WO2015045358A1 - プロジェクター - Google Patents

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WO2015045358A1
WO2015045358A1 PCT/JP2014/004855 JP2014004855W WO2015045358A1 WO 2015045358 A1 WO2015045358 A1 WO 2015045358A1 JP 2014004855 W JP2014004855 W JP 2014004855W WO 2015045358 A1 WO2015045358 A1 WO 2015045358A1
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light
laser light
optical system
illuminance
projection optical
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PCT/JP2014/004855
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江川　明
純一 岡本
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セイコーエプソン株式会社
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    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources

Definitions

  • the present invention relates to a projector.
  • a projector using a laser light source has advantages such as miniaturization of the apparatus, excellent color reproducibility, instant lighting, and a long light source life.
  • the laser light emitted from the laser light source is generally coherent light. Therefore, in this type of projector, a speckle pattern called speckle noise generated by the interference of laser light may be visually recognized on the screen. Thereby, the display quality is greatly reduced.
  • Non-Patent Document 1 describes a comment on the speckle phenomenon, a speckle removal method, and the like.
  • the projection display device of Patent Document 1 includes a transparent plate having a plurality of fine wedge-shaped portions and a motor that rotates the transparent plate as pupil matching means. Since the pupil matching unit rotates and moves the exit pupil image of the illumination optical system, it is necessary to increase the aperture of the imaging lens and the projection lens arranged at the subsequent stage of the pupil matching unit. As a result, according to this projection type display device, the space for arranging the pupil matching means is necessary, the diameter of the imaging lens and the projection lens is increased, and the size of the device is increased. There's a problem.
  • Non-Patent Document 1 describes a speckle prediction method. This prediction method is based on the premise that the pupil image has uniform illuminance. However, generally, the pupil image of the projector has an illuminance distribution. Therefore, in reality, the prediction method of Non-Patent Document 1 cannot be used.
  • One aspect of the present invention has been made in order to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a projector capable of reliably reducing speckle noise without increasing the size of the apparatus.
  • a projector includes a laser light source device, a light diffusing device, a light modulation device, and a projection optical system, and the laser light source device emits red laser light.
  • the light diffusing device includes a first light diffusing element provided on an optical path of the red laser light, and a position at which the red laser light is incident on the first light diffusing element.
  • a first drive device that moves the light modulator, the light modulation device including a first light modulation element provided on an optical path of light emitted from the first light diffusion element,
  • the product illuminance is P (x, y) and the product
  • the EP obtained from equation (1) is EP ⁇ 35.
  • the present inventors When the exit pupil image of the projection optical system has an illuminance distribution, the present inventors have a correlation between the evaluation using the EP expressed by the expression (1) as an index and the sensitivity evaluation of speckle noise. I found. As a result of experiments, the present inventors have a correlation between speckle contrast (hereinafter referred to as SC), which is a general index of speckle noise, and EP, and the degree of speckle noise is predicted by the size of EP. I found out that I can do it. Specifically, speckle noise is more easily recognized as the EP value is smaller, and speckle noise is less likely to be recognized as the EP value is larger.
  • SC speckle contrast
  • the EP value satisfies EP ⁇ 35. Therefore, the projector can be reduced to such an extent that it does not matter even if the observer recognizes speckle noise. it can.
  • speckle noise can be reduced by adjusting the illuminance distribution of the exit pupil image of the projection optical system, and there is no need to add a member such as a rotating plate. Therefore, it is possible to provide a projector capable of reliably reducing speckle noise without increasing the size of the apparatus.
  • the EP obtained based on the illuminance distribution of the red laser light is EP ⁇ 51. If the value of EP when using red laser light satisfies EP ⁇ 51, speckle noise can be reduced to such an extent that the observer can hardly recognize it. The reason for EP ⁇ 51 will be described later.
  • the laser light source device includes a second laser light source that emits green laser light, and the light diffusing device is provided on the optical path of the green laser light.
  • a light diffusing element, and a second driving device that moves a position where the green laser light is incident on the second light diffusing element, wherein the light modulator emits from the second light diffusing element.
  • the second light modulation element provided on the optical path of the emitted light may be included, and the light emitted from the second light modulation element may be incident on the projection optical system.
  • the projector since the EP value when green laser light is used satisfies EP ⁇ 27, the projector can be reduced to a level that does not matter even if the observer recognizes speckle noise. it can.
  • the reason for EP ⁇ 27 will be described later.
  • the EP obtained based on the illuminance distribution of the green laser light is EP ⁇ 38. If the value of EP when green laser light is used satisfies EP ⁇ 38, speckle noise can be reduced to such an extent that an observer can hardly recognize it. The reason for EP ⁇ 38 will be described later.
  • the laser light source device includes a third laser light source that emits blue laser light, and the light diffusing device is provided on a light path of the blue laser light.
  • a light diffusing element and a third driving device that moves a position where the blue laser light is incident on the third light diffusing element, and the light modulation device emits from the third light diffusing element.
  • a third light modulation element provided on the optical path of the emitted light, and the light emitted from the third light modulation element may be incident on the projection optical system.
  • the projector since the EP value when blue laser light is used satisfies EP ⁇ 16, the projector can be reduced to a level that does not matter even if the observer recognizes speckle noise. it can.
  • the basis for EP ⁇ 16 will be described later.
  • the EP obtained based on the illuminance distribution of the blue laser light is EP ⁇ 26. If the value of EP when blue laser light is used satisfies EP ⁇ 26, speckle noise can be reduced to such an extent that an observer can hardly recognize it. The reason for EP ⁇ 26 will be described later.
  • a projector includes a laser light source that emits green laser light, a light diffusing element provided on an optical path of the green laser light, and a position at which the green laser light is incident on the light diffusing element.
  • the projector since the EP value when green laser light is used satisfies EP ⁇ 27, the projector can be reduced to a level that does not matter even if the observer recognizes speckle noise. it can.
  • speckle noise can be reduced by adjusting the illuminance distribution of the exit pupil image of the projection optical system, and there is no need to add a member such as a rotating plate. Therefore, it is possible to provide a projector capable of reliably reducing speckle noise without increasing the size of the apparatus.
  • EP ⁇ 38 it is more desirable that EP ⁇ 38. If the value of EP when green laser light is used satisfies EP ⁇ 38, speckle noise can be reduced to such an extent that an observer can hardly recognize it.
  • a projector includes a laser light source that emits blue laser light, a light diffusing element provided on an optical path of the blue laser light, and a position at which the blue laser light is incident on the light diffusing element.
  • the EP value when blue laser light is used satisfies EP ⁇ 16
  • speckle noise can be reduced by adjusting the illuminance distribution of the exit pupil image of the projection optical system, and there is no need to add a member such as a rotating plate. Therefore, it is possible to provide a projector capable of reliably reducing speckle noise without increasing the size of the apparatus.
  • EP ⁇ 26 it is more desirable that EP ⁇ 26. If the value of EP when blue laser light is used satisfies EP ⁇ 26, speckle noise can be reduced to such an extent that an observer can hardly recognize it.
  • the projector since the EP value when red laser light is used satisfies EP ⁇ 79, the projector can be reduced to such an extent that it does not matter even if the observer recognizes speckle noise. it can.
  • speckle noise can be reduced by adjusting the illuminance distribution of the exit pupil image of the projection optical system, and there is no need to add a member such as a rotating plate. Therefore, it is possible to provide a projector capable of reliably reducing speckle noise without increasing the size of the apparatus.
  • the EP obtained based on the illuminance distribution of the red laser light is EP ⁇ 119. If the value of EP in the case of using red laser light satisfies EP ⁇ 119, speckle noise can be reduced to such an extent that an observer can hardly recognize it.
  • the laser light source device further includes a second laser light source that emits green laser light
  • the light modulation device is provided on an optical path of the green laser light. It may be configured to further include two light modulation elements, and light emitted from the second light modulation element is incident on the projection optical system.
  • required from the said (1) Formula is EP> 65.
  • the projector since the EP value when green laser light is used satisfies EP ⁇ 65, the projector can be reduced to such an extent that it does not matter even if the observer recognizes speckle noise. it can.
  • the EP obtained based on the illuminance distribution of the green laser light is EP ⁇ 93. If the value of EP when green laser light is used satisfies EP ⁇ 93, speckle noise can be reduced to such an extent that an observer can hardly recognize it.
  • the laser light source device further includes a third laser light source that emits blue laser light, and the light modulation device is provided on an optical path of the blue laser light.
  • 3 light modulation elements may be included, and the light emitted from the third light modulation elements may be incident on the projection optical system.
  • the EP value when blue laser light is used satisfies EP ⁇ 45, it can be reduced to such an extent that the observer does not mind even if it recognizes speckle noise. it can.
  • the EP obtained based on the illuminance distribution of the blue laser light is EP ⁇ 59. If the value of EP when blue laser light is used satisfies EP ⁇ 59, speckle noise can be reduced to an extent that the observer can hardly recognize it.
  • a projector includes a laser light source that emits green laser light, a light modulation element that is provided on an optical path of the green laser light, and a projection that receives light emitted from the light modulation element.
  • the EP value when green laser light is used satisfies EP ⁇ 65, it is possible to reduce the value to such an extent that the observer does not mind even if speckle noise is recognized. it can.
  • speckle noise can be reduced by adjusting the illuminance distribution of the exit pupil image of the projection optical system, and there is no need to add a member such as a rotating plate. Therefore, it is possible to provide a projector capable of reliably reducing speckle noise without increasing the size of the apparatus.
  • EP ⁇ 93 it is more desirable that EP ⁇ 93. If the value of EP when green laser light is used satisfies EP ⁇ 93, speckle noise can be reduced to such an extent that an observer can hardly recognize it.
  • a projector includes a laser light source that emits blue laser light, a light modulation element that is provided on an optical path of the blue laser light, and a projection that receives light emitted from the light modulation element
  • the EP obtained from the equation (1) is EP ⁇ 45.
  • the projector since the EP value when blue laser light is used satisfies EP ⁇ 45, the projector can be reduced to a level that does not matter even if the observer recognizes speckle noise. it can.
  • speckle noise can be reduced by adjusting the illuminance distribution of the exit pupil image of the projection optical system, and there is no need to add a member such as a rotating plate. Therefore, it is possible to provide a projector capable of reliably reducing speckle noise without increasing the size of the apparatus.
  • EP ⁇ 59 it is more desirable that EP ⁇ 59. If the EP value when green laser light is used satisfies EP ⁇ 59, speckle noise can be reduced to an extent that the observer can hardly recognize.
  • the normalized illuminance P (x, y) is expressed by the equation (2).
  • P (x, y) illuminance (cd / m 2 ) / average illuminance (cd / m 2 ) of the top 0.1% in the illumination distribution of pupil diameter (2)
  • a value integrated over a unit time may be adopted as the normalized illuminance P (x, y). According to this configuration, even when the illuminance distribution at the exit pupil of the projection optical system changes with time, a highly accurate evaluation result can be obtained.
  • the laser light source device is a multimode semiconductor laser light source.
  • the speckle noise is effectively reduced because the coherent length is shorter and the wavelength width is wider than a single mode semiconductor laser light source, a semiconductor pumped solid state (DPSS) laser, etc. Can do.
  • DPSS semiconductor pumped solid state
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a projector according to a first embodiment of the invention. It is a figure for demonstrating SC. It is a figure which shows the coordinate axis of the illumination intensity distribution in the calculation formula of EP. It is a figure which shows an example of illumination intensity distribution. It is a figure which shows an example of the histogram of illumination intensity. It is a graph which shows correlation with EP and SC. It is a figure which shows the positional relationship of the projector, test subject, and screen in an Example. It is a graph which shows the correlation of EP and SC in 1st Example. It is a graph which shows the correlation with EP in 2nd Example, and SC. It is a graph which shows the correlation with EP in 3rd Example, and SC. It is a schematic block diagram which shows the projector of 2nd Embodiment of this invention. (A) The figure which shows the time change of illumination distribution, (B) The figure which shows the state which time-integrated the time change of illumination distribution.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the projector according to the first embodiment.
  • the scale of the size may be varied depending on the component.
  • the projector 1 includes a laser light source device LSR, an illumination optical system 100R, an illumination optical system 100G, an illumination optical system 100B, and a red light liquid crystal light valve (first light modulation element) 3R.
  • the laser light source apparatus LSR includes at least one laser light source for red light (first laser light source) 7R, at least one laser light source for green light (second laser light source) 7G, and at least one laser light source for blue light. (Third laser light source) 7B.
  • Each of the laser light source for red light 7R, the laser light source for green light 7G, and the laser light source for blue light 7B is a multimode semiconductor laser.
  • the illumination optical system 100R includes a diffractive optical element 8, a superimposing optical system 9, a first light diffusing element 10R, and a first driving device 11R.
  • the illumination optical system 100G includes a diffractive optical element 8, a superimposing optical system 9, a second light diffusing element 10G, and a second driving device 11G.
  • the illumination optical system 100B includes a diffractive optical element 8, a superimposing optical system 9, a third light diffusing element 10B, and a third driving device 11B.
  • the light diffusing device includes a first light diffusing element 10R, a second light diffusing element 10G, a third light diffusing element 10B, a first driving device 11R, and a second driving device. 11G and a third driving device 11B.
  • the light modulation device includes a red light liquid crystal light valve 3R, a green light liquid crystal light valve 3G, and a blue light liquid crystal light valve 3B.
  • the first light diffusing element 10R, the second light diffusing element 10G, and the third light diffusing element 10B are referred to as the light diffusing element 10 and the first driving device 11R.
  • the second driving device 11G and the third driving device 11B are referred to as the driving device 11.
  • the plurality of red light laser light sources 7R and the illumination optical system 100R corresponding to the plurality of red light laser light sources 7R constitute a red light source device 2R.
  • the plurality of green laser light sources 7G and the illumination optical system 100G corresponding to the plurality of green laser light sources 7G constitute a green light source device 2G.
  • a plurality of laser light sources for blue light 7B and an illumination optical system 100B corresponding to the plurality of laser light sources for blue light 7B constitute a light source device for blue light 2B.
  • the projector 1 generally operates as follows. Red laser beam L R emitted from the red light source devices 2R is modulated incident on the liquid crystal light valve 3R for red light. Similarly, the green laser light L G emitted from the light source device 2G for green light is modulated incident on the liquid crystal light valve 3G for green light. Blue laser light L B emitted from the blue light source devices 2B is modulated incident on the liquid crystal light valve 3B for blue light.
  • the red laser light L R modulated by the liquid crystal light valve 3R for red light, the green light L G modulated by the liquid crystal light valve 3G for green light, and the blue light L B modulated by the liquid crystal light valve 3B for blue light are: The light is incident on the color synthesis element 4 and synthesized. The light (image light) synthesized by the color synthesizing element 4 is enlarged and projected onto the screen 13 by the projection optical system 5. In this way, a full-color projection image is displayed.
  • the light source device for red light 2R, the light source device for green light 2G, and the light source device for blue light 2B differ only in the color of the emitted light, and have the same configuration. Accordingly, only the red light source device 2R will be described below, and the description of the green light source device 2G and the blue light source device 2B will be omitted.
  • the red light source device 2R includes a plurality of red light laser sources 7R.
  • the red light source device 2R includes three red light laser light sources 7R, but the number of red light laser light sources 7R is not particularly limited to three.
  • the plurality of laser light sources for red light 7R may be arranged not only in a direction parallel to the paper surface but also in a direction perpendicular to the paper surface, and may be arranged in an array as a whole.
  • the laser light source for red light 7R emits light in a wavelength range of approximately 585 nm to 720 nm.
  • the green light source 7G emits light having a wavelength range of about 495 nm to 585 nm.
  • the blue laser light source 7B emits light having a wavelength range of approximately 380 nm to 495 nm.
  • Each red light source 7R may include a collimator lens (not shown).
  • each laser light source for red light 7R includes a collimator lens
  • the emitted red laser light LR is incident on the collimator lens, and is collimated and emitted.
  • the light diffusing element 10 expands the emission angle distribution of light emitted from the light diffusing element 10 with respect to the incident angle distribution of light incident on the light diffusing element 10.
  • the light diffusing element 10 can be composed of, for example, a light diffusing plate such as frosted glass or a diffusing film, a diffractive optical element such as a holographic diffuser, or a lens component such as a microlens array.
  • the light diffusing element 10 has a rotation axis that extends in the normal direction of the substrate through the center of the substrate.
  • the rotating shaft is connected to a motor that is the driving device 11 of the light diffusing element 10.
  • the driving device 11 operates, the light diffusing element 10 rotates about the rotation axis. Since the light diffusing element 10 is provided, the light distribution of the light projected on the screen 13 is made uniform, and speckle noise is reduced. Furthermore, when the light diffusing element 10 rotates, the spatial distribution of speckle noise that changes every moment is superimposed over time, and speckle noise is further reduced.
  • the diffractive optical element 8 is composed of a computer generated hologram (CGH).
  • the CGH is a surface relief type hologram element having fine irregularities designed by a computer on the surface of a base material made of a light transmitting material such as quartz (glass) or synthetic resin.
  • the diffractive optical element 8, by diffracting the red laser light L R incident to equalize the intensity distribution of the red laser light L R incident on the liquid crystal light valve 3R for red light, which will be described later, the liquid crystal light valves 3R for red light improve the utilization efficiency of the red laser light L R incident on.
  • the diffracted light emitted from the diffractive optical element 8 enters the superimposing optical system 9.
  • the superimposing optical system 9 is composed of at least one superimposing lens.
  • the superimposing optical system 9 superimposes a plurality of light beams emitted from the diffractive optical element 8 on a liquid crystal light valve that is an illuminated area.
  • a superimposing optical system 9 composed of two superimposing lenses, a first superimposing lens 9A and a second superimposing lens 9B, is shown.
  • a plurality of light beams of red laser light L R emitted from the diffractive optical element 8 is incident on the liquid crystal light valve 3R for red light through the superimposing optical system 9.
  • the plurality of light beams are superimposed on each other on the liquid crystal light valve 3R for red light by the superimposing optical system 9.
  • the luminance distribution of the light illuminating the red light liquid crystal light valve 3R is made uniform, and the axial symmetry about the light axis is enhanced.
  • the red light liquid crystal light valve 3R includes a liquid crystal panel in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of glass substrates, a light incident side polarizing plate disposed on the light incident side of the liquid crystal panel, and a liquid crystal A light emission side polarizing plate disposed on the light emission side of the panel.
  • the mode of the liquid crystal layer is not particularly limited, such as a TN mode, a VA mode, and a transverse electric field mode.
  • the liquid crystal light valve for green light 3G and the liquid crystal light valve for blue light 3B have the same configuration.
  • the color composition element 4 is constituted by a cross dichroic prism or the like.
  • the cross dichroic prism has a structure in which four triangular prisms are bonded to each other.
  • the surface to be bonded in the triangular prism is the inner surface of the cross dichroic prism.
  • On the inner surface of the cross dichroic prism a mirror surface that reflects red light and transmits green light and a mirror surface that reflects blue light and transmits green light are orthogonal to each other.
  • the green light incident on the cross dichroic prism passes through the mirror surface and is emitted as it is.
  • the red light and blue light incident on the cross dichroic prism are selectively reflected by the mirror surface and emitted in the same direction as the emission direction of the green light. In this way, the three color lights are superimposed and synthesized, and the synthesized color lights are emitted toward the projection optical system 5.
  • the numerical aperture on the projection side when the light from the projection optical system 5 enters the screen 13 is NAp, and the observation side when the light is emitted from the screen 13 is shown.
  • the numerical aperture is NAe
  • the speckle contrast SC is expressed by equation (2).
  • the speckle contrast SC is determined by the projection-side numerical aperture NAp.
  • the projection-side numerical aperture NAp is obtained from the distance between the exit pupil of the projection optical system and the screen and the size of the exit pupil.
  • the observation-side numerical aperture NAe is obtained from the distance between the observer and the screen and the size of the observer's pupil.
  • the illuminance distribution of the pupil image at the exit pupil of the projection optical system is uniform within the range of the projection-side numerical aperture NAp.
  • the actual exit pupil image of the projector has an illuminance distribution as shown in FIG. 4, and the illuminance is not uniform. Therefore, the speckle contrast SC cannot be accurately calculated without satisfying the premise of the expression (2).
  • the present inventors have derived, through experiments, an expression for obtaining an index that can accurately evaluate speckle noise even if the exit pupil image has an illuminance distribution.
  • the center of the exit pupil image Z is the origin of coordinates O, and the axes orthogonal to each other are the x-axis and the y-axis.
  • the normalized illuminance at the point of coordinates (x, y) is denoted as P (x, y).
  • the inventors decided to call the index represented by the formula (1) as EP (Effective Pupil).
  • the normalized illuminance P (x, y) is obtained by the equation (3).
  • P (x, y) illuminance (cd / m 2 ) / average illuminance (cd / m 2 ) of the top 0.1% of the illuminance distribution of the exit pupil image (3)
  • EP can be calculated regardless of the brightness of the exit pupil image.
  • the accuracy of the EP calculation result can be further increased by using the average illuminance of the upper 0.1% of the brightness of the exit pupil image. The reason is as follows.
  • Speckle noise is the difference between high and low illuminance recognized as spots in the human eye. A portion with high illuminance generates bright interference spots, and a portion with low illuminance generates dark interference spots. What is easily recognized by humans is speckle noise that occurs due to interference by a portion with high illuminance. In other words, speckle noise is more affected by a portion with high illuminance than a portion with low illuminance.
  • FIG. 5 shows a histogram of the illuminance distribution of the exit pupil image shown in FIG.
  • the horizontal axis of the graph is illuminance, and the vertical axis is frequency.
  • high illuminance components are distributed at the bottom of the right side of the graph.
  • a standardized illuminance calculation method for example, it is conceivable to use the maximum illuminance value in the illuminance distribution as a reference.
  • this calculation method does not correctly reflect the illuminance distribution in the high illuminance region in the EP calculation result. Therefore, the EP value optimized for the human eye cannot be calculated.
  • the present inventors calculated the normalized illuminance based on the average illuminance of the top 0.1% of the brightness from the experimental results, thereby favorably reflecting the illuminance distribution in the high illuminance region. We found that a value was obtained.
  • the inventors of the present invention by experiment, generated an exit pupil image generated when passing through one circular aperture and an exit pupil image generated when transmitting through a plurality of circular apertures. A correlation was obtained. The result is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 6 represents EP, and the vertical axis represents SC. Thus, it has been found that there is a correlation between SC and EP as indicated by a dashed curve even if the shape of the exit pupil image is different. That is, it was found that the SC can be predicted using the EP calculated using the equation (1).
  • the present inventors performed a sensitivity evaluation of speckle noise by a plurality of subjects.
  • speckle noise when the light diffusing element 10 is not rotated is compared with speckle noise when the light diffusing element 10 is rotated, thereby superimposing time of speckle noise.
  • the effect was evaluated.
  • the time superimposing effect of speckle noise is not included, and when the light diffusing element 10 is rotated, the time superimposing effect of speckle noise is included.
  • the distance L between the exit pupil image of the projector 1 and the screen 13 was set to 2 m, and the distance between the subject M and the screen 13 was set to 2 m. These distances are set to 2 m because it is assumed that the projector 1 is used in a meeting or the like.
  • the screen 13 a white mat screen was used.
  • the intensity distribution of the exit pupil image was adjusted, for example, by changing the interval between a plurality of red laser beams emitted from the laser light source device LSR for red light. Similarly, the intensity distribution of the exit pupil image was adjusted for other color lights. Thus, the value of EP was adjusted by adjusting the intensity distribution of the exit pupil image.
  • Tables 1 and 2 show the results of evaluating how much the speckle noise is concerned with the eyes of a plurality of subjects by changing the exit pupil image in various ways.
  • Table 1 shows the calculation results of SC and EP when the light diffusing element is not rotated, and the subjective evaluation results of the subjects.
  • Table 2 shows the calculation results of SC and EP when the light diffusing element is rotated, and the subjective evaluation results of the subjects.
  • x indicates speckle noise for all subjects
  • ⁇ indicates that speckle noise is recognized by almost half of the subjects.
  • ⁇ indicates that speckle noise is hardly recognized for all subjects.
  • FIG. 8 is a graph of the evaluation results in Tables 1 and 2.
  • the horizontal axis of the graph indicates EP, and the vertical axis of the graph indicates SC.
  • the area below the straight line indicated by the broken line corresponds to the areas of “ ⁇ ” and “ ⁇ ” in Tables 1 and 2.
  • a green light having a center wavelength of 520 nm was emitted from the projector 1 to evaluate the sensitivity of speckle noise.
  • Table 3 shows the calculation results of SC and EP when the light diffusing element is not rotated, and the results of subject's subjective evaluation.
  • Table 4 shows the calculation results of SC and EP when the light diffusing element is rotated, and the subjective evaluation results of the subjects.
  • ⁇ is a concern for speckle noise for all subjects, and “ ⁇ ” is not a concern for speckle noise for almost half of subjects. , “ ⁇ ” indicates that speckle noise is hardly recognized for all subjects.
  • FIG. 9 is a graph of the evaluation results in Tables 3 and 4.
  • the horizontal axis of the graph indicates EP, and the vertical axis of the graph indicates SC.
  • the area below the straight line indicated by the broken line corresponds to the areas of “ ⁇ ” and “ ⁇ ” in Tables 3 and 4.
  • Table 5 shows the calculation results of SC and EP when the light diffusing element is not rotated, and the results of subject's subjective evaluation.
  • Table 6 shows the calculation results of SC and EP when the light diffusing element is rotated, and the subjective evaluation results of the subjects.
  • ⁇ is a concern for speckle noise for all subjects, and “ ⁇ ” is not a concern for speckle noise for almost half of subjects. , “ ⁇ ” indicates that speckle noise is hardly recognized for all subjects.
  • FIG. 10 is a graph of the evaluation results in Tables 5 and 6.
  • the horizontal axis of the graph indicates EP, and the vertical axis of the graph indicates SC.
  • the area below the straight line indicated by the broken line corresponds to the areas of “ ⁇ ” and “ ⁇ ” in Tables 5 and 6.
  • Table 7 summarizes the EP values at which the speckle noise is practically unnoticeable even if speckle noise is recognized by the human eye. More preferably, Table 8 summarizes the EP values at which the speckle noise cannot be substantially recognized by human eyes.
  • the target value of EP differs depending on the color (wavelength range) of laser light is that the speckle size depends on the wavelength. The shorter the wavelength, the smaller the speckle size. When it is below a certain size, it becomes difficult for human eyes to recognize. In addition, since blue light has low sensitivity for human eyes, speckle noise is hardly recognized in blue light. Therefore, the target value of EP in blue light is smaller than the target value of EP in other colors.
  • the EP target value is set for each color. If the difference between the wavelengths of the two light beams is large, it is recognized as a different color by the human eye, and speckle noise is recognized separately. This is because the effect of spatial superimposition cannot be obtained.
  • speckle noise can be reduced by adjusting the illuminance distribution of the exit pupil image of the projection optical system 5, and a projector capable of reliably reducing speckle noise can be provided.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating a projector according to the second embodiment.
  • the same components as those in FIG. 1 used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the projector 21 includes a laser light source device LSR, an illumination optical system 200R, an illumination optical system 200G, an illumination optical system 200B, a red light liquid crystal light valve 3R, and a green light liquid crystal light valve. 3G, a blue light liquid crystal light valve 3B, a color composition element 4, and a projection optical system 5 are included.
  • the illumination optical system 200R includes an optical path conversion element 23, a diffractive optical element 8, a superposition optical system 9, a first light diffusing element 10R, and a first drive device 11R.
  • the illumination optical system 200G includes an optical path conversion element 23, a diffractive optical element 8, a superimposing optical system 9, a second light diffusing element 10G, and a second driving device 11G.
  • the illumination optical system 200B includes an optical path conversion element 23, a diffractive optical element 8, a superimposing optical system 9, a third light diffusing element 10B, and a third driving device 11B.
  • the plurality of laser light sources for red light 7R and the illumination optical system 200R corresponding to the plurality of laser light sources for red light 7R constitute a light source device for red light 22R.
  • the plurality of green laser light sources 7G and the illumination optical system 200G corresponding to the plurality of green laser light sources 7G constitute a green light source device 22G.
  • the plurality of blue laser light sources 7B and the illumination optical system 200B corresponding to the plurality of blue laser light sources 7B constitute a blue light source device 22B.
  • the red light source device 22R includes a plurality of red light laser sources 7R.
  • FIG. 11 shows only one laser light source 7R for red light, but a plurality of laser light sources 7R for red light are arranged in a direction perpendicular to the paper surface.
  • six red laser light sources 7R are used, but the number of red laser light sources is not particularly limited to six.
  • Optical path conversion element 23 is disposed on the optical path of the red laser beam L R emitted from the plurality of the red light laser source 7R.
  • a galvanometer mirror is used as the optical path conversion element 23.
  • the galvanometer mirror is a mirror that rotates about a rotation axis.
  • the optical path conversion element 23 is provided with a driving device (not shown).
  • the optical path conversion element 23 is rotated within a certain angular range by the driving device. With the rotation of the optical path conversion element 23, the incident angle of the red laser light L R from the laser light source 7R for red light to the optical path changing element 23 is changed, the injection direction of the red laser light L R from the optical path conversion element 23 Will change.
  • FIG. 12A shows six irradiation spots S corresponding to the arrangement of the laser light sources 7R for red light.
  • the exit pupil image changes with time. Therefore, in the case of the present embodiment, the illuminance is integrated over a period in which a human can recognize one frame period, for example, for 1/50 second.
  • FIG. 12B shows an image of the illuminance distribution B after the illuminance is integrated. Using this illuminance distribution B as an exit pupil image, EP is calculated in the same manner as in the first embodiment.
  • a period in which a human can recognize one frame period corresponds to a unit time in the claims.
  • speckle noise can be reduced by adjusting the illuminance distribution of the exit pupil image of the projection optical system 5, and a projector capable of reliably reducing speckle noise can be provided. Further, by adopting a value integrated over the unit time as the normalized illuminance P (x, y), even if the illuminance distribution in the exit pupil image of the projection optical system 5 changes with time, the accuracy can be improved. High evaluation results can be obtained.
  • the diffractive optical element 8 may be moved.
  • the light diffusing element 10 may be omitted.
  • the light diffusing device includes the diffractive optical element 8 and a driving device for moving the diffractive optical element 8.
  • means for superimposing speckle noise in time is not limited to the above means.
  • the light diffusing device is provided even when speckle noise is not superimposed temporally.
  • the light diffusing device may be omitted.
  • the light diffusing element and the driving device are provided for each of the red light laser light source 7R, the green light laser light source 7G, and the blue light laser light source 7B.
  • the present invention is not limited thereto.
  • a set of light diffusing elements and driving devices common to the laser light source for red light 7R, the laser light source for green light 7G, and the laser light source for blue light 7B may be provided.
  • the light modulation device includes the red light liquid crystal light valve 3R, the green light liquid crystal light valve 3G, and the blue light liquid crystal light valve 3B.
  • the present invention is not limited thereto.
  • One liquid crystal light valve may be configured to modulate red light, green light, and blue light.
  • a digital micromirror device may be used instead of the liquid crystal light valve.
  • the laser light source is used for all of the light source devices for R, G, and B color lights.
  • a laser light source may be used for some color light source devices.
  • the present invention can be applied to a projector including a light source device that generates other color light using a monochromatic laser light source and a wavelength conversion element.
  • the number, arrangement, and the like of various components of the projector can be changed as appropriate.

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Abstract

　スペックルノイズを確実に低減できるプロジェクターを提供する。　プロジェクター（１）は、レーザー光を変調する光変調素子と、光変調素子から射出された光が入射する投射光学系（５）と、を備える。投射光学系（５）の射出瞳におけるレーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、特定の数式から求められるＥＰの値を、レーザー光の色に応じた範囲に設定する。

Description

プロジェクター
　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って生じるスペックルノイズと呼ばれる斑点模様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従来のプロジェクターでは、スペックルノイズ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、投射レンズの入射瞳像が照明光学系の射出瞳径よりも大きく、投射レンズの入射瞳内において照明光学系の射出瞳像を回転移動させる瞳整合手段を備えた投射型表示装置が開示されている。非特許文献１には、スペックル現象に関する解説、スペックル除去方法などが記載されている。
特開２００９－２１６８４３号公報
黒田和男、他１７名、"平成２１年度　ユビキタス・レーザディスプレイの調査研究報告書"、社団法人　日本機械工業連合会、財団法人　光産業技術振興協会、平成２２年３月
　特許文献１の投射型表示装置では、瞳整合手段として、複数の微細な楔形状部を有する透明板と、透明板を回転させるモーターと、を備えている。瞳整合手段が照明光学系の射出瞳像を回転移動させるため、瞳整合手段の後段に配置された結像レンズや投射レンズの口径を大きくする必要がある。その結果、この投射型表示装置によれば、瞳整合手段を配置するスペースが必要であること、結像レンズや投射レンズを大径化すること、などに起因して装置が大型化する、という問題がある。
　非特許文献１には、スペックルの予測方法が記載されている。この予測方法は、瞳像が均一な照度を有することを前提としている。しかしながら、一般にプロジェクターの瞳像は照度分布を有している。そのため、現実的には非特許文献１の予測方法を用いることはできない。
　本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、装置が大型化することなく、スペックルノイズを確実に低減できるプロジェクターの提供を目的の一つとする。
　上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様のプロジェクターは、レーザー光源装置と光拡散装置と光変調装置と投射光学系とを備え、前記レーザー光源装置は、赤色レーザー光を射出する第１のレーザー光源を含み、前記光拡散装置は、前記赤色レーザー光の光路上に設けられた第１の光拡散素子と、前記赤色レーザー光が該第１の光拡散素子に入射する位置を移動させる第１の駆動装置と、を含み、前記光変調装置は、前記第１の光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた第１の光変調素子を含み、前記第１の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射し、前記投射光学系の射出瞳における前記赤色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧３５である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　本発明者らは、投射光学系の射出瞳像が照度分布を有する場合、（１）式で示されるＥＰを指標とした評価と、スペックルノイズの感応評価と、の間に相関があることを見出した。本発明者らは、実験の結果、一般的なスペックルノイズの指標であるスペックルコントラスト（以下、ＳＣと記す）とＥＰとが相関を有し、ＥＰの大小によりスペックルノイズの程度が予測できることを見出した。具体的には、ＥＰの値が小さい程、スペックルノイズが認識されやすく、ＥＰの値が大きい程、スペックルノイズが認識されにくい。
　本発明の第１の態様のプロジェクターは、赤色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧３５を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。ＥＰ≧３５の根拠を示す実験結果については後述する。このように、本発明の第１の態様のプロジェクターによれば、スペックルノイズを、投射光学系の射出瞳像の照度分布の調整で低減でき、回転板などの部材を追加する必要がない。そのため、装置が大型化することなく、スペックルノイズを確実に低減できるプロジェクターを提供することができる。
　本発明の第１の態様のプロジェクターにおいては、前記赤色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧５１であることがより好ましい。
　赤色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧５１を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。ＥＰ≧５１の根拠については後述する。
　本発明の第１の態様のプロジェクターにおいて、前記レーザー光源装置は、緑色レーザー光を射出する第２のレーザー光源を含み、前記光拡散装置は、前記緑色レーザー光の光路上に設けられた第２の光拡散素子と、前記緑色レーザー光が該第２の光拡散素子に入射する位置を移動させる第２の駆動装置と、を含み、前記光変調装置は、前記第２の光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた第２の光変調素子を含み、前記第２の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射する構成であってもよい。その場合、前記投射光学系の射出瞳における前記緑色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、前記（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧２７であることが望ましい。
　本発明の第１の態様のプロジェクターは、緑色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧２７を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。ＥＰ≧２７の根拠については後述する。
　本発明の第１の態様のプロジェクターにおいては、前記緑色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧３８であることがより好ましい。
　緑色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧３８を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。ＥＰ≧３８の根拠については後述する。
　本発明の第１の態様のプロジェクターにおいて、前記レーザー光源装置は、青色レーザー光を射出する第３のレーザー光源を含み、前記光拡散装置は、前記青色レーザー光の光路上に設けられた第３の光拡散素子と、前記青色レーザー光が該第３の光拡散素子に入射する位置を移動させる第３の駆動装置と、を含み、前記光変調装置は、前記第３の光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた第３の光変調素子を含み、前記第３の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射する構成であってもよい。その場合、前記投射光学系の射出瞳における前記青色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、前記（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧１６であることが望ましい。
　本発明の第１の態様のプロジェクターは、青色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧１６を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。ＥＰ≧１６の根拠については後述する。
　本発明の第１の態様のプロジェクターにおいては、前記青色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧２６であることがより好ましい。
　青色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧２６を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。ＥＰ≧２６の根拠については後述する。
　本発明の第２の態様のプロジェクターは、緑色レーザー光を射出するレーザー光源と、前記緑色レーザー光の光路上に設けられた光拡散素子と、前記緑色レーザー光が前記光拡散素子に入射する位置を移動させる駆動装置と、前記光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた光変調素子と、前記光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、前記投射光学系の射出瞳における前記緑色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧２７である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　本発明の第２の態様のプロジェクターは、緑色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧２７を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。このように、本発明の第２の態様のプロジェクターによれば、スペックルノイズを、投射光学系の射出瞳像の照度分布の調整で低減でき、回転板などの部材を追加する必要がない。そのため、装置が大型化することなく、スペックルノイズを確実に低減可能なプロジェクターを提供することができる。
　本発明の第２の態様のプロジェクターにおいては、ＥＰ≧３８であることがより望ましい。
　緑色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧３８を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。
　本発明の第３の態様のプロジェクターは、青色レーザー光を射出するレーザー光源と、前記青色レーザー光の光路上に設けられた光拡散素子と、前記青色レーザー光が前記光拡散素子に入射する位置を移動させる駆動装置と、前記光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた光変調素子と、前記光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、前記投射光学系の射出瞳における前記青色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧１６である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　本発明の第３の態様のプロジェクターは、青色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧１６を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。このように、本発明の第３の態様のプロジェクターによれば、スペックルノイズを、投射光学系の射出瞳像の照度分布の調整で低減でき、回転板などの部材を追加する必要がない。そのため、装置が大型化することなく、スペックルノイズを確実に低減可能なプロジェクターを提供することができる。
　本発明の第３の態様のプロジェクターにおいては、ＥＰ≧２６であることがより望ましい。
　青色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧２６を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。
　本発明の第４の態様のプロジェクターは、赤色レーザー光を射出する第１のレーザー光源を含むレーザー光源装置と、前記赤色レーザー光の光路上に設けられた第１の光変調素子を含む光変調装置と、前記第１の光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、前記投射光学系の射出瞳における前記赤色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧７９である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　本発明の第４の態様のプロジェクターは、赤色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧７９を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。このように、本発明の第４の態様のプロジェクターによれば、スペックルノイズを、投射光学系の射出瞳像の照度分布の調整で低減でき、回転板などの部材を追加する必要がない。そのため、装置が大型化することなく、スペックルノイズを確実に低減可能なプロジェクターを提供することができる。
　本発明の第４の態様のプロジェクターにおいては、前記赤色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧１１９であることがより望ましい。
　赤色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧１１９を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。
　本発明の第４の態様のプロジェクターにおいて、前記レーザー光源装置は、緑色レーザー光を射出する第２のレーザー光源をさらに含み、前記光変調装置は、前記緑色レーザー光の光路上に設けられた第２の光変調素子をさらに含み、前記第２の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射する構成であってもよい。その場合、前記投射光学系の射出瞳における前記緑色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、前記（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧６５であることが好ましい。
　本発明の第４の態様のプロジェクターは、緑色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧６５を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。
　本発明の第４の態様のプロジェクターにおいては、前記緑色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧９３であることがより望ましい。
　緑色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧９３を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。
　本発明の第４の態様のプロジェクターにおいて、前記レーザー光源装置は、青色レーザー光を射出する第３のレーザー光源をさらに含み、前記光変調装置は、前記青色レーザー光の光路上に設けられた第３の光変調素子をさらに含み、前記第３の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射する構成であってもよい。その場合、前記投射光学系の射出瞳における前記青色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、前記（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧４５であることが望ましい。
　本発明の第４の態様のプロジェクターは、青色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧４５を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。
　本発明の第４の態様のプロジェクターにおいては、前記青色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧５９であることがより望ましい。
　青色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧５９を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。
　本発明の第５の態様のプロジェクターは、緑色レーザー光を射出するレーザー光源と、前記緑色レーザー光の光路上に設けられた光変調素子と、前記光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、前記投射光学系の射出瞳における前記緑色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧６５である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　本発明の第５の態様のプロジェクターは、緑色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧６５を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。このように、本発明の第５の態様のプロジェクターによれば、スペックルノイズを、投射光学系の射出瞳像の照度分布の調整で低減でき、回転板などの部材を追加する必要がない。そのため、装置が大型化することなく、スペックルノイズを確実に低減可能なプロジェクターを提供することができる。
　本発明の第５の態様のプロジェクターにおいては、ＥＰ≧９３であることがより望ましい。
　緑色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧９３を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。
　本発明の第６の態様のプロジェクターは、青色レーザー光を射出するレーザー光源と、前記青色レーザー光の光路上に設けられた光変調素子と、前記光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、前記投射光学系の射出瞳における前記青色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧４５である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　本発明の第６の態様のプロジェクターは、青色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧４５を満たすため、観察者がスペックルノイズを認識しても気にならない程度まで低減することができる。このように、本発明の第６の態様のプロジェクターによれば、スペックルノイズを、投射光学系の射出瞳像の照度分布の調整で低減でき、回転板などの部材を追加する必要がない。そのため、装置が大型化することなく、スペックルノイズを確実に低減可能なプロジェクターを提供することができる。
　本発明の第６の態様のプロジェクターにおいては、ＥＰ≧５９であることがより望ましい。
　緑色レーザー光を用いた場合のＥＰの値がＥＰ≧５９を満たせば、スペックルノイズを観察者がほとんど認識できない程度まで低減することができる。
　本発明の第１～第６の態様のプロジェクターにおいて、前記規格化照度Ｐ（ｘ，ｙ）は、（２）式で表されることが望ましい。
　　Ｐ（ｘ，ｙ）＝照度（cd/m２）／瞳径の照度分布における上位０．１％の平均照度（cd/m２）　…（２）
　規格化照度を（２）式に従って計算することにより、投射光学系の射出瞳における照度分布において、例えば高い照度成分の分布を考慮した値として、精度の高い評価結果を得ることができる。
　本発明の第１～第６の態様のプロジェクターにおいて、前記規格化照度Ｐ（ｘ，ｙ）として、単位時間にわたって積分した値を採用してもよい。
　この構成によれば、投射光学系の射出瞳における照度分布が時間的に変化する場合であっても、精度の高い評価結果を得ることができる。
　本発明の第１～第６の態様のプロジェクターにおいて、前記レーザー光源装置は、マルチモードの半導体レーザー光源であることが望ましい。
　マルチモードの半導体レーザー光源の場合、例えばシングルモードの半導体レーザー光源、半導体励起固体（ＤＰＳＳ）レーザーなどに比べてコヒーレント長が短く、波長幅が広いことから、スペックルノイズを効果的に低減することができる。
本発明の第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。 ＳＣを説明するための図である。 ＥＰの計算式における照度分布の座標軸を示す図である。 照度分布の一例を示す図である。 照度のヒストグラムの一例を示す図である。 ＥＰとＳＣとの相関を示すグラフである。 実施例におけるプロジェクター、被験者、スクリーンの位置関係を示す図である。 第１実施例におけるＥＰとＳＣとの相関を示すグラフである。 第２実施例におけるＥＰとＳＣとの相関を示すグラフである。 第３実施例におけるＥＰとＳＣとの相関を示すグラフである。 本発明の第２実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。 （Ａ）照度分布の時間変化を示す図、（Ｂ）照度分布の時間変化を時間積分した状態を示す図、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６を用いて説明する。
　本実施形態では、レーザー光源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、レーザー光源装置ＬＳＲと、照明光学系１００Ｒと、照明光学系１００Ｇと、照明光学系１００Ｂと、赤色光用液晶ライトバルブ（第１の光変調素子）３Ｒと、緑色光用液晶ライトバルブ（第２の光変調素子）３Ｇと、青色光用液晶ライトバルブ（第３の光変調素子）３Ｂと、色合成素子４と、投射光学系５と、を含んでいる。
　レーザー光源装置ＬＳＲは、少なくとも一つの赤色光用レーザー光源（第１のレーザー光源）７Ｒと、少なくとも一つの緑色光用レーザー光源（第２のレーザー光源）７Ｇと、少なくとも一つの青色光用レーザー光源（第３のレーザー光源）７Ｂと、を備える。赤色光用レーザー光源７Ｒと緑色光用レーザー光源７Ｇと青色光用レーザー光源７Ｂ各々は、マルチモード半導体レーザーである。
　照明光学系１００Ｒは、回折光学素子８と、重畳光学系９と、第１の光拡散素子１０Ｒと、第１の駆動装置１１Ｒと、を備えている。
　照明光学系１００Ｇは、回折光学素子８と、重畳光学系９と、第２の光拡散素子１０Ｇと、第２の駆動装置１１Ｇと、を備えている。
　照明光学系１００Ｂは、回折光学素子８と、重畳光学系９と、第３の光拡散素子１０Ｂと、第３の駆動装置１１Ｂと、を備えている。
　本実施形態において、光拡散装置は、第１の光拡散素子１０Ｒと、第２の光拡散素子１０Ｇと、第３の光拡散素子１０Ｂと、第１の駆動装置１１Ｒと、第２の駆動装置１１Ｇと、第３の駆動装置１１Ｂと、を備える。また、光変調装置は、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、を備える。
　なお、以下の説明では、第１の光拡散素子１０Ｒと、第２の光拡散素子１０Ｇと、第３の光拡散素子１０Ｂと、を光拡散素子１０とよび、第１の駆動装置１１Ｒと、第２の駆動装置１１Ｇと、第３の駆動装置１１Ｂと、を駆動装置１１と呼ぶ。
　複数の赤色光用レーザー光源７Ｒと、複数の赤色光用レーザー光源７Ｒに対応する照明光学系１００Ｒとは、赤色光用光源装置２Ｒを構成する。複数の緑色光用レーザー光源７Ｇと、複数の緑色光用レーザー光源７Ｇに対応する照明光学系１００Ｇとは、緑色光用光源装置２Ｇを構成する。複数の青色光用レーザー光源７Ｂと、複数の青色光用レーザー光源７Ｂに対応する照明光学系１００Ｂとは、青色光用光源装置２Ｂを構成する。
　プロジェクター１は、概略すると以下のように動作する。
　赤色光用光源装置２Ｒから射出された赤色レーザー光ＬＲ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、緑色光用光源装置２Ｇから射出された緑色レーザー光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。青色光用光源装置２Ｂから射出された青色レーザー光ＬＢ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ＬＲ、緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇにより変調された緑色光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光ＬＢ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１３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。
　赤色光用光源装置２Ｒ、緑色光用光源装置２Ｇ、および青色光用光源装置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、赤色光用光源装置２Ｒについてのみ説明し、緑色光用光源装置２Ｇおよび青色光用光源装置２Ｂについては説明を省略する。
　赤色光用光源装置２Ｒは、複数の赤色光用レーザー光源７Ｒを備える。図１では、赤色光用光源装置２Ｒは、３個の赤色光用レーザー光源７Ｒを備えているが、赤色光用レーザー光源７Ｒの個数は特に３個に限るものではない。複数の赤色光用レーザー光源７Ｒは、紙面に平行な方向だけでなく、紙面に垂直方向に配列され、全体としてアレイ状に配列されていてもよい。緑色光用光源装置２Ｇ、青色光用光源装置２Ｂについても同様である。一例として、赤色光用レーザー光源７Ｒは、概ね５８５ｎｍ～７２０ｎｍの波長域の光を射出する。緑色光用レーザー光源７Ｇは、概ね４９５ｎｍ～５８５ｎｍの波長域の光を射出する。青色光用レーザー光源７Ｂは、概ね３８０ｎｍ～４９５ｎｍの波長域の光を射出する。
　なお、各赤色光用レーザー光源７Ｒは、図示しないコリメーターレンズを備えていてもよい。各赤色光用レーザー光源７Ｒがコリメーターレンズを備えている場合、射出された赤色レーザー光ＬＲは、コリメーターレンズに入射し、平行化されて射出される。緑色光用レーザー光源７Ｇ、青色光用レーザー光源７Ｂについても同様である。
　赤色光用レーザー光源７Ｒから射出された赤色レーザー光ＬＲは、光拡散素子１０に入射する。光拡散素子１０は、光拡散素子１０に入射する光の入射角度分布に対して光拡散素子１０から射出される光の射出角度分布を拡大する。光拡散素子１０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、マイクロレンズアレイ等のレンズ部品等によって構成することができる。
　光拡散素子１０は、基板の中心を通り、基板の法線方向に延びる回転軸を有する。回転軸は、光拡散素子１０の駆動装置１１であるモーターに接続されている。駆動装置１１が動作することにより、光拡散素子１０は回転軸を中心として回転する。光拡散素子１０が設けられたことにより、スクリーン１３に投射される光の配光分布が均一化され、スペックルノイズが低減される。さらに、光拡散素子１０が回転することにより、刻々と変化するスペックルノイズの空間的分布が時間的に重畳され、スペックルノイズがより低減される。
　光拡散素子１０から射出された赤色レーザー光ＬＲは、回折光学素子８に入射する。回折光学素子８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８は、入射した赤色レーザー光ＬＲを回折することにより、後述する赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒに入射する赤色レーザー光ＬＲの強度分布を均一化し、赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒに入射する赤色レーザー光ＬＲの利用効率を高める。回折光学素子８から射出された回折光は、重畳光学系９に入射する。
　重畳光学系９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９は、回折光学素子８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上で重畳させる。ここでは、第１重畳レンズ９Ａ、第２重畳レンズ９Ｂの２枚の重畳レンズからなる重畳光学系９の例を示す。回折光学素子８から射出された赤色レーザー光ＬＲの複数の光束は、重畳光学系９を介して赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒに入射する。複数の光束は、重畳光学系９によって赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒ上で互いに重畳される。これにより、赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒを照明する光の輝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。
　赤色光用液晶ライトバルブ３Ｒ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。液晶層のモードは、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。緑色光用液晶ライトバルブ３Ｇ、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。
　上記構成のプロジェクター１において、図２に示すように、投射光学系５からの光がスクリーン１３に入射する際の投射側の開口数をＮＡｐ、スクリーン１３から光が射出される際の観察側の開口数をＮＡｅとしたとき、スペックルコントラストＳＣは（２）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　（２）式から明らかなように、観察側開口数ＮＡｅが一定である場合、スペックルコントラストＳＣは投射側開口数ＮＡｐで決まる。プロジェクターにおいて、投射側開口数ＮＡｐは、投射光学系の射出瞳とスクリーンとの間の距離と、射出瞳のサイズと、から求められる。観察側開口数ＮＡｅは、観察者とスクリーンとの間の距離と、観察者の瞳のサイズと、から求められる。ただし、（２）式を用いてスペックルコントラストＳＣを計算する際、投射光学系の射出瞳における瞳像の照度分布が、投射側開口数ＮＡｐの範囲内で均一なことを前提としている。しかしながら、実際のプロジェクターの射出瞳像は、図４に示すような照度分布を有し、照度が均一でない。そのため、（２）式の前提を満たさず、スペックルコントラストＳＣを正確に計算することはできない。
　そこで、本発明者らは、実験により、射出瞳像が照度分布を有していても、スペックルノイズを精度良く評価できる指標を求める式を導き出した。図３に示すように、射出瞳像Ｚの中心を座標の原点Ｏとして、互いに直交する軸をｘ軸、ｙ軸とする。このとき、座標（ｘ、ｙ）の点の規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）と示す。本発明者らは、（１）式で表される指標をＥＰ（Effective Pupil）と呼ぶことにした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　規格化照度Ｐ（ｘ，ｙ）は、（３）式で求められる。
　　Ｐ（ｘ，ｙ）＝照度（cd/m２）／射出瞳像の照度分布のうちの上位０．１％の平均照度（cd/m２）　…（３）
　（１）式において、絶対的な照度でなく、規格化照度を用いることで、射出瞳像の明るさによらずにＥＰを算出することができる。また、規格化照度を計算する際に、射出瞳像の明るさの上位０．１％の平均照度を用いることにより、ＥＰの計算結果の精度をより高めることができる。その理由は、以下の通りである。
　スペックルノイズは、照度の高低の差が人間の目に斑として認識されたものである。照度が高い部分は明るい干渉の斑を発生させ、照度が低い部分は暗い干渉の斑を発生させる。人間に認識されやすいのは、照度が高い部分による干渉で発生するスペックルノイズである。すなわち、スペックルノイズには照度が低い部分よりも照度が高い部分の影響が大きい。
　例えば図４に示す射出瞳像の照度分布をヒストグラムで示したものが図５である。グラフの横軸は照度、縦軸は頻度である。このように、高い照度成分がグラフの右側の裾に分布している。規格化照度の計算方法としては、例えば照度分布における照度の最大値を基準とすることも考えられる。しかしながら、スパイクが発生するなどにより、照度分布に非常に高い照度成分が含まれる場合、この計算方法では、高い照度領域における照度分布がＥＰの計算結果に正しく反映されない。そのため、人間の目にとって最適化したＥＰの値を計算することができない。これに対し、本発明者らは、実験結果から、明るさの上位０．１％の平均照度を基準として規格化照度を計算することにより、高い照度領域における照度分布を良好に反映したＥＰの値が得られることを見出した。
　本発明者らは、実験により、１個の円形開口を透過したときに生じる射出瞳像と、複数個の円形開口を透過したときに生じる射出瞳像と、を生成し、ＳＣとＥＰとの相関関係を得た。その結果を図６に示す。図６の横軸はＥＰを示し、縦軸はＳＣを示す。このように、射出瞳像の形状が異なっていても、ＳＣとＥＰとの間には破線の曲線で示すような相関関係があることが判った。すなわち、（１）式を用いて算出したＥＰを用いて、ＳＣを予測できることが判った。
　本発明者らは、複数の被験者によるスペックルノイズの感応評価を行った。
　第１実施形態のプロジェクター１において、光拡散素子１０を回転させないときのスペックルノイズと、光拡散素子１０を回転させたときのスペックルノイズと、を比較することにより、スペックルノイズの時間重畳効果について評価した。光拡散素子１０を回転させないときはスペックルノイズの時間重畳効果が含まれず、光拡散素子１０を回転させるときはスペックルノイズの時間重畳効果が含まれる。
　評価の条件としては、図７に示すように、プロジェクター１の射出瞳像とスクリーン１３との距離Ｌは２ｍ、被験者Ｍとスクリーン１３との距離は２ｍ、に設定した。これらの距離を２ｍと設定したのは、会議等でプロジェクター１が使用される状況を想定したためである。スクリーン１３には、ホワイトマットスクリーンを用いた。
　射出瞳像の強度分布は、例えば赤色光に対しては、レーザー光源装置ＬＳＲから射出される複数の赤色レーザー光の間の間隔を変化させることによって調整した。他の色光に対しても同様にして射出瞳像の強度分布を調整した。このように射出瞳像の強度分布を調整することによって、ＥＰの値を調整した。
　初めに、プロジェクター１から中心波長が６３８ｎｍの赤色光を射出させて、スペックルノイズの感応評価を行った。表１および表２は、射出瞳像を種々変化させ、複数の被験者の目でスペックルノイズがどの程度気になるかとの評価を行った結果を示している。
　表１は、光拡散素子を回転させないときのＳＣおよびＥＰの算出結果、および被験者の主観評価の結果である。表２は、光拡散素子を回転させたときのＳＣおよびＥＰの算出結果、および被験者の主観評価の結果である。表１および表２中の主観評価の欄において、「×」は全ての被験者にとってスペックルノイズが気になる、「△」は略半数の被験者にとってスペックルノイズが認識されるものの気にはならない、「○」は全ての被験者にとってスペックルノイズがほぼ認識されない、ことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図８は、表１および表２の評価結果をグラフ化したものである。グラフの横軸はＥＰ、グラフの縦軸はＳＣを示す。破線で示す直線の下側の領域は、表１および表２の「△」および「○」の領域に対応する。このように、ＳＣが所定の値以下であるとき、スペックルノイズが認識されても気にならないことがわかった。
　上記の評価結果から、ＳＣが１．７％以下のときに、略半数の被験者にとってスペックルノイズは気にならない。このときのＥＰは、光拡散素子を回転させないときで７９以上、光拡散素子を回転させたときで３５以上、であった。さらに、ＳＣが１．５％以下のときに、全ての被験者にとってスペックルノイズが認識されない。このときのＥＰは、光拡散素子を回転させないときで１１９以上、光拡散素子を回転させたときで５１以上、であった。
　次に、プロジェクター１から中心波長が５２０ｎｍの緑色光を射出させて、スペックルノイズの感応評価を行った。
　表３は、光拡散素子を回転させないときのＳＣおよびＥＰの算出結果、および被験者の主観評価の結果である。表４は、光拡散素子を回転させたときのＳＣおよびＥＰの算出結果、および被験者の主観評価の結果である。表３および表４中の主観評価の欄において、「×」は全ての被験者にとってスペックルノイズが気になる、「△」は略半数の被験者にとってスペックルノイズが認識されるものの気にはならない、「○」は全ての被験者にとってスペックルノイズがほぼ認識されない、ことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　図９は、表３および表４の評価結果をグラフ化したものである。グラフの横軸はＥＰ、グラフの縦軸はＳＣを示す。破線で示す直線の下側の領域は、表３および表４の「△」および「○」の領域に対応する。このように、ＳＣが所定の値以下であるとき、スペックルノイズが認識されても気にならないことがわかった。
　上記の評価結果から、ＳＣが１．８％以下のときに、略半数の被験者にとってスペックルノイズが気にならない。このときのＥＰは、光拡散素子を回転させないときで６５以上、光拡散素子を回転させたときで２７以上、であった。さらに、ＳＣが１．６％以下のときに、全ての被験者にとってスペックルノイズが認識されない。このときのＥＰは、光拡散素子を回転させないときで９３以上、光拡散素子を回転させたときで３８以上、であった。
　次に、プロジェクター１から中心波長が４４５ｎｍの青色光を射出させて、スペックルノイズの感応評価を行った。
　表５は、光拡散素子を回転させないときのＳＣおよびＥＰの算出結果、および被験者の主観評価の結果である。表６は、光拡散素子を回転させたときのＳＣおよびＥＰの算出結果、および被験者の主観評価の結果である。表５および表６中の主観評価の欄において、「×」は全ての被験者にとってスペックルノイズが気になる、「△」は略半数の被験者にとってスペックルノイズが認識されるものの気にはならない、「○」は全ての被験者にとってスペックルノイズがほぼ認識されない、ことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　図１０は、表５および表６の評価結果をグラフ化したものである。グラフの横軸はＥＰ、グラフの縦軸はＳＣを示す。破線で示す直線の下側の領域は、表５および表６の「△」および「○」の領域に対応する。このように、ＳＣが所定の値以下であるとき、スペックルノイズが認識されても気にならないことがわかった。
　上記の評価結果から、ＳＣが１．９％以下のときに、略半数の被験者にとってスペックルノイズが気にならない。このときのＥＰは、光拡散素子を回転させないときで４５以上、光拡散素子を回転させたときで１６以上、であった。さらに、ＳＣが１．７％以下のときに、全ての被験者にとってスペックルノイズが認識されない。このときのＥＰは、光拡散素子を回転させないときで５９以上、光拡散素子を回転させたときで２６以上、であった。
　以上の評価結果を改めて表にまとめると、以下のようになった。
　人間の目にスペックルノイズが認識されても、スペックルノイズが実用上気にならないレベルとなるＥＰの値をまとめると、表７となる。より好ましくは、人間の目にスペックルノイズが略認識できないレベルとなるＥＰの値をまとめると、表８となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　レーザー光の色（波長域）によってＥＰの目標値が異なるのは、スペックルのサイズは波長に依存しているからである。波長が短いほど、スペックルのサイズは小さい。ある一定のサイズ以下となると、人間の目で認識しにくくなる。また、人間の目にとって青色光は感度が低いことから、青色光においてはスペックルノイズが認識されにくい。そのため、青色光におけるＥＰの目標値は、他の色におけるＥＰの目標値よりも小さい。
　なお、ＥＰの目標値は色毎に設定する。２つの光線の波長の差が大きいと、人間の目には異なる色と認識され、スペックルノイズが分離して認識される。その場合、空間重畳の効果が得られないからである。
　第１実施形態のプロジェクター１によれば、スペックルノイズを投射光学系５の射出瞳像の照度分布の調整で低減でき、スペックルノイズを確実に低減可能なプロジェクターを提供することができる。
［第２実施形態］
　以下、本発明の第２実施形態について、図１１、図１２を用いて説明する。
　第２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、光源装置の構成が異なる。
　図１１は、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。
　図１１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１１に示すように、プロジェクター２１は、レーザー光源装置ＬＳＲと、照明光学系２００Ｒと、照明光学系２００Ｇと、照明光学系２００Ｂ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、を含んでいる。
　照明光学系２００Ｒは、光路変換素子２３と、回折光学素子８と、重畳光学系９と、第１の光拡散素子１０Ｒと、第１の駆動装置１１Ｒと、を備えている。
　照明光学系２００Ｇは、光路変換素子２３と、回折光学素子８と、重畳光学系９と、第２の光拡散素子１０Ｇと、第２の駆動装置１１Ｇと、を備えている。
　照明光学系２００Ｂは、光路変換素子２３と、回折光学素子８と、重畳光学系９と、第３の光拡散素子１０Ｂと、第３の駆動装置１１Ｂと、を備えている。
　複数の赤色光用レーザー光源７Ｒと、複数の赤色光用レーザー光源７Ｒに対応する照明光学系２００Ｒとは、赤色光用光源装置２２Ｒを構成する。複数の緑色光用レーザー光源７Ｇと、複数の緑色光用レーザー光源７Ｇに対応する照明光学系２００Ｇとは、緑色光用光源装置２２Ｇを構成する。複数の青色光用レーザー光源７Ｂと、複数の青色光用レーザー光源７Ｂに対応する照明光学系２００Ｂとは、青色光用光源装置２２Ｂを構成する。
　赤色光用光源装置２２Ｒは、複数の赤色光用レーザー光源７Ｒを備える。図１１には、１個の赤色光用レーザー光源７Ｒのみが示されているが、複数の赤色光用レーザー光源７Ｒは、紙面に垂直な方向に配列されている。本実施形態では、６個の赤色光用レーザー光源７Ｒが用いられるが、赤色光用レーザー光源の個数は特に６個に限るものではない。緑色光用光源装置２２Ｇおよび青色光用光源装置２２Ｂについても同様である。
　光路変換素子２３は、複数の赤色光用レーザー光源７Ｒから射出される赤色レーザー光ＬＲの光路上に配置されている。本実施形態では、光路変換素子２３としてガルバノミラーが用いられる。ガルバノミラーは、回転軸を中心として回動するミラーである。光路変換素子２３には、図示しない駆動装置が備えられている。光路変換素子２３は、駆動装置によって一定の角度範囲内で回動する。光路変換素子２３の回動に伴って、赤色光用レーザー光源７Ｒから光路変換素子２３への赤色レーザー光ＬＲの入射角は変化し、光路変換素子２３からの赤色レーザー光ＬＲの射出方向は変化する。
　このとき、図１２（Ａ）に示すように、射出瞳Ｐｕの一端側から他端側に向けて、赤色光用レーザー光源７Ｒの配列に対応した６個の照射スポットＳが時間的に走査される。このように、射出瞳像は時間的に変化する。そこで、本実施形態の場合、人間が１フレーム期間と認識できる期間にわたって、例えば１／５０秒の間、照度を積分する。図１２（Ｂ）に、照度を積分した後の照度分布Ｂのイメージを示す。この照度分布Ｂを射出瞳像として、実施例１と同様にＥＰを計算する。人間が１フレーム期間と認識できる期間が、特許請求の範囲の単位時間に相当する。
　第２実施形態のプロジェクター２１によれば、スペックルノイズを投射光学系５の射出瞳像の照度分布の調整で低減でき、スペックルノイズを確実に低減可能なプロジェクターを提供することができる。また、規格化照度Ｐ（ｘ，ｙ）として、単位時間にわたって積分した値を採用したことにより、投射光学系５の射出瞳像における照度分布が時間的に変化する場合であっても、精度の高い評価結果を得ることができる。
　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、スペックルノイズを時間的に重畳させるために、光拡散素子１０を回転させる構成を採用したが、光拡散素子１０を振動させる、光拡散素子１０を揺動させる等の構成を採用してもよい。
　また、光拡散素子１０を動かす代わりに、回折光学素子８を動かしてもよい。この場合、光拡散素子１０を省略してもよい。光拡散素子１０を省略した場合、光拡散装置は、回折光学素子８と、回折光学素子８を動かすための駆動装置と、から構成される。
　また、スペックルノイズを時間的に重畳させるための手段は、上記の手段に限られない。
　また、上記実施形態では、スペックルノイズを時間的に重畳させない場合にも、光拡散装置を設けていたが、光拡散装置を省略してもよい。しかし、射出瞳像の強度分布を均一化するためには、光拡散素子やレンズを用いて光を拡げることが好ましい。
　また、上記実施形態では、赤色光用レーザー光源７Ｒと緑色光用レーザー光源７Ｇと青色光用レーザー光源７Ｂそれぞれに対して、光拡散素子および駆動装置を設けたが、これに限られない。赤色光用レーザー光源７Ｒと緑色光用レーザー光源７Ｇと青色光用レーザー光源７Ｂとに共通する一組の光拡散素子および駆動装置を設けてもよい。
　また、上記実施形態では、光変調装置は、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、を備えていたが、これに限られない。一つの液晶ライトバルブが、赤色光と緑色光と青色光とを変調する構成でもよい。また、液晶ライトバルブの代わりに、デジタルマイクロミラーデバイスを用いてもよい。
　また、上記実施形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光用の光源装置の全てにレーザー光源を用いたが、一部の色光用の光源装置にレーザー光源を用いてもよい。例えば単色のレーザー光源と波長変換素子とを用いて他の色光を生成する光源装置を備えたプロジェクターに本発明を適用することができる。その他、プロジェクターの各種構成要素の数、配置等については、適宜変更が可能である。
　１，２１…プロジェクター、３Ｒ…赤色光用液晶ライトバルブ（光変調素子）、３Ｇ…緑色光用液晶ライトバルブ（光変調素子）、３Ｂ…青色光用液晶ライトバルブ（光変調素子）、７Ｒ…赤色光用レーザー光源、７Ｇ…緑色光用レーザー光源、７Ｂ…青色光用レーザー光源、１０…光拡散素子、１１…駆動装置。

Claims (23)

  1. 　レーザー光源装置と光拡散装置と光変調装置と投射光学系とを備え、
    　前記レーザー光源装置は、赤色レーザー光を射出する第１のレーザー光源を含み、
    　前記光拡散装置は、前記赤色レーザー光の光路上に設けられた第１の光拡散素子と、前記赤色レーザー光が該第１の光拡散素子に入射する位置を移動させる第１の駆動装置と、を含み、
    　前記光変調装置は、前記第１の光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた第１の光変調素子を含み、
    　前記第１の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射し、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記赤色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧３５であるプロジェクター。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
  2. 　前記赤色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧５１である請求項１に記載のプロジェクター。
  3. 　前記レーザー光源装置は、緑色レーザー光を射出する第２のレーザー光源を含み、
    　前記光拡散装置は、前記緑色レーザー光の光路上に設けられた第２の光拡散素子と、前記緑色レーザー光が該第２の光拡散素子に入射する位置を移動させる第２の駆動装置と、を含み、
    　前記光変調装置は、前記第２の光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた第２の光変調素子を含み、
    　前記第２の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射し、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記緑色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、前記（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧２７である請求項１または請求項２に記載のプロジェクター。
  4. 　前記緑色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧３８である請求項３に記載のプロジェクター。
  5. 　前記レーザー光源装置は、青色レーザー光を射出する第３のレーザー光源を含み、
    　前記光拡散装置は、前記青色レーザー光の光路上に設けられた第３の光拡散素子と、前記青色レーザー光が該第３の光拡散素子に入射する位置を移動させる第３の駆動装置と、を含み、
    　前記光変調装置は、前記第３の光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた第３の光変調素子を含み、
    　前記第３の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射し、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記青色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、前記（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧１６である請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
  6. 　前記青色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧２６である請求項５に記載のプロジェクター。
  7. 　緑色レーザー光を射出するレーザー光源と、
    　前記緑色レーザー光の光路上に設けられた光拡散素子と、
    　前記緑色レーザー光が前記光拡散素子に入射する位置を移動させる駆動装置と、
    　前記光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた光変調素子と、
    　前記光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記緑色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧２７であるプロジェクター。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
  8. 　ＥＰ≧３８である請求項７に記載のプロジェクター。
  9. 　青色レーザー光を射出するレーザー光源と、
    　前記青色レーザー光の光路上に設けられた光拡散素子と、
    　前記青色レーザー光が前記光拡散素子に入射する位置を移動させる駆動装置と、
    　前記光拡散素子から射出された光の光路上に設けられた光変調素子と、
    　前記光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記青色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧１６であるプロジェクター。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
  10. 　ＥＰ≧２６である請求項９に記載のプロジェクター。
  11. 　赤色レーザー光を射出する第１のレーザー光源を含むレーザー光源装置と、
    　前記赤色レーザー光の光路上に設けられた第１の光変調素子を含む光変調装置と、
    　前記第１の光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記赤色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧７９であるプロジェクター。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
  12. 　前記赤色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧１１９である請求項１１に記載のプロジェクター。
  13. 　前記レーザー光源装置は、緑色レーザー光を射出する第２のレーザー光源をさらに含み、
    　前記光変調装置は、前記緑色レーザー光の光路上に設けられた第２の光変調素子をさらに含み、
    　前記第２の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射し、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記緑色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、前記（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧６５である請求項１１または請求項１２に記載のプロジェクター。
  14. 　前記緑色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧９３である請求項１３に記載のプロジェクター。
  15. 　前記レーザー光源装置は、青色レーザー光を射出する第３のレーザー光源をさらに含み、
    　前記光変調装置は、前記青色レーザー光の光路上に設けられた第３の光変調素子をさらに含み、
    　前記第３の光変調素子から射出された光が前記投射光学系に入射し、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記青色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、前記（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧４５である請求項１１から請求項１４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
  16. 　前記青色レーザー光の照度分布に基づいて求められたＥＰが、ＥＰ≧５９である請求項１５に記載のプロジェクター。
  17. 　緑色レーザー光を射出するレーザー光源と、
    　前記緑色レーザー光の光路上に設けられた光変調素子と、
    　前記光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記緑色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧６５であるプロジェクター。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
  18. 　ＥＰ≧９３である請求項１７に記載のプロジェクター。
  19. 　青色レーザー光を射出するレーザー光源と、
    　前記青色レーザー光の光路上に設けられた光変調素子と、
    　前記光変調素子から射出された光が入射する投射光学系と、を備え、
    　前記投射光学系の射出瞳における前記青色レーザー光の照度分布の中心座標をｘ＝０、ｙ＝０とし、各座標における規格化照度をＰ（ｘ，ｙ）とし、積分の計算範囲をｒ（ｍｍ）としたとき、（１）式から求められるＥＰが、ＥＰ≧４５であるプロジェクター。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
  20. 　ＥＰ≧５９である請求項１９に記載のプロジェクター。
  21. 　前記規格化照度Ｐ（ｘ，ｙ）が、（２）式で表される請求項１から請求項２０までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
    　　Ｐ（ｘ，ｙ）＝照度（cd/m２）／瞳径の照度分布における上位０．１％の平均照度（cd/m２）　…（２）
  22. 　前記規格化照度Ｐ（ｘ，ｙ）が、単位時間にわたって積分した値として求められる請求項１から請求項２１までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
  23. 　前記レーザー光源装置は、マルチモードの半導体レーザー光源である請求項１から請求項２２までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
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