記録することが可能となる。このため、ホログラム記録媒体55が、照射装置60からの光を空間光変調器30に向けて、高い回折効率で安定して回折することが可能となる。結果として、ホログラム記録媒体55が照射装置60からの光を高い効率で回折することができ、空間光変調器30を明るく照明することもできる。   From the above, according to the above-described embodiment in which the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 is parallel to the rotation axis RAm of the reflecting surface 32a of the digital micromirror device 30, the hologram recording is performed. Since the change in the direction of the interference fringes recorded at each position along the scanning path of the medium 55 is suppressed, the interference fringes can be clearly and accurately recorded. Therefore, the hologram recording medium 55 can stably diffract the light from the irradiation device 60 toward the spatial light modulator 30 with high diffraction efficiency. As a result, the hologram recording medium 55 can diffract the light from the irradiation device 60 with high efficiency, and the spatial light modulator 30 can be illuminated brightly.

〔上述した一実施の形態への変形〕
図1〜6に例示された一実施の形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。
以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
[Modification to the above-described embodiment]
Various modifications can be made to the embodiment 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、照明装置40の全体構成を変更してもよい。例えば、コヒーレント光の進行方向を変化させる偏向素子を設けてもよい。図7には、空間光変調器30と投射光学系25との間に偏向素子70を配置した例が示されている。図7に示された例は、偏光素子70を設けた点において、上述した実施の形態と異なっており、その他の点は同一に構成され得る。以下、図7に示された変形例について、上述した実施の形態との相違点を中心としてさらに説明する。   Moreover, you may change the whole structure of the illuminating device 40. FIG. For example, a deflection element that changes the traveling direction of coherent light may be provided. FIG. 7 shows an example in which a deflecting element 70 is disposed between the spatial light modulator 30 and the projection optical system 25. The example shown in FIG. 7 differs from the above-described embodiment in that the polarizing element 70 is provided, and other points can be configured identically. Hereinafter, the modified example shown in FIG. 7 will be further described focusing on the differences from the above-described embodiment.

図7に示された変形例において、偏向素子70は、照射装置60の光源61aからのコヒーレント光の空間光変調器30までの光路における光学素子50と空間光変調器30との間に配置されている。偏向素子70は、第1プリズム71および第2プリズム72によって形成されている。一対のプリズム71,72は、略一定の間隔をあけて配置され、その間に空隙73を形成している。第1のプリズム71は、空間光変調器30に対面する第1面71a、第2のプリズム72に対面する第2面71b、および、光学素子50からの光を受ける第3面71cを有している。第2のプリズム72は、第1のプリズム71と対称的な形状を有し、第1のプリズム71と対称的に配置されている。したがって、第2のプリズム72は、投射光学系25に対面する第1面72a、第1のプリズム71の対面する第2面72b、および、第1プリズム71の第3面71cに対する反対側の面をなす第3面72cを有している。   In the modification shown in FIG. 7, the deflection element 70 is disposed between the optical element 50 and the spatial light modulator 30 in the optical path from the light source 61 a of the irradiation device 60 to the spatial light modulator 30 of the coherent light. ing. The deflection element 70 is formed by a first prism 71 and a second prism 72. The pair of prisms 71 and 72 are arranged at a substantially constant interval, and a gap 73 is formed between them. The first prism 71 has a first surface 71 a that faces the spatial light modulator 30, a second surface 71 b that faces the second prism 72, and a third surface 71 c that receives light from the optical element 50. ing. The second prism 72 has a symmetrical shape with the first prism 71 and is arranged symmetrically with the first prism 71. Therefore, the second prism 72 has a first surface 72a facing the projection optical system 25, a second surface 72b facing the first prism 71, and a surface on the opposite side of the third surface 71c of the first prism 71. The third surface 72c is formed.

この偏向素子70は、ホログラム記録媒体55の各位置での回折によって整形された拡散光束を、空間光変調器30に向ける。具体的には、第1プリズム71の第3面71cから入射した光が、第1プリズム71の第2面71bで反射し、その後、第1面71aを介して空間光変調器30に入射するようになる。なお、光学素子50の構成および配置は、第1プリズム71の第2面71bでの反射が、第1プリズム71と空隙73との間での屈折率差に起因した全反射となるように、決定される。したがって、光学素子50から偏向素子70へ入射した光は、光量損失を起こすこと無く、予定した通りにその進行方向を変化するようになる。   The deflecting element 70 directs the diffused light beam shaped by diffraction at each position of the hologram recording medium 55 to the spatial light modulator 30. Specifically, the light incident from the third surface 71c of the first prism 71 is reflected by the second surface 71b of the first prism 71, and then enters the spatial light modulator 30 via the first surface 71a. It becomes like this. The configuration and arrangement of the optical element 50 are such that the reflection on the second surface 71b of the first prism 71 is total reflection due to the refractive index difference between the first prism 71 and the gap 73. It is determined. Therefore, the light incident on the deflecting element 70 from the optical element 50 changes its traveling direction as planned without causing a light amount loss.

空間光変調器30へ入射した光は、その後、変調画像をなす光として、第1プリズム71の第2面71bで全反射することなく、偏向素子70を透過して投射光学系25へ向かう。なお、第1プリズム71の第2面71bおよび第2プリズム72の第2面72bが平行となっており、且つ、第1プリズム71の第1面71aおよび第2プリズム72の第1面72aが平行となっている場合、偏向素子70から投射光学系25へ入射する際の光の進行方向は、空間光変調器30から偏向素子70へ再入射する際の進行方向と平行に維持されるようになる。   The light incident on the spatial light modulator 30 then passes through the deflecting element 70 toward the projection optical system 25 as light forming a modulated image without being totally reflected by the second surface 71b of the first prism 71. The second surface 71b of the first prism 71 and the second surface 72b of the second prism 72 are parallel, and the first surface 71a of the first prism 71 and the first surface 72a of the second prism 72 are parallel. When parallel, the traveling direction of light when entering the projection optical system 25 from the deflecting element 70 is maintained parallel to the traveling direction when reentering the deflecting element 70 from the spatial light modulator 30. become.

なお、図7に示された変形例において、変調画像を形成しない不要光は、偏向素子70へ再入射した後に、第2プリズム72の第3面72cを介して偏向素子70から出射し、適切な素子等によって吸収されるようになる。   In the modification shown in FIG. 7, unnecessary light that does not form a modulated image reenters the deflecting element 70 and then exits from the deflecting element 70 via the third surface 72 c of the second prism 72. It is absorbed by a simple element.

ところで、図7に示された例において、光学素子50からのコヒーレント光を反射する偏向素子70は、第1プリズム71の第2面71bへの法線方向と平行な面上に、光学素子50から空間光変調器30までの光路の光学系(中心光路)を画成する。上述したように、デジタルマイクロミラーディスプレイ30は、反射面32aの回動軸線RAmと直交する平面上に、デジタルマイクロミラーディスプレイ30で反射される前後の光路の光学系(中心光路)を画成し得る。そして、図7に示された例においては、第1プリズム71の第2面71bへの法線方向が、デジタルマイクロミラーディスプレイ30の反射面32aの回動軸線RAmと直交する平面上に位置するように、偏向素子70およびデジタルマイクロミラーディスプレイ30が位置決めされている。この結果、投射装置20内での光路によってなされる光学系(光路中心)を、一つの仮想平面上に形成することが可能となっている。   By the way, in the example shown in FIG. 7, the deflecting element 70 that reflects the coherent light from the optical element 50 is on the surface parallel to the normal direction to the second surface 71 b of the first prism 71. To an optical system (center optical path) of the optical path from to the spatial light modulator 30. As described above, the digital micromirror display 30 defines the optical system (center optical path) of the optical path before and after being reflected by the digital micromirror display 30 on a plane orthogonal to the rotation axis RAm of the reflecting surface 32a. obtain. In the example shown in FIG. 7, the normal direction to the second surface 71 b of the first prism 71 is located on a plane orthogonal to the rotation axis RAm of the reflecting surface 32 a of the digital micromirror display 30. As described above, the deflection element 70 and the digital micromirror display 30 are positioned. As a result, the optical system (optical path center) formed by the optical path in the projection device 20 can be formed on one virtual plane.

図7に示された変形例によれば、上述の実施の形態と同一の作用効果を奏することができる。すなわち、光学素子50のホログラム記録媒体55が、当該ホログラム記録媒体55上を走査するようにして当該ホログラム記録媒体55の各位置に入射するコヒーレント光を回折して、空間光変調器30を照明する。この際、空間光変調器30の各位置は、ホログラム記録媒体55上でのコヒーレント光の走査にともなって、連続的に異なる方向からコヒーレント光を照射されることになり、結果として、スクリーン15の各位置への映像光の入射角度も連続的に変化する。このため、コヒーレント光で映像を表示しながら、スペックルを目立たなくさせることができる。   According to the modification shown in FIG. 7, the same operational effects as those of the above-described embodiment can be obtained. That is, the hologram recording medium 55 of the optical element 50 diffracts the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 so as to scan the hologram recording medium 55, and illuminates the spatial light modulator 30. . At this time, each position of the spatial light modulator 30 is continuously irradiated with coherent light from different directions as the coherent light is scanned on the hologram recording medium 55, and as a result, the screen 15 The incident angle of the image light at each position also changes continuously. For this reason, speckles can be made inconspicuous while displaying an image with coherent light.

また、図7に示された変形例において、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上において、空間光変調器30をなすデジタルマイクロミラーデバイスの反射面32aの回動軸線RAmと平行な直線状の経路を繰り返し走査し、且つ、この構成に対応して、ホログラム記録媒体55が、デジタルマイクロミラーデバイス30の反射面32aの回動軸線RAmと平行な方向に延びる細長状となっている場合、或いは、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上において、変調画像形成面31をなす矩形状の一辺と平行な直線状の経路を繰り返し走査し、且つ、この構成に対応して、ホログラム記録媒体55が、変調画像形成面31をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状となっている場合、投射装置20内での光路によって画成される光学系が平面状となっている投射装置20において、投射装置20を大型化させてしまうことを効果的に抑制しながら、スペックルを目立たなくさせることが可能となる。   Further, in the modification shown in FIG. 7, the coherent light is a linear path parallel to the rotation axis RAm of the reflecting surface 32 a of the digital micromirror device that forms the spatial light modulator 30 on the hologram recording medium 55. And the hologram recording medium 55 has an elongated shape extending in a direction parallel to the rotation axis RAm of the reflecting surface 32a of the digital micromirror device 30 corresponding to this configuration, or The coherent light repeatedly scans a linear path parallel to one side of the rectangular shape forming the modulated image forming surface 31 on the hologram recording medium 55, and the hologram recording medium 55 is modulated in accordance with this configuration. In the case of an elongated shape extending in a direction parallel to one side of the rectangular shape forming the image forming surface 31, the image is formed by the optical path in the projection device 20. In the projection device 20 that the optical system has a planar shape that is, while it effectively suppressed that would by size of the projection apparatus 20, it is possible to obscure the speckles.

さらに、図7に示された変形例において、コヒーレント光のホログラム記録媒体55上での走査経路が、空間光変調器30をなすデジタルマイクロミラーデバイスの反射面32aの回動軸線RAmと平行となっていれば、ホログラム記録媒体55が、照射装置60からの光を空間光変調器30に向けて、高い回折効率で安定して回折することが可能となる。結果として、ホログラム記録媒体55が照射装置60からの光を高い効率で回折することができ、空間光変調器30を明るく照明することもできる。   Further, in the modification shown in FIG. 7, the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 is parallel to the rotation axis RAm of the reflecting surface 32 a of the digital micromirror device forming the spatial light modulator 30. In this case, the hologram recording medium 55 can stably diffract the light from the irradiation device 60 toward the spatial light modulator 30 with high diffraction efficiency. As a result, the hologram recording medium 55 can diffract the light from the irradiation device 60 with high efficiency, and the spatial light modulator 30 can be illuminated brightly.

なお、図7に示された変形例においては、上述したように、投射装置20内での光路によってなされる光学系(光路中心)は、偏向素子70の第1プリズム71の第2面71bへの法線方向、言い換えると、偏向素子70の第1プリズム71の反射面71bへの法線方向と、空間光変調器30の変調画像形成面31への法線方向、言い換えると、空間光変調器30の入射面への法線方向と、によって画成される一つの仮想平面上に位置していることになる。そして、デジタルマイクロミラーデバイス30の反射面32aの回動軸線RAmは、偏向素子70の第1プリズム71の第2面71bへの法線方向と、空間光変調器30の入射面への法線方向と、によって画成される一つの仮想平面に直交している。   In the modification shown in FIG. 7, as described above, the optical system (optical path center) formed by the optical path in the projection device 20 is directed to the second surface 71 b of the first prism 71 of the deflection element 70. In other words, the normal direction to the reflecting surface 71b of the first prism 71 of the deflecting element 70, and the normal direction to the modulated image forming surface 31 of the spatial light modulator 30, in other words, spatial light modulation. It is located on one virtual plane defined by the normal direction to the incident surface of the container 30. The rotation axis RAm of the reflecting surface 32 a of the digital micromirror device 30 is normal to the second surface 71 b of the first prism 71 of the deflecting element 70 and the normal to the incident surface of the spatial light modulator 30. And one direction perpendicular to one virtual plane defined by the direction.

したがって、言い換えると、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上において、空間光変調器30の入射面(変調画像形成面)31への法線方向と、偏向素子70の第1プリズム71の反射面(第2面)71bへの法線方向と、の両方向に直交する方向と平行な直線状の経路を繰り返し走査し、且つ、この構成に対応して、ホログラム記録媒体55が、空間光変調器30の入射面(変調画像形成面)31への法線方向と、偏向素子70の第1プリズム71の反射面(第2面)71bへの法線方向と、の両方向に直交する方向に延びる細長状となっている場合、投射装置20内での光路によって画成される光学系が平面状となっている投射装置20において、投射装置20を大型化させてしまうことを効果的に抑制しながら、スペックルを目立たなくさせることが可能となる。さらに、コヒーレント光のホログラム記録媒体55上での走査経路が、空間光変調器30の入射面(変調画像形成面)31への法線方向と、偏向素子70の第1プリズム71の反射面(第2面)71bへの法線方向と、の両方向に直交する方向と平行となっていれば、ホログラム記録媒体55が、照射装置60からの光を空間光変調器35に向けて、高い回折効率で安定して回折することが可能となる。結果として、ホログラム記録媒体55が照射装置60からの光を高い効率で回折することができ、空間光変調器30を明るく照明することもできる。
そして、このような作用効果は、空間光変調器30が、デジタルマイクロミラーデバイス以外のデバイス、例えば液晶表示装置等からなる場合であっても、奏され得る。
Therefore, in other words, the coherent light is reflected on the hologram recording medium 55 in the direction normal to the incident surface (modulated image forming surface) 31 of the spatial light modulator 30 and the reflecting surface (first prism 71 of the deflection element 70). (Second surface) A linear path parallel to the direction perpendicular to both the normal direction to 71b is repeatedly scanned, and the hologram recording medium 55 corresponds to this configuration. Elongate in a direction perpendicular to both the normal direction to the incident surface (modulated image forming surface) 31 and the normal direction to the reflecting surface (second surface) 71b of the first prism 71 of the deflection element 70. In the projection device 20 in which the optical system defined by the optical path in the projection device 20 is planar, the enlargement of the projection device 20 is effectively suppressed. Speckle It is possible to inconspicuous. Further, the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 includes the normal direction to the incident surface (modulated image forming surface) 31 of the spatial light modulator 30 and the reflecting surface of the first prism 71 of the deflecting element 70 ( If it is parallel to the direction perpendicular to both the normal direction to the second surface 71b, the hologram recording medium 55 directs the light from the irradiation device 60 toward the spatial light modulator 35 and performs high diffraction. It becomes possible to diffract stably and efficiently. As a result, the hologram recording medium 55 can diffract the light from the irradiation device 60 with high efficiency, and the spatial light modulator 30 can be illuminated brightly.
Such effects can be achieved even when the spatial light modulator 30 is composed of a device other than the digital micromirror device, such as a liquid crystal display 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。例えば、上述したように、空間光変調器30が、透過型の液晶ディスプレイ等からなる透過型の空間光変調器として構成されていてもよい。
(Spatial light modulator, projection optical system, screen)
According to the embodiment described above, speckle can be effectively made inconspicuous. However, this effect is mainly due to the lighting device 40. Even if this lighting device 40 is combined with various known spatial light modulators, projection optical systems, screens, etc., speckles can be effectively made inconspicuous. From this point, the spatial light modulator, the projection optical system, and the screen are not limited to those illustrated, and various known members, components, devices, and the like can be used. For example, as described above, the spatial light modulator 30 may be configured as a transmissive spatial light modulator including a transmissive liquid crystal display or the like.

また、図8に示すように、空間光変調器35として、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)からなる反射型の空間光変調器を用いるようにしてもよい。図8に示された例は、空間光変調器35をLCOSに変更した点、および、偏光素子75を設けた点において、上述した実施の形態と異なっており、その他の点は同一に構成され得る。以下、図8に示された変形例について、上述した実施の形態との相違点を中心としてさらに説明する。   Further, as shown in FIG. 8, a reflective spatial light modulator made of LCOS (Liquid Crystal on Silicon) may be used as the spatial light modulator 35. The example shown in FIG. 8 is different from the above-described embodiment in that the spatial light modulator 35 is changed to LCOS and a polarizing element 75 is provided, and the other points are the same. obtain. Hereinafter, the modified example shown in FIG. 8 will be further described focusing on the differences from the above-described embodiment.

図8に示された変形例において、空間光変調器35は、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)からなる反射型の空間光変調器として構成されている。LCOS35は、反射型の液晶素子であり、入射してくる光のうちの一方向に振動する一方の直線偏光成分の光を用いて変調画像を形成する。より具体的には、LCOS35は、入射してきた一方の直線偏光成分の光を、画素毎に、前記一方向とは直交する他方向に振動する他方の直線偏光成分の光、言い換えると、前記一方の直線偏光成分の光とは位相が180°ずれた他方の直線偏光成分の光に変換する。LCOS35において一方の直線偏光成分から他方の直線偏光成分に変換された光は、投射光学系25に向けて反射されるようになる。一方、LCOS35に入射する他方の直線偏光成分の光、並びに、一方の直線偏光成分としてLCOS35に入射したものの他方の偏光成分に変換されなかった光は、LCOS35で吸収され、変調画像の形成に使用されない。   In the modification shown in FIG. 8, the spatial light modulator 35 is configured as a reflective spatial light modulator made of LCOS (Liquid Crystal on Silicon). The LCOS 35 is a reflective liquid crystal element, and forms a modulated image using light of one linearly polarized light component that vibrates in one direction among incident light. More specifically, the LCOS 35 converts the incident light of one linearly polarized light component into the light of the other linearly polarized light component that vibrates in the other direction orthogonal to the one direction, in other words, the one of the linearly polarized light components. Is converted into the light of the other linearly polarized light component whose phase is shifted by 180 °. The light converted from one linear polarization component to the other linear polarization component in the LCOS 35 is reflected toward the projection optical system 25. On the other hand, the light of the other linearly polarized component incident on the LCOS 35 and the light incident on the LCOS 35 as one linearly polarized component but not converted to the other polarized component are absorbed by the LCOS 35 and used to form a modulated image. Not.

図8に示された変形例では、このようなLCOSからなる空間光変調器35との組み合わせにおいて、偏光ビームスプリッターからなる偏向素子75が用いられている。偏光ビームスプリッター75とは、一方の直線偏光成分を反射させ、他方の直線偏光成分を透過させる、光学素子である。具体的な構成として、図8に示された例では、偏光ビームスプリッター75は、偏光分離機能を発現する誘電体多層膜を間に挟んで二つの直角プリズムを互いの斜面が向かい合うようにして接着してなる直方体形状または立方体形状の素子として構成されている。この偏光ビームスプリッター75において、直角プリズム間に配置された誘電体多層膜が、一方向に振動する直線偏光成分を反射させる分離面(反射面)76として、機能する。   In the modification shown in FIG. 8, a deflection element 75 made of a polarization beam splitter is used in combination with the spatial light modulator 35 made of LCOS. The polarization beam splitter 75 is an optical element that reflects one linearly polarized component and transmits the other linearly polarized component. As a specific configuration, in the example shown in FIG. 8, the polarization beam splitter 75 is bonded with two right-angle prisms so that their slopes face each other with a dielectric multilayer film expressing a polarization separation function in between. It is configured as a rectangular parallelepiped or cubic element. In the polarization beam splitter 75, the dielectric multilayer film disposed between the right-angle prisms functions as a separation surface (reflection surface) 76 that reflects the linearly polarized light component oscillating in one direction.

図8に示された変形例においては、偏光ビームスプリッターからなる偏向素子75が、空間光変調器35と投射光学系25との間に配置されている。図8に示された変形例では、光学素子50からのコヒーレント光を反射する偏光ビームスプリッター75は、その分離面76への法線方向と平行な面上に、光学素子50から空間光変調器35までの光路の光学系(中心光路)を画成する。一方、LCOS35は、その入射面が変調画像を形成する光を正反射(鏡面反射)する反射面として機能するため、当該入射面への法線方向と平行な面上に、LCOS35で反射される前後の光路の光学系(中心光路)を画成する。そして、図8に示された例においては、LCOS35の入射面36への法線方向ndaと、偏光ビームスプリッター75の分離面76への法線方向ndbと、が同一の仮想平面上に位置するように、偏光ビームスプリッター75およびLCOS35が位置決めされている。この結果、投射装置20内での光路によってなされる光学系(光路中心)を、一つの仮想平面上に形成することが可能となっている。   In the modification shown in FIG. 8, a deflection element 75 made up of a polarization beam splitter is disposed between the spatial light modulator 35 and the projection optical system 25. In the modification shown in FIG. 8, the polarization beam splitter 75 that reflects the coherent light from the optical element 50 has a spatial light modulator from the optical element 50 on a plane parallel to the normal direction to the separation surface 76. Define an optical system (central optical path) with up to 35 optical paths. On the other hand, since the LCOS 35 functions as a reflection surface that regularly reflects (specular reflection) the light forming the modulated image, the LCOS 35 is reflected by the LCOS 35 on a plane parallel to the normal direction to the incident surface. Define the optical system (center optical path) of the front and rear optical paths. In the example shown in FIG. 8, the normal direction nda to the incident surface 36 of the LCOS 35 and the normal direction ndb to the separation surface 76 of the polarization beam splitter 75 are located on the same virtual plane. Thus, the polarization beam splitter 75 and the LCOS 35 are positioned. As a result, the optical system (optical path center) formed by the optical path in the projection device 20 can be formed on one virtual plane.

図8に示された変形例によれば、上述の実施の形態と同一の作用効果を奏することができる。すなわち、光学素子50のホログラム記録媒体55が、当該ホログラム記録媒体55上を走査するようにして当該ホログラム記録媒体55の各位置に入射するコヒーレント光を回折して、空間光変調器35を照明する。この際、空間光変調器35の各位置は、ホログラム記録媒体55上でのコヒーレント光の走査にともなって、連続的に異なる方向からコヒーレント光を照射されることになり、結果として、スクリーン15の各位置への映像光の入射角度も連続的に変化する。このため、コヒーレント光で映像を表示しながら、スペックルを目立たなくさせることができる。   According to the modification shown in FIG. 8, the same operational effects as those of the above-described embodiment can be obtained. That is, the hologram recording medium 55 of the optical element 50 diffracts the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 so as to scan the hologram recording medium 55, and illuminates the spatial light modulator 35. . At this time, each position of the spatial light modulator 35 is continuously irradiated with the coherent light from different directions as the coherent light is scanned on the hologram recording medium 55, and as a result, the screen 15 The incident angle of the image light at each position also changes continuously. For this reason, speckles can be made inconspicuous while displaying an image with coherent light.

また、図8に示された変形例において、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上において、空間光変調器35をなすLCOSの入射面(変調画像形成面)36への法線方向ndaと、偏向素子75をなす偏光ビームスプリッターの分離面(反射面)76への法線方向ndbと、の両方向に直交する方向と平行な直線状の経路を繰り返し走査し、且つ、この構成に対応して、ホログラム記録媒体55が、LCOS35の入射面36への法線方向ndaと偏光ビームスプリッター75の分離面(反射面)76への法線方向ndbとの両方向に直交する方向に延びる細長状となっている場合、或いは、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上において、入射面36をなす矩形状の一辺と平行な直線状の経路を繰り返し走査し、且つ、この構成に対応して、ホログラム記録媒体55が、入射面36をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状となっている場合、投射装置20内での光路によって画成される光学系が平面状となっている投射装置20において、投射装置20を大型化させてしまうことを効果的に抑制しながら、スペックルを目立たなくさせることが可能となる。   Further, in the modification shown in FIG. 8, the coherent light is deflected on the hologram recording medium 55 in the normal direction nda to the incident surface (modulated image forming surface) 36 of the LCOS forming the spatial light modulator 35. A linear path parallel to the direction perpendicular to both the normal direction ndb to the separation surface (reflection surface) 76 of the polarization beam splitter forming the element 75 is repeatedly scanned, and in correspondence with this configuration, The hologram recording medium 55 has an elongated shape extending in a direction orthogonal to both the normal direction nda to the incident surface 36 of the LCOS 35 and the normal direction ndb to the separation surface (reflection surface) 76 of the polarization beam splitter 75. Or coherent light repeatedly scans a linear path parallel to one side of the rectangular surface forming the incident surface 36 on the hologram recording medium 55 and Corresponding to the configuration, when the hologram recording medium 55 has an elongated shape extending in a direction parallel to one side of the rectangular shape forming the incident surface 36, the optical system defined by the optical path in the projection device 20 is In the projection device 20 having a planar shape, speckles can be made inconspicuous while effectively preventing the projection device 20 from becoming large.

さらに、図8に示された変形例において、コヒーレント光のホログラム記録媒体55上での走査経路が、空間光変調器35をなすLCOSの入射面36への法線方向ndaと、偏向素子75をなす偏光ビームスプリッターの分離面(反射面)76への法線方向ndbと、の両方向に直交する方向と平行となっていれば、ホログラム記録媒体55が、照射装置60からの光を空間光変調器35に向けて、高い回折効率で安定して回折することが可能となる。結果として、ホログラム記録媒体55が照射装置60からの光を高い効率で回折することができ、空間光変調器35を明るく照明することもできる。   Further, in the modification shown in FIG. 8, the scanning path of the coherent light on the hologram recording medium 55 includes a normal direction nda to the incident surface 36 of the LCOS forming the spatial light modulator 35 and a deflection element 75. The hologram recording medium 55 spatially modulates the light from the irradiation device 60 if it is parallel to the direction perpendicular to the normal direction ndb to the separation surface (reflection surface) 76 of the polarization beam splitter formed. It becomes possible to diffract stably toward the device 35 with high diffraction efficiency. As a result, the hologram recording medium 55 can diffract the light from the irradiation device 60 with high efficiency, and the spatial light modulator 35 can be illuminated brightly.

(照射装置)
上述した実施の形態では、コヒーレント光がホログラム記録媒体55上を直線状経路に沿って走査する例を示したが、これに限られない。例えば、上述した実施の形態や、図7に示された変形例において、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上において、変調画像形成面31をなす矩形状の一辺と平行な方向に延びる細長状の領域内を走査するようにしてもよい。このような変形例によっても、投射装置20を大型化させてしまうことを効果的に抑制しながら、スペックルを目立たなくさせることが可能となる。あるいは、上述した実施の形態や、図7に示された変形例において、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上において、デジタルマイクロミラーデバイス30の反射面32aの回動軸線RAmと平行な方向に延びる細長状の領域内を走査するようにしてもよい。このような変形例によっても、投射装置20を大型化させてしまうことを効果的に抑制しながら、スペックルを目立たなくさせることが可能となり、且つ、ホログラム記録媒体55が、照射装置60からの光を空間光変調器30に向けて、高い回折効率で安定して回折することが可能となる。さらに、図8に示された変形例において、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上において、空間光変調器35をなすLCOSの入射面36への法線方向ndaと偏向素子75をなす偏光ビームスプリッターの分離面76への法線方向ndbとの両方向に直交する方向に延びる細長状の領域内を走査するようにしてもよい。このような変形例によっても、投射装置20を大型化させてしまうことを効果的に抑制しながら、スペックルを目立たなくさせることが可能となり、且つ、ホログラム記録媒体55が、照射装置60からの光を空間光変調器30に向けて、高い回折効率で安定して回折することが可能となる。
(Irradiation device)
In the above-described embodiment, the example in which the coherent light scans on the hologram recording medium 55 along the linear path is shown, but the present invention is not limited to this. For example, in the above-described embodiment and the modification shown in FIG. 7, the coherent light is elongated on the hologram recording medium 55 and extends in a direction parallel to one side of the rectangular shape forming the modulation image forming surface 31. The area may be scanned. Such a modification also makes it possible to make speckles inconspicuous while effectively suppressing an increase in the size of the projection device 20. Alternatively, in the embodiment described above and the modification shown in FIG. 7, the coherent light extends on the hologram recording medium 55 in a direction parallel to the rotation axis RAm of the reflection surface 32 a of the digital micromirror device 30. You may make it scan in the elongate area | region. Even with such a modification, it is possible to make the speckle inconspicuous while effectively suppressing an increase in the size of the projection device 20, and the hologram recording medium 55 is provided from the irradiation device 60. Light can be diffracted stably toward the spatial light modulator 30 with high diffraction efficiency. Furthermore, in the modification shown in FIG. 8, the coherent light is polarized on the hologram recording medium 55 by a polarization beam splitter that forms a deflection element 75 with a normal direction nda to the incident surface 36 of the LCOS that forms the spatial light modulator 35. You may make it scan the inside of the elongate area | region extended in the direction orthogonal to both directions with respect to the normal line direction ndb to the separation surface 76 of this. Even with such a modification, it is possible to make the speckle inconspicuous while effectively suppressing an increase in the size of the projection device 20, and the hologram recording medium 55 is provided from the irradiation device 60. Light can be diffracted stably toward the spatial light modulator 30 with high diffraction efficiency.

なお、ホログラム記録媒体55上の領域内を走査可能とするためには、上述した実施の形態における一つの軸線方向を中心としてのみ回動可能なミラーデバイス66に代えて、互いに交差する二以上の軸線RA1を中心として回動可能なミラーデバイスを用いればよい。また、走査デバイス65が、二以上のミラーデバイス66を含んでいてもよい。この場合、ミラーデバイス66のミラー66aが、単一の軸線を中心としてのみ回動可能であっても、照射装置60からのコヒーレント光の光学素子50への入射点IPを、ホログラム記録媒体55の板面上で二次元方向に移動させることができる。   In order to be able to scan the area on the hologram recording medium 55, two or more intersecting each other instead of the mirror device 66 that can be rotated only about one axial direction in the embodiment described above. A mirror device that can rotate about the axis RA1 may be used. Further, the scanning device 65 may include two or more mirror devices 66. In this case, even if the mirror 66a of the mirror device 66 can be rotated only about a single axis, the incident point IP of the coherent light from the irradiation device 60 to the optical element 50 is expressed by the hologram recording medium 55. It can be moved in a two-dimensional direction on the plate surface.

なお、走査デバイス65に含まれるミラーデバイス66aの具体例としては、MEMSミラー、ポリゴンミラー等を挙げることができる。   Specific examples of the mirror device 66a included in the scanning device 65 include a MEMS mirror and a polygon mirror.

また、走査デバイス65は、反射によってコヒーレント光の進行方向を変化させる反射デバイス、一例として、上述してきたミラーデバイス66以外のデバイスを含んで構成されていてもよい。例えば、走査デバイス65が、屈折プリズムやレンズ等を含んでいていてもよい。   The scanning device 65 may be configured to include a reflection device that changes the traveling direction of coherent light by reflection, for example, a device other than the mirror device 66 described above. For example, the scanning device 65 may include a refractive prism, a lens, and the like.

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、例えば、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。   In the first place, the scanning device 65 is not essential, and the light source 61a of the irradiation device 60 can be displaced with respect to the optical element 50. For example, the light source 61a is configured to move, swing, and rotate. The coherent light irradiated from the above may be scanned on the hologram recording medium 55.

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

さらに、上述した形態において、照射装置60が、発散光束に含まれる一光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子50へ入射させる例を示したが、これに限られない。例えば、図9に示すように、走査デバイス65が、コヒーレント光の光路に沿ってミラーデバイス66の下流側に配置された集光レンズ67を、さらに含むようにしてもよい。この場合、図9に示すように、発散光束を構成する光線の光路を進むミラーデバイス66からの光が、集光レンズ67によって、一定の方向に進む光となる。すなわち、照射装置60は、平行光束を構成する光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子50へ入射させるようになる。このような例では、ホログラム記録媒体55を作製する際の露光工程において、参照光Lrとして、上述した収束光束に代えて、平行光束を用いることになる。このようなホログラム記録媒体55は、より簡単に作製および複製することができる。   Furthermore, although the irradiation apparatus 60 showed the example which injects coherent light into the optical element 50 so that the optical path of one light ray contained in a divergent light beam may be followed in the form mentioned above, it is not restricted to this. For example, as shown in FIG. 9, the scanning device 65 may further include a condensing lens 67 disposed on the downstream side of the mirror device 66 along the optical path of the coherent light. In this case, as shown in FIG. 9, the light from the mirror device 66 that travels along the optical path of the light beam constituting the divergent light beam becomes light that travels in a certain direction by the condenser lens 67. That is, the irradiation device 60 causes the coherent light to be incident on the optical element 50 so as to follow the optical path of the light beam constituting the parallel light flux. In such an example, a parallel light beam is used as the reference light Lr instead of the above-described convergent light beam in the exposure process when the hologram recording medium 55 is manufactured. Such a hologram recording medium 55 can be produced and duplicated more easily.

上述した形態では、照射装置60が単一のレーザ光源61aのみを有する例を示したが、これに限られない。例えば、照射装置60が、同一波長域の光を発振する複数の光源を含んでいても良い。この場合、照明装置40は、被照明領域LZをより明るく照明することが可能となる。また、異なる固体のレーザ光源からのコヒーレント光は、互いに干渉性を有しない。したがって、散乱パターンの多重化がさらに進み、スペックルをさらに目立たなくさせることができる。   In the above-described embodiment, an example in which the irradiation device 60 includes only a single laser light source 61a has been described. 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, the multiplexing of the scattering pattern further proceeds and the speckle 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し、あるいは、異なる波長域の複数のコヒーレント光を発生させる単一の光源を含んでいてもよい。この例によれば、単一レーザ光では表示することが困難な色を加法混色によって生成し、当該色で被照明領域LZを照明することができる。また、この場合、投射装置20または透過型映像表示装置10において、空間光変調器30が、例えばカラーフィルタを含んでおり、各波長域のコヒーレント光毎に変調画像の形成が可能である場合には、複数色で映像を表示することが可能となる。あるいは、空間光変調器30がカラーフィルタを含んでいなくとも、照射装置60が各波長域のコヒーレント光を時分割的に照射し、且つ、空間光変調器30が、照射されている波長域のコヒーレント光に対応した変調画像を形成するように時分割的に作動する場合にも、複数色で映像を表示することが可能となる。とりわけ、投射装置20または透過型映像表示装置10において、照射装置60が、赤色光に対応する波長域のコヒーレント光と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光と、を含んだ白色光を照射することができる場合には、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 regions, or may include a single light source that generates a plurality of coherent lights in different wavelength regions. . 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. Further, in this case, in the projection device 20 or the transmissive image display device 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 transmissive image display device 10, the irradiation device 60 includes a coherent light in a wavelength region corresponding to red light, a coherent light in a wavelength region corresponding to green light, and a wavelength region corresponding to blue light. When it is possible to irradiate white light including the coherent 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が異なる波長域のコヒーレント光を照射する場合には、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5および図6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 irradiates coherent light in different wavelength regions, the hologram recording medium 55 includes hologram elements corresponding to the wavelength regions 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.

ただし、レリーフ(エンボス)型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、光量のロスあるいは意図しない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。   However, 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, the scattering due to the concavo-convex structure on the surface may cause a loss of light amount or a new unintended 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光量のロスあるいは意図しない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 a volume hologram that is recorded using a photosensitive medium containing a silver salt material, scattering by the silver salt particles may cause a loss of light amount or an unintended 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、例えば屈折率変調パターンや凹凸パターンは、現実の物体光Loおよび参照光Lrを用いることなく、予定した再生照明光Laの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られた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 to be formed on the hologram recording medium 55, for example, the refractive index modulation pattern or the uneven pattern, does not use the actual object light Lo and the 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。なお、本発明における光拡散素子における「拡散」とは、入射光を所定の方向に角度的に拡げて出射することを指し、ホログラム記録媒体等の回折光学素子やレンズアレイ等による拡散角が十分に制御された場合のみならず、オパールガラス等の散乱粒子により出射角を拡げる場合も含まれるものとする。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。   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. Note that “diffusion” in the light diffusing element in the present invention means that incident light is angularly expanded in a predetermined direction and emitted, and a diffusion angle by a diffractive optical element such as a hologram recording medium or a lens array is sufficient. In addition to the case where the emission angle is controlled, the case where the emission angle is expanded by scattering particles such as opal glass is also included. 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.

(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に、つまり拡げるように又は発散させるように構成され、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に、つまり拡げるように又は発散させるように構成され、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。
(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 is configured to diffuse the coherent light irradiated to each position in a two-dimensional direction, that is, to spread or diverge, so that the illumination device 40 illuminates the two-dimensional illuminated region LZ. An example is shown. 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 composed of a hologram recording medium 55 or a lens array of the optical element 50 is configured to diffuse, that is, spread or diverge, coherent light irradiated to each position in a two-dimensional direction, Thereby, the illuminating device 40 may illuminate the two-dimensional illuminated area LZ.

また、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55やレンズアレイ等から構成される光拡散素子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に、つまり拡げるように又は発散させるように構成され、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による拡散方向、すなわち光拡散素子によって拡げられる方向と、が平行となるようにしてもよい。   In addition, each of the light diffusing elements configured such that the irradiation device 60 can scan the coherent light on the optical element 50 in a one-dimensional direction, and includes the hologram recording medium 55 and the lens array of the optical element 50 is provided. The coherent light irradiated to the position is configured to diffuse in one dimension, that is, to spread or diverge, so that the illumination device 40 illuminates the one-dimensional illuminated area LZ. Also good. In this aspect, the scanning direction of the coherent light by the irradiation device 60 and the diffusion direction by the light diffusing element composed of the hologram recording medium 55 or the lens array of the optical element, that is, the direction expanded by the light diffusing element are parallel to each other. It may be made to become.

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に、つまり拡げるように又は発散させるよう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がホログラム記録媒体55またはレンズアレイ等から構成される複数の光拡散素子を有し、各光拡散素子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 may be configured to diffuse, that is, spread or 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 composed of the hologram recording medium 55 or a lens array, and sequentially illuminates the illuminated areas LZ corresponding to the light diffusing elements. By doing so, the illumination device 40 may illuminate a two-dimensional area. 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基本形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
(Combination of modified examples)
In addition, although the some modification with respect to the basic form mentioned above has been 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、デジタルマイクロミラーデバイス
31 変調画像形成面、入射面
32 微小ミラー
32a 反射面
35 空間光変調器、LCOS
36 入射面、変調画像形成面
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
61 光源機構
61a 光源、レーザ光源
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 集光レンズ
70 偏向素子
71 第1プリズム
71a 第1面
71b 第2面
71c 第3面
72 第2プリズム
72a 第1面
72b 第2面
72c 第3面
73 空隙
75 偏向素子、偏光ビームスプリッター
76 分離面、反射面
LZ 被照明領域
RAm 回動軸線
5 Image 6 Scattering plate 10 Projection-type image display device 15 Screen 20 Projection device 25 Projection optical system 30 Spatial light modulator, digital micromirror device 31 Modulated image forming surface, incident surface 32 Micro mirror 32a Reflecting surface 35 Spatial light modulator, LCOS
36 Entrance surface, modulated image forming surface 40 Illumination device 50 Optical element 55 Hologram recording medium 58 Holographic photosensitive material 60 Irradiation device 61 Light source mechanism 61a Light source, laser light source 65 Scan device 66 Mirror device (reflection device)
66a Mirror (reflective surface)
67 condensing lens 70 deflection element 71 first prism 71a first surface 71b second surface 71c third surface 72 second prism 72a first surface 72b second surface 72c third surface 73 gap 75 deflection element, polarization beam splitter 76 separation Surface, reflective surface LZ Illuminated area RAm Rotation axis

Claims (6)

矩形状の変調画像形成面を有する空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、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進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、を有し、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合い、
前記空間光変調器は、互いに平行な回動軸線を中心として回動可能な複数の反射面を含むデジタルマイクロミラーデバイスであり、
前記デジタルマイクロミラーデバイスの前記反射面の前記回動軸線は、前記変調画像形成面をなす前記矩形状の短辺と平行であり、
前記コヒーレント光が、前記光拡散素子上において、前記変調画像形成面をなす矩形状の短辺と平行な直線状の経路を繰り返し走査する、あるいは、前記変調画像形成面をなす前記矩形状の短辺と平行な方向に延びる細長状の領域内を走査する、投射装置。
A spatial light modulator having a rectangular modulation image forming surface;
An illumination device for illuminating the spatial light modulator,
The lighting device includes:
An optical element including a light diffusing element that changes a traveling direction of incident light; and
The coherent light scans the light diffusing element and the traveling direction of the coherent light incident on each position of the light diffusing element is changed by the light diffusing element to illuminate the spatial light modulator. An irradiating device for irradiating the optical element with the coherent light, and
Regions on the spatial light modulator illuminated by coherent light incident on each position of the light diffusing element overlap at least in part,
The spatial light modulator is a digital micromirror device including a plurality of reflecting surfaces that can be rotated around rotation axes that are parallel to each other.
The rotation axis of the reflecting surface of the digital micromirror device is parallel to the rectangular short side forming the modulated image forming surface,
The coherent light repeatedly scans a linear path parallel to the rectangular short side forming the modulated image forming surface on the light diffusing element, or the rectangular short forming the modulated image forming surface. A projection device that scans an elongated region extending in a direction parallel to a side.
前記照射装置は、光源と、前記光源からのコヒーレント光を反射する反射面を含んだ走査デバイスと、を有し、
前記反射面は、前記変調画像形成面をなす矩形状の短辺と直交する軸線を中心として回動可能である、請求項に記載の投射装置。
The irradiation apparatus includes a light source, and a scanning device including a reflective surface that reflects coherent light from the light source,
The projection apparatus according to claim 1 , wherein the reflection surface is rotatable about an axis orthogonal to a rectangular short side forming the modulation image forming surface.
前記光拡散素子は、前記変調画像形成面をなす前記矩形状の前記短辺と平行な方向に延びる細長状である、請求項1又は2に記載の投射装置。 The light diffuser, the modulated image forming plane wherein the rectangular said forming the a elongated shape extending in the short side direction parallel projection apparatus of claim 1 or 2. 前記光拡散素子はレンズアレイである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の投射装置。 The projection device according to claim 1, wherein the light diffusing element is a lens array. 前記空間光変調器によって生成された変調画像をなす光を投射する投射光学系を、さらに備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の投射装置。 The projection apparatus as described in any one of Claims 1-4 further equipped with the projection optical system which projects the light which makes the modulation | alteration image produced | generated by the said spatial light modulator. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の投射装置と、
前記空間光変調器によって生成された変調画像を投影されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
A projection device according to any one of claims 1 to 5 ;
A projection type image display device comprising: a screen onto which the modulated image generated by the spatial light modulator is projected.
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