(57)【要約】【課題】スペックルノイズを低減することが可能な照明装置を提供する。【解決手段】光源４１と、光源４１から射出された光が入射する集光光学系４３Ａと、集光光学系４３Ａからの光が入射する第１の光拡散層４９ａと、第１の光拡散層４９ａからの光が入射する第２の光拡散層４９ｂと、を備え、第２の光拡散層４９ｂの拡散力が第１の光拡散層４９ａの拡散力よりも大きい。【選択図】図３
2014182207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光が入射する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された光が入射する第１の光拡散層と、
前記第１の光拡散層からの光が入射する第２の光拡散層と、を備え、
前記第２の光拡散層の拡散力が前記第１の光拡散層の拡散力よりも大きいことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１の光拡散層と前記第２の光拡散層とは、互いに間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記集光光学系の焦点位置に前記第２の光拡散層が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第２の光拡散層の厚みが前記第１の光拡散層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第１の光拡散層と前記第２の光拡散層とは、所定の回転軸の周りに回転可能な透光性基材に設けられ、
前記第１の光拡散層及び前記第２の光拡散層は、前記透光性基材の円周方向に亘って設けられていること特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光源として、半導体レーザーを用いることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源として、複数の前記半導体レーザーを配列したアレイ光源を用いることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光源と前記集光光学系との間の光路にコリメーター光学系が配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の照明装置。
【請求項９】
照明光を照射する照明装置と、
前記照明光を画像情報に応じて変調した画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系とを備え、
前記照明装置として、請求項１〜８の何れか一項に記載の照明装置を用いることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、照明装置から射出された照明光を光変調装置に照射し、この光変調装置により変調されて射出された画像光を投射光学系によりスクリーンに拡大投射するプロジェクターが広く知られている。
【０００３】
上述したプロジェクターの光源には、超高圧水銀ランプなどの放電ランプが従来より用いられている。一方、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、ランプから放射される紫外線が液晶ライトバルブを劣化させるなどの課題がある。
【０００４】
そこで、放電ランプに代わるプロジェクター用の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーなどのレーザー光源が注目されている。レーザー光源は、従来の放電ランプに比べて、小型化が図れることや、色再現性に優れること、瞬時点灯が可能であること、長寿命であることなどの利点を有している。
【０００５】
一方、上述したレーザー光源が発するレーザー光は、コヒーレント光であるため、プロジェクター用の光源として用いた場合、スクリーン上に干渉によって生じたスペックルと呼ばれる斑点模様が表示され、表示品質を低下させる原因となる。
【０００６】
このため、従来の照明装置では、例えば回転する拡散板にレーザー光を通過させることによって、レーザー光を拡散しながら、上述したスペックルの発生による表示品質の低下（いわゆるスペックルノイズ）を低減することが行われている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１９４２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したスペックルノイズを低減するためには、拡散板により拡散される光の拡がり角（拡散角度）を大きくする必要がある。しかしながら、従来の照明装置では、拡散板によって拡散光の拡散角度を大きくすると、後方散乱の割合が増加してしまい、拡散板を透過する拡散光の割合（全光線透過率）が著しく低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、スペックルノイズを低減することが可能な照明装置、並びに、そのような照明装置を備えることによって、画像品質に優れた表示を行うことが可能なプロジェクター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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、光源と、前記光源から射出された光が入射する集光光学系と、前記集光光学系により集光された光が入射する第１の光拡散層と、前記第１の光拡散層からの光が入射する第２の光拡散層と、を備え、前記第２の光拡散層の拡散力が前記第１の光拡散層の拡散力よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
上記照明装置では、集光光学系によって集光された光が第１の光拡散層に入射する。第１の光拡散層の拡散力を比較的小さくすることで、第１の光拡散層による後方散乱を減らすことができる。また、集光光学系によって集光された光が第１の拡散層によって比較的弱く拡散された後、第２の光拡散層に入射するため、第１の光拡散層を設けない場合と比較して、第２の光拡散層への入射角が全体として小さくなる。そのため、第２の光拡散層における後方散乱光の強度が小さくなる。その結果、全光線透過率が高くなる。さらに、第２の光拡散層により拡散された光のスポット径の拡がりが、後段の集光光学系で飲み込めなくなるほど、必要以上に大きくなることがないため、第２の光拡散層により拡散された光の利用効率が高くなる。これにより、従来のような後方散乱の割合が増加することによる拡散光の全光線透過率の低下を防ぎつつ、集光光学系により集光された光を光拡散素子によって大きく拡散させることができる。したがって、上記照明装置の構成によれば、スペックルの発生を抑制することができ、その結果、スペックルの発生による表示品質の低下（いわゆるスペックルノイズ）を低減することが可能となる。
【００１２】
また、前記第１の光拡散層と前記第２の光拡散層とは、互いに間隔をおいて設けられていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、当該間隔を調整することにより、第１の光拡散層による後方散乱に影響を与えることなく第２の光拡散層から射出する光のスポット径を調整することができる。
【００１４】
また、前記集光光学系の焦点位置に前記第２の光拡散層が配置されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、第１の光拡散層に入射する光のスポット径よりも第２の光拡散層から射出する光のスポット径を小さくすることができる。
【００１６】
また、前記第２の光拡散層の厚みが前記第１の光拡散層の厚みよりも大きいことが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、第２の光拡散層の拡散力を第１の光拡散層の拡散力よりも大きくすることができる。
【００１８】
また、前記第１の光拡散層と前記第２の光拡散層とは、所定の回転軸の周りに回転可能な透光性基材に設けられ、前記第１の光拡散層及び前記第２の光拡散層は、前記透光性基材の円周方向に亘って設けられていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、集光光学系により集光された光の光拡散素子に対する照射位置を変えることによって、光拡散素子による光拡散効果を高めると共に、この光拡散素子の放熱効果も高めることができる。
【００２０】
また、前記光源として、半導体レーザーを用いることができる。
【００２１】
この構成によれば、高輝度・高出力な光が得られると共に、光源の小型化を図ることができる。
【００２２】
また、前記光源として、前記半導体レーザーを複数配列したアレイ光源を用いることができる。
【００２３】
この構成によれば、複数の半導体レーザーを配列したアレイ光源を用いて、更に高輝度・高出力な光を得ることができる。
【００２４】
また、前記光源と前記集光光学系との間の光路にコリメーター光学系が配置されていることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、光源から射出された光を平行光に変換して回折光学素子に入射させることができる。
【００２６】
また、本発明に係るプロジェクターは、照明光を照射する照明装置と、前記照明光を画像情報に応じて変調した画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系とを備え、前記照明装置として、上記何れかの照明装置を用いることを特徴とする。
【００２７】
上記プロジェクターの構成によれば、画像品質に優れた表示を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】プロジェクターの概略構成を示す平面図である。
【図２】第１の照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】第２の照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】第２の照明装置が備える光拡散素子の概略構成を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその平面図である。
【図５】第２の照明装置が備える光拡散素子による青色光の拡散動作を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００３０】
［プロジェクター］
先ず、図１に示すプロジェクター１の一例について説明する。
なお、図１は、このプロジェクター１の概略構成を示す平面図である。
【００３１】
このプロジェクター１は、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー映像（画像）を表示する投射型画像表示装置である。また、このプロジェクター１は、光変調装置として、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの各色光に対応した３つの液晶ライトバルブ（液晶パネル）を用いている。さらに、このプロジェクター１は、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー（レーザー光源）を用いている。
【００３２】
具体的に、このプロジェクター１は、図１に示すように、黄色光（第１の照明光）Ｙを照射する第１の照明装置２と、第１の照明装置２からの黄色光Ｙを赤色光Ｒと緑色光Ｇに分離する色分離光学系３と、青色光（第２の照明光）Ｂを照射する第２の照明装置４と、各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを画像情報に応じて変調し、各色光Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した画像光を形成する３つの光変調装置５Ｒ，５Ｇ，５Ｂと、各光変調装置５Ｒ，５Ｇ，５Ｂからの画像光を合成する合成光学系６と、合成光学系６からの画像光をスクリーンＳＣＲに向かって投射する投射光学系７とを概略備えている。
【００３３】
第１の照明装置２では、半導体レーザーから射出された青色光（励起光）が蛍光体に照射されることによって蛍光体が励起され、蛍光体から蛍光光（黄色光）が射出される。蛍光体から射出された蛍光光は、を均一な輝度分布（照度分布）を有するように調整された後、色分離光学系３に向かって射出される。
【００３４】
色分離光学系３は、ダイクロイックミラー８と、第１の全反射ミラー９ａ及び第２の全反射ミラー９ｂとを概略備えている。このうち、ダイクロイックミラー８は、第１の照明装置２からの黄色光Ｙを赤色光Ｒと緑色光Ｇとに分離する機能を有し、分離された赤色光Ｒを透過すると共に、緑色光Ｇを反射する。一方、第１の全反射ミラー９ａは、ダイクロイックミラー８を透過した赤色光Ｒを赤色光変調装置５Ｒに向けて反射する。一方、第２の全反射ミラー９ｂは、ダイクロイックミラー８で反射された緑色光Ｇを緑色光変調装置５Ｇに向けて反射する。
【００３５】
第２の照明装置４では、半導体レーザーから射出された青色光Ｂが均一な輝度分布（照度分布）を有するように調整された後、青色光変調装置５Ｂに向かって照射される。また、第２の照明装置４から射出された青色光Ｂの光路中には、第３の全反射ミラー９ｃが配置されている。そして、この第３の全反射ミラー９ｃは、第２の照明装置４から射出された青色光Ｂを青色光変調装置５Ｂに向けて反射する。
【００３６】
光変調装置５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、液晶ライトバルブ（液晶パネル）からなり、各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを通過させる間に、各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを画像情報に応じて変調した画像光を形成する。なお、各光変調装置５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの入射側及び射出側には、一対の偏光板（図示せず。）が配置されており、特定の方向の直線偏光の光のみを通過させる仕組みとなっている。
【００３７】
また、各光変調装置５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの光入射面側には、各光変調装置５Ｒ，５Ｇ，５Ｂに入射する各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを平行化するフィールドレンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが配置されている。
【００３８】
合成光学系６は、クロスダイクロイックプリズムからなり、各光変調装置５Ｒ，５Ｇ，５Ｂからの画像光が入射することによって、各色光Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系７に向かって射出する。
【００３９】
投射光学系７は、投射レンズ群からなり、合成光学系７により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像（画像）が表示される。
【００４０】
［第１の照明装置］
次に、第１の照明装置２の具体的な構成について説明する。
なお、図２は、第１の照明装置２の概略構成を示す平面図である。
【００４１】
第１の照明装置２は、図２に示すように、アレイ光源２１と、コリメーター光学系２２と、偏光分離素子２３と、集光光学系２４と、蛍光発光素子２５と、インテグレーター光学系２６と、偏光変換素子２７と、重畳光学系２８とを概略備えている。
【００４２】
また、第１の照明装置２では、同一面内の互いに直交する光軸ａｘ１及びａｘ２のうち、一方の光軸ａｘ１上において、アレイ光源２１と、コリメーター光学系２２と、偏光分離素子２３とが、この順に並んで配置されている。また、他方の光軸ａｘ２上において、蛍光発光素子２５と、集光光学系２４と、偏光分離素子２３と、インテグレーター光学系２６と、偏光変換素子２７と、重畳光学系２８とが、この順に並んで配置されている。
【００４３】
アレイ光源２１は、複数の半導体レーザー２１ａが配列されたものからなる。具体的には、光軸ａｘ１と直交する面内に複数の半導体レーザー２１ａがアレイ状に並ぶことによって構成されている。
【００４４】
半導体レーザー２１ａは、第１の光束として、例えば４４０〜４８０ｎｍの波長域にピーク波長を有する青色レーザー光（以下、励起光という。）ＢＬを射出する。また、各半導体レーザー２ａから射出される励起光ＢＬは、コヒーレントな直線偏光の光であり、偏光分離素子２３に向かって光軸ａｘ１と平行に射出される。
【００４５】
アレイ光源２１では、各半導体レーザー２１ａが射出する励起光ＢＬの偏光方向を、偏光分離素子２３で反射される偏光成分（例えばＳ偏光成分）と一致させている。そして、このアレイ光源２１から射出された励起光ＢＬは、コリメーター光学系２２に入射する。
【００４６】
コリメーター光学系２２は、アレイ光源２１から射出された励起光ＢＬを平行光に変換するものであり、例えば各半導体レーザー２１ａに対応してアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２２ａからなる。そして、このコリメーター光学系２２を通過することにより平行光に変換された励起光ＢＬは、偏光分離素子２３に入射する。
【００４７】
偏光分離素子２３は、例えば波長選択性を有するダイクロイックミラーからなり、このダイクロイックミラーは、光軸ａｘ１に対して４５°の角度で蛍光発光素子２５側に向かって傾斜した状態で配置されている。また、偏光分離素子２３としては、ダイクロイックミラーのような平行平板状のものに限らず、ダイクロイックプリズムのようなプリズム形状のものを用いてもよい。
【００４８】
偏光分離素子２３は、励起光ＢＬをＳ偏光成分（一方の偏光成分）とＰ偏光成分（他方の偏光成分）とに分離する偏光分離機能を有し、励起光ＢＬのＳ偏光成分を反射し、励起光ＢＬのＰ偏光成分を透過する。また、偏光分離素子２３は、励起光ＢＬとは異なる波長域の光を透過する色分離機能を有している。上述したように、偏光分離素子２３に入射した励起光ＢＬは、その偏光方向がＳ偏光成分と一致していることから、Ｓ偏光の励起光ＢＬとして、蛍光発光素子２５に向かって全反射される。
【００４９】
集光光学系２４は、励起光ＢＬを蛍光発光素子２５に向かって集光させるものであり、少なくとも１枚以上の集光レンズ２４ａからなる。そして、この集光光学系２４により集光された励起光ＢＬは、蛍光発光素子２５に入射する。
【００５０】
蛍光発光素子２５は、いわゆる反射型の回転蛍光板であり、蛍光光Ｙを発する蛍光体層２９と、蛍光光Ｙを反射する反射膜３０と、蛍光体層２９を支持する回転板（基材）３１と、回転板３１を回転駆動する駆動モータ３２とを有している。
【００５１】
回転板３１の励起光ＢＬが入射する側の面上には、反射膜３０と蛍光体層２９とが積層されている。反射膜３０は、回転板３１と蛍光体層２９との間に設けられている。また、反射膜３０及び蛍光体層２９は、回転板３１の円周方向に亘ってリング状に設けられている。そして、励起光ＢＬは、反射膜３０とは反対側から蛍光体層２９に入射する。
【００５２】
蛍光体層２９は、励起光ＢＬを吸収して励起される蛍光体を含む。励起光ＢＬにより励起された蛍光体は、第２の光束として、例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光光Ｙを射出する。
【００５３】
反射膜３０は、誘電体多層膜等からなり、蛍光体層２９から射出された蛍光光Ｙを励起光ＢＬが入射する側に向かって反射させる。
【００５４】
回転板３１は、例えば銅などの熱伝導体の高い金属製の円板からなり、その中心部が駆動モータ３２の回転軸３２ａに取り付けられている。
【００５５】
駆動モータ３２は、回転板３１を円周方向に回転させながら、集光光学系２４により集光された励起光ＢＬの蛍光体層２９に対する照射位置を変動させる。これにより、励起光ＢＬの照射によって蛍光体層２９に発生する熱の放熱効果を高めることが可能である。
【００５６】
そして、この蛍光発光素子２５から射出された蛍光光Ｙは、集光光学系２４を通過した後、偏光分離素子２３に入射する。さらに、この偏光分離素子２３に入射した蛍光光Ｙは、インテグレーター光学系２６に入射する。
【００５７】
インテグレーター光学系２６は、蛍光光Ｙの輝度分布（照度分布）を均一化するものであり、例えばレンズアレイ２６ａ及びレンズアレイ２６ｂからなる。レンズアレイ２６ａ及びレンズアレイ２６ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。また、インテグレーター光学系２６としては、このようなレンズアレイ２６ａ及びレンズアレイ２６ｂに限らず、例えばロッドインテグレーターなどを用いてもよい。そして、このインテグレーター光学系２６を通過することにより輝度分布が均一化された蛍光光Ｙは、偏光変換素子２７に入射する。
【００５８】
偏光変換素子２７は、蛍光光Ｙの偏光方向を揃えるものであり、例えば偏光分離膜と位相差板とを組み合わせたものからなる。そして、この偏光変換素子２７を通過することにより偏光方向が揃えられた蛍光光Ｙは、重畳光学系２８に入射する。
【００５９】
重畳光学系２８は、インテグレーター光学系２６から射出される複数の光束を、光変調装置等の被照明領域の上で互いに重畳させるものであり、少なくとも１枚以上の重畳レンズ２８ａからなる。蛍光光Ｙは、この重畳光学系２８により重畳されることによって、その輝度分布（照度分布）が均一化されると共に、その光線軸周りの軸対称性が高められる。そして、この重畳光学系２８により重畳された蛍光光Ｙは、図１に示すダイクロイックミラー８に入射する。
【００６０】
以上のような構成を有する第１の照明装置２では、第１の照明光として、均一な輝度分布（照度分布）を有するように調整された蛍光光（黄色光）Ｙを図１に示すダイクロイックミラー８に向かって射出することができる。
【００６１】
なお、第１の照明装置２は、図２に示す構成に必ずしも限定されるものではなく、例えば、コリメーター光学系２２と偏光分離素子２３との間の光路中に、励起光ＢＬのスポット径を調整するアフォーカル光学系や、励起光ＢＬの強度分布を均一な状態（いわゆるトップハット分布）に変換するホモジナイザー光学系などを配置した構成とすることも可能である。
【００６２】
また、第１の照明装置２では、アレイ光源２１が備える各半導体レーザー２１ａが射出する励起光ＢＬの偏光方向を、偏光分離素子２３で反射される一方の偏光成分（Ｓ偏光成分）と一致させた構成となっているが、偏光分離素子２３で透過される他方の偏光成分（Ｐ偏光成分）と一致させた構成としてもよい。
【００６３】
この場合、一方の光軸ａｘ１上において、アレイ光源２１と、コリメーター光学系２２と、偏光分離素子２３と、集光光学系２４と、蛍光発光素子２５とが順に並んで配置され、他方の光軸ａｘ２上において、偏光分離素子２３と、インテグレーター光学系２６と、偏光変換素子２７と、重畳光学系２８とが順に並んで配置された構成とする。また、偏光分離素子２３については、励起光ＢＬとは異なる波長域の光を反射する構成とする。
【００６４】
これにより、偏光分離素子２３に入射した励起光ＢＬは、その偏光方向がＰ偏光成分と一致していることから、Ｐ偏光の励起光ＢＬとして、蛍光発光素子２５に向かって全透過される。一方、蛍光発光素子２５から射出される蛍光光Ｙは、集光光学系２４を通過した後、偏光分離素子２３に入射する。そして、この偏光分離素子２３に入射した蛍光光Ｙは、インテグレーター光学系２６に向かって反射される。
【００６５】
したがって、第１の照明装置２では、以上のような構成に変更した場合も、第１の照明光として、均一な輝度分布（照度分布）を有するように調整された蛍光（黄色光）Ｙを図１に示すダイクロイックミラー８に向かって射出することができる。
【００６６】
［第２の照明装置］
次に、第２の照明装置４の具体的な構成について説明する。
なお、図３は、第２の照明装置４の概略構成を示す平面図である。
【００６７】
第２の照明装置４は、図３に示すように、アレイ光源４１と、コリメーター光学系４２と、前側の集光光学系４３Ａと、光拡散素子４４と、後側の集光光学系４３Ｂと、インテグレーター光学系４５と、偏光変換素子４６と、重畳光学系４７とを概略備えている。
【００６８】
また、第２の照明装置４においては、光軸ａｘ３上において、アレイ光源４１と、コリメーター光学系４２と、前側の集光光学系４３Ａと、光拡散素子４４と、後側の集光光学系４３Ｂと、インテグレーター光学系４５と、偏光変換素子４６と、重畳光学系４７とが、この順に並んで配置されている。
【００６９】
アレイ光源４１は、複数の半導体レーザー４１ａが配列されたものからなる。具体的には、光軸ａｘ３と直交する面内に複数の半導体レーザー４１ａがアレイ状に並ぶことによって構成されている。
【００７０】
半導体レーザー４１ａは、第２の照明光として、例えば４４０〜４８０ｎｍの波長域にピーク波長を有する青色レーザー光（以下、青色光という。）Ｂを射出する。また、各半導体レーザー４１ａから射出される青色光Ｂは、コヒーレントな直線偏光の光であり、光拡散素子４４に向かって光軸ａｘ３と平行に射出される。そして、このアレイ光源４１から射出された青色光Ｂは、コリメーター光学系４２に入射する。
【００７１】
コリメーター光学系４２は、アレイ光源４１から射出された青色光Ｂを平行光に変換するものであり、例えば各半導体レーザー４１ａに対応してアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ４２ａからなる。そして、このコリメーター光学系４２を通過することにより平行光に変換された青色光Ｂは、前側の集光光学系４３Ａに入射する。
【００７２】
前側の集光光学系４３Ａは、青色光Ｂを光拡散素子４４に向かって集光させるものであり、少なくとも１枚以上の集光レンズ４３ｃからなる。そして、前側の集光光学系４３Ａにより集光された青色光Ｂは、光拡散素子４４に入射する。
【００７３】
光拡散素子４４は、図３及び図４に示すように、いわゆる透過型の回転拡散板であり、前側の集光光学系４３Ａにより集光された青色光Ｂを透過させる回転板（透光性基材）４８と、回転板４８の光入射面側に配置された第１の光拡散層４９ａと、回転板４８の光射出面側に配置された第２の光拡散層４９ｂと、回転板４８を回転駆動する駆動モータ５０とを有している。
【００７４】
回転板４８は、例えばガラスや光学樹脂などの光透過性を有する円板からなり、その中心部が駆動モータ５０の回転軸５０ａに取り付けられている。そして、この回転板４８の光入射面と光射出面とには、第１の光拡散層４９ａと第２の光拡散層４９ｂとが互いに対向しながら、それぞれ円周方向に亘ってリング状に設けられている。
【００７５】
第１の光拡散層４９ａ及び第２の光拡散層４９ｂとしては、耐熱性及び耐久性に優れた、例えばシリコーン樹脂などのバインダ中に高屈折材料からなるガラスフリットなどのフィラーを分散させた光拡散層を好適に用いることができる。そして、この光拡散素子４４では、後述する第２の光拡散層４９ｂの拡散力が第１の光拡散層４９ａの拡散力よりも大きくなるように、第２の光拡散層４９ｂの厚みｔ２が第１の光拡散層４９ａの厚みｔ１よりも大きく（厚く）なっている（ｔ１＜ｔ２）。なお、本実施形態では、第１の光拡散層４９ａ及び第２の光拡散層４９ｂとして、屈折率１．４のシリコーン樹脂に屈折率１．５６、平均粒径３μｍのガラスフリットを分散させた光拡散層を用いた。
【００７６】
第１の光拡散層４９ａの厚みｔ１と第２の光拡散層４９ｂの厚みｔ２は、５〜４０μｍの範囲で調整することが好ましい。また、第１の光拡散層４９ａと第２の光拡散層４９ｂとの間の距離については、回転板４８を挟んで第１の光拡散層４９ａと第２の光拡散層４９ｂとが一体的に配置する場合、この回転板４８の厚みによって適宜調整することができる。この場合、回転板４８の厚みは、０．３〜１ｍｍの範囲で調整することが好ましい。
【００７７】
駆動モータ５０は、回転板４８を円周方向に回転させることによって、青色光Ｂの第１の光拡散層４９ａに対する照射位置と、第２の光拡散層４９ｂに対する照射位置とを変動させる。これにより、青色光Ｂの光拡散効果を高めると共に、光拡散素子４４の放熱効果も高めることが可能である。そして、この光拡散素子４４で拡散された青色光Ｂは、後側の集光光学系４３Ｂに入射する。
【００７８】
後側の集光光学系４３Ｂは、光拡散素子４４によって拡散された青色光Ｂをインテグレーター光学系４５に向かって集光させるものであり、少なくとも１枚以上の集光レンズ４３ｄからなる。そして、後側の集光光学系４３Ｂにより集光された青色光Ｂは、インテグレーター光学系４５に入射する。
【００７９】
インテグレーター光学系４５は、青色光Ｂの輝度分布（照度分布）を均一化するものであり、例えばレンズアレイ４５ａ及びレンズアレイ４５ｂからなる。これらレンズアレイ４５ａ及びレンズアレイ４５ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。また、インテグレーター光学系４５としては、このようなレンズアレイ４５ａ及びレンズアレイ４５ｂに限らず、例えばロッドインテグレーターなどを用いてもよい。そして、このインテグレーター光学系４５を通過することにより輝度分布が均一化された青色光Ｂは、偏光変換素子４６に入射する。
【００８０】
偏光変換素子４６は、青色光Ｂの偏光方向を揃えるものであり、例えば偏光分離膜と位相差板とを組み合わせたものからなる。そして、この偏光変換素子４６を通過することにより偏光方向が揃えられた青色光Ｂは、重畳光学系４７に入射する。
【００８１】
重畳光学系４７は、インテグレーター光学系４５から射出される複数の光束を、光変調装置等の被照明領域の上で互いに重畳させるものであり、少なくとも１枚以上の重畳レンズ４７ａからなる。青色光Ｂは、この重畳光学系４７により重畳されることによって、その輝度分布（照度分布）が均一化されると共に、その光線軸周りの軸対称性が高められる。そして、この重畳光学系４７により重畳された青色光Ｂは、図１に示す第３の全反射ミラー９ｃに入射する。
【００８２】
以上のような構成を有する第２の照明装置４では、第２の照明光として、均一な輝度分布（照度分布）を有するように調整された青色光Ｂを図１に示す第３の全反射ミラー９ｃに向かって射出することができる。
【００８３】
なお、第２の照明装置４は、図３に示す構成に必ずしも限定されるものではなく、例えば、コリメーター光学系４２と前側の集光光学系４３Ａとの間の光路中に、青色光Ｂのスポット径を調整するアフォーカル光学系や、青色光Ｂの強度分布を均一な状態（いわゆるトップハット分布）に変換するホモジナイザー光学系などを配置した構成とすることも可能である。
【００８４】
ところで、第２の照明装置４は、本発明を適用した照明装置の一例であり、第２の光拡散層４９ｂの拡散力が第１の光拡散層４９ａの拡散力よりも大きくすることによって、スペックルの発生を抑制することが可能となっている。
【００８５】
具体的に、第２の照明装置４が備える光拡散素子４４では、図５に示すように、第１の光拡散層４９ａの拡散力を比較的小さくすることで、第１の光拡散層４９ａによる後方散乱を減らすことができる。
【００８６】
また、光拡散素子４４では、前側の集光光学系４３Ａの焦点位置に第２の光拡散層４９ａが配置されている。これにより、第１の光拡散層４９ａに入射する青色光Ｂのスポット径よりも、第２の光拡散層４９ｂから射出する青色光Ｂのスポット径を小さくすることができる。第２の光拡散層４９ｂから射出する青色光Ｂのスポット径は第１の光拡散層４９ａの拡散力によって調整することができる。第１の光拡散層４９ａの拡散力が小さいほど、第２の光拡散層４９ｂから射出する青色光Ｂのスポット径が小さくなる。また、第１の光拡散層４９ａを設けない場合と比較して、青色光Ｂの第２の光拡散層４９ｂへの入射角が全体として小さくなる。そのため、青色光Ｂの第２の光拡散層４９ｂにおける後方散乱光の強度が小さくなる。その結果、青色光Ｂの全光線透過率を高めることができる。
【００８７】
さらに、第２の光拡散層４９ｂにより拡散された青色光Ｂのスポット径の拡がり角（拡散角度）が、後側の集光光学系４３Ｂで飲み込めなくなるほど、必要以上に大きくなることがないため、第２の光拡散層４９ｂにより拡散された青色光Ｂの利用効率を高めることができる。
【００８８】
さらに、第１の光拡散層４９ａと第２の光拡散層４９ｂとは互いに間隔をおいて設けられているため、当該間隔を調整することにより、第１の光拡散層４９ａによる後方散乱に影響を与えることなく第２の光拡散層４９ｂから射出する青色光Ｂのスポット径を調整することができる。
【００８９】
以上のようにして、第２の照明装置４では、従来のような後方散乱の割合が増加することによる拡散光の全光線透過率の低下を防ぎつつ、前側の集光光学系４３Ａにより集光された青色光Ｂを光拡散素子４４によって大きく拡散させることができる。
【００９０】
したがって、この第２の照明装置４では、スペックルの発生を抑制することができ、その結果、スペックルの発生による表示品質の低下（いわゆるスペックルノイズ）を低減することが可能となる。また、プロジェクター１では、第２の照明装置４を備えることによって、画像品質に優れた表示を行うことが可能となる。
【００９１】
なお、第２の照明装置４では、第２の光拡散層４９ｂの拡散力が第１の光拡散層４９ａの拡散力よりも大きくなるように、第２の光拡散層４９ｂの厚みｔ２が第１の光拡散層４９ａの厚みｔ１よりも大きく（厚く）なっている（ｔ１＜ｔ２）。
【００９２】
これに対して、第１の光拡散層４９ａの厚みｔ１と第２の光拡散層４９ｂの厚みｔ２に因らずに、上述したバインダ中に分散されるフィラーの濃度を調整することによって、第１の光拡散層４９ａの拡散力及び第２の光拡散層４９ｂの拡散力を適宜調整することも可能である。例えば、第１の光拡散層４９ａとして、８０質量部のシリコーン樹脂に２０質量部のガラスフリットを分散させたものを用い、第２の光拡散層４９ｂとして、５０質量部のシリコーン樹脂に５０質量部のガラスフリットを分散させたものを用いることができる。
【００９３】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、第１の光拡散層４９ａ及び第２の光拡散層４９ｂとして、バインダ中にフィラーを分散させたものを用いたが、それに限らず、例えばガラス基板の表面に形成された凹凸面を光拡散層として用いてもよい。
【００９４】
また、第１の照明装置２，第２の照明装置４が備える光源については、半導体レーザー２１ａ及び半導体レーザー４１ａを複数配列したアレイ光源２１及びアレイ光源４１を例示したが、このような構成に限らず、１つの光源からなるものであってもよい。さらに、光源としては、上述した半導体レーザー２１ａ及び半導体レーザー４１ａを好適に用いることができるが、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体発光素子を用いてもよい。
【００９５】
また、上記実施形態では、光変調装置５Ｒ，光変調装置５Ｇ，光変調装置５Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像（画像）を表示するプロジェクターに適用することも可能である。さらに、光変調装置としては、上述した液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：米国テキサスインツルメンツ社の登録商標）などを用いることもできる。
【符号の説明】
【００９６】
１…プロジェクター  ２…第１の照明装置  ３…色分離光学系  ４…第２の照明装置  ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ…光変調装置  ６…合成光学系  ７…投射光学系  ８…ダイクロイックミラー  ９ａ…第１の全反射ミラー  ９ｂ…第２の全反射ミラー  ９ｃ…第３の全反射ミラー  １０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…フィールドレンズ  ２１…アレイ光源  ２１ａ…半導体レーザー  ２２…コリメーター光学系  ２３…偏光分離素子  ２４…集光光学系  ２５…蛍光発光素子  ２６…インテグレーター光学系  ２７…偏光変換素子  ２８…重畳光学系  ２９…蛍光体層  ３０…反射膜  ３１…回転板（基材）  ３２…駆動モータ  ４１…アレイ光源  ４１ａ…半導体レーザー  ４２…コリメーター光学系  ４３Ａ…前側の集光光学系  ４３Ｂ…後側の集光光学系  ４４…光拡散素子  ４５…インテグレーター光学系  ４６…偏光変換素子  ４７…重畳光学系  ４８…回転板（透光性基材）  ４９ａ…第１の光拡散層  ４９ｂ…第２の光拡散層  ５０…駆動モータ  ＳＣＲ…スクリーン  ＢＬ…励起光  Ｙ…蛍光光（黄色光）  Ｒ…赤色光  Ｇ…緑色光  Ｂ…青色光
【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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