(57)【要約】  複数の映像を表示でき、スペックルを目立たなくさせることができ且つ光学系を小型化できる投射装置および投射型映像表示装置を提供する。  投射装置２０は、コヒーレント光を複数の領域に拡散するよう各位置に情報が多重記録されたホログラム記録媒体５５を含む光学素子５０と、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するように、光学素子にコヒーレント光を照射する照射装置６０と、照射装置６０からホログラム記録媒体５５に入射して複数の領域に拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器３０−１〜３０−３と、各空間光変調器上に得られる各変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系２５−１〜２５−３と、を有する。ホログラム記録媒体の各位置に入射して拡散されたコヒーレント光は、複数の空間光変調器を重ねて照明する。
2012033171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
コヒーレント光を複数の領域に拡散するよう各位置に情報が多重記録されたホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体に入射して前記複数の領域に拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射して拡散された前記コヒーレント光は、複数の空間光変調器を重ねて照明する、
投射装置。
【請求項２】
複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
コヒーレント光を拡散し得るホログラム記録媒体を含み、ホログラム記録媒体は複数の領域を有する、光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の前記各領域に入射して拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記ホログラム記録媒体の前記各領域に存在する各位置に入射して拡散された前記コヒーレント光は、それぞれ、対応する空間光変調器を重ねて照明する、
投射装置。
【請求項３】
前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有する、請求項１に記載の投射装置。
【請求項４】
前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、当該発散光束は前記ホログラム記録媒体に入射される、請求項３に記載の投射装置。
【請求項５】
前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、
前記発散光束を構成する各光を一定の方向に進ませて平行光束を構成し、当該平行光束を前記ホログラム記録媒体に入射させる平行光生成手段をさらに有する、請求項３に記載の投射装置。
【請求項６】
前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記光源は、複数のコヒーレント光を放射する複数の光源部を有し、
前記複数の光源部から放射された前記複数のコヒーレント光は、前記走査デバイス上の同一点に照射され、
前記走査デバイス上の前記同一点で反射された各コヒーレント光は、それぞれ前記同一点からの発散光束を構成し、当該各発散光束は前記ホログラム記録媒体における対応する領域に入射される、請求項２に記載の投射装置。
【請求項７】
前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記光源は、複数のコヒーレント光を略平行な方向に放射する複数の光源部を有し、
前記複数の光源部から放射された前記各コヒーレント光は、前記走査デバイス上の対応する点に照射され、
前記走査デバイス上の前記各点で反射された各コヒーレント光は、対応する各点からの発散光束を構成し、当該各発散光束は前記ホログラム記録媒体における対応する領域に入射される、請求項２に記載の投射装置。
【請求項８】
複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
それぞれが入射光の進行方向を変化させ得る複数の光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記各光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記各光拡散素子に入射して進行方向が変化させられたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記光学素子の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、対応する光拡散素子によって進行方向を変化させられて対応する空間光変調器を重ねて照明する、
投射装置。
【請求項９】
前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記各光拡散素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有する、請求項８に記載の投射装置。
【請求項１０】
前記光拡散素子は、レンズアレイである、請求項８に記載の投射装置。
【請求項１１】
前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有する、請求項２に記載の投射装置。
【請求項１２】
前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、当該発散光束は前記ホログラム記録媒体に入射される、請求項１１に記載の投射装置。
【請求項１３】
前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、
前記発散光束を構成する各光を一定の方向に進ませて平行光束を構成し、当該平行光束を前記ホログラム記録媒体に入射させる平行光生成手段をさらに有する、請求項１１に記載の投射装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の投射装置と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像をそれぞれ投射されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
【請求項１５】
請求項２に記載の投射装置と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像をそれぞれ投射されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
【請求項１６】
請求項８に記載の投射装置と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像をそれぞれ投射されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光を用いて複数の映像を表示する投射装置および投射型映像表示装置に係り、とりわけ、スペックルの発生を目立たなくさせることができる投射装置および投射型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンと、スクリーン上に映像光を投射する投射装置と、を有した投射型映像表示装置が、広く使用されている。典型的な投射型映像表示装置では、液晶マイクロディスプレイやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）といった空間光変調器を用いて元になる二次元画像を生成し、この二次元画像を投射光学系を利用してスクリーン上に拡大投影することにより、スクリーン上に映像を表示している。【０００３】
投射装置としては、いわゆる「光学式プロジェクタ」と呼ばれている市販品を含めて、様々な方式のものが提案されている。一般的な光学式プロジェクタでは、高圧水銀ランプなどの白色光源からなる照明装置を用いて液晶ディスプレイ等の空間光変調器を照明し、得られた変調画像をレンズでスクリーン上に拡大投影する方式を採っている。たとえば、下記の特許文献１には、超高圧水銀ランプで発生させた白色光を、ダイクロイックミラーによってＲ，Ｇ，Ｂの三原色成分に分け、これらの光を各原色ごとの空間光変調器へ導き、生成された各原色ごとの変調画像をクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーン上に投影する技術が開示されている。【０００４】
このような投射装置および投射型映像表示装置を応用したものとして、複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像光を投射する投射装置が知られている。また、１台の情報処理端末から互いに異なる画像を表す信号を出力可能な技術も知られており、この技術と上記投射装置とを用いて、複数のスクリーンに映像を表示している。
複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像光を投射するためには、複数の投射装置が必要となる。このとき、空間光変調器および投射光学系は複数必要であるが、各空間光変調器を照明する照明装置を共通化することで、投射装置を小型化できると考えられる。【０００５】
ところで、従来の照明装置は、高圧水銀ランプやＬＥＤなどを光源として用い、光源からの光を拡げて搬送している。このような従来の照明装置では、光を拡げるため、光量のロスがあり、また、光学系が大型化するという難点がある。
さらに、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短く、光学式プロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプ交換を行う必要がある。また、各原色成分の光を取り出すために、ダイクロイックミラーなどの比較的大型な光学系を利用する必要があるため、上述のように装置全体が大型化するという難点がある。【０００６】
このような問題に対処するため、レーザなどのコヒーレント光源を用いる方式も提案されている。たとえば、産業上で広く利用されている半導体レーザは、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプに比べて極めて長寿命である。また、単一波長の光を生成可能な光源であるため、ダイクロイックミラーなどの分光装置が不要になり、装置全体を小型化できるという利点も有する。さらに、レーザはビーム径の制御が容易であるため、光のロスが起こり難い。【０００７】
その一方で、レーザ光などのコヒーレント光源を用いる方式には、スペックルの発生といった新たな問題が生じている。スペックル（speckle）は、レーザ光などのコヒーレント光を散乱面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、スクリーン上に発生すると斑点状の輝度ムラ（明るさのムラ）として観察され、観察者に対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いた場合にスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの散乱反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うことによって生じるものとされている。たとえば、下記の非特許文献１には、スペックルの発生についての詳細な理論的考察がなされている。【０００８】
このように、コヒーレント光源を用いる方式では、スペックルの発生という固有の問題が生じるため、スペックルの発生を抑制するための技術が提案されている。たとえば、下記の特許文献２には、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を空間光変調器に導くとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２６４５１２号公報
【特許文献２】特開平６−２０８０８９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したとおり、コヒーレント光源を用いた投射装置および投射型映像表示装置において、スペックルを低減する技術が提案されているが、これまでに提案された手法では、スペックルを効率的かつ十分に抑制することはできていない。たとえば、前掲の特許文献２に開示されている方法では、レーザ光を散乱板に照射して散乱させてしまうため、一部のレーザ光は映像表示に全く貢献することなく浪費されてしまう。また、スペックル低減のために散乱板を回転させる必要があるが、そのような機械的な回転機構は比較的大型の装置となり、また、電力消費も大きくなる。更に、散乱板を回転させたとしても、照明光の光軸の位置は変わらないため、スクリーン上での拡散に起因して発生するスペックルを十分に抑制することはできない。【００１２】
本件発明者らは、以上の点を踏まえて鋭意研究を重ね、その結果として、コヒーレント光を用いて複数の映像を表示する投射装置および投射型映像表示装置であって、スペックルを目立たなくさせることができ且つ光学系を小型化できる投射装置および投射型映像表示装置を発明するに至った。すなわち、本発明は、複数の映像を表示でき、スペックルを目立たなくさせることができ且つ光学系を小型化できる投射装置および投射型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による第１の投射装置は、複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
コヒーレント光を複数の領域に拡散するよう各位置に情報が多重記録されたホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体に入射して前記複数の領域に拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射して拡散された前記コヒーレント光は、複数の空間光変調器を重ねて照明する。【００１４】
本発明による第２の投射装置は、複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
複数の被照明領域へ各被照明領域に対応する散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を含み、ホログラム記録媒体の各位置に散乱板の像が多重記録された光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記各被照明領域と重なる位置にそれぞれ配置される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ前記各被照明領域に前記各散乱板の像を再生する。【００１５】
本発明による第３の投射装置は、複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
コヒーレント光を拡散し得るホログラム記録媒体を含み、ホログラム記録媒体は複数の領域を有する、光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の前記各領域に入射して拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記ホログラム記録媒体の前記各領域に存在する各位置に入射して拡散された前記コヒーレント光は、それぞれ、対応する空間光変調器を重ねて照明する。【００１６】
本発明による第４の投射装置は、複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
複数の被照明領域へ各被照明領域に対応する散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を含み、ホログラム記録媒体は前記各散乱板の像に対応する複数の領域を有する、光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記複数の被照明領域と重なる位置にそれぞれ配置される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の前記各領域に存在する各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれの領域に対応する散乱板の像を対応する被照明領域に再生する。【００１７】
本発明による第１〜第４のいずれかの投射装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有してもよい。【００１８】
本発明による第１〜第４のいずれかの投射装置において、前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、当該発散光束は前記ホログラム記録媒体に入射されても良い。【００１９】
本発明による第１〜第４のいずれかの投射装置において、前記光源からの前記コヒーレント光は、前記走査デバイス上の一点に照射され、前記走査デバイス上の前記一点で反射されたコヒーレント光は、前記一点からの発散光束を構成し、
前記発散光束を構成する各光を一定の方向に進ませて平行光束を構成し、当該平行光束を前記ホログラム記録媒体に入射させる平行光生成手段をさらに有しても良い。【００２０】
本発明による第３または第４の投射装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記光源は、複数のコヒーレント光を放射する複数の光源部を有し、
前記複数の光源部から放射された前記複数のコヒーレント光は、前記走査デバイス上の同一点に照射され、
前記走査デバイス上の前記同一点で反射された各コヒーレント光は、それぞれ前記同一点からの発散光束を構成し、当該各発散光束は前記ホログラム記録媒体における対応する領域に入射されても良い。【００２１】
本発明による第３または第４の投射装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記光源は、複数のコヒーレント光を略平行な方向に放射する複数の光源部を有し、
前記複数の光源部から放射された前記各コヒーレント光は、前記走査デバイス上の対応する点に照射され、
前記走査デバイス上の前記各点で反射された各コヒーレント光は、対応する各点からの発散光束を構成し、当該各発散光束は前記ホログラム記録媒体における対応する領域に入射されても良い。【００２２】
本発明による第５の投射装置は、
複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
それぞれが入射光の進行方向を変化させ得る複数の光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記各光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記照射装置から前記各光拡散素子に入射して進行方向が変化させられたコヒーレント光によってそれぞれ照明される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記光学素子の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、対応する光拡散素子によって進行方向を変化させられて対応する空間光変調器を重ねて照明する。【００２３】
本発明による第６の投射装置は、
複数のスクリーンに、各スクリーンに対応する映像を表示する投射装置であって、
それぞれが入射光の進行方向を変化させて複数の被照明領域のうちの対応する被照明領域を照明し得る複数の光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記各光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記複数の被照明領域と重なる位置にそれぞれ配置される空間光変調器と、
前記各空間光変調器上に得られる変調画像を、対応するスクリーン上にそれぞれ投射する投射光学系と、を備え、
前記照射装置から前記光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ対応する光拡散素子によって進行方向を変化させられて対応する被照明領域を照明する。【００２４】
本発明による第５または第６の投射装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記各光拡散素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有してもよい。【００２５】
本発明による第５または第６の投射装置において、
前記光拡散素子は、レンズアレイであってもよい。【００２６】
本発明による投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第１〜第６の投射装置のいずれかと、
前記各空間光変調器上に得られる各変調画像をそれぞれ投射されるスクリーンと、を備える。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、複数の映像を表示でき、スペックルを目立たなくさせることができ且つ光学系を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明による一実施の形態のうちの第１の基本形態を説明するための図であって、第１の基本形態の一具体例としての照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示された照明装置を示す図である。
【図３】図３は、図２の照明装置の光学素子をなすホログラム記録媒体を作製するための露光方法を説明するための図である。
【図４】図４は、図３の露光方法を経て作製されたホログラム記録媒体の作用を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示された照明装置の作用を説明するための斜視図である。
【図６】図６は、本発明による一実施の形態のうちの第２の基本形態を説明するための図であって、第２の基本形態の一具体例としての照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。
【図７】図７は、図６の照明装置の光学素子をなすホログラム記録媒体を作製するための露光方法を説明するための図である。
【図８】図８は、図７の露光方法を経て作製されたホログラム記録媒体の作用を説明するための図である。
【図９】図９は、第２の基本形態の第１の変形例の照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。
【図１０】図１０は、第２の基本形態の第２の変形例の照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。
【図１１】図１１は、図５に対応する図であって、照射装置の一変形例およびその作用を説明するための斜視図である。
【図１２】図１２は、図２に対応する図であって、照射装置の他の変形例およびその作用を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
本発明の一実施の形態に係る投射装置および投射型映像表示装置は、基本的な構成として、スペックルを効果的に防止することを可能にする構成を有している。
【００３１】
以下の説明では、まず、図１〜図５に例示した投射装置を含む投射型映像表示装置を参照して、スペックルを目立たなくさせた上で複数の映像を表示するための構成、および、当該構成に基づいて奏され得る作用効果を、第１の基本形態として説明する。次に、第１の基本形態とは異なる構成について、図６〜図８を参照して、第２の基本形態として説明する。次に、これらの構成の変形態様を説明する。
【００３２】
＜第１の基本形態＞
〔第１の基本形態の構成〕
まず、コヒーレント光を投射する照明装置および投射装置を含み且つスペックルを目立たなくさせた上で複数の映像を表示できる投射型映像表示装置の構成を、主として図１〜図５を参照して説明する。
【００３３】
図１に示す投射型映像表示装置１０は、３つのスクリーン１５−１，１５−２，１５−３と、コヒーレント光からなる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３つの被照明領域ＬＺ１、ＬＺ２，ＬＺ３をコヒーレント光で同時に照明する照明装置４０と、各被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３と重なる位置にそれぞれ配置され照明装置４０によってコヒーレント光で照明される３つの空間光変調器３０−１，３０−２，３０−３と、各空間光変調器３０−１〜３０−３上に得られる各変調画像を、対応するスクリーン１５−１〜１５−３にそれぞれ投射する３つの投射光学系２５−１，２５−２，２５−３と、を有している。
【００３４】
空間光変調器３０−１〜３０−３としては、例えば、透過型の液晶マイクロディスプレイを用いることができる。この場合、照明装置４０によって面状に照明される各空間光変調器３０−１〜３０−３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、各空間光変調器３０−１〜３０−３をなす各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。こうして得られた各変調画像（映像光）は、それぞれ投射光学系２５−１〜２５−３によって、変倍されて対応するスクリーン１５−１〜１５−３へ投射される。これにより、各変調画像がスクリーン１５−１〜１５−３上に変倍（通常、拡大）されて表示され、観察者は当該３つの画像を観察することができる。
【００３５】
なお、空間光変調器３０−１〜３０−３としては、反射型のマイクロディスプレイを用いることも可能である。この場合、空間光変調器３０−１〜３０−３での反射光によって変調画像が形成され、空間光変調器３０−１〜３０−３へ照明装置４０からコヒーレント光が照射される面と、空間光変調器３０−１〜３０−３から変調画像をなす映像光が進みでる面が同一の面となる。このような反射光を利用する場合、空間光変調器３０−１〜３０−３としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などのＭＥＭＳ素子を用いることも可能である。上述した特許文献２に開示された装置では、ＤＭＤが空間光変調器として利用されている。
【００３６】
また、各空間光変調器３０−１〜３０−３の入射面は、照明装置４０によってコヒーレント光を照射される各被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３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からのコヒーレント光を、各スクリーン１５−１〜１５−３への映像の表示に高い利用効率で利用することができるからである。
【００３７】
スクリーン１５−１〜１５−３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。スクリーン１５−１〜１５−３が反射型スクリーンとして構成されている場合には、観察者は、スクリーン１５−１〜１５−３に関して投射装置２０と同じ側から、スクリーン１５−１〜１５−３で反射されるコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。一方、スクリーン１５−１〜１５−３が透過型スクリーンとして構成されている場合、観察者は、スクリーン１５−１〜１５−３に関して投射装置２０とは反対の側から、スクリーン１５−１〜１５−３を透過したコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。
【００３８】
ところで、スクリーン１５−１〜１５−３に投射された各コヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。この際、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。ただし、ここで説明する投射型映像表示装置１０では、以下に説明する照明装置４０が、時間的に角度変化するコヒーレント光で、空間光変調器３０−１〜３０−３が重ねられている被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３を照明するようになっている。より具体的には、以下に説明する照明装置４０は、コヒーレント光からなる拡散光で各被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３を照明するが、この拡散光の入射角度が経時的に変化していく。この結果、スクリーン１５−１〜１５−３上でのコヒーレント光の拡散パターンも時間的に変化するようになり、コヒーレント光の拡散で生じるスペックルが時間的に重畳されて目立たなくなる。以下、このような照明装置４０について、さらに詳細に説明する。
【００３９】
図１および図２に示された照明装置４０は、コヒーレント光を３つに分割した上で、分割された各光の進行方向を被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３へ向ける光学素子５０と、光学素子５０へコヒーレント光を照射する照射装置６０と、を有している。光学素子５０は、散乱板６−１〜６−３の像５−１〜５−３を再生し得るホログラム記録媒体５５を含んでいる。図示する例では、光学素子５０はホログラム記録媒体５５から形成されている。
【００４０】
図示する例で光学素子５０をなしているホログラム記録媒体５５は、照射装置６０から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折し、分割することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体５５は、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折し、３つに分割することによって、散乱板６−１の像５−１、散乱板６−２の像５−２および散乱板６−３の像５−３を同時に再生することができるようになっている。
即ち、ホログラム記録媒体５５は、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３へ各被照明領域に対応する散乱板の像を再生し得る。また、ホログラム記録媒体５５の各位置に散乱板６−１〜６−３の像５−１〜５−３が多重記録されている。換言すると、ホログラム記録媒体５５は、コヒーレント光を複数の領域に拡散するよう各位置に情報が多重記録されている。
【００４１】
一方、照射装置６０は、ホログラム記録媒体５５のコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５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。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ホログラム記録媒体５５上の領域は、ホログラム記録媒体５５の表面の一部分であって、とりわけ図示する例では、点と呼ばれるべき微小領域となっている。
【００４２】
そして、照射装置６０から照射されてホログラム記録媒体５５上を走査するコヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上の各位置（各点または各領域（以下、同じ））に、当該ホログラム記録媒体５５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。とりわけ、図２に示すように、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３へ各被照明領域に対応する散乱板６−１〜６−３の像５−１〜５−３を再生するようになっている。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、分割されて、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３に入射するようになる。つまり、ある瞬間では、ホログラム記録媒体５５のある位置に入射したコヒーレント光が、各被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の全領域を照明している。即ち、空間光変調器３０−１〜３０−３は、照射装置６０からホログラム記録媒体５５に入射して複数の被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３に拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される。
【００４３】
このようなコヒーレント光の回折作用を可能にするホログラム記録媒体５５として、図示する例では、フォトポリマーを用いた透過型の体積型ホログラムが用いられている。このホログラム記録媒体５５は、図３に示すように、実物の散乱板６−１〜６−３からの散乱光をそれぞれ物体光Ｌｏ１，Ｌｏ２，Ｌｏ３として用いて作製されている。図３には、ホログラム記録媒体５５をなすようになる感光性を有したホログラム感光材料５８に、互いに干渉性を有したコヒーレント光からなる参照光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３と物体光Ｌｏ１〜Ｌｏ３とが露光されている状態が、示されている。
【００４４】
参照光Ｌｒ１〜Ｌｒ３は、例えば、特定波長域のレーザ光を発振する３つのレーザ光源からのレーザ光が用いられており、レンズからなる集光素子７を透過してホログラム感光材料５８に同時に入射する。図３に示す例では、参照光Ｌｒ１〜Ｌｒ３をなすようになるレーザ光が、集光素子７の光軸と平行な平行光束として、集光素子７へ入射する。参照光Ｌｒ１〜Ｌｒ３は、集光素子７を透過することによって、それまでの平行光束から収束光束に整形（変換）され、ホログラム感光材料５８へ入射する。この際、収束光束Ｌｒ１〜Ｌｒ３の焦点位置ＦＰは、ホログラム感光材料５８を越えた位置にある。すなわち、ホログラム感光材料５８は、集光素子７と、集光素子７によって集光された収束光束Ｌｒ１〜Ｌｒ３の焦点位置ＦＰと、の間に配置されている。
【００４５】
次に、物体光Ｌｏ１〜Ｌｏ３は、照明光Ｌ１〜Ｌ３が入射された、たとえばオパールガラスからなる散乱板６−１〜６−３からの散乱光として、ホログラム感光材料５８に入射する。ここでは作製されるべきホログラム記録媒体５５が透過型なので、物体光Ｌｏ１〜Ｌｏ３は、参照光Ｌｒ１〜Ｌｒ３と同一面からホログラム感光材料５８へ入射する。物体光Ｌｏ１は、参照光Ｌｒ１と干渉性を有している必要がある。同様に、物体光Ｌｏ２は参照光Ｌｒ２と干渉性を有し、物体光Ｌｏ３は参照光Ｌｒ３と干渉性を有している必要がある。一方、物体光Ｌｏ１は、参照光Ｌｒ２，Ｌｒ３と干渉性を有していないことが好ましい。同様に、物体光Ｌｏ２は、参照光Ｌｒ１，Ｌｒ３と干渉性を有していなく、物体光Ｌｏ３は、参照光Ｌｒ１，Ｌｒ２と干渉性を有していないことが好ましい。したがって、例えば、同一の第１のレーザ光源から発振されたレーザ光を２つに分割して、分割された一方を上述の参照光Ｌｒ１として利用し、他方を照明光Ｌ１として使用することができる。同様に、第２のレーザ光源を用いて参照光Ｌｒ２および照明光Ｌ２を生成し、第３のレーザ光源を用いて参照光Ｌｒ３および照明光Ｌ３を生成できる。これらの第１から第３のレーザ光源からの各レーザ光の波長は、同一である。
【００４６】
図３に示す例では、散乱板６−１について考えると、散乱板６−１の板面への法線方向と平行な照明光Ｌ１の平行光束が、散乱板６−１へ入射して散乱され、そして、散乱板６−１を透過した散乱光が物体光Ｌｏ１としてホログラム感光材料５８へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板６−１として用いた場合に、散乱板６−１からの物体光Ｌｏ１が、ホログラム感光材料５８に概ね均一な光量分布で入射することが可能となる。またこの方法によれば、散乱板６−１による散乱の度合いにも依存するが、ホログラム感光材料５８の各位置に、散乱板６−１の出射面６ａの全域から概ね均一な光量で物体光Ｌｏ１が入射しやすくなる。このような場合には、得られたホログラム記録媒体５５の各位置に入射した光が、それぞれ、散乱板６−１の像５−１を同様の明るさで再生すること、および、再生された散乱板６−１の像５−１が概ね均一な明るさで観察されることが実現され得る。これらのことは、散乱板６−２，６−３についても同様である。
【００４７】
以上のようにして、参照光Ｌｒ１〜Ｌｒ３および物体光Ｌｏ１〜Ｌｏ３がホログラム記録材料５８に露光されると、参照光Ｌｒ１と物体光Ｌｏ１とが干渉してなる干渉縞、参照光Ｌｒ２と物体光Ｌｏ２とが干渉してなる干渉縞、および、参照光Ｌｒ３と物体光Ｌｏ３とが干渉してなる干渉縞が生成され、これらの光の干渉縞が、何らかのパターン（体積型ホログラムでは、一例として、屈折率変調パターン）として、ホログラム記録材料５８に多重記録される。その後、ホログラム記録材料５８の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録媒体５５が得られる。
【００４８】
また、ホログラム記録媒体５５は次の様に作製しても良い。この作製方法では、１つのレーザ光源を用いて生成した参照光Ｌｒ１および照明光Ｌ１を用いる。まず、図３の拡散板６−１のみを用いて、参照光Ｌｒ１と、照明光Ｌ１により得られた物体光Ｌｏ１と、によりホログラム記録材料５８に干渉縞を生成する。次に、拡散板６−２のみを用いて、参照光Ｌｒ１と、照明光Ｌ１により得られた物体光Ｌｏ２と、によりホログラム記録材料５８に干渉縞を生成する。最後に、拡散板６−３のみを用いて、参照光Ｌｒ１と、照明光Ｌ１により得られた物体光Ｌｏ３と、によりホログラム記録材料５８に干渉縞を生成する。その後、ホログラム記録材料５８の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録媒体５５が得られる。拡散板６−１〜６−３として、同一の拡散板を用いても良い。
【００４９】
図４には、図３の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体５５の回折作用（再生作用）が示されている。図４に示すように、図３のホログラム感光材料５８から形成されたホログラム記録媒体５５は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Ｌｒの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。すなわち、図４に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する焦点ＦＰの相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体５５に対して位置する基準点ＳＰから発散し、露光工程時における参照光Ｌｒと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Ｌａとして、ホログラム記録媒体５５に回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６−１〜６−３の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体５０に対する特定の位置に、散乱板６−１〜６−３の再生像５−１〜５−３を生成する。
【００５０】
散乱板６−１の再生像５−１について考える。この際、散乱板６−１の再生像５−１を生成する再生光（再生照明光Ｌａをホログラム記録媒体５５で回折してなる光）Ｌｂ１は、露光工程時に散乱板６−１からホログラム感光材料５８へ向かって進んでいた物体光Ｌｏ１の光路を逆向きに進む光として散乱板６−１の像５−１の各点を再生する。そして、上述したように、また図３に示すように、露光工程時に散乱板６−１の出射面６ａの各位置から出射する散乱光としての物体光Ｌｏ１が、それぞれ、ホログラム感光材料５８の概ね全領域に入射するように拡散している（広がっている）。すなわち、ホログラム感光材料５８上の各位置には、散乱板６−１の出射面６ａの全領域からの物体光Ｌｏ１が入射し、結果として、出射面６ａ全体の情報がホログラム記録媒体５５の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図４に示された、再生照明光Ｌａとして機能する基準点ＳＰからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板６−１の像５−１を、互いに同一の位置（被照明領域ＬＺ１）に再生することができる。散乱板６−２，６−３の像５−２，５−３についても同様である。
【００５１】
一方、このようなホログラム記録媒体５５からなる光学素子５０にコヒーレント光を照射する照射装置６０は、次のように構成され得る。図１および図２に示された例において、照射装置６０は、コヒーレント光を生成するレーザ光源６１ａと、レーザ光源６１からのコヒーレント光の進行方向を変化させる走査デバイス６５と、を有している。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定とはならないよう種々の方向へ向ける。この結果、走査デバイス６５で進行方向を変化させられるコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５の入射面上を走査するようになる。
【００５２】
とりわけ、図２に示された例では、走査デバイス６５は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａを有した反射デバイス６６を含んでいる。より具体的に説明すると、反射デバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａとしてのミラーを有したミラーデバイスとして、構成されている。そして、図２および図５に示すように、このミラーデバイス６６は、ミラー６６ａの配向を変化させることによって、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させるようになっている。この際、図２に示すように、ミラーデバイス６６は、概ね、基準点ＳＰにおいてレーザ光源６１ａからコヒーレント光を受けるようになっている。このため、ミラーデバイス６６で進行方向を最終調整されたコヒーレント光は、基準点ＳＰからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光Ｌａ（図４参照）として、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射し得る。結果として、照射装置６０からのコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体５５上の各位置に入射したコヒーレント光が、同一の輪郭を有した散乱板６−１の像５−１を同一の位置（被照明領域ＬＺ１）に再生し、同一の輪郭を有した散乱板６−２の像５−２を同一の位置（被照明領域ＬＺ２）に再生し、同一の輪郭を有した散乱板６−３の像５−３を同一の位置（被照明領域ＬＺ３）に再生するようになる。
【００５３】
なお、図２に示されたミラーデバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１に沿ってミラー６６ａを回動させるように、構成されている。図５は、図２に示された照明装置４０の構成を斜視図として示している。図５に示された例では、ミラー６６ａの回動軸線ＲＡ１は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系（つまり、ＸＹ平面がホログラム記録媒体５５の板面と平行となるＸＹ座標系）のＹ軸と、平行に延びている。そして、ミラー６６ａが、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行な軸線ＲＡ１を中心として回動するため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＸ軸と平行な方向に往復動するようになる。すなわち、図５に示された例では、照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を直線経路に沿って走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。
【００５４】
なお、実際上の問題として、ホログラム記録媒体５５を作成する際、ホログラム記録材料５８が収縮する場合がある。このような場合、ホログラム記録材料５８の収縮を考慮して、照射装置６０から光学素子５０に照射されるコヒーレント光の波長が調整されることが好ましい。したがって、コヒーレント光源６１ａで生成するコヒーレント光の波長は、図３の露光工程（記録工程）で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていてもよい。
【００５５】
また、同様の理由から、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射する光の進行方向も、基準点ＳＰからの発散光束に含まれる一光線と厳密に同一の経路を取っていなくとも、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３に像５−１〜５−３を再生することができる。実際に、図２および図５に示す例では、走査デバイス６５をなすミラーデバイス６６のミラー（反射面）６６ａは、必然的に、その回動軸線ＲＡ１からずれる。したがって、基準点ＳＰを通過しない回動軸線ＲＡ１を中心としてミラー６６ａを回動させた場合、ホログラム記録媒体５５へ入射する光は、基準点ＳＰからの発散光束をなす一光線とはならないことがある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置６０からのコヒーレント光によって、被照明領域ＬＺ１に重ねて像５−１を実質的に再生することができる。像５−２，５−３についても同様である。
【００５６】
〔第１の基本形態の作用効果〕
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。
【００５７】
まず、照射装置６０は、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５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。具体的には、レーザ光源６１ａで一定方向に沿って進む特定波長のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス６５で進行方向を変えられる。走査デバイス６５は、ホログラム記録媒体５５上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５での回折および分割により、被照明領域ＬＺ１に重ねて散乱板６−１の像５−１を再生し、被照明領域ＬＺ２に重ねて散乱板６−２の像５−２を再生し、被照明領域ＬＺ３に重ねて散乱板６−３の像５−３を再生する。つまり、ある位置に入射したコヒーレント光は、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３を同時に照明する。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、分割されて、各被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３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ＬＺ１〜ＬＺ３をコヒーレント光で照明するようになる。
【００５８】
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ＬＺ１〜ＬＺ３と重なる位置に空間光変調器３０−１〜３０−３がそれぞれ配置されている。このため、空間光変調器３０−１〜３０−３は、それぞれ照明装置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、３つの映像を形成するようになる。これらの各映像は、対応する投射光学系２５−１〜２５−３によって対応するスクリーン１５−１〜１５−３に投射される。スクリーン１５−１〜１５−３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。ただし、この際、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。
【００５９】
しかしながら、ここで説明してきた第１の基本形態における照明装置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。被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３のそれぞれについて同様の原理でスペックルを目立たなくさせることができるので、以下、被照明領域ＬＺ１のみについて説明する。
【００６０】
前掲の非特許文献１によれば、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。
【００６１】
上述した照射装置６０では、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０に照射される。また、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置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ＬＺ１の全域をコヒーレント光で照明するが、当該被照明領域ＬＺ１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ホログラム記録媒体５５上の位置が経時的に変化するため、被照明領域ＬＺ１へのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。
【００６２】
被照明領域ＬＺ１を基準にして考えると、被照明領域ＬＺ１内の各位置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３０−１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１５−１の特定の位置に投射されるようになる。
【００６３】
なお、コヒーレント光はホログラム記録媒体５５上を連続的に走査する。これにともなって、照射装置６０から被照明領域ＬＺ１へのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化するとともに、投射装置２０からスクリーン１５−１へのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、投射装置２０からスクリーン１５−１へのコヒーレント光の入射方向が僅か（例えば０．数°）だけ変化すれば、スクリーン１５−１上に生じるスペックルのパターンも大きく変化し、無相関なスペックルパターンが重畳されることになる。加えて、実際に市販されているＭＥＭＳミラーやポリゴンミラー等の走査デバイス６５の周波数は通常数百Ｈｚ以上であり、数万Ｈｚにも達する走査デバイス６５も珍しくない。
【００６４】
以上のことから、上述してきた第１の基本形態によれば、映像を表示している各スクリーン１５−１〜１５−３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１５−１〜１５−３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。
【００６５】
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１５−１〜１５−３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３０−１〜３０−３を介してスクリーン１５−１〜１５−３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、上述してきた第１の基本形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器３０−１〜３０−３が重ねられた被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の全域を照明するようになる。すなわち、ホログラム記録媒体５５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ＬＺ１〜ＬＺ３、さらには、空間光変調器３０−１〜３０−３を介してスクリーン１５−１〜１５−３を照明するようになる。このようなホログラム記録媒体５５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。
【００６６】
ところで、前掲の非特許文献１には、スクリーン上に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト（単位％）という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべきテストパターン映像を表示した際に、スクリーン上に実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、スクリーン上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることを示す。
【００６７】
以下、スクリーン１５−１上のスペックルコントラストについて説明する。図１〜図５を参照しながら説明してきた第１の基本形態の投射型映像表示装置１０について、スクリーン１５−１上のスペックルコントラストを測定したところ、３．０％となった（条件１）。また、上述の光学素子５０として、反射型の体積型ホログラムに代えて、特定の再生照明光を受けた場合に散乱板６−１の像５−１を再生し得るように計算機を用いて設計された凹凸形状を有する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）としてのレリーフ型ホログラムを用いた場合についてのスペックルコントラストは３．７％となった（条件２）。ＨＤＴＶ（高精細テレビ）の映像表示用途にて、観察者が肉眼観察した場合に輝度ムラ模様がほとんど認識できないレベルとして、スペックルコントラスト６．０％以下という基準（たとえば、ＷＯ／２００１／０８１９９６号公報参照）が示されているが、上述してきた第１の基本形態はこの基準を十分に満たしている。また、実際に肉眼観察したところ、視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
【００６８】
一方、レーザ光源からのレーザ光を平行光束に整形して空間光変調器３０−１に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０−１に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは２０．７％となった（条件３）。この条件下では、肉眼観察により、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察された。
【００６９】
また、光源６１ａを緑色のＬＥＤ（非コヒーレント光源）に交換し、このＬＥＤ光源からの光を空間光変調器３０−１に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０−１に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、ＬＥＤ光源からの非コヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは４．０％となった（条件４）。この条件下では、肉眼観察で視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
【００７０】
条件１および条件２の結果が、条件３の結果よりも極めて良好であり、さらに、条件４の測定結果と比較しても良好となった。既に述べたとおり、スペックルの発生という問題は、実用上、レーザ光などのコヒーレント光源を用いた場合に生じる固有の問題であり、ＬＥＤなどの非コヒーレント光源を用いた装置では、考慮する必要のない問題である。加えて、条件１および条件２では、条件４と比較して、スペックル発生の原因となり得る光学素子５０が追加されている。これらの点から、条件１および条件２によれば、スペックル不良に十分に対処することができたと言える。
【００７１】
加えて、上述してきた第１の基本形態によれば、次の利点を享受することもできる。
【００７２】
上述してきた第１の基本形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子５０が、照射装置６０から照射されるコヒーレント光のビームを３つに分割し、分割されたビームの角度を変更し、分割されたビームの形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。また、光の搬送も容易になる。
【００７３】
また、上述してきた第１の基本形態によれば、３つのスクリーン１５−１〜１５−３に、各スクリーンに対応する映像を同時に表示できるので、映像を１つのスクリーンのみに表示する投射型映像表示装置よりも、表示する情報量を増やすことができる。さらに、１つの映像を３つのスクリーン１５−１〜１５−３にわたってシームレスに表示するパノラマ表示も可能となる。これにより、本基本形態の投射型映像表示装置を、高臨場感を有するディスプレイとして利用できる。
【００７４】
また、上述してきた第１の基本形態によれば、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の第１の位置に散乱板６−１の像５−１を生成し、互いに同一の第２の位置に散乱板６−２の像５−２を生成し、互いに同一の第３の位置に散乱板６−３の像５−３を生成する。さらに、当該像５−１〜５−３に重ねて各空間光変調器３０−１〜３０−３が配置されている。このため、ホログラム記録媒体５５で回折された光を、高効率で、映像形成のために利用することが可能となり、光源６１ａからの光の利用効率の面においても優れる。
【００７５】
＜第２の基本形態＞
第２の基本形態は、第１の基本形態とは異なるホログラム記録媒体を用いて複数の映像を表示する投射装置および投射型映像表示装置に関する。具体的には、第２の基本形態のホログラム記録媒体は、３つの領域を有し、その各領域に拡散板の像が記録されたものである。
〔第２の基本形態の構成〕
まず、投射型映像表示装置の構成を、図６を参照して、第１の基本形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７６】
図６に示すように、光学素子５０は、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３へ各被照明領域に対応する散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体５５ａを含んでいる。また、ホログラム記録媒体５５ａは、各散乱板６−１〜６−３の像５−１〜５−３に対応する３つの領域５５ａ−１，５５ａ−２，５５ａ−３を有する。即ち、ホログラム記録媒体５５ａは、領域５５ａ−１に、対応する散乱板６−１の像５−１が記録され、領域５５ａ−２に、対応する散乱板６−２の像５−２が記録され、領域５５ａ−３に、対応する散乱板６−３の像５−３が記録されている。図示する例では、光学素子５０はホログラム記録媒体５５ａから形成されている。その他の構成は図１の第１の基本形態と同一であるため、同一の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図示する例でホログラム記録媒体５５ａは、照射装置６０から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体５５ａは、その領域５５ａ−１に存在する各位置、言い換えると、その領域５５ａ−１に存在する各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板６−１の像５−１を被照明領域ＬＺ１へ再生することができるようになっている。同様に、ホログラム記録媒体５５ａは、その領域５５ａ−２の各位置に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板６−２の像５−２を被照明領域ＬＺ２へ再生することができ、その領域５５ａ−３の各位置に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板６−３の像５−３を被照明領域ＬＺ３へ再生することができるようになっている。
【００７８】
一方、照射装置６０は、ホログラム記録媒体５５ａのコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５ａ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。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ホログラム記録媒体５５ａ上の領域は、ホログラム記録媒体５５ａの表面の一部分であって、とりわけ図示する例では、点と呼ばれるべき微小領域となっている。つまり、ある瞬間では、ホログラム記録媒体５５ａ上の領域５５ａ−１〜５５ａ−３の何れかにおける微小領域が、コヒーレント光を照射されている。
【００７９】
そして、図６に示すように、照射装置６０からホログラム記録媒体５５ａの各領域５５ａ−１〜５５ａ−３に存在する各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、各領域５５ａ−１〜５５ａ−３に対応する散乱板６−１〜６−３の像５−１〜５−３を対応する被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３に重ねて再生するようになっている。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−１の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、被照明領域ＬＺ１に入射するようになる。同様に、ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−２の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、被照明領域ＬＺ２に入射するようになる。また、ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−３の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、被照明領域ＬＺ３に入射するようになる。つまり、ある瞬間では、ホログラム記録媒体５５ａのある位置に入射したコヒーレント光が、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の何れかの全領域を照明している。このように、空間光変調器３０−１〜３０−３は、照射装置６０からホログラム記録媒体５５ａの各領域５５ａ−１〜５５ａ−３に入射して拡散されたコヒーレント光によってそれぞれ照明される。
【００８０】
このホログラム記録媒体５５ａは、図７に示すように、実物の散乱板６−１〜６−３からの散乱光をそれぞれ物体光Ｌｏ１，Ｌｏ２，Ｌｏ３として用いて作製されている。図７には、ホログラム記録媒体５５ａをなすようになる感光性を有したホログラム感光材料５８に、互いに干渉性を有したコヒーレント光からなる参照光Ｌｒと物体光Ｌｏ１とが露光されている状態が、示されている。ここでは、３段階に分けてホログラム感光材料５８に露光する一例について説明する。つまり、図７に示すように、第１段階として、領域５５ａ−２，５５ａ−３を、光を遮断するマスク１００で覆い、参照光Ｌｒと、散乱板６−１により得られる物体光Ｌｏ１と、を用いて領域５５ａ−１のみに露光する。第２段階として、領域５５ａ−１，５５ａ−３を、光を遮断するマスク１００で覆い、参照光Ｌｒと、散乱板６−２により得られる物体光Ｌｏ２と、を用いて領域５５ａ−２のみに露光する（図示せず）。第３段階として、領域５５ａ−１，５５ａ−２を、光を遮断するマスク１００で覆い、参照光Ｌｒと、散乱板６−３により得られる物体光Ｌｏ３と、を用いて領域５５ａ−３のみに露光する（図示せず）。
【００８１】
参照光Ｌｒは、例えば、特定波長域のレーザ光を発振するレーザ光源からのレーザ光が用いられており、レンズからなる集光素子７を透過してホログラム感光材料５８に入射する。
【００８２】
第１段階において、物体光Ｌｏ１は、照明光Ｌが入射された、たとえばオパールガラスからなる散乱板６−１からの散乱光として、ホログラム感光材料５８に入射する。物体光Ｌｏ１は、参照光Ｌｒと干渉性を有している必要がある。したがって、例えば、同一のレーザ光源から発振されたレーザ光を分割して、分割された一方を上述の参照光Ｌｒとして利用し、他方を照明光Ｌとして使用することができる。
【００８３】
以上のようにして、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏ１がホログラム記録材料５８に露光されると、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏ１が干渉してなる干渉縞が生成され、この光の干渉縞が、何らかのパターン（体積型ホログラムでは、一例として、屈折率変調パターン）として、ホログラム記録材料５８に記録される。その後、同様に、前述の第２段階および第３段階の露光を行う。最後に、ホログラム記録材料５８の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録媒体５５ａが得られる。
【００８４】
図８には、図７の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体５５ａの回折作用（再生作用）が示されている。図８に示すように、図７のホログラム感光材料５８から形成されたホログラム記録媒体５５ａは、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Ｌｒの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。すなわち、図８に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する焦点ＦＰの相対位置（図７参照）と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体５５ａに対して位置する基準点ＳＰから発散し、露光工程時における参照光Ｌｒと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Ｌａとして、ホログラム記録媒体５５ａに回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６−１〜６−３の相対位置（図７参照）と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体５５ａに対する特定の位置に、散乱板６−１〜６−３の再生像５−１〜５−３を生成する。
【００８５】
ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−１について考える。この際、散乱板６−１の再生像５−１を生成する再生光（再生照明光Ｌａをホログラム記録媒体５５ａで回折してなる光）Ｌｂ１は、露光工程時に散乱板６−１からホログラム感光材料５８へ向かって進んでいた物体光Ｌｏ１の光路を逆向きに進む光として散乱板６−１の像５−１の各点を再生する。そして、上述したように、また図７に示すように、露光工程時に散乱板６−１の出射面６ａの各位置から出射する散乱光としての物体光Ｌｏ１が、それぞれ、ホログラム感光材料５８の領域５５ａ−１の概ね全領域に入射するように拡散している（広がっている）。すなわち、ホログラム感光材料５８上の領域５５ａ−１の各位置には、散乱板６−１の出射面６ａの全領域からの物体光Ｌｏ１が入射し、結果として、出射面６ａ全体の情報がホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−１の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図８に示された、再生照明光Ｌａとして機能する基準点ＳＰからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−１の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板６−１の像５−１を、互いに同一の位置（被照明領域ＬＺ１）に再生することができる。これらのことは、領域５５ａ−２，５５ａ−３についても同様である。
【００８６】
〔第２の基本形態の作用効果〕
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。
【００８７】
まず、照射装置６０は、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５ａ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。具体的には、レーザ光源６１ａで一定方向に沿って進む特定波長のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス６５で進行方向を変えられる。走査デバイス６５は、ホログラム記録媒体５５ａ上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各領域５０ａ−１〜５０ａ−３に存在する各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、各領域５５ａ−１〜５５ａ−３に対応する散乱板６−１〜６−３の像５−１〜５−３を対応する被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３に重ねて再生する。具体的には、領域５０ａ−１に存在する各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５ａでの回折により、被照明領域ＬＺ１に重ねて散乱板６−１の像５−１を再生する。同様に、領域５０ａ−２に存在する各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、被照明領域ＬＺ２に重ねて散乱板６−２の像５−２を再生し、領域５０ａ−３に存在する各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、被照明領域ＬＺ３に重ねて散乱板６−３の像５−３を再生する。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５ａの各領域５０ａ−１〜５０ａ−３に存在する各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、対応する被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３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ＬＺ１〜ＬＺ３をコヒーレント光で照明するようになる。
【００８８】
前述のように、ある瞬間では、ホログラム記録媒体５５ａの領域５０ａ−１に存在するある位置に入射したコヒーレント光が、被照明領域ＬＺ１の全領域を照明している。よって、この瞬間においては、被照明領域ＬＺ２，ＬＺ３は照明されていない。つまり、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５ａ上を走査することで、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の何れかが一つずつ照明されるようになる。コヒーレント光がホログラム記録媒体５５ａ上を走査する速度を適切に設定すれば、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３が照明されていない時間があることを、観察者が認識しないようにできる。
【００８９】
第１の基本形態でも説明したように、図６に示す投射装置２０においては、照明装置４０の被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３と重なる位置に空間光変調器３０−１〜３０−３がそれぞれ配置されている。このため、空間光変調器３０−１〜３０−３は、それぞれ照明装置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、３つの映像を形成するようになる。これらの各映像は、対応する投射光学系２５−１〜２５−３によって対応するスクリーン１５−１〜１５−３に投射される。スクリーン１５−１〜１５−３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。ただし、この際、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。
【００９０】
しかしながら、ここで説明してきた第２の基本形態における照明装置４０によれば、第１の基本形態と同一の原理で、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。
【００９１】
即ち、上述してきた第２の基本形態によれば、映像を表示している各スクリーン１５−１〜１５−３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１５−１〜１５−３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。
【００９２】
加えて、上述してきた第２の基本形態によれば、第１の基本形態と同様な次の利点を享受することもできる。
【００９３】
上述してきた第２の基本形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子５０が、照射装置６０から照射されるコヒーレント光のビームを３つに分割し、分割されたビームの角度を変更し、分割されたビームの形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。
【００９４】
また、上述してきた第２の基本形態によれば、３つのスクリーン１５−１〜１５−３に、各スクリーンに対応する映像を同時に表示できるので、映像を１つのスクリーンのみに表示する投射型映像表示装置よりも、表示する情報量を増やすことができる。さらに、１つの映像を３つのスクリーン１５−１〜１５−３にわたってシームレスに表示するパノラマ表示も可能となる。これにより、本基本形態の投射型映像表示装置を、高臨場感を有するディスプレイとして利用できる。
【００９５】
また、上述してきた第２の基本形態によれば、ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−１の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の第１の位置に散乱板６−１の像５−１を生成する。同様に、領域５５ａ−２の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の第２の位置に散乱板６−２の像５−２を生成し、領域５５ａ−３の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の第３の位置に散乱板６−３の像５−３を生成する。さらに、当該像５−１〜５−３に重ねて各空間光変調器３０−１〜３０−３が配置されている。このため、ホログラム記録媒体５５ａで回折された光を、高効率で、映像形成のために利用することが可能となり、光源６１ａからの光の利用効率の面においても優れる。
【００９６】
なお、領域５５ａ−１〜５５ａ−３を有するホログラム記録媒体５５ａの代わりに、各領域５５ａ−１〜５５ａ−３に対応する３つのホログラム記録媒体を組み合わせても良い。
【００９７】
〔第１及び第２の基本形態への変形〕
図１〜８に例示された一具体例に基づいて説明してきた第１及び第２の基本形態に対して、種々の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。以下の説明で用いる図面では、上述した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ており、重複する説明を省略する。
【００９８】
（投射装置）
第１及び第２の基本形態では、各空間光変調器３０−１〜３０−３が対応する被照明領域ＬＺ−１〜ＬＺ−３と重なる位置に配置される一例について説明したが、各空間光変調器３０−１〜３０−３は対応する被照明領域ＬＺ−１〜ＬＺ−３と厳密に重なる位置に配置されていなくてもよい。例えば、図１の第１の基本形態の構成において、空間光変調器３０−１は、被照明領域ＬＺ−１より光学素子５０側に配置されてもよく、被照明領域ＬＺ−１より投射光学系２５−１側に配置されてもよい。空間光変調器３０−２，３０−３についても同様である。つまり、第１の基本形態においては、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射して拡散されたコヒーレント光が、複数の空間光変調器３０−１〜３０−３を重ねて照明するように、ホログラム記録媒体５５と空間光変調器３０−１〜３０−３が配置されていればよい。また、第２の基本形態においては、ホログラム記録媒体５５ａの各領域５５ａ−１〜５５ａ−３に存在する各位置に入射して拡散されたコヒーレント光が、それぞれ、対応する空間光変調器３０−１〜３０−３を重ねて照明するように、ホログラム記録媒体５５ａと空間光変調器３０−１〜３０−３が配置されていればよい。
【００９９】
（第２の基本形態の第１の変形例）
第２の基本形態では、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５ａ上を走査することで、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の何れかが一つずつ照明される。これに対して、図９に示す様に、３つのレーザ光源（光源部）６１ａ−１〜６１ａ−３を用いて、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５ａの各領域５５ａ−１〜５５ａ−３を同時に走査するようにして、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の全てが同時に照明されるように構成しても良い。
【０１００】
図９に示す例で、ミラーデバイス６６は、概ね、基準点ＳＰにおいてレーザ光源６１ａ−１〜６１ａ−３から各コヒーレント光を受けるようになっている。このため、ミラーデバイス６６で進行方向を最終調整された各コヒーレント光は、基準点ＳＰからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光Ｌａ１〜Ｌａ３として、ホログラム記録媒体５５ａへ入射し得る。結果として、ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−１は、レーザ光源６１ａ−１から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａ１として受ける。同様に、ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−２は、レーザ光源６１ａ−２から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａ２として受け、領域５５ａ−３は、レーザ光源６１ａ−３から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａ３として受ける。
【０１０１】
これにより、照射装置６０からの各コヒーレント光がホログラム記録媒体５５ａの各領域５５ａ−１〜５５ａ−３上を同時に走査できるようになる。また、ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−１上の各位置に入射したコヒーレント光が、同一の輪郭を有した散乱板６−１の像５−１を同一の位置（被照明領域ＬＺ１）に再生し、領域５５ａ−２上の各位置に入射したコヒーレント光が、散乱板６−２の像５−２を同一の位置（被照明領域ＬＺ２）に再生し、領域５５ａ−３上の各位置に入射したコヒーレント光が、散乱板６−３の像５−３を同一の位置（被照明領域ＬＺ３）に再生するようになる。
【０１０２】
この変形例によれば、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の全てが同時に照明されるので、照明装置４０は、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３をより明るく照明することが可能となる。これにより、スクリーン１５−１〜１５−３上に、より明るい映像を得ることができる。
また、第２の基本形態と同様の効果も得られる。
【０１０３】
（第２の基本形態の第２の変形例）
図１０に示すように、３つのレーザ光源６１ａ−１〜６１ａ−３を平行に配置して、再生照明光Ｌａ１〜Ｌａ３を発散光として、ホログラム記録媒体５５ａへ入射させても良い。つまり、この構成では、レーザ光源６１ａ−１〜６１ａ−３から放射されるコヒーレント光が平行光のまま走査デバイス６５の三箇所に入射され、各箇所からホログラム記録媒体５５ａに向けて、発散光としてコヒーレント光が反射されることになる。
この構成によっても、ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−１は、レーザ光源６１ａ−１から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａ１として受ける。同様に、ホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−２は、レーザ光源６１ａ−２から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａ２として受け、領域５５ａ−３は、レーザ光源６１ａ−３から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａ３として受ける。
【０１０４】
この変形例によれば、走査デバイス６５のミラー面に照射されるコヒーレント光が分散され、ミラー面の特定箇所に強い光が照射されなくなるため、走査デバイス６５の耐久性向上が図れる。
また、第２の基本形態および第２の基本形態の第１の変形例と同様の効果も得られる。
なお、レーザ光源６１ａ−１〜６１ａ−３として、３つのレーザ光源が一体的に構成されたレーザアレイを用いても良い。
【０１０５】
ところで、照射装置６０からのコヒーレント光の一部は、ホログラム記録媒体５５ａで回折されることなく当該ホログラム記録媒体５５ａを透過する。このような光は０次光と呼ばれる。０次光が被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３に入射してしまうと、周囲と比較して明るさ（輝度）が急激に上昇する異常領域（点状領域、線状領域、面状領域）が被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３内に発生してしまう。
【０１０６】
反射型のホログラム記録媒体（図示せず）を用いる場合は、０次光が進行する方向には空間光変調器３０−１〜３０−３と投射光学系２５−１〜２５−３は配置されないため、０次光を比較的容易に回避できるが、図９等に示す透過型のホログラム記録媒体５５ａを用いる場合は、０次光が進行する方向と近い方向に空間光変調器３０と投射光学系２５が配置される可能性が高く、注意が必要である。
【０１０７】
透過型のホログラム記録媒体５５ａを用いる場合、例えば、図１０の構成では、ホログラム記録媒体を０次光が突き抜けたとしても、その方向には空間光変調器３０−１〜３０−３と投射光学系２５−１〜２５−３は配置されていないため、０次光が回避できる可能性が高いが、図９の構成では、光走査部５０で反射されたコヒーレント光の光路は変化するため、０次光が空間光変調器３０−１〜３０−３や投射光学系２５を通過する可能性がある。このため、図９の構成を採用する場合であっても、０次光が空間光変調器３０−１〜３０−３や投射光学系２５−１〜２５−３を通過しないように、０次光の進行経路に応じて、光走査部５０、空間光変調器３０−１〜３０−３および投射光学系２５−１〜２５−３の配置場所を設計する必要がある。
【０１０８】
（空間光変調器、投射光学系、スクリーン）
上述した第１及び第２の形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。そして、この照明装置４０を、種々の既知な空間光変調器、投射光学系、スクリーン等と組み合わせても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。この点から、空間光変調器、投射光学系、スクリーンは、例示したものに限られず、種々の既知な部材、部品、装置等を用いることができる。
【０１０９】
（投射型映像表示装置）
また、ホログラム記録媒体５５，５５ａが、空間光変調器３０−１〜３０−３の入射面に対応した形状を有した平面状の散乱板６−１〜６−３を用いて、干渉露光法により作製される例を示したが、これに限られず、ホログラム記録媒体５５，５５ａが、何らかのパターンを有した散乱板を用いて、干渉露光法により作製されてもよい。この場合、ホログラム記録媒体５５，５５ａによって、何らかのパターンを持った散乱板の像が再生されるようになる。言い換えると、光学素子５０（ホログラム記録媒体５５，５５ａ）は、何らかのパターンを持った被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３を照明するようになる。この光学素子５０を用いる場合、空間光変調器３０−１〜３０−３を、さらには投射光学系２５−１〜２５−３をも上述の第１および第２の基本形態から省き、スクリーン１５−１〜１５−３を被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３と重なる位置に配置することによって、スクリーン１５−１〜１５−３上にホログラム記録媒体５５，５５ａに記録された何らかのパターンを表示することが可能となる。この表示装置においても、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５，５５ａ上を走査するように、照射装置６０が光学素子５０にコヒーレント光を照射することによって、スクリーン１５−１〜１５−３上でのスペックルを目立たなくさせることができる。
【０１１０】
（照射装置）
上述した第１及び第２の基本形態では、照射装置６０が、レーザ光源６１ａと、走査デバイス６５と、を有する例を示した。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス６６からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス６５は、図１１に示すように、ミラーデバイス６６のミラー（反射面６６ａ）が、第１の回動軸線ＲＡ１だけでなく、第１の回動軸線ＲＡ１と交差する第２の回動軸線ＲＡ２を中心としても回動可能となっていてもよい。図１１は、この変形例を第１の基本形態に適用した一例を示す。図１１に示された例では、ミラー６６ａの第２の回動軸線ＲＡ２は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行に延びる第１回動軸線ＲＡ１と、直交している。そして、ミラー６６ａが、第１軸線ＲＡ１および第２軸線ＲＡ２の両方を中心として回動可能なため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図１１に示されているように、コヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰが円周上を移動するようにすることもできる。このとき、第１の基本形態と同様に、各入射点ＩＰに入射したコヒーレント光は、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３を同時に照明することができる。なお、図１１では、理解を容易にするため、被照明領域ＬＺ１，ＬＺ３への再生光は図示を省略している。
この変形例を第２の基本形態に適用する場合、入射点ＩＰがホログラム記録媒体５５ａの領域５５ａ−１〜５５ａ−３を移動するような走査経路とすれば良い。
【０１１１】
また、走査デバイス６５が、二以上のミラーデバイス６６を含んでいてもよい。この場合、ミラーデバイス６６のミラー６６ａが、単一の軸線を中心としてのみ回動可能であっても、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰを、ホログラム記録媒体５５，５５ａの板面上で二次元方向に移動させることができる。
【０１１２】
なお、走査デバイス６５に含まれるミラーデバイス６６ａの具体例としては、ＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー等を挙げることができる。
【０１１３】
また、走査デバイス６５は、反射によってコヒーレント光の進行方向を変化させる反射デバイス（一例として、上述してきたミラーデバイス６６）以外のデバイスを含んで構成されていてもよい。例えば、走査デバイス６５が、屈折プリズムやレンズ等を含んでいていてもよい。
【０１１４】
そもそも、走査デバイス６５は必須ではなく、照射装置６０の光源６１ａが、光学素子５０に対して変位可能（移動、揺動、回転）に構成され、光源６１ａの光学素子に対する変位によって、光源６１ａから照射されたコヒーレント光がホログラム記録媒体５５，５５ａ上を走査するようにしてもよい。
【０１１５】
さらに、照射装置６０の光源６１ａが、線状光線として整形されたレーザ光を発振する前提で説明してきたが、これに限られない。とりわけ、上述した第１の基本形態では、光学素子５０の各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子５０によって、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の全域に入射するようになる光束に整形される。また、上述した第２の基本形態では、光学素子５０の各領域に存在する各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子５０によって、それぞれ、各領域に対応する被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の全域に入射するようになる光束に整形される。したがって、照射装置６０の光源６１ａから光学素子５０に照射されるコヒーレント光は精確に整形されていなくとも不都合は生じない。このため、光源６１ａから発生されるコヒーレント光は、発散光であってもよい。また、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の断面形状は、円でなく、楕円等であってもよい。さらには、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の横モードがマルチモードであってもよい。
【０１１６】
なお、光源６１ａが発散光束を発生させる場合、コヒーレント光は、光学素子５０のホログラム記録媒体５５，５５ａに入射する際に、点ではなくある程度の面積を持った領域に入射することになる。この場合、ホログラム記録媒体５５，５５ａで回折されて被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の各位置に入射する光は、角度を多重化されることになる。言い換えると、各瞬間において、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の各位置には、或る程度の角度範囲の方向からコヒーレント光が入射する。このような角度の多重化によって、スペックルをさらに効果的に目立たなくさせることができる。
【０１１７】
さらに、上述した第１及び第２の形態において、照射装置６０が、発散光束に含まれる一光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させる例を示したが、これに限られない。例えば、上述した第１及び第２の形態において、図１２に示す様に、走査デバイス６５が、コヒーレント光の光路に沿ってミラーデバイス６６の下流側に配置された集光レンズ（平行光生成手段）６７を、さらに含むようにしてもよい。図１２は、この変形例を第１の基本形態に適用した一例を示す。この場合、発散光束を構成する光線の光路を進むミラーデバイス６６からの光が、集光レンズ６７によって、一定の方向に進む光となる。すなわち、照射装置６０は、平行光束を構成する光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させるようになる。このような例では、ホログラム記録媒体５５を作製する際の露光工程において、参照光Ｌｒとして、上述した収束光束に代えて、平行光束を用いることになる。このようなホログラム記録媒体５５は、より簡単に作製および複製することができる。
この変形例は第２の基本形態にも適用できる。
【０１１８】
上述した第１及び第２の基本形態では、照射装置６０が単一のレーザ光源６１ａのみを有する例を示したが、これに限られない。第２の基本形態の第１及び第２の変形例として既に述べたように、第１の基本形態でも、例えば、照射装置６０が、同一波長域の光を発振する複数の光源を含んでいても良い。この場合、照明装置４０は、被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３をより明るく照明することが可能となる。また、異なる固体のレーザ光源からのコヒーレント光は、互いに干渉性を有しない。したがって、散乱パターンの多重化がさらに進み、スペックルをさらに目立たなくさせることができる。
【０１１９】
また、照射装置６０が、異なる波長域のコヒーレント光を発生させる複数の光源を含んでいてもよい。この例によれば、単一レーザ光では表示することが困難な色を加法混色によって生成し、当該色で被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３を照明することができる。また、この場合、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、空間光変調器３０−１〜３０−３が、例えばカラーフィルタを含んでおり、各波長域のコヒーレント光毎に変調画像の形成が可能である場合には、複数色で映像を表示することが可能となる。あるいは、空間光変調器３０−１〜３０−３がカラーフィルタを含んでいなくとも、照射装置６０が各波長域のコヒーレント光を時分割的に照射し、且つ、空間光変調器３０−１〜３０−３が、照射されている波長域のコヒーレント光に対応した変調画像を形成するように時分割的に作動する場合にも、複数色で映像を表示することが可能となる。とりわけ、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、照射装置６０が、赤色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、を含んでいる場合には、フルカラーで映像を表示することが可能となる。
【０１２０】
なお、光学素子５０に含まれるホログラム記録媒体５５，５５ａは、波長選択性を有している。したがって、照射装置６０が異なる波長域の光源を含んでいる場合には、ホログラム記録媒体５５，５５ａが、各光源で発生されるコヒーレント光の波長域にそれぞれ対応したホログラム要素を、積層した状態で、含むようにしてもよい。各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素は、例えば、図３，４，７，８を参照しながら既に説明した方法において、露光用の光（参照光Ｌｒ１〜Ｌｒ３および物体光Ｌｏ１〜Ｌｏ３、または、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏ１〜Ｌｏ３）として、対応する波長域のコヒーレント光を用いることにより、作製され得る。また、各波長域のホログラム要素を積層してホログラム記録媒体５５，５５ａを作製することに代え、各波長域のコヒーレント光からなる物体光および参照光を、それぞれ同時にホログラム感光材料５８に露光して、単一のホログラム記録媒体５５，５５ａによって、複数の波長域の光をそれぞれ回折するようにしてもよい。
【０１２１】
（光学素子）
上述した形態において、光学素子５０が、フォトポリマーを用いた透過型の体積型ホログラム５５，５５ａからなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子５０は複数のホログラム記録媒体５５，５５ａを含んでいてもよい。また、光学素子５０は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子５０は、既に説明したように、反射型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。
【０１２２】
ただし、レリーフ（エンボス）型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、新たなスペックル生成要因となる可能性があり、この点において体積型ホログラムの方が好ましい。体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率変調パターン（屈折率分布）としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。
【０１２３】
もっとも、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が新たなスペックル生成要因となる可能性がある。この点において、ホログラム記録媒体５５，５５ａとしては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムの方が好ましい。
【０１２４】
反射型のホログラム記録媒体は、透過型のホログラム記録媒体に比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型のホログラム記録媒体は、異なる波長に対応した干渉縞を積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、０次光の影響を除去する点でも、反射型のホログラム記録媒体は優れている。
一方、透過型のホログラム記録媒体は、回折可能なスペクトルが広く、レーザ光源の許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞を積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型のホログラム記録媒体は、積層構造にするのが困難である。
【０１２５】
また、図３，７に示す露光工程では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、レンズを用いた記録を行うことにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。ただ、フーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を用いる場合には、像再生時にもレンズを使用してもよい。
【０１２６】
また、ホログラム記録媒体５５，５５ａに形成されるべき縞状パターン（屈折率変調パターンや凹凸パターン）は、現実の物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを用いることなく、予定した再生照明光Ｌａの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られたホログラム記録媒体５５，５５ａは、計算機合成ホログラムとも呼ばれる。また上述した変形例のように波長域の互いに異なる複数のコヒーレント光が照射装置６０から照射される場合には、計算機合成ホログラムとしてのホログラム記録媒体５５，５５ａは、各波長域のコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられた複数の領域に平面的に区分けされ、各波長域のコヒーレント光は対応する領域で回折されて像を再生するようにしてもよい。
【０１２７】
さらに、上述した第２の基本形態において、光学素子５０が、各領域５５ａ−１〜５５ａ−３に存在する各位置に照射されたコヒーレント光を拡げて、当該拡げたコヒーレント光を用いて対応する被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３の全域を照明するホログラム記録媒体５５ａを、有している例を示したが、これに限られない。光学素子５０は、ホログラム記録媒体５５ａに代えて或いはホログラム記録媒体５５ａに加えて、それぞれが入射光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、複数の被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３のうちの対応する被照明領域を照明し得る光学要素としての複数のレンズアレイ（光拡散素子）を有するようにしてもよい。このようなレンズアレイの具体例として、拡散機能を付与された全反射型または屈折型フレネルレンズや、フライアイレンズ等を挙げることができる。このような照明装置４０においても、照射装置６０が、各レンズアレイ上をコヒーレント光が走査するようにして、光学素子５０にコヒーレント光を照射するようにし、且つ、照射装置６０から光学素子５０の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ対応するレンズアレイによって進行方向を変化させられて対応する被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３を照明するよう、照射装置６０および光学素子５０を構成しておくことにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
【０１２８】
（照明方法）
上述した第１及び第２の基本形態において、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５，５５ａ（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３を照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５，５５ａ（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺ１〜ＬＺ３を照明してもよい（図１１を参照しながら、既に説明した態様）。
【０１２９】
（変形例の組み合わせ）
なお、以上において上述した第１及び第２の基本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。
【０１３０】
（スクリーンの数）
以上の説明では、投射型映像表示装置１０が３つのスクリーン１５−１〜１５−３を備える一例について説明したが、２つのスクリーンや、４つ以上のスクリーンを備えても良い。これらの場合、第１の基本形態においては、投射装置が、スクリーンの数と同数の散乱板の像が多重記録されたホログラム記録媒体と、それぞれスクリーンの数と同数の空間光変調器と投射光学系とを備えるようにすれば良い。また、第２の基本形態においては、投射装置が、スクリーンの数と同数の領域に分割されたホログラム記録媒体と、それぞれスクリーンの数と同数の空間光変調器と投射光学系とを備えるようにすれば良い。その上で、ホログラム記録媒体の各領域に散乱板の像を記録しておけば良い。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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