(57)【要約】【課題】レーザ光源のメリットを損なうことなく、スペックルを低減する照明装置及びそれを備えた投射型表示装置を提供する。【解決手段】レーザ光源（１）から射出される照明光が入射する照明光学系の光路中に、経時的に照明光の偏光方向を切替える偏光方向変換手段（６）と、偏光方向変換手段（６）を介して入射する照明光の光路を偏光方向に応じて変更する光路変更手段（７）とを含むスペックル除去手段（８）を配置する。これにより、スペックル除去手段（８）から射出される照明光の光路及び偏光方向を経時的に切替えることができ、それにより、複数の異なるスペックルパターンをスクリーン上に形成することができる。その結果、スペックルパターンが平均化され、スペックルを低減することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を射出するレーザ光源と、
前記照明光が入射する照明光学系と、
前記照明光学系の光路中に配置されるスペックル除去手段と、を含み、
前記スペックル除去手段は、
経時的に前記照明光の偏光方向を切替える偏光方向変換手段と、
前記偏光方向変換手段を介して入射する前記照明光の光路を偏光方向に応じて変更する光路変更手段と、を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
さらに、前記レーザ光源と前記偏光方向変換手段の間の光路中に、前記照明光の偏光方向を揃える偏光板を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明装置において、
前記偏光方向変換手段は、第１の偏光方向変換手段と、第２の偏光方向変換手段と、を含み、
前記光路変更手段は、第１の光路変更手段と、第２の光路変更手段と、を含み、
前記スペックル除去手段は、光源側から順に、第１の偏光方向変換手段と、第１の光路変更手段と、第２の偏光方向変換手段と、第２の光路変更手段を配置して構成されることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置において、
前記第２の光路変更手段は、前記第１の光路変更手段と異なる方向に前記照明光の光路を変更することを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記偏光方向変換手段は、液晶の状態が経時的に変更される液晶セルであることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記光路変更手段は、当該光路変更手段により光路が変更された前記照明光の光路と当該光路変更手段により光路が変更されない前記照明光の光路の間の距離を可変に変更することを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記光路変更手段は、当該光路変更手段が振動することを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記偏光方向変換手段は、６０Ｈｚ以上の周期で前記照明光の偏光方向を切替えることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記偏光方向変換手段と前記光路変更手段とは、１つのユニットとして形成されることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出される光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器により変調された光を投影する投影光学系と、を含むことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の投射型表示装置において、
前記空間光変調器は、複数の画素部を含み、
前記照明装置は、経時的に前記画素部のピッチの半分以下だけ照明範囲をずらして前記空間光変調器を照明することを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置の技術に関し、特に、レーザ光源を用いた照明装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタ等の投射型表示装置の光源としては、超高圧水銀ランプや発光ダイオード（ＬＥＤ）光源が広く用いられてきた。その一方で、これらの光源は、超高圧水銀ランプの場合には装置の小型化や画像の色再現性に限界があり、また、ＬＥＤ光源の場合には発光効率やＥｔｅｎｄｕｅが悪く明るい画像を表示することが難しいといった課題が指摘されている。これに対して、レーザ光源を用いた場合、上記の光源で課題とされる装置の小型化や画像の色再現性及び明るさなどを改善することができる。このため、近年では、投射型表示装置の光源としてレーザ光源の利用が提案されている。レーザ光源を投射型表示装置の光源として利用する場合、レーザ光のコヒーレンス（可干渉性）の高さにより表示画像中にいわゆるスペックルが生じることがある。コントラストの高い不規則な明暗の班点模様であるスペックルが生じると表示画像の画質は著しく損なわれるため、従来からスペックルを低減する技術が数多く提案されている。
【０００３】
図９は、特許文献１で開示されたバンドルファイバーの概略模式図である。図９に例示されるように特許文献１では、コヒーレント長以上に長さが互いに異なる複数の光ファイバー（光ファイバー７００ａ、７００ｂ、７００ｃ、７００ｄ）を含むバンドルファイバー７００に光を入射させることにより、バンドルファイバー７００から射出された光のコヒーレンスを低減し、スペックルが抑制される技術が開示されている。
【０００４】
図１０は、特許文献２で開示されたプロジェクタ装置の構成を説明する図である。図１０に例示されるように特許文献２では、レーザ光源７０２から射出されたレーザ光は、１／２波長位相差板７０４及び照明レンズ７０６を介してＧＬＶ（グレーティング・ライト・バルブ）７０７を照明する構成が開示されている。その際、１／２波長位相差板７０４は駆動部７０５からの電力に基づいて所定の速度で回転するモータ７０３によりレーザ光の光軸に垂直な面内で回転する。このため、レーザ光の偏光方向が経時的に変化し、それによりスペックルが抑制される。
【０００５】
図１１は、特許文献３で開示された複屈折デバイスの光学的な構成を示す図である。図１１に例示されるように特許文献３では、複屈折媒体７０９と複屈折媒体７１０からなる複屈折板７０８で分離された光がスクリーン上でわずかにずれた状態で重なり合うことにより、スペックルが抑制される技術が開示されている。
【０００６】
図１２は、特許文献４で開示された走査型表示装置の概略構成図である。図１２に例示されるように特許文献４でも、レーザ光源７１１から射出された光が複屈折板７１２を介してスクリーン７１３を照明することにより、スペックルが抑制される技術が開示されている。
【０００７】
その他、図１３は、特許文献５で開示された投影表示装置の概略構成を示すブロック図である。特許文献５は、スペックル低減を目的とした技術ではないが、特許文献３及び特許文献４と同様に複屈折現象を用いた技術が開示されている。図１３に例示されるように、光源７１４から射出された光が表示用液晶パネル７１５で変調され、偏光方向制御用液晶パネル７１６と水晶板７１７の組み合わせ、及び偏光方向制御用液晶パネル７１８と水晶板７１９の組み合わせのそれぞれで複屈折現象を生じさせ、それにより画像の表示位置
をずらすことで画像を高精細化する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２２３７９５号公報
【特許文献２】特開２００６−９１４７１号公報
【特許文献３】米国特許第２００８００４９２８４号明細書
【特許文献４】特開２００６−２８４７４９号公報
【特許文献５】特許２８１３０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術を用いる場合、コヒーレンス長以上の長さの違いが必要となるため光ファイバー自体が長くなり、光ファイバーをまとめるためのスペース７０１などが必要となる。このため、レーザ光源のメリットの1つである装置の小型化が犠牲となり、装置が大型化してしまうという課題がある。
【０００９】
また、特許文献２に開示された技術を用いる場合、偏光状態を変化させるために１／２波長位相差板７０４を回転させるための回転機構が必要となる。このため、装置の大型化に加え、製造コストの上昇を招いてしまうという課題がある。
【００１０】
また、特許文献３及び特許文献４に開示された技術を用いる場合、レーザ光の偏光方向と光学軸は傾いた関係にあるため、レーザ光の光学軸に垂直な偏光成分と光学軸に平行な偏光成分が常時射出されることになる。つまり、複数のレーザ光が射出されることにより複数のスペックルパターンが形成されるが、時間的なスペックルパターンの変化は生じない。また、光学軸の方向と偏光方向の関係によっては、光学軸に垂直な偏光成分と平行な偏光成分のバランスが偏ってしまうことがあり、それによりスペックルパターンを平均化して低減する効果が低下してしまうことがある。
【００１１】
また、特許文献５に開示された技術は、投影光路上に液晶パネル（偏光方向制御用液晶パネル７１６、偏光方向制御用液晶パネル７１８）を配置した構成であるため、液晶パネルの応答性能が十分でないと投影画像の画質が劣化してしまう。このため、スペックル低減の目的で用いた場合も、画質への影響を考慮して液晶パネルを必要以上に高速に駆動させることが必要という課題がある。
【００１２】
以上の実情を踏まえ、本発明では、レーザ光源のメリットを損なうことなく、スペックルを低減する照明装置及びそれを備えた投射型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】
本発明の第１の観点は、照明光を射出するレーザ光源と、照明光が入射する照明光学系と、照明光学系の光路中に配置されるスペックル除去手段と、を含み、スペックル除去手段は、経時的に照明光の偏光方向を切替える偏光方向変換手段と、偏光方向変換手段を介して入射する照明光の光路を偏光方向に応じて変更する光路変更手段と、を含む照明装置を提供する。
【００１４】
本発明の第２の観点は、第１の観点に記載の照明装置において、さらに、レーザ光源と偏光方向変換手段の間の光路中に、照明光の偏光方向を揃える偏光板を含む照明装置を提供する。
【００１５】
本発明の第３の観点は、第１の観点または第２の観点に記載の照明装置において、偏光方向変換手段は、第１の偏光方向変換手段と、第２の偏光方向変換手段と、を含み、光路変更手段は、第１の光路変更手段と、第２の光路変更手段と、を含み、スペックル除去手段は、光源側から順に、第１の偏光方向変換手段と、第１の光路変更手段と、第２の偏光
方向変換手段と、第２の光路変更手段を配置して構成される照明装置を提供する。
【００１６】
本発明の第４の観点は、第３の観点に記載の照明装置において、第２の光路変更手段は、第１の光路変更手段と異なる方向に照明光の光路を変更する照明装置を提供する。
本発明の第５の観点は、第１の観点乃至第４の観点のいずれかに記載の照明装置において、偏光方向変換手段は、液晶の状態が経時的に変更される液晶セルである照明装置を提供する。
【００１７】
本発明の第６の観点は、第１の観点乃至第４の観点のいずれかに記載の照明装置において、光路変更手段は、その光路変更手段により光路が変更された照明光の光路とその光路変更手段により光路が変更されない照明光の光路の間の距離を可変に変更する照明装置を提供する。
【００１８】
本発明の第７の観点は、第１の観点乃至第４の観点のいずれかに記載の照明装置において、光路変更手段は、その光路変更手段が振動する照明装置を提供する。
本発明の第８の観点は、第１の観点乃至第４の観点のいずれかに記載の照明装置において、偏光方向変換手段は、６０Ｈｚ以上の周期で照明光の偏光方向を切替える照明装置を提供する。
【００１９】
本発明の第９の観点は、第１の観点乃至第４の観点のいずれかに記載の照明装置において、偏光方向変換手段と光路変更手段とは、１つのユニットとして形成される照明装置を提供する。
【００２０】
本発明の第１０の観点は、第１の観点乃至第９の観点のいずれかに記載の照明装置と、照明装置から射出される光を変調する空間光変調器と、空間光変調器により変調された光を投影する投影光学系と、を含む投射型表示装置を提供する。
【００２１】
本発明の第１１の観点は、第１０の観点に記載の投射型表示装置において、空間光変調器は、複数の画素部を含み、照明装置は、経時的に画素部のピッチの半分以下だけ照明範囲をずらして空間光変調器を照明する投射型表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、レーザ光源のメリットを損なうことなく、スペックルを低減する照明装置及びそれを備えた投射型表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の各実施の形態について詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る投射型表示装置の構成の一例を示す図である。
【００２４】
本実施形態に係る投射型表示装置１００は、照明装置１００ａと、照明装置１００ａから射出された光を変調する空間光変調器１２と、空間光変調器により変調された光を投影する投影光学系１３とを含んで構成されている。照明装置１００ａは、各色のレーザ光源１（緑色（Ｇ）レーザ光源１ａ、青色（Ｂ）レーザ光源１ｂ、赤色（Ｒ）レーザ光源１ｃ）と、各色のレーザ光源１毎に設けられたレンズ２及びダイクロイックミラー３と、ロッドインテグレータ４と、レンズ５と、スペックル除去部８（スペックル除去手段）と、スペックル除去部８を制御する制御部９と、レンズ１０と、ＴＩＲプリズム１１を含んで構成されている。
【００２５】
さらに、スペックル除去部８（スペックル除去手段）は液晶セル６と複屈折板７から構
成され、レンズ２と、ダイクロイックミラー３と、ロッドインテグレータ４と、レンズ５と、レンズ１０と、ＴＩＲプリズム１１からなる照明光学系の光路中に配置されている。なお、液晶セル６は、制御部９により経時的に液晶の状態が変更するように制御される。
【００２６】
以下、投射型表示装置１００の作用の概要について説明する。
まず、各色のレーザ光源１から射出されたレーザ光（照明光）は、レンズ２及びダイクロイックミラー３を介して合成され、レーザ光源１と共役な入射端からロッドインテグレータ４に入射する。ロッドインテグレータ４に入射した光は、強度が均一化された状態で射出端から射出される。ロッドインテグレータ４から射出されたレーザ光（照明光）は、レンズ５を介してスペックル除去部８に入射する。スペックル除去部８では、後に詳述するが、液晶セル６と複屈折板７の作用により経時的にレーザ光（照明光）の偏光方向と光路が変化する。その結果、スペックル除去部８から射出された光は、経時的に異なる状態でレンズ１０及びＴＩＲプリズム１１を介して空間光変調器１２に入射する。空間光変調器１２は、複数の画素部を有し、不図示の空間光変調器制御部の制御の元、画像情報に応じて画素部毎に必要な光だけ投影方向に反射することにより、レーザ光（照明光）を変調する。空間光変調器１２により変調されたレーザ光（変調光）は、ＴＩＲプリズム１１に臨界角未満で入射することにより、ＴＩＲプリズム１１を透過する。その後、投影光学系１３を介して不図示のスクリーン上に投影されることにより所望の画像が表示される。スクリーン上に投影されるレーザ光（変調光）は、上述したように、経時的に異なる状態を有してスクリーン上で結像する。これにより、スクリーン上に形成されるスペックルパターンも経時的に異なることになるため、複数のスペックルパターンが人間の眼で重畳されることになる。その結果、スペックルパターンが平均化されることにより、特定のスペックルパターンは認識されにくくなり、スペックルが低減される。
【００２７】
図２は、スペックル除去部８の作用を説明するための概念図である。以下、図２を参照しながら、スペックル除去部８の作用について詳細に説明する。
図２に例示されるように、スペックル除去部８は、光源側から順に液晶セル６と複屈折板７を含んで構成されている。
【００２８】
液晶セル６は、不図示の制御部９により経時的にＯＮ状態とＯＦＦ状態に制御される。液晶セル６がＯＮ状態にあるときは、例えば、Ｓ偏光で入射した照明光をＰ偏光として射出するように作用する。液晶セル６がＯＦＦ状態にあるときは、例えば、Ｓ偏光で入射した照明光をＳ偏光のまま透過させる。つまり、液晶セル６は、経時的に入射する照明光の偏光方向を切替える偏光方向変換手段として機能する。
【００２９】
複屈折板７は、液晶セル６を介して入射する照明光の偏光方向に応じて光路を変更させる。例えば、照明光がＳ偏光であれば複屈光路変更手段折板７内を直進させて射出する。また、照明光がＰ偏光であれば複屈折板７内で光路が平行移動させて射出する。つまり、照明光の光路を偏光方向に応じて変更する光路変更手段として機能する。より厳密には、複屈折板７はＳ偏光の振動方向と垂直な光学軸を有している。
【００３０】
図２（ａ）は、液晶セル６がＯＦＦ状態のスペックル除去部８に照明光２０がＳ偏光として入射した場合を例示している。図２（ａ）に例示されるように、Ｓ偏光で入射した照明光２０は、液晶セル６がＯＦＦ状態に制御されているため液晶セル６をＳ偏光のまま透過して複屈折板７に入射する。複屈折板７はＳ偏光に対しては直進させる特性を有しているため、照明光２０は複屈折板７内を直進し、Ｓ偏光の照明光２０ａとして射出される。
【００３１】
一方、図２（ｂ）は、液晶セル６がＯＮ状態のスペックル除去部８に照明光２０がＳ偏光として入射した場合を例示している。図２（ｂ）に例示されるように、Ｓ偏光で入射した照明光２０は、液晶セル６がＯＮ状態に制御されているため液晶セル６でＰ偏光に変換
されて複屈折板７に入射する。複屈折板７は、Ｐ偏光に対しては光路を移動させる特性を有しているため、照明光２０は複屈折板７内で平行移動し、Ｐ偏光の照明光２０ｂとして射出される。
【００３２】
このように、本実施形態の照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００では、液晶セル６により照明光の偏光方向を経時的に切替えて複屈折板７に入射させることにより、複屈折板７から射出される照明光の光路及び偏光方向を経時的に切替えることができる。このため、空間光変調器１２、ひいては不図示のスクリーンが経時的に切り替わる複数の光路の光で照明されることになり、異なる位置に複数のスペックルパターンが生じることになる。さらに、複数のスペックルパターンは互いに直交する偏光方向のレーザ光により形成されるため、スペックルパターンは異なるパターンを有することになる。
【００３３】
以上により、本実施形態では、時間的、空間的に異なるスペックルパターンが生じることになる。さらにスペックルパターン自体も主に偏光方向の違いにより異なることになる。このため、全体としてスペックルパターンが平均化され、効率的にスペックルを低減することができる。
【００３４】
また、複屈折板７をさらに振動させても良い。このように複屈折板７が振動する場合、複屈折板７から射出される照明光により形成されるスペックルパターンは時間的及び空間的に異なることになる。このため、さらに高いスペックル低減効果を得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、スペックル除去部８を照明光学系（照明装置１００ａ）内に配置しているため、投影光学系１３側に配置した場合に比べて画質への影響は小さくなる。このため、液晶セル６はスペックル低減効果を有する程度の速度で動作すればよく、画質への影響が大きな投影光学系１３に配置する場合に比べて比較的低速なものを用いることができる。例えば、液晶セル６（偏光方向変換手段）は、６０Ｈｚ以上の周期で照明光の偏光方向を切替えるように構成すればよい。
【００３６】
また、本構成の場合、Ｓ偏光の照明光２０ａとＰ偏光の照明光２０ｂの光量のバランスは液晶セル６の状態の制御により決定される。このため、照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００の物理的な構成に変更を加えることなく、複数のスペックルパターンの各々の割合を変更することができる。これにより、より効率的なスペックルパターンの低減を実現する割合で各スペックルパターンを生じさせることが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態では、空間光変調器１２として、マイクロミラーデバイスのような偏光方向に依存しない装置を用いることが望ましい。また、空間光変調器１２の前段に空間光変調器１２に入射する照明光の偏光方向を揃える変更変換素子を追加することにより、偏光方向に依存する反射型液晶や透過型液晶を空間光変調器として利用することもできる。
＜第２の実施形態＞
本実施形態の照明装置及び投射型表示装置は、第１の実施形態の照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００の一変形例である。このため、照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００と共通する構成要素には同符号を付し説明を省略する。
【００３８】
図３は、本実施形態に係る照明装置の構成と作用を説明するための概念図である。
本実施形態の照明装置２００ａ及び投射型表示装置２００は、図３に例示されるように、照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００に対してさらに偏光板１４を含んで構成される点のみが異なっている。
【００３９】
レーザ光源１から射出されるレーザ光はもともと一定の偏光方向を有して射出されるが
、レーザ光源１から射出され液晶セル６に入射するまでの間に偏光方向が乱れてしまうことがある。本実施形態の偏光板１４は、この乱れを整える役割を担い、液晶セル６に入射するレーザ光（照明光）の偏光方向を揃える役割を担っている。
【００４０】
なお、図３では、偏光板１４は不図示のレンズ５と液晶セル６の間に構成される例が示されているが特にこれに限定されない。液晶セル６に入射するレーザ光（照明光）を揃えることができればよいため、レーザ光源１と液晶セル６（偏光方向変換手段）の間の光路中にあればよい。
【００４１】
図３（ａ）は、液晶セル６がＯＦＦ状態のスペックル除去部８（スペックル除去手段）に照明光が入射した場合を例示している。図３（ａ）に例示されるように、Ｓ偏光とＰ偏光が混ざった照明光２０は、偏光板１４によりＳ偏光のみを透過させることでＳ偏光のみが液晶セル６に入射することになる。照明光２０は液晶セル６がＯＦＦ状態に制御されているため、液晶セル６をＳ偏光のまま透過して複屈折板７に入射する。複屈折板７はＳ偏光に対しては直進させる特性を有しているため、照明光２０は複屈折板７内を直進し、Ｓ偏光の照明光２０ａとして射出される。
【００４２】
一方、図３（ｂ）は、液晶セル６がＯＮ状態のスペックル除去部８に照明光が入射した場合を例示している。図３（ｂ）に例示されるように、Ｓ偏光とＰ偏光が混ざった照明光２０は、偏光板１４によりＳ偏光のみを透過させることでＳ偏光のみが液晶セル６に入射することになる。照明光２０は液晶セル６がＯＮ状態に制御されているため、液晶セル６でＰ偏光に変換されて複屈折板７に入射する。複屈折板７はＰ偏光に対しては光路を変更させる特性を有しているため、照明光２０は複屈折板７内で平行移動し、Ｐ偏光の照明光２０ｂとして射出される。
【００４３】
このように本実施形態では、液晶セル６に入射する前に偏光板１４を用いて入射光の偏光方向を一定の方向に揃えることにより、照明光学系内で照明光であるレーザ光の偏光方向が乱れた場合であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、本実施形態では、時間的、空間的に異なるスペックルパターンが生じることになる。さらにスペックルパターン自体も主に偏光方向の違いにより異なることになる。このため、全体としてスペックルパターンが平均化され、効率的にスペックルを低減することができる。
【００４４】
また、本構成の場合、偏光板１４を用いることにより入射光の偏光方向が第１の実施形態に比べて更に揃った状態となるため、Ｓ偏光の照明光２０ａとＰ偏光の照明光２０ｂの切替え制御をより正確に行うことができる。これにより、より正確に効率的なスペックルパターンの低減を実現する割合で各スペックルパターンを生じさせることが可能となる。＜第３の実施形態＞
本実施形態の照明装置及び投射型表示装置は、第１の実施形態の照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００の一変形例である。このため、照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００と共通する構成要素には同符号を付し説明を省略する。
【００４５】
図４は、本実施形態に係る投射型表示装置の構成を示す図である。
本実施形態の照明装置３００ａ及び投射型表示装置３００は、図４に例示されるように、照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００に対してスペックル除去部８（スペックル除去手段）の構成のみが異なっている。
【００４６】
本実施形態のスペックル除去部８は、液晶セル６及び複屈折板７から構成される点は第１の実施形態のスペックル除去部８と同様であるが、複屈折板７がそれぞれ異なる厚さを有する複屈折板７ａ、複屈折板７ｂ、複屈折板７ｃの３つの複屈折板から構成されている
点が異なっている。
【００４７】
本実施形態の複屈折板７（複屈折板７ａ、複屈折板７ｂ、複屈折板７ｃ）は、照明装置３００ａ内の不図示の挿脱機構により切り替え可能に構成されている。なお、複屈折板７の切り替えは、複屈折板７から射出される光路を調整するために行われる。各複屈折板が同一の複屈折率を有する場合、複屈折板７は複屈折板７の厚さが厚いほど光路の変更量が大きくなる。このため、厚さの異なる複屈折板７を複数用意し、必要に応じて切替えることにより光路変更量を調整することができる。より具体的には、複屈折板７の切り替えにより、液晶セル６がＯＦＦ状態のときのＳ偏光の照明光２０ａの光路と、液晶セル６がＯＮ状態のときのＰ偏光の照明光２０ｂの光路との光路の間の距離を変化させることができる。つまり、複屈折板７（光路変更手段）により光路が変更された照明光２０ｂの光路と複屈折板７（光路変更手段）により光路が変更されない照明光２０ａの光路の間の距離を可変に変更することができる。
【００４８】
以上、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、本実施形態では、時間的、空間的に異なるスペックルパターンが生じ、スペックルパターン自体も主に偏光方向の違いにより異なることになる。このため、全体としてスペックルパターンが平均化され、スペックルを低減することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、複数の厚さの異なる複屈折板７を挿脱可能に構成することにより、複屈折板７による光路変更量を調整することができる。つまり、各スペックルパターンの重なり方（距離）を調整することが可能となる。このため、画像に応じてスペックルパターンの重ね方を調整することでさらに効率的にスペックルを低減することができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、複屈折板７を厚さの異なる複数の複屈折板により構成する例を示したが、特にこれに限定されない。例えば、複屈折板７を構成する各複屈折板の複屈折率を異ならせることで光路変更量を調整しても良い。また、複屈折板７を構成する各複屈折板の複屈折率と厚さをそれぞれ異ならせることで光路変更量を調整しても良い。
＜第４の実施形態＞
本実施形態の照明装置及び投射型表示装置は、第１の実施形態の照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００の一変形例である。このため、照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００と共通する構成要素には同符号を付し説明を省略する。
【００５１】
図５は、本実施形態に係る投射型表示装置の構成を示す図である。
本実施形態の照明装置４００ａ及び投射型表示装置４００は、図５に例示されるように、照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００に対して、スペックル除去部８（スペックル除去手段）の後段に、さらにスペックル除去部１８が構成されている点が異なっている。スペックル除去部１８（スペックル除去手段）は、図５に例示されるように、液晶セル１６と複屈折板１７から構成されている。つまり、本実施形態のスペックル除去部（スペックル除去手段）は、スペックル除去部８とスペックル除去部１８から構成され、光源側から順に、液晶セル６（第１の偏光方向変換手段）と、複屈折板７（第１の光路変更手段）と、液晶セル１６（第２の偏光方向変換手段）と、複屈折板１７（第２の光路変更手段）を配置して構成される
以下、スペックル除去部８及びスペックル除去部１８の作用について説明する。スペックル除去部８の作用は、第１の実施形態と同様である。つまり、図５に例示されるように、スペックル除去部８は、液晶セル６の状態を切替えることにより、経時的にＳ偏光の照明光２０ａとＰ偏光の照明光２０ｂを射出する。
【００５２】
以降、スペックル除去部１８の作用について説明する。まず、液晶セル１６は、不図示の制御部による制御の元、入射する照明光の偏光方向を変換して射出する。つまり、入射
する照明光の偏光方向を経時的に切替える偏光方向変換手段として機能する。具体的には、Ｓ偏光の照明光２０ａをそのままＳ偏光の照明光として射出する場合とＰ偏光の照明光に変換して射出する場合が経時的に切替えられることになる。また、Ｐ偏光の照明光２０ｂをそのままＰ偏光の照明光として射出する場合とＳ偏光の照明光に変換して射出する場合が経時的に切替えられることになる。これにより、液晶セル１６から射出される照明光は、計４つの状態を２つの光路上に経時的に有することになる。なお、液晶セル１６を制御する制御部は、液晶セル６を制御する制御部と共通であっても異なっていてもよい。ただし、液晶セル６と液晶セル１６が同期して制御される構成が望ましい。
【００５３】
複屈折板１７は、液晶セル１６を介して入射する照明光の偏光方向に応じて光路を変更させる。つまり、照明光の光路を偏光方向に応じて変更する光路変更手段として機能する。なお、ここで、複屈折板１７はＰ偏光の振動方向と垂直な光学軸を有している。複屈折板１７の光学軸は、複屈折板７の光学軸に対して垂直であり、複屈折板１７により光路が変更する方向も複屈折板７の場合に対して垂直となる。つまり、複屈折板１７（第２の偏光方向変換手段）は、複屈折板７（第１の光路変更手段）と異なる方向に照明光の光路を変更する。より具体的には、複屈折板１７は、照明光がＰ偏光であれば複屈折板１７内を直進させて射出し、Ｓ偏光であれば複屈折板１７内で光路が平行移動させて射出する特性を有している。このため、複屈折板１７に入射する液晶セル１６を射出した計４つの状態で２つの光路を有する照明光は、Ｐ偏光であれば光路を変更されることなく複屈折板１７から射出され（照明光２０ｃ、照明光２０ｅ）、Ｓ偏光であれば複屈折板７による光路変更に対して垂直な方向に光路が変更されて射出される（照明光２０ｄ、照明光２０ｆ）。その結果、複屈折板１７から射出される照明光は、計４つの状態を４つの光路上に経時的に有することになる（照明光２０ｃ、照明光２０ｄ、照明光２０ｅ、照明光２０ｆ）。
【００５４】
図６は、図５に例示されるスペックル除去部から射出された照明光の光束の光路の変化を示す図である。照明光２０ｃは、複屈折板７及び複屈折板１７を直進して透過した照明光を示し、その光束の位置が例示されている。照明光２０ｄは、複屈折板７を直進し、複屈折板１７で光路を変更した照明光を示し、その光束の位置が例示されている。照明光２０ｄは複屈折板１７内で光路変化１８ａにより示される光路変化が生じたことにより、照明光２０ｃとは異なる位置を照明している。照明光２０ｅは、複屈折板７で光路を変更し、複屈折板１７を直進した照明光を示し、その光束の位置が例示されている。照明光２０ｅは複屈折板７内で光路変化８ａにより示される光路変化が生じたことにより、照明光２０ｃ及び照明光２０ｄとは異なる位置を照明している。照明光２０ｆは、複屈折板７及び複屈折板１７で光路を変更した照明光を示し、その光束の位置が例示されている。照明光２０ｆは、複屈折板７内で光路変化８ａにより示される光路変化が生じ、さらに、複屈折板１７内で光路変化１８ｂにより示される光路変化が生じたことにより、照明光２０ｃ、照明光２０ｄ及び照明光２０ｅとは異なる位置を照明している。
【００５５】
このように複屈折板７と複屈折板１７の光学軸を垂直に構成することで、図６に例示されるように複屈折板１７から射出される４つの状態の照明光の照明範囲が１方向に偏ることを抑制することができる。このような照明範囲の経時的な変化は、空間光変調器１２の画素部のピッチの半分以下とすることが望ましい。つまり、照明装置４００ａは、経時的に空間光変調器１２の画素部のピッチの半分以下だけ照明範囲を変化させて空間光変調器１２を照明するように構成されることが望ましい。これにより、空間光変調器１２に対して不必要に大きな照明範囲を設ける必要がないため、レーザ光源１から射出されるレーザ光（照明光）で効率よく空間光変調器１２を照明することができる。なお、経時的な照明範囲の変化は画素部のピッチの半分以内にする構成は、上述した第１乃至第３の実施形態の場合であっても同様に望ましい。
【００５６】
以上、本実施形態では、スペックル除去部８に加えて、スペックル除去部１８を用いる
ことにより、第１の実施形態に比べてさらに多くの空間的に異なるスペックルパターンを生じさせることができる。また、時間的に異なるスペックルパターンが生じること、及びスペックルパターン自体も主に偏光方向の違いにより異なることは第１の実施形態と同様である。このため、全体としてスペックルパターンが平均化され、第１の実施形態に対してさらに効率的にスペックルを低減することができる。
【００５７】
なお、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に偏光板を用いてもよい。また、第３の実施形態と同様に複数の複屈折板を切替えて用いても良い。偏光板や複数の複屈折板を用いることにより、第２及び第３の実施形態と同様に作用し、さらに高いスペックル低減効果を得ることができる。
＜第５の実施形態＞
本実施形態の照明装置及び投射型表示装置は、第１の実施形態の照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００の一変形例である。このため、照明装置１００ａ及び投射型表示装置１００と共通する構成要素には同符号を付し説明を省略する。
【００５８】
図７は、本実施形態に係るスペックル除去部の構成を説明するための概念図である。本実施形態の照明装置５００ａ及び投射型表示装置５００は、図７に例示されるように、スペックル除去部の構成のみが第１の実施形態と異なっている。具体的には、本実施形態のスペックル除去部８ａ（スペックル除去手段）は、偏光方向変換手段である液晶セル６と光路変更手段である複屈折板７が１つのユニットとして形成されている。このように、液晶セル６と複屈折板７を１つのユニットとして一体に形成することにより、スペックル除去部８ａに必要とされるスペースが小さくすることができる。また、それに加えて、スペックル除去部８ａの取り扱いが容易となる。具体的には、複屈折板７は光学軸を適切な方向に向けることが重要となるが、このように液晶セル６と一体にすることにより、液晶セル６に対する光学軸の方向が一定となるため、スペックル除去部８ａを照明装置５００ａや投射型表示装置５００内に組み込む際の作業の負担を少なくすることができる。
【００５９】
以上、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、本実施形態では、時間的、空間的に異なるスペックルパターンが生じ、スペックルパターン自体も主に偏光方向の違いにより異なることになる。このため、全体としてスペックルパターンが平均化され、効率的にスペックルを低減することができる。
【００６０】
なお、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に偏光板を用いてもよい。また、第３の実施形態と同様に複数の複屈折板を切替えて用いても良い。偏光板や複数の複屈折板を用いることにより、第２及び第３の実施形態と同様に作用し、さらに高いスペックル低減効果を得ることができる。
＜第６の実施形態＞
本実施形態の照明装置及び投射型表示装置は、第４の実施形態の照明装置４００ａ及び投射型表示装置４００の一変形例である。このため、照明装置４００ａ及び投射型表示装置４００と共通する構成要素には同符号を付し説明を省略する。
【００６１】
図８は、本実施形態に係るスペックル除去部の構成を説明するための概念図である。本実施形態の照明装置６００ａ及び投射型表示装置６００は、図７に例示されるように、スペックル除去部の構成のみが第４の実施形態と異なっている。具体的には、本実施形態のスペックル除去部８ｂ（スペックル除去手段）は、液晶セル６と複屈折板７と液晶セル１６と複屈折板１７が１つのユニットとして形成されている。このように、液晶セル６と複屈折板７と液晶セル１６と複屈折板１７が１つのユニットとして一体に形成することにより、スペックル除去部８ｂに必要とされるスペースが少なくて済むことに加えて、スペックル除去部８ｂの取り扱いが容易となる。具体的には、複屈折板７及び複屈折板１７は光学軸を適切な方向に向けることが重要となるが、このように液晶セル６及び液晶セル１６
と一体にすることにより、液晶セル６及び液晶セル１６に対する光学軸の方向が一定となる。このため、スペックル除去部８ｂを照明装置６００ａや投射型表示装置６００内に組み込む際の作業の負担を少なくすることができる。
【００６２】
以上、本実施形態においても、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、本実施形態では、時間的、空間的に異なるスペックルパターンが生じ、スペックルパターン自体も主に偏光方向の違いにより異なることになる。このため、全体としてスペックルパターンが平均化され、効率的にスペックルを低減することができる。
【００６３】
なお、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に偏光板を用いてもよい。また、第３の実施形態と同様に複数の複屈折板を切替えて用いても良い。偏光板や複数の複屈折板を用いることにより、第２及び第３の実施形態と同様に作用し、さらに高いスペックル低減効果を得ることができる。
【００６４】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るスペックル除去部の作用を説明するための概念図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る照明装置の変形例の構成と作用を説明するための概念図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の構成の変形例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るスペックル除去部の変形例の構成と作用を説明するための概念図である。
【図６】図５に例示されるスペックル除去部から射出された照明光の光束の光路の変化を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るスペックル除去部の他の変形例の構成を説明するための概念図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るスペックル除去部のさらに他の変形例の構成を説明するための概念図である。
【図９】従来技術のバンドルファイバーの概略模式図である。
【図１０】従来技術のプロジェクタ装置の構成を説明する図である。
【図１１】従来技術の複屈折デバイスの光学的な構成を示す図である。
【図１２】従来技術の走査型表示装置の概略構成図である
【図１３】従来技術の投影表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００、２００、３００、４００、５００、６００  投射型表示装置
１００ａ、２００ａ、３００ａ、４００ａ、５００ａ、６００ａ  照明装置
１    レーザ光源
１ａ  緑色（Ｇ）レーザ光源
１ｂ  青色（Ｂ）レーザ光源
１ｃ  赤色（Ｒ）レーザ光源
２、５、１０      レンズ
３    ダイクロイックミラー
４    ロッドインテグレータ
６、１６    液晶セル
７、１７    複屈折板
８、８ａ、８ｂ、１８    スペックル除去部
９    制御部
１１  ＴＩＲプリズム
１２  空間光変調器
１３  投影光学系
１４  偏光板
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ  照明光
７００      バンドルファイバー
７００ａ、７００ｂ、７００ｃ、７００ｄ    光ファイバー
７０１      スペース
７０２、７１１    レーザ光源
７０３      モータ
７０４      １／２波長位相差板
７０５      駆動部
７０６      照明レンズ
７０７      ＧＬＶ
７０８、７１２    複屈折板
７０９、７１０    複屈折媒体
７０９ａ、７１０ａ      光学軸
７１３      スクリーン
７１４      光源
７１５      表示用液晶パネル
７１６、７１８    偏光方向制御用液晶パネル
７１７、７１９    水晶板
７２０      投写用レンズ系
【図１】
2010156841.tif 000003
【図２】
2010156841.tif 000004
【図３】
2010156841.tif 000005
【図４】
2010156841.tif 000006
【図５】
2010156841.tif 000007
【図６】
2010156841.tif 000008
【図７】
2010156841.tif 000009
【図８】
2010156841.tif 000010
【図９】
2010156841.tif 000011
【図１０】
2010156841.tif 000012
【図１１】
2010156841.tif 000013
【図１２】
2010156841.tif 000014
【図１３】
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