(57)【要約】光が入射される入射面５と、入射面５に入射された光が出射する出射面７とを有する光透過部材１００と、光透過部材１００を振動させる振動部材１０１とを備え、光透過部材１００は、入射面５を含む平面と、出射面７を含む平面とが交わるように入射面と出射面とが配置される多角柱であり、振動部材１０１は、光透過部材１００に入射される光の光透過部材１００内を伝播する距離が変化する方向へ、光透過部材を振動させる。これにより、光源が可干渉性の光を発する場合において、スペックルノイズを低減した画像を表示するための光学素子を提供することが可能になる。
2008088001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される入射面と前記入射面に入射された光が出射する出射面とを有する光透過部材と、前記光透過部材を振動させる振動部材と、を備え、
前記光透過部材は、前記入射面を含む面と、前記出射面を含む面とが交わるように前記入射面と前記出射面とが配置され、
前記振動部材は、前記光透過部材に入射される光の前記光透過部材内を伝播する距離が変化する方向へ、前記光透過部材を振動させる光学素子。
【請求項２】
光が入射される第一入射面と前記第一入射面に入射された光が出射する第一出射面とを有する第一光透過部材と、
前記第一光透過部材から出射された光が入射される第二入射面と前記第二入射面に入射された光が出射する第二出射面とを有する第二光透過部材と、
前記第一透過部材を振動させる振動部材と、を備え、
前記第一光透過部材は、前記第一入射面を含む面と前記第一出射面を含む面とが交わるように前記第一入射面と前記第一出射面とが配置され、
前記第二光透過部材は、前記第一入射面と平行な前記第二出射面と、前記第一出射面と平行な前記第二入射面と、が配置され、
前記振動部材は、前記第一光透過部材に入射される光の前記第一光透過部材内を伝播する距離が変化する方向へ前記第一光透過部材を振動させる光学素子。
【請求項３】
光が入射される第一入射面と前記第一入射面に入射された光が出射する第一出射面とを有する第一光透過部材と、
前記第一光透過部材から出射された光が入射される第二入射面と前記第二入射面に入射された光が出射する第二出射面とを有する第二光透過部材と、
前記第二透過部材を振動させる振動部材と、を備え、
前記第一光透過部材は、前記第一入射面を含む面と前記第一出射面を含む面とが交わるように前記第一入射面と前記第一出射面とが配置され、
前記第二光透過部材は、前記第一入射面と平行な前記第二出射面と前記第一出射面と平行な前記第二入射面とが配置され、
前記振動部材は、前記第二光透過部材に入射される光の前記第二光透過部材内を伝播する距離が変化する方向へ前記第二光透過部材を振動させる光学素子。
【請求項４】
可干渉性の光を発する光源と、前記光源からの光を前記入射光とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学素子と、前記光学素子の前記出射光を変調して画像を表示する光変調素子と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子による干渉性ノイズの低減及びそれを用いることによる画像表示装置の画質向上技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フロントプロジェクタに代表される投射型の画像表示装置の光源としては、キセノンランプや超高圧水銀ランプなどが使用されてきた。これらの光源からの光を、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）や液晶パネルなどの光変調素子によって入力映像信号に応じて変調し、後段の投影レンズにより拡大表示を行っている。【０００３】
また、別の光源として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を利用した画像表示装置も開発されている。ＬＥＤの発光波長スペクトルは急峻な波長スペクトルを有しており、色純度が高くなるため、画像表示装置の色再現範囲が広くなるという特徴を有している。さらに、近年では、ＬＥＤよりもさらに急峻な波長スペクトルを有するレーザー光源を備えた画像表示装置の研究も進められている。この装置では、ＬＥＤを光源とした画像表示装置よりも色再現範囲がさらに広くなり、画質が向上するとともに、ＬＥＤに比べてレーザーは点光源に近い上に光線の広がり角が小さいため、光利用効率が高いという特徴がある。【０００４】
しかしながら、レーザー光源はコヒーレント性が高いために干渉が生じやすいことも知られている。そのため、レーザーを光源とした画像表示装置から出た光を、スクリーンなどの拡散作用のある部材に照射すると、拡散された光が干渉してスペックルパターンが発生するという問題がある。このような現象はスペックルノイズと称され、画像表示装置の画質劣化の要因の１つとされている。【０００５】
このようなスペックルノイズを低減する方法としては、画像表示に使用される光の光学距離を時間的に変化させる方法が知られている。例えば、下記の特許文献１において開示されている技術が知られている。下記特許文献１では、図７に示すように、光源から発せられた光が画像表示デバイスに入射し、画像として変調された光が可動性の光学部品に入射した後にスクリーンへ投影される。可動性の光学部品には、波長程度の段差（凹凸）が設けられており、光学部品への入射位置により光路差を発生させ、この光学部品を駆動することにより時間的に光路差の分布を変化させている。【０００６】
また、レーザーを光源とした画像表示装置では、光変調素子にミラーを用いる方法がある。レーザーからの光線を略直線と考え、２次元ミラー、または、２個の１次元ミラーを使用してレーザー光を走査することにより画像を表現することができる。階調はレーザーの発光強度の変調によって表現することが可能である。
【特許文献１】特開２００２−９０８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１等に記載の技術には以下のような問題がある。ミラーによりスキャンする方式の画像表示装置では、レーザー光線を画素とするため、レーザーの光路は狭くなっている。従って、上記特許文献１に記載の段差（凹凸）を設けた光学部品を、ミラースキャン方式の画像表示装置に適用した場合、レーザー光が光学部品を透過する部分の面積も小さくなる。これは光学部品の凹部または凸部の同一領域を通過する時間が長くなり、レーザー光の光路長が変化しない時間が長くなるということを意味する。従って、スペックルノイズが発生しやすく画質が劣化することになる。【０００８】
そこで、スペックルノイズを低減するために、凹凸形状をレーザーのスポット径と同程度のサイズにまで微細加工を行うことが考えられるが、このようにすると、加工寸法を小さくする必要があるとともに、加工時間も長くなり、歩留まりが低下するなど光学部品の製造に関連するコストが増加してしまうという問題がある。また、光路長の違いが凹部および凸部を通る２種類のみしか存在しないと、スペックルパターンの種類も少なくなるため、目視の過程において擬似的な積分処理が行われたとしてもスペックルノイズに関する低減効果が十分でないという問題がある。【０００９】
さらに、円形の光学部品をモーターによって回転させる構成をとると、モーターの振動音や光学部品の風切り音が発生してしまうという問題もある。そのため、画像表示装置として騒音が発生することとなり、画質の劣化に帰結するという問題もある。【００１０】
本発明は、スペックルノイズを低減するとともに、光学部品の製造コストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一観点によれば、光が入射される入射面と前記入射面に入射された光が出射する出射面とを有する光透過部材と、前記光透過部材を振動させる振動部材と、を備え、前記光透過部材は、前記入射面を含む面と前記出射面を含む面とが交わるように前記入射面と前記出射面とが配置され、前記振動部材は、前記光透過部材に入射される光の前記光透過部材内を伝播する距離が変化する方向へ前記光透過部材を振動させる光学素子が提供される。これにより、光学素子に入射される光の光路長を時間的に変化させることができる。前記光透過部材は、前記入射面と前記出射面とが側面となる多角柱であっても良い。光透過部材の製造が容易になる。【００１２】
また、光が入射される第一入射面と前記第一入射面に入射された光が出射する第一出射面とを有する第一光透過部材と、前記第一光透過部材から出射された光が入射される第二入射面と前記第二入射面に入射された光が出射する第二出射面とを有する第二光透過部材と、前記第一透過部材を振動させる振動部材と、を備え、前記第一光透過部材は、前記第一入射面を含む面と前記第一出射面を含む面とが交わるように前記第一入射面と前記第一出射面とが配置され、前記第二光透過部材は、前記第一入射面と平行な前記第二出射面と前記第一出射面と平行な前記第二入射面とが配置され、前記振動部材は、前記第一光透過部材に入射される光の前記第一光透過部材内を伝播する距離が変化する方向へ前記第一光透過部材を振動させる光学素子が提供される。【００１３】
これにより、所定の角度を有した入射面と出射面とを有する光透過部材を２個備えることにより光学素子に入射される光の光軸方向を変化させずに光路差が発生する。【００１４】
第一光透過部材または第二光透過部材の振動方向を、第一出射面及び第二入射面に平行にすることにより、光学素子に入射される光が、第一出射面と第二入射面との間でシフトを生じずに光軸を保たれる。前記第一光透過部材と、前記第二光透過部材とは、それぞれの前記入射面と前記出射面とが側面となる多角柱であっても良い。【００１５】
また、光が入射される第一入射面と前記第一入射面に入射された光が出射する第一出射面とを有する第一光透過部材と、前記第一光透過部材から出射された光が入射される第二入射面と前記第二入射面に入射された光が出射する第二出射面とを有する第二光透過部材と、前記第二透過部材を振動させる振動部材と、を備え、前記第一光透過部材は、前記第一入射面を含む面と前記第一出射面を含む面とが交わるように前記第一入射面と前記第一出射面とが配置され、前記第二光透過部材は、前記第一入射面と平行な前記第二出射面と前記第一出射面と平行な前記第二入射面とが配置され、前記振動部材は、前記第二光透過部材に入射される光の前記第二光透過部材内を伝播する距離が変化する方向へ前記第二光透過部材を振動させる光学素子が提供される。【００１６】
第一光透過部材または第二光透過部材の振動方向を、第一出射面及び第二入射面に平行にすることで、光学素子に入射される光が、第一出射面と第二入射面との間でシフトを生じずに光軸を保たれる。前記第一光透過部材及び前記第二光透過部材のうち少なくともいずれか一方が、その入射面と出射面とが側面となる多角柱であっても良い。【００１７】
本発明の他の観点によれば、可干渉性の光を発する光源と、前記光源からの光を前記入射光とする上記に記載の光学素子と、前記光学素子の前記出射光を変調して画像を表示する光変調素子と、を備えたことを特徴とする画像表示装置が提供される。本発明の画像表示装置によれば、可干渉性の光源を用いた場合においても、スペックルノイズを低減した良質な画像が表示可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光学素子によれば、入射面を含む面と、出射面を含む面とが交わるような入射面と出射面とが配置される光透過部材を振動させることにより、光学素子に入射される光の光路長を時間的に変化させることでスペックルノイズを低減することが可能である。さらに、モーターなどの大きな部品を使わないので、装置を小型化することが可能である。【００１９】
本発明の光学素子によれば、入射面を含む面と、出射面を含む面とが交わるような入射面と出射面とが配置される第一光透過部材と、入射面を含む面と、出射面を含む面とが交わるような入射面と出射面とが配置される第二光透過部材とを備え、第一光透過部材または第二光透過部材を振動させることにより、スペックルノイズを低減することが可能であり、第一光透過部材に入射した光の進行方向と、第二光透過部材から出射される光の進行方向とが平行になり、簡易な構成で発明の光学素子を含む光学システムを作成することが可能となる。【００２０】
本発明の画像表示装置によれば、可干渉性の光源を用いた場合においても、スペックルノイズを低減した良質な画像が表示可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光学素子の概略構成例を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態による光学素子の概略構成例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による光学素子の一状態を示す図である。
【図４】本実施の形態による光学素子の一状態を示す図である。
【図５】プリズム保持の一例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による画像表示装置の概略構成例を示す図である。
【図７】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００  プリズム
１０１  アクチュエータ
２００  プリズム
２０１  プリズム
２０２  バネ
２０３  ガイド
３００  赤レーザー
３０１  緑レーザー
３０２  青レーザー
３０３  全反射ミラー
３０４  ダイクロイックミラー
３０５  ダイクロイックミラー
３０６  可動ミラー
３０７  可動ミラー
【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、本発明の実施の形態による光学素子及びそれを用いた画像表示装置について説明を行う。尚、各図面における構成は、発明を理解しやすいように一部誇張して記載されており、実際の間隔や大きさと対応していない部分がある。【００２４】
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。【００２５】
図１は、本実施の形態による光透過部材の一概略構成例を示す斜視図である。本実施の形態による光学素子Ａを構成する光透過部材としては、例えばガラスにより製造され底面１が例えば台形である四角柱のプリズム１００が用いられている。また、振動部材としては、電圧印加により変位（光透過部材の位置の変化）をもたらすことができるアクチュエータ１０１がプリズム１００に対して配置されている。【００２６】
この光学素子Ａに入射する光１１は、プリズム１００の入射面５に対して垂直に入射するように構成される。プリズム１００に入射した光１１は、プリズム１００内を伝播して入射面５と対向する位置に配置される出射面７から出射される。アクチュエータ１０１は、プリズム１００の入射面５、出射面７、底面１、上面３の全てをいずれをも除く面（図１では設置面８ａで例示しているが設置面８ｂでも良い。）に配置される。【００２７】
これは、入射面５および出射面７をアクチュエータ１０１の設置面とすると、アクチュエータが振動したときにプリズム１００の位置は変化するが、プリズム１００での光の入射位置および出射位置が変化しないので、プリズム１００内を伝播する光の距離は変化しない。また、底面１および上面３をアクチュエータ１０１の設置面とすると、光の入射位置および出射位置は変化するが、プリズム１００が四角柱であるため、プリズム１００の変位は入射面および出射面と平行な方向となり、プリズム１００内を伝播する光の距離は変化しない。そこで、図１に示した面を設置面とすることで、後述するように光の距離を変化させることができる。【００２８】
アクチュエータ１０１により発生する力は、例えば機構部品などを介して間接的に、或いは直接的にプリズム１００に伝えられるように構成されている。従って、アクチュエータ１０１を繰り返し伸縮させることにより、プリズム１００が振動する。【００２９】
尚、光透過部材（プリズム）１００は、上記の例では四角柱（多角柱）の立体形状を有しているが、実際の必須要件は、光透過部材の入射面と出射面とが平行でないこと、および、光透過部材内を伝播する距離が変化する方向へ振動させること、の２点であり、図１の形態はその一例として示されている。【００３０】
図２（ａ）は、図１の構成を上面から見た図である。アクチュエータ１０１は、電圧によって長さがｄ１の状態になっている。このとき、プリズム１００の入射面５に入射した光１１は長さＬ１だけ進み出射面より出射する。【００３１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の状態から、アクチュエータ１０１が長さｄ２になっている様子を示す図である。白抜きの矢印で示すように出射面７に沿った向きへの振動が生じ、図２（ｂ）では、アクチュエータ１０１の当接面がｄ１−ｄ２だけアクチュエータ１０１側に移動している。プリズム１００は、出射光の光が変化しないように出射面７と平行な方向へ変位している。この際、光がプリズム１００内を伝達する距離はＬ２となり、入射面の位置が図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に、Ｌ０だけ変位している。【００３２】
ここで、プリズム１００の屈折率をｎ１とし、空気の屈折率をｎ０、プリズム１００の底面の鋭角をθとすると、図２（ａ）および図２（ｂ）の状態間において発生する光路差Ｌは、下記式（１）により示される。【００３３】
Ｌ＝（Ｌ０／ｎ０＋Ｌ２／ｎ１）−（Ｌ１／ｎ１）
＝［（ｄ１−ｄ２）／ｎ０・ｔａｎθ＋｛Ｌ１−（ｄ１−ｄ２）／ｔａｎθ｝／ｎ１］−（Ｌ１／ｎ１）
＝（ｄ１−ｄ２）・（１／ｎ０−１／ｎ１）／ｔａｎθ            （１）
したがって、アクチュエータ１０１によってプリズム１００が変位することにより、光路差Ｌが生じたことになる。ここで、角度θが下記の（２）式を満たす場合には、プリズム１００内で全反射が生じてしまうため、θは（３）式を満たす角度にする必要がある。【００３４】
ｃｏｓθ≧ｎ０／ｎ１      （２）
ｃｏｓθ＜ｎ０／ｎ１      （３）
例えば、プリズム１００の屈折率ｎ１を１．５とし、空気の屈折率ｎ０を１．０とすると、θは４８．１９度よりも大きな値とする必要があることがわかる。この条件下において、角度θを６０度とし、変位量ｄ１−ｄ２が１ｍｍとすると、光路差Ｌは約０．１９ｍｍとなる。この値によれば、光の波長（数百ｎｍ）の２００倍以上という大きな光路差を発生させることができることがわかる。したがって、変位量が少なくとも大きな光路差を得ることができるため装置の小型化が可能となる。また、波長程度（１μｍ程度）の光路差を発生させるためのアクチュエータ１０１の変位量ｄ１−ｄ２は、１．８６μｍとなる。光路差は、屈折率ｎ１を大きくすることで大きくすることができ、全反射が生じない領域で角度θを小さくすることでも大きくすることが可能である。【００３５】
以上の構成により、アクチュエータ１００の伸縮を繰り返し行うことで、光の光路長が常に変化することになり、スペックルパターンも常に変化させることができ、スペックルパターンの積分によりスペックルノイズを低減することができる。また、変位を発生させるアクチュエータ１０１は、波長程度の光路差を発生するためには数μｍ程度と微小で良く、光路差を発生させる光学素子を容易に実現できる。【００３６】
さらに、アクチュエータ１０１を特定の周波数で駆動することにより、アクチュエータが常に変位し、この変位に応じて光路差も常に変化するため、スペックルパターンは常に変化する。すなわち、無数のスペックルパターンの積分によりスペックルノイズを低減することができる。また、出射面と平行な方向へプリズム１００を変位させることにより、光学素子から出射される光の光線がプリズム１００の変位によっても変化せず、光学システムの設計を容易にすることができる。ここで、入射面と平行な方向へプリズム１００を変位させた場合、出射面での光線の出射位置が変化して、光路に微小の変位が生じてしまうが、光線の出射方向は変位によって変化しない、すなわち、プリズム１００の任意２点での出射光が平行となる。したがって、出射面と平行方向とは異なる方向へプリズム１００を変位させた場合、微小変位を許容するように光学系を設計することで、スペックルノイズを低減することが可能な光学系を形成することが可能となる。【００３７】
尚、本実施の形態では、光透過部材としてガラス製のプリズム１００により構成した例について説明したが、透過性であって空気の屈折率と異なる屈折率を有する物質であれば良く、例えば、アクリルやポリカーボネイトなどを適用することができる。【００３８】
また、プリズム１００の形状は、底面が台形の四角柱を例にして説明したが、三角柱や五角柱などの多角柱でも入射面を含む面と出射面を含む面とが交わるような入射面と出射面とが配置される光透過部材を振動させることにより、同様の効果を得ることが可能である。この点は上述の通りである。【００３９】
本実施の形態では、振動部材として電圧印加により力を発生するアクチュエータ１０１を使用した例について説明したが、光透過部材に対して変位量を伝えることができる構成であれば良く、例えば、磁力などの他の要素によって変位を発生させる構成を適用することによっても同様の効果を得ることができる。【００４０】
本実施の形態では、入射される光線を１本として説明したが、複数の光線を同時に光透過部材に入射しても同様の効果が得られる。また、透過部材の出射面で全反射しない光については、入射面に任意の角度で複数の光線を入射した場合においても同様の効果を得ることが可能である。【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら説明を行う。図面においては、第１の実施の形態と同様の機能を有する部分については同一の符号を付して説明を省略する。【００４２】
図３は、本実施の形態による光学素子の一構成例を示す図である。図３に示すように、本実施の形態では、第一光透過部材としてプリズム２００を、第二光透過部材としてプリズム２０１を配置しており、プリズム２００およびプリズム２０１は、第１の実施の形態によるプリズム１００と同様のプリズムで良い。振動部材１０１は第１の実施の形態と同様のアクチュエータ１０１を使用可能であり、プリズム２００とアクチュエータ１０１との関係は、第１の実施の形態のけるプリズム１００とアクチュエータ１０１との関係と同様に構成されている。【００４３】
アクチュエータ１０１はプリズム２００の底面２１１との当接面の法線方向に配置されており、その長さがｄ１である。この際、光学素子に入射される光１１は、プリズム２００の第一入射面２０５に垂直に入射して、プリズム２００内を距離Ｌ１だけ進み第一出射面２０７より出射する。出射光は空気中を距離Ｌ３だけ進み第二入射面２２５からプリズム２０１に入射する。入射した光はプリズム２０１内を距離Ｌ４だけ進み第二出射面２１７から出射する。【００４４】
ここで、第一出射面２０７と第二入射面２２５とが平行に配置されており、第一入射面２０５と第二出射面２１７とが平行に配置されているため、第一入射面２０５に垂直に入射した光が第二出射面２１７から垂直に出射される。したがって、本実施の形態による光学素子に入射しても光軸の方向が変化しない。すなわち、本実施の形態による光学素子を光学システムに組み込む場合に、光学素子から出射される光が入射される光学部品は、複雑な傾きになったり、光軸方向を整えるためのミラーを配置したりする必要が無いため、光学設計を容易にすることができるという利点がある。【００４５】
図４は、図３に対応する図であり、アクチュエータ１０１の長さがｄ２になった状態を示す図である。アクチュエータ１０１の変位にともなって白抜きの矢印で示すような振動が生じ、プリズム２００も変位している。すなわち、プリズム２００内を伝播する光が第一出射面２０７より出射する位置が変化しないようにプリズム２００を変位させており、第１の実施の形態に記載のプリズム１００と同様な振動をする。【００４６】
第一出射面２０７から出射する位置を同じにしているため、プリズム２００から出射された後の光の伝播経路は変化せず、空気中をＬ３だけ進みプリズム２０１内をＬ４だけ進む。すなわち、図３と図４との光路差は、第１の実施の形態において示した光路差と同じだけ発生することになる。したがって、本実施の形態による光学素子は、光の進む方向を変化させずに光路差を発生することができ、スペックルノイズを低減することが可能である。【００４７】
ここで、本実施の形態では、プリズム２００を振動させることによりスペックルノイズを低減するように構成したが、プリズム２００を動かさずにプリズム２０１を振動させた場合においても、プリズム２００とプリズム２０１の両方を振動させた場合においても、同様の作用効果を得ることもできる。また、本実施の形態では、プリズム２００を第一出射面２０７と平行な方向へ振動させた例を示したが、プリズム２００内を伝播する距離が変化する方向へ振動させれば良い。例えば、第一入射面２０５と平行な方向へ振動した場合、光路差Ｌ０は発生せずに光路Ｌ３が変化することになる。このように、光路長が変化する位置は変わるが、光学素子で光路差が変化することによりスペックルノイズを低減させることができる点は同じである。Ｌ３が変化することで、入射される光の光軸方向とは垂直な方向へも変位が生じてしまうが、プリズム２００とプリズム２０１とを空気層を挟んで密接に配置することにより、垂直方向への変位は少なく抑えることができる。また、本実施の形態による光学素子では、光軸方向が変化しないため、光学システムを入射側と出射側とで垂直方向への変位量分だけシフトしておけば良く、単純な光学系によりスペックルノイズを低減可能な光学システムを構築することが可能である。【００４８】
本実施の形態では、第一入射面に垂直に光が入射した場合について説明したが、入射角が０度でない角度であった場合、第二出射面で全反射が発生しない角度であれば、第二出射面での出射角は、第一入射面での入射角に等しくなる。したがって、入射角が０度でない場合においてもスペックルノイズを低減することが可能であり、光の進行方向が変化しないことによって光学系を容易する構成することが可能となる。【００４９】
本実施の形態では、プリズム２００とプリズム２０１を同一のものとして説明したが、異なる形状のものであっても同様の効果を得ることが可能である。例えば、底面２１１と底面２１１の対面である面２１５との距離が変化した場合でも同様の効果を得ることができる。また、例えば、プリズム２００の第一入射面と第二入射面との距離が変化した場合でも同様の効果を得ることができる。ただし、プリズム２００とプリズム２０１を同一の形状にすると、量産効果による部材コストの低減、組み立て時の簡易さ、部品管理などの点で好適である。【００５０】
図５は、上記第１及び第２の実施の形態による振動するプリズムの保持方法の一例を示す図である。プリズム２０１は、白抜きの矢印で示す振動方向に対して垂直な面２１１、２１５を有している。そして、振動方向に垂直な一面２１１に当接する位置にアクチュエータ１０１が配置されている。これにより、アクチュエータ１０１から発生する力をプリズム２０１へ振動方向の力として伝達しやすくなり、振動方向以外への力によって発生する摩擦を低減することができ、アクチュエータ１０１における消費電力を低減することができる。【００５１】
プリズム２０１のアクチュエータ１０１が配置される面２１１と対向する面に２１５に、反発部材として弾性力を有するバネ２０２が、プリズム２０１のバネ２０２の方向への移動によりプリズム２０１と当接する位置に配置されている。バネ２０２がプリズム２０１と当接すると、バネ２０２は、アクチュエータ１０１がプリズム２０１へ伝える力の方向と逆方向への反発力をプリズム２０１に対して加えることになる。アクチュエータ１０１がプリズム２０１をバネ２０２の方向へ押し出した状態においてバネ２０２は縮む。アクチュエータ１０１がプリズム２０１をバネ２０２の方向へ押し出す動作を停止した場合には（押し出す力よりもバネ２０２の反発力が大きくなると）、バネ２０２が弾性復帰により伸びることにより、アクチュエータ１０１の設けられている方向へプリズム２０１が押し出される。【００５２】
上記のように構成することにより、アクチュエータ１０１の力を伝達する中間の部材が不要になる。或いは、アクチュエータ１０１をプリズム２０１に接続する必要がなくなる。すなわち、複雑な部材構成にせずにプリズム２０１を円滑に安定した振動をさせることが可能となる。ここで、バネ２０２はプリズム２０１を押し返すような機能を有している部材でも良く、例えば、弾性を有するゴムなどの樹脂で形成された部材をバネ２０２と同様の位置に配置することでも上記と同様の作用に基づいて同様の効果を得ることができる。【００５３】
尚、プリズム２０１の出射面２０５には、出射光を遮らない位置（領域）にガイド部材２０３が任意に設けられていても良い。ガイド部材２０３は、プリズム２０１の振動方向と略平行になるように設けられている。ガイド部材２０３によって、プリズム２０１は安定的で円滑な振動方向への変位を起こすことを補充する機能を有するため好適である。【００５４】
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照しながら説明を行う。尚、第１又は第２の実施の形態と同様の機能を有する部分については同一の符号を付してその説明を省略している。【００５５】
図６は、本実施の形態による画像表示装置の概略構成例を示す図である。光源としては、発光する光が可干渉性であり、発光波長が赤色の波長域の赤レーザー３００と、発光波長が緑色の波長域の緑レーザー３０１と、発光波長が青色の波長域の青レーザー３０２と、が備えられている。レーザーとしては、半導体レーザー、ガスレーザー、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）光を利用したレーザーなどを適宜使用することができる。階調の制御に関しては、各レーザーの出力を変化することにより、或いは、音響光学素子などを用いることによって実現することができる。【００５６】
光変調素子は、可動ミラー３０６と可動ミラー３０７とを有して構成されており、可動ミラー３０６が水平走査を行い、可動ミラー３０７が垂直走査を行うように構成されている。可動ミラー３０６や可動ミラー３０７には、動作する周波数に応じてピエゾやガルバノなどのミラーを適用することができる。【００５７】
赤レーザー３００から発せられた光は、銀、アルミニウム、誘電体多層膜などを反射面とした全反射ミラー３０３により反射される。緑レーザー３０１から発せられた光は、誘電体多層膜を反射面とするダイクロイックミラー３０４によって反射される。ダイクロイックミラー３０４は緑色の波長域の光は反射し、赤色の波長域の光は透過するようにする。これにより、全反射ミラー３０３により反射された赤色の光はダイクロイックミラー３０４を透過して赤色の光と緑色の光とが略同一の光路を伝播していく。青レーザー３０２から発せられた光は、誘電体多層膜を反射面とするダイクロイックミラー３０５によって反射される。ダイクロイックミラー３０５は青色の波長域の光を反射し、赤色および緑色の波長域の光を透過するようにする。これにより、ダイクロイックミラー３０４から伝播する赤色および緑色の光はダイクロイックミラー３０５を透過し、赤色、緑色、青色の光が略同一の光路を伝播する。【００５８】
ダイクロイックミラー３０５から伝播する光は、第２の実施の形態において示した光学素子に入射する。第１のプリズム２００に入射した光はアクチュエータ１０１によって時間的な光路長変化をもって第１のプリズム２００から出射する。第１のプリズム２００とは紙面において１８０度回転した位置に隣接して配置された第２のプリズム２０１によって、光は、第１のプリズム２００に入射した光軸方向と同様の方向になり、可動ミラー３０６に入射する。入射した光は、可動ミラー３０６によって水平走査され、水平走査された光を可動ミラー３０７により垂直方向へ走査してカラー画像が形成される。【００５９】
本実施の形態による画像表示装置では、投影される光が、第２の実施の形態による光学素子を透過しているため、光源から図示しないスクリーンまでの光路長が時間的に変化する。したがって、多数のスペックルパターンが積分されることによりスペックルノイズを低減することができる。すなわち、色再現範囲が広い画像表示装置を実現するために、色純度の高いレーザー光源を使用した場合においても、スペックルノイズを低減することができ、高画質の画像表示装置を提供することが可能となる。【００６０】
尚、本実施の形態では、光変調素子として２つの可動ミラー３０６・３０７を用いた例を示したが、その代わりに、水平と垂直の２軸に走査可能な２次元可動ミラーを用いても良く、ＤＭＤや液晶パネルなどの画素型の表示素子を用いても良い。また、本実施の形態による画像表示装置は、フロントプロジェクタやリアプロジェクタに適用することができるが、可干渉性の光源を用いた測定装置や製造装置などにも適用することが可能である。【００６１】
以上に説明したように、本発明の各実施の形態による光学素子によれば、入射面を含む平面と、出射面を含む平面とが交わるような入射面と出射面とが配置される例えば多角柱を振動させることにより、光学素子に入射される光の光路長を時間的に変化させることでスペックルノイズを低減することが可能である。【００６２】
本実施の形態による光学素子によれば、所定の角度を有した入射面と出射面とを有する光透過部材を２個備えることにより、光学素子に入射される光の光軸方向を変化させずに光路差を発生することができ、スペックルノイズを低減することが可能である。【００６３】
また、本実施の形態による光学素子によれば、第一入射面に光を垂直に入射することで、第二出射面からの光が垂直に出射されるため、光学素子を使用する光学システムを単純な構成にすることができる。【００６４】
本実施の形態による光学素子によれば、第一光透過部材または第二光透過部材の振動方向を、第一出射面及び第二入射面に平行にすることで、光学素子に入射される光が、第一出射面と第二入射面との間でシフトを生じずに光軸を保つことができ、光学素子を使用する光学システムを単純な構成にすることができる。【００６５】
また、本実施の形態の光学素子によれば、第一光透過部材と第二光透過部材とを同一にすることで、光学素子が備える部材の種類を低減することができ、同一部材を複数生産することによる量産効果によって、光学素子のコストを低減することが可能である。【００６６】
さらに、本実施の形態による光学素子によれば、振動方向に垂直な面に振動部材を配置することにより、振動する光透過部材または第一光透過部材または第二光透過部材に力が伝達しやすくなり、振動部材が発生する力が小さくてすむため、消費電力を低減することが可能となる。【００６７】
また、本実施の形態による光学素子によれば、ガイドによって振動する光透過部材または第一光透過部材または第二光透過部材を、一定方向へ振動しやすくすることができ、光学素子の安定動作が可能となる。【００６８】
さらに、本実施の形態による光学素子によれば、振動部材による移動方向とは逆方向へ移動するように反発部材の力が加わるため、光透過部材または第一光透過部材または第二光透過部材の振動が安定し、光学素子の安定動作が可能となる。【００６９】
上記光学素子を用いた画像表示装置によれば、可干渉性の光源を用いた場合においても、スペックルノイズを低減した良質な画像が表示可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、光学素子及び画像表示装置に利用可能である。
【図１】
2008088001.tif 000003
【図２】
2008088001.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008088001.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008088001.tif 000008
【図７】
2008088001.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月8日(2009.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される第一入射面と、前記第一入射面に入射された光が出射する第一出射面とを有する第一光透過部材と、
前記第一光透過部材から出射された光が入射される第二入射面と、前記第二入射面に入射された光が出射する第二出射面とを有する第二光透過部材と、
前記第一光透過部材を振動させる振動部材とを備え、
前記第一光透過部材は、前記第一入射面を含む面と、前記第一出射面を含む面とが交わるように前記第一入射面と前記第一出射面とが配置され、かつ、前記第一出射面と垂直な面を有し、
前記振動部材は、前記第一出射面と垂直な面に配置され、前記第一出射面と平行な方向へ前記第一光透過部材を振動させ、
前記第二光透過部材は、前記第一出射面と前記第二入射面とが平行になるように配置される光学素子。
【請求項２】
光が入射される第一入射面と、前記第一入射面に入射された光が出射する第一出射面とを有する第一光透過部材と、
前記第一光透過部材から出射された光が入射される第二入射面と、前記第二入射面に入射された光が出射する第二出射面とを有する第二光透過部材と、
前記第二光透過部材を振動させる振動部材とを備え、
前記第二光透過部材は、前記第二入射面を含む面と、前記第二出射面を含む面とが交わるように前記第二入射面と前記第二出射面とが配置され、かつ、前記第二入射面と垂直な面を有し、
前記振動部材は、前記第二入射面と垂直な面に配置され、前記第二入射面と平行な方向へ前記第二光透過部材を振動させ、
前記第一光透過部材は、前記第一出射面と前記第二入射面とが平行になるように配置される光学素子。
【請求項３】
可干渉性の光を発する光源と、前記光源からの光が入射される請求項１または２に記載の光学素子と、入射された光の進行方向を変化させる可動ミラーを少なくとも一つ備え、前記可動ミラーは、前記光学素子から出射された光の進行方向を変化させ画像を生成する画像表示装置。
【国際調査報告】
2008088001.tif 000010
2008088001.tif 000011
2008088001.tif 000012
2008088001.tif 000013