WO2016035666A1 - 照明装置、投射装置及び光源装置 - Google Patents

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light
circumference
collimating
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optical fibers
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牧夫 倉重
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大日本印刷株式会社
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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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Definitions

  • the present invention relates to an illumination device including an optical element and an irradiation device that irradiates the optical element with light so as to scan the optical element. Moreover, this invention relates to the projection apparatus which has this illuminating device. Furthermore, the present invention relates to a scanning device and an optical module that change the optical path of incident light.
  • an illumination device using an optical element including a lens array or a hologram is known.
  • an irradiation device including a light source device that emits light and a scanning device that periodically changes an optical path of light from the light source device is provided.
  • This irradiation apparatus irradiates the optical element with light so as to scan the optical element.
  • Light incident on each area of the optical element is shaped by the optical element to illuminate a predetermined area. According to this illuminating device, it is possible to illuminate the predetermined area from different directions over time, and to illuminate the predetermined area more uniformly.
  • JP2012-123381A speckles on an area illuminated by illumination light and illumination of a rough surface illuminated, for example, light from a screen, due to illumination of a predetermined area from different directions over time. It has been reported that speckle caused by diffusion can be suppressed.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and an illumination device capable of stably and accurately controlling the traveling direction of high-output light from a light source device, and a projection device including the illumination device And it aims at providing the light source device suitable for this illuminating device.
  • the lighting device comprises: An optical element; An irradiation device for irradiating the optical element with light so as to scan on the optical element,
  • the irradiation device includes: A light source device for emitting light; A scanning device having a reflecting member including a reflecting surface for reflecting light from the light source device, The reflecting member is rotatable around a rotation axis inclined with respect to the normal direction of the reflecting surface,
  • the light source device is Multiple light sources; A plurality of optical fibers provided corresponding to each light source, through which light emitted from the corresponding light source propagates; A plurality of collimating lenses which are provided corresponding to the respective optical fibers and adjust the optical path of light emitted from the corresponding optical fibers.
  • a region on the reflection surface of the scanning device irradiated with light emitted from one of the plurality of collimating lenses is at least partially in the plurality of collimating lenses. May be shifted from the region on the reflection surface of the scanning device irradiated with light emitted from a collimating lens other than the one collimating lens.
  • each region on the reflection surface of the scanning device to which the light emitted from each of the plurality of collimating lenses is irradiated is one virtual circumference located on the reflection surface or It may be located on the circumference of the ellipse.
  • the region on the reflection surface of the scanning device irradiated with light emitted from one collimator lens among the plurality of collimator lenses is one virtual circumference or ellipse located on the reflection surface. Located in the circumference, and Each region on the reflection surface of the scanning device to which light emitted from each of the collimating lenses other than the one collimating lens among the plurality of collimating lenses is irradiated is the one virtual circumference. Alternatively, it may be located on the circumference of the ellipse.
  • the region on the reflection surface irradiated with the light emitted from the certain one collimating lens is irradiated with the light emitted from each of the collimating lenses other than the certain one collimating lens. It may be larger than each region on the reflecting surface.
  • the plurality of collimating lenses may be located on one virtual circumference or elliptic circumference.
  • One collimating lens among the plurality of collimating lenses is located within one virtual circumference or ellipse circumference, and A collimating lens other than the certain one collimating lens among the plurality of collimating lenses may be located on the one virtual circumference or ellipse circumference.
  • the certain collimating lens may be larger than each collimating lens other than the certain one collimating lens.
  • the exit ends of the plurality of optical fibers may be located on one virtual circumference or ellipse circumference.
  • the exit end of one optical fiber of the plurality of optical fibers is located within one virtual circumference or elliptic circumference, and Outgoing ends of optical fibers other than the one optical fiber among the plurality of optical fibers may be located on the one virtual circumference or elliptic circumference.
  • the light source device comprises: Multiple light sources; A plurality of optical fibers provided corresponding to each light source, through which light emitted from the corresponding light source propagates; A plurality of collimating lenses that are provided corresponding to the respective optical fibers and adjust the optical path of the light emitted from the corresponding optical fibers.
  • the plurality of collimating lenses may be positioned on one virtual circumference or elliptic circumference.
  • One collimating lens among the plurality of collimating lenses is located within one virtual circumference or ellipse circumference, and A collimating lens other than the certain one collimating lens among the plurality of collimating lenses may be located on the one virtual circumference or ellipse circumference.
  • the certain one collimating lens may be larger than each collimating lens other than the certain one collimating lens.
  • the emission ends of the plurality of optical fibers may be located on one virtual circumference or elliptic circumference.
  • the exit end of one optical fiber of the plurality of optical fibers is located within one virtual circumference or elliptic circumference, and Outgoing ends of optical fibers other than the one optical fiber among the plurality of optical fibers may be located on the one virtual circumference or elliptic circumference.
  • the projection apparatus Any of the lighting devices according to the invention described above; A spatial light modulator illuminated by light from the illumination device.
  • the projection device further comprises a relay optical system that relays light from the illumination device to the spatial light modulator,
  • the relay optical system may map an intermediate image formed by the illumination device onto a spatial light modulator.
  • the traveling direction of high output light from the light source device can be controlled with high accuracy.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a diagram showing a schematic configuration of an illumination device, a projection device, and a projection display device.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a positional relationship between the emission end of the optical fiber and the collimating lens in the light source device of the irradiation device included in the illumination device.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another example of the positional relationship between the emission end of the optical fiber and the collimating lens in the light source device.
  • FIG. 4 is a plan view showing a collimating lens array of the light source device.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a scanning device of the irradiation device.
  • FIG. 6 is a plan view showing a reflection surface of the scanning device.
  • FIG. 7 is a side view schematically showing the illumination device.
  • FIG. 8 is a side view showing an example of the optical element of the illumination device.
  • FIG. 9 is a side view showing another example of the optical element of the illumination device.
  • FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 4 and showing a modification of the light source device.
  • FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 6, and is a plan view showing a reflection surface of a scanning device used in combination with the light source device of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 1 and showing a modification of the scanning device.
  • FIG. 13 corresponds to FIG. 5 and is a perspective view showing the scanning device of FIG.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining a control method of the scanning device of FIGS. 12 and 13.
  • FIG. 15 is a side view showing a modification of the optical element.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a modification of the projection device.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating another modification of the projection device.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a reference example of the light source device.
  • the projection device 20 includes an illumination device 40 that illuminates an illuminated area LZ located on a virtual plane, a spatial light modulator 30 that is disposed at a position overlapping the illuminated area LZ, and is illuminated by the illumination device 40, and spatial light modulation. And a projection optical system 25 that projects the coherent light from the device 30 onto the screen 15.
  • the projection optical system 25 includes a field lens 26 and a projection lens 27 in this order along the optical path. That is, in one embodiment described here, the illumination device 40 is incorporated in the projection device 20 as an illumination device for illuminating the spatial light modulator 30.
  • the illumination device 40 illuminates the illuminated area LZ with coherent light, and the illumination device 40 is devised to make speckles inconspicuous.
  • the lighting device 40 includes an optical element 50 that directs the traveling direction of light toward the illuminated region LZ, and an irradiation device 60 that irradiates the optical element 50 with light, particularly coherent light in this example. ,have.
  • the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with coherent light so that the coherent light scans over the optical element 50. Accordingly, at a certain moment, the region on the optical element 50 that is irradiated with the coherent light by the irradiation device 60 becomes a part of the surface of the optical element 50.
  • the irradiation device 60 includes a light source device 61 that emits coherent light in a specific wavelength band, and a scanning device 70 that directs the traveling direction of light from the light source device 61 toward the optical element 50.
  • the optical module 45 is formed by the scanning device 70 and the optical element 50.
  • the light source device 61 is formed as a high-output light source.
  • the light source device 61 includes a plurality of light sources 62a to 62g, a plurality of optical fibers 64a to 64g provided corresponding to the respective light sources, and a plurality of collimating lenses 67a to 67g provided corresponding to the respective optical fibers. And.
  • the light sources 62a to 62g are laser light sources that generate coherent light.
  • the light source device 61 enables high output by using a plurality of laser light sources that generate laser light in the same wavelength band.
  • the optical fibers 64a to 64g are members for carrying light generated by the light sources 62a to 62g. Accordingly, the light sources 62a to 62g can be arranged at positions separated from the illuminated area LZ illuminated by the illumination device 40. That is, by using the optical fibers 64a to 64g, it is possible to effectively cope with noise and heat generation of the light sources 62a to 62g, installation of cooling facilities for the light sources 62a to 62g, and the like.
  • the collimating lenses 67a to 67g are members that adjust the optical path of the light emitted from the optical fibers 64a to 64g.
  • one optical fiber 64a to 64g and one collimator lens 67a to 67g are provided for each of the light sources 62a to 62g. That is, the incident ends 64ax to 64gx of the optical fibers 64a to 64g are connected to the light sources 62a to 62g corresponding to the optical fibers 64a to 64g. Further, collimating lenses 67a to 67g corresponding to the optical fibers 64a to 64g are provided at positions facing the emission ends 64ay to 64gy of the optical fibers 64a to 64g, respectively.
  • first to seventh light sources 62a to 62g are provided, and correspondingly, first to seventh optical fibers 64a to 64g and first to seventh collimating lenses 67a to 67g are provided. It has been. Also in the illustrated example.
  • the seven collimating lenses 67a to 67g are integrally held by a holding member 68 to form a collimating lens array 66.
  • the collimating lenses 67a to 67g parallelize the traveling direction of the light emitted from the optical fibers 64a to 64g.
  • the light generated by the different light sources 62 a to 62 g travels in parallel to each other and travels toward the scanning device 70.
  • the optical fibers 64a to 64g are aligned in the direction of the emission ends 64ay to 64gy so that the light emission directions coincide with each other.
  • the collimating lenses 67a to 67g are arranged so that their optical axes are parallel to each other.
  • the sizes of the collimating lenses 67a to 67g are not constant among the plurality of collimating lenses 67a to 67g. Therefore, in the example shown in FIG. 2, the numerical aperture NA (Numerical Aperture) of the light emitted from the optical fibers 64a to 64g is set to a different value, while the emission ends 64ay to 64a of the optical fibers 64a to 64g are set. The distance between 64 gy and the collimating lenses 67a to 67g is kept constant.
  • the distance between the emission ends 64ay to 64gy of the optical fibers 64a to 64g and the collimating lenses 67a to 67g is They are different from each other.
  • all of the plurality of collimating lenses 67a to 67g are arranged on the first virtual plane vfp1.
  • the exit ends 64ay to 64gy of the optical fibers 64a to 64g are arranged on the second virtual plane vfp2 parallel to the first virtual plane vfp1 in the example shown in FIG. 2, but are shown in FIG. In the example, they are not arranged on a certain virtual plane.
  • the emission ends 64ay to 64gy of the optical fibers 64a to 64g are arranged on the second virtual plane vfp2, while a plurality of collimators are provided.
  • the lenses 67a to 67g may not be arranged on a certain virtual plane.
  • FIG. 4 shows a state where the collimating lens array 66 is observed along the optical axis direction of the collimating lenses 67a to 67g.
  • one collimating lens 67a among the plurality of collimating lenses 67a to 67g is disposed inside one virtual circumference or elliptic circumference c1 located on the first virtual plane vfp1.
  • the collimating lenses 67b to 67g other than one certain collimating lens 67a among the plurality of collimating lenses 67a to 67g are positioned on one virtual circumference or elliptical circumference c1. More specifically, in the example shown in FIG.
  • only the first collimating lens 67a among the first to seventh collimating lenses 67a to 67g is a single virtual circle located on the first virtual plane vfp1.
  • the second to seventh collimating lenses 67b to 67g are located within the circumference or elliptical circumference c1 and are crossed by one virtual circumference or elliptical circumference c1. According to such an arrangement of the collimating lenses 67a to 67g, a plurality of collimating lenses can be arranged with high density. Further, from the viewpoint of arranging a plurality of collimating lenses at high density, the second to seventh collimating lenses 67b to 67g are arranged at equal intervals on one virtual circumference or ellipse circumference c1. Is preferred. In the example shown in FIG. 2, the second to seventh collimating lenses 67b to 67g have the same planar shape and are arranged at equal intervals on the circumference c1.
  • FIG. 4 also shows the positions of the emission ends 64ay to 64gy of the optical fibers 64a to 64g corresponding to the collimating lenses 67a to 67g together with the collimating lenses 67a to 67g.
  • the optical fibers 64a to 64g corresponding to the collimating lenses 67a to 67g are located at positions overlapping with the optical axes of the collimating lenses 67a to 67g.
  • the emission ends 64ay to 64gy are arranged.
  • the emission end 64ay of one optical fiber 64a among the plurality of optical fibers 64a to 64g is located inside one virtual circumference or elliptic circumference c2 located on the virtual plane vfp2, and Outgoing ends 64by to 64gy of optical fibers 64b to 64g other than one optical fiber 64a among the plurality of optical fibers 64a to 64g are located on one virtual circumference or elliptic circumference c2. More specifically, the output end 64ay of the first optical fiber 64a among the plurality of optical fibers 64a to 64g is located inside one virtual circumference or elliptic circumference c2 on the second virtual plane vfp2.
  • the emission ends 64by to 64gy of the second to seventh optical fibers 64b to 64g other than the first optical fiber 64a are located on one virtual circumference or elliptical circumference c2.
  • the emission ends 64by to 64gy of the second to seventh optical fibers 64b to 64g are arranged at equal intervals on the circumference c2.
  • one certain collimating lens 67a is larger than each collimating lens 67b to 67g other than one certain collimating lens 67a. That is, the projected area of the first collimating lens 67a in the optical axis direction is larger than the projected areas of the second to seventh collimating lenses 67b to 67g in the optical axis direction. According to such a form, as described later, speckle can be effectively made inconspicuous even in a low output state in which only the first light source 62a is used.
  • the light source device 61 having the above configuration, it is possible to emit a large amount of parallel light flux dispersed in a wide area, in other words, a large amount of light parallel light flux having a large spot diameter, toward the scanning device 70.
  • the light emitted from the light source device 61 can be converted into a parallel light beam with high accuracy for the reason described later.
  • the scanning device 70 includes a reflection device 75 having a reflection surface 79 a that reflects light from the light source 62, and a controller 72 connected to the reflection device 75.
  • the direction of the reflective surface 79a of the reflective device 75 can be repeatedly varied within a predetermined movable range.
  • the light emitted from the light source device 61 scans on the optical element 50.
  • the reflection device 75 includes a reflection member 79 having a reflection surface 79a and a driving device 76 that rotationally drives the reflection member 79.
  • the drive device 76 is configured as a motor as an example, and includes a casing 77 that functions as a stator and a shaft member 78 that functions as a rotor.
  • the reflection member 79 is attached to the shaft member 78 and is rotatable around the first rotation axis Ra1 together with the shaft member 78.
  • the reflecting surface 79a is not orthogonal to the rotation axis Ra1. In other words, the normal direction nd1 (see FIG.
  • the reflecting surface 79a is not parallel to the rotation axis Ra1 and is inclined with respect to the rotation axis Ra1. Therefore, when the reflecting member 79 rotates about the rotation axis Ra1, the reflecting surface 79a changes its direction. At this time, if the rotation of the reflecting member 79 is constant, the reflecting surface 79a periodically changes its direction around the first virtual orthogonal surface Vp1 orthogonal to the rotation axis Ra1.
  • the reflection surface 79a of the reflection device 75 is preferably circular or elliptical in the observation from the normal direction nd to the reflection surface 79a.
  • the light emitted from the light source device 61 described above can efficiently enter the circular or elliptical reflecting surface 79a. That is, the light from the light source device 61 can be used with excellent utilization efficiency without unnecessarily increasing the reflecting member 79 driven at a high speed by the driving device 76.
  • FIG. 6 shows an example of the planar shape of the reflecting surface 79a when observed from the normal direction nd.
  • the regions on the reflecting surface 79a where the light emitted from each of the first to seventh light sources 62a to 62g of the light source device 61 can enter are first to seventh incident regions, respectively. It is shown as ie1 to ie7.
  • a region on the reflection surface 79a of the scanning device 70 irradiated with light emitted from one of the plurality of collimating lenses 67a to 67g is at least partially.
  • the area on the reflecting surface 79a of the scanning device 70 irradiated with light emitted from a collimating lens other than the one collimating lens among the plurality of collimating lenses is not covered.
  • the plurality of collimating lenses 67a to 67g are arranged apart from each other on the first virtual plane vfp1, and the traveling directions of the light from the corresponding optical fibers 64a to 64g are set to each other. Parallelize in the same direction. Accordingly, as shown in FIG. 6, none of the first to seventh incident areas ie1 to ie7 overlap. That is, the light generated by the different light sources 62a to 62g is incident on different regions on the reflecting surface 79a at an arbitrary moment. That is, the reflecting surface 79a can be dispersed and used effectively.
  • a region ie1 on the reflection surface 79a of the scanning device 70 irradiated with the light emitted from is located within one virtual circumference or ellipse circumference c3 located on the reflection surface 79a, and includes a plurality of regions Each region ie2 to ie7 on the reflecting surface 79a of the scanning device 70 irradiated with light emitted from each of the collimating lenses 67b to 67g other than the certain one of the collimating lenses 67a to 67g is one.
  • the first incident region ie1 on the reflective surface 79a irradiated with the light emitted from the first collimating lens 67a is one virtual circumference or elliptical circumference c3 located on the reflective surface 79a.
  • the second to seventh incident areas ie2 to ee7 on the reflection surface 79a of the scanning device 70 that are located inside and irradiated with the light emitted from each of the second to seventh collimating lenses 67b to 69g are One virtual circumference or elliptical circumference c3.
  • the centers of the second to seventh collimating lenses 67b to 69g are positioned on the circumference. If so, the second to seventh incident areas ie2 to ie7 are located on the circumference of the ellipse.
  • the region ie1 on the reflection surface 79a irradiated with light emitted from a certain collimating lens 67a at any moment is a collimating lens other than the certain collimating lens 67a. It is larger than the regions ie2 to ee7 on the reflecting surface 79a irradiated with the light emitted from each of 67b to 67g. More specifically, at an arbitrary moment, the area of the first incident region ie1 on the reflecting surface 79a irradiated with the light emitted from the first collimating lens 67a is the second to seventh collimating lenses 67b to 67g.
  • the area is larger than the area of each region ie2 to ie7 on the reflecting surface 79a irradiated with the light emitted from each. According to such a form, as described later, speckle can be effectively made inconspicuous even in a low output state in which only the first light source 62a is used.
  • the optical element 50 has an optical path control function that directs incident light to each region in a specific direction according to the position of the region.
  • the optical element 50 described here corrects the traveling direction of the incident light to each region and directs it to a predetermined region LZ.
  • This area is the illuminated area LZ. That is, the light from the irradiation device 60 irradiated to each region obtained by dividing the incident surface of the optical element 50 into a plane illuminates at least a part of the overlapping region after passing through the optical element 50.
  • the optical element 50 may be configured to include a lens array 51 formed corresponding to the incident direction of light from the irradiation device 60.
  • the “lens array” is a collection of small lenses, also called unit lenses, and functions as an element that deflects the traveling direction of light by refraction or reflection.
  • the optical element 50 diffuses the light incident on each region corresponding to each unit lens 51a so as to be incident on at least the entire illuminated region LZ. In other words, the optical element 50 illuminates the same illuminated area LZ by diffusing light incident from the irradiation device 60 into each area.
  • the optical element 50 includes a lens array 51 configured as a fly-eye lens in which unit lenses 51 a each including a convex lens are spread, and a condenser lens disposed to face the lens array 51. 52 or a field lens.
  • the lens array 51 is disposed on the most incident light side of the optical element 50 and receives light from the irradiation device 60.
  • Each unit lens 51a constituting the lens array 51 can converge incident light so as to follow an optical path of a light beam forming a predetermined divergent light beam.
  • the condenser lens 52 is disposed on the surface defined by the convergence point of each unit lens 51a, and directs the light from each convex lens to the illuminated region LZ.
  • the light from each convex lens can be directed only to the same illuminated area LZ, and the illumination light from each direction is superimposed on the illuminated area LZ.
  • an adjusting means such as a collimator lens may be provided on the optical path before the lens array 51 enters.
  • the optical element 50 further includes a second lens array 53 disposed therebetween in addition to the lens array 51 and the condenser lens 52 shown in FIG. 8.
  • the second lens array 53 is also configured as a fly-eye lens formed so as to cover unit lenses 53 a made of convex lenses, like the lens array 51.
  • the second lens array 53 is arranged such that each unit lens 53 a is positioned on a convergence point of each unit lens 51 a of the lens array 51.
  • each unit lens 53 a of the second lens array 53 diverges the light from the lens array 51.
  • the divergent light from each unit lens 53 a of the second lens array 53 is superimposed on the illuminated area LZ by the condenser lens 52.
  • the spatial light modulator 30 is disposed so as to overlap the illuminated area LZ.
  • the spatial light modulator 30 is illuminated by the illumination device 40 to form a modulated image.
  • the light from the illumination device 40 illuminates only the entire illuminated area LZ as described above. Therefore, it is preferable that the incident surface of the spatial light modulator 30 has the same shape and size as the illuminated region LZ irradiated with light by the illumination device 40. In this case, it is because the light from the illuminating device 40 can be utilized with high utilization efficiency for the formation of a modulated image.
  • the spatial light modulator 30 is not particularly limited, and various known spatial light modulators can be used.
  • a spatial light modulator that forms a modulated image without using polarized light such as a digital micromirror device (DMD), a transmissive liquid crystal microdisplay that forms a modulated image using polarized light, or a reflective LCOS ( (Liquid Crystal On Silicon) can be used as the spatial light modulator 30.
  • DMD digital micromirror device
  • a transmissive liquid crystal microdisplay that forms a modulated image using polarized light
  • a reflective LCOS (Liquid Crystal On Silicon)
  • the spatial light modulator 30 when the spatial light modulator 30 is a transmissive liquid crystal microdisplay, the spatial light modulator 30 illuminated in a planar shape by the illumination device 40 is coherent light for each pixel.
  • a modulated image is formed on the screen of the display forming the spatial light modulator 30.
  • the modulated image thus obtained is finally projected onto the screen 15 by the projection optical system 25 at the same magnification or scaled. Thereby, the observer can observe the image projected on the screen 15.
  • the screen 15 may be configured as a transmissive screen or may be configured as a reflective screen.
  • the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with coherent light so as to scan the optical element 50.
  • coherent light in a specific wavelength band is generated by each of the light sources 62a to 62g of the light source device 61.
  • the light generated by each of the light sources 62a to 62g propagates through the optical fibers 64a to 64g corresponding to the light sources 62a to 62g, and is emitted from the emission ends 64ay to 64gy of the optical fibers 64a to 64g.
  • Light emitted from the optical fibers 64a to 64g is converted into a parallel beam by collimating lenses 67a to 67g disposed at positions facing the emission ends 64ay to 64gy.
  • the irradiation device 60 irradiates the scanning device 70 with a large amount of parallel light flux.
  • the generated light is divided into the light sources 62a to 62g, and the generated light is conveyed and shaped into parallel light fluxes.
  • the light irradiated from the light source device 61 to the scanning device 70 can be converted into a parallel light beam with high accuracy for the following reason.
  • the area of the emission end 99y of the optical fiber 99 needs to be increased as shown in FIG.
  • the traveling direction of the emitted light from the optical fiber 99 is directed within a specific angle range corresponding to the configuration of the optical fiber 99.
  • the outgoing light from the optical fiber 99 exits from each position of the outgoing end 99y so as to follow the optical path of the divergent light beam that diverges in the direction within this specific angular range.
  • the light emitted from the optical fiber 99 is strictly divergent planar light.
  • the coherent light traveling from the light source device 61 to the scanning device 70 is reflected by the reflecting surface 79a of the reflecting device 75 in the scanning device 70, and the traveling direction thereof can be changed.
  • the direction of the reflecting surface 79a changes periodically.
  • the incident position of the coherent light on the optical element 50 also changes periodically.
  • the coherent light incident on each area of the optical element 50 is superimposed on the illuminated area LZ by the optical path adjustment function of the optical element 50. That is, the coherent light incident on each region of the optical element 50 from the irradiation device 60 is diffused or expanded by the optical element 50 and enters the entire illuminated region LZ. In this way, the irradiation device 60 can illuminate the illuminated region LZ with coherent light.
  • the spatial light modulator 30 is arranged at a position overlapping the illuminated area LZ of the illumination device 40. For this reason, the spatial light modulator 30 is illuminated in a planar shape by the illumination device 40, and forms an image by selecting and transmitting the coherent light for each pixel. This image is projected onto the screen 15 by the projection optical system 25. The coherent light projected on the screen 15 is diffused and recognized as an image by the observer.
  • the coherent light projected on the screen interferes by diffusion and causes speckle.
  • speckles can be made extremely inconspicuous as described below.
  • the mode refers to speckle patterns that are uncorrelated with each other.
  • speckle patterns that are uncorrelated with each other.
  • the mode will be the same as the number of times the incident direction of the coherent light has changed during a time that cannot be resolved by the human eye. Will exist.
  • the interference patterns of light are uncorrelated and averaged, and as a result, speckles observed by the observer's eyes are considered inconspicuous.
  • the coherent light is applied to the optical element 50 so as to scan the optical element 50. Further, the coherent light incident on each region of the optical element 50 from the irradiation device 60 illuminates the entire illuminated area LZ with the coherent light, but the illumination direction of the coherent light that illuminates the illuminated area LZ Are different from each other. And since the area
  • the incident direction of the coherent light changes temporally at each position on the screen 15 displaying the image, and this change is This is a speed that cannot be resolved by the human eye.
  • a non-correlated coherent light scattering pattern is multiplexed and observed in the human eye. Therefore, speckles generated corresponding to each scattering pattern are overlapped and averaged and observed by an observer. Thereby, speckles can be made very inconspicuous for an observer who observes the image displayed on the screen 15.
  • speckles observed by humans include not only speckles on the screen caused by scattering of coherent light on the screen 15, but also scattering of coherent light before being projected on the screen. Speckle on the projection device side can also occur.
  • the speckle pattern generated on the projection device side is projected onto the screen 15 via the spatial light modulator 30 so that it can be recognized by the observer.
  • the coherent light continuously scans on the optical element 50, and the coherent light incident on each region of the optical element 50 is covered with the spatial light modulator 30.
  • the entire illumination area LZ is illuminated. That is, the optical element 50 forms a new wavefront that is separate from the wavefront used to form the speckle pattern, and is complex and uniform through the illuminated region LZ and further through the spatial light modulator 30.
  • the screen 15 is illuminated. By forming a new wavefront in such an optical element 50, the speckle pattern generated on the projection device side is invisible.
  • the scanning device 70 that changes the optical path of the light from the light source device 61 has a reflection device 75 including a reflection member 79 that reflects the light from the light source device 61.
  • the reflecting member 79 of the reflecting device 80 rotates around a rotation axis Ra1 that is not parallel to the normal direction nd1 of the reflecting surface 79a. Therefore, when the reflecting member 79 rotates, the direction of the reflecting surface 79a changes with time, and the change in the direction of the reflecting surface 79a has periodicity. For this reason, the traveling direction of the light reflected by the reflecting surface 79a changes with time, and the change in the traveling direction of the reflected light has periodicity.
  • the optical path can be greatly changed by a compact configuration and simple control.
  • the reflective device 75 does not greatly change the occupied space with the change in the direction of the reflective surface 79a. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to scan incident light over a wide area on the optical element 50 while saving space.
  • the scanning path on the optical element 50 of the light incident on the optical element 50 from the irradiation device 60 is indicated by an arrow ARx. Moreover, it becomes a circular shape. That is, while using the scanning device 70 having a simple configuration, the incident positions of light on the optical element 50 can be distributed over a wide range, in other words, greatly expanded. Thereby, the incident angle range of the illumination light toward each position of the illuminated area LZ can be greatly expanded by effectively using the size of the optical element 50. As a result, speckle can be made inconspicuous.
  • the light source device 61 in combination with the scanning apparatus 70 which rotates the said reflective surface 79a centering
  • the region does not at least partially overlap the region on the reflection surface 79a irradiated with light emitted from the collimating lens other than the one collimating lens among the plurality of collimating lenses 67a to 67g. it can. That is, light from the light source device 61 can be dispersed and applied to a wide area of the reflection surface 79a. Therefore, the power density of the light received by the reflecting surface 79a can be reduced, and thereby the deterioration of the reflecting surface 79a can be effectively prevented. Further, since the reflective surface 79a can be effectively used, the reflective surface 79a can be reduced in size. As a result, the high-power lighting device 40 can be effectively downsized.
  • the light emitted from the plurality of light sources 62a to 62g is dispersed from each of the emission ends 64ay to 64gy of the plurality of optical fibers 64a to 64g, not the combined state. Can be injected. Therefore, compared with the case where combined light is used, the opening area of the emission ends 64ay to 64gy of the optical fibers 64a to 64g is reduced, in other words, the light emitted from the emission ends 64ay to 64gy of the optical fibers 64a to 64g.
  • the spot diameter can be reduced. Therefore, the traveling direction of the light emitted from the optical fibers 64a to 64g can be collimated with higher accuracy by using the collimating lenses 67a to 67g. As a result, the traveling direction of light can be controlled with higher accuracy, and the illuminated area can be illuminated with higher efficiency.
  • the traveling direction of the high-output light from the light source device 61 is highly accurate while suppressing deterioration of the reflecting surface 79a by the scanning device 70 that is sufficiently downsized. Can be controlled. As a result, it is possible to illuminate the desired region LZ brightly from the desired direction with high accuracy by the illumination device 40.
  • the emission end 64ay of one optical fiber 64a among the plurality of optical fibers 64a to 64g is located on the second virtual plane vfp2.
  • one certain first collimating lens 67a among the plurality of collimating lenses 67a to 67g is one virtual circumference or ellipse located on the first virtual plane vfp1.
  • Collimating lenses 67b to 67g other than the certain one collimating lens 67a among the plurality of collimating lenses 67a to 67g are positioned on the one virtual circle or ellipse c1. is doing.
  • light emitted from the certain collimator lens 67a among the plurality of collimator lenses 67a to 67g is irradiated at an arbitrary moment.
  • the incident area ie1 on the reflecting surface 79a of the scanning device 70 is located within one imaginary circumference or elliptical circumference c3 located on the reflecting surface 79a, and among the plurality of collimating lenses 67a to 67g.
  • Each of the incident areas ie2 to ee7 on the reflecting surface 79a of the scanning device 70 irradiated with light emitted from each of the collimating lenses 67b to 67g other than the certain one of the collimating lenses 67a is the one virtual circle. It is located on the circumference or elliptical circumference c3.
  • the light from the light source device 61 is further uniformly distributed and irradiated on the reflecting surface 79a. Therefore, deterioration of the reflecting surface 79a can be avoided more efficiently, and more effective use of the reflecting surface 79a can be realized.
  • the certain collimating lens 67a is larger than the collimating lenses 67b to 67g other than the certain one collimating lens 67a. Accordingly, as shown in FIG. 6, at any moment, the incident area ie1 on the reflection surface 69a irradiated with the light emitted from the certain collimating lens 67a becomes the certain collimating. It is larger than the areas ie2 to ie7 on the reflection surface 69a irradiated with light emitted from each of the collimating lenses 67b to 67g other than the lens 67a. According to this embodiment as described above, it is possible to irradiate light from the light source device 61 by uniformly dispersing the reflection surface 79a having a limited size.
  • the light source device 61 has a plurality of light sources 62a to 62g, optical fibers 64a to 64g and collimating lenses 67a to 67g provided corresponding to the light sources 62a to 62g, respectively. is doing.
  • the output of the light source device 61 as a whole can be adjusted by turning on and off the outputs of the light sources 62a to 62g.
  • the certain collimating lens 67a is larger than the other collimating lenses 67b to 67g, and accordingly, the light passing through the certain collimating lens 67a is irradiated.
  • the incident area ie1 on the reflecting surface 79a is larger than the incident areas ie2 to ie7 on the reflecting surface 79a irradiated with light passing through each of the other collimating lenses 67b to 67g.
  • the scanning range on the optical element 50 scanned by the light passing through the certain collimating lens 67a is the optical element scanned by the light passing through each of the other collimating lenses 67b to 67g. It becomes larger than the scanning range above 50.
  • the scanning range se1 on the optical element 50 scanned by the light passing through the first collimating lens 67a is the scanning range se2 on the optical element 50 scanned by the light passing through the second and third collimating lenses 67b and 67c.
  • the light scans within a large area on the optical element 50. That is, according to the present embodiment, even when only one light source 62a among the plurality of light sources 62a to 62g is used, light is incident on a relatively wide area located at the center on the reflecting surface 79a. Therefore, even in such use, light enters the wide region se1 of the optical element 50. As a result, the speckle reduction function can be sufficiently exhibited regardless of the quantity of the light sources 62a to 62g used, in other words, without depending on the magnitude of the output.
  • the traveling direction of the high-output light from the light source device 61 is increased while the deterioration of the reflecting surface 79a is suppressed by the scanning device 70 that is sufficiently downsized.
  • the accuracy can be controlled.
  • the desired region LZ can be illuminated with high accuracy from the desired direction by the illumination device 40.
  • the arrangement of the optical fibers 64a to 64g, the arrangement of the collimating lenses 67a to 67g, and the arrangement of the incident areas ie1 to ee7 on the reflection surface 79a of the light from each of the light sources 62a to 62g described in the above-described embodiments are illustrative. Not too much. As an example, various changes are possible as shown in FIG. 10 and FIG. 11 from the viewpoint of making light more uniformly incident on each region on the reflecting surface 79a.
  • FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 4 and shows a state in which a modification of the collimating lens array 66 is observed along the optical axis direction of the collimating lenses 67a to 67g.
  • the plurality of collimating lenses 67a to 67f are located on one virtual circumference or ellipse circumference c1 located on the first virtual plane vfp1.
  • the first to sixth collimating lenses 67a to 67f have the same planar shape and are arranged at equal intervals on the circumference c1.
  • FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 4 and shows a state in which a modification of the collimating lens array 66 is observed along the optical axis direction of the collimating lenses 67a to 67g.
  • the plurality of collimating lenses 67a to 67f are located on one virtual circumference or ellipse circumference c1 located on the first virtual plane vfp1.
  • the 10 also shows the positions of the emission ends 64ay to 64fy of the first to sixth optical fibers 64a to 64f corresponding to the collimating lenses 67a to 67f, along with the collimating lenses 67a to 67f.
  • the optical fibers 64a to 64f corresponding to the collimating lenses 67a to 67f are arranged at positions overlapping the optical axes of the collimating lenses 67a to 67f.
  • the emission ends 64ay to 64fy are arranged.
  • the emission ends 64ay to 64fy of the plurality of optical fibers 64a to 64f are located on one virtual circumference or elliptic circumference c2 located on the virtual plane vfp2.
  • the emission ends 64ay to 64fy of the first to sixth optical fibers 64b to 64f are arranged at equal intervals on the circumference c2.
  • FIG. 11 also shows first to sixth incident areas ie1 to ie6 on the reflecting surface 79a on which light having passed through the respective collimating lenses 67a to 67g shown in FIG. 10 can enter.
  • the region on the reflection surface 79a of the scanning device 70 irradiated with light emitted from one of the plurality of collimating lenses 67a to 67f at any moment is as follows. At least partially, it does not overlap with a region on the reflecting surface 79a of the scanning device 70 irradiated with light emitted from a collimating lens other than the one collimating lens among the plurality of collimating lenses 67a to 67f. Yes. Further, in the example shown in FIG.
  • the first to sixth collimating lenses 67a to 67f are arranged apart from each other on the first virtual plane vfp1 and correspond to the first to sixth optical fibers 64a.
  • the lights from ⁇ 64f are converted into parallel light fluxes in the same direction. Accordingly, as shown in FIG. 11, none of the first to sixth incident areas ie1 to ie6 overlap.
  • the incident regions ee1 to ee6 on the reflecting surface 79a of the scanning device 70 irradiated with the light emitted from each of the plurality of collimating lenses 67a to 67f at any moment are as follows. It is located on one virtual circumference or elliptical circumference c3 located on the reflection surface 79a.
  • the light generated by the different light sources 62a to 62g is different from each other in the regions ee1 to ee6 on the reflecting surface 79a at an arbitrary moment. Is incident. That is, light can be dispersed and incident on a wide range of the reflecting surface 79a, and the same effects as those of the above-described embodiment can be achieved by effectively using the reflecting surface 79a.
  • the scanning device 70 has one reflective device 75 in the above-described embodiment, but the present invention is not limited to this.
  • the scanning apparatus 70 reflects the light from the reflection surface 79 a of the reflection device 75 in addition to the reflection device 75 described above. You may make it further have the 2nd reflective device 80 containing the surface 84a.
  • the second reflection device 80 can be configured in the same manner as the reflection device 75 described above. That is, the second reflection device 80 includes a second reflection member 84 having a second reflection surface 84a and a second driving device 81 that rotationally drives the second reflection member 84.
  • the second drive device 81 includes a casing 82 and a shaft member 83 that is rotatably held by the casing 82.
  • the shaft member 83 is rotatable around a second rotation axis Ra2 that coincides with the axial direction.
  • the second reflecting member 84 is attached to the shaft member 83 and is rotatable around the second rotation axis Ra ⁇ b> 2 together with the shaft member 83.
  • the second reflecting surface 84a is not orthogonal to the rotation axis Ra2.
  • the normal direction nd2 of the second reflecting surface 84a is not parallel to the rotation axis Ra2 and is inclined with respect to the rotation axis Ra2. Accordingly, when the second reflecting member 84 rotates about the rotation axis Ra2, the second reflecting surface 84a changes its direction. At this time, if the second reflecting member 84 rotates at a constant speed, the second reflecting surface 84a periodically changes its direction around the second virtual orthogonal surface Vp2 orthogonal to the rotation axis Ra2. .
  • the change in the direction of the reflection surface 79a of the reflection device 75 and the change in the direction of the second reflection surface 84a of the second reflection device 80 may be synchronized. That is, one of the orientation of the reflecting surface 79a and the orientation of the second reflecting surface 84a may be directed in a predetermined direction according to the other orientation.
  • the reflecting surface 79a and the second reflecting surface 84a may be operated so that the direction of the reflecting surface 79a and the direction of the second reflecting surface 84a are parallel to each other.
  • the rotation axis Ra1 of the reflection surface 79a and the rotation axis Ra2 of the second reflection surface 84a are parallel to each other.
  • the direction of rotation about the rotation axis Ra1 of the reflecting surface 79a and the direction of rotation about the rotation axis Ra2 of the second reflecting surface 84a are the same.
  • the rotation period of the reflective surface 79a and the rotation period of the 2nd reflective surface 84a are the same. As a result, the reflecting surface 79a and the second reflecting surface 84a are maintained in a state parallel to each other.
  • the rotation direction of the reflection surface 79a around the rotation axis Ra1 is the rotation direction of the reflection surface 79a when the reflection surface 79a is observed from one side to the other side along the rotation axis Ra1 (FIG. 13).
  • the direction of rotation about the rotation axis Ra2 of the second reflecting surface 84a is second reflected from the one side to the other side along the rotation axis Ra2 parallel to the rotation axis Ra1. This is the direction of rotation of the second reflecting surface 84a when the surface 84a is observed (arrow AR2 in FIG. 13).
  • FIG. 14 shows an example of a method for controlling the orientation of the reflecting surface 79a and the second reflecting surface 84a by the controller 72.
  • the controller 72 specifies the phase shift amount of the driving device 76 and the phase of the second driving device 81.
  • the controller 72 adjusts the driving device 76 and the second driving device 81 so that the phase of the driving device 76 and the phase of the second driving device 81 are the same based on the specified phase shift amount.
  • the reflective surface 79a of the reflective device 75 and the second reflective surface 84a of the second reflective device 80 are held in parallel and are rotationally driven by the corresponding driving devices 76 and 81, respectively.
  • the phase of the driving device 76 and the phase of the second driving device 81 are confirmed until the operation of the scanning device 70 ends, for example, continuously or at a constant interval. . If there is a phase shift between the drive devices 76, 81, the shift is eliminated and the phase of the drive device 76 and the phase of the second drive device 81 are matched. In this way, the reflecting surface 79a and the second reflecting surface 84a can be maintained in a state parallel to each other while being driven to rotate.
  • the traveling direction of the light traveling from the second reflecting surface 84a is parallel to the traveling direction of the light incident on the reflecting surface 79a.
  • the collimating lens array 66 of the light source device 61 is fixed, and the light emitted from the light source device 61 always travels from a certain direction to the reflection device 75. That is, the traveling direction of the light from the light source device 61 incident on the reflecting surface 79a is always constant. Therefore, the light reflected by the second reflecting surface 84a of the second reflecting device 80 always travels in a certain direction.
  • light always enters from the irradiation device 60 toward the optical element 50 from a certain direction. That is, the light from the irradiation device 60 enters the optical element 50 so as to follow the optical path of the light beam forming the parallel light flux.
  • the optical path width through which the emitted light from the irradiation device 60 passes is constant, and the optical path width does not vary. Therefore, it can avoid effectively that the illuminating device 40 enlarges.
  • the optical element 50 irradiated with light from the irradiation device 60 guides the incident light to the illuminated region LZ as illumination light by bending the incident light to each region in different directions. And if the incident direction to the optical element 50 is constant, the design and manufacture of the optical element 50 can be simplified.
  • the reflecting surfaces 79a and 84a that can rotate around the axes Ra1 and Ra2 inclined with respect to the normal directions nd1 and nd2 correspond to the scanning path, It preferably has a circular outline. According to this example, it is possible to avoid an increase in the size of the scanning device 70 while effectively using the reflection surfaces 79a and 84a of the scanning devices 75 and 80.
  • the second reflection surface 84 a of the second scanning device 80 is larger than the reflection surface 79 a of the scanning device 75. According to this example, the light whose optical path is expanded by the scanning device 75 can be effectively reflected by the second scanning device 80. That is, the scanning device 70 can avoid the enlargement of the scanning device 70 while enabling the above-described useful optical path control.
  • the light source device 61 includes a plurality of light sources 62a to 62g that emit light of the same wavelength band.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of light sources that emit light of different wavelength bands may be included.
  • the illuminated area LZ can be illuminated with light of a color that cannot be reproduced with a single light source.
  • the light source device 61 may include a plurality of light sources that emit light in wavelength bands corresponding to the three primary colors.
  • the synthesized light applied to the illuminated region is subdivided for each wavelength band and incident on another spatial light modulator 30 for each wavelength band, or light in different wavelength bands is time-divisionally divided.
  • the projection device 20 can project a color image by being emitted and the spatial light modulator 30 forming an image in a time division manner according to the wavelength band of the incident light.
  • the optical element 50 may include a hologram recording medium 57.
  • the light irradiated from the irradiation device 60 and scanned on the hologram recording medium 57 enters each region on the hologram recording medium 57 so as to satisfy the diffraction condition of the hologram recording medium 57. It is incident at an angle.
  • the light incident on each area of the hologram recording medium 57 from the irradiation device 60 is diffracted by the hologram recording medium 57 and illuminates areas overlapping each other at least partially.
  • each area of the hologram recording medium 57 from the irradiation device 60 is diffracted by the hologram recording medium 57 to illuminate the same illuminated area LZ.
  • the light incident on each region of the hologram recording medium 57 from the irradiation device 60 may be superimposed on the illuminated region LZ to reproduce the image of the scattering plate.
  • the spatial light modulator 30 is arranged in the illuminated area LZ illuminated by the illumination device 40, but the present invention is not limited to this example.
  • the incident surface 37a of the homogenizing optical system 37 is disposed in the illuminated region LZ. That is, the light from the illumination device 40 enters the homogenizing optical system 37.
  • the light incident on the homogenizing optical system 37 propagates through the homogenizing optical system 37 while repeating total reflection, and is emitted from the homogenizing optical system 37.
  • the illuminance at each position on the emission surface 37b of the homogenizing optical system 37 is made uniform.
  • an integrator rod can be used as the homogenizing optical system 37.
  • the spatial light modulator 30 is disposed so as to face the exit surface 37b of the uniformizing optical system 37, and the spatial light modulator 30 is illuminated with a uniform light amount.
  • the relay optical system 35 is disposed between the homogenizing optical system 37 and the spatial light modulator 30.
  • the relay optical system 35 includes a first lens 35a and a second lens 35b in this order along the optical path.
  • the position where the spatial light modulator 30 is arranged by the relay optical system 35 is a surface conjugate with the emission surface 37 b of the homogenizing optical system 37. For this reason, also in the example shown in FIG. 17, the spatial light modulator 30 is illuminated with a uniform light amount.
  • an intermediate image is formed in the illuminated area LZ by the illumination device 40 without using the uniformizing optical system 37, and the position of the intermediate image is a position corresponding to the exit surface 37b of the integrator rod 37 in FIG.
  • the optical system 35 may be configured to map this intermediate image onto the spatial light modulator 30.
  • the motor having the shaft member 78 is exemplified as the driving device 76 of the reflection device 75 of the scanning device 70.
  • the present invention is not limited to this example, and various devices, mechanisms, components, members, and the like to which the reflecting member 79 can be connected can be used as the driving device 76.
  • an outer rotor motor, a shaftless motor, a frameless motor, or the like can be used as the driving device 76 that drives the reflecting member 79.
  • the illumination device 40 is incorporated in the projection device 20 and the projection type image display device 10 is shown.
  • the present invention is not limited to this, and the illumination device 40 is used for various applications such as an illumination device for a scanner. Can be applied.

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Abstract

 照明装置(40)は、光学素子(50)と、光学素子上を走査するように光学素子に光を照射する照射装置(60)と、を含む。照射装置は、光を射出する光源装置(61)と、光源装置からの光を反射する反射面(79a)を含む反射部材(79)を有した走査装置(70)と、を含む。反射部材は、反射面の法線方向(nd1)に対して傾斜した回転軸線(Ra1)を中心として回転可能である。光源装置は、複数の光源(62a~62g)と、各光源にそれぞれ対応して設けられた光ファイバ(64a~64g)と、各光ファイバにそれぞれ対応して設けられたコリメートレンズ(67a~67g)と、を有する。

Description

照明装置、投射装置及び光源装置
 本発明は、光学素子と、光学素子上を走査するように光学素子に光を照射する照射装置と、を備えた照明装置に関する。また、本発明は、この照明装置を有する投射装置に関する。さらに、本発明は、入射光の光路を変更する走査装置および光学モジュールに関する。
 例えばJP2012-123381Aに開示されているように、レンズアレイやホログラムからなる光学素子を用いた照明装置が知られている。JP2012-123381Aに開示された照明装置では、光を射出する光源装置と、光源装置からの光の光路を周期的に変化させる走査装置と、を有した照射装置が設けられている。この照射装置は、光学素子上を走査するように光を当該光学素子へ照射する。光学素子の各領域に入射した光は、当該光学素子で整形されて所定の領域を照明するようになる。この照明装置によれば、所定の領域を経時的に異なる方向から照明することができ、当該所定の領域をより均一に照明することができる。また、JP2012-123381Aでは、所定の領域を経時的に異なる方向から照明することに起因して、照明光によって照明される領域上でのスペックル、ならびに、照明された粗面、例えばスクリーンの光拡散によって生じるスペックルを抑制し得ることが報告されている。
 昨今においては、複数のレーザー光源を用いた高出力型の光源装置も検討されている。しかしながら、このような高出力型の光源装置を、上述した走査装置を含む照明装置に適用しようとすると、走査装置の反射面が損傷しやすくなる。結果として、高出力の光源装置から射出した光の進行方向を安定して制御することができない。また、走査装置の耐久性を向上させようとすると、装置の複雑化または大型化といった別の問題が生じてしまう可能性がある。
 本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、光源装置からの高出力光の進行方向を安定して高精度に制御することができる照明装置、この照明装置を含んだ投射装置、並びに、この照明装置に適した光源装置を提供することを目的とする。
 本発明による照明装置は、
 光学素子と、
 前記光学素子上を走査するように前記光学素子に光を照射する照射装置と、を備え、
 前記照射装置は、
 光を射出する光源装置と、
 前記光源装置からの光を反射する反射面を含む反射部材を有した走査装置と、を含み、
 前記反射部材は、前記反射面の法線方向に対して傾斜した回転軸線を中心として回転可能であり、
 前記光源装置は、
 複数の光源と、
 各光源にそれぞれ対応して設けられ、対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバと、
 前記各光ファイバにそれぞれ対応して設けられ、対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズと、を有する。
 本発明による照明装置において、前記複数のコリメートレンズのうちの一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域は、少なくとも部分的に、前記複数のコリメートレンズのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域からずれていてもよい。
 本発明による照明装置において、前記複数のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の各領域は、当該反射面上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による照明装置において、
 前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域は、当該反射面上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
 前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の各領域は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による照明装置において、前記或る一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記反射面上の領域は、前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記反射面上の各領域よりも、大きくなっていてもよい。
 本発明による照明装置において、前記複数のコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による照明装置において、
 前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
 前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズは、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による照明装置において、前記或る一つのコリメートレンズは、前記或る一つのコリメートレンズ以外の各コリメートレンズよりも、大きくなっていてもよい。
 本発明による照明装置において、前記複数の光ファイバの各々の出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による照明装置において、
 前記複数の光ファイバのうちの或る一つの光ファイバの出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
 前記複数の光ファイバのうちの前記或る一つの光ファイバ以外の光ファイバの各出射端は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による光源装置は、
 複数の光源と、
 各光源にそれぞれ対応して設けられ、対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバと、
 前記各光ファイバにそれぞれ対応して設けられ、対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズと、を備える。
 本発明による光源装置において、前記複数のコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による光源装置において、
 前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
 前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズは、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による光源装置において、前記或る一つのコリメートレンズは、前記或る一つのコリメートレンズ以外の各コリメートレンズよりも、大きくなっていてもよい。
 本発明による光源装置において、前記複数の光ファイバの各々の出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による光源装置において、
 前記複数の光ファイバのうちの或る一つの光ファイバの出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
 前記複数の光ファイバのうちの前記或る一つの光ファイバ以外の光ファイバの各出射端は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置していてもよい。
 本発明による投射装置は、
 上述した本発明による照明装置のいずれかと、
 前記照明装置からの光によって照明される空間光変調器と、を備える。
 本発明による投射装置が、前記照明装置からの光を前記空間光変調器に中継するリレー光学系を、さらに備え、
 前記リレー光学系は前記照明装置により形成される中間像を空間光変調器上に写像するようにしてもよい。
 本発明によれば、光源装置からの高出力光の進行方向を高精度に制御することができる。
図1は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、照明装置、投射装置および投射型表示装置の概略構成を示す図である。 図2は、照明装置に含まれた照射装置の光源装置における光ファイバの出射端とコリメートレンズとの位置関係の一例を示す図である。 図3は、光源装置における光ファイバの出射端とコリメートレンズとの位置関係の他の例を示す図である。 図4は、光源装置のコリメートレンズアレイを示す平面図である。 図5は、照射装置の走査装置を示す斜視図である。 図6は、走査装置の反射面を示す平面図である。 図7は、照明装置を模式的に示す側面図である。 図8は、照明装置の光学素子の一例を示す側面図である。 図9は、照明装置の光学素子の他の例を示す側面図である。 図10は、図4に対応する図であって、光源装置の一変形例を示す図である。 図11は、図6に対応する図であって、図10の光源装置と組み合わせて用いられた走査装置の反射面を示す平面図である。 図12は、図1に対応する図であって、走査装置の一変形例を示す図である。 図13は、図5に対応する図であって、図12の走査装置を示す斜視図である。 図14は、図12及び図13の走査装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。 図15は、光学素子の一変形例を示す側面図である。 図16は、投射装置の一変形例を示す図である。 図17は、投射装置の他の変形例を示す図である。 図18は、光源装置の参考例を示す図である。
 以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
 また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
 図1に示す投射型映像表示装置10は、スクリーン15と、映像光を投射する投射装置20と、を有している。投射装置20は、仮想面上に位置する被照明領域LZを照明する照明装置40と、被照明領域LZと重なる位置に配置され照明装置40によって照明される空間光変調器30と、空間光変調器30からのコヒーレント光をスクリーン15に投射する投射光学系25と、を有している。図示された例において、投射光学系25は、フィールドレンズ26とプロジェクションレンズ27とを、光路に沿ってこの順番で含んでいる。すなわち、ここで説明する一実施の形態において、照明装置40は、空間光変調器30を照明するための照明装置として、投射装置20に組み込まれている。とりわけ本実施の形態において、照明装置40は、コヒーレント光によって被照明領域LZを照明し、且つ、照明装置40には、スペックルを目立たなくさせる工夫がなされている。
 まず、照明装置40について説明する。図1に示されているように、照明装置40は、光の進行方向を被照明領域LZへ向ける光学素子50と、光学素子50へ光、とりわけ本例ではコヒーレント光を照射する照射装置60と、を有している。図1に示された例において、照射装置60は、コヒーレント光が光学素子50上を走査するようにして、光学素子50へコヒーレント光を照射するようになっている。したがって、ある瞬間に、照射装置60によってコヒーレント光を照射されている光学素子50上の領域は、光学素子50の表面の一部分となる。
 照射装置60は、特定波長帯域のコヒーレント光を射出する光源装置61と、光源装置61からの光の進行方向を光学素子50に向ける走査装置70と、を有している。なお、走査装置70と光学素子50とによって、光学モジュール45が形成されている。光源装置61は、高出力型の発光源として形成されている。光源装置61は、複数の光源62a~62gと、各光源にそれぞれ対応して設けられた複数の光ファイバ64a~64gと、各光ファイバにそれぞれ対応して設けられた複数のコリメートレンズ67a~67gと、を含んでいる。
 各光源62a~62gは、コヒーレント光を生成するレーザー光源からなっている。光源装置61は、同一波長帯域のレーザー光を生成する複数のレーザー光源を用いることにより、高出力を可能としている。また、光ファイバ64a~64gは、各光源62a~62gで生成された光を搬送するための部材である。したがって、照明装置40よって照明される被照明領域LZから離間した位置に光源62a~62gを配置することも可能となる。すなわち、光ファイバ64a~64gを用いることによって、光源62a~62gの騒音や発熱、光源62a~62g用の冷却設備設置等に効果的に対処することができる。コリメートレンズ67a~67gは、光ファイバ64a~64gから出射する光の光路を調整する部材である。
 図示された例において、一つの光源62a~62gに対応して、光ファイバ64a~64g及びコリメートレンズ67a~67gが一つずつ設けられている。すなわち、各光ファイバ64a~64gの入射端64ax~64gxが、当該光ファイバ64a~64gに対応する光源62a~62gに接続されている。また、各光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyに対面する位置に、当該光ファイバ64a~64gに対応するコリメートレンズ67a~67gが設けられている。図示された実施の形態において、第1~第7光源62a~62gが設けられ、これに対応して、第1~第7光ファイバ64a~64g及び第1~第7コリメートレンズ67a~67gが設けられている。また、図示された例において。七つのコリメートレンズ67a~67gは、保持部材68によって一体的に保持され、コリメートレンズアレイ66を形成している。
 図1に示すように、本実施の形態において、コリメートレンズ67a~67gは、光ファイバ64a~64gから出射する光の進行方向を平行化する。とりわけ、異なる光源62a~62gで生成された光が、互いに平行に進んで、走査装置70へ向かうようになっている。このため、光ファイバ64a~64gは、光の射出方向が互いに一致するように、出射端64ay~64gyの向きを揃えられている。また、コリメートレンズ67a~67gは、光軸が互いに平行となるように、配置されている。
 図2及び図3は、光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyと、コリメートレンズ67a~67gとの位置関係が例示されている。図2及び図3に示された例において、複数のコリメートレンズ67a~67gの間で、コリメートレンズ67a~67gの大きさが一定ではない。このため、図2に示された例では、光ファイバ64a~64gから出射する光の開口数NA(Numerical Aperture)が互いに異なる値に設定される一方で、光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyとコリメートレンズ67a~67gとの距離が、一定に保たれている。一方、図3に示された例では、光ファイバ64a~64gから出射する光のNAが互いに同一であるため、光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyとコリメートレンズ67a~67gとの距離が互いに異なっている。
 また、図2及び図3に示された両方の例において、複数のコリメートレンズ67a~67gは、すべて、第1の仮想平面vfp1上に配置されている。光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyは、図2に示された例において第1の仮想平面vfp1と平行な第2の仮想平面vfp2上に配置されているが、図3に示された例では一定の仮想平面上には配置されていない。また、図示は省略するが、図3に示された形態の変形例として、光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyが第2の仮想平面vfp2上に配置され、その一方で、複数のコリメートレンズ67a~67gが一定の仮想平面上には配置されていないようにしてもよい。
 図4には、コリメートレンズ67a~67gの光軸方向に沿ってコリメートレンズアレイ66を観察した状態が、示されている。図4に示された例において、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの或る一つのコリメートレンズ67aは、第1の仮想平面vfp1に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c1の内部に位置し、且つ、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの或る一つのコリメートレンズ67a以外のコリメートレンズ67b~67gは、一つの仮想の円周又は楕円周c1上に位置している。より具体的には、図4に示された例において、第1~第7コリメートレンズ67a~67gのうちの第1コリメートレンズ67aだけが、第1の仮想平面vfp1に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c1の内部に位置し、且つ、第2~第7コリメートレンズ67b~67gは、一つの仮想の円周又は楕円周c1によって横切られている。このようなコリメートレンズ67a~67gの配置によれば、複数のコリメートレンズを高密度で配列することが可能となる。また、複数のコリメートレンズを高密度で配列する観点から、第2~第7コリメートレンズ67b~67gは、一つの仮想の円周又は楕円周c1上において、等間隔をあけて配列されていることが好ましい。図2に示された例において、第2~第7コリメートレンズ67b~67gは、同一の平面形状を有し、円周c1上に等間隔をあけて配列されている。
 図4には、各コリメートレンズ67a~67gとともに、各コリメートレンズ67a~67gに対応した光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyの位置も示されている。図4に示された例において、コリメートレンズ67a~67gの光軸方向からの観察において、コリメートレンズ67a~67gの光軸と重なる位置に、当該コリメートレンズ67a~67gに対応する光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyが、配置されている。すなわち、複数の光ファイバ64a~64gのうちの或る一つの光ファイバ64aの出射端64ayは、仮想平面vfp2上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c2の内部に位置し、且つ、複数の光ファイバ64a~64gのうちの或る一つの光ファイバ64a以外の光ファイバ64b~64gの各出射端64by~64gyは、一つの仮想の円周又は楕円周c2上に位置している。より具体的には、複数の光ファイバ64a~64gのうちの第1光ファイバ64aの出射端64ayは、第2の仮想平面vfp2上の一つの仮想の円周又は楕円周c2の内部に位置し、且つ、第1光ファイバ64a以外の第2~第7光ファイバ64b~64gの各出射端64by~64gyは、一つの仮想の円周又は楕円周c2上に位置している。なお図2に示された例において、第2~第7光ファイバ64b~64gの各出射端64by~64gyは、円周c2上に等間隔をあけて配列されている。
 また、とりわけ図4に示された例では、或る一つのコリメートレンズ67aは、或る一つのコリメートレンズ67a以外の各コリメートレンズ67b~67gよりも、大きくなっている。すなわち、第1コリメートレンズ67aの光軸方向への投影面積は、第2~第7コリメートレンズ67b~67gの光軸方向への投影面積よりも、大きくなっている。このような形態によれば、後述するように、第1光源62aのみ用いる低出力状態においても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
 以上のような構成からなる光源装置61によれば、広面積に分散させた大光量平行光束、言い換えるとスポット径の大きい大光量平行光束を、走査装置70に向けて放出することができる。そして、光源装置61から放出される光は、後述する理由から、高精度に平行光束化され得る。
 次に、走査装置70について説明する。図示された具体例として、走査装置70は、光源62からの光を反射する反射面79aを有する反射デバイス75と、反射デバイス75に接続された制御器72と、を有している。反射デバイス75の反射面79aの向きは、所定の可動範囲内において繰り返し変動可能となっている。反射面79aの向きが、繰り返し変動することにより、光源装置61から照射された光が、光学素子50上を走査するようになる。
 図示された例において、反射デバイス75は、反射面79aを有した反射部材79と、反射部材79を回転駆動する駆動装置76と、を有している。図1及び図5に示すように、駆動装置76は、一例としてモータとして構成され、ステータとして機能するケーシング77と、ロータとして機能する軸部材78と、を有している。反射部材79は、軸部材78に取り付けられており、軸部材78とともに第1回転軸Ra1を中心として回転可能となっている。ただし、反射面79aは、回転軸線Ra1に対して直交していない。言い換えると、反射面79aの法線方向nd1(図3参照)は、回転軸線Ra1と非平行であり、回転軸線Ra1に対して傾斜している。したがって、反射部材79が、回転軸線Ra1を中心として回転すると、反射面79aは、向きを変化させるようになる。このとき、反射部材79の回転が定速であれば、反射面79aは、回転軸線Ra1と直交する第1仮想直交面Vp1を中心として、周期的に向きを変動させることになる。
 ところで上述した光源装置61との組み合わせにおいて、反射デバイス75の反射面79aは、反射面79aへの法線方向ndからの観察において、円形状または楕円形状となっていることが好ましい。上述した光源装置61から放出される光は、円形状または楕円形状の反射面79a内に効率的に入射することができる。すなわち、駆動装置76によって高速駆動される反射部材79を不必要に大きくすることなく、光源装置61からの光を優れた利用効率で利用することが可能となる。
 ここで、図6には、法線方向ndから観察した場合における反射面79aの平面形状の一例が示されている。また図6には、光源装置61の第1~第7光源62a~62gの各々から放出された光が入射し得るようになる反射面79a上の領域が、それぞれ、第1~第7入射領域ie1~ie7として示されている。図6に示すように、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の領域は、少なくとも部分的に、複数のコリメートレンズのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の領域とかさならないようになっている。とりわけ、図示された例では、複数のコリメートレンズ67a~67gは、第1の仮想平面vfp1上で互いから離間して配列され、且つ、対応する光ファイバ64a~64gからの光の進行方向を互いに同一の方向に平行化する。したがって、図6に示されているように、第1~第7入射領域ie1~ie7は、いずれも重なり合っていない。すなわち、異なる光源62a~62gで生成された光は、任意の瞬間において、反射面79a上における互いに異なる領域に入射している。すなわち、反射面79aを分散して有効に利用することができる。
 また、上述した光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gy及びコリメートレンズ67a~67gの配列に対応して、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの或る一つのコリメートレンズ67aから出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の領域ie1は、当該反射面79a上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c3の内部に位置し、且つ、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの或る一つのコリメートレンズ67a以外のコリメートレンズ67b~67gの各々から出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の各領域ie2~ie7は、一つ仮想の円周又は楕円周c3上に位置している。より具体的には、第1コリメートレンズ67aから出射した光が照射されている反射面79a上の第1入射領域ie1は、反射面79a上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c3の内部に位置し、且つ、第2~第7コリメートレンズ67b~69gの各々から出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の第2~第7入射領域ie2~ie7は、一つ仮想の円周又は楕円周c3に横切られている。なお、コリメートレンズ67a~67gが配列されている第1の仮想平面vfp1が、反射面79aと非平行になっている場合、第2~第7コリメートレンズ67b~69gの中心が円周上に位置していれば、第2~第7入射領域ie2~ie7は楕円周上に位置するようになる。
 とりわけ図示された実施の形態では、任意の瞬間において、或る一つのコリメートレンズ67aから出射した光が照射されている反射面79a上の領域ie1は、或る一つのコリメートレンズ67a以外のコリメートレンズ67b~67gの各々から出射した光が照射されている反射面79a上の各領域ie2~ie7よりも、大きくなっている。より具体的には、任意の瞬間において、第1コリメートレンズ67aから出射した光が照射されている反射面79a上の第1入射領域ie1の面積は、第2~第7コリメートレンズ67b~67gの各々から出射した光が照射されている反射面79a上の各領域ie2~ie7の面積よりも、大きくなっている。このような形態によれば、後述するように、第1光源62aのみ用いる低出力状態においても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
 次に、光学素子50について説明する。光学素子50は、各領域への入射光を当該領域の位置に応じた特定の方向に向ける光路制御機能を有している。ここで説明する光学素子50は、各領域への入射光の進行方向を補正して所定の領域LZに向ける。この領域が、被照明領域LZとなる。すなわち、光学素子50の入射面を平面分割してなる各領域に照射された照射装置60からの光は、光学素子50を経由した後に、少なくとも一部分において重なり合う領域を照明するようになる。
 一例として、図1及び図8に示された例において、光学素子50は、照射装置60からの光の入射方向に対応して形成されたレンズアレイ51を含んで構成され得る。ここで「レンズアレイ」とは、単位レンズとも呼ばれる小さなレンズの集合体であり、屈折または反射によって光の進行方向を偏向させる素子として機能する。図示された例において、光学素子50は、各単位レンズ51aに対応する各領域に入射する光を、それぞれ、少なくとも被照明領域LZの全域に入射するように拡散させる。すなわち、光学素子50は、各領域に照射装置60から入射する光を拡散させることによって、同一の被照明領域LZを照明する。
 図8に示された一具体例において、光学素子50は、凸レンズからなる単位レンズ51aを敷き詰めてなるフライアイレンズとして構成されたレンズアレイ51と、レンズアレイ51に対向して配置されたコンデンサレンズ52またはフィールドレンズと、を有している。図8の光学素子50において、レンズアレイ51が、光学素子50の最入光側に配置されており、照射装置60からの光を受ける。レンズアレイ51をなす各単位レンズ51aは、所定の発散光束をなす光線の光路をたどるようにして入射する光を、一点に収束させることができる。そして、コンデンサレンズ52は、各単位レンズ51aによる収束点によって画成される面上に配置され、各凸レンズからの光を、被照明領域LZに向ける。とりわけ、コンデンサレンズ52によれば、各凸レンズからの光を、同一の被照明領域LZのみに向けることができ、各方向からの照明光を被照明領域LZに重畳させる。なお、照射装置60から照射される発散光の発散角度を制御するため、レンズアレイ51の入射前となる光路上にコリメータレンズ等の調整手段を設けるようにしてもよい。
 また、図9に示された他の具体例において、光学素子50は、図8に示されたレンズアレイ51及びコンデンサレンズ52に加えて、これらの間に配置された第2レンズアレイ53をさらに有している。図9に示された例において、第2レンズアレイ53も、レンズアレイ51と同様に、凸レンズからなる単位レンズ53aを敷き詰めるようにして形成されたフライアイレンズとして構成されている。第2レンズアレイ53は、レンズアレイ51の各単位レンズ51aによる収束点上に各単位レンズ53aが位置するよう、配置されている。図9の光学素子50において、第2レンズアレイ53の各単位レンズ53aは、レンズアレイ51からの光を発散させる。そして、第2レンズアレイ53の各単位レンズ53aからの発散光は、コンデンサレンズ52によって、被照明領域LZに重畳される。
 次に、空間光変調器30について説明する。空間光変調器30は、被照明領域LZに重ねて配置される。そして、空間光変調器30は、照明装置40によって照明され、変調画像を形成する。照明装置40からの光は、上述したように被照明領域LZの全域のみを照明する。したがって、空間光変調器30の入射面は、照明装置40によって光を照射される被照明領域LZと同一の形状および大きさであることが好ましい。この場合、照明装置40からの光を、変調画像の形成に高い利用効率で利用することができるからである。
 空間光変調器30は、特に制限されることなく、種々の公知の空間光変調器を利用することができる。例えば、偏光を利用することなく変調画像を形成する空間光変調器、例えばデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)や、偏光を利用して変調画像を形成する透過型の液晶マイクロディスプレイや反射型のLCOS(Liquid Crystal On Silicon)を、空間光変調器30として用いることができる。
 図1に示された例のように、空間光変調器30が、透過型の液晶マイクロディスプレイである場合、照明装置40によって面状に照明される空間光変調器30が、画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、空間光変調器30をなすディスプレイの画面上に変調画像が形成されるようになる。こうして得られた変調画像は、最終的には、投射光学系25によって、等倍で或いは変倍されてスクリーン15へ投射される。これにより、観察者は、スクリーン15上に投射された当該画像を観察することができる。スクリーン15は、透過型スクリーンとして構成されていてもよいし、反射型スクリーンとして構成されていてもよい。
 次に、以上の構成からなる照明装置40、投射装置20および投射型映像表示装置10の作用について説明する。
 まず、照射装置60は、光学素子50上を走査するように光学素子50へコヒーレント光を照射する。具体的には、光源装置61の各光源62a~62gで特定波長帯域のコヒーレント光が生成される。各光源62a~62gで生成された光は、当該光源62a~62gに対応する光ファイバ64a~64g内を伝播して、光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyから出射する。光ファイバ64a~64gから出射した光は、出射端64ay~64gyに対面する位置に配置されたコリメートレンズ67a~67gで平行光束化される。そして、以上のようにして、照射装置60は、大光量平行光束を、走査装置70に向けて照射する。
 以上のように本実施の形態では、各光源62a~62g毎に区分けして、生成された光の搬送および平行光束への整形を実施している。このような本実施の形態によれば、次の理由から、光源装置61から走査装置70へ照射される光を高精度に平行光束化することが可能となる。
 多数の光源から放出される大光量光を合成して光ファイバ99で搬送する場合、図18に示すように、光ファイバ99の出射端99yの面積も大面積化する必要が生じる。この場合、光ファイバ99からの出射光の進行方向は、当該光ファイバ99の構成に対応した特定の角度範囲内に向けられる。しかしながら、光ファイバ99からの出射光は、この特定の角度範囲内の方向に発散する発散光束の光路を辿るようにして、出射端99yの各位置から射出する。すなわち、光ファイバ99からの出射光は、厳密には、発散した面状光となっている。この場合、光ファイバ99の出射端99yに対面して配置されたコリメートレンズ98により、光ファイバ99から放出された光の光軸を調整することは可能であるが、すべての光の光路を高精度に平行化することはできない。これに対して、図2や図3に示された本実施の形態による光源装置61によれば、各光源62a~62g毎に別の光ファイバ64a~64gを用いているので、光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyを大口径とする必要がない。このため、光源装置61から放出される光は、高精度に平行光束化され得る。
 次に、光源装置61から走査装置70へ進んだコヒーレント光は、走査装置70において、反射デバイス75の反射面79aで反射して進行方向を変えられる。反射面79aの向きは、周期的に変化している。この結果、図5及び図7から理解され得るように、光学素子50上へのコヒーレント光の入射位置も、周期的に変化するようになる。
 光学素子50の各領域に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子50での光路調整機能により、被照明領域LZに重畳されるようになる。すなわち、照射装置60から光学素子50の各領域に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子50で拡散ないしは拡げられて、被照明領域LZの全域に入射するようになる。このようにして、照射装置60は、被照明領域LZをコヒーレント光で照明することができる。
 図1に示すように、投射装置20においては、照明装置40の被照明領域LZと重なる位置に空間光変調器30が配置されている。このため、空間光変調器30は、照明装置40によって面状に照明され、画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、映像を形成するようになる。この映像は、投射光学系25によってスクリーン15に投射される。スクリーン15に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。
 ところで、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。一方、ここで説明する照明装置40によれば、次に説明するように、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
 スペックルを目立たなくさせるには、偏光・位相・角度・時間といったパラメータを多重化し、モードを増やすことが有効であるとされている。ここでいうモードとは、互いに無相関なスペックルパターンのことである。例えば、複数のレーザー光源から同一のスクリーンに異なる方向からコヒーレント光を投射した場合、レーザー光源の数だけ、モードが存在することになる。また、同一のレーザー光源からのコヒーレント光を、時間を区切って異なる方向から、スクリーンに投射した場合、人間の目で分解不可能な時間の間にコヒーレント光の入射方向が変化した回数だけ、モードが存在することになる。そして、このモードが多数存在する場合には、光の干渉パターンが無相関に重ねられ平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルが目立たなくなるものと考えられている。
 上述した照明装置40では、コヒーレント光が、光学素子50上を走査するように光学素子50に照射される。また、照射装置60から光学素子50の各領域に入射したコヒーレント光は、それぞれ、同一の被照明領域LZの全域をコヒーレント光で照明するが、当該被照明領域LZを照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。そして、コヒーレント光が入射する光学素子50上の領域が経時的に変化するため、被照明領域LZへのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。
 被照明領域LZを基準にして考えると、被照明領域LZ内の各領域には絶えずコヒーレント光が入射してくるが、その入射方向は、図1に矢印A1で示すように、常に変化し続けることになる。結果として、空間光変調器30の透過光によって形成された映像の各画素をなす光が、図1に矢印A2で示すように経時的に光路を変化させながら、スクリーン15の特定の位置に投射されるようになる。
 以上のことから、上述してきた照明装置40を用いることによれば、映像を表示しているスクリーン15上の各位置において時間的にコヒーレント光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察されることになる。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、スクリーン15に表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
 なお、人間によって観察される従来のスペックルには、スクリーン15上でのコヒーレント光の散乱を原因とするスクリーン側でのスペックルだけでなく、スクリーンに投射される前におけるコヒーレント光の散乱を原因とする投射装置側でのスペックルも発生し得る。この投射装置側で発生したスペックルパターンは、空間光変調器30を介してスクリーン15上に投射されることによって、観察者に認識され得るようにもなる。しかしながら、本実施の形態によれば、コヒーレント光が光学素子50上を連続的に走査し、そして光学素子50の各領域に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器30が重ねられた被照明領域LZの全域を照明するようになる。すなわち、光学素子50が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域LZ、さらには、空間光変調器30を介してスクリーン15を照明するようになる。このような光学素子50での新たな波面の形成により、投射装置側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。
 ところで、光源装置61からの光の光路を変化させる走査装置70は、光源装置61からの光を反射する反射部材79を含んだ反射デバイス75を有している。反射デバイス80の反射部材79は、反射面79aの法線方向nd1と非平行な回転軸線Ra1を中心として、回転するようになっている。したがって、反射部材79が回転すると、反射面79aの向きが経時的に変化し、且つ、反射面79aの向きの変化は周期性を持つようになる。このため、反射面79aで反射した光の進行方向は経時的に変化し、且つ、反射光の進行方向の変化は周期性を持つようになる。とりわけこのような反射デバイス75によれば、コンパクトな構成及び簡易な制御により、光路を大きく変化させることができる。加えて、反射デバイス75は、反射面79aの向きの変化にともなって、占有スペースを大きく変化させることはない。したがって、本実施の形態によれば、省スペースを図りながら、光学素子50上の広い領域に亘った入射光の走査が可能となる。
 また、図5から理解され得るように、図示された走査装置70を用いた場合、照射装置60から光学素子50上に入射する光の光学素子50上での走査経路は、矢印ARxで示すように、円形状となる。すなわち、簡易な構成の走査装置70を用いながら、光学素子50上での光の入射位置を広範囲に分布させること、言い換えると、大きく広げることができる。これにより、光学素子50の大きさを有効に利用して、被照明領域LZの各位置へ向かう照明光の入射角度範囲を大きく広げることができる。結果として、スペックルを目立たなくさせることができる。
 そして、本実施の形態によれば、反射面79aの法線方向nd1に対して傾斜した回転軸線Ra1を中心として当該反射面79aを回転させる走査装置70との組み合わせにおいて、光源装置61は、複数の光源62a~62gと、各光源62a~62gにそれぞれ対応して設けられ対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバ64a~64gと、各光ファイバ64a~64gにそれぞれ対応して設けられ対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズ67a~67gと、を有している。このような本実施の形態によれば、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの任意の一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の領域が、少なくとも部分的に、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている反射面79a上の領域と重ならないようにすることができる。すなわち、反射面79aの広い領域に光源装置61からの光を分散して照射することが可能となる。したがって、反射面79aが受光する光のパワー密度を低下させることができ、これにより、反射面79aの劣化を効果的に防止することができる。また、反射面79aの有効利用を図ることができるので、反射面79aを小型化することができる。結果として、高出力の照明装置40を効果的に小型化することができる。
 また、このような本実施の形態によれば、複数の光源62a~62gから射出した光を、合成した状態ではなく、複数の光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyの各々から分散して射出することができる。したがって、合成光を用いる場合と比較して、各光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyの開口面積を小さくすること、言い換えると各光ファイバ64a~64gの出射端64ay~64gyから射出する光のスポット径を小さくすることができる。このため、光ファイバ64a~64gから射出する光の進行方向を、コリメートレンズ67a~67gを用いて、より高精度に平行化することが可能となる。結果として、光の進行方向をより高精度に制御することが可能となり、被照明領域をより高効率で照明することができる。
 すなわち、以上のような本実施の形態によれば、光源装置61からの高出力光の進行方向を、十分に小型化した走査装置70によって、反射面79aの劣化を抑制しながら、高精度に制御することができる。この結果、照明装置40によって所望の領域LZを所望の方向から高精度に明るく照明することができる。
 また本実施の形態によれば、図4に示すように、複数の光ファイバ64a~64gのうちの或る一つの光ファイバ64aの出射端64ayは、第2の仮想平面vfp2上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c2内に位置し、且つ、複数の光ファイバ64a~64gのうちの前記或る一つの光ファイバ64a以外の光ファイバ64b~64gの各出射端64by~64gyは、前記一つの仮想の円周又は楕円周c2上に位置している。この光ファイバ64a~64gの構成にともなって、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの或る一つの第1コリメートレンズ67aは、第1の仮想平面vfp1に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c1内に位置し、且つ、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの前記或る一つのコリメートレンズ67a以外のコリメートレンズ67b~67gは、前記一つの仮想の円周又は楕円c1周上に位置している。さらに、以上の光源装置61の構成にともなって、図6に示すように、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの前記或る一つのコリメートレンズ67aから出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の入射領域ie1は、当該反射面79a上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c3内に位置し、且つ、複数のコリメートレンズ67a~67gのうちの前記或る一つのコリメートレンズ67a以外のコリメートレンズ67b~67gの各々から出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の各入射領域ie2~ie7は、前記一つの仮想の円周又は楕円周c3上に位置している。このような本実施の形態では、光源装置61からの光を反射面79a上にさらに均一に分散して照射されるようになっている。したがって、反射面79aの劣化をさらに効率的に回避することができ、且つ、反射面79aのさらに有効な利用を実現することができる。
 さらに本実施の形態によれば、図4に示すように、前記或る一つのコリメートレンズ67aは、前記或る一つのコリメートレンズ67a以外の各コリメートレンズ67b~67gよりも、大きくなっている。これにともなって、図6に示すように、任意の瞬間において、前記或る一つのコリメートレンズ67aから出射した光が照射されている反射面69a上の入射領域ie1は、前記或る一つのコリメートレンズ67a以外のコリメートレンズ67b~67gの各々から出射した光が照射されている反射面69a上の各領域ie2~ie7よりも、大きくなっている。このような本実施の形態によれば、限られた大きさの反射面79aにより均一に分散させて、光源装置61からの光を照射することが可能となる。
 また本実施の形態によれば、光源装置61が、複数の光源62a~62gと、各光源62a~62gにそれぞれ対応して設けられた光ファイバ64a~64g及びコリメートレンズ67a~67gと、を有している。このような光源装置61を用いた場合、各光源62a~62gの出力を入り切りすることにより、光源装置61全体としての出力を調整することができる。そして本実施の形態によれば、前記或る一つのコリメートレンズ67aがその他のコリメートレンズ67b~67gよりも大きくなっており、これにともなって、前記或る一つのコリメートレンズ67aを経た光が照射されている反射面79a上の入射領域ie1が、その他のコリメートレンズ67b~67gの各々を経た光が照射されている反射面79a上の各入射領域ie2~ie7よりも大きくなっている。このような実施の形態によれば、前記或る一つのコリメートレンズ67aを経た光が走査する光学素子50上の走査範囲が、その他のコリメートレンズ67b~67gの各々を経た光が走査する光学素子50上の走査範囲よりも大きくなる。図7には、第1コリメートレンズ67aを経た光が走査する光学素子50上の走査範囲se1が、第2及び第3コリメートレンズ67b,67cを経た光が走査する光学素子50上の走査範囲se2,se3よりも大きくなることが、示されている。したがって、複数の光源62a~62gのうちの一つの光源62aのみを用いる場合にも、光学素子50上の大面積の範囲内を光が走査することになる。すなわち、本実施の形態によれば、複数の光源62a~62gのうちの一つの光源62aだけを使用する場合にも、反射面79a上の中央に位置する比較的に広い領域に光を入射させることができるため、このような利用においても、光学素子50の広い領域se1に光が入射するようになる。これにより、使用する光源62a~62gの数量によらず、言い換えると出力の大小に依存することなく、スペックル低減機能が十分に発揮されるようになる。
 以上に説明してきたように、本実施の形態によれば、光源装置61からの高出力光の進行方向を、十分に小型化した走査装置70によって、反射面79aの劣化を抑制しながら、高精度に制御することができる。この結果、照明装置40によって所望の領域LZを所望の方向から高精度に照明することができる。
 上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
 上述した実施の形態において説明した、光ファイバ64a~64gの配置、コリメートレンズ67a~67gの配置、各光源62a~62gからの光の反射面79a上における入射領域ie1~ie7の配置は、例示に過ぎない。一例として、反射面79a上の各領域へより均一に光を入射させる観点から、図10及び図11に一例を示すように、種々の変更が可能である。
 図10は、図4に対応する図であって、コリメートレンズ67a~67gの光軸方向に沿ってコリメートレンズアレイ66の一変形例を観察した状態が、示されている。図10に示された例において、複数のコリメートレンズ67a~67fは、第1の仮想平面vfp1に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c1上に位置している。とりわけ図10に示された例において、第1~第6コリメートレンズ67a~67fは、同一な平面形状を有し、円周c1上に等間隔をあけて配列されている。また、図10には、各コリメートレンズ67a~67fとともに、各コリメートレンズ67a~67fに対応した第1~第6光ファイバ64a~64fの出射端64ay~64fyの位置も示されている。図10に示された例において、コリメートレンズ67a~67gの光軸方向からの観察において、コリメートレンズ67a~67fの光軸と重なる位置に、当該コリメートレンズ67a~67fに対応する光ファイバ64a~64fの出射端64ay~64fyが、配置されている。すなわち、複数の光ファイバ64a~64fの出射端64ay~64fyは、仮想平面vfp2上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c2上に位置している。とりわけ図10に示された例において、第1~第6光ファイバ64b~64fの各出射端64ay~64fyは、円周c2上に等間隔をあけて配列されている。
 また、図11には、図10に示された各コリメートレンズ67a~67gを経た光が入射し得るようになる反射面79a上の第1~第6入射領域ie1~ie6が示されている。図11に示された例においても、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ67a~67fのうちの一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の領域は、少なくとも部分的に、複数のコリメートレンズ67a~67fのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の領域と重ならないようになっている。さらに図10に示された例において、第1~第6コリメートレンズ67a~67fは、第1の仮想平面vfp1上で互いから離間して配列され、且つ、対応する第1~第6光ファイバ64a~64fからの光を互いに同一の方向に平行光束化する。したがって、図11に示されているように、第1~第6入射領域ie1~ie6は、いずれも重なり合っていない。そして、図11に示された例では、任意の瞬間において、複数のコリメートレンズ67a~67fの各々から出射した光が照射されている走査装置70の反射面79a上の入射領域ie1~ie6は、当該反射面79a上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周c3上に位置している。
 図10及び図11に示された例においても、上述の実施の形態と同様に、異なる光源62a~62gで生成された光は、任意の瞬間において、反射面79a上における互いに異なる領域ie1~ie6に入射している。すなわち、反射面79aの広い範囲に光を分散して入射させることができ、このような反射面79aの有効利用を図ることで上述の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
 さらに別の変形例として、上述した実施の形態において、走査装置70が、一つの反射デバイス75を有する例を示したが、これに限られない。一例として、主に図12~図14を参照して以下に説明するように、走査装置70が、上述した反射デバイス75に加え、反射デバイス75の反射面79aからの光を反射する第2反射面84aを含んだ第2反射デバイス80を、さらに有するようにしてもよい。
 図12~図14に示された例において、第2反射デバイス80は、上述した反射デバイス75と同様に構成され得る。すなわち、第2反射デバイス80は、第2反射面84aを有した第2反射部材84と、第2反射部材84を回転駆動する第2駆動装置81と、を有している。第2駆動装置81は、ケーシング82と、ケーシング82に回転可能に保持された軸部材83と、を有している。軸部材83は、その軸線方向と一致する第2回転軸Ra2を中心として回転可能となっている。第2反射部材84は、軸部材83に取り付けられており、軸部材83とともに第2回転軸Ra2を中心として回転可能となっている。ただし、第2反射面84aは、回転軸線Ra2に対して直交していない。言い換えると、第2反射面84aの法線方向nd2は、回転軸線Ra2と非平行であり、回転軸線Ra2に対して傾斜している。したがって、第2反射部材84が、回転軸線Ra2を中心として回転すると、第2反射面84aは、向きを変化させるようになる。このとき、第2反射部材84の回転が定速であれば、第2反射面84aは、回転軸線Ra2と直交する第2仮想直交面Vp2を中心として、周期的に向きを変動させることになる。
 ここで、反射デバイス75の反射面79aの向きの変動と、第2反射デバイス80の第2反射面84aの向きの変動が、同期するようにしてもよい。すなわち、反射面79aの向き及び第2反射面84aの向きの一方は、他方の向きに応じて所定の向きを向くようにしてもよい。とりわけ、反射面79aの向きと第2反射面84aの向きとが互いに平行となるよう、反射面79aと第2反射面84aとが動作するようにしてもよい。
 図12及び図13に示された例において、反射面79aの回転軸線Ra1と第2反射面84aの回転軸線Ra2は平行となっている。また、反射面79aの回転軸線Ra1を中心とした回転の向きと、第2反射面84aの回転軸線Ra2を中心とした回転の向きは、同一の向きとなっている。そして、反射面79aの回転周期と第2反射面84aの回転周期は同一となっている。この結果、反射面79aと第2反射面84aは、互いに対して平行な状態に維持される。なお、反射面79aの回転軸線Ra1を中心とした回転の向きは、回転軸線Ra1に沿って一方の側から他方の側へ反射面79aを観察した場合における反射面79aの回転の向き(図13における矢印AR1)であり、第2反射面84aの回転軸線Ra2を中心とした回転の向きは、回転軸線Ra1と平行な回転軸線Ra2に沿って前記一方の側から前記他方の側へ第2反射面84aを観察した場合における第2反射面84aの回転の向き(図13における矢印AR2)である。
 図14には、制御器72による、反射面79a及び第2反射面84aの向きを制御する方法の一例が示されている。図14に示された例では、走査装置70の動作が開始すると、まず、反射面79aを回転駆動する駆動装置76の位相を検出する。同時に、第2反射面84aを回転駆動する第2駆動装置81の位相を検出する。そして、制御器72は、駆動装置76の位相および第2駆動装置81の位相のずれ量を特定する。制御器72は、特定された位相のずれ量に基づき、駆動装置76の位相および第2駆動装置81の位相を同一にするよう、駆動装置76及び第2駆動装置81を調整する。これにより、反射デバイス75の反射面79aと、第2反射デバイス80の第2反射面84aとが、平行に保持されて、それぞれ対応する駆動装置76,81によって回転駆動される。
 図14に示された制御方法では、走査装置70の動作が終了するまでの間、例えば連続的に又は一定間隔をあけて、駆動装置76の位相および第2駆動装置81の位相が確認される。駆動装置76,81間で位相にずれが生じている場合には、当該ずれを解消して、駆動装置76の位相および第2駆動装置81の位相を合わせる。このようにして、反射面79aと第2反射面84aは、回転駆動されている間、互いに対して平行な状態に維持され得る。
 以上のようにして、反射面79aと第2反射面84aが平行に維持されると、第2反射面84aから進み出る光の進行方向は、反射面79aへ入射する光の進行方向と平行になる。一方、光源装置61のコリメートレンズアレイ66が固定されており、光源装置61から射出される光は、常に一定方向から反射デバイス75へ向かう。すなわち、反射面79aへ入射する光源装置61からの光の進行方向は、常に一定である。したがって、第2反射デバイス80の第2反射面84aで反射された光は、常に一定の向きに進む。図示された例では、照射装置60から光学素子50へ向けて、常に一定の方向から光が入射している。すなわち、照射装置60からの光は、平行光束をなす光線の光路を辿るようにして、光学素子50へ入射することになる。
 このように、照射装置60からの出射光が一定の方向になると、当該出射光の取り扱い、例えば搬送が、非常に容易となる。また、発散光束の場合と異なり、照射装置60からの出射光が通過することになる光路幅は一定であり、光路幅の変動が生じない。したがって、照明装置40が大型化してしまうことを効果的に回避することができる。また、照射装置60から光を照射される光学素子50は、その各領域への入射光を異なる方向に曲げることによって、入射光を照明光として被照明領域LZに誘導している。そして、光学素子50への入射方向が一定となっていれば、光学素子50の設計及び製造を簡易化することができる。
 なお、装置の大型化を回避する観点からすれば、その法線方向nd1,nd2に対して傾斜した軸Ra1,Ra2を中心として回転可能な反射面79a,84aは、走査経路に対応して、円形状の輪郭を有していることが好ましい。この例によれば、走査デバイス75,80の反射面79a,84aを有効に利用しながら、走査装置70の大型化を回避することができる。また、第2走査デバイス80の第2反射面84aが、走査デバイス75の反射面79aよりも大きくなっていることが好ましい。この例によれば、走査デバイス75によって光路が拡大された光を、第2走査デバイス80によって有効に反射することができる。すなわち、走査装置70によって上述した有用な光路制御を可能にしながら、走査装置70の大型化を回避することができる。
 さらに別の変形例として、上述した実施の形態において、光源装置61が、同一波長帯域の光を射出する複数の光源62a~62gを含む例を示したが、これに限られず、光源装置61が、異なる波長帯域の光を射出する複数の光源を含むようにしてもよい。この場合、単一の光源では再現することのできない色の光で、被照明領域LZを照明することが可能となる。また、光源装置61が、三原色のそれぞれに対応する波長帯域の光を射出する複数の光源を含んでいてもよい。この例では、被照明領域に照射される合成光を波長帯域毎に再分割して波長帯域毎に別の空間光変調器30に入射させることにより、或いは、異なる波長帯域の光を時分割で射出し且つ空間光変調器30が入射光の波長帯域に応じて画像を時分割的に形成することにより、投射装置20がカラー映像を投射することができる。
 さらに上述した実施の形態において、光学素子50が、レンズアレイ51を含んで構成される例を示したが、これに限られない。図15に示すように、光学素子50が、ホログラム記録媒体57を含むようにしてもよい。図15に示された例において、照射装置60から照射されてホログラム記録媒体57上を走査する光は、ホログラム記録媒体57上の各領域に、当該ホログラム記録媒体57の回折条件を満たすような入射角度で、入射するようになっている。照射装置60からホログラム記録媒体57の各領域に入射した光は、それぞれ、ホログラム記録媒体57で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明する。図15に示された例では、照射装置60からホログラム記録媒体57の各領域に入射した光は、それぞれ、ホログラム記録媒体57で回折されて同一の被照明領域LZを照明するようになっている。例えば、照射装置60からホログラム記録媒体57の各領域に入射した光が、それぞれ、被照明領域LZに重ねて散乱板の像を再生するようにしてもよい。
 さらに上述した実施の形態では、照明装置40によって照明される被照明領域LZに空間光変調器30が配置されていたが、この例に限られない。一例として、図16及び図17に示された例では、被照明領域LZに均一化光学系37の入射面37aが配置されている。すなわち、照明装置40からの光は、均一化光学系37に入射するようになる。均一化光学系37に入射した光は、全反射を繰り返しながら均一化光学系37内を伝搬して、均一化光学系37から出射する。このような均一化光学系37の出射面37b上の各位置での照度は、均一化されることになる。均一化光学系37として、例えばインテグレータロッドを用いることができる。
図16に示された例では、空間光変調器30が、均一化光学系37の出射面37bに直面するように配置され、空間光変調器30が均一な光量にて照明されるようになっている。一方、図17に示された例においては、均一化光学系37と空間光変調器30との間にリレー光学系35が配置されている。この例において、リレー光学系35は、第1のレンズ35a及び第2のレンズ35bを、光路に沿ってこの順で含んでいる。リレー光学系35によって、空間光変調器30が配置されている位置は、均一化光学系37の出射面37bと共役な面となっている。このため、図17に示された例においても、空間光変調器30は、均一な光量にて照明される。また、均一化光学系37を用いずに、照明装置40によって被照明領域LZに中間像を形成し、中間像の位置は図17のインテグレータロッド37の出射面37bに対応する位置であり、リレー光学系35は、この中間像を空間光変調器30に写像する態様も可能である。
 さらに、上述した実施の形態において、走査装置70の反射デバイス75の駆動装置76として、軸部材78を有するモータを例示した。しかしながら、この例に限られず、駆動装置76として、反射部材79が接続可能な種々の装置、機構、部品、部材等を用いることができる。例えば、アウターロータモータ、シャフトレスモータ、フレームレスモータ等を、反射部材79を駆動する駆動装置76として用いることができる。
 さらに、上述した実施の形態において、照明装置40が、投射装置20及び投射型映像表示装置10に組み込まれた例を示したが、これに限られず、スキャナ用の照明装置等、種々の用途に適用され得る。
 なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

Claims (18)

  1.  光学素子と、
     前記光学素子上を走査するように前記光学素子に光を照射する照射装置と、を備え、
     前記照射装置は、
     光を射出する光源装置と、
     前記光源装置からの光を反射する反射面を含む反射部材を有した走査装置と、を含み、
     前記反射部材は、前記反射面の法線方向に対して傾斜した回転軸線を中心として回転可能であり、
     前記光源装置は、
     複数の光源と、
     各光源にそれぞれ対応して設けられ、対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバと、
     前記各光ファイバにそれぞれ対応して設けられ、対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズと、を有する、照明装置。
  2.  前記複数のコリメートレンズのうちの一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域は、少なくとも部分的に、前記複数のコリメートレンズのうちの当該一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域からずれている、請求項1に記載の照明装置。
  3.  前記複数のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の各領域は、当該反射面上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項1又は2に記載の照明装置。
  4.  前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の領域は、当該反射面上に位置する一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
     前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記走査装置の前記反射面上の各領域は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項1又は2に記載の照明装置。
  5.  前記或る一つのコリメートレンズから出射した光が照射されている前記反射面上の領域は、前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズの各々から出射した光が照射されている前記反射面上の各領域よりも、大きい、請求項4に記載の照明装置。
  6.  前記複数のコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置。
  7.  前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
     前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズは、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項1,2,4及び5のいずれか一項に記載の照明装置。
  8.  前記或る一つのコリメートレンズは、前記或る一つのコリメートレンズ以外の各コリメートレンズよりも、大きい、請求項7に記載の照明装置。
  9.  前記複数の光ファイバの各々の出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項1,2,3及び6のいずれか一項に記載の照明装置。
  10.  前記複数の光ファイバのうちの或る一つの光ファイバの出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
     前記複数の光ファイバのうちの前記或る一つの光ファイバ以外の光ファイバの各出射端は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項1,2,4,5,7及び8のいずれか一項に記載の照明装置。
  11.  複数の光源と、
     各光源にそれぞれ対応して設けられ、対応する光源から射出した光が伝播する複数の光ファイバと、
     前記各光ファイバにそれぞれ対応して設けられ、対応する光ファイバから出射する光の光路を調整する複数のコリメートレンズと、を備える、光源装置。
  12.  前記複数のコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項11に記載の光源装置。
  13.  前記複数のコリメートレンズのうちの或る一つのコリメートレンズは、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
     前記複数のコリメートレンズのうちの前記或る一つのコリメートレンズ以外のコリメートレンズは、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項11に記載の光源装置。
  14.  前記或る一つのコリメートレンズは、前記或る一つのコリメートレンズ以外の各コリメートレンズよりも、大きい、請求項13に記載の光源装置。
  15.  前記複数の光ファイバの各々の出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項11又は12に記載の光源装置。
  16.  前記複数の光ファイバのうちの或る一つの光ファイバの出射端は、一つの仮想の円周又は楕円周内に位置し、且つ、
     前記複数の光ファイバのうちの前記或る一つの光ファイバ以外の光ファイバの各出射端は、前記一つの仮想の円周又は楕円周上に位置している、請求項11,13及び14のいずれか一項に記載の光源装置。
  17.  請求項1~10のいずれか一項に記載された照明装置と、
     前記照明装置からの光によって照明される空間光変調器と、を備える、投射装置。
  18. 前記照明装置からの光を前記空間光変調器に中継するリレー光学系を、さらに備え、
     前記リレー光学系は前記照明装置により形成される中間像を空間光変調器上に写像することを特徴とする、請求項17に記載の投射装置。
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