(57)【要約】      （修正有）【課題】スクリーンでの投射画像のスペックルを低減できるレーザ投射装置を提供する。【解決手段】レーザ光源ＬＢ，ＬＲ，ＬＧと、レーザ光源からのレーザ光を２次元的に走査する走査装置ＭＳと、レーザ光源ＬＢ，ＬＲ，ＬＧと走査装置ＭＳとの間に配置され、レーザ光の光路を屈曲させる屈曲素子１等を備える。屈曲素子１は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、ＰＢＳの反射面を透過した光をＰＢＳに戻すための反射ミラーと、ＰＢＳと反射ミラーとの間に介在する１／４波長板と、ＰＢＳの反射面を反射した光をＰＢＳに戻すための反射ミラーと、ＰＢＳと反射ミラーとの間に介在する１／４波長板とを備え、ＰＢＳの反射面から反射ミラーまでの光路長ｄ１と、ＰＢＳの反射面から反射ミラーまでの光路長ｄ２とが互いに異なり、ＰＢＳの反射面と反射ミラーとの間を往復する光による干渉性が小さくなるように設定される。【選択図】図２
2010191173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
レーザ光源からのレーザ光を２次元的に走査するための走査手段とを備え、変調されたレーザ光を走査手段で走査して画像投影するレーザ投射装置であって、
レーザ光源と走査手段との間に配置され、レーザ光の光路を屈曲させるための屈曲素子をさらに備え、
該屈曲素子は、偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタの反射面を透過した光を偏光ビームスプリッタに戻すための第１反射ミラーと、偏光ビームスプリッタと第１反射ミラーとの間に介在する第１の１／４波長板と、偏光ビームスプリッタの反射面を反射した光を偏光ビームスプリッタに戻すための第２反射ミラーと、偏光ビームスプリッタと第２反射ミラーとの間に介在する第２の１／４波長板とを備え、
偏光ビームスプリッタの反射面から第１反射ミラーまでの第１光路長と、偏光ビームスプリッタの反射面から第２反射ミラーまでの第２光路長とが互いに異なっており、
第１光路長および第２光路長は、偏光ビームスプリッタの反射面と第１反射ミラーとの間を往復する光と、偏光ビームスプリッタの反射面と第２反射ミラーとの間を往復する光との間の干渉性が小さくなるように設定されることを特徴とするレーザ投射装置。
【請求項２】
第１光路長と第２光路長の差をΔｄとし、レーザ光の波長をλとし、波長幅をΔλとして、下記の式（１）を満たすことを特徴とする請求項１記載のレーザ投射装置。
２×Δｄ＞λ２／Δλ        …（１）
【請求項３】
少なくとも２つ以上のレーザ光源と、
各レーザ光源からのレーザ光を合成するためのレーザ光合成手段とを備え、
前記屈曲素子は、レーザ光合成手段と走査手段との間に配置されることを特徴とする請求項１記載のレーザ投射装置。
【請求項４】
第１反射ミラーおよび第２反射ミラーは、光軸を中心とした複数の同心輪帯状で、光軸に沿った断面が階段状である反射面を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ投射装置。
【請求項５】
前記屈曲素子は、偏光ビームスプリッタ、第１反射ミラー、第１の１／４波長板、第２反射ミラーおよび第２の１／４波長板が一体化して構成されることを特徴とする請求項１記載のレーザ投射装置。
【請求項６】
前記屈曲素子は、偏光ビームスプリッタと第１反射ミラー及び／又は第２反射ミラーとの間に、空気を収容する空間を有することを特徴とする請求項５記載のレーザ投射装置。
【請求項７】
前記屈曲素子の入射側には１／２波長板が配置され、該１／２波長板の光学軸は、第１光路および第２光路を含む面に対して２２．５度傾いていることを特徴とする請求項１記載のレーザ投射装置。
【請求項８】
レーザ光源の変調は電流変調で行い、高周波変調を行うことを特徴とする請求項１記載のレーザ投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を２次元に偏向走査して画像を投影する小型の画像投影装置に関し、さらに詳しくは、レーザ光によって発生する投射画像のスペックルを低減する手法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光源を用いたプロジェクタが提案されており、従来の放電ランプ光源を用いたものと比較すると色再現範囲が大きく取れることから、次世代の高品質映像表示装置として注目されている。しかし、レーザのように可干渉な光源を用いた場合、スペックルの発生により投影画像が浮いたように見えるため、映像品質が低下してしまう。しかしながら、スペックル発生はレーザを使うこと自体に起因しているので、完全に除去することは原理的に難しい。従って、スペックルを除去するより、目立たない程度にまで低減する方法が望まれている。
【０００３】
スペックルを低減する方法には大きく分けて２つある。第１の方法は、スペックルが人間の眼で観察する際に低減するように、発生したスペックルを時間的に変化させて、相互に重ね合わせることで低減するものである。偏光や波長の一様性を保ったままスペックルを低減する方法としては、人間の眼に感知できないように時間的な積算を行う。特許文献１もその原理を用いたものである。しかし、特許文献１の方式では時間的に変化を発生させるために、スクリーンや光学素子を振動や回転駆動させる必要がある。その結果、駆動装置が必要であり、駆動装置の電力や駆動による騒音、駆動装置の信頼性等の問題があり結果としてコスト高となったり、副作用が発生したりする。
【０００４】
また、小型の投射装置（いわゆる、ポケットプロジェクターと称されるもの）においては、使用するスクリーンは任意であるため、そもそもスクリーンを動かすという考え方が成り立たない。
【０００５】
第２の方法は、光源の見かけの可干渉性を低減させるものである。具体的には、複数の波長の重ね合わせ、複数の偏光状態の重ね合わせ、といったように投射装置側に工夫を加える方法である。
【０００６】
複数の波長の重ね合わせは、光源の状態そのものを変化させる必要があり、低コヒーレンスの光源を用いることそのものと同義であるので、一般のレーザ光源を用いた方法では利用できない。
【０００７】
偏光状態の重ね合わせについては、上記特許文献でもいろいろ提案されている。本発明も偏光状態の重ねあわせにより、光源を見かけ上２つにするということによる効果を狙っている。
【０００８】
偏光状態を重ね合わせる方法は、２つの光源の重ね合わせである。スペックルの程度を示すスペックルコントラストという指標があり、小さいほど良好な状態を示し、ゼロであればスペックルがないことを示す。一般に、複数光源の重ね合わせによる効果をスペックルコントラストの低減として表した場合、光源の数をＭとして、√Ｍ分の１の低減効果がある。２つの光源の重ね合わせの場合、１／√２＝０．７となって、３０％の低減効果が期待できる（参照文献: Joseph W. Goodman 著: Speckle Phenomena in Optics）。
【０００９】
下記特許文献１は、リアプロジェクション方式のレーザＴＶにおいて、スクリーンを画面と平行に回転運動させることにより、スペックルやシンチレーションを時間的な平均化によって低減している。
【００１０】
下記特許文献２は、平行平板の間で多重反射させることによって、１次元的にコヒーレント長以上異なるように複数の光源を作成している。
【００１１】
下記特許文献３，４は、コヒーレンス長以上の光路差を発生させる循環型の偏光素子を用いている。
【００１２】
下記特許文献５は、異なる偏光の光を作成し、両者を合成することによってスペックル低減化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−３４３６６３号公報
【特許文献２】特開２００４−４５６８４号公報
【特許文献３】特開２００４−１５１１３３号公報
【特許文献４】特開２００８−１１２６２３号公報
【特許文献５】特開２００５−２３４１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１は、スペックルやシンチレーションの低減化には効果があるが、大きなスクリーンを動かす必要があるので、構成が大型化する。使用するスクリーンを限定しない、例えば、携帯型のプロジェクタの場合には適用できない。
【００１５】
特許文献２では、レーザ光の可干渉性を低下させるために、光路長が可干渉距離以上に異なる複数の光源を形成して一次元空間変調素子を照明している。１次元的に光路長を大幅に変化させているが、本発明のような二次元走査プロジェクタに適用する場合は、１次元方向の解像力が大きく低下する。
【００１６】
特許文献３、４では、光源の分割と偏光分離を重ね合わせて、光が循環する状態を形成し、それによる重ね合わせで見かけ上の光源の数を増やすという方法である。空間変調素子を照射する光源としてはよいが、本発明のような二次元走査プロジェクタに適用する場合、循環時の反射面のわずかなずれが、射出角度の違いとなり、循環回数が多くなる光線ほどずれが大きくなり、結果として非常に解像度の悪い映像となってしまう。
【００１７】
特許文献３，４のような循環型の光学素子の場合、１周分の調整は同程度であるが、２周、３周となると調整感度がどんどん増えてしまい、実際に調整できる量を超えてしまうと結果的に映像品質としてはボケが生じたものとなるので好ましくない。
【００１８】
特許文献５では、偏光を用いた２つのビームの重ね合わせを利用しているが、構成自体が大きくなってしまうので、小型の装置に適用するには好ましくない。また、重ね合わせを実現する構成の前後で偏光状態が異なってしまう。
【００１９】
本発明の目的は、小型かつ簡易な構成でスペックル低減化が図られるレーザ投射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明は、レーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を２次元的に走査するための走査手段とを備え、変調されたレーザ光を走査手段で走査して画像投影するレーザ投射装置であって、
レーザ光源と走査手段との間に配置され、レーザ光の光路を屈曲させるための屈曲素子をさらに備え、
該屈曲素子は、偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタの反射面を透過した光を偏光ビームスプリッタに戻すための第１反射ミラーと、偏光ビームスプリッタと第１反射ミラーとの間に介在する第１の１／４波長板と、偏光ビームスプリッタの反射面を反射した光を偏光ビームスプリッタに戻すための第２反射ミラーと、偏光ビームスプリッタと第２反射ミラーとの間に介在する第２の１／４波長板とを備え、
偏光ビームスプリッタの反射面から第１反射ミラーまでの第１光路長と、偏光ビームスプリッタの反射面から第２反射ミラーまでの第２光路長とが互いに異なっており、
第１光路長および第２光路長は、偏光ビームスプリッタの反射面と第１反射ミラーとの間を往復する光と、偏光ビームスプリッタの反射面と第２反射ミラーとの間を往復する光との間の干渉性が小さくなるように設定されることを特徴とする。
【００２１】
本発明において、第１光路長と第２光路長の差をΔｄとし、レーザ光の波長をλとし、波長幅をΔλとして、下記の式（１）を満たすことが好ましい。
２×Δｄ＞λ２／Δλ        …（１）
【００２２】
本発明において、少なくとも２つ以上のレーザ光源と、
各レーザ光源からのレーザ光を合成するためのレーザ光合成手段とを備え、
前記屈曲素子は、レーザ光合成手段と走査手段との間に配置されることが好ましい。
【００２３】
本発明において、第１反射ミラーおよび第２反射ミラーは、光軸を中心とした複数の同心輪帯状で、光軸に沿った断面が階段状である反射面を有することが好ましい。
【００２４】
本発明において、前記屈曲素子は、偏光ビームスプリッタ、第１反射ミラー、第１の１／４波長板、第２反射ミラーおよび第２の１／４波長板が一体化して構成されることが好ましい。
【００２５】
本発明において、前記屈曲素子は、偏光ビームスプリッタと第１反射ミラー及び／又は第２反射ミラーとの間に、空気を収容する空間を有することが好ましい。
【００２６】
本発明において、前記屈曲素子の入射側には１／２波長板が配置され、該１／２波長板の光学軸は、第１光路および第２光路を含む面に対して２２．５度傾いていることが好ましい。
【００２７】
本発明において、レーザ光源の変調は電流変調で行い、高周波変調を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る屈曲素子の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るレーザ投射装置を示す構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るレーザ投射装置を示す構成図である。
【図４】ミラーの形状の一例を示し、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るレーザ投射装置を示す構成図である。
【図６】屈曲素子の各種例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
近年、注目されている超小型プロジェクタとして、レーザ走査式プロジェクタがある。具体的な構成としては、レーザ光源と、レーザ光を２次元的に走査する走査手段とを有し、変調されたレーザ光を走査手段で走査して画像投影するレーザ投射装置である。液晶パネルやＤＭＤ(Digital Micromirror Device)といった２次元空間変調素子を照明し、変調された画像を投影レンズで投影する方式と比較して、投影レンズが不要であるために小型化が図られ、レーザ光源の直接変調により、例えば、黒い画面の時はレーザの発光がなく、低消費電力が図られる。
【００３１】
上記レーザ走査式プロジェクタは、光源から走査手段までの光束は非常に小さく、走査手段の後方ではある程度広がり角をもつ。そこで、走査手段の後方ではなく、光源と走査手段の間にスペックルを低減する効果のある光学素子を配置することにより、省スペースが図られる。さらに好ましくは、色合成手段の後に配置すれば、各レーザ光源ごとに配置する必要がなくなるので、１つの光学素子で複数の色のレーザ光についてスペックル低減を行うことができる。光学素子の具体的な構成について以下に説明する。
【００３２】
図１は、本発明に係る屈曲素子の一例を示す構成図である。屈曲素子１は、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略記）１０と、ＰＢＳ１０の反射面を透過した光をＰＢＳ１０に戻すための反射ミラー１２と、ＰＢＳ１０と反射ミラー１２との間に介在する１／４波長板１１と、ＰＢＳ１０の反射面を反射した光をＰＢＳ１０に戻すための反射ミラー２２と、ＰＢＳ１０と反射ミラー２２との間に介在する１／４波長板２１とを備え、ＰＢＳ１０の反射面から反射ミラー１２までの光路長ｄ１と、ＰＢＳ１０の反射面から反射ミラー２２までの光路長ｄ２とが互いに異なるように構成される。
【００３３】
屈曲素子１の入射側には、入射するレーザ光の偏光方向を調整するための１／２波長板８が配置される。
【００３４】
この動作について説明する。ＰＢＳ１０の左方から屈曲素子１にレーザ光が入射する。図示していないが、レーザ光はコリメートされていて、その偏光方向は紙面に対して平行（Ｐ偏光）または垂直（Ｓ偏光）である。このとき屈曲素子１の入射側に配置した１／２波長板８の光学軸は、紙面に対して２２．５度で交差するように位置決めされる。これにより屈曲素子１を通過したレーザ光の偏光方向は、紙面に対して４５度で交差するようになり、その結果、ＰＢＳ１０へ入射する光のＰ偏光成分とＳ偏光成分が等しくなる。なお、レーザ光の偏光方向が紙面に対して４５度で交差している場合、１／２波長板８は省略可能である。また、ＰＢＳ１０への入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分を等しくできるものであれば、１／２波長板８の代わりに、４５度の旋光子や、４５度傾いた１／４波長板でも使用できる。
【００３５】
ＰＢＳ１０に入射したレーザ光のＰ偏光は、ＰＢＳ１０の反射面を通過して反射ミラー１２に向かって進行し、１／４波長板１１を通過するとき円偏光に変換される。続いて、反射ミラー１２で反射して、再び１／４波長板１１を通過するときＳ偏光に変換されて、ＰＢＳ１０の反射面で反射し、紙面上方に向けて出射される。
【００３６】
一方、ＰＢＳ１０に入射したレーザ光のＳ偏光は、ＰＢＳ１０の反射面で反射して反射ミラー２２に向かって進行し、１／４波長板２１を通過するとき円偏光に変換される。続いて、反射ミラー２２で反射して、再び１／４波長板２１を通過するときＰ偏光に変換されて、ＰＢＳ１０の反射面を通過し、紙面上方に向けて出射される。
【００３７】
ここで、ＰＢＳ１０の反射面から反射ミラー１２までの光路長ｄ１と、ＰＢＳ１０の反射面から反射ミラー２２までの光路長ｄ２とが互いに異なるように、例えば、図１ではｄ１＞ｄ２となるように屈曲素子１を構成している。光路長ｄ１，ｄ２の差Δｄは、下記の式（１）を満たすことが好ましい。
【００３８】
２×Δｄ＞λ２／Δλ        …（１）
【００３９】
この式は、光路長ｄ１を通る光と光路長ｄ２を通る光とが互いに干渉せず、その結果、スペックルが発生しないことを規定する条件式である。式（１）の左辺は、光の往復を考慮して２倍している。右辺は、可干渉距離の簡単な近似式であり、λはレーザ光の波長、Δλは波長幅である。
【００４０】
しかし、可干渉距離とは干渉の影響が一定量以下になる距離なので、可干渉距離以内であっても急に干渉し、可干渉距離を越えると干渉しなくなるというものではないく、上記条件式は目安である。実際には、スペックルの影響の度合いから、十分に干渉が低減されているとみなされる光路長差Δｄを有することが好ましい。
【００４１】
以上の説明は波長分布による影響を述べていないが、複数波長のレーザ光を用いる場合は、屈曲素子１の各光学素子は広帯域のＰＢＳや位相板で構成する必要がある。広帯域の位相板とは、水晶の張り合わせによるゼロ次位相板というものでもよいし、各種位相板を異なる方向で貼り合わせた複合位相板でもよい。その場合は厳密な意味では１／２波長板や１／４波長板という呼び方は適当ではないかもしれないが、設計した波長においては１／２波長板や１／４波長板として機能するものであるために、本発明における１／２波長板や１／４波長板というものにはそういった素子も含むものとする。
【００４２】
また、図１では、理解容易のために、屈曲素子１を出射した２つの偏光状態のレーザ光がずれているように示しているが、実際は重ね合わさっている。この２つの偏光状態の光がずれないように反射ミラー１２，２２の角度を調整することが重要である。重ね合わせが不充分な場合、スクリーン上でスポットが２つに分離したり、ぼけたようにみえて解像力を低下させるため好ましくない。この重ね合わせ調整は、複数波長のレーザ光（具体的には、赤、青、緑）の光軸調整と同程度の難易度であり、それほど困難な作業ではない。
【００４３】
次に、本発明の具体的な構成について説明する。
【００４４】
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態に係るレーザ投射装置を示す構成図である。レーザ投射装置は、レーザ光源ユニットと、レーザ光源ユニットからのレーザ光を、固定されたスクリーンＳＣに投射するための投射光学系などで構成される。
【００４５】
レーザ光源ユニットは、Ｂ（青色）光を発生するレーザ素子ＬＢと、Ｒ（赤色）光を発生するレーザ素子ＬＲと、Ｇ（緑色）光を発生するレーザ素子ＬＧとを備える。レーザ素子ＬＢは、例えば、波長４４５ｎｍの光を発生する半導体レーザで構成される。レーザ素子ＬＲは、例えば、波長６３０ｎｍの光を発生する半導体レーザで構成される。レーザ素子ＬＧは、例えば、ＰＰＬＮ導波路による第２高調波発生を用いて、波長５３２ｎｍの光を発生する半導体励起の固体レーザで構成される。
【００４６】
レーザ素子ＬＲ，ＬＢは、レーザチップへの注入電流を直接変調してもよく、あるいはＡＯ（音響光学）素子等の光変調器を別途設けても構わない。レーザ素子ＬＧは、励起用レーザチップへの注入電流を直接変調してもよく、あるいはＡＯ素子等の光変調器を別途設けても構わない。また、レーザの変調を直接電流変調で行う際には、高周波変調を行うことが好ましい。一般にレーザは駆動立ち上がり時に緩和振動と呼ばれる、出力と波長が非常に不安定な状態が数ｎｓ程度存在し、その後安定駆動する。そこで、電流注入してすぐ、一旦レーザの電流を落として、再び電流を注入するような高速な変調を行うことで、不安定な発振を続けるため、波長幅が広くなり、干渉性が低下するので、本発明の素子と組み合わせた場合は、反射ミラーの距離の差Δｄを小さくすることが出来るので装置の小型化になることと、波長が広くなることでスペックルが低減できることの２つの効果が得られるので好ましい。具体的には周波数２００ＭＨｚ程度の高周波を変調に加えることで効果を発揮する。
【００４７】
投射光学系は、入射光学系と、走査装置ＭＳなどで構成される。入射光学系は、レーザ光源ユニットからのレーザ光を走査装置ＭＳへ伝送する機能を有する。例えば、図１において、入射光学系は、各レーザ素子ＬＢ，ＬＲ，ＬＧからのレーザ光を独立に集光するレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３からの各レーザ光を同軸に合成するための色合成ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３などで構成される。
【００４８】
走査装置ＭＳは、レーザ光を２次元的に走査する機能を有する。走査装置ＭＳは、主走査ミラーと副走査ミラーを別個に設けた構成でもよく、単一ミラーに主走査駆動機構および副走査駆動機構を設けた構成でもよい。例えば、走査装置ＭＳは、圧電素子によって水平方向および垂直方向に振動する走査ミラーを備えたＭＥＭＳミラー機構によって構成してもよい。
【００４９】
こうして外部から供給される画像信号に応じて、各レーザ素子ＬＢ，ＬＲ，ＬＧからのレーザ光を強度変調するとともに、走査装置ＭＳが所定のフレーム周波数で垂直走査を行い、所定の水平走査周波数で水平走査を行うことによって、スクリーンＳＣに二次元画像を投射することができる。
【００５０】
スクリーンＳＣが透過型の場合、背面投射型ディスプレイとして構成可能であり、一方、スクリーンＳＣが反射型の場合、前面投射型ディスプレイとして構成可能である。
【００５１】
全体をコンパクトな構成の投射装置とするには、走査装置ＭＳへの入射までに一度折り返す構成を持つことは一般的によくある。構成の小型化にも用いるが、走査装置ＭＳへの入射位置や角度の調整機構として用いるために、レーザ光源ユニットと走査装置ＭＳとの間に、レーザ光の光路を屈曲させる部材が必要であり、一般にはミラーを用いるだけでよい。
【００５２】
本実施形態では、色合成ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３と走査装置ＭＳとの間に、図１に示したような屈曲素子１を配置している。こうした屈曲素子１は、一般のミラーよりもほんの少しの体積増加だけで、２つの偏光状態を持つ光の重ね合わせを行うことができ、しかも入射偏光状態と射出偏光状態は基本的には変化していない。
【００５３】
図２において、各レーザ素子ＬＢ，ＬＲ，ＬＧからのレーザ光の偏光方向は、Ｓ偏光（紙面に垂直）またはＰ偏光（紙面に平行）で揃っている。したがって、屈曲素子１の前方に１／２波長板８を配置し、その光学軸を紙面に対して２２．５度で交差するように位置決めすることにより、１／２波長板８に入射するＳ偏光またはＰ偏光は、光軸周りに４５度回転した状態で屈曲素子１に入射する。
【００５４】
屈曲素子１へ入射光は、紙面に平行な直線偏光と紙面に垂直な直線偏光との合成で表される。一方、屈曲素子１からの射出光線も、上述したように紙面に平行な直線偏光と紙面に垂直な直線偏光との合成で表されるが、２つの偏光成分の間の相互干渉性は、光路長差Δｄの分だけ低下しており、その結果、スペックル低減が図られる。
【００５５】
光路長差Δｄについては、例えば、レーザ光の波長λ＝５３２ｎｍ、波長幅Δλ＝０．２ｎｍとすると、コヒーレンス長は、λ２／Δλ＝５３２×５３２÷０．２＝１．４×１０６ｎｍ＝１．４ｍｍとなる。従って、光路長差Δｄは０．７ｍｍより大きければ、干渉性が低い状態であるとみなすことができ、例えば、１ｍｍという距離差で足りることになる。
【００５６】
ここで、ＰＢＳ１０と反射ミラー１２，２２の間の空間を屈折率Ｎの媒体で充填した場合、Ｎ×Δｄに換算する必要がある。例えば、屈折率１．５のガラスで充填した場合、１．５ｍｍの厚みで空気１．０ｍｍと同等の効果が得られる。
【００５７】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るレーザ投射装置を示す構成図である。本実施形態に係るレーザ投射装置の全体構成は、図２と同様であるが、屈曲素子１として、反射ミラー１２，２２の代わりに、光軸を中心とした複数の同心輪帯状で、光軸に沿った断面が階段状である反射面を有するミラー１３，２３を使用している。階段の段差は例えば、１ｍｍである。１３，２３は、同じ寸法形状をもつ反射ミラーで、ＰＢＳからの距離をずらして配置される。片方の光路に反射ミラー１３を配置し、他方の光路に平面ミラーを配置してもよい。ミラーの形状は円形に限らず、矩形ミラーで短冊状に段差をつけたものでもよい。
【００５８】
図４は、ミラー１３，２３の形状の一例を示し、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図である。ミラー１３，２３の母材は、ＢＫ−７等のガラス材料やアクリル樹脂等の樹脂材料で形成され、製法としては、個々の円柱を接着してもよく、あるいは金型を用いたプラスチックインジェクションモールドやガラスモールド法で一体成形することも可能である。そして、図４（ｂ）の正面図に現れる輪帯状の面に金属膜や誘電体多層膜を形成することによって、階段状の反射面が構成される。
【００５９】
こうした階段状の反射面を有するミラー１３，２３を使用することによって、輪帯ごとに光路長が異なるので、輪帯ごとの干渉性が低下し、それによる重ね合わせによってスペックル低減が図られる。
【００６０】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係るレーザ投射装置を示す構成図である。本実施形態に係るレーザ投射装置の全体構成は、図２と同様であるが、屈曲素子１は色合成ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３の後方ではなく、Ｇ（緑色）光を発生するレーザ素子ＬＧと色合成ミラーＭ３の間にのみ配置し、Ｂ（青色）光およびＲ（赤色）光には関与していない。
【００６１】
前述した実施形態のように、３色同時に作用する屈曲素子を用いることはスペックル低減の点でより望ましいが、広帯域の波長板やＰＢＳを用いる必要があるためにコスト高となってしまう。そこで、最も目立ちやすい色の緑のみに作用させることで、効果的に低コストでスペックル低減を行うことができる。
【００６２】
また、Ｇ光を発生するレーザ素子ＬＧとして、現状では半導体レーザの単独使用は困難であるため、ＳＨＧ（第２高調波）を利用して赤外のレーザ光の波長を半分にする方式のＳＨＧレーザ光源を用いることが多い。しかしながら、ＳＨＧレーザ光源は、赤や青の半導体レーザと比較するとパッケージサイズが大きく、配置の自由度に制限があるため、色合成の前に屈曲させることで、全体をコンパクトな投射装置として構成させることがある。こうした理由から、Ｇ光の光路のみに屈曲素子１を設けることが、効果、コスト、小型化という面で好ましい。
【００６３】
次に、屈曲素子１の他の構成例について説明する。図６（ａ）に示すように、屈曲素子１は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０、反射ミラー１２、１／４波長板１１、反射ミラー２２および１／４波長板２１が一体化して構成されている。入射側の１／２波長板８も併せて一体化することが好ましい。こうした一体化した構成は、温度や振動等の要因で変化するミラーの相対角度誤差を低減できる点で好ましい。
【００６４】
特に、屈曲素子１の各光学素子を別々に保持した場合、振動等でＰＢＳの傾きが生じると、衝撃等に弱い構成となってしまうが、こうした一体化構成を採用することにより、屈曲素子１が配置時に若干傾いて取り付けられていても射出光線は常にずれがないという利点が得られる。
【００６５】
さらに、図６（ｂ）に示すように、屈曲素子１は、ＰＢＳ１０と反射ミラー１２との間に、空気を収容するトンネル状空間を確保するための筒状部材１４を設けている。コンパクトな構成にするには、光路差を小さくしたほうがよい。屈折率のある媒体よりも空気（真空）であるほうが同じ光路差を発生させるために必要な物理的な長さを小さくすることができるので、空気であることが好ましい。しかし、先ほど述べた理由で一体であることのメリットを生かそうとすると、光線が通らない部分で一体構造になっていることが好ましい。
【００６６】
なお、図６（ｂ）では、ＰＢＳ１０と反射ミラー１２との間に空間を設けた例を示したが、ＰＢＳ１０と反射ミラー２２との間に空間を設けても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、スクリーンでの投射画像のスペックルを低減できる点で、産業上極めて有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１  屈曲素子
８  １／２波長板
１０  ＰＢＳ
１１，２１  １／４波長板
１２，２２  反射ミラー
１３，２３  ミラー
ＬＢ，ＬＲ，ＬＧ  レーザ素子
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，  レンズ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  色合成ミラー
ＭＳ  走査装置
ＳＣ  スクリーン
【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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