JP6264738B2 - 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。

従来より、照明装置から射出された照明光を光変調装置に照射し、この光変調装置により変調されて射出された画像光を投射光学系によりスクリーンに拡大投射するプロジェクタが広く知られている。

上述したプロジェクターの光源には、超高圧水銀ランプなどの放電ランプが従来より用いられている。一方、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、ランプから放射される紫外線が液晶ライトバルブを劣化させるなどの課題がある。

そこで、放電ランプに代わるプロジェクター用の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーなどのレーザー光源が注目されている。レーザー光源は、従来の放電ランプに比べて、小型化が図れることや、色再現性に優れること、瞬時点灯が可能であること、長寿命であることなどの利点を有している。

一方、上述したレーザー光源が発するレーザー光は、コヒーレント（可干渉）光であるため、プロジェクター用の光源として用いた場合、スクリーン上に光の干渉によって生じたスペックルと呼ばれる斑点模様が表示され、表示品質を低下させる原因となる。

また、光の干渉により明点及び暗点がランダムに分布するシンチレーションが発生する場合がある。シンチレーションは、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などの悪影響を及ぼす原因となる。特に、レーザー光は干渉性が高い光束であることから、シンチレーションが発生しやすい。

このため、従来のプロジェクターでは、例えば拡散光学素子を用いてレーザー光を拡散することによって、上述したスペックルやシンチレーションの発生による表示品質の低下を低減することが行われている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１０−２１０８５４号公報

ところで、従来のプロジェクターでは、単色（例えば、赤色）の画像が表示されているときには、一つの光源（例えば、一つの赤色の光源）からの光しか観察者の目に入らない。この場合、互いに異なる複数のスペックルパターンが観察者の網膜上で時間的に重畳されるのみであるため、スペックルやシンチレーションの発生による表示品質の低下を十分に低減することができない。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、スペックルやシンチレーションの発生を抑制できる照明装置、並びに、そのような照明装置を備えることによって、画像品質に優れた明るい表示を行うことが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、同一の波長を有する第１の光束及び第２の光束を射出する光源と、前記第１の光束が入射する第１の領域と、前記第２の光束が入射する第２の領域とを含む回折光学素子と、前記第１の領域から射出された回折光と、前記第２の領域から射出された回折光とを重畳させる重畳光学系と、前記第１の光束が入射する位置を前記第１の領域内で移動させると共に、前記第２の光束が入射する位置を前記第２の領域内で移動させる入射位置切り替え機構と、を備え、前記第１の領域は、回折素子パターンが互いに異なる複数の第１のサブ領域を有し、前記第２の領域は、回折素子パターンが互いに異なる複数の第２のサブ領域を有し、前記第１の領域と前記第１の光束とによって形成される回折光の回折パターンは、前記第２の領域と前記第２の光束とによって形成される回折光の回折パターンと異なることを特徴とする。

上記照明装置の構成では、第１の光束が入射する位置を第１の領域内で移動させることによって、回折素子パターンが互いに異なる複数の第１のサブ領域に第１の光束を順次入射させることができる。また、第２の光束が入射する位置を第２の領域内で移動させることによって、回折素子パターンが互いに異なる複数の第２のサブ領域に第２の光束を順次入射させることができる。これにより、第１の領域から射出される回折光は、複数の第１のサブ領域の間で第１の光束が入射する位置が切り替わる毎に変化する。また、第２の領域から射出される回折光は、複数の第２のサブ領域の間で第２の光束が入射する位置が切り替わる毎に変化する。これにより、互いに異なる複数のスペックルパターンが観察者の網膜上で時間的及び空間的に重畳されるため、スペックルが認識されにくくなる。同様に、互いに異なる複数のシンチレーションが観察者の網膜上で時間的及び空間的に重畳されるため、シンチレーションが認識されにくくなる。これによってスペックルやシンチレーションの発生を抑制することが可能となる。

また、前記入射位置切り替え機構は、前記第１の領域内に配置された前記複数の第１のサブ領域の間で、前記第１の光束が入射する位置を変化させると共に、前記第２の領域内に配置された前記複数の第２のサブ領域の間で、前記第２の光束が入射する位置を変化させることが好ましい。

この構成によれば、互いに異なる複数のスペックルパターンの時間的重畳を効果的に行うことができる。また、互いに異なる複数のシンチレーションの時間的重畳を効果的に行うことができる。

また、前記複数の第１のサブ領域のうち一の第１のサブ領域と前記第１の光束とによって形成される回折光の回折パターンは、前記複数の第１のサブ領域のうち他の第１のサブ領域と前記第１の光束とによって形成される回折光の回折パターンと同一であることが好ましい。

この構成によれば、スペックルやシンチレーションの発生を抑制しつつ、照明光の利用効率を高めることができる。

前記複数の第１のサブ領域のうち前記第１の光束が入射している第１のサブ領域の回折素子パターンは、前記複数の第２のサブ領域のうち前記第２の光束が入射している第２のサブ領域の回折素子パターンと異なることが好ましい。

この構成によれば、スペックルやシンチレーションの発生を抑制しつつ、照明光の利用効率を高めることができる。

また、前記複数の第１のサブ領域の間で前記第１の光束が入射する位置が切り替わるタイミングを、前記複数の第２のサブ領域の間で前記第２の光束が入射する位置が切り替わるタイミングとずらしていることが好ましい。

この構成によれば、互いに異なる複数のスペックルパターンの時間的重畳を更に効果的に行うことができる。また、互いに異なる複数のシンチレーションの時間的重畳を更に効果的に行うことができる。

また、前記光源を制御する光源制御装置を更に備え、前記光源制御装置は、前記光源の作動期間に、前記第１の光束の強度と前記第２の光束の強度とのうち少なくとも一方を断続的に変動させる構成であってもよい。

この構成によれば、照明光の強度分布をより均一化することができる。

前記回折光学素子として、計算機合成ホログラムを用いる構成であってもよい。

この構成によれば、回折素子パターンが互いに異なる複数の第１のサブ領域を有する第１の領域と、回折素子パターンが互いに異なる複数の第２のサブ領域を有する第２の領域とを有する回折光学素子を得ることができる。

また、前記光源として、複数の半導体レーザーからなるアレイ光源を用いる構成であってもよい。

この構成によれば、複数の半導体レーザーからなるアレイ光源を用いて、高輝度・高出力な光を得ることができる。

また、前記光源から射出された光束を平行光束に変換するコリメータ光学系を備える構成であってもよい。

この構成によれば、光源から射出された第１の光束及び第２の光束を平行光束に変換して回折光学素子に入射させることができる。

前記入射位置切り替え機構は、前記回折光学素子を揺動させる構成であってもよい。

この構成によれば、第１の光束が入射する位置を第１の領域内で移動させると共に、第２の光束が入射する位置を第２の領域内で移動させることができる。

前記入射位置切り替え機構は、前記回折光学素子を所定の軸の周りに回転させる構成であってもよい。

この構成によれば、第１の光束が入射する位置を第１の領域内で移動させると共に、第２の光束が入射する位置を第２の領域内で移動させることができる。

前記入射位置切り替え機構は、前記第１の光束の光路をシフトさせる構成であってもよい。

この構成によれば、第１の光束が入射する位置を第１の領域内で移動させると共に、第２の光束が入射する位置を第２の領域内で移動させることができる。

また、本発明に係るプロジェクターは、照明光を照射する照明装置と、前記照明光を画像情報に応じて変調した画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、前記照明装置として、上記何れかの照明装置を用いることを特徴とする。

このプロジェクターの構成によれば、照明装置から光変調装置に入射する照明光の強度分布を均一化し、スペックルやシンチレーションの発生を低減しながら、画像品質に優れた明るい表示を行うことが可能となる。

第１の実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す模式図である。 回折光学素子の構成を示す平面図である。 回折光学素子により回折された回折光を説明するための模式図である。 回折光学素子の一部を拡大した断面図である。 スペックルを説明するための模式図である。 第２の実施形態における回折光学素子の構成を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。 図６に示す回折光学素子の一部を拡大した平面図である。 第３の実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す模式図である。 回折光学素子の変形例を示す要部平面図である。 複数の半導体レーザーから射出されるレーザー光の強度の時間変化の一例を示す図である。 入射位置切り替え機構の変形例を示す模式図である。 回折光学素子の変形例を示す要部平面図である。 回折光学素子の変形例を示す要部平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として例えば図１に示すプロジェクター１の一例について説明する。なお、図１は、このプロジェクター１の概略構成を示す模式図である。

このプロジェクター１は、図１に示すように、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー映像（画像）を表示する投射型画像表示装置である。また、このプロジェクター１は、光変調素子として、各々が赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの各色光に対応した３つの液晶ライトバルブ（液晶パネル）を用いている。さらに、このプロジェクター１は、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー（レーザー光源）を用いている。

具体的に、このプロジェクター１は、赤色光ＲＬを照射する第１の照明装置１１Ｒと、緑色光ＧＬを照射する第２の照明装置１１Ｇと、青色光ＢＬを照射する第３の照明装置１１Ｂと、各々が各色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬを画像情報に応じて変調し、各色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬに対応した画像光を形成する光変調装置１２Ｒ，光変調装置１２Ｇ，光変調装置１２Ｂと、各光変調装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂからの画像光を合成する合成光学系１３と、合成光学系１３からの画像光ＷＬをスクリーンＳＣＲに向かって投射する投射光学系１４とを概略備えている。

第１の照明装置１１Ｒと第２の照明装置１１Ｇと第３の照明装置１１Ｂとは、赤色光ＲＬに対応したレーザー光を射出する第１の光源１５Ｒと、緑色光ＧＬに対応したレーザー光を射出する第２の光源１５Ｇと、青色光ＢＬに対応したレーザー光を射出する第１の光源１５Ｂとをそれぞれ備える以外は同じ構成を有している。したがって、以下の説明では、第１の照明装置１１Ｒについて説明を行い、第２の照明装置１１Ｇ及び第３の照明装置１１Ｂにおいて第１の照明装置１１Ｒと共通する部分については、その説明を省略するものとする。

第１の照明装置１１Ｒは、複数の赤色光ＲＬを射出する第１の光源１５Ｒと、第１の光源１５Ｒから射出された複数の赤色光ＲＬが入射するコリメータ光学系１６と、コリメータ光学系１６から射出された複数の赤色光ＲＬが入射するアフォーカル光学系１７と、アフォーカル光学系１７から射出された複数の赤色光ＲＬが入射する回折光学素子１８と、回折光学素子１８から射出された複数の回折光（赤色光ＲＬ）が入射する重畳光学系１９とを有している。

第１の光源１５Ｒは、赤色光ＲＬに対応したレーザー光を射出する複数の半導体レーザー２０Ｒを有し、これら複数の半導体レーザー２０Ｒが二次元的に配列されたアレイ光源からなる。そして、各半導体レーザー２０Ｒから射出された赤色光ＲＬは、コリメータ光学系１６に入射する。

なお、第２の光源１５Ｇは、緑色光ＧＬに対応したレーザー光を射出する複数の半導体レーザー２０Ｇを有する以外は、第１の照明装置１１Ｒと同じ構成を有している。また、第３の光源１５Ｂは、青色光ＢＬに対応したレーザー光を射出する複数の半導体レーザー２０Ｂを有する以外は、第１の照明装置１１Ｒと同じ構成を有している。

コリメータ光学系１６は、複数のコリメータレンズ１６ａが二次元的に配列されたレンズアレイからなる。複数のコリメータレンズ１６ａは、複数の半導体レーザー２０Ｂに対応した位置にそれぞれ配置されている。コリメータレンズ１６ａは、半導体レーザー２０Ｒから射出された赤色光ＲＬを平行光束に変換するものである。そして、コリメータレンズ１６ａを通過することにより平行光束に変換された赤色光ＲＬは、アフォーカル光学系１７に入射する。

アフォーカル光学系１７は、赤色光ＲＬのサイズ（スポット径）を調整するものであり、例えばアフォーカルレンズ１７ａとアフォーカルレンズ１７ｂから構成されている。そして、このアフォーカル光学系１７を通過することによりサイズが調整された赤色光ＲＬは、回折光学素子１８に入射する。

回折光学素子１８は、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）からなる。回折光学素子１８から射出された回折光は、重畳光学系１９に入射する。この回折光学素子１８は、入射した赤色光ＲＬを回折することによって、後述する光変調装置１２Ｒに入射する赤色光（回折光）ＲＬの強度分布を均一化し、且つ、この光変調装置１２Ｒに入射する赤色光ＲＬの利用効率を高める機能を有する。

重畳光学系１９は、少なくとも１枚以上の重畳レンズ１９ａからなる。重畳レンズ１９ａから射出された複数の回折光は、光変調装置１２Ｒに入射する。複数の回折光は、重畳光学系１９によって光変調装置１２Ｒ上で互いに重畳される。これにより、光変調装置１２Ｒを照明する光の輝度分布が均一化されると共に光線軸周りの軸対称性が高められる。

プロジェクター１では、第１の照明装置１１Ｒから射出された赤色光ＲＬが光変調装置１２Ｒに入射する。同様に、第２の照明装置１１Ｇから射出された緑色光ＧＬが光変調装置１２Ｇに入射する。また、第３の照明装置１１Ｂから射出された青色光ＢＬが光変調装置１２Ｂに入射する。

３つの光変調装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、例えば透過型の液晶ライトバルブ（液晶パネル）からなる。そして、これら３つの光変調装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、各色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬを画像情報に応じて変調した画像光を形成する。なお、各光変調装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの入射側及び射出側には、一対の偏光板（図示せず。）が配置されており、特定の方向の直線偏光の光のみを通過させる仕組みとなっている。

合成光学系１３は、クロスダイクロイックプリズムからなり、各光変調装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂから入射した画像光を合成し、この合成された画像光ＷＬを投射光学系１４に向かって射出する。

投射光学系１４は、投射レンズからなり、合成光学系１３により合成された画像光ＷＬをスクリーンＳＣＲに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像（画像）が表示される。

ところで、第１の照明装置１１Ｒ、第２の照明装置１１Ｇ及び第３の照明装置１１Ｂでは、図２（ａ），（ｂ）に示すような回折光学素子１８が用いられている。なお、図２（ａ）は、回折光学素子１８の構成を示す平面図であり、図２（ｂ）は、回折光学素子１８の一部を拡大して示す平面図である。

なお、第１の照明装置１１Ｒ、第２の照明装置１１Ｇ及び第３の照明装置１１Ｂは、赤色光ＲＬに対応したレーザー光を射出する複数の半導体レーザー２０Ｒを有する第１の光源１５Ｇと、緑色光ＧＬに対応したレーザー光を射出する複数の半導体レーザー２０Ｇを有する第２の光源１５Ｇと、青色光ＢＬに対応したレーザー光を射出する複数の半導体レーザー２０Ｂを有する第３の光源１５Ｂとを備える以外は、基本的に同じ構成を有している。

したがって、以下の説明では、第１の照明装置１１Ｒ、第２の照明装置１１Ｇ及び第３の照明装置１１Ｂについては、「照明装置１１」として扱い、第１の光源１５Ｒ、第２の光源１５Ｇ及び第３の光源１５Ｂについては、「光源１５」として扱い、半導体レーザー２０Ｒ、半導体レーザー２０Ｇ及び半導体レーザー２０Ｂについては、「半導体レーザー２０」として扱い、赤色光ＲＬに対応したレーザー光、緑色光ＧＬに対応したレーザー光及び青色光ＢＬに対応したレーザー光については、「レーザー光Ｌ」とし、３つの光変調装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂについては、「光変調装置１２」として扱うものとする。

図２（ａ），（ｂ）に示す回折光学素子１８は、複数の半導体レーザー２０から射出された複数のレーザー光ＬＡ〜ＬＩが入射する複数の回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉを有している。また、各回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉは、回折素子パターンが互いに異なる複数のサブ領域を有している。例えば、回折素子パターン領域３０ａは、回折素子パターンが互いに異なる複数のサブ領域３０ａ１〜３０ａ９を有している。回折素子パターン領域３０ｂは、回折素子パターンが互いに異なる複数のサブ領域３０ｂ１〜３０ｂ９を有している。本発明において、例えば回折素子パターン領域３０ａが第１の領域に相当し、回折素子パターン領域３０ｂが第２の領域に相当し、回折素子パターン領域３０ａが有する複数のサブ領域３０ａ１〜３０ａ９が複数の第１のサブ領域に相当し、回折素子パターン領域３０ｂが有する複数のサブ領域３０ｂ１〜３０ｂ９が複数の第１のサブ領域に相当する。

複数の回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉは、複数の半導体レーザー２０に対応して、矩形状を為す回折光学素子１８の面内にマトリックス状に配列されている。図２（ａ），（ｂ）に示した例では、回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉが３行×３列のマトリクス状に配置されており、光源１５は９個の半導体レーザー２０が３行×３列のマトリクス状に配置されている。これにより、各回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉには、各半導体レーザー２０から射出されたレーザー光ＬＡ〜ＬＩがそれぞれ入射する。具体的には、レーザー光ＬＡが回折素子パターン領域３０ａに入射し、レーザー光ＬＢが回折素子パターン領域３０ｂに入射する。レーザー光ＬＡは回折素子パターン領域３０ａに対応した半導体レーザー２０から射出され、レーザー光ＬＢは回折素子パターン領域３０ｂに対応した半導体レーザー２０から射出される。本発明において、レーザー光ＬＡが第１の光束に対応し、レーザー光ＬＢが第２の光束に対応する。

回折光学素子１８は、各回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉに、対応した半導体レーザー２０からのレーザー光Ｌが入射したときに、各回折光それぞれが所定の被照明領域を照射するように設計されている。

具体的には、図３に示したように、回折素子パターン領域３０ａとレーザー光ＬＡとが形成する回折光ＤＰＡの回折パターンもしくは回折光ＤＰＡの主光線の方向は、回折素子パターン領域３０ｂとレーザー光ＬＢとが形成する回折光ＤＰＢの回折パターンもしくは回折光ＤＰＢの主光線の方向とは異なる。

これにより、回折光ＤＰＡと回折光ＤＰＢとは、同一の被照明領域を効率的に照射することができる。このように、複数のサブ領域３０ａ１〜３０ａ９各々の回折素子パターンは、複数のサブ領域３０ｂ１〜３０ｂ９いずれの回折素子パターンとも異なっている。

複数のサブ領域３０ａ１〜３０ａ９は、回折素子パターン領域３０ａ内に３行×３列のマトリクス状に配置されている。そして、各サブ領域３０ａ１〜３０ａ９には、それぞれ互いに異なる回折素子パターンが設けられている。

しかし、複数のサブ領域３０ａ１〜３０ａ９各々の回折素子パターンは互いに異なるが、サブ領域３０ａ１〜３０ａ９各々とレーザー光ＬＡとによって形成される回折光の回折パターンは互いに同じである。具体的には、サブ領域３０ａ１とレーザー光ＬＡとによって形成される回折光の回折パターンは、サブ領域３０ａ２とレーザー光ＬＡとによって形成される回折光の回折パターンと同じであり、サブ領域３０ａ１とレーザー光ＬＡとによって形成される回折光と、サブ領域３０ａ２とレーザー光ＬＡとによって形成される回折光とは、同一の被照明領域を照射する。

同様に、回折素子パターン領域３０ｂは３行×３列のマトリクス状に配置された複のサブ領域３０ｂ１〜３０ｂ９を備える。複数のサブ領域３０ｂ１〜３０ｂ９各々の回折素子パターンは互いに異なる。しかし、サブ領域３０ｂ１〜３０ｂ９各々とレーザー光ＬＢとによって形成される回折光の回折パターンは互いに同じである。なお、他の回折素子パターン領域の構成も同様である。

なお、図２に示す回折光学素子１８では、９つ（３行×３列）の回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉ各々が９つ（３行×３列）のサブ領域を有する場合について例示しているが、この場合に必ずしも限定されるものではなく、回折素子パターン領域の数や配列及びサブ領域の数や配列等については適宜変更を加えることが可能である。

図４は、回折光学素子１８の一部を拡大した断面図である。この回折光学素子１８は、ＣＧＨとして、例えば石英（ガラス）や合成樹脂などの光透過性材料からなる基材３２の表面に、計算機によって設計された微細な凹凸構造３３を有する表面レリーフ型のホログラム素子からなる。また、回折光学素子１８は、回折現象を利用して入射光の波面を変換する波面変換素子である。特に、位相変調型のＣＧＨでは、入射光波のエネルギーをほとんど失うことなく波面変換が可能である。したがって、ＣＧＨは、均一な強度分布や単純な形状の強度分布を発生させることができる。

回折素子パターンは、このような微細な凹凸構造３３からなり、互いに異なる深さで断面視矩形状に形成された複数の凹部３３ａと、これら凹部３３ａの間に互いに異なる高さで断面視矩形状に形成された凸部３３ｂとを有している。回折光学素子１８では、回折素子パターンにおいて、凹部３３ａの幅ｄ及び凹部３３ａの深さ（凸部３３ｂの高さ）ｔを含む設計条件を適宜調整することによって、回折素子パターンに所望の拡散機能を持たせることができる。また、回折素子パターンの設定条件を最適化する手法としては、例えば反復フーリエ法などの演算手法を挙げることができる。

照明装置１１は、図２に示すように、回折光学素子１８を駆動する駆動機構４０を備えている。駆動機構４０は、本発明の入射位置切り替え機構である。ここで、複数の回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉが設けられている回折光学素子１８の面を主面と呼ぶことにする。この駆動機構４０は、回折光学素子１８を支持するコイルバネ４１と、主面内において回折光学素子１８を揺動させる揺動駆動部４２とを有している。

コイルバネ４１は、回折光学素子１８の四隅に４つ配置されると共に、それぞれの一端が回折光学素子１８の四隅に取り付けられることによって、回折光学素子１８を支持している。

揺動駆動部４２は、駆動モータ４３と、この駆動モータ４３により回転駆動される偏芯カム４４とを有している。また、偏芯カム４４の中心から偏芯した位置に駆動モータ４３の回転軸４３ａが取り付けられている。そして、このような駆動モータ４３の回転軸４３ａに偏芯して取り付けられた偏芯カム４４は、回折光学素子１８の互いに直交するＸ方向の一側面とＹ方向の一側面とに、それぞれの外周部を当接させた状態で配置されている。なお、複数の回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉがマトリクス状に配置されており、マトリクスの行方向をＸ方向として、マトリクスの列方向をＹ方向とし、主面の法線方向をＺ方向とする。

駆動機構４０では、駆動モータ４３が偏芯カム４４を回転駆動することによって、偏芯カム４４の外周部に当接された回折光学素子１８を主面内で旋回させながら往復駆動することが可能となっている。

これにより、光源１５の各半導体レーザー２０から射出されたレーザー光ＬＡ〜ＬＩが入射する位置を各回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉ内で移動させることができる。更に、各回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉ内に配置された複数のサブ領域の間で、各レーザー光ＬＡ〜ＬＩが入射する位置を周期的に変化させることができる。具体的には、例えば、回折素子パターン領域３０ａに対応する半導体レーザー２０から射出されたレーザー光ＬＡは、回折素子パターン領域３０ａに入射する。回折素子パターン領域３０ａでのレーザー光ＬＡの入射位置は、回折素子パターン領域３０ａに設けられたサブ領域３０ａ１〜３０ａ９の間で移動する。しかし、レーザー光ＬＡの入射位置は回折素子パターン領域３０ａの外へは移動しない。なお、図２に示した円弧状の矢印は、レーザー光の入射位置の軌跡を表している。同様に、レーザー光ＬＢの入射位置は、回折素子パターン領域３０ｂに設けられたサブ領域３０ｂ１〜３０ｂ９の間で移動する。しかし、レーザー光ＬＢの入射位置は回折素子パターン領域３０ｂの外へは移動しない。

本発明によれば、以下に説明するように、スペックルパターンの時間的重畳と、スペックルパターンの空間的重畳とにより、スペックルやシンチレーションの発生を効果的に低減することができる。

初めに、スペックルパターンの時間的重畳について説明する。複数のサブ領域３０ａ１〜３０ａ９は互いに異なる回折素子パターンを備えている。そのため、各サブ領域３０ａ１〜３０ａ９から射出される回折光は、互いに異なるスペックルパターンを発生させる。ただし、各サブ領域３０ａ１〜３０ａ９から射出される回折光は、同一の被照明領域を照射するように設計されている。レーザー光ＬＡは複数のサブ領域３０ａ１〜３０ａ９に順次入射するため、レーザー光ＬＡと回折光学素子１８とによって形成される回折光ＤＰＡが生成するスペックルパターンが、観察者の網膜上において時間的に大きく変化する。このようにして、互いに異なる複数のスペックルパターンを観察者の網膜上で時間的に重畳させることで、スペックルが認識されにくくなる。同様に、互いに異なる複数のシンチレーションを観察者の網膜上で時間的に重畳させることで、シンチレーションが認識されにくくなる。

次にスペックルパターンの空間的重畳について説明する。回折光学素子１８は、各回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉに、それに対応した半導体レーザー２０からのレーザー光Ｌが入射したときに、各回折光それぞれが、同一の被照明領域を照射するように設計されている。つまり、回折素子パターン領域３０ａが備える複数のサブ領域３０ａ１〜３０ａ９各々の回折素子パターンは、他の回折素子パターン領域が備える複数のサブ領域いずれの回折素子パターンとも異なっている。また、照明装置１１は、各回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉから射出される複数の回折光を被照明領域において互いに重畳させる重畳光学系１９を備えている。そのため、ある時刻において、例えば回折素子パターン領域３０ａから射出される回折光ＤＰＡによって生成されるスペックルパターンは、他の回折素子パターン領域、例えば回折素子パターン領域３０ｂから射出される回折光ＤＰＢによって生成されるスペックルパターンとは異なる。このため、互いに異なるスペックルパターンを生成する複数の回折光が被照明領域上で互いに重畳される。このようにして、互いに異なる複数のスペックルパターンを空間的に重畳させることで、スペックルが認識されにくくなる。

ところで、観察者は、スクリーンからの反射光の干渉をスペックルとして認識する。図５（ａ）に示したように、スクリーン上に投射された画像の一の画素に、互いに平行な２つの回折光がそれぞれ位置Ｍ１と位置Ｍ２に入射した場合、位置Ｍ１と位置Ｍ２からの反射光が互いに干渉し、観察者の網膜上で干渉の強い部分（例えばＰ１〜Ｐ３）と干渉が弱い部分（暗い部分）が生じることでスペックルが認識される。

本発明においては、光源１５は複数の半導体レーザー２０Ｒが二次元的に配列されたアレイ光源であるため、被照明領域である光変調装置１２には、互いに異なる方向から複数の回折光が入射する。スクリーンは光変調装置１２と共役関係にあるため、スクリーンに形成される画像の一の画素には、図５（ｂ）に示したように、互いに異なる方向から複数の回折光が入射する。これによれば、より多くの反射光が干渉するため、干渉の強い部分が増えると同時に、干渉が弱い部分が少なくなり、画像の明るさが全体として均一になる。この結果、スペックルがさらに認識されにくくなる。

このように、単色の画像を表示しているときも、カラー画像を表示しているときと同様にスペックルやシンチレーションの発生を効果的に低減することができる。

同様に、互いに異なる複数のシンチレーションを空間的に重畳させることで、シンチレーションが認識されにくくなる。このようにして、本発明によれば、スペックルやシンチレーションの発生を効果的に低減することができる。

また、前述したように、回折素子パターン領域３０ａとレーザー光ＬＡとが形成する回折光ＤＰＡの回折パターンもしくは回折光ＤＰＡの主光線の方向は、回折素子パターン領域３０ｂとレーザー光ＬＢとが形成する回折光ＤＰＢの回折パターンもしくは回折光ＤＰＢの主光線の方向とは異なる。そのため、回折光学素子１８が移動したことによって、レーザー光ＬＡが他の回折素子パターン領域、例えば回折素子パターン領域３０ｂに入射した場合、レーザー光ＬＡと回折素子パターン領域３０ｂとによって形成される回折光は、所定の領域を正しく照明することができない。しかし、照明装置１１では、レーザー光Ｌの入射位置がレーザー光Ｌに対応する回折素子パターン領域の外へは移動しないように回折光学素子１８を揺動させるため、常に正しく所定の領域を照明することができ、レーザー光Ｌを効率的に利用することができる。

以上のようにして、照明装置１１は、スペックルやシンチレーションが認識されにくい照明光を生成することができる。また、照明装置１１を備えるプロジェクター１では、上述した各照明装置１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから各光変調装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに入射する照明光の強度分布を均一化するだけでなく、スペックルやシンチレーションの発生を低減しながら、画像品質に優れた明るい表示を行うことが可能である。

なお、図２に示す回折光学素子１８は、駆動機構４０により主面内で旋回する構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではない。例えば、回折光学素子１８をＸ方向に一次元的に振動させてもよい。また、回折光学素子１８をＺ方向に振動させてもよい。さらに回折光学素子１８を三次元的に動かしてもよい。

また、図２に示す回折光学素子１８では、複数の半導体レーザー２０に対応して、複数の回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉがマトリックス状に配列され、更に、各回折素子パターン領域３０ａ〜３０ｉ内には複数のサブ領域３０ａ１〜３０ａ９がマトリックス状に配列されているが、このような構成に必ずしも限定されるものではない。すなわち、複数の回折素子パターン領域の配列の仕方やその数等については、複数の半導体レーザー２０の配列や数等に合わせて適宜変更することができる。また、複数のサブ領域の配列の仕方やその数等についても適宜変更することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、回折光学素子１８の代わりに、図６（ａ），（ｂ）に示すような回折光学素子１８Ａを用いた。回折光学素子１８Ａと回折光学素子１８との主な違いは、複数の回折素子パターン領域の配列の仕方と、各回折素子パターン領域における複数のサブ領域の配列の仕方である。なお、図６（ａ）は、この回折光学素子１８Ａの構成を示す平面図であり、図６（ｂ）は、この回折光学素子１８Ａの構成を示す断面図である。

図６（ａ），（ｂ）に示す回折光学素子１８Ａは、３つの半導体レーザー２０から射出されたレーザー光ＬＪ，レーザー光ＬＫ，レーザー光ＬＬが入射する回折素子パターン領域３０Ｊ，回折素子パターン領域３０Ｋ，回折素子パターン領域３０Ｌを有している。回折素子パターン領域３０Ｊ，回折素子パターン領域３０Ｋ，回折素子パターン領域３０Ｌは、円形状を為す回折光学素子１８Ａの面内の半径方向に並んで配置されている。また、各回折素子パターン領域は、回折素子パターンが互いに異なる複数のサブ領域を有している。これら複数のサブ領域は、円形状を為す回折光学素子１８Ａの面内の周方向（回転方向）に並んで配置されている。例えば、回折素子パターン領域３０Ｊは、サブ領域３０Ｊ１〜サブ領域３０Ｊｎを備えている。ただし、ｎは任意の正の整数である。

照明装置１１は、回折光学素子１８Ａを駆動する駆動機構５０を備えている。駆動機構５０は本発明の入射位置切り替え機構である。この駆動機構５０は、回折光学素子１８Ａを回転駆動する駆動モータ（回転駆動部）５１を有し、この駆動モータ５１の回転軸５１ａに回折光学素子１８Ａの中心部が取り付けられている。

駆動機構５０では、駆動モータ５１が回折光学素子１８Ａを回転駆動する。これにより、光源１５の各半導体レーザー２０から射出されたレーザー光ＬＪ，ＬＫ，ＬＬが入射する位置を各回折素子パターン領域３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ内で回転軸５１ａの周りに移動させることができる。更に、各回折素子パターン領域３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ内に配置された複数のサブ領域の間で、各レーザー光ＬＪ，ＬＫ，ＬＬが入射する位置を周期的に変化させることができる。具体的には、例えば、回折素子パターン領域３０Ｊに対応する半導体レーザー２０から射出されたレーザー光ＬＪは、回折素子パターン領域３０Ｊに入射する。回折素子パターン領域３０Ｊへのレーザー光ＬＪの入射位置は、回折素子パターン領域３０Ｊに設けられたサブ領域３０Ｊ１〜３０Ｊｎの間で移動する。しかし、レーザー光ＬＪの入射位置は回折素子パターン領域３０Ｊの外へは移動しない。

そして、この回折光学素子１８の各回折素子パターン領域３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌから射出される複数の回折光は、重畳光学系１９によって光変調装置１２の画像形成領域上で互いに重畳される。
本実施形態によっても、第１の実施形態で得られた効果が得られる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態では、一の回折素子パターン領域が備える複数のサブ領域各々の回折素子パターンは、他の回折素子パターン領域が備える複数のサブ領域いずれの回折素子パターンとも異なっていた。しかし、本実施形態では、一の回折素子パターン領域が、他の回折素子パターン領域が備える複数のサブ領域と同じ複数のサブ領域を備えている。

図７は、回折光学素子１８Ｂの一部を拡大した平面図である。回折光学素子１８Ｂは、回折素子パターン領域３０Ｐと回折素子パターン領域３０Ｑと回折素子パターン領域３０Ｒとを備える。回折素子パターン領域３０Ｐは、サブ領域３０Ｐ１とサブ領域３０Ｐ２とサブ領域３０Ｐ３とを備え、回折素子パターン領域３０Ｑは、サブ領域３０Ｑ１とサブ領域３０Ｑ２とサブ領域３０Ｑ３とを備え、回折素子パターン領域３０Ｒは、サブ領域３０Ｒ１とサブ領域３０Ｒ２とサブ領域３０Ｒ３とを備える。

レーザー光ＬＰは、回折素子パターン領域３０Ｐに入射し、レーザー光ＬＱは、回折素子パターン領域３０Ｑに入射し、レーザー光ＬＲは、回折素子パターン領域３０Ｒに入射する。そして、レーザー光ＬＰの入射位置は、回折素子パターン領域３０Ｐに設けられたサブ領域３０Ｐ１とサブ領域３０Ｐ２とサブ領域３０Ｐ３との間で移動する。しかし、レーザー光ＬＰの入射位置は、回折素子パターン領域３０Ｐの外へは移動しない。同様に、レーザー光ＬＱとレーザー光ＬＲの入射位置はそれぞれ、回折素子パターン領域３０Ｑの内部と回折素子パターン領域３０Ｒの内部で移動する。

サブ領域３０Ｐ１の回折素子パターンとサブ領域３０Ｐ２の回折素子パターンとサブ領域３０Ｐ３の回折素子パターンは、互いに異なっている。しかし、レーザー光ＬＰとサブ領域３０Ｐ１とが形成する回折光の回折パターンと、レーザー光ＬＰとサブ領域３０Ｐ２とが形成する回折光の回折パターンと、レーザー光ＬＰとサブ領域３０Ｐ３とが形成する回折光の回折パターンとは、同一である。

サブ領域３０Ｐ１の回折素子パターンとサブ領域３０Ｑ３の回折素子パターンとサブ領域３０Ｒ２の回折素子パターンとは、同一である。また、サブ領域３０Ｐ２の回折素子パターンとサブ領域３０Ｑ１の回折素子パターンとサブ領域３０Ｒ３の回折素子パターンとは、同一である。また、サブ領域３０Ｐ３の回折素子パターンとサブ領域３０Ｑ２の回折素子パターンとサブ領域３０Ｒ１の回折素子パターンとは、同一である。

本実施形態では、複数のサブ領域が配列されている方向（矢印７０）に回折光学素子１８Ｂを振動させる。そして、レーザー光ＬＰが入射するサブ領域の回折素子パターンと、レーザー光ＬＱが入射するサブ領域の回折素子パターンと、レーザー光ＬＲが入射するサブ領域の回折素子パターンと、が互いに異なるように、各回折素子パターン領域に複数のサブ領域を配置する。

これにより、例えば、レーザー光ＬＰがサブ領域３０Ｐ１に入射しているとき、レーザー光ＬＱがサブ領域３０Ｑ１に入射し、レーザー光ＬＲがサブ領域３０Ｒ１に入射する。サブ領域３０Ｐ１の回折素子パターンと、サブ領域３０Ｑ１の回折素子パターンと、サブ領域３０Ｒ１の回折素子パターンと、は互いに異なるため、本実施形態によっても、スペックルパターンの時間的重畳と空間的重畳が行われる。このように、単色の画像を表示しているときも、カラー画像を表示しているときと同様にスペックルやシンチレーションの発生を効果的に低減することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として例えば図８に示すプロジェクター６０の一例について説明する。なお、図８は、このプロジェクター６０の概略構成を示す模式図である。また、以下の説明では、上記図１に示すプロジェクター１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

このプロジェクター６０は、図８に示すように、図１に示す光変調装置１２Ｒ，光変調装置１２Ｇ，光変調装置１２Ｂの代わりに、１つのデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：米国テキサスインツルメンツ社の登録商標）からなる光変調装置６１を用いた構成である。

ＤＭＤは、ねじれ軸周りに±１２゜の角度範囲で傾きが変化する複数のマイクロミラー（図示せず。）がマトリックス状に配列された構成を有している。そして、このＤＭＤでは、各マイクロミラーの傾きを画像情報に応じて切り換えることによって、各マイクロミラーに入射する光の反射方向を制御し、各マイクロミラーからの反射光の有無によって画像を表示することが可能となっている。

図８に示すプロジェクター６０では、光変調装置６１が合成光学系１３の射出面側に配置されている。そして、第１の照明装置１１Ｒ、第２の照明装置１１Ｇ及び第３の照明装置１１Ｂから射出された赤色光ＲＬ，緑色光ＧＬ，青色光ＢＬを時分割で光変調装置６１に入射させながら、この光変調装置６１によって赤色光ＲＬ，緑色光ＧＬ，青色光ＢＬに対応した画像光ＷＬを形成する。そして、この画像光ＷＬは、投射光学系１４よってスクリーンＳＣＲ上に拡大投射される。このとき、スクリーンＳＣＲ上に表示された画像光ＷＬは、人の目の網膜で赤色光ＲＬ，緑色光ＧＬ，青色光ＢＬが残像となって重なり合い、その結果、カラー映像（画像）として認識されることになる。

それ以外の構成については、図１に示すプロジェクター１と基本的に同じである。したがって、この図８に示すプロジェクター６０では、図１に示すプロジェクター１と同様に、スペックルやシンチレーションの発生による表示品質の低下を低減することができる。

なお、本発明は、上記第１〜第４の実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

（変形例１）
回折光学素子１８として、表面レリーフ型ホログラム素子を用いたが、体積ホログラム型素子を用いてもよい。また、表面レリーフ型ホログラムと体積ホログラムとの複合型ホログラム素子を用いてもよい。

被照明領域（回折バターン）は同じであるがスペックルパターンが互いに異なる複数のサブ領域を形成する手段として、たとえばＣＧＨの素子パターンを変更することが挙げられる。図４には、３段のステップからなるＣＧＨの素子パターンを示したが、一のサブ領域は４段のステップからなるＣＧＨで構成し、他のサブ領域は８段のステップからなるＣＧＨで構成することによって、スペックルパターンを異ならせてもよい。また、サブ領域ごとにＣＧＨの対象波長を数ｎｍずらすことによって、スペックルパターンを異ならせてもよい。

（変形例２）
複数のサブ領域の間でレーザー光が入射する位置が切り替わるタイミングを、各回折素子パターン領域の間で時間的にずらすことも可能である。

図９（ａ）は、本変形例にかかる回折光学素子１８Ｃの一部分を示す図である。回折光学素子１８Ｃは回折光学素子１８Ａと同様、駆動モータ５１によって回転駆動される。回折光学素子１８Ｃは、回折素子パターン領域３０Ｍ，回折素子パターン領域３０Ｎ，回折素子パターン領域３０Ｏを備える。回折素子パターン領域３０Ｍはサブ領域Ｍ１〜サブ領域Ｍｎを備え、回折素子パターン領域３０Ｎはサブ領域Ｎ１〜サブ領域Ｎｎを備え、回折素子パターン領域３０Ｏはサブ領域Ｏ１〜サブ領域Ｏｎを備える。ｎは任意の正の整数である。回折光学素子１８Ｃの半径方向には、サブ領域Ｍ１〜サブ領域Ｍｎとサブ領域Ｎ１〜サブ領域Ｎｎとサブ領域Ｏ１〜サブ領域Ｏｎが互い違いに配置されている。レーザー光ＬＭは回折素子パターン領域３０Ｍに入射し、レーザー光ＬＮは回折素子パターン領域３０Ｎに入射し、レーザー光ＬＯは回折素子パターン領域３０Ｏに入射する。

図９（ｂ）は、回折素子パターン領域３０Ｍ，回折素子パターン領域３０Ｎ，回折素子パターン領域３０Ｏにおいて、複数のサブ領域の間でレーザー光が入射する位置が切り替わるタイミングを示すタイミングチャートである。このように、回折素子パターン領域３０Ｍ，３０Ｎ，３０Ｏにおいて、それぞれのサブ領域の間でレーザー光が入射する位置が切り替わるタイミングをずらすことで、照明装置１１全体として、スペックルパターンが変化する頻度を、レーザー光Ｌの入射位置が変化する頻度よりも高くすることができる。したがって、スペックルやシンチレーションをさらに効果的に低減できる。

なお、各回折素子パターン領域では、サブ領域の間でレーザー光が入射する位置が切り替わるタイミングを６０Ｈｚ以上で制御することが好ましく、より好ましくは１８０Ｈｚ以上である。これにより、スペックルやシンチレーションの発生をより効果的に抑制することができる。

（変形例３）
一の回折素子パターン領域が備える複数のサブ領域は、全てが互いに異なる回折素子パターンを有していることは必ずしも必要ではない。複数のサブ領域のうち少なくとも一つのサブ領域の回折素子パターンが他のサブ領域の回折素子パターンと異なっていればよい。

（変形例４）
照明装置は、光源１５の作動期間に第１の光束の強度と第２の光束の強度とのうち少なくとも一方を断続的に変動させる光源制御装置をさらに備えてもよい。図１０は、第１の実施形態で説明した照明装置１１において、各半導体レーザー２０から射出されるレーザー光ＬＡ〜ＬＩの強度の時間変化の一例を示す図である。

この例では、レーザー光ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの強度を同時に変動させ、レーザー光ＬＤ，ＬＥ，ＬＦの強度を同時に変動させ、レーザー光ＬＧ，ＬＨ，ＬＩの強度を同時に変動させている。これにより、互いに重畳される複数のスペックルパターンの多様性を高めることができる。この場合、レーザー光の強度を変動させるタイミングとスペックルパターンを変動させるタイミングとをランダムに組み合わせることによって、互いに重畳される複数のスペックルパターンの多様性をさらに高めることができる。従って、スペックルやシンチレーションをさらに効果的に低減できる。

なお、図１０で示した例では、レーザー光の強度を消灯状態と点灯状態との間で変動させていたが、必ずしも消灯状態を使う必要はない。消灯状態と点灯状態の間を利用してもよい。

（変形例５）
図１１に、入射位置切り替え機構の他の例を示す。回折光学素子の主面と平行な軸５２の周りに角柱からなるプリズム４６を回転させることにより、回折素子パターン領域３０ａへのレーザー光ＬＡの入射位置を切り替えることができる。この場合、回折光学素子を動かす必要がない。

（変形例６）
本変形例では、１つの回折素子パターン領域に対して複数のレーザー光を入射させる。この場合、回折光学素子に入射させる個々のレーザー光の強度を低くすることができる。これによれば、回折光学素子の温度上昇を低く抑えることができるため、回折光学素子の損傷を低減することができる。図１２（ａ）に示した例では、例えば回折光学素子１８Ａの回折素子パターン領域３０Ｊに対して、半径方向に並ぶレーザー光ＬＪ１とレーザー光ＬＪ２を入射させている。また、図１２（ｂ）に示すように、例えば回折素子パターン領域３０Ｊに対して、周方向に並ぶレーザー光ＬＪ３とレーザー光ＬＪ４が入射する構成とすることも可能である。

このように、１つの回折素子パターン領域に対して複数のレーザー光を入射させる構成は、第１の実施形態で用いた回折光学素子１８および第３の実施形態で用いた回折光学素子１８Ｂに対しても適用可能である。

（変形例７）
図１３に本変形例にかかる回折光学素子１８Ｄの平面図を示す。回折光学素子１８Ｄは、回折素子パターン領域３０Ｓと回折素子パターン領域３０Ｔと回折素子パターン領域３０Ｕと回折素子パターン領域３０Ｖとを備える。回折素子パターン領域３０Ｓは、サブ領域３０Ｓ１とサブ領域３０Ｓ２とサブ領域３０Ｓ３とサブ領域３０Ｓ４とを備え、回折素子パターン領域３０Ｔは、サブ領域３０Ｔ１とサブ領域３０Ｔ２とサブ領域３０Ｔ３とサブ領域３０Ｔ４とを備え、回折素子パターン領域３０Ｕは、サブ領域３０Ｕ１とサブ領域３０Ｕ２とサブ領域３０Ｕ３とサブ領域３０Ｕ４とを備え、回折素子パターン領域３０Ｖは、サブ領域３０Ｖ１とサブ領域３０Ｖ２とサブ領域３０Ｖ３とサブ領域３０Ｖ４とを備える。

回折光学素子１８Ｄでは、回折素子パターン領域３０Ｓの回折素子パターンは回折素子パターン領域３０Ｖの回折素子パターンと同じである。また、回折素子パターン領域３０Ｔの回折素子パターンは回折素子パターン領域３０Ｕの回折素子パターンと同じである。ただし、各回折素子パターン領域が備える複数のサブ領域の回折素子パターンが、回折光学素子１８Ｄの中心を通る軸７２に対して回転対称になるように構成されている。

具体的には、サブ領域３０Ｓ１の回折素子パターンとサブ領域３０Ｓ２の回折素子パターンとサブ領域３０Ｓ３の回折素子パターンとサブ領域３０Ｓ４の回折素子パターンはそれぞれ、サブ領域３０Ｖ１の回折素子パターンとサブ領域３０Ｖ２の回折素子パターンとサブ領域３０Ｖ３の回折素子パターンとサブ領域３０Ｖ４の回折素子パターンと同一である。そして、回折素子パターン領域３０Ｖの回折素子パターンは、回折素子パターン領域３０Ｓの回折素子パターンを軸７２の周りに１８０°回転させることによって得られる。同様に、回折素子パターン領域３０Ｕの回折素子パターンは、回折素子パターン領域３０Ｔの回折素子パターンを軸７２の周りに１８０°回転させることによって得られる。

レーザー光ＬＳ、レーザー光ＬＴ、レーザー光ＬＵ、レーザー光ＬＶはそれぞれ、回折素子パターン領域３０Ｓ、回折素子パターン領域３０Ｔ、回折素子パターン領域３０Ｕ、回折素子パターン領域３０Ｖに入射する。実施例１と同様に、図１３に示した円弧状の矢印は、レーザー光の入射位置の軌跡を表している。レーザー光ＬＳが入射するサブ領域の回折素子パターンと、レーザー光ＬＴが入射するサブ領域の回折素子パターンと、レーザー光ＬＵが入射するサブ領域の回折素子パターンと、レーザー光ＬＶが入射するサブ領域の回折素子パターンと、が互いに異なるように、各回折素子パターン領域に複数のサブ領域が配置にされている。本変形例によっても、スペックルパターンの時間的重畳と空間的重畳が行われる。

また、各回折素子パターン領域から射出される回折光の主光線の方向は、軸７２に対して回転対称である。そのため、各レーザー光ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶを効率的に照明光として利用できる。

この構成によれば、回折光学素子１８Ｄは４つの回折素子パターン領域を備えているが、２種類の回折素子パターン（回折素子パターン領域３０Ｓの回折素子パターンと回折素子パターン領域３０Ｔの回折素子パターン）を設計することで、回折光学素子１８Ｄを作成することができる。これにより、製造コストを低減することができる。

さらに、サブ領域３０Ｓ１の回折素子パターンとサブ領域３０Ｓ２の回折素子パターンとサブ領域３０Ｓ３の回折素子パターンとサブ領域３０Ｓ４の回折素子パターンをそれぞれ、サブ領域３０Ｔ２の回折素子パターンとサブ領域３０Ｔ４の回折素子パターンとサブ領域３０Ｖ１の回折素子パターンとサブ領域３０Ｖ３の回折素子パターンと同一にすることが好ましい。つまり、回折素子パターン領域３０Ｓの回折素子パターンを軸７２の周りに９０°回転させることによって得られる回折素子パターンを、回折素子パターン領域３０Ｔの回折素子パターンとする。これによれば、１種類の回折素子パターン（回折素子パターン領域３０Ｓ）を設計することで、回折光学素子１８Ｄを作成することができる。

なお、回折光学素子１８Ｄは４つの回折素子パターン領域を備えているが、回折素子パターン領域の個数や配置の仕方はこれに限られない。

（変形例８）
照明装置１１では、複数の半導体レーザー２０が同じ波長のレーザー光Ｌを射出する構成となっているが、複数の半導体レーザー２０が互いに異なる波長のレーザー光を射出する構成であってもよい。この場合、例えば、赤色光ＲＬ，緑色光ＧＬ，青色光ＢＬに対応したレーザー光を射出する半導体レーザーを備えた光源を用いる。これにより、カラーシーケンシャル方式によるカラー映像表示を行うことが可能である。

１０…プロジェクター １１…照明装置 １１Ｒ…第１の照明装置 １１Ｇ…第２の照明装置 １１Ｂ…第３の照明装置 １２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…光変調装置（液晶ライトバルブ） １３…合成光学系 １４…投射光学系 １５Ｒ…第１の光源，１５Ｇ…第２の光源，１５Ｂ…第３の光源 １６…コリメータ光学系 １７…アフォーカル光学系 １８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ…回折光学素子 １９…重畳光学系 ２０，２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…半導体レーザー ３０，３０ａ〜３０ｉ…回折素子パターン領域（第１の領域、第２の領域） ３１，３１ａ〜３１ｉ…サブ領域（第１のサブ領域、第２のサブ領域） ４０…駆動機構 ４１…コイルバネ ４２…揺動駆動部 ４３…駆動モータ ４４…偏芯カム ５０…駆動機構 ５１…駆動モータ（回転駆動部） ６０…プロジェクター ６１…光変調装置（ＤＭＤ） Ｌ…レーザー光（第１の光束、第２の光束） ＲＬ…赤色光 ＧＬ…緑色光 ＢＬ…青色光 ＷＬ…画像光

Claims (13)

1. 同一の波長を有する第１の光束及び第２の光束を射出する光源と、
   前記第１の光束が入射する第１の領域と、前記第２の光束が入射する第２の領域とを含む回折光学素子と、
   前記第１の領域から射出された回折光と、前記第２の領域から射出された回折光とを重畳させる重畳光学系と、
   前記第１の光束が入射する位置を前記第１の領域内で移動させると共に、前記第２の光束が入射する位置を前記第２の領域内で移動させる入射位置切り替え機構と、を備え、
   前記第１の領域は、回折素子パターンが互いに異なる複数の第１のサブ領域を有し、
   前記第２の領域は、回折素子パターンが互いに異なる複数の第２のサブ領域を有し、
   前記第１の領域と前記第１の光束とによって形成される回折光の回折パターンは、前記第２の領域と前記第２の光束とによって形成される回折光の回折パターンと異なることを特徴とする照明装置。
2. 前記入射位置切り替え機構は、前記第１の領域内に配置された前記複数の第１のサブ領域の間で、前記第１の光束が入射する位置を変化させると共に、前記第２の領域内に配置された前記複数の第２のサブ領域の間で、前記第２の光束が入射する位置を変化させることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記複数の第１のサブ領域のうち一の第１のサブ領域と前記第１の光束とによって形成される回折光の回折パターンは、前記複数の第１のサブ領域のうち他の第１のサブ領域と前記第１の光束とによって形成される回折光の回折パターンと同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記複数の第１のサブ領域のうち前記第１の光束が入射している第１のサブ領域の回折素子パターンは、前記複数の第２のサブ領域のうち前記第２の光束が入射している第２のサブ領域の回折素子パターンと異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
5. 前記複数の第１のサブ領域の間で前記第１の光束が入射する位置が切り替わるタイミングを、前記複数の第２のサブ領域の間で前記第２の光束が入射する位置が切り替わるタイミングとずらしていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の照明装置。
6. 前記光源を制御する光源制御装置を更に備え、
   前記光源制御装置は、前記光源の作動期間に、前記第１の光束の強度と前記第２の光束の強度とのうち少なくとも一方を断続的に変動させることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の照明装置。
7. 前記回折光学素子として、計算機合成ホログラムを用いることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の照明装置。
8. 前記光源として、複数の半導体レーザーからなるアレイ光源を用いることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の照明装置。
9. 前記光源から射出された光束を平行光束に変換するコリメータ光学系を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の照明装置。
10. 前記入射位置切り替え機構は、前記回折光学素子を揺動させることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の照明装置。
11. 前記入射位置切り替え機構は、前記回折光学素子を所定の軸の周りに回転させることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の照明装置。
12. 前記入射位置切り替え機構は、前記第１の光束の光路をシフトさせることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の照明装置。
13. 照明光を照射する照明装置と、
    前記照明光を画像情報に応じて変調した画像光を形成する光変調装置と、
    前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、
    前記照明装置として、請求項１〜１２の何れか一項に記載の照明装置を用いることを特徴とするプロジェクター。

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