(57)【要約】【課題】簡易な構成で効率良くスペックルをほぼ完全に除去し、良質な画像を表示することができる投射型表示装置を提供する。【解決手段】スクリーンに画像を投射して画像表示を行う投射型表示装置は、コヒーレントな光を出射するレーザ光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と、レーザ光源１からの光束によって照明される被照明領域に、スクリーン５へ表示させる画像を形成する表示デバイス３と、光束を拡散させる第１の拡散板１４と、光束を拡散させる第２の拡散板１５とを備え、第１の拡散板１４は、レーザ光源１からスクリーン５までを含む光学系光路中の少なくとも一つの、レーザ光源１に共役な位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、第２の拡散板１５は、その光学系光路中の少なくとも一つの、表示デバイス３に共役な位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５の少なくとも一方は、光軸に対して垂直方向に変動する。【選択図】図２
2010256573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンに画像を投射して画像表示を行う投射型表示装置であって、
コヒーレントな光を出射する少なくとも一つの光源と、
前記光源からの光束によって照明される被照明領域に、前記スクリーンへ表示させる画像を形成する表示デバイスと、
光束を拡散させる第１の拡散手段と、
光束を拡散させる第２の拡散手段と、
を備え、
前記第１の拡散手段は、前記光源から前記スクリーンまでを含む光学系光路中の少なくとも一つの、前記光源共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、
前記第２の拡散手段は、前記光学系光路中の少なくとも一つの、前記表示デバイス共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、
前記第１の拡散手段及び前記第２の拡散手段の少なくとも一方は、光軸に対して垂直方向に変動する、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記光源から前記スクリーンまでを含む光学系は、
前記光源から出射された光束を所定の光路内へ伝播させて前記スクリーン側へ導く照明光学系と、
前記表示デバイスの被照明領域に形成された画像を前記スクリーンに拡大投影する投影光学系と、
を含み、
前記表示デバイスは、前記照明光学系により導かれる光束によって照明される被照明領域に、前記スクリーンへ表示させる画像を形成し、
前記第１の拡散手段は、前記照明光学系光路中の少なくとも一つの、前記光源共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、
前記第２の拡散手段は、前記照明光学系光路中の少なくとも一つの、前記表示デバイス共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられる、
ことを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
光束の強度を均一化する光束強度均一化手段を更に備え、
前記光束強度均一化手段は、前記照明光学系内に設けられ、前記光束強度均一化手段における光束入射面は、前記光源に対して共役な関係にあり、前記光束強度均一化手段における光束出射面は、前記表示デバイスに対して共役な関係にあり、
前記第１の拡散手段は、前記光束入射面又は当該光束入射面近傍の位置に設けられ、
前記第２の拡散手段は、前記光束出射面又は当該光束出射面近傍の位置に設けられる、
ことを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項４】
スクリーンに画像を投射して画像表示を行う投射型表示装置であって、
コヒーレントな光を出射する少なくとも一つの光源と、
前記光源から出射された光束を所定の光路内へ伝播させて前記スクリーン側へ導く照明光学系と、
前記照明光学系により導かれる光束によって照明される被照明領域に、前記スクリーンへ表示させる画像を形成する表示デバイスと、
前記表示デバイスの被照明領域に形成された画像を前記スクリーンに拡大投影する投影光学系と、
光束を拡散させる第１の拡散手段と、
光束を拡散させる第２の拡散手段と、
光束の強度を均一化する光束強度均一化手段と、
を備え、
前記光束強度均一化手段は、前記照明光学系内に設けられ、
前記第１の拡散手段は、前記光束強度均一化手段における光束入射面又は当該光束入射面近傍の位置に設けられ、
前記第２の拡散手段は、前記光束強度均一化手段における光束出射面又は当該光束出射面近傍の位置に設けられ、
前記第１の拡散手段及び前記第２の拡散手段の少なくとも一方は、光軸に対して垂直方向に変動する、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項５】
前記第１の拡散板及び前記第２の拡散板の少なくとも一方は、光束を透過させたときに得られる拡散角度及び配光形状を任意に形成可能な光拡散デバイスである、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記光拡散デバイスの拡散角度は、１０°乃至４０°である、
ことを特徴とする請求項５記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記第１の拡散手段及び前記第２の拡散手段の少なくとも一方を光軸に対して垂直方向に変動させる変動手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記変動手段は圧電素子を含む、
ことを特徴とする請求項７記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記第１の拡散手段及び前記第２の拡散手段の少なくとも一方が光軸に対して垂直方向に変動する際の変動速度は、２．０ｍｍ／ｓ以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記表示デバイスは、光束を反射させて画像形成を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記表示デバイスは、光束を透過させて画像形成を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記光束強度均一化手段、前記第１の拡散手段、及び、前記第２の拡散手段は、一体として構成される、
ことを特徴とする請求項３又は４記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記光束強度均一化手段は、ロッドインテグレータである、
ことを特徴とする請求項３、４、又は１２記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ等の投射型表示装置に関し、更に詳しくは、表示デバイスを用いて、スクリーン等に画像を投射して画像表示を行う投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示デバイスを用いた投射型表示装置の光源には、超高圧水銀ランプ等のランプ光源が用いられてきた。このようなランプ光源は光源の寿命が短いことから、ランプ交換等のメンテナンス作業の頻度が多くなるという問題がある。また、カラー表示を行う場合には、例えば、ランプ光源から出射される白色光から赤色光、緑色光、及び青色光を取り出すための光学系が必要となることから、装置構成が複雑になると共に光利用効率が低下するという問題もある。
【０００３】
一方で、光源としてＬＥＤ光源を用いた投射型表示装置が提案されているものの、ＬＥＤの光利用効率が悪いことから、表示画像において十分な明るさを得られるまでには至っていない。
【０００４】
このため、近年では投射型表示装置の光源として半導体レーザ等のレーザ光源を用いる試みが為されている。このレーザ光源はランプ光源に比べて寿命が長いことから、メンテナンス作業がほぼ不要となる。また、レーザ光源を用いた場合には、表示画像に応じてレーザ光を直接変調することができることから、装置構成が簡易になると共に光利用効率が向上する。さらに、レーザ光源を用いることによって、色再現領域を広くすることができるという利点も有している。
【０００５】
しかしながら、レーザ光源は高いコヒーレンス（可干渉性）を有していることから、投射型表示装置の光源としてレーザ光源を用いた場合には、スペックル、スペックルノイズ、スペックルパターン等（以下単に「スペックル」という）のコントラストの高い斑点状の模様がスクリーン上に形成され、表示画像の画質を劣化させてしまうという問題がある。従って、光源としてレーザ光源を用いる場合には、スペックルを低減させることが重要となる。そこで、このようなスペックルを低減させるための技術が、例えば下記のように、各種提案されている。
【０００６】
図１７は、特許文献１に開示されている照明装置が動作中の模式図である。同図に示した照明装置１０１は、レーザ光源１０２、電磁石１０３、電磁石１０３に対向して配置され、磁性材料から成る振動板１０４、及び、振動板１０４の一端に配置され、レーザ光源１０２から射出されたレーザ光が入射する拡散板１０５を有する。そして、拡散板１０５が、電磁石１０３の作動に基づき、レーザ光源１０２からのレーザ光射出方向に対して主に略垂直方向に振動することによって、スペックルの低減が図られている。
【０００７】
図１８は、特許文献２に開示されているプロジェクタの概略構成を示す説明図である。同図に示したプロジェクタ１１１は、可干渉性を有する光を発する光源（レーザ光源装置１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ）と、光源からの光を用いて中間像を形成する中間像形成部（第１の投写光学系１１３）と、中間像からの光を、表示面上に結像させる結像光学系（第２の投写光学系１１４）と、中間像が形成される中間像形成面からずれた位置であって、中間像形成部内を含む中間像形成部から結像光学系までの光の経路のいずれかの位置に拡散面を有し、拡散面に沿った面内における拡散性を時間的に変化させる拡散性変動部（第２の拡散素子１１５，回転駆動部１１６）と、を備え、その拡散性変動部の作用により、スペックルの低減が図られている。
【０００８】
図１９は、特許文献３に開示されているプロジェクタの光学系における光の振舞い等について説明する図である。同図に示した光学系は、コヒーレント光を供給する光源部１２１と、光源部１２１からのコヒーレント光を画像信号に応じて変調し、出射部１２２から出射させる空間光変調装置１２３と、透過により出射部１２２からの光を拡散させる拡散部１２４と、を有し、拡散部１２４を、出射部１２２に近接する位置に設け、かつ可動させることによって、スペックルの低減が図られている。
【０００９】
図２０は、特許文献４に開示されている拡散素子を有するコヒーレント光ディスプレイ装置を示す図である。同図に示した装置において、コヒーレント光は、空間的光変調器１３１を照明するために、回転する拡散素子１３２を通して送られる。回転する拡散素子１３２は、干渉パターンを人の目によって検出されえない速度でスクリーン１３３上において動き回らせる。それによってスペックルの低減が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３０１１６４号公報
【特許文献２】特開２００８−１９１２７９号公報
【特許文献３】特開２００８−１２２８２３号公報
【特許文献４】特開平０６−２０８０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示されている照明装置においては、拡散板の配置位置についての明確な記載が無いため、配置位置によってはスペックルの低減効果が少なくなる虞があり、効率良くスペックルを除去することができるとは言えない。
【００１２】
特許文献２に開示されているプロジェクタにおいては、中間像を形成する手段が必要となるため、装置が大型化してしまうという問題がある。さらに、第２の拡散素子が回転駆動部１１６により回転する構成であるため、第２の拡散素子自体が大型化し、結果として、装置が、より大型化してしまう。
【００１３】
特許文献３に開示されているプロジェクタにおいては、表示デバイスとして透過型の表示デバイスを用いた構成においてしか成立しないため、例えば反射型の表示デバイスなど、透過型でない表示デバイスを用いた構成において、スペックルの低減効果を得ることはできない。また、拡散部は、表示デバイスと同等以上の大きさが必要となるため、装置が大型化するという問題がある。さらに、特許文献２に開示されているプロジェクタと同様に、拡散部が回転により可動させられる構成であるため、装置が、より大型化してしまう。
【００１４】
特許文献４に開示されている装置においては、特許文献１に開示されている照明装置と同様に、拡散素子の配置位置についての明確な記載が無いため、配置位置によってはスペックルの低減効果が少なくなる虞があり、効率良くスペックルを除去することができるとは言えない。また、特許文献２に開示されているプロジェクタと同様に、拡散素子が回転する構成であるため、装置が、より大型化してしまう。
【００１５】
本発明は、上記実情に鑑み、簡易な構成で効率良くスペックルをほぼ完全に除去し、良質な画像を表示することができる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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る投射型表示装置は、スクリーンに画像を投射して画像表示を行う投射型表示装置であって、コヒーレントな光を出射する少なくとも一つの光源と、前記光源からの光束によって照明される被照明領域に、前記スクリーンへ表示させる画像を形成する表示デバイスと、光束を拡散させる第１の拡散手段と、光束を拡散させる第２の拡散手段と、を備え、前記第１の拡散手段は、前記光源から前記スクリーンまでを含む光学系光路中の少なくとも一つの、前記光源共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、前記第２の拡散手段は、前記光学系光路中の少なくとも一つの、前記表示デバイス共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、前記第１の拡散手段及び前記第２の拡散手段の少なくとも一方は、光軸に対して垂直方向に変動する、ことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る投射型表示装置は、上記第１の態様において、前記光源から前記スクリーンまでを含む光学系は、前記光源から出射された光束を所定の光路内へ伝播させて前記スクリーン側へ導く照明光学系と、前記表示デバイスの被照明領域に形成された画像を前記スクリーンに拡大投影する投影光学系と、を含み、前記表示デバイスは、前記照明光学系により導かれる光束によって照明される被照明領域に、前記スクリーンへ表示させる画像を形成し、前記第１の拡散手段は、前記照明光学系光路中の少なくとも一つの、前記光源共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、前記第２の拡散手段は、前記照明光学系光路中の少なくとも一つの、前記表示デバイス共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられる、ことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第３の態様に係る投射型表示装置は、上記第２の態様において、光束の強度を均一化する光束強度均一化手段を更に備え、前記光束強度均一化手段は、前記照明光学系内に設けられ、前記光束強度均一化手段における光束入射面は、前記光源に対して共役な関係にあり、前記光束強度均一化手段における光束出射面は、前記表示デバイスに対して共役な関係にあり、前記第１の拡散手段は、前記光束入射面又は当該光束入射面近傍の位置に設けられ、前記第２の拡散手段は、前記光束出射面又は当該光束出射面近傍の位置に設けられる、ことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第４の態様に係る投射型表示装置は、スクリーンに画像を投射して画像表示を行う投射型表示装置であって、コヒーレントな光を出射する少なくとも一つの光源と、前記光源から出射された光束を所定の光路内へ伝播させて前記スクリーン側へ導く照明光学系と、前記照明光学系により導かれる光束によって照明される被照明領域に、前記スクリーンへ表示させる画像を形成する表示デバイスと、前記表示デバイスの被照明領域に形成された画像を前記スクリーンに拡大投影する投影光学系と、光束を拡散させる第１の拡散手段と、光束を拡散させる第２の拡散手段と、光束の強度を均一化する光束強度均一化手段と、を備え、前記光束強度均一化手段は、前記照明光学系内に設けられ、前記第１の拡散手段は、前記光束強度均一化手段における光束入射面又は当該光束入射面近傍の位置に設けられ、前記第２の拡散手段は、前記光束強度均一化手段における光束出射面又は当該光束出射面近傍の位置に設けられ、前記第１の拡散手段及び前記第２の拡散手段の少なくとも一方は、光軸に対して垂直方向に変動する、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第５の態様に係る投射型表示装置は、上記第１乃至４の何れか一つの態様において、前記第１の拡散板及び前記第２の拡散板の少なくとも一方は、光束を透過させたときに得られる拡散角度及び配光形状を任意に形成可能な光拡散デバイスである、ことを特徴とする。
【００２１】
本発明の第６の態様に係る投射型表示装置は、上記第５の態様において、前記光拡散デバイスの拡散角度は、１０°乃至４０°である、ことを特徴とする。
【００２２】
本発明の第７の態様に係る投射型表示装置は、上記第１乃至６の何れか一つの態様において、前記第１の拡散手段及び前記第２の拡散手段の少なくとも一方を光軸に対して垂直方向に変動させる変動手段を更に備える、ことを特徴とする。
【００２３】
本発明の第８の態様に係る投射型表示装置は、上記第７の態様において、前記変動手段は圧電素子を含む、ことを特徴とする。
【００２４】
本発明の第９の態様に係る投射型表示装置は、上記第１乃至８の何れか一つの態様において、前記第１の拡散手段及び前記第２の拡散手段の少なくとも一方が光軸に対して垂直方向に変動する際の変動速度は、２．０ｍｍ／ｓ以上である、ことを特徴とする。
【００２５】
本発明の第１０の態様に係る投射型表示装置は、上記第１乃至９の何れか一つの態様において、前記表示デバイスは、光束を反射させて画像形成を行う、ことを特徴とする。
【００２６】
本発明の第１１の態様に係る投射型表示装置は、上記第１乃至９の何れか一つの態様において、前記表示デバイスは、光束を透過させて画像形成を行う、ことを特徴とする。
【００２７】
本発明の第１２の態様に係る投射型表示装置は、上記第３又は４の態様において、前記光束強度均一化手段、前記第１の拡散手段、及び、前記第２の拡散手段は、一体として構成される、ことを特徴とする。
【００２８】
本発明の第１３の態様に係る投射型表示装置は、上記第３、４、又は１２の態様において、前記光束強度均一化手段は、ロッドインテグレータである、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、投射型表示装置において、簡易な構成で効率良くスペックルをほぼ完全に除去し、良質な画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１に係る投射型表示装置の構成例において、第１の拡散板と第２の拡散板を配置する前の構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る投射型表示装置の第１の構成例を示す図である。
【図３】実施例１に係る投射型表示装置の第２の構成例を示す図である。
【図４】実施例１に係る投射型表示装置の第３の構成例を示す図である。
【図５】実施例１に係る投射型表示装置の第４の構成例を示す図である。
【図６】実施例１に係る投射型表示装置の第５の構成例を示す図である。
【図７】実施例２に係る投射型表示装置の構成例において、第１の拡散板と第２の拡散板を配置する前の構成を示す図である。
【図８】実施例２に係る投射型表示装置の第１の構成例を示す図である。
【図９】実施例２に係る投射型表示装置の第２の構成例を示す図である。
【図１０】実施例２に係る投射型表示装置の第３の構成例を示す図である。
【図１１】実施例２に係る投射型表示装置の第４の構成例を示す図である。
【図１２】実施例２に係る投射型表示装置の第５の構成例を示す図である。
【図１３】実施例２に係る投射型表示装置の第６の構成例を示す図である。
【図１４】反射型の表示デバイスを用いた実施例２に係る投射型表示装置の構成例を示す図である。
【図１５】光拡散デバイスにフレームを介して固定された超音波モータを示す図である。
【図１６】変動手段の他の例を説明する図である。
【図１７】従来技術として開示されている照明装置が動作中の模式図である。
【図１８】従来技術として開示されているプロジェクタの概略構成を示す説明図である。
【図１９】従来技術として開示されているプロジェクタの光学系における光の振舞い等について説明する図である。
【図２０】従来技術として開示されている拡散素子を有するコヒーレント光ディスプレイ装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００３２】
本発明の実施例１に係る投射型表示装置は、スクリーンに画像を投射して画像表示を行う投射型表示装置であって、コヒーレントな光を出射する少なくとも一つの光源と、光源からの光束によって照明される被照明領域にスクリーンへ表示させる画像を形成する表示デバイスと、光束を拡散させる第１の拡散板（第１の拡散手段の一例）と、光束を拡散させる第２の拡散板（第２の拡散手段の一例）とを備えている。そして、第１の拡散板は、光源からスクリーンまでを含む光学系光路中の少なくとも一つの、光源共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、第２の拡散板は、その光学系光路中の少なくとも一つの、表示デバイス共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、更に、第１の拡散板及び第２の拡散板の少なくとも一方は、光軸に対して垂直方向に変動する。但し、変動する拡散板は、光学系光路中から外れない範囲で、光軸に対して垂直方向に変動する。
【００３３】
図１は、本実施例に係る投射型表示装置の構成例において、第１の拡散板と第２の拡散板を配置する前の構成を示す図である。
【００３４】
本実施例に係る投射型表示装置は、上述のとおり、第１の拡散板が、光源からスクリーンまでを含む光学系光路中の少なくとも一つの、光源共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、第２の拡散板が、その光学系光路中の少なくとも一つの、表示デバイス共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられることから、第１の拡散板及び第２の拡散板の配置位置として複数の組み合わせが存在する。そこで、まずは、図１を用いて、第１の拡散板及び第２の拡散板を除く本実施例に係る投射型表示装置の構成例を説明する。
【００３５】
同図に示したように、第１の拡散板及び第２の拡散板を除く本実施例に係る投射型表示装置は、３つのレーザ光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と、照明光学系２と、表示デバイス３と、投影光学系４と、スクリーン５を含んでいる。
【００３６】
３つのレーザ光源１は、各々がコヒーレントな光を出射する光源であって、例えば、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、及び青色レーザ光源である。
【００３７】
照明光学系２は、３つのレーザ光源１の各々から出射された光束を所定の光路内へ伝播させてスクリーン５側へ導く光学系であって、リレーレンズ６と、リレーレンズ７と、リレーレンズ８と、絞り部９と、リレーレンズ１０を含んでいる。なお、リレーレンズ６は、集光レンズとしても機能する。このような照明光学系２では、３つのレーザ光源１の各々から出射された光束が、リレーレンズ６、リレーレンズ７、リレーレンズ８、絞り部９、及びリレーレンズ１０によって表示デバイス３へと導かれ、表示デバイス３の被照明領域を照明する。
【００３８】
表示デバイス３は、照明光学系（レーザ光源１）２からの光束によって照明される被照明領域にスクリーン５へ表示させる画像を形成するデバイスであって、被照明領域に照明される光束を透過させることで、被照明領域に形成された画像をスクリーン５に形成するデバイスである。この表示デバイス３は、例えば液晶等を用いた透過型の表示デバイスである。
【００３９】
投影光学系４は、表示デバイス３の被照明領域に形成された画像をスクリーン５に拡大投影する光学系であって、投影レンズ１１を含んでいる。このような投影光学系４では、表示デバイス３を透過した光束が、投影レンズ１２によって拡大され、スクリーン５に投射される。
【００４０】
なお、３つのレーザ光源１及び表示デバイス３は、図示しない制御装置によって制御される。
【００４１】
以上のような構成例において、３つのレーザ光源１からスクリーン５までを含む光学系光路中の、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａに対して共役な関係にある位置（光源共役位置）は、リレーレンズ６による集光位置１２ｂと、絞り部９の位置１２ｃと、投影レンズ１１の入射瞳の位置１２ｄである（同図の点線１２参照）。また、その光学系光路中の、表示デバイス３の光束入射面の位置１３ａに対して共役な関係にある位置（表示デバイス共役位置）は、リレーレンズ７とリレーレンズ８との間の位置１３ｂと、スクリーン５の投射面の位置１３ｃである（同図の点線１３参照）。
【００４２】
従って、本実施例に係る投射型表示装置において、第１の拡散板の配置位置は、３つのレーザ光源１からスクリーン５までを含む光学系光路中の、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａ又はその近傍位置、リレーレンズ６による集光位置１２ｂ又はその近傍位置、絞り部９の位置１２ｃ又はその近傍位置、投影レンズ１１の入射瞳の位置１２ｄ又はその近傍位置、の何れか一つの位置となる。また、第２の拡散板の配置位置は、３つのレーザ光源１からスクリーン５までを含む光学系光路中の、表示デバイス３の光束入射面の位置１３ａ又はその近傍位置、リレーレンズ７とリレーレンズ８との間の位置１３ｂ又はその近傍位置、スクリーン５の投射面の位置１３ｃ又はその近傍位置、の何れか一つの位置となる。
【００４３】
このように、本実施例に係る投射型表示装置においては、第１の拡散板及び第２の拡散板の配置位置として複数の組み合わせが存在するが、ここでは、代表して５つの配置例を説明する。
【００４４】
なお、各配置例では、第１の拡散板と第２の拡散板の両方が光軸に対して垂直方向に変動する構成とするが、いずれか一方だけが変動する構成とすることも勿論可能である。また、第１の拡散板及び第２の拡散板の各々には、図示はしないが、例えば後述の図１４に示すような超音波モータが設けられている。この超音波モータは、拡散板を変動させる手段の一例であり、超音波モータに含まれる圧電素子を微振動させることによって、拡散板を変動させることが可能になっている。圧電素子を微振動させるための超音波モータの制御は、３つのレーザ光源１及び表示デバイス３の制御を行う制御装置によって行われる。この場合、第１の拡散板及び第２の拡散板の各々の変動速度が例えば２．０ｍｍ／ｓ以上となるように、超音波モータの制御が行われる。
【００４５】
図２は、本実施例に係る投射型表示装置の第１の構成例を示す図である。
【００４６】
同図に示した第１の構成例は、第１の拡散板１４を、リレーレンズ６による集光位置１２ｂ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、スクリーン５の投射面の位置１３ｃ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、リレーレンズ６により集光された光束が拡散され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、投影レンズ１１により投射された光束が拡散されるようになる。
【００４７】
図３は、本実施例に係る投射型表示装置の第２の構成例を示す図である。
【００４８】
同図に示した第２の構成例は、第１の拡散板１４を、リレーレンズ６による集光位置１２ｂ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、表示デバイス３の光束入射面の位置１３ａ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、リレーレンズ６により集光された光束が拡散され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、リレーレンズ１０を透過した光束が拡散されるようになる。
【００４９】
図４は、本実施例に係る投射型表示装置の第３の構成例を示す図である。
【００５０】
同図に示した第３の構成例は、第１の拡散板１４を、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、リレーレンズ７とリレーレンズ８との間の位置１３ｂ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、３つのレーザ光源１の各々を出射した光束が拡散され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、リレーレンズ７を透過した光束が拡散されるようになる。
【００５１】
図５は、本実施例に係る投射型表示装置の第４の構成例を示す図である。
【００５２】
同図に示した第４の構成例は、第１の拡散板１４を、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、スクリーン５の投射面の位置１３ｃ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、３つのレーザ光源１の各々を出射した光束が拡散され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、投影レンズ１１により投射された光束が拡散されるようになる。
【００５３】
図６は、本実施例に係る投射型表示装置の第５の構成例を示す図である。
【００５４】
同図に示した第５の構成例は、第１の拡散板１４を、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、表示デバイス３の光束入射面の位置１３ａ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、３つのレーザ光源１の各々を出射した光束が拡散され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、リレーレンズ１０を透過した光束が拡散されるようになる。
【００５５】
なお、図２乃至６に示した構成例において、図３、図４、及び図６に示した構成例は、第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５を照明光学系２の光路中に配置した例でもある。
【００５６】
このように、本実施例に係る投射型表示装置においては、上述の第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５の配置位置の組み合わせ内において、その配置位置を変更して構成することができる。
【００５７】
このような構成により、本実施例に係る投射型表示装置では、３つのレーザ光源１の各々からの光束が、第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５により拡散されると共に、その時の第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５の少なくとも一方が光軸に対して垂直方向に変動しているので、コヒーレントな光を出射する３つのレーザ光源１を使用した場合に発生するスペックルパターンを、その２つの拡散板の拡散作用によって変化させることができると共に、少なくとも一方の拡散板が変動することによって、経時的にスペックルパターンが異なる光束を重畳させることができ、結果として、スペックルをほぼ完全に除去することが可能になる。すなわち、拡散板を２つ使用すると共に、その少なくとも一方を変動させることによって、効果的にスペックルを除去することができる。従って、拡散板を一つしか設けていない従来の装置に比べて、より高いスペックル除去効果を得ることができることは勿論のことである。
【００５８】
また、このようなスペックル除去効果が、第１の拡散板１４を光源共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設け、第２の拡散板１５を表示デバイス共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設け、更に、第１の拡散板１４及び第２の拡散板の少なくとも一方を超音波モータにより変動させるようにしたことによって得られるので、簡易な構成でスペックルを除去することができ、良質な画像を表示することができる。また、拡散板が回転するような構成を含まないために、装置の大型化という問題が生じないことは勿論のこと、表示デバイス３の被照明領域に形成された画像を拡散板に結像させるための結像光学系も必要ないことから、装置の大型化やコスト増大といった問題も生じない。
【００５９】
なお、本実施例に係る投射型表示装置において、第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５の少なくとも一方は、光拡散デバイスであることが望ましい。光拡散デバイスは、光束を透過させたときに得られる拡散角度及び配光形状を任意に形成可能であり、さらに、透過した光束においては高い均一性を得ることができる光学素子である。この光拡散デバイスに、例えば、平行光束を透過させた場合、形状は平行平板であっても、球面研磨された凹レンズのように光束を発散させることができる。光拡散デバイスとしては、例えば、米国Ｌｕｍｉｎｉｔ社で製造、販売されているＬＳＤ（ＬｉｇｈｔＳｈａｐｉｎｇＤｉｆｆｕｓｅｒ）光学素子がある。これは、ポリカーボネイトやアクリル素材からなる平行平板などの表面に、光を特定範囲に拡散するＬＳＤ面を加工したものである。ＬＳＤ面とは、小さな無数のマイクロレンズが２次元状に並んでいるのと同じ効果を有する面であり、ホログラムが光の回折を利用した技術であるのに対し、光の屈折を応用したものである。ＬＳＤ光学素子は光束を透過させたときに得られる配光形状を任意に形成でき、例えば、楕円等の配光形状を持たせることができる。また、透過率も良いという優れた性質を有する。
【００６０】
また、本実施例に係る投射型表示装置は、表示デバイスとして反射型の表示デバイスを用いることも勿論可能である。反射型の表示デバイスは、被照明領域に照明される光束を反射させることで、被照明領域に形成された画像を投射面に形成するデバイスであり、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）である。
【実施例２】
【００６１】
本発明の実施例２に係る投射型表示装置は、スクリーンに画像を投射して画像表示を行う投射型表示装置であって、コヒーレントな光を出射する少なくとも一つの光源と、光源から出射された光束を所定の光路内へ伝播させてスクリーン側へ導く照明光学系と、照明光学系により導かれる光束によって照明される被照明領域に、スクリーンへ表示させる画像を形成する表示デバイスと、表示デバイスの被照明領域に形成された画像をスクリーンに拡大投影する投影光学系と、光束を拡散させる第１の拡散板（第１の拡散手段の一例）と、光束を拡散させる第２の拡散板（第２の拡散手段の一例）と、光束の強度を均一化するロッドインテグレータ（光束強度均一化手段の一例）とを備えている。そして、ロッドインテグレータは、照明光学系内に設けられ、第１の拡散板は、光源からスクリーンまでを含む光学系光路中の少なくとも一つの、光源共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、第２の拡散板は、その光学系光路中の少なくとも一つの、表示デバイス共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、更に、第１の拡散板及び第２の拡散板の少なくとも一方は、光軸に対して垂直方向に変動する。但し、変動する拡散板は、光学系光路中から外れない範囲で、光軸に対して垂直方向に変動する。
【００６２】
図７は、本実施例に係る投射型表示装置の構成例において、第１の拡散板と第２の拡散板を配置する前の構成を示す図である。
【００６３】
上述のとおり、本実施例に係る投射型表示装置も、実施例１と同様に、第１の拡散板が、光源からスクリーンまでを含む光学系光路中の少なくとも一つの、光源共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられ、第２の拡散板が、その光学系光路中の少なくとも一つの、表示デバイス共役位置又は当該共役位置近傍の位置に設けられることから、第１の拡散板及び第２の拡散板の配置位置として複数の組み合わせが存在する。そこで、まずは、図７を用いて、第１の拡散板及び第２の拡散板を除く本実施例に係る投射型表示装置の構成例を説明する。
【００６４】
同図に示したように、第１の拡散板及び第２の拡散板を除く本実施例に係る投射型表示装置は、リレーレンズ７に代えてロッドインテグレータ２１が設けられた点が、図１に示した構成例と異なり、その他の構成は図１に示した構成と同じである。そのため、図１に示した構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付し、ここではロッドインテグレータ２１のみを説明することにする。
【００６５】
同図において、ロッドインテグレータ２１は照明光学系２内に設けられている。ロッドインテグレータ２１の光束入射面は、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａに対して共役な関係にある位置１２ｂ、すなわち光源共役位置にある。また、ロッドインテグレータ２１の光束出射面は、表示デバイス３の光束入射面の位置１３ａに対して共役な関係にある位置１３ｂ、すなわち表示デバイス共役位置にある。なお、ロッドインテグレータ２１の光束入射面の位置１２ｂは、リレーレンズ６による集光位置でもある。
【００６６】
以上のような構成例において、３つのレーザ光源１からスクリーン５までを含む光学系光路中の、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａに対して共役な関係にある位置（光源共役位置）は、ロッドインテグレータ２１の光束入射面の位置１２ｂと、絞り部９の位置１２ｃと、投影レンズ１１の入射瞳の位置１２ｄである（同図の点線１２参照）。また、その光学系光路中の、表示デバイス３の光束入射面の位置１３ａに対して共役な関係にある位置（表示デバイス共役位置）は、ロッドインテグレータ２１の光束出射面の位置１３ｂと、スクリーン５の投射面の位置１３ｃである（同図の点線１３参照）。
【００６７】
従って、本実施例に係る投射型表示装置において、第１の拡散板の配置位置は、３つのレーザ光源１からスクリーン５までを含む光学系光路中の、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａ又はその近傍位置、ロッドインテグレータ２１の光束入射面の位置１２ｂ又はその近傍位置、絞り部９の位置１２ｃ又はその近傍位置、投影レンズ１１の入射瞳の位置１２ｄ又はその近傍位置、の何れか一つの位置となる。また、第２の拡散板の配置位置は、３つのレーザ光源１からスクリーン５までを含む光学系光路中の、表示デバイス３の光束入射面の位置１３ａ又はその近傍位置、ロッドインテグレータ２１の光束出射面の位置１３ｂ又はその近傍位置、スクリーン５の投射面の位置１３ｃ又はその近傍位置、の何れか一つの位置となる。
【００６８】
このように、本実施例に係る投射型表示装置においても、第１の拡散板及び第２の拡散板の配置位置として複数の組み合わせが存在するが、ここでは、代表して６つの配置例を説明する。
【００６９】
なお、各配置例において、第１の拡散板及び第２の拡散板は、実施例１に係る投射型表示装置の第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５と同一の構成要素とし、同一の符号を付す。また、各配置例では、実施例１と同様に、第１の拡散板１４と第２の拡散板１５の両方が光軸に対して垂直方向に変動する構成とするが、いずれか一方だけが変動する構成とすることも勿論可能である。また、第１の拡散板及び第２の拡散板の各々には、図示はしないが、例えば後述の図１４に示すような超音波モータが設けられ、その超音波モータに含まれる圧電素子を微振動させることによって拡散板を変動させることが可能であることも、実施例１と同様である。さらに、圧電素子を微振動させるための超音波モータの制御が、３つのレーザ光源１及び表示デバイス３の制御を行う制御装置によって行われ、その場合に、第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５の各々の変動速度が例えば２．０ｍｍ／ｓ以上となるように、超音波モータの制御が行われることも、実施例１と同様である。
【００７０】
図８は、本実施例に係る投射型表示装置の第１の構成例を示す図である。
【００７１】
同図に示した第１の構成例は、第１の拡散板１４を、ロッドインテグレータ２１の光束入射面の位置１２ｂ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、ロッドインテグレータ２１の光束出射面の位置１３ｂ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、リレーレンズ６により集光された光束が拡散され、第１の拡散板１４により拡散された光束がロッドインテグレータ２１により強度均一化され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、ロッドインテグレータ２１により強度均一化された光束が拡散されるようになる。
【００７２】
図９は、本実施例に係る投射型表示装置の第２の構成例を示す図である。
【００７３】
同図に示した第２の構成例は、第１の拡散板１４を、ロッドインテグレータ２１の光束入射面の位置１２ｂ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、スクリーン５の投射面の位置１３ｃ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、リレーレンズ６により集光された光束が第１の拡散板１４により拡散され、第１の拡散板１４により拡散された光束がロッドインテグレータ２１により強度均一化され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、投影レンズ１１により投射された光束が拡散されるようになる。
【００７４】
図１０は、本実施例に係る投射型表示装置の第３の構成例を示す図である。
【００７５】
同図に示した第３の構成例は、第１の拡散板１４を、ロッドインテグレータ２１の光束入射面の位置１２ｂ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、表示デバイス３の光束入射面の位置１３ａ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、リレーレンズ６により集光された光束が拡散され、第１の拡散板１４により拡散された光束がロッドインテグレータ２１により強度均一化され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、リレーレンズ１０を透過した光束が拡散されるようになる。
【００７６】
図１１は、本実施例に係る投射型表示装置の第４の構成例を示す図である。
【００７７】
同図に示した第４の構成例は、第１の拡散板１４を、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、ロッドインテグレータ２１の光束出射面の位置１３ｂ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、３つのレーザ光源１の各々を出射した光束が拡散され、リレーレンズ６により集光された光束がロッドインテグレータ２１により強度均一化され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、ロッドインテグレータ２１により強度均一化された光束が拡散されるようになる。
【００７８】
図１２は、本実施例に係る投射型表示装置の第５の構成例を示す図である。
【００７９】
同図に示した第５の構成例は、第１の拡散板１４を、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、スクリーン５の投射面の位置１３ｃ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、３つのレーザ光源１の各々を出射した光束が拡散され、リレーレンズ６により集光された光束がロッドインテグレータ２１により強度均一化され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、投影レンズ１１により投射された光束が拡散されるようになる。
【００８０】
図１３は、本実施例に係る投射型表示装置の第６の構成例を示す図である。
【００８１】
同図に示した第６の構成例は、第１の拡散板１４を、３つのレーザ光源１の光束出射面の位置１２ａ（又はその近傍位置）に配置し、第２の拡散板１５を、表示デバイス３の光束入射面の位置１３ａ（又はその近傍位置）に配置した例である。本構成例によれば、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ａに示す上下方向）に変動する第１の拡散板１４によって、３つのレーザ光源１の各々を出射した光束が拡散され、リレーレンズ６により集光された光束がロッドインテグレータ２１により強度均一化され、更に、光軸に対して垂直方向（例えば同図の矢印Ｂに示す上下方向）に変動する第２の拡散板１５によって、リレーレンズ１０を透過した光束が拡散されるようになる。
【００８２】
なお、図８乃至１３に示した構成例において、図８、図１０、図１１、及び図１３に示した構成例は、第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５を照明光学系２の光路中に配置した例でもある。
【００８３】
このように、本実施例に係る投射型表示装置においても、上述の第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５の配置位置の組み合わせ内において、その配置位置を変更して構成することができる。
【００８４】
このような構成により、本実施例に係る投射型表示装置では、実施例１に係る投射型表示装置と同様の効果が得られることは勿論のこと、更に、ロッドインテグレータ２１による光束強度均一化作用によって、スクリーン５に投射された画像に照明ムラが生じる虞もない。
【００８５】
なお、本実施例に係る投射型表示装置においても、実施例１に係る投射型表示装置と同様に、第１の拡散板１４及び第２の拡散板１５の少なくとも一方は、光拡散デバイスであることが望ましい。
【００８６】
また、本実施形態に係る投射型表示装置において、第１の拡散板１４、ロッドインテグレータ２１、及び第２の拡散板１５を一体として構成することも可能である。但し、この場合には、変動する拡散板が変動可能に一体として構成される。
【００８７】
また、本実施形態に係る投射型表示装置は、表示デバイスとして反射型の表示デバイスを用いることも勿論可能である。反射型の表示デバイスは、被照明領域に照明される光束を反射させることで、被照明領域に形成された画像を投射面に形成するデバイスである。
【００８８】
図１４は、その反射型の表示デバイスを用いた本実施例に係る投射型表示装置の構成例を示す図である。
【００８９】
同図に示したように、この投射型表示装置は、コヒーレントな光を出射する光源として、赤色レーザ光源３１ｒ、緑色レーザ光源３１ｇ、青色レーザ光源３１ｂを有する。なお、赤色レーザ光源３１ｒ及び青色レーザ光源３１ｂは半導体レーザ光源であり、緑色レーザ光源３１ｇは、ＳＨＧ（Second Harmonic Generation）レーザ光源である。
【００９０】
赤色レーザ光源３１ｒから出射したレーザ光は、コリメータレンズ３２によって略同一の直径を有する平行光束へ変換された後、ミラー３３によって反射され、ダイクロイックミラー３４及びダイクロイックミラー３５を透過する。緑色レーザ光源３１ｇから出射したレーザ光は、コンデンサーレンズ３６を透過してコリメータレンズ３７によって略同一の直径を有する平行光束へ変換された後、ダイクロイックミラー３４によって反射され、ダイクロイックミラー３５を透過する。青色レーザ光源３１ｂから出射したレーザ光は、コリメータレンズ３８によって略同一の直径を有する平行光束へ変換された後、ダイクロイックミラー３５によって反射される。
【００９１】
ダイクロイックミラー３５を透過又は反射した光束は、第１の光拡散デバイス３９によって拡散されてロッドインテグレータ４０に入射し、ロッドインテグレータ４０内部のミラーによって反射が繰り返された後、ロッドインテグレータ４０から出射し、更に第２の光拡散デバイス４１によって拡散される。なお、本例において、第１の光拡散デバイス３９は、全角で２０°の拡散角度を有するものとする。また、第１の光拡散デバイス３９及び第２の第２の光拡散デバイス４１の各々には、詳しくは図１５に示すように、フレーム５１を介して超音波モータ５２が固定されており、その両方又は一方の超音波モータ５２に含まれる圧電素子を微振動させることによって、第１の光拡散デバイス３９と第２の光拡散デバイス４１の両方又は一方を光軸に対して垂直方向に変動させることが可能になっている。
【００９２】
第２の光拡散デバイス４１により拡散された光束は、コンデンサーレンズ４２及びフィールドレンズ４３を透過した後、反射型の表示デバイス４４に照明される。なお、反射型の表示デバイス４４は、例えばＤＭＤである。ＤＭＤは、微小な多数のミラーを備え、映像信号に応じて各々のミラーの角度が変化することで、照明光を変調するものである。
【００９３】
表示デバイス４４に照明された光束は、当該表示デバイス４４によって映像信号に応じて変調され、その変調光は、フィールドレンズ４３を透過した後、投影レンズ４５によってスクリーン４６に拡大投影される。
【００９４】
このような構成において、各レーザ光源３１ｒ、３１ｇ、３１ｂから表示デバイス４４に至るまでの光学系は照明光学系であり、表示デバイス４４からスクリーン４６に至るまでの光学系は投影光学系である。
【００９５】
また、ロッドインテグレータ４０の光束入射面の位置と投影レンズ４５の入射瞳の位置は、各レーザ光源３１ｒ、３１ｇ、３１ｂの光束出射面の位置と共役な関係にある。また、ロッドインテグレータ４０の光束出射面の位置とスクリーン４６の投射面の位置は、表示デバイス４４の光束入射面の位置と共役な関係にある。
【００９６】
また、第１の光拡散デバイス３９は、ロッドインテグレータ４０の光束入射面の位置又はその近傍位置に設けられ、第２の光拡散デバイス４１は、ロッドインテグレータ４０の光束出射面の位置又はその近傍位置に設けられる。なお、第１の光拡散デバイス３９、ロッドインテグレータ４０、及び第２の光拡散デバイスは、一体として構成することも可能である。但し、この場合には、第１の光拡散デバイス３９及び第２の光拡散デバイス４１が変動可能に一体として構成される。
【００９７】
また、各レーザ光源３１ｒ、３１ｇ、３１ｂの制御は、レーザコントローラ４７が行い、そのレーザコントローラ４７と表示デバイス４４の制御は、制御装置４８が行う。これにより、この投射型表示装置では、映像信号に応じて制御装置４８が、レーザコントローラ４７を介して各レーザ光源３１ｒ、３１ｇ、３１ｂを制御すると共に表示デバイス４４を制御することによって、色順次方式によるカラー表示を行うことが可能である。また、超音波モータ５２の制御も制御装置４８が行い、これにより、第１の光拡散デバイス３９と第２の光拡散デバイス４１の両方又は一方を光軸に対して垂直方向に変動させることが可能である。
【００９８】
このような構成を有する投射型表示装置によれば、第１の光拡散デバイス３９と第２の光拡散デバイス４１の２つの光拡散デバイスによる光束拡散作用に加え、第１の光拡散デバイス３９と第２の光拡散デバイス４１の両方又は一方が変動することによって、スペックルパターンを変化、重畳させることができるので、スペックルをほぼ完全に除去することができる。その結果、スクリーン４６には、鑑賞者にとって不快なスペックルをほぼ完全に除去した像を映し出すことができる。なお、出願人の実験によれば、第１の光拡散デバイス３９と第２の光拡散デバイス４１の両方を変動させた場合には、第１の光拡散デバイス３９及び第２の光拡散デバイス自体を配置しなかった場合に比べて、スペックルが９０％除去されたことが確認されている。また、第１の光拡散デバイス３９と第２の光拡散デバイス４１のいずれか一方のみを変動させた場合にも、スペックル除去効果が十分に得られることが確認されている。この場合、特に、ロッドインテグレータ４０の光束出射面の位置又はその近傍位置に設けられた第２の光拡散デバイス４１を変動させる方が、よりスペックル除去効果が大きくなることも確認されている。
【００９９】
また、ロッドインテグレータ４０による光束強度均一化作用によって、ロッドインテグレータ４０の光束射出面における光束は、ほぼ均一な強度分布となっていることから、スクリーン４６に投射される画像に照明ムラが生じることもない。なお、第１の光拡散デバイス３９の拡散角度は、全角で１０°乃至４０°に形成しておくのが望ましい。このような拡散角度が望ましい理由は、拡散角度を仮に１０°よりも小さい角度に形成しておくと、ロッドインテグレータ４０内での光の反射回数が少なくなり、光の強度分布が十分に均一にならず、スクリーン４６に投射された画像に照明ムラが生じる虞があるからである。また、その拡散角度を仮に４０°よりも大きい角度に形成しておくと、ロッドインテグレータ４０の光束出射面からの光束の発散角が大きくなり、光を効率的に利用できなくなり、スクリーン４６に投射された画像において十分な明るさが得られない虞があるからである。
【０１００】
なお、出願人は、第１の光拡散デバイス３９又は第２の光拡散デバイス４１の変動速度に応じたスペックル除去効果について実験を行った。その実験結果を下記に示しておく。
【０１０１】
但し、ここではスペックルコントラストＣｓを次のように定義する。
【０１０２】
Ｃｓ＝σ／Ｉ
【０１０３】
σは光束強度の標準偏差、Ｉは光束強度の平均である。
【０１０４】
第１の光拡散デバイス３９を変動させ、第２の光拡散デバイス４１を変動させない場合において、第１の光拡散デバイス３９の変動速度に対して、次のような結果のスペックルコントラストが得られた。
変動速度                Ｃｓ
０．０ｍｍ／ｓ          ９．５％
０．５ｍｍ／ｓ          ６．０％
１．０ｍｍ／ｓ          ５．０％
２．０ｍｍ／ｓ          ４．５％
【０１０５】
一方、第２の光拡散デバイス４１を変動させ、第１の光拡散デバイス３９を変動させない場合において、第２の光拡散デバイス４１の変動速度に対して、次のような結果のスペックルコントラストが得られた。
変動速度                Ｃｓ
０．０ｍｍ／ｓ          ９．５％
０．５ｍｍ／ｓ          ６．０％
【０１０６】
なお、変動速度が０．０ｍｍ／ｓの時のＣｓが９．５％とは、第１の光拡散デバイス３９と第２の光拡散デバイス４１の両方を変動させない場合に、Ｃｓが９．５％であったことを示している。
【０１０７】
このように、出願人による実験の結果からも、第１の光拡散デバイス３９及び第２の光拡散デバイス４１の少なくとも一方を変動させることによって、よりスペックルが除去されていることが確認できる。また、変動速度を上げていくとスペックルコントラストが減少していくという傾向を確認できることから、変動速度は、例えば２．０ｍｍ／ｓ以上とするのが好適である。
【０１０８】
以上、実施例１及び２を説明したが、各実施例で説明した投射型表示装置では、拡散板又は光拡散デバイスが超音波モータによって光軸に対して垂直方向に変動する構成であったが、その他の変動手段によって変動するように構成することも勿論可能である。
【０１０９】
図１６は、その他の変動手段の一例を説明する図である。
【０１１０】
なお、ここでは、光拡散デバイス３９を変動させる場合を例に説明する。
【０１１１】
同図に示した変動手段は、光拡散デバイス３９に円運動を行わせることによって、光拡散デバイス３９を変動させる構成である。この構成では、モータ等によって軸６１ａを回転軸として回転する円板６１上の点と、円運動の支点となる、光拡散デバイス３９の一つの対角線上の一方の端部３９ａとが接続されると共に、もう一方の端部３９ｂが、水平方向及び垂直方向（但し、いずれも光軸に対して垂直な方向）にスライド可能なレール部６２に固定される。これにより、モータ等によって円板６１を回転させることによって、光拡散デバイス３９が、光軸に対して垂直な方向に、円を描くように変動するようになる。この場合、モータ等の制御は、上述の制御装置が行うことができる。このような構成を採用することによっても、上述と同様のスペックル除去効果を得ることができる。また、この構成では、光拡散デバイス３９が、例えば図１８及び１９に示したような回転の仕方をしないので、装置が大型化することもない。
【０１１２】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１３】
１        レーザ光源
２        照明光学系
３        表示デバイス
４        投影光学系
５        スクリーン
６        リレーレンズ
７        リレーレンズ
８        リレーレンズ
９        絞り部
１０      リレーレンズ
１１      投影レンズ
１２      点線
１３      点線
２１      ロッドインテグレータ
３１      レーザ光源
３２      コリメータレンズ
３３      ミラー
３４、３５  ダイクロイックミラー
３６      コンデンサーレンズ
３７、３８  コリメータレンズ
３９      第１の光拡散デバイス
４０      ロッドインテグレータ
４１      第２の光拡散デバイス
４２      コンデンサーレンズ
４３      フィールドレンズ
４４      表示デバイス
４５      投影レンズ
４６      スクリーン
４７      レーザコントローラ
４８      制御装置
５１      フレーム
５２      超音波モータ
６１      円板
６２      レール部
１０１    照明装置
１０２    レーザ光源
１０３    電磁石
１０４    振動板
１０５    拡散板
１１１    プロジェクタ
１１２    レーザ光源装置
１１３    第１の投写光学系
１１４    第２の投写光学系
１１５    第２の拡散素子
１１６    回転駆動部
１２１    光源部
１２２    出射部
１２３    空間光変調装置
１２４    拡散部
１３１    空間的光変調器
１３２    拡散素子
１３３    スクリーン
【図１】
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【図７】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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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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【図１３】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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