JP6318670B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

レーザー光源を用いたプロジェクターは、装置の小型化が図れる、色再現性に優れる、瞬時点灯が可能である、光源の寿命が長い、等の利点を有している。一方、レーザー光源から発せられるレーザー光は、一般的にコヒーレント光である。そのため、この種のプロジェクターでは、レーザー光の干渉により生じる斑点模様、いわゆるスペックルがスクリーン上に視認される場合がある。これにより、表示品質が大きく低下する。

レーザー光源を用いたプロジェクターにおいて、スペックルに起因する表示品質の低下を抑えるための対策が採られている。特許文献１に、光源と光変調素子との間に、投射光学系の射出瞳における光強度の空間分布を均一化する均一化光学素子（拡散光学素子）を備えた投射型映像表示装置が開示されている。

特開２０１１−１８０２８１号公報

特許文献１の投射型映像表示装置は均一化光学素子を備えているが、単に均一化光学素子を備えただけではスペックルの低減効果が未だ不十分である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものである。本発明の一つの態様は、スペックルを充分に低減でき、表示品質に優れたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様のプロジェクターは、第１の光ビームと第２の光ビームとを含む複数の光ビームを照明光として射出する照明装置と、前記照明光を変調することで画像光を生成する光変調装置と、射出瞳を有し、前記光変調装置から射出される画像光を被投射面に投射する投射光学系と、を備え、前記画像光は、前記照明光と前記光変調装置とによって生成された複数の回折光と複数の０次光とからなり、前記射出瞳において、前記第１の光ビームに対応する０次光による照度ピークは、前記第２の光ビームに対応する回折光による照度ピークの位置とは異なる位置に配置される。

本発明者は、投射光学系の射出瞳において画像光の複数の像が離散的に配置され、照度分布のムラが大きい程、スペックルが視認されやすく、射出瞳において画像光の複数の像の分散性を高めることで擬似的な一つの像が形成され、照度分布のムラが小さい程、スペックルが視認されにくくなることを見出した。さらに、本発明者は、光変調装置は回折格子としても機能し、光変調装置から射出される画像光が０次光と回折光とを含むことに着目した。そこで、本発明者は、射出瞳における照度分布のムラを小さくするためには、０次光による照度ピーク（像）と回折光による照度ピークの双方の配置を考慮する必要があることに想到した。なお、本明細書において、照度分布のピークを照度ピークと称する。上記の特許文献１では、光変調装置から生じる回折光の影響を何ら考慮していない。

本発明の一つの態様のプロジェクターによれば、投射光学系の射出瞳において、第１の光ビームに対応する０次光による照度ピークは、第２の光ビームに対応する回折光による照度ピークの位置とは異なる位置に配置される。これにより、投射光学系の射出瞳における複数の照度ピークの分散性が高まるため、照度分布のムラが小さくなり、スペックルを低減することができる。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記射出瞳において前記複数の回折光による複数の照度ピークが配列する方向を第１方向としたとき、前記第１方向が、前記射出瞳において前記複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向と交差する構成としてもよい。
この構成によれば、複数の回折光による複数の照度ピークが配列する第１方向と複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向とが交差しているため、第１の光ビームの０次光による照度ピークと第２の光ビームの回折光による照度ピークとが異なる位置に配置される割合が高くなる。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記照明装置が複数の光源を備え、前記複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向は、前記照明装置の照明光軸に垂直な面内における前記複数の光源が配列する方向と一致している構成としてもよい。
この構成によれば、複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向は照明光軸に垂直な面内における複数の光源が配列する方向と一致していることから、複数の光源の配列方向は、複数の回折光による複数の照度ピークの配列方向、すなわち光ビームの回折方向と交差する。このように、複数の光源を配置した照明装置を用いることにより、スペックルを低減することができる。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記照明装置は、複数のレンズが配列されたレンズアレイを備え、前記複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向は、前記照明装置の照明光軸に垂直な面内における前記複数のレンズが配列する方向と一致している構成としてもよい。
この構成によれば、複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向は照明光軸に垂直な面内における複数のレンズが配列する方向と一致していることから、複数のレンズの配列方向は、複数の回折光による複数の照度ピークの配列方向、すなわち光ビームの回折方向と交差する。このように、複数のレンズを配置したレンズアレイを用いることにより、スペックルを低減することができる。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいては、前記射出瞳において、前記第１方向に互いに隣り合う前記複数の０次光による第１の照度ピークと第２の照度ピークとの間隔は、前記第１方向に互いに隣り合う前記複数の０次光による前記第１の照度ピークと第３の照度ピークとの間隔と異なる構成としてもよい。
この構成によれば、複数の照度ピークの配置の規則性が破れるため、照度分布のムラが見かけ上小さくなる。その結果、スペックルを低減することができる。

第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。 （Ａ）液晶ライトバルブの正面図、（Ｂ）液晶ライトバルブを透過する光の回折の様子を示す図、（Ｃ）回折によって生じる回折パターンを示す図、である。 （Ａ）液晶ライトバルブを透過する光の回折の様子をより詳細に示す図、（Ｂ）図３（Ａ）の符号Ｂの位置での像を示す図、（Ｃ）図３（Ａ）の符号Ｃの位置での像を示す図、である。 （Ａ）射出瞳像の好ましい例を示す図、（Ｂ）射出瞳像の好ましくない例を示す図、である。 第２実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。 照明装置を構成する複数のレーザー光源の配置を示す正面図である。 射出瞳像を示す図である。 第３実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。 レンズアレイを構成する複数のレンズの配置を示す正面図である。 第４実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。 （Ａ）照明装置を構成する複数のレーザー光源の配置の変形例を示す図、（Ｂ）射出瞳像を示す図、である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。
本実施形態では、レーザー光源を備えた照明装置を用いたプロジェクターの一例を示す。
図１は、第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

図１に示すように、プロジェクター１は、赤色光用照明装置２Ｒと、緑色光用照明装置２Ｇと、青色光用照明装置２Ｂと、赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒと、緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇと、青色光用液晶ライトバルブ３Ｂと、色合成素子４と、投射光学系５と、を備えている。
本実施形態の赤色光用照明装置２Ｒ、緑色光用照明装置２Ｇおよび青色光用照明装置２Ｂは、特許請求の範囲の照明装置に対応する。本実施形態の赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇおよび青色光用液晶ライトバルブ３Ｂは、特許請求の範囲の光変調装置に対応する。

プロジェクター１は、概略すると以下のように動作する。
赤色光用照明装置２Ｒから射出された赤色のレーザー光は、赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒに入射して変調される。同様に、緑色光用照明装置２Ｇから射出された緑色のレーザー光ＬＧは、緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇに入射して変調される。青色光用照明装置２Ｂから射出された青色のレーザー光は、青色光用液晶ライトバルブ３Ｂに入射して変調される。赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒにより変調された赤色レーザー光、緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇにより変調された緑色レーザー光ＬＧ、および青色光用液晶ライトバルブ３Ｂにより変調された青色レーザー光は、色合成素子４に入射して合成される。色合成素子４により合成された光（画像光）は、投射光学系５によりスクリーン６に拡大投射される。このようにして、フルカラーの投射画像が表示される。

以下、プロジェクター１の各構成要素について説明する。
赤色光用照明装置２Ｒ、緑色光用照明装置２Ｇ、および青色光用照明装置２Ｂは、射出される光の色が異なるだけであり、構成は同様である。したがって、以下では、緑色光用照明装置２Ｇについてのみ説明し、赤色光用照明装置２Ｒおよび青色光用照明装置２Ｂについては説明を省略する。
緑色光用照明装置２Ｇは、第１の光ビームと第２の光ビームとを含む複数の緑色の光ビームを照明光として射出する。緑色光用照明装置２Ｇは、緑色光用の複数のレーザー光源８と、複数のコリメートレンズ９と、集光レンズ１０と、光拡散装置１１と、ピックアップレンズ１２と、レンズアレイユニット１３と、重畳光学系１４と、を備えている。

緑色光用照明装置２Ｇは、複数のレーザー光源８を備える。図１では、３個のレーザー光源８のみを図示するが、複数のレーザー光源８は、紙面に平行な方向だけでなく、紙面に垂直方向にも配列されており、全体として複数行、複数列のマトリクス状に配列されている。複数のレーザー光源８の配列方向は、後述する液晶パネルの複数の画素の配列方向と一致している。

赤色光用照明装置２Ｒ、青色光用照明装置２Ｂの構成も同様である。一例として、赤色光用のレーザー光源は、概ね５８５ｎｍ〜７２０ｎｍの波長域の光を射出する。緑色光用のレーザー光源は、概ね４９５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域の光を射出する。青色光用のレーザー光源は、概ね３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域の光を射出する。

複数のレーザー光源８の各々は、対応するコリメートレンズ９を備える。緑色光用のレーザー光源８の各々から射出された緑色レーザー光ＬＧは、コリメートレンズ９に入射し、平行化されて射出される。赤色光用レーザー光源７Ｒ、青色光用レーザー光源７Ｂについても同様である。

緑色光用のレーザー光源８から射出された緑色レーザー光ＬＧは、コリメートレンズ９を透過した後、集光レンズ１０により集光され、光拡散装置１１に入射する。光拡散装置１１は、光拡散装置１１に入射する光の入射角度分布に対して光拡散装置１１から射出される光の射出角度分布を拡大する。光拡散装置１１は、回転拡散板１５と駆動装置１６とを備えている。回転拡散板１５は、例えばすりガラスや拡散フィルム等の光拡散板、ホログラフィックディフューザー等の回折光学素子等によって構成できる。

回転拡散板１５は、回転拡散板１５の中心を通り、回転拡散板１５の法線方向に延びる回転軸（図示せず）を有する。回転軸は、回転拡散板１５の駆動装置１６であるモーターに接続されている。駆動装置１６が動作することにより、回転拡散板１５は回転軸を中心として回転する。光拡散装置１１が設けられたことにより、スクリーン６に投射される光の配光分布が均一化され、スペックルが低減される。さらに、回転拡散板１５が回転することにより、刻々と変化するスペックルの空間的分布が時間的に重畳され、スペックルがより低減される。光拡散装置１１から射出された光は、ピックアップレンズ１２により略平行化された後、レンズアレイユニット１３に導かれる。

レンズアレイユニット１３は、第１のレンズアレイ１８と第２のレンズアレイ１９とからなる２つのレンズアレイで構成されている。第１のレンズアレイ１８は、複数のレンズ２０が照明光軸ＡＸと直交する面内に複数行、複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。第１のレンズアレイ１８は、ピックアップレンズ１２からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有する。図示による説明は省略するが、レンズ２０の外形形状は、後述する液晶ライトバルブ３Ｇの画像形成領域の外形形状と略相似形である。
照明光軸ＡＸとは、複数のレーザー光源８から射出された複数のコヒーレントな光ビームの束を１本の光ビームとみなしたときの、その光ビームの光軸のことである。

第２のレンズアレイ１９は、第１のレンズアレイ１８と同様、複数のレンズ２１が照明光軸ＡＸに直交する面内に複数行、複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。第２のレンズアレイ１９は、後段の重畳光学系１４とともに、第１のレンズアレイ１８の各レンズ２０の像を液晶ライトバルブ３Ｇの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。

重畳光学系１４は、少なくとも１枚以上の重畳レンズからなる。重畳光学系１４は、第２のレンズアレイ１９から射出された複数の光束を被照明領域である液晶ライトバルブ３Ｇ上で重畳させる。ここでは、第１の重畳レンズ２２、第２の重畳レンズ２３の２枚の重畳レンズからなる重畳光学系１４の例を示す。第２のレンズアレイ１９から射出された緑色レーザー光ＬＧの複数の光束は、重畳光学系１４を介して緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇに入射する。複数の光束は、重畳光学系１４によって緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇ上で互いに重畳される。これにより、緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇにおける照度分布が均一化されるとともに、光線軸周りの軸対称性が高められる。

緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇは、図示を省略するが、一対のガラス基板の間に液晶層が挟持された液晶パネルと、液晶パネルの光入射側に配置される光入射側偏光板と、液晶パネルの光射出側に配置される光射出側偏光板と、を備える。液晶の動作モードは、ＴＮモード、ＶＡモード、横電界モード等、特に限定されるものではない。赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒ、青色光用液晶ライトバルブ３Ｂも、同様の構成である。

色合成素子４は、クロスダイクロイックプリズム等により構成される。クロスダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造を有する。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、クロスダイクロイックプリズムの内面になる。クロスダイクロイックプリズムの内面では、赤色光が反射して緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射して緑色光が透過するミラー面と、が互いに直交している。クロスダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を透過してそのまま射出される。クロスダイクロイックプリズムに入射した赤色光および青色光は、ミラー面で選択的に反射して緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系５に向けて射出される。

以下の説明では、緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇを液晶ライトバルブ３と称する。
図２（Ａ）は、液晶ライトバルブ３の正面図である。図２（Ｂ）は、液晶ライトバルブ３を透過する１本の光ビームの回折の様子を示す図である。図２（Ｃ）は、回折によって生じる回折パターンを示す図である。

液晶ライトバルブ３を構成する液晶パネル２５は、図２（Ａ）に示すように、格子状の遮光膜、いわゆるブラックマトリクス２６やマイクロレンズアレイ（図示略）を備えている。ブラックマトリクス２６は、配線やＴＦＴを遮光するとともに、複数の画素領域を規定するものである。マイクロレンズアレイは、マトリクス状に配置された複数の微小レンズからなり、ブラックマトリクス２６の開口部に光を集光するものである。液晶パネル２５は、この種の格子状の微細なパターンを有することから、透過光に対して回折格子として機能する。

図２（Ｂ）に示すように、液晶パネル２５に光が入射したとき、液晶パネル２５で回折されない０次光Ｌｂ０と、液晶パネル２５で回折されて生じた回折光Ｌｂ１と、の双方が射出される。すなわち、液晶パネル２５により生成される画像光は、照明装置から射出された照明光と液晶パネル２５とにより生成された複数の０次光と複数の回折光とからなる。
なお、図２（Ｂ）では、±１次回折光（符号Ｌｂ１）のみを示し、高次の回折光は省略してある。０次光Ｌｂ０の中心軸と回折光（例えば＋１次回折光Ｌｂ１）の中心軸とのなす角度を回折角θと称する。

図２（Ａ）に示すように、液晶パネル２５を法線方向から見たとき、ブラックマトリクス２６は水平方向と垂直方向とに沿って設けられている。そのため、入射光Ｌａ（図２（Ｂ）参照）が主に回折する方向は、矢印Ｋ１，Ｋ２で示すように、液晶パネル２５の水平方向と垂直方向となる。以下の説明では、入射光Ｌａが主に回折する方向を回折方向と称する。

したがって、図２（Ｃ）に示すように、液晶パネル２５に光が入射する前の時点で照明光の像（照度ピーク）Ｇが１個存在する場合、液晶パネル２５を光が透過した後では０次光の像（照度ピーク）Ｇ０と回折方向（水平方向および垂直方向）への回折光による像（照度ピーク）Ｇ１とが形成される結果、像の数が全体として増える。

実際には、２次以上の高次の回折光や液晶パネル２５の水平方向、垂直方向以外の方向に回折する回折光も存在するが、ここでは最も影響が大きい主な回折光として、液晶パネル２５の水平方向と垂直方向とに回折する±１次回折光を考慮する。図２（Ｃ）の例で言えば、０次光による１個の像Ｇ０の上下左右に回折光による４個の像Ｇ１が形成される。レーザー光源を用いた場合、射出光の波長が単一であり、回折角θが一義的に決まるため、回折光による像Ｇ１は鮮明に形成される。

レーザー光源を用いたプロジェクターの場合、スクリーン上で発生する干渉現象と同等の現象が目の網膜上で発生する。観察者にとってはこの網膜上の干渉現象がスペックルとして感じられる。本発明者は、スペックルの発生状況と投射光学系の射出瞳における照度分布との間に相関があることに着目した。

図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、射出瞳における照度分布を示す模式図である。ハッチングを付した領域は、照度が高い領域を示す。図４（Ａ）は、画像光の複数の像の分散性を高めることで擬似的な一つの像Ｇ４が形成され、照度分布のムラが小さい例である。図４（Ｂ）は、画像光の複数の像Ｇ３が離散的に配置されて、照度分布のムラが大きい例である。本発明者は、図４（Ｂ）に示すように、射出瞳において画像光の複数の像Ｇ３が離散的に配置され、照度分布のムラが大きい程、スペックルが視認されやすく、図４（Ａ）に示すように、射出瞳において画像光の複数の像の分散性を高めることで擬似的な一つの像Ｇ４が形成され、照度分布のムラが小さい程、スペックルが視認されにくくなることを見出した。

図２（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明した液晶パネル２５による回折の影響をプロジェクター１の構成に即して説明すると、以下のようになる。
図３（Ａ）は、液晶パネル２５を透過する光の回折の様子を詳細に示す図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の符号Ｂの位置での、第２のレンズアレイ１９から射出された照明光の複数の像Ｇの配置を示す図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）の投射光学系５の射出瞳（符号Ｃの位置）での画像光の複数の像の配置を示す図である。

図３（Ｂ）において、照明光の像を符号Ｇで示したが、像Ｇの位置は照明光の照度ピークの位置と見ることができる。同様に、図３（Ｃ）において、画像光の複数の像を符号Ｇ０、Ｇ１で示したが、像Ｇ０、像Ｇ１の位置は射出瞳における照度ピークの位置と見ることができる。

図３（Ａ）に示すように、重畳光学系１４に対して第２のレンズアレイ１９と投射光学系５の射出瞳Ｃとは共役関係にある。そのため、第２のレンズアレイ１９の像が投射光学系５の射出瞳Ｃに形成される。この例では、図３（Ｂ）に示すように、第２のレンズアレイ１９に５行、５列の合計２５個の照明光の像Ｇができたものとする。

第２のレンズアレイ１９の互いに隣り合うレンズ２１間のピッチが変化すると、液晶パネル２５に入射する複数の光ビームの各々の入射角度が変化する。液晶パネル２５に対する複数の光ビームの各々の入射角度が変化すると、各光ビームに対応する０次光の像Ｇ０および回折光の像Ｇ１の位置が変化する。したがって、各光ビームに対応する０次光の像Ｇ０および回折光の像Ｇ１の位置は、第２のレンズアレイ１９の互いに隣り合うレンズ２１間のピッチにより調整できる。

図３（Ｂ）に示す複数の照度ピークのうちの任意の１個の照度ピーク（例えば最上段の中央の像Ｇａ）に対応する光ビームを第１の光ビームとし、その照度ピークに隣り合う照度ピーク（例えば右隣りの像Ｇｂ）に対応する光ビームを第２の光ビームとする。ここで、液晶パネル２５による回折を考慮したとき、投射光学系５の射出瞳Ｃにおいて、仮に第１の光ビームの０次光による照度ピーク（像Ｇ０）と第２の光ビームの回折光による照度ピーク（像Ｇ１）とが重なったとすると、複数の照度ピークは離散的に配置されることになり、照度分布のムラが大きくなる。その結果、スペックルが視認されやすくなる。

これに対して、本実施形態によれば、投射光学系の射出瞳Ｃにおいて、図３（Ｃ）に示すように、第１の光ビームの０次光による照度ピーク（像Ｇ０）と、第２の光ビームの回折光による照度ピーク（像Ｇ１）と、が互いに異なる位置に配置されている。これにより、第１の光ビームの０次光による照度ピークと、第２の光ビームの回折光による照度ピークと、が重なった場合に比べて、射出瞳Ｃにおける複数の照度ピークの分散性が高まるため、照度分布のムラが小さくなる。その結果、スペックルが視認されにくくなる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図５〜図７を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクター３１の基本構成は第１実施形態と同様であり、照明装置の構成が第１実施形態と異なる。
図５は、第２実施形態のプロジェクター３１を示す概略構成図である。
図５において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図５に示すように、第２実施形態の緑色光用照明装置３２Ｇは、第１の光ビームと第２の光ビームとを含む複数の緑色の光ビームを照明光として射出する。緑色光用照明装置３２Ｇは、複数のレーザー光源８と、複数のコリメートレンズ９と、回折光学素子３３と、重畳光学系３４と、を備えている。コリメートレンズ９および重畳光学系３４の構成は、第１実施形態と同様である。赤色光用照明装置３２Ｒおよび青色光用照明装置３２Ｂの構成は、緑色光用照明装置３２Ｇと同様であり、説明を省略する。

コリメートレンズ９から射出された緑色のレーザー光ＬＧは、回折光学素子３３に入射する。回折光学素子３３は、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）からなる。ＣＧＨは、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の表面に、計算機によって設計された微細な凹凸を有する表面レリーフ型のホログラム素子である。回折光学素子３３は、入射したレーザー光を回折させることにより、緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇに入射する緑色のレーザー光ＬＧの強度分布を均一化する。回折光学素子３３から射出された回折光は、重畳光学系３４を経て緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇに入射する。重畳光学系３４は、第１の重畳レンズ３５と第２の重畳レンズ３６とで構成されている。

第２実施形態の場合、複数のレーザー光源８の配列方向は、液晶パネルの複数の画素の配列方向と一致しておらず、液晶パネルの複数の画素の配列方向に対して傾いている。したがって、図６に示すように、複数のレーザー光源８の配列方向Ｋ３は、回折方向Ｋ１，Ｋ２に対して傾いている。複数のレーザー光源８の配列方向Ｋ３と回折方向Ｋ１あるいは回折方向Ｋ２とのなす角度をαとすると、角度αは４５°以外の角度に設定されている。複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向は、照明光軸ＡＸに垂直な面内における複数のレーザー光源８が配列する方向と一致する。

上記の構成によれば、投射光学系５の射出瞳Ｃにおいて、複数の回折光による複数の照度ピークが配列する方向を第１方向としたとき、第１方向は、射出瞳Ｃにおいて、複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向と交差する。複数のレーザー光源８の配列方向Ｋ３と回折方向Ｋ１あるいは回折方向Ｋ２とのなす角度αが例えば４５°であったとすると、一つの回折光の照度ピークが一つの０次光の照度ピークに重なる確率が高くなる。しかしながら、本実施形態の場合、複数のレーザー光源８の配列方向Ｋ３と回折方向Ｋ１あるいは回折方向Ｋ２とのなす角度αが４５°以外に設定されているため、図７に示すように、一つの回折光の照度ピーク（像Ｇ１）と一つの０次光の照度ピーク（像Ｇ０）とが略重ならないようになる。

本実施形態においても、第１実施形態と同様、投射光学系５の射出瞳Ｃにおいて、第１の光ビームの０次光による照度ピークと、第２の光ビームの回折光による照度ピークと、が異なる位置に配置される。これにより、射出瞳Ｃにおける複数の照度ピークの分散性が高まるため、照度分布のムラが小さくなる結果、スペックルが視認されにくくなる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図８、図９を用いて説明する。
第３実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、照明装置の構成が第１実施形態と異なる。
図８は、第３実施形態のプロジェクター４１を示す概略構成図である。
図８において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図８に示すように、第３実施形態の緑色光用照明装置４２Ｇは、第１の光ビームと第２の光ビームとを含む複数の緑色の光ビームを照明光として射出する。緑色光用照明装置４２Ｇは、複数のレーザー光源８と、複数のコリメートレンズ９と、レンズアレイユニット１３と、重畳光学系３４と、を備えている。レーザー光源８およびコリメートレンズ９の構成は第１実施形態と同様である。重畳光学系３４の構成は第２実施形態と同様である。赤色光用照明装置４２Ｒおよび青色光用照明装置４２Ｂの構成は、緑色光用照明装置４２Ｇと同様であり、説明を省略する。

レンズアレイユニット１３は、第１のレンズアレイ１８と第２のレンズアレイ１９とからなる２つのレンズアレイで構成されている。第１実施形態においては、第１のレンズアレイ１８が備える複数のレンズ２０および第２のレンズアレイ１９が備える複数のレンズ２１は、液晶パネルの複数の画素の配列方向と平行に配置されていた。これに対して、図９に示すように、本実施形態では、第１のレンズアレイ１８が備える複数のレンズ２０および第２のレンズアレイ１９が備える複数のレンズ２１は、照明光軸に垂直な面内において、液晶パネルの複数の画素の配列方向に交差するように配置されている。

本実施形態の場合、複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向は、照明装置の照明光軸に垂直な面内における複数のレンズ２０および複数のレンズ２１が配列する方向と一致する。この構成によれば、投射光学系５の射出瞳Ｃにおいて複数の回折光による複数の照度ピークが配列する方向を第１方向としたとき、第１方向は、射出瞳Ｃにおいて、複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向と交差する。

本実施形態においても、第１実施形態と同様、投射光学系５の射出瞳Ｃにおいて、第１の光ビームの０次光による照度ピークと、第２の光ビームの回折光による照度ピークと、が異なる。これにより、射出瞳Ｃにおける複数の照度ピークの分散性が高まるため、照度分布のムラが小さくなる結果、スペックルが視認されにくくなる。

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１０を用いて説明する。
第４実施形態では、光変調装置としてデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を用いたプロジェクターの一例を示す。
図１０は、第４実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
図１０において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、第４実施形態のプロジェクター５１は、照明装置５２と、ＤＭＤ５３と、投射光学系５と、を備えている。照明装置５２は、複数の光源５４と、複数のコリメートレンズ９と、第１の集光レンズ５５と、カラーホイール５６と、ロッドレンズ５７と、第２の集光レンズ５８と、を備えている。本実施形態の光源５４は、白色光を射出するものである。本実施形態では、白色光を射出する光源５４として、青色光を射出するレーザー光源と、青色光の一部により励起されて黄色光を射出する蛍光体と、を組み合わせた光源を用いた。光源５４は、黄色光と励起に使われなかった青色光とが合成された白色光を射出する。

第１の集光レンズ５５は、複数の光源５４から射出された複数の白色光をカラーホイール５６のカラーフィルター（図示せず）に入射させる。カラーホイール５６は、円盤状に形成され、円盤の中心に回転軸（図示せず）が設けられている。カラーホイール５６の回転軸に電動モーターなどの駆動装置（図示せず）が連結され、カラーホイール５６は駆動装置により周方向に回転駆動される。カラーホイール５６は、周方向に沿って赤、緑、青の各色光を透過する薄膜干渉フィルターなどのカラーフィルターを備えている。赤、緑、青の各色光は、カラーホイール５６から時分割で射出される。

カラーホイール５６の光射出側には、ロッドレンズ５７が設けられている。ロッドレンズ５７として、例えばガラスや樹脂から構成され、照明光軸ＡＸと直交する断面形状が矩形状の透光性導光体が用いられる。もしくは、ロッドレンズ５７として、照明光軸ＡＸを取り囲むように複数の反射面を管状に配置した管状導光体が用いられる。ロッドレンズ５７は、複数の光ビームの照度をＤＭＤ５３上で均一化する。ロッドレンズ５７とＤＭＤ５３との間に第２の集光レンズ５８が設けられている。第２の集光レンズ５８は、時分割で射出された各色光をＤＭＤ５３に入射させる。

ＤＭＤ５３は、複数の画素に対応する複数のマイクロミラー（図示略）がマトリクス状に配置され、マイクロミラーの反射面の向きを変えられる構成となっている。信号処理した映像信号に基づいて、入射した各色光の射出方向を制御することにより、各色光をスクリーン６上に投射される変調光と投射されない無効光とに分離する。ＤＭＤ５３においても、複数の画素に対応する複数のマイクロミラーがマトリクス状に配置されていることから、液晶パネルと同様、画素の配列方向に回折光が発生する。投射光学系５は、ＤＭＤ５３から射出された変調光をスクリーン６上に拡大投射する。

第４実施形態の照明装置５２においては、第２実施形態と同様、複数の光源５４の配列方向は、ＤＭＤ５３の複数のマイクロミラーの配列方向と一致しておらず、複数のマイクロミラーの配列方向に対して傾いている。すなわち、複数の光源５４の配列方向は、回折方向に対して傾いている。複数の光源５４の配列方向と回折方向とのなす角度は４５°以外の角度に設定されている。

第４実施形態においても、第１実施形態と同様、投射光学系５の射出瞳Ｃにおいて、第１の光ビームの０次光による照度ピークと、第２の光ビームの回折光による照度ピークと、が異なる。これにより、射出瞳Ｃにおける複数の照度ピークの分散性が高まるため、照度分布のムラが小さくなる結果、スペックルが視認されにくくなる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に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。
例えば上記実施形態では、複数のレーザー光源が等しいピッチで規則的に配列された構成を示したが、この構成に代えて、図１１（Ａ）に示すように、複数のレーザー光源からの照明光の像Ｇがランダムに配列されていてもよい。この場合も、図１１（Ｂ）に示すように、投射光学系５の射出瞳Ｃにおいて、複数の光ビームの０次光による照度ピーク（像Ｇ０）は、回折光による照度ピーク（像Ｇ１）と異なる。これにより、照度分布のムラが見かけ上小さくなる結果、スペックルが視認されにくくなる。

また、投射光学系の射出瞳において、回折方向に互いに隣り合う複数の０次光による第１の照度ピークと第２の照度ピークとの間隔が、回折方向に互いに隣り合う複数の０次光による第１の照度ピークと第３の照度ピークとの間隔と異なっていてもよい。すなわち、回折方向における０次光による照度ピーク間のピッチが異なっていてもよい。
その他、上記実施形態で開示したプロジェクターの各種構成要件の数、配置等については適宜変更が可能である。

１，３１，４１，５１…プロジェクター、２Ｒ，３２Ｒ，４２Ｒ…赤色光用照明装置、２Ｇ，３２Ｇ，４２Ｇ…緑色光用照明装置、２Ｂ，３２Ｂ，４２Ｂ…青色光用照明装置、３Ｒ…赤色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）、３Ｇ…緑色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）、３Ｂ…青色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）、５…投射光学系、１８…第１のレンズアレイ、１９…第２のレンズアレイ、２０，２１…レンズ、５２…照明装置。

Claims (7)

1. 照明光軸に垂直な面内において第２方向および前記第２方向に直交する第３方向にマトリクス状に配列された複数の光ビームを照明光として射出する照明装置と、
   前記照明光を変調することで画像光を生成する光変調装置と、
   射出瞳を有し、前記光変調装置から射出される画像光を被投射面に投射する投射光学系と、を備え、
   前記画像光は、前記照明光と前記光変調装置とによって生成された複数の回折光と複数の０次光とからなり、
   前記射出瞳において、前記複数の光ビームのうちの一つの光ビームと、前記第２方向および前記第３方向において前記一つの光ビームに隣り合う光ビームと、に対応する０次光による照度ピークと、前記複数の光ビームのうちの一つの光ビームと、前記第２方向および前記第３方向において前記一つの光ビームに隣り合う光ビームと、に対応する回折光による照度ピークと、は互いに異なる位置に配置されることを特徴とするプロジェクター。
2. 前記射出瞳において、前記複数の回折光による複数の照度ピークが配列する方向を第１方向としたとき、前記第１方向は、前記射出瞳において、前記複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向と交差することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記照明装置が複数の光源を備え、
   前記複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向は、前記照明装置の照明光軸に垂直な面内における前記複数の光源が配列する方向と一致していることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
4. 照明光軸に垂直な面内において、前記複数の光源の配列方向は、前記光変調装置の複数の画素の配列方向に対して傾いていることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクター。
5. 前記照明装置は、複数のレンズが配列されたレンズアレイを備え、
   前記複数の０次光による複数の照度ピークが配列する方向は、前記照明装置の照明光軸に垂直な面内における前記複数のレンズが配列する方向と一致していることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
6. 照明光軸に垂直な面内において、前記複数のレンズは、前記光変調装置の複数の画素の配列方向に交差するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクター。
7. 前記射出瞳において、前記第１方向に互いに隣り合う前記複数の０次光による第１の照度ピークと第２の照度ピークとの間隔は、前記第１方向に互いに隣り合う前記複数の０次光による前記第１の照度ピークと第３の照度ピークとの間隔と異なることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のプロジェクター。

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