JP6155684B2 - 照明装置、及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、及びプロジェクターに関する。

従来から、表示装置の一つとしてプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。プロジェクターは、例えば、照明装置からの光を光変調装置で変調することで画像を形成し、この画像を投写レンズなどでスクリーンに投写する。

照明装置の光源には、各種光源が用いられ、可干渉性を有する光（コヒーレント光）を発するコヒーレント光源が用いられることもある。コヒーレント光源は、レーザダイオード（ＬＤ）、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）などを用いた固体光源、短アークのランプ光源などである。例えば、レーザー光源を用いたプロジェクターは、レーザー光源の波長域が狭いために色再現範囲を十分に広くすることができ、小型化や構成部品の削減も可能である。

ところで、コヒーレント光源を用いたプロジェクターにより表示を行うと、画像を観察する観察者に、いわゆるスペックルが認識されることがある。スペックルは、光の干渉により明点と暗点が縞模様あるいは斑模様に分布するパターンであり、観察者に対してぎらつき感を与え、画像鑑賞時に不快感を与えることがある。そのため、スペックルを認識されにくくする（以下、スペックルを「低減する」という）技術の案出が期待される。

スペックルを低減する技術の一つとして、特許文献１には、投写レンズの瞳面上に形成されるスポットを、この瞳面上で光軸周りに回転させる技術が提案されている。特許文献１の技術によれば、スクリーン上の各点に入射する光線の角度分布が時間的に変化し、スペックルのパターンが時間的に変化することになる。結果として、観察者にはスペックルが時間的に重畳（積分）されて観察され、スペックルが低減される。

特開２００９−２１６８４３号公報

上述のような技術には、スペックルを効果的に低減する上で、改善の余地がある。例えば、瞳面上で瞳像を移動させる手法では、瞳像のパターンが変化しないのでスペックルを十分に低減できない。また、投写レンズの有効瞳（有効径）を大きくしなければならないため、投写レンズの大型化、高コスト化を招く。本発明は、スペックルを効果的に低減できる照明装置、及びプロジェクターを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の照明装置は、第１の光射出領域および第２の光射出領域を含む複数の光射出領域を有し、該複数の光射出領域のそれぞれから射出される光の光量を調整可能な光源装置と、第１の期間において、前記第１の光射出領域から射出される光の光量が前記複数の光射出領域のうち他の光射出領域から射出される光の光量と異なり、第２の期間において、前記第２の光射出領域から射出される光の光量が前記第１の期間において前記第２の光射出領域から射出される光の光量と異なるように、前記光源装置を制御する光源制御装置と、前記複数の光射出領域からの光を照明領域で重畳させる照明光学系と、を備え、前記光源制御装置は、前記第１の期間において、前記第１の光射出領域が少なくとも２つ以上の強度で発光するように前記光源装置を制御するように構成されている。

この照明装置は、第１の期間と第２の期間とで異なる光射出領域から光が射出され、いずれの光射出領域から射出された光も照明領域に入射するので、照明領域に入射する光の角度分布が第１の期間と第２の期間とで変化する。そのため、第１の期間と第２の期間とでスペックルのパターンが変化し、スペックルのパターンが視認されにくくなる。

第１の態様の照明装置は、前記第１の期間において、前記第１の光射出領域から射出される光の強度が、少なくとも２つ以上の強度に設定されていてもよい。

この照明装置は、照明領域に入射する光の角度分布が第１の期間において変化するので、スペックルのパターンが視認されにくくなる。

第１の態様の照明装置において、前記光源装置は複数の光源を含み、前記光源制御装置は、前記複数の光源の少なくとも１つの光源の発光量を、前記第１の期間と前記第２の期間とで異ならせてもよい。

この照明装置は、発光量を変化させる光源に対応する光射出領域から射出される光の光量を、第１の期間と前記第２の期間とで異ならせることができる。

第１の態様の照明装置において、前記光源制御装置は、前記第１の期間において、前記複数の光源のうち第１の光源への供給電力を減少させるとともに、前記複数の光源のうち前記第１の光源に隣り合う第２の光源への供給電力を、前記複数の光源のうち他の光源への供給電力よりも大きくしてもよい。

この照明装置は、第１の期間において、光源装置から発せられる光の光量の減少を抑制できる。

第１の態様の照明装置において、前記光源制御装置は、前記第１の期間から前記第２の期間へ移行する際に、前記複数の光源のうち互いに隣接する少なくとも２つの光源のそれぞれへの供給電力を、ともに減少または増加させてもよい。

この照明装置は、互いに隣接する少なくとも２つの光源のそれぞれへの供給電力をともに減少または増加させるので、照明領域に入射する際の光の角度分布の変化を大きくすることができる。

第１の態様の照明装置において、前記複数の光源のそれぞれに所定の電力を供給したときに前記光源装置から射出される光の光量を基準光量として、前記複数の光源のうち第１の光源を消灯させたときに、前記光源装置から射出される光の光量の前記基準光量からの減少分を小さくするように、前記複数の光源のうち前記第１の光源以外の少なくとも一つの光源には前記所定の電力よりも大きい電力が供給されてもよい。

この照明装置は、第１の光源を消灯させたときに光源装置から発せられる光の光量の減少を抑制することができる。

第１の態様の照明装置において、前記光源制御装置は、前記複数の光射出領域から射出される光の光量が前記第１の期間と前記第２の期間とで同じになるように、前記光源装置を制御してもよい。

この照明装置は、照明領域の明るさを第１の期間と前記第２の期間とでほぼ同じにするこができる。

第１の態様の照明装置において、前記第１の期間と前記第２の期間のそれぞれは、１／２４秒以下であってもよい。

この照明装置は、第１の期間におけるスペックルのパターンと、第２の期間におけるスペックルのパターンがそれぞれ視認されにいので、スペックルを格段に低減できる。

第１の態様の照明装置において、前記光源装置は、可干渉性の光を射出する固体光源を含んでいてもよい。

この照明装置は、光射出領域から射出される光の光量を時間的に変化させることが容易である。

第１の態様の照明装置において、前記照明光学系は、前記光源装置からの光が入射するレンズ要素を含むレンズアレイと、前記レンズ要素からの光を前記照明領域に重畳する重畳レンズと、を含んでいてもよい。

この照明装置は、照明領域における照度分布を均一にしつつ、スペックルを低減することができる。

第１の態様の照明装置において、前記照明光学系は、前記光源装置からの光が入射する入射端面、及び前記入射端面を経由した光が射出される射出端面を有する光学ロッドと、前記光学ロッドの射出端面と前記照明領域とを光学的に共役にするリレー系と、を含んでいてもよい。

この照明装置は、照明領域における照度分布を均一にしつつ、スペックルを低減することができる。

本発明の第２の態様のプロジェクターは、第１の態様の照明装置と、前記照明装置からの光により画像を形成する画像形成系と、前記画像形成系が形成した画像を投写する投写系と、を備える。

このプロジェクターは、画像の観察者にスペックルが視認されにくいので、画像を高品位で表現できる。

第２の態様のプロジェクターにおいて、前記画像形成系は、前記照明領域に配列される複数の画素のそれぞれに設けられた第１のマイクロレンズと、前記第１のマイクロレンズとともにアフォーカル光学系を構成する第２のマイクロレンズとを含んでいてもよい。

このプロジェクターは、画像を示す光の角度分布が画像形成系で変化することが抑制されるので、画像が投写される投写面上の各点に入射する光の角度分布を高精度に制御でき、スペックルを効果的に低減できる。

第１実施形態のプロジェクターを示す図である。 照明装置、画像形成装置、色合成系、及び投写系を示す図である。 フレネル回折式中のパラメータの定義を説明するための図である。 開口関数を時間的に変化させる原理を説明するための図である。 レーザー光源の消灯による瞳像の変化の一例を示す図である。 第１例で説明する制御対象のレーザー光源の配置を示す図である。 レーザー光源の制御の第１例を示すタイミングチャートである。 第２例で説明する制御対象のレーザー光源の配置を示す図である。 レーザー光源の制御の第２例を示すタイミングチャートである。 第３例で説明する制御対象のレーザー光源の配置を示す図である。 レーザー光源の制御の第３例を示すタイミングチャートである。 レーザー光源の制御の第４例を示すタイミングチャートである。 レーザー光源の制御の第５例を示す図である。 レーザー光源の制御の第６例を示すタイミングチャートである。 レーザー光源の制御の第７例を示す図である。 画像形成装置の一例を示す図である。 画像形成装置の他の例を示す図である。 画像形成装置の他の例を示す図である。 画像形成装置の他の例を示す図である。 第２実施形態の照明装置および画像形成装置を示す図である。 光学ロッドを示す図である。 光学ロッドおよびリレー光学系を示す図である。 光源装置の点灯パターンの一例を示す図である。 図２３の点灯パターンに対応する第３共役面上の光源像を示す図である。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。ここでは、まず、本実施形態のプロジェクターの概略を説明し、次いで照明装置などのプロジェクターの各部の詳細について説明する。

図１は、第１実施形態のプロジェクター１を示す図である。プロジェクター１は、ＤＶＤプレイヤー、ＰＣなどの信号源から供給される画像データに従って画像を形成し、形成した画像をスクリーンや壁などの投写面ＳＣ（表示画面）に投写する。

プロジェクター１は、照明系２と、照明系２からの照明光により画像を形成する画像形成系３と、画像形成系３が形成した画像を投写する投写系４と、プロジェクター１の各部を制御する制御系５とを備える。本実施形態のプロジェクター１は、いわゆる３板式のプロジェクターであり、赤緑青（ＲＧＢ）の各色の画像を個別に形成し、形成した３色の画像を色合成系６によって合成（空間的に重畳）することで、フルカラーの画像を表現可能である。

照明系２は、赤色の照明光を射出する照明装置２ａと、緑色の照明光を射出する照明装置２ｂと、青色の照明光を射出する照明装置２ｃとを含む。これら照明装置は、いずれも同様の構成であり、それぞれ光源装置７及び照明光学系８を含む。

画像形成系３は、赤色の画像を形成する画像形成装置３ａと、緑色の画像を形成する画像形成装置３ｂと、青色の画像を形成する画像形成装置３ｃとを含む。照明系２の各色用の照明装置と画像形成装置とは、１対１で対応している。

各画像形成装置は、対応する各照明装置からの照明光により各色の画像を形成し、各色の画像に応じた画像光を射出する。例えば、赤色用の画像形成装置３ａは、赤色用の照明装置２ａからの照明光（赤色光）により、赤色の画像を形成する。画像形成装置３ａは、画像に応じた光（画像光）を射出する。赤以外の色用の画像形成装置についても、赤色用の画像形成装置３ａと同様に、形成した各色の画像に応じた各色の画像光を射出する。

画像形成系３から射出された各色の画像光は、色合成系６に入射する。色合成系６は、例えばダイクロイックプリズムであり、入射光の波長に応じて入射光を反射又は透過させる２つの波長分離膜を含む。１つの波長分離膜は、赤色光と緑色光とを透過させるとともに青色光を反射させる特性である。もう一つの波長分離膜は、緑色光と青色光とを透過させるとともに赤色光を反射させる特性である。

画像形成系３から色合成系６に入射した各色光は、波長分離膜での反射または透過により、進行方向が揃って色合成系６から出射する。色合成系６から出射した画像光は、投写系４に入射する。

投写系４は、いわゆる投写レンズであり、画像形成系３が形成した画像を投写面ＳＣに拡大投写する。

次に、プロジェクター１の各部について、より詳しく説明する。本実施形態において、各色用の照明装置はいずれも同様の構成であり、各色用の画像形成装置はいずれも同様の構成である。そのため、緑色の画像に対応するシステムの構成を代表的に説明し、他色の画像に対応するシステムの説明を簡略化あるいは省略することがある。

図２は、照明装置２ｂ、画像形成装置３ｂ、色合成系６、及び投写系４を示す図である。照明装置２ｂは、画像形成装置３ｂにおける複数の画素が配列された領域を、ケーラー照明法などによりほぼ均一な明るさで照明する。

照明装置２ｂは、光源装置７、照明光学系８、及び光源制御装置１０を備える。光源装置７は、光源制御装置１０によって制御され、可干渉性を有する光を発する。照明光学系８は、光源装置７からの光の照度分布を照明領域ＩＲ（画像形成装置３ｂ）において均一化する。

光源装置７は、可干渉性の光を射出する複数の光射出領域１１を有し、光射出領域１１のそれぞれから射出される光の光量（以下、セル光量という）を調整可能である。光源装置７は、いわゆるレーザー光源アレイであり、二次元的に配列された複数のレーザー光源（レーザーダイオード）１２を含む。光源装置７において、複数の光射出領域１１のそれぞれは、各レーザー光源１２の光射出口に相当する。

レーザー光源１２は、供給電力に応じた光量のレーザー光（可干渉光、コヒーレント光）を発する固体光源である。そのため、光源装置７は、各レーザー光源１２への供給電力を調整することで、各レーザー光源１２の単位時間あたりの発光量、すなわち各光射出領域１１から射出される光の光量（セル光量）を調整可能である。

なお、セル光量は０を含む概念であり、例えばレーザー光源１２に電力が供給されずにレーザー光源が消灯している状態では、セル光量は０である。すなわち、セル光量は、レーザー光源１２の点灯と消灯を切替えることで調整でき、またレーザー光源１２を点灯させたまま発光量を減らすことでも調整できる。

光源制御装置１０は、光源装置７の各レーザー光源１２への供給電力を制御することにより、各レーザー光源１２（光射出領域１１）の発光量（セル光量）を制御する。例えば、光源制御装置１０は、レーザー光源１２への電力供給を開始させることで、このレーザー光源１２を消灯から点灯に切り替える。また、光源制御装置１０は、レーザー光源１２への電力供給を停止させることで、レーザー光源１２を点灯から消灯へ切り替える。

また、光源制御装置１０は、レーザー光源１２の点灯時に、レーザー光源１２への供給電力を増減させることで、このレーザー光源１２の発光量を増減させる。レーザー光源１２がパルス駆動である場合に、供給電力を増減させる手法としては、レーザー光源１２へ供給される電流値を増減させる手法（例えば振幅変調）と、レーザー光源１２へ電流が供給される時間を増減させる手法（パルス幅変調）の一方または双方を用いてもよい。

照明光学系８は、フライアイレンズ１３、フライアイレンズ１４、重畳レンズ１５及びフィールドレンズ１９を含む。

フライアイレンズ１３は、所定面に二次元的に配列された複数のレンズ要素１３ａを含む。レンズ要素１３ａが配列される所定面は、光源装置７において複数のレーザー光源１２が配列されている面（以下、レーザー配置面という）とほぼ平行である。複数のレンズ要素１３ａのそれぞれは、レーザー配置面と光学的に共役な面（以下、第１共役面１６という）を形成する。換言すると、レンズ要素１３ａのそれぞれは、第１共役面１６上に光源像（二次光源）を形成する。

フライアイレンズ１４は、二次元的に配列された複数のレンズ要素１４ａを含む。レンズ要素１４ａが配列される面は、フライアイレンズ１３が形成する第１共役面１６の位置またはその近傍に配置される。フライアイレンズ１４のレンズ要素１４ａのそれぞれには光源像が形成され、フライアイレンズ１４（第１共役面１６）には複数の光源像を含む発光パターンが形成される。

重畳レンズ１５は、フライアイレンズ１４のレンズ要素１４ａのそれぞれから射出された光を、ほぼ同一の領域（照明領域ＩＲ）に重畳する。重畳レンズ１５は、例えば、球面レンズや非球面レンズのような所定軸周りで回転対称な１または２以上のレンズを含む。この所定軸は、重畳レンズ１５の光軸１５ａ（照明光学系８の光軸）に相当し、光源装置７のレーザー配置面、フライアイレンズ１３が形成する第１共役面に対してほぼ垂直である。また、重畳レンズ１５と照明領域ＩＲとの間の光路中には、フィールドレンズ１９が設けられている。

以上のような構成の照明光学系８は、光源装置７から射出された光を、フライアイレンズ１３のレンズ要素１３ａごとに複数の部分光束に分割する。照明光学系８は、フライアイレンズ１３によって分割された複数の部分光束を、重畳レンズ１５によって照明領域ＩＲ上にて重畳する。そのため、照明領域ＩＲ上での照度分布が均一化される。

図２の画像形成装置３ｂは、例えば透過型の液晶ライトバルブであり、複数の画素を有する液晶パネル１７と、液晶パネル１７の入射側（光源装置７側）に配置された偏光板１８ａと、液晶パネル１７の射出側（投写系４側）に配置された偏光板１８ｂとを含む。偏光板１８ａの入射側における照明領域ＩＲの近傍には、フィールドレンズ１９が配置されている。

射出側の偏光板１８ｂは、例えば、その透過軸が入射側の偏光板１８ａの透過軸と直交するように配置される。画像制御装置２０は、画像データに基づいて液晶パネル１７を制御して、各画素を通った光の偏光状態を制御することにより、偏光板１８ａと液晶パネル１７と偏光板１８ｂの透過率を画素ごとに制御する。このようにして、画像形成装置３ｂは、画像データに規定された画像を形成する。

図１を参照して説明したように、画像形成装置３ｂから出射した画像光は、色合成系６を介して投写系４に入射する。投写系４は、画像形成装置３ｂ（物体面）と光学的に共役な像面を形成し、この像面に配置される投写面ＳＣ上には、画像形成装置３ｂが形成した画像が投写される。

投写系４には、照明光の源になる光源像（フライアイレンズ１４）と光学的に共役な第２共役面２１が形成される。第２共役面２１は、いわゆる瞳面であり、第２共役面２１には、画像形成装置３ｂから射出された光の角度分布に応じたパターンのスポット（瞳像、角度像などとも呼ばれる）が形成される。

ところで、可干渉性を有する光を照明に用いて画像を形成する場合には、例えば投写面ＳＣを経由した画像光の干渉により、明点と暗点が縞模様あるいは斑模様に分布するパターン（スペックル）が視認されることがある。スペックルが画像の観察者に視認されると、観察者にぎらつき感を与えることがあり、画像表示の品位が低下することがある。

スペックルを視認されにくくする方式の一つに、スクリーン上のスペックルのパターンを時間的に変化させる時間多重方式が挙げられる。この方式では、観察者が視認できないほどの周波数（例えば、２４Ｈｚ以上）でスペックルのパターンを変化させることで、時間積分されたスペックルのコントラストが低下し、観察者には特定の明暗のパターンが視認されにくい。例えば、無相関のパターンが１／２４秒以下の間にＮ回切り替わると、スペックルのコントラストは、１／√Ｎに低下する。

ここで、図３および下記の式（１）を参照しつつ、スペックルのパターンについて説明する。図３は、フレネル回折式（下記の式（１））中のパラメータの定義を説明するための図である。

図３において、符号ｘ、ｙは第２共役面２１（投写系４の瞳面）上の座標を示し、符号ｘ’、ｙ’は投写面ＳＣ（スクリーン）上の座標を示す。ここでは、説明の便宜上、第２共役面２１および投写面ＳＣがＸＹ平面（図２参照）と平行であるものとする。ＸＹ平面は光軸１５ａと直交する平面である。図３中の符号Ｒは、第２共役面２１から投写面ＳＣまでの距離を示す。

下記の式（１）は、いわゆるフレネル回折式であり、左辺のｕ（ｘ’，ｙ’）は投写面ＳＣ上の振幅分布、右辺のＡは振幅、ｉは虚数単位、ｋは波数（伝播定数）、λは画像光の波長、ｆ（ｘ，ｙ）は開口関数である。スペックルのパターンは、投写面ＳＣ上の振幅分布ｕ（ｘ’，ｙ’）と対応関係があることから、開口関数ｆ（ｘ，ｙ）に応じて変化すると類推される。本実施形態においては、第２共役面２１上での明暗のパターンを示す開口関数ｆ（ｘ，ｙ）を時間的に変化させることで、スペックルのパターンを変化させ、スペックルを低減できる。

図４は、本実施形態において、開口関数ｆ（ｘ，ｙ）を時間的に変化させる原理を説明するための図である。ここでは、説明の便宜上、光源装置７の複数の光射出領域１１は、それぞれ、フライアイレンズ１４の複数のレンズ要素１４ａうちの１つと１対１で対応しているものとする。

第１の光射出領域１１ａから出射した光（以下、部分光束Ｌａという）は、第１のレンズ要素１４ａ１を通って、照明領域ＩＲの全体に照射される。第２の光射出領域１１ｂから出射した光（以下、部分光束Ｌｂという）は、第２のレンズ要素１４ａ２を通って、照明領域ＩＲの全体に照射される。

ここで、部分光束Ｌａの光量（セル光量）は部分光束Ｌｂの光量（セル光量）と同じであるとし、部分光束Ｌａと部分光束Ｌｂを交互に射出するとする。この場合、照明領域ＩＲでの明るさは変化しないが、第１の光射出領域１１ａの位置が第２の光射出領域１１ｂの位置と異なることにより、照明領域ＩＲに入射してくる光の入射方向は変化する。

本実施形態において、図２に示した光源制御装置１０は、光源装置７の複数のレーザー光源１２の点灯と消灯を切り替えつつ、点灯しているレーザー光源１２の組み合わせを時間的に変化させる。これにより、照明領域ＩＲ上の各点に入射する光の角度分布は、時間的に変化することになる。

なお、レーザー光源１２とレンズ要素１４ａは１対１の対応関係でなくてもよい。例えば、１つのレーザー光源１２からの光が２以上のレンズ要素１４ａに入射してもよいし、２以上のレーザー光源１２からの光が１つのレンズ要素１４ａに入射してもよい。

図５は、複数のレーザー光源１２の一部を消灯したときの第２共役面２１における明るさ分布（瞳像）の変化の一例を示す図である。図５（ａ）は複数のレーザー光源１２をすべて点灯した状態に対応し、図５（ｂ）は複数のレーザー光源１２の一部を消灯した状態に対応する。第２共役面２１（投写系４の瞳面）は、光源像（フライアイレンズ１４）と光学的に共役であるので、第２共役面２１における明るさ分布（スポットの分布）は、フライアイレンズ１４における明るさの分布と対応関係がある。

複数のレーザー光源１２をすべて点灯させた状態において、フライアイレンズ１４のレンズ要素１４ａのそれぞれには、光源像が形成される。複数のレーザー光源１２の一部を消灯させた状態においては、消灯させたレーザー光源１２に由来する光源像が形成されないことになり、第２共役面２１に暗部２２ができる。このように、照明装置２ｂは、複数のレーザー光源１２のうち少なくとも１つを選択して点灯と消灯とを切り替え、選択するレーザー光源１２を時間経過とともに変えていくことで、瞳像を効果的に時間的に変化させることができる。

次に、光源制御装置１０による制御の例について説明する。ここでは、複数のレーザー光源１２のうち、いくつかのレーザー光源１２の制御を代表的に説明する。

［制御方法の第１例］
図６は、第１例で説明する制御対象のレーザー光源１２の配置を示す図である。図７は、光源制御装置１０によるレーザー光源１２の制御の第１例を示すタイミングチャートである。ここでは、説明の便宜上、光源装置７の光源配置エリア２３に、レーザー光源１２が格子状に配列されているものとする。

図６の符号２５ａ〜２５ｃは、光源装置７に設けられた複数のレーザー光源１２から任意に選択されるレーザー光源である。ここでは、レーザー光源２５ａ（第１の光射出領域）、レーザー光源２５ｂ（第２の光射出領域）、およびレーザー光源２５ｃは、光源配置エリア２３の中心２３ａからの距離が互いに異なるように選択されている。

図７において、横軸は光源装置７が駆動されている間の時刻、縦軸はレーザー光源２５ａ〜２５ｃに供給される電力（電流値）のレベルを示す。符号ＰＨは供給電力のハイレベル、符号ＰＬは供給電力のローレベルを示す。例えば、レベルＰＨは、レーザー光源が所定の光量の光を発光する供給電力であり、レベルＰＬはレーザー光源が発光しない供給電力（端的には０）である。レベルＰＬは、レベルＰＨよりも少ない光量の光をレーザー光源が発光する供給電力でもよい。

光源制御装置１０は、時刻ｔ０からｔ１までの期間Ｔ１（第１の期間）において、レーザー光源２５ａへの供給電力をレベルＰＬに維持することで、レーザー光源２５ａを消灯状態に維持する。また、光源制御装置１０は、期間Ｔ１において、レーザー光源２５ｂ及びレーザー光源２５ｃへの供給電力をレベルＰＨに維持することで、レーザー光源２５ｂ及びレーザー光源２５ｃを点灯状態に維持する。

光源制御装置１０は、時刻ｔ１に、レーザー光源２５ａへの供給電力をレベルＰＨに切り替えることでレーザー光源２５ａを点灯させ、かつレーザー光源２５ｂへの供給電力をレベルＰＬに切り替えることでレーザー光源２５ｂを消灯させる。光源制御装置１０は、時刻ｔ１からｔ２までの期間Ｔ２（第２の期間）において、レーザー光源２５ａ及びレーザー光源２５ｃを点灯状態に維持し、レーザー光源２５ｂを消灯状態に維持する。同様に、光源制御装置１０は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ｔ３（第３の期間）において、レーザー光源２５ａ及びレーザー光源２５ｂを点灯状態に維持し、レーザー光源２５ｃを消灯状態に維持する。

以上のように、光源制御装置１０は、複数のレーザー光源１２のうち点灯状態にあるレーザー光源１２の組み合わせ（以下、点灯パターンという）が期間Ｔ１と期間Ｔ２とで変わるように、光源装置７を制御する。期間Ｔ１と期間Ｔ２のそれぞれの長さは、例えば、人間が画像の変化を知覚できる時間以下に設定され、１／２４秒以下であってもよいし、１／３０秒以下であってもよい。

光源制御装置１０が点灯パターンを期間Ｔ１と期間Ｔ２とで異ならせるので、フライアイレンズ１４に形成される光源像は、期間Ｔ１と期間Ｔ２とで異なるパターンになる。そのため、フライアイレンズ１４と光学的に共役な第２共役面２１に形成される瞳像は、期間Ｔ１と期間Ｔ２とで異なるパターンになる。

結果として、投写面ＳＣ上の各点に入射する光の角度分布は、期間Ｔ１と期間Ｔ２とで異なるパターンになり、スペックルのパターンが期間Ｔ１と期間Ｔ２とで異なることになる。このことは、上記の式（１）における右辺の開口関数ｆ（ｘ，ｙ）が時間的に変化することで、写面ＳＣ上の振幅分布ｕ（ｘ’，ｙ’）が時間的に変化することに相当する。観察者には、期間Ｔ１と期間Ｔ２のスペックルのパターンが時間的に重なって視認されるので、スペックルが特定のパターンとして視認されにくくなる。

なお、図７には３つのレーザー光源２５ａ〜２５ｃへの供給電力を代表的に示したが、光源制御装置１０は、複数のレーザー光源１２のうち点灯状態にあるレーザー光源１２の数が期間Ｔ１と期間Ｔ２とで同じになるように、光源装置７を制御する。これにより、光源装置７から射出される光の光量が期間Ｔ１と期間Ｔ２とでほぼ同じになり、照明装置２ｂは、照明領域ＩＲ（画像形成系３）を期間Ｔ１と期間Ｔ２とでほぼ同じ明るさで照明する。

なお、光源装置７から光が射出される期間の各時刻に消灯状態に維持されるレーザー光源１２の数は、１つでもよいし、２以上でもよい。また、点灯状態にあるレーザー光源１２の数を期間Ｔ１と期間Ｔ２とで同じにする代わりに、光源装置７から射出される光の光量が期間Ｔ１と期間Ｔ２とでほぼ同じになるように、点灯させるレーザー光源１２の発光量を調整してもよい。また、照明装置２ｂは、例えばダイナミックレンジを広げるために、光源装置７から射出される光の光量を期間Ｔ１と期間Ｔ２とで異ならせてもよい。

本例において、光源制御装置１０は、複数のレーザー光源１２のうち、光源配置エリア２３の中心２３ａからの距離が異なるレーザー光源を、異なるタイミングで消灯状態（または点灯状態）に維持するので、投写面ＳＣの各点に入射する光の角度分布を効果的に変化させることができる。なお、複数のレーザー光源１２のうち、各期間に点灯状態に維持されるレーザー光源１２の組み合わせ（点灯パターン）は、適宜、変更できる。

［制御方法の第２例］
図８は、第２例で説明する制御対象のレーザー光源１２の配置を示す図である。図９は、光源制御装置１０によるレーザー光源１２の制御の第２例を示すタイミングチャートである。

図８の符号２６ａ〜２６ｄは、光源装置７に設けられた複数のレーザー光源１２から任意に選択されるレーザー光源である。ここでは、レーザー光源２６ａ（第１の光射出領域）とレーザー光源２６ｂは、互いに隣り合うレーザー光源であり、レーザー光源２６ｃ（第２の光射出領域）およびレーザー光源２６ｄは、互いに隣り合うレーザー光源である。

ここでは、レーザー光源２６ａとレーザー光源２６ｂとがレーザー光源１２の配列の列方向に並んでおり、レーザー光源２６ｃとレーザー光源２６ｄとがレーザー光源１２の配列の列方向に並んでいる。また、レーザー光源２６ａとレーザー光源２６ｃとがレーザー光源１２の配列の行方向に並んでおり、レーザー光源２６ｂとレーザー光源２６ｄとがレーザー光源１２の配列の行方向に並んでいる。

光源制御装置１０は、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間Ｔ５（第１の期間）において、互いに隣り合うレーザー光源２６ａとレーザー光源２６ｂを消灯状態に維持し、互いに隣り合うレーザー光源２６ｃとレーザー光源２６ｄを点灯状態に維持する。光源制御装置１０は、時刻ｔ５においてレーザー光源２６ａとレーザー光源２６ｂを点灯させ、レーザー光源２６ｃとレーザー光源２６ｄを消灯させる。光源制御装置１０は、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間Ｔ６（第２の期間）において、レーザー光源２６ａとレーザー光源２６ｂを点灯状態に維持し、互いに隣り合うレーザー光源２６ｃとレーザー光源２６ｄを消灯状態に維持する。

本例においても、光源制御装置１０が点灯パターンを期間Ｔ５と期間Ｔ６とで異ならせるので、観察者にスペックルが特定のパターンとして視認されにくくなる。また、光源制御装置１０は、期間Ｔ５から期間Ｔ６へ移行する際に、互いに隣接する少なくとも２つのレーザー光源のそれぞれへの供給電力を、ともに減少または増加させるので、光源配置エリアの発光パターンの変化を大きくすることができる。そのため、投写系４の第２共役面２１における瞳像の光強度分布の変化が大きくなり、投写面ＳＣ上の各点に入射する光の角度分布の変化が大きくなるので、スペックルが視認されることを効果的に抑制できる。

なお、複数のレーザー光源１２のうち、点灯と消灯が一括して切り替えられるレーザー光源１２の光源グループは、格子配列において行方向に並ぶ２以上のレーザー光源を含んでいてもよいし、列方向に並ぶ２以上のレーザー光源を含んでいてもよく、図６に示した中心２３ａの周りの周方向に並ぶ２以上のレーザー光源を含んでいてもよい。この周方向に並ぶ２以上のレーザー光源を含む光源グループを一括して点灯または消灯すると、投写面ＳＣ上の各点に入射する光の角度分布において、図６に示した光源配置エリア２３の中心２３ａから光源グループまでの距離（径）に応じた角度成分の変化を大きくすることができる。

［制御方法の第３例］
図１０は、第３例で説明する制御対象のレーザー光源１２の配置を示す図である。図１１は、光源制御装置１０によるレーザー光源１２の制御の第３例を示すタイミングチャートである。

図１０の符号２７ａ〜２７ｃは、光源装置７に設けられた複数のレーザー光源１２から任意に選択されるレーザー光源である。ここでは、レーザー光源２７ａ（第１の光射出領域）は、レーザー光源２７ｂ（第２の光射出領域）の隣に配置されており、レーザー光源２７ｃは、レーザー光源２７ｂの隣（レーザー光源２７ａの反対側）に配置されている。

図１１において、符号ＰＴは、レベルＰＨよりも高いレベルの供給電力である。光源制御装置１０は、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間Ｔ８（第１の期間）において、レーザー光源２７ａへの供給電力をレベルＰＬに維持し、レーザー光源２７ｂおよびレーザー光源２７ｃへの供給電力をレベルＰＨに維持する。

光源制御装置１０は、時刻ｔ８に、レーザー光源２７ａへの供給電力をレベルＰＴに切り替えるとともに、レーザー光源２７ｂへの供給電力をレベルＰＬに切り替える。光源制御装置１０は、時刻ｔ８から時刻ｔ９までの期間Ｔ９（第２の期間）において、レーザー光源２７ａへの供給電力をレベルＰＴに維持し、レーザー光源２７ｂへの供給電力をレベルＰＬに維持し、レーザー光源２７ｃへの供給電力をレベルＰＨに維持する。

光源制御装置１０は、時刻ｔ９に、レーザー光源２７ａへの供給電力をレベルＰＨに切り替えるとともに、レーザー光源２７ｂへの供給電力をレベルＰＴに切り替え、レーザー光源２７ｃへの供給電力をレベルＰＬに切り替える。光源制御装置１０は、時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの期間Ｔ１０（第３の期間）において、レーザー光源２７ａへの供給電力をレベルＰＨに維持し、レーザー光源２７ｂへの供給電力をレベルＰＴに維持し、レーザー光源２７ｃへの供給電力をレベルＰＬに維持する。

図１１には、３つのレーザー光源への供給電力を代表的に示したが、光源装置７から光が射出される期間において、複数の光源のうち供給電力がレベルＰＨであるレーザー光源の数は、供給電力がレベルＰＬであるレーザ光源の数よりも多く、かつ供給電力がレベルＰＴであるレーザ光源の数よりも多い。すなわち、光源装置７から光が射出される期間において、複数のレーザー光源１２での供給電力の平均値と比較して、レベルＰＴは相対的に高い供給電力のレベルであり、レベルＰＬは相対的に低い供給電力のレベルである。

換言すると、光源制御装置１０は、期間Ｔ９において、レーザー光源２７ｂへの供給電力を複数のレーザー光源１２のうち相対的に小さく（レベルＰＬに）するとともに、レーザー光源２７ｂに隣り合うレーザー光源２７ａへの供給電力を複数のレーザー光源１２のうち相対的に大きく（レベルＰＴに）する。

期間Ｔ９においては、レーザー光源２７ｂ（供給電力がレベルＰＬ）の発光量は、レーザー光源２７ｃ（供給電力がレベルＰＨ）の発光量よりも少なくなるが、一方でレーザー光源２７ａ（供給電力がレベルＰＴ）の発光量は、レーザー光源２７ｃ（供給電力がレベルＰＨ）の発光量よりも多くなる。そのため、光源装置７は、レーザー光源２７ｂの発光量の減少分の少なくとも一部を、レーザー光源２７ａの発光量の増加分で補うことができる。

また、供給電力が相対的に低いレーザー光源２７ｂは、隣のレーザー光源２７ａよりも発熱量が少なくなるので、レーザー光源２７ａの供給電力を相対的に大きくした場合の放熱性を確保できる。また、レーザー光源２７ｂは、期間Ｔ９において供給電力が相対的に低いので冷却されており、期間Ｔ９に続く期間Ｔ１０において供給電力が相対的に高くした際の発光効率が高くなる。

［制御方法の第４例］
図１２は、光源制御装置１０によるレーザー光源１２の制御の第４例を示すタイミングチャートである。第４例において、第１のレーザー光源から射出される光の光量が他のいずれかのレーザー光源から射出される光の光量と異なる期間（第１の期間）は、第２のレーザー光源から射出される光の光量が他のいずれかのレーザー光源から射出される光の光量と異なる期間（第２の期間）と一部が重複し、一部が重複しない。以下、詳しく説明する。

まず、第１のレーザー光源の制御について説明する。光源制御装置１０は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間Ｔ１３（第１の期間）において、第１のレーザー光源への供給電力をレベルＰＬに維持し、第１のレーザー光源を消灯状態に維持する。光源制御装置１０は、時刻ｔ１３に第１のレーザー光源への供給電力をレベルＰＨに切り替える。光源制御装置１０は、時刻ｔ１３からの期間において、第１のレーザー光源を点灯状態に維持する。

次に、第２のレーザー光源の制御について説明する。光源制御装置１０は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間において、第２のレーザー光源を消灯状態に維持し、時刻ｔ１２に第２レーザー光源を点灯させる。時刻ｔ１２は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの間のいずれかの時刻であり、例えば期間Ｔ１３の中心の時刻である。光源制御装置１０は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの期間Ｔ１４（第２の期間）に第２のレーザー光源を点灯状態に維持する。時刻ｔ１４は、第１のレーザー光源が消灯から点灯に切り替わる時刻ｔ１２よりも後のいずれかの時刻であり、例えば時刻ｔ１３が期間Ｔ１４の中心の時刻になるように設定される。

次に、第３のレーザー光源、第４のレーザー光源の制御について説明する。光源制御装置１０は、第３のレーザー光源を、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間に点灯状態に維持し、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの期間に消灯状態に維持する。光源制御装置１０は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの期間に、第３のレーザー光源を点灯状態に維持する。光源制御装置１０は、第４のレーザー光源を、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間Ｔ１３に点灯状態に維持し、時刻ｔ１３からの時刻ｔ１５までの期間に消灯状態に維持する。

このように、第１のレーザー光源は、期間Ｔ１３（第１の期間）のうち時刻ｔ１１からｔ１２までの期間において第２のレーザー光源と発光量がほぼ同じ（ここでは０）であり、期間Ｔ１３のうち時刻ｔ１２からｔ１３までの期間において第２のレーザー光源と発光量が異なる。また、第２のレーザー光源は、期間Ｔ１４（第２の期間）のうち時刻ｔ１２からｔ１３までの期間において第１のレーザー光源と発光量が異なり、期間Ｔ１４のうち時刻ｔ１３からｔ１４までの期間において第１のレーザー光源と発光量がほぼ同じである。

ここで、各レーザー光源の点灯状態を１、消灯状態を０で表し、第１〜第４のレーザー光源の点灯状態または消灯状態を順に並べた数字の組、例えば（０，０，１，１）で点灯パターンを表すことにする。例えば、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間に、第１のレーザー光源が消灯（０）、第２のレーザー光源が消灯（０）、第３のレーザー光源が点灯（１）、第４のレーザー光源が消灯（１）であるので、この期間の点灯パターンは（０，０，１，１）である。

時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間の点灯パターンは（０，１，０，１）、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間の点灯パターンは（１，１，０，０）、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの期間の点灯パターンは（１，１，１，０）である。このように、点灯パターンは、時刻ｔ１１からｔ１５までの間に４つのパターンに変化する。すなわち、前述した第１例、第２例、第３例では、点灯パターンが変化する頻度は一のレーザー光源の発光量が変化する頻度と同じであるが、本例の駆動方法では、一のレーザー光源の発光量が変化する頻度よりも高い頻度で点灯パターンを変化させることができる。そのため、スペックルのコントラスを効果的に減らすことができる。

［制御方法の第５例］
図１３は、光源制御装置１０によるレーザー光源１２の制御の第５例を示す図である。図１３において、横軸は時間を示し、縦軸はレーザ光源の発光強度を規格化した値を示す。第１例乃至第４例では、一のレーザー光源の発光強度が各期間内ではほぼ一定の強度を維持するように供給電力を制御していたが、第５例では、図１３に示すように一の期間内で発光強度が変化するように供給電力を制御する。

ここで、レーザー光源の発光強度の期間Ｔｎでの積分値を、レーザー光源の期間Ｔｎでの発光量と定義する。図１３では、期間Ｔｎでの発光量を所定の発光量の５０％に制御する例を示している。所定の発光量は、例えば、期間Ｔｎの間にレーザー光源の発光強度が１００％の維持された場合の発光量である。

グラフ５０は、期間Ｔｎの間に発光強度をステップ状に変化させる例である。例えば、発光強度が０％の期間と５０％の期間と１００％の期間を有しており、積分すれば期間Ｔｎでの発光量は所定の発光量の５０％である。グラフ５１は、期間Ｔｎの間に発光強度を正弦波状に変化させる例である。グラフ５２は、期間Ｔｎの間に発光強度を線形に変化させる例である。グラフ５３は、期間Ｔｎの間に１００％以外の二つの発光強度を設定する例である。

このように、一の期間において２以上の互いに異なる発光強度を用いることにより、一の光源からの光に対応する角度成分の光量が互いに異なる２以上の瞳像が順次形成される。そのため、期間Ｔｎの間、同一光量で発光させる場合に比べて、より多くの異なる瞳像を形成できる。これによりスペックルを抑えた良好な画質を提供できる。

［制御方法の第６例］
図１４は、光源制御装置１０によるレーザー光源１２の制御の第５例を示すタイミングチャートである。上述の制御方法の各例は、振幅変調により発光量を変化させているが、第６例においては、パルス幅変調によりレーザー光源の発光量を変化させる。

図１４に示すように、第１〜第４のレーザー光源には、時刻ｔ１６から時刻ｔ２０の間に、パルス状の波形で表される電力が供給される。第１のレーザー光源には、時刻ｔ１６から時刻ｔ１７までの期間Ｔ１７（第１の期間）に複数のパルスを含む第１波形Ｗａの電力が供給され、時刻ｔ１７から時刻２０までの期間には複数のパルスを含む第２波形Ｗｂの電力が供給される。第１波形Ｗａと第２波形Ｗｂとでは、振幅と周期のそれぞれがほぼ同じであるが、パルスの幅が異なっている。ここでは、第１波形Ｗａのパルスの幅は、第２波形Ｗｂのパルスの幅よりも狭い。そのため、第１波形Ｗａの単位時間当たりの供給電力が第２波形Ｗｂの単位時間当たりの供給電力よりも小さく、第１のレーザー光源は、期間Ｔ１７における単位時間あたりの発光量（発光量の時間平均値）が、時刻ｔ１７から時刻ｔ２０までの期間における単位時間あたりの発光量よりも小さくなる。

光源制御装置１０は、第２のレーザー光源の供給電力を、時刻ｔ１６から時刻ｔ１７までの期間に第２波形Ｗｂに維持し、時刻ｔ１７から時刻ｔ１８までの期間Ｔ１８（第２の期間）に第１波形Ｗａに維持し、時刻ｔ１８から時刻ｔ２０までの期間に第２波形Ｗｂに維持する。そのため、第２のレーザー光源の発光量は、期間Ｔ１７において第１のレーザー光源の発光量よりも多くなり、期間Ｔ１８において第１のレーザー光源の発光量よりも少なくなる。

光源制御装置１０は、第３のレーザー光源の供給電力を、時刻ｔ１６から時刻ｔ１８までの期間に第２波形Ｗｂに維持し、時刻ｔ１８から時刻ｔ１９までの期間に第１波形Ｗａに維持し、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０までの期間に第２波形Ｗｂに維持する。また、光源制御装置１０は、第４のレーザー光源の供給電力を、時刻ｔ１６から時刻ｔ１９までの期間に第２波形Ｗｂに維持し、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０までの期間に第１波形Ｗａに維持する。このように、パルス幅変調によってレーザー光源の発光量を制御する場合にも、観察者にはスペックルが特定のパターンとして視認されにくくなる。

［制御方法の第７例］
図１５は、光源制御装置１０によるレーザー光源１２の制御の第７例を示す図である。本例において、光源制御装置１０は、一部のレーザー光源を消灯させたときに、光源装置７から射出される光の光量の減少分を補うように、他のレーザー光源への供給電力を増加させる。

図１５（ａ）に示す第１状態において、光源装置７の５つのレーザー光源１２は、それぞれ、所定の光量の光を射出している。図１５（ｂ）に示す第２状態において、光源装置７の４つのレーザー光源１２は、所定の光量の光を射出し、１つのレーザー光源１２は消灯状態になっている。

ここで、所定の光量を１とすると、図１５（ａ）の第１状態に光源装置７から射出される光の総光量（基準光量）は５であり、図１５（ｂ）の第２状態に光源装置７から射出される光の総光量は４である。すなわち、第２状態では、光源装置７から射出される光の総光量（４）が基準光量（５）よりも減少している。

そこで、光源制御装置１０は、図１５（ｃ）に示す第３状態のように、レーザー光源１２の消灯による光量の減少分（１）を補うように、少なくとも一つの点灯状態のレーザー光源１２に供給される電力を、第１状態で供給される電力よりも増加させる。例えば、光源制御装置１０は、第３状態において光源装置７から射出される光の光量が基準光量とほぼ同じになるように、すなわち４つのレーザー光源各々から光量が１．２５の光が射出されるように、４つの点灯状態のレーザー光源１２への供給電力を増加させる。

このように、複数のレーザー光源１２の点灯状態を第１状態と第３状態との間で切り替えることで、スペックルが見えづらく、かつ明るさの変動がない画像を鑑賞することができる。

なお、上述した各例の制御方法は、適宜、組み合わせることができる。例えば、図８および図９を用いて説明したように、列方向に並ぶ２以上のレーザー光源を一括して点灯または消灯させつつ、図１０および図１１を用いて説明したように、消灯状態にあるレーザー光源の列の隣の列のレーザー光源の発光量を増加させてもよい。

上述の実施形態では、画像形成装置３ｂとして透過型の液晶ライトバルブを用いている。透過型の液晶ライトバルブでは、一般的に、画素Ｐの周辺部を覆う遮光層（ブラックマトリクス）が設けられている。遮光層は照明光の一部を遮光するために、照明光の利用効率が低下する。そのため、透過型の液晶ライトバルブには、画素ごとにマイクロレンズが設けられる場合がある。しかしながら、マイクロレンズの屈折力が大きい場合には、瞳像を時間的に変化させることによるスペックル低減効果が減少することがありえる。そのような場合には、画像形成装置３ｂがアフォーカル光学系を備えることで、スペックル低減効果の低減を抑えることができる。

画像形成装置３ｂの構成例について説明する。図１６は、画像形成装置３ｂの一例を示す図である。画像形成装置３ｂは、アフォーカル光学系３０を備え、このアフォーカル光学系３０は、第１のマイクロレンズ３１ａおよび第２のマイクロレンズ３１ｂを含む。本例において、第１のマイクロレンズ３１ａと第２のマイクロレンズ３１ｂは、同じ光学部材上に設けられたレンズアレイであり、この光学部材は、液晶層３２の入射側に配置されている。

本例のアフォーカル光学系３０は、いわゆるケプラー式であり、第１のマイクロレンズ３１ａおよび第２のマイクロレンズ３１ｂは、それぞれ正のパワー（屈折力）を有する凸レンズである。第１のマイクロレンズ３１ａは、画素Ｐごとに、液晶層３２に対する照明光の入射側に設けられている。第２のマイクロレンズ３１ｂは、第１のマイクロレンズ３１ａの焦点位置と液晶層３２との間に配置されている。

画像形成装置３ｂは、画素Ｐの周辺部を覆う遮光層３３（ブラックマトリクス）を備え、アフォーカル光学系３０は、画素Ｐに向かって進行する光束が画素Ｐの内部に入射するように、ビーム径を縮小する。そのため、画像形成装置３ｂでは、遮光層３３での光のロスが少なくなり、光の利用効率が高くなる。

また、アフォーカル光学系３０は、各画素Ｐへ入射する光束を平行光束にするので、画像形成装置３ｂを通る光の角度分布に及ぼす画像形成装置３ｂの影響を減らすことができる。そのため、照明装置２ｂが時間的に変化させる光の角度分布を、第２共役面２１上での瞳像に反映させやすくなり、スペックルを視認されにくくする効果を高めることができる。

図１７〜図１９は、それぞれ、画像形成装置３ｂの他の例を示す図である。図１７に示す画像形成装置３ｂにおいて、アフォーカル光学系３０は、いわゆるガリレオ式であり、第１のマイクロレンズ３１ａが正のパワーを有する凸レンズであり、第２のマイクロレンズ３１ｂが負のパワーを有する凹レンズである。ガリレオ式のアフォーカル光学系３０は、ケプラー式よりも光路長を短くできる。

図１８に示す画像形成装置３ｂにおいて、アフォーカル光学系３０は、ケプラー式であり、第１のマイクロレンズ３１ａと第２のマイクロレンズ３１ｂがいずれも正のパワーを有する凸レンズである。本例において、第１のマイクロレンズ３１ａと第２のマイクロレンズ３１ｂは、それぞれ、別の光学部材に設けられたレンズアレイである。第１のマイクロレンズ３１ａは、液晶層３２に対する入射側に配置されており、その焦点位置が例えば液晶層３２の内部に配置される。第２のマイクロレンズ３１ｂは、液晶層３２に対する光の射出側に配置されている。

ケプラー式のアフォーカル光学系３０を用いる場合に、本例のように、第１のマイクロレンズ３１ａと第２のマイクロレンズ３１ｂとの間の光路を液晶層３２の配置スペースに利用することで、例えば画像形成装置３ｂを薄型にできる。また、ケプラー式のアフォーカル光学系３０は、ガリレオ式と比較して、遮光層３３の開口を通る際の光のビーム径を絞りやすいので、遮光層３３での光のロスを減らしやすい。

図１９に示す画像形成装置３ｂにおいて、アフォーカル光学系３０は、ガリレオ式であり、第１のマイクロレンズ３１ａが正のパワーを有する凸レンズ、第２のマイクロレンズ３１ｂが負のパワーを有する凹レンズである。第１のマイクロレンズ３１ａは、液晶層３２の入射側に配置されており、第２のマイクロレンズ３１ｂは、液晶層３２の射出側に配置されている。このような画像形成装置３ｂは、例えばケプラー式と比較して、格段に薄型にできる。

上述したような構成の本実施形態の照明装置２ｂは、光源制御装置１０により光源装置７の点灯パターンを時間的に変化させるので、瞳像のパターンを時間的に変化させることができ、スペックルを効果的に低減できる。また、この照明装置２ｂを備えるプロジェクター１は、画像の観察者にスペックルが視認されにくいので、画像の表示品質の低下を抑制できる。

また、プロジェクター１は、投写系４の外部の装置（照明装置２ｂ）により瞳像のパターンを時間的に変化させるので、投写系４の大型化、高コスト化などを避けることができる。また、プロジェクター１は、投写面ＳＣの瞳面上で固定のパターンの瞳像を移動させる方式と比較して、投写系４の瞳面の有効径を広げる必要性が低いので、投写系４の大型化、高コスト化などを避けることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。図２０は、第２実施形態の照明装置２ｂおよび画像形成系３（画像形成装置３ｂ）を示す図である。この照明装置２ｂは、照明光学系８の構成が第１実施形態と異なっている。本実施形態において、照明光学系８は、インプットレンズ３５、光学ロッド３６、及びリレー光学系３７を含む。

インプットレンズ３５は、光源装置７からの光を、光学ロッド３６の入射端面３６ａに収まるように集光する。インプットレンズ３５は、例えば所定軸に関して軸対称なレンズを含み、この所定軸が照明光学系８の光軸８ａに相当する。

図２１は、光学ロッド３６を示す図である。光学ロッド３６は、いわゆるロッドインテグレータなどであり、照明光学系８の光軸８ａに平行な方向に長手の四角柱状の光学部材である。光学ロッド３６は、入射端面３６ａ、内面３６ｂ、及び射出端面３６ｃを有する。入射端面３６ａと射出端面３６ｃは、互いにほぼ平行であり、それぞれ照明光学系８の光軸８ａとほぼ直交する。内面３６ｂは、入射端面３６ａと射出端面３６ｃとを結ぶ４つの側面の内面であり、照明光学系８の光軸８ａとほぼ平行である。

入射端面３６ａは、例えば、インプットレンズ３５により光源像が形成される位置又はその近傍に配置される。入射端面３６ａには、光源装置７から射出された光がインプットレンズ３５（図２０参照）を介して入射する。入射端面３６ａに入射する際の光の角度分布は、光源装置７に設けられたレーザー光源１２（図６参照）の点灯パターンに応じた分布になる。

例えば、光学ロッド３６の入射端面３６ａに入射する光のうち相対的に広がり角が大きい成分（広角成分）は、複数のレーザー光源１２のうち、照明光学系８の光軸８ａ（図６の中心２３ａ）から相対的に遠い位置のレーザー光源１２から射出された光に相当する。また、光学ロッド３６の入射端面３６ａに入射する光のうち相対的に広がり角が小さい成分（望遠成分）は、複数のレーザー光源１２のうち、照明光学系８の光軸８ａから相対的に近い位置のレーザー光源１２から射出された光に相当する。

光学ロッド３６の入射端面３６ａに入射した光は、内面３６ｂでの多重反射により射出端面３６ｃに導かれる。内面３６ｂでの光の反射回数は、角度成分ごとに異なっており、広角成分の反射回数は望遠成分の反射回数よりも多い。光学ロッド３６の射出端面３６ｃには、内面３６ｂでの反射回数が０回の光束と、図２１に示すような反射回数が１回の光束Ｌｂ、反射回数が２回の光束Ｌｃなどの反射回数が互いに異なる複数の光束が重畳され、これにより射出端面３６ｃでの照度分布が均一化される。

図２２は、光学ロッド３６およびリレー光学系３７を示す図である。リレー光学系３７は、光学ロッド３６の射出端面３６ｃと光学的に共役な面（照明領域ＩＲ）を形成する。光源装置７からの光の照度分布は、光学ロッド３６の射出端面３６ｃで均一化されるので、射出端面３６ｃと共役な照明領域ＩＲにおいても均一化される。このように、照明光学系８は、光源装置７の複数の光射出領域（レーザー光源１２）からの光束を照明領域ＩＲに重畳することで、照明領域ＩＲにおける照度分布を均一にする。

ところで、リレー光学系３７には、インプットレンズ３５により形成される光源像と共役な第３共役面３８（いわゆる瞳面）が形成される。この第３共役面３８は、図２に示した投写系４の第２共役面２１とも光学的に共役である。照明装置２ｂは、第３共役面３８におけるスポットのパターンを時間的に変化させることで、投写系４の第２共役面２１における瞳像のパターンを時間的に変化させる。

図２３は、光源装置７の点灯パターンの一例を示す図である。図２４は、図２３の点灯パターンに対応して第３共役面３８に形成されるスポットのパターン（光源像）を示す図である。図２３に示す点灯パターンは、例えば、光学ロッド３６の入射端面３６ａの位置またはその近傍に形成される光源像とほぼ同じパターンである。図２３において、符号４０ａ〜４０ｄは、それぞれ、光源装置７の複数の光射出領域１１のいずれかを示す。

図２１に示したように、光学ロッド３６の射出端面３６ｃの各点には、内面３６ｂでの反射回数が異なる複数の光束が入射する。そのため、光学ロッド３６の射出側から観察すると、入射端面３６ａを含む面上に、光源像の実像Ｉｍ１と複数の虚像Ｉｍ２とが配列されているように見える。本例において、第３共役面３８は、入射端面３６ａとほぼ共役な関係にあるので、第３共役面３８上には、図２４に示すような実像Ｉｍ１に対応するパターン４１ａと虚像Ｉｍ２に対応する複数のパターン４１ｂとが配列される。パターン４１ａとパターン４１ｂは、光学ロッド３６の内面３６ｂに相当する境界線４２に関して線対称なパターン（鏡像、反転像）である。

ここで、第３共役面３８上で光射出領域４０ａと共役な領域４３ａは、互いに交差する境界線４２ａおよび境界線４２ｂの近傍に配置されるものとする。境界線４２ａに関して領域４３ａと対称な領域４３ｂ、境界線４２ｂに関して領域４３ｂと対称な領域４３ｃ、境界線４２ａに関して領域４３ｃと対称な４３ｄは、それぞれ、光射出領域４０ａと共役な領域である。また、境界線４２ｃに関して領域４３ａと対称な領域４３ｅ、境界線４２ｄに関して領域４３ｅと対称な領域４３ｆ、境界線４２ｃに関して領域４３ｆと対称な４３ｇも、それぞれ、光射出領域４０ａと共役な領域である。そのため、光射出領域４０ａから射出される光の光量が変化すると、多数の領域（図２４の例では９個の領域）の明るさが一括して変化することになる。従って、第３共役面３８上の光源像のパターンの変化が大きくなる。

本実施形態の照明装置２ｂは、第１実施形態で説明したように、光源装置７の点灯パターンを時間的に変化させるので、観察者にスペックルが視認されにくくなる。また、光源装置７の各光射出領域１１（例えば光射出領域４０ａ）は、第３共役面３８上の複数の領域と対応関係になるので、光源装置７の点灯パターンの変化に比べて、第３共役面３８上の光源像のパターンの変化を大きくすることができ、スペックルを効果的に低減できる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、上記の実施形態で説明した要件の少なくとも１つは、省略されることある。

なお、上述の実施形態においては、画像形成装置ごとに照明装置が設けられているが、複数の画像形成装置に対して１つの照明装置が設けられていてもよい。例えば、照明装置は、複数の色光を含む光（端的には白色光）から各色光を分離し、各色光を各色用の画像形成装置に導く構成でもよい。白色光を発生させる光源装置としては、例えば、赤色のレーザー光を発するレーザー光源と、緑色のレーザー光を発するレーザー光源と、青色のレーザー光を発するレーザー光源とを備え、各色のレーザー光をダイクロイックプリズムまたはダイクロイックミラーで合成する構成でよい。また、白色光を発生させる光源装置は、発光ダイオードなどの固体光源、メタルハライドランプなどの短アークのランプ光源などを含むものでものでもよい。

なお、光射出領域のそれぞれから射出される光の光量を調整可能な光源装置としては、光源と、光源からの光の光路を時間的にシフトさせる光路シフト部とを備える装置を用いることもできる。このような光源装置は、例えば、光源と、光源からの光の偏光状態を調整可能な偏光調整部（例えば液晶装置）と、偏光調整部を経由した光が入射する偏光変換素子とを備えるものでもよい。

なお、照明光学系８の少なくとも一部は、光源装置７の一部として設けられていてもよい。例えば、図２に示した照明装置２ｂにおいて、光源装置７は、フライアイレンズ１３およびフライアイレンズ１４を含む光学ユニットであってもよい。この場合に、光源装置７は、レーザー光源１２の発光量を調整することにより、フライアイレンズ１４のレンズ要素１４ａのそれぞれから射出される光の光量を調整可能である。そのため、この光源装置７は、フライアイレンズ１４のレンズ要素１４ａのそれぞれが光射出領域に相当する。

なお、上記の実施形態において、プロジェクター１は、三板式の透過型液晶を備えたプロジェクターであるが、各色の画像を時間順次で投写し、各色の画像が時間的に積分されて観察されることでフルカラーの画像が表現される形態でもよい。プロジェクター１が表示する画像の色数に限定はなく、単色の画像を表示するものでもよいし、３色（３チャンネル）の色光でフルカラー画像を表現する代わりに２または４以上の色光で画像を表示するものでもよい。

なお、画像形成装置に用いられる光変調器は、透過型の液晶装置の他に、反射型の液晶装置、デジタルミラーデバイス等であってもよい。光変調器は、ＨＴＰＳ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）技術、ＬＣＯＳ（Ｌｉｃｌｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）技術などによるライトバルブでもよく、図１７〜図１９に示したような遮光膜３３（ブラックマトリックス）を備えていなくてもよい。光変調器として液晶装置以外の光変調器を使用する場合は、フィールドレンズ１９を省略してもよい。

１ プロジェクター、２ 照明系、２ａ〜２ｃ 照明装置、３ 画像形成系、３ａ〜３ｃ 画像形成装置、４ 投写系、５ 制御系、６ 色合成系、７ 光源装置、８ 照明光学系、１０ 光源制御装置、１１ 光射出領域、１２ レーザー光源（固体光源）、１３、１４ フライアイレンズ、１５ 重畳レンズ、３０ アフォーカル光学系、３１ａ 第１のマイクロレンズ、３１ｂ 第２のマイクロレンズ、３６ 光学ロッド、３６ａ 入射端面、３６ｂ 内面、３６ｃ 射出端面、３７ リレー光学系

Claims (12)

1. 第１の光射出領域および第２の光射出領域を含む複数の光射出領域を有し、該複数の光射出領域のそれぞれから射出される光の光量を調整可能な光源装置と、
   第１の期間において、前記第１の光射出領域から射出される光の光量が前記複数の光射出領域のうち他の光射出領域から射出される光の光量と異なり、第２の期間において、前記第２の光射出領域から射出される光の光量が前記第１の期間において前記第２の光射出領域から射出される光の光量と異なるように、前記光源装置を制御する光源制御装置と、
   前記複数の光射出領域からの光を照明領域で重畳させる照明光学系と、を備え、
   前記光源制御装置は、前記第１の期間において、前記第１の光射出領域が少なくとも２つ以上の強度で発光するように前記光源装置を制御するように構成されている照明装置。
2. 前記光源装置は複数の光源を含み、
   前記光源制御装置は、前記複数の光源の少なくとも１つの光源の発光量を、前記第１の期間と前記第２の期間とで異ならせる
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光源制御装置は、前記第１の期間において、前記複数の光源のうち第１の光源への供給電力を減少させるとともに、前記複数の光源のうち前記第１の光源に隣り合う第２の光源への供給電力を、前記複数の光源のうち他の光源への供給電力よりも大きくする
   請求項２に記載の照明装置。
4. 前記光源制御装置は、前記第１の期間から前記第２の期間へ移行する際に、前記複数の光源のうち互いに隣接する少なくとも２つの光源のそれぞれへの供給電力を、ともに減少または増加させる
   請求項２又は３に記載の照明装置。
5. 前記複数の光源のそれぞれに所定の電力を供給したときに前記光源装置から射出される光の光量を基準光量として、前記複数の光源のうち第１の光源を消灯させたときに、前記光源装置から射出される光の光量の前記基準光量からの減少分を小さくするように、前記複数の光源のうち前記第１の光源以外の少なくとも一つの光源には前記所定の電力よりも大きい電力が供給される
   請求項２〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記光源制御装置は、前記複数の光射出領域から射出される光の光量が前記第１の期間と前記第２の期間とで同じになるように、前記光源装置を制御する
   請求項１〜５のいずれか一項記載の照明装置。
7. 前記第１の期間と前記第２の期間のそれぞれは、１／２４秒以下である
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記光源装置は、可干渉性の光を射出する固体光源を含む
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記照明光学系は、
   前記光源装置からの光が入射するレンズ要素を含むレンズアレイと、
   前記レンズ要素からの光を前記照明領域に重畳する重畳レンズと、を含む
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 前記照明光学系は、
    前記光源装置からの光が入射する入射端面、及び前記入射端面を経由した光が射出される射出端面を有する光学ロッドと、
    前記光学ロッドの射出端面と前記照明領域とを光学的に共役にするリレー系と、を含む
    請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の照明装置と、
    前記照明装置からの光により画像を形成する画像形成系と、
    前記画像形成系が形成した画像を投写する投写系と、を備えるプロジェクター。
12. 前記画像形成系は、
    前記照明領域に配列される複数の画素のそれぞれに設けられた第１のマイクロレンズと、
    前記第１のマイクロレンズとともにアフォーカル光学系を構成する第２のマイクロレンズとを含む
    請求項１１に記載のプロジェクター。

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