(57)【要約】【課題】小型化が可能で、スペックルの低減を実現した画像表示装置を提供する。【解決手段】コヒーレント光を出力する光源１と、前記光源１からの光をスクリーン６上に投影する投影光学ユニット７と、前記光源１と投影光学ユニット７の間に配置した、前記コヒーレント光を変調して画像を形成する画像形成装置４と、前記コヒーレント光の位相を変調する位相変調部３とを備える。【選択図】図１
2011059265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を出力する光源と、
前記光源からの光をスクリーン上に投影する投影光学ユニットと、
前記光源と投影光学ユニットの間に配置した、前記コヒーレント光を変調して画像を形成する画像形成装置と、前記コヒーレント光の位相を変調する位相変調部と
を備えることを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
前記位相変調部は、高屈折率部分と低屈折率部分を備え、更に前記位相変調部は、前記高屈折率部分と低屈折率部分を透過したコヒーレント光がスクリーン上で干渉することによって形成される干渉縞を人間の眼に視認されるよりも速く変化させる駆動部分を備える請求項１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項３】
前記位相変調部は、第１の屈折率材料よりなる円筒形部分に、粒径差を有する第２の屈折率材料よりなる粒子を分散させて構成され、更に前記位相変調部は、前記円筒形部分を通過したコヒーレント光がスクリーン上で干渉することによって形成される干渉縞を人間の眼に視認されるよりも速く変化させる回転駆動部分を備える請求項１または２に記載のプロジェクタ装置。
【請求項４】
前記位相変調部は、高屈折率部分と低屈折率部分を交互に縞状に形成したベルトよりなり、更に前記位相変調部は、前記ベルトを通過したコヒーレント光がスクリーン上で干渉することによって形成される干渉縞を人間の眼に視認されるよりも速く変化させる駆動部分を備える請求項１または２に記載のプロジェクタ装置。
【請求項５】
前記高屈折率部分は屈折材料を厚く形成した部分よりなり、低屈折率部分は屈折材料を薄く形成した部分により形成される請求項４に記載のプロジェクタ装置。
【請求項６】
前記位相変調部は、高屈折率部分と低屈折率部分を交互に扇形にした形成した円盤よりなり、更に前記位相変調部は、前記円盤を通過したコヒーレント光がスクリーン上で干渉することによって形成される干渉縞を人間の眼に視認されるよりも速く変化させる駆動部分を備える請求項１または２に記載のプロジェクタ装置。
【請求項７】
前記高屈折率部分は有機無機ハイブリッドガラスまたはシリコーン樹脂よりなり、前記低屈折率部分はＳｉＯ2よりなる請求項２から６までのいずれか１項に記載のプロジェクタ装置。
【請求項８】
前記位相変調部は、１０〜１００ｒｐｍの回転速度で回転する請求項２から７までの何れか１項に記載のプロジェクタ装置。
【請求項９】
前記位相変調部が前記光源に近い方に配置され、前記画像形成装置が前記投影光学ユニットに近い方に配置される請求項１から８までのいずれか１項に記載のプロジェクタ装置。
【請求項１０】
更に、回折光学素子を備え、前記回折光学素子は、前記光源と位相変調部の間に配置される請求項１から９までのいずれか１項に記載のプロジェクタ装置。
【請求項１１】
前記光源は、赤色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子を備える請求項１から１０までのいずれか１項に記載のプロジェクタ装置。
【請求項１２】
前記赤色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子は、それぞれ前記画像形成装置と位相変調部を備え、前記画像形成装置と位相変調部を透過した各レーザ光を合成して、前記投影光学ユニットによりスクリーンに投影する請求項１１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項１３】
前記赤色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子より出射される各レーザ光を合成するミラーを備え、前記合成したレーザ光が前記画像形成装置と位相変調部を透過し、前記投影光学ユニットによりスクリーンに投影する請求項１１に記載のプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシンチレーションあるいはスペックルと言われる表示ムラ、ぎらつきを低減し、高画質の投影画像を得ることができるプロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタ装置の光源は、超高圧水銀ランプが使用されてきたが、近年、その光源として半導体レーザ素子を使用することが期待されている。半導体レーザ素子は、超高圧水銀ランプと比べ、所望の光束量に達するまでの時間が非常に短い、小型、長寿命、色再現性が高いという特徴を有する。また、超高圧水銀ランプは水銀を含んでいるが半導体レーザ素子は含んでいないため、環境面からみても好ましい。
しかしながら、半導体レーザ素子より発射されるレーザ光は、一般的にコヒーレンスが高く、このようにコヒーレンスが高い光をプロジェクタ装置の光源として用いた時には、シンチレーションあるいはスペックル（以下、両者を合わせて、スペックルと言う。）が発生するという課題がある。スペックルは、レーザ光がスクリーン面で散乱される際に、スクリーン面の各部分で散乱光同士が干渉することにより生じる明暗のムラである。このスペックルにより、表示される画像はギラつき感が生じ、観察者に不快感を与えるような質の低い画像となってしまう。この課題を解決するため、例えば、特許文献１は、スクリーンを回転可能な拡散板によって形成し、拡散板を回転することにより干渉縞のパターンを積分平均化して、干渉縞が人間の眼では感知できなくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３４２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、スクリーンを回転可能な拡散板により構成するものであるが、大面積を有するスクリーンを回転させなければならないので、装置が大型になるという問題があった。また、スクリーンを回転させる必要があるので、例えば壁面のように固定部分を利用してスクリーンとすることができない等不便があった。
本発明は、上述のような課題を克服し、小型化が可能で、スペックルの低減を実現した画像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】
【０００５】
この発明は、以下の手段を講じることによって、小型化が可能で、スペックルを低減したプロジェクタ装置を提供するものである。
すなわち、本発明のプロジェクタ装置は、コヒーレント光を出力する光源と、前記光源からの光をスクリーン上に投影する投影光学ユニットと、前記光源と投影光学ユニットの間に配置した、前記コヒーレント光を変調して画像を形成する画像形成装置と、前記コヒーレント光の位相を変調する位相変調部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明において、前記位相変調部は、高屈折率部分と低屈折率部分を備え、更に前記位相変調部は、前記高屈折率部分と低屈折率部分を透過したコヒーレント光がスクリーン上で干渉することによって形成される干渉縞を人間の眼に視認されるよりも速く変化させる駆動部分を備える。
より具体的には、前記位相変調部は、第１の屈折率材料よりなる円筒形部分に、粒径差を有する第２の屈折率材料よりなる粒子を分散させて構成される。または、前記位相変調部は、高屈折率部分と低屈折率部分を交互に縞状に形成したベルトよりなる。または、前記高屈折率部分は屈折材料を厚く形成した部分よりなり、低屈折率部分は屈折材料を薄く形成した部分により形成される。または、前記位相変調部は、高屈折率部分と低屈折率部分を交互に扇形にした形成した円盤よりなる。
そして、前記位相変調部は、高屈折率部分と低屈折率部分を通過したコヒーレント光がスクリーン上で干渉することによって形成される干渉縞を人間の眼に視認されるよりも速く変化させる回転駆動部分を備える。例えば、位相変調部は、１０〜１００ｒｐｍの回転速度で回転する。
ここで、高屈折率部分はＳｉＯ2よりなり、例えば屈折率が１．５である。低屈折率部分は有機無機ハイブリッドガラスまたはシリコーン樹脂よりなり、例えば屈折率が１．４である。このような屈折率の数値は一例であり、他の屈折率を有する材質を使用してもよい。
このように、本発明によれば、位相変調部によって、コヒーレント光の位相を変調するので、スペックルの低減を実現することができる。
【０００７】
また本発明のプロジェクタ装置において、位相変調部は前記光源に近い方に配置され、前記画像形成装置は前記投影光学ユニットに近い方に配置される。これにより、位相変調されたレーザ光が画像形成装置に照射され、スペックルを低減することができる。
【０００８】
また本発明のプロジェクタ装置は、更に、回折光学素子を備え、前記回折光学素子は、前記光源と位相変調部の間に配置される。これにより、レーザ光が照射する画像形成装置の領域の整形を回折光学素子により正確に行うことができる。
また本発明のプロジェクタ装置は、前記光源は、赤色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子を備える。このように、半導体レーザから放射される光には赤外線、紫外線が含まれないので、本発明におけるプロジェクタ装置は赤外線カットフィルタおよび紫外線カットフィルタを用いなくてもよい。
【０００９】
本発明のプロジェクタ装置は、実施形態１では、赤色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子がそれぞれ画像形成装置と位相変調部を備え、画像形成装置と位相変調部を透過した各レーザ光を合成して、前記投影光学ユニットによりスクリーンに投影する。
この実施形態１では、レーザ光に色ごとにそれぞれ画像形成装置と位相変調部を備えるので、画像形成装置と位相変調部は各波長の光透過率が高いものを選択することができ、光の利用効率を高くすることができる。
【００１０】
また本発明のプロジェクタ装置は、実施形態２では、赤色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子より出射される各レーザ光を合成するミラーを備え、合成したレーザ光が画像形成装置と位相変調部を透過し、投影光学ユニットによりスクリーンに投影するものである。
この実施形態２では、３種類の光源から放射された光が合成された後、位相変調部に入射するので、各色の光源ごとに画像形成装置及び位相変調部を設けなくてよく、部品点数を少なくすることができ、小型なプロジェクタを実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上、詳述したように、本発明により、スペックルの低減を実現した小型な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１の構成図である。
【図２】本発明の実施形態１における第１の位相変調部の構成図である。
【図３】本発明の実施形態１における第２の位相変調部の構成図である。
【図４】本発明の実施形態１における第３の位相変調部の構成図である。
【図５】本発明の実施形態１における第４の位相変調部の構成図である。
【図６】本発明の実施形態１における第５の位相変調部の構成図である。
【図７】本発明の実施形態２の構成図である。
【図８】本発明の実施形態３の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係るプロジェクタ装置の構成図である。図１において、実施形態１のプロジェクタ装置は、赤色光源ユニット１００Ｒ、緑色光源ユニット１００Ｇ、青色光源ユニット１００Ｂ、合成プリズム７および投射光学ユニット５を有している。
本発明におけるプロジェクタ装置は、赤色光源ユニット１００Ｒから供給される赤色光と、緑色光源ユニット１００Ｇから供給される緑色光と、青色光源ユニット１００Ｂから供給される青色光とを合成プリズム７に入射させて合成し、合成光を投射光学ユニット５を通してスクリーン６上にカラー画像表示させるものである。
【００１４】
赤色光源ユニット１００Ｒは、赤色半導体レーザ素子１Ｒ、赤色用回折光学素子２Ｒ、赤色用位相変調部３Ｒ、赤色用画像形成装置４Ｒから構成される。
赤色半導体レーザ素子１Ｒは赤色レーザ光を放射する半導体素子である。赤色半導体レーザ１Ｒから放射された赤色レーザ光は、赤色用回折光学素子２Ｒにより回折し、赤色レーザ光の照射領域が整形され光量分布が均一化される。赤色用回折光学素子２Ｒを通過した赤色レーザ光は赤色用位相変調部３Ｒを通過した後、赤色用画像形成装置４Ｒへ入射する。赤色用画像形成装置４Ｒは赤色レーザ光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。透過型液晶表示装置以外に、反射型液晶表示装置であってもよく、また小型反射ミラーを駆動するＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）のような画像表示装置でもよい。赤色用画像形成装置４Ｒで変調された赤色光は、合成プリズム７に入射する。
【００１５】
青色光源ユニット１００Ｂは、青色半導体レーザ素子１Ｂ、青色用回折光学素子２Ｂ、青色用位相変調部３Ｂ、青色用画像形成装置４Ｂから構成される。
青色半導体レーザ素子１Ｂは青色レーザ光を放射する。青色用半導体レーザ素子１Ｂから放射された青色レーザ光は、青色用回折光学素子２Ｂにより回折し、青色レーザ光の照射領域が整形され光量分布が均一化される。青色用回折光学素子２Ｂを通過した青色レーザ光は青色用位相変調部３Ｂを通過した後、青色用画像形成装置４Ｂへ入射する。青色用画像形成装置４Ｂは青色レーザ光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。透過型液晶表示装置以外に、反射型液晶表示装置であってもよく、また小型反射ミラーを駆動するＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）のような画像表示装置でもよい。青色用画像形成装置４Ｂで変調された青色レーザ光は、赤色レーザ光とは異なる側から合成プリズム７に入射する。
【００１６】
緑色光源ユニット１００Ｇは、赤外半導体レーザ素子（図示しない）、ＳＨＧ素子（図示しない）、緑色用回折光学素子２Ｇ、緑色用位相変調部３Ｇ、緑色用画像形成装置４Ｇから構成される。ここで、緑色半導体レーザ素子１Ｇは、赤外半導体レーザ素子およびＳＨＧ素子から構成される。ＳＨＧ素子は、半導体レーザ素子からのレーザ光の波長を変換する波長変換素子であり、赤外半導体レーザ素子からのレーザ光を２分の１の波長のレーザ光に変換して出射させる。例えば、赤外半導体レーザ素子から波長変換素子へ１０６４ｎｍのレーザ光を入射させる場合、波長変換素子は、５３２ｎｍのレーザ光を出射させる。ＳＨＧ素子としては、例えば非線形光学結晶を用いる。
赤外半導体レーザ素子から放射されＳＨＧ素子により緑色に変換された緑色レーザ光は、緑色用回折光学素子２Ｇにより回折し、緑色光の照射領域が整形され光量分布が均一化される。緑色用回折光学素子２Ｇを通過した緑色レーザ光は緑色用位相変調部３Ｇを通過した後、緑色用画像形成装置４Ｇへ入射する。緑色用画像形成装置４Ｇは緑色レーザ光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。透過型液晶表示装置以外に、反射型液晶表示装置であってもよく、また小型反射ミラーを駆動するＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）のような画像表示装置でもよい。緑色用画像形成装置４Ｇで変調された緑色レーザ光は、赤色レーザ光及び青色レーザ光とは異なる側から合成プリズム７に入射する。
【００１７】
赤色用画像形成装置４Ｒ、青色用画像形成装置４Ｂ、緑色用画像形成装置４Ｇはそれぞれ各色に応じて画像を表示するものであり、一対の透明な電極基板間に液晶を封入した液晶セルの両面に偏光板を設けた構成となっている。いわゆる、液晶表示素子である。上記一対の電極間に画像信号を入力し、液晶表示素子の透過率を変化させることにより、画像を形成する。
合成プリズム７は互いに略直交させて配置された２つのダイクロイック膜を有する。第一ダイクロイック膜７Ｘは赤色光を反射し、緑色光及び青色光を透過させる。第二ダイクロイック膜７Ｙは青色光を反射し、赤色光及び緑色光を透過させる。
合成プリズム７は、それぞれ異なる方向から入射し、反射または透過した赤色光、青色光および緑色光を合成し、投射光学ユニット５の方向へ出射させる。投射光学ユニット５は合成プリズム７で合成された光をスクリーン上に投射する。
【００１８】
本実施形態では、各光源にそれぞれ画像形成装置を設けており、各光源から放射されるレーザ光の波長に応じて、各波長の光の透過率がより高くなるような画像形成装置を選択することができるので、光の利用効率を高くすることができる。また回折格子及び位相変調部も同様に、各光源にそれぞれ回折格子及び位相変調部を設けており、各光源から放射されるレーザ光の波長に応じて、各波長の光の透過率がより高くなるような回折格子及び位相変調部を選択することができるので、各波長の光の透過率がより高くなり、かつ位相差をそろえることができる。
さらに、本実施形態では回折光学素子の出射側に位相変調部を設けるので、レーザ光が照射する画像形成装置の領域の整形および光量分布の均一化を回折光学素子により正確に行うことができる。
【００１９】
赤色光源ユニット１００Ｒ，青色光源ユニット１００Ｂ、緑色光源ユニット１００Ｇは、それぞれ半導体レーザ素子、回折格子、位相変調部、画像形成装置を備え、この順に配置している場合に、上記のように各レーザ光は照射領域が整形され光量分布が均一化される効果が得られる。しかし、回折格子、位相変調部、画像形成装置の配置順は、これに限定されず、位相変調部、回折格子、画像形成装置の配置順、位相変調部、画像形成装置、回折格子の配置順、画像形成装置、回折格子、位相変調部の配置順、画像形成装置、位相変調部、回折格子の配置順であってもかまわない。
【００２０】
本発明のプロジェクタ装置に使用される位相変調部は以下に説明する第１の位相変調部〜第５に位相変調部の何れかによって構成される。
（第１の位相変調部）
図２は、第１の位相変調部３１の構成図を示す。図２（ａ）は第１の位相変調部の側面図、図２（ｂ）は、断面図を示す。即ち、第１の位相変調部３１は、円筒形の粒子分散部３２内に、粒子３３を分散させて構成する。例えば、粒子分散部３２はシリコーン樹脂または有機無機ハイブリッドガラスである。粒子３３はＳｉＯ2、シリカである。シリコーン樹脂または有機無機ハイブリッドガラスまたはは、ＳｉＯ2またはシリカの屈折率より小さく、１．４〜１．５程度であるが成分によって変化する。一方、ＳｉＯ2またはシリカは、屈折率が大きく、その屈折率は１．５程度である。これら以外に、屈折率が１．５２のソーダライムガラス（Ｎａ2Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ2系）、屈折率が１．５６の低アルカリガラスビーズ（ＣａＯ−Ｂ2Ｏ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系）、屈折率が１．９の高屈折率ガラス（ＢａＯ−ＳｉＯ2−Ｔｉ2系）、屈折率が２．４のＺｒＯまたは屈折率が１．７６のＡｌ2Ｏ3などを使用することができる。
図２に示す第１の位相変調部は粒子分散部３２に低屈折率材料を使用し、粒子３３に高屈折率材料を使用したが、各材質の屈折率によっては、粒子分散部３２に高屈折率材料を使用し、粒子３３に低屈折率材料を使用してもよい。第１の位相変調部３１は、例えば、シリコーン樹脂（例えば、信越化学工業株式会社のＸ−３２−２６０７−３Ａ／Ｂ）に、シリカを混ぜ、オーブンで硬化させて製造する。ここで、円筒形状の第１の位相変調部３１の体積に対して、約半分程度の合計体積を有するシリカを分散させる。シリカの粒径は±４％程度の粒径差を有し、その標準偏差は２．０以下である。例えば、５０μｍのシリカに対して±２．０μｍの粒径差を有している。シリカの粒子密度は、２．０ｇ／ｃｍ3である。
【００２１】
本発明の第１の位相変調部３１によって、レーザ光の位相差を生じさせるためには、可視光の波長が例えば、４０５ｎｍであるとすると、少なくとも半波長である２０２．５ｎｍの光路差があれば、スペックルパターンを変化させることができる。
例えば、第１の位相変調部３１の円筒形状の直径が５ｍｍとして、第１の位相変調部３１の体積に対して、約半分程度の合計体積を有するシリカを分散させると、レーザ光がシリカを通過する経路の合計は２．５ｍｍとなり、粒径５０μｍのシリカに対して±２．０μｍの粒径差を有しているとすると、±０．００００２０５μｍ（＝２０２．５ｎｍ）の変化を生じることになる。
【００２２】
位相変調部３１は、図２に示すように、円筒形であり、円筒形の中心に回転軸３４が形成され、位相変調部３１は回転軸３４を中心にして回転する。回転軸３４は光路を横切るように、光路に対して直角に配置される。レーザ光が位相変調部３１を透過する場合、円筒の中心部を透過するのが望ましい。このように、レーザ光は回転軸３４を通過するので、回転軸３４は透明ガラスで構成するのが好ましい。或いは、回転体の両側中心部に回転軸を形成してもよい。この場合には回転軸が円筒形の中心を貫通しないので、両側の回転軸の材料は任意に選択することができる。位相変調部３１が円筒形に形成される場合、レーザ光が円筒形の位相変調部を通過する際にレーザ光が円筒形の中心軸方向に屈折されるので、これを補正するため平形の凹レンズを配置し、平行光線にするのが望ましい。
【００２３】
位相変調部３１は、例えば、１０〜１００ｒｐｍで回転する。位相変調部３１が回転すると、粒子３３の粒径差のためにレーザ光は位相変調を受ける。
位相変調部３１の回転速度は、スクリーン面上に映し出される画像のスペックルパターンが画像の観察者には認識できない速さであればよい。位相変調部３１が１０ｒｐｍ以下の回転では、スペックルパターン低減の効果が少なく、１００ｒｐｍ以上では回転駆動装置として頑丈な機構をもつものが必要となる。より好ましくは、位相変調部３１は、例えば、３０〜６０ｒｐｍで回転するとよい。
【００２４】
ここで、光路長は、光の透過する物質の屈折率に依存するので、位相変調部３が回転すると、位相変調部３１を透過するレーザ光の光路長は時間ごとに変化する。その結果、スクリーン面に投影されるレーザ光の位相も時間ごとに変化する。よって、本実施形態により、スクリーン面上に映し出される画像のスペックルパターンが観察者には認識できない速さで重畳するように回転すると、スペックルが低減することになる。スペックルパターンが観察者には認識できない速さは、例えば、１分間に１０〜１００回である。１０回以下では、スペックルパターン低減の効果が少なく、１００回以上では回転駆動装置として頑丈な機構が必要となる。従って、より好ましくは、１分間に３０〜６０回である。
位相変調部３は、赤色光源ユニット１００Ｒ、緑色光源ユニット１００Ｇ、青色光源ユニット１００Ｂにそれぞれ備えられるが、各位相変調部３の回転速度は、一致させる必要はないが、あえて違うようにする必要もない。±１０％程度の誤差変動範囲の速度で回転するとよい。
このように、位相変調部３を回転させるので、画像の観察者には特定のスペックルパターンが認識しにくいプロジェクタ装置を提供することができる。このようにすることにより、固定された壁面やスペックルを低減するための構成を持たないスクリーン面を用いる場合でも、スペックルが低減された画像を表示することができる。
【００２５】
（第２の位相変調部）
図３は第２の位相変調部４１を示し、第２の位相変調部４１は、高屈折率材料を用いて形成した半円筒の高屈折率部分４２と、低屈折率材料を用いて形成した半円筒の低屈折率部分４３からなり、これを貼り合わせることによって円筒形の位相変調部４１を形成する。高屈折率部分４２は屈折率が大きいＳｉＯ2を使用して構成する。低屈折率部分４３は屈折率が小さい有機無機ハイブリッドガラスまたはシリコーン樹脂を使用して構成する。ＳｉＯ2の屈折率は１．５程度であり、有機無機ハイブリッドガラスの屈折率は１．４程度である。
第２の位相変調部４１は高屈折率部分４２及び低屈折率部分４３を半円筒形状に形成したが、１／３または１／４円筒形状に形成して、これを貼り合わせて円筒形の第２の位相変調部４１を構成してもよい。その他の構成は第１の位相変調部３１と同じである。
【００２６】
（第３の位相変調部）
図４は、第３の位相変調部５１の構成図を示す。第３の位相変調部５１は、高屈折率部分５２と、低屈折率部分５３を縞状に形成した位相変調ベルトによって構成される。位相変調ベルトは、例えばポリエチレン系軟質透明樹脂シートをベルト基材として、その表面にＳｉＯ2粒子部分よりなる高屈折率部分５２と、有機無機ハイブリットガラス粒子部分よりなる低屈折率部分５３を縞状に形成して構成される。ＳｉＯ2粒子部分と有機無機ハイブリットガラス粒子部分は、レーザ光の半波長の厚さ以上にする。第３の位相変調部５１は、位相変調ベルトにＳｉＯ2粒子塗布液と有機無機ハイブリットガラス粒子塗布液を縞状に塗布し、乾燥固化することにより製造される。
このような位相変調ベルトは、ローラ５４と５５の間に架けられ、ローラ５４または５５を回転駆動することにより、回転する。ローラ５４と５５の間隔、位相変調ベルトの幅は、回折格子２及び画像形成装置４と同程度の大きさ及び幅を有する。その他の説明のない事項は、第１の位相変調部と同じである。
【００２７】
（第４の位相変調部）
図５は、第４の位相変調部６１の構成図を示す。第４の位相変調部６１は、屈折材料が厚く形成された高屈折率部分６２と、薄く形成された低屈折率部分６３を縞状に形成した位相変調ベルトによって構成される。位相変調ベルトは、例えばポリエチレン系軟質透明樹脂シートをベルト基材として、その表面に屈折率材料を厚く形成した高屈折率部分６２と、薄く形成した低屈折率部分６３を縞状に形成して構成される。屈折率材料としては、例えば、ＳｉＯ2粒子または有機無機ハイブリッドガラスが使用され、このような屈折率材料を厚く塗布して固化することにより厚く形成した高屈折率部分６３を形成する。また、ＳｉＯ2粒子または有機無機ハイブリッドガラスを薄く塗布して固化することにより薄く形成した低屈折率部分６３を形成する。
このような位相変調ベルトは、ローラ３５と３６の間に架けられ、ローラ３５または３６を回転駆動することにより、回転する。ローラ５４と５５の間隔、位相変調ベルトの幅は、回折格子２と画像形成装置４と同程度の大きさ及び幅を有する。
【００２８】
（第５の位相変調部）
図６は第５の位相変調部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを示し、第５の位相変調部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、上記第３の位相変調部５１または第４の変調部６１を円盤状に形成することにより構成される。即ち、第３の位相変調部５１によって第５の位相変調部を構成する場合は、ポリエチレン系軟質透明樹脂シートよりなるベルト基材上に、ＳｉＯ2粒子よりなる高屈折率部分５２と、有機無機ハイブリットガラス粒子よりなる低屈折率部分５３を扇形に形成して、これを接続して円盤状に構成する。また、第４の位相変調部６１によって第５の位相変調部を構成する場合は、ポリエチレン系軟質透明樹脂シートよりなるベルト基材上に、ＳｉＯ2粒子または有機無機ハイブリッドガラスを厚く形成した高屈折率部分５２と、薄く形成した低屈折率部分５３を複数扇形に形成して、これを接続して円盤状に構成する。
円盤状の位相変調部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂの回転軸８Ｒ、８Ｇ、８Ｂは、赤色光源ユニット１００Ｒ，緑色光源ユニット１００Ｇまたは青色光源ユニット１００Ｂの画像光線領域外にあり、円盤の一部が画像光線領域内にあるように配置する。これにより、第５の位相変調部を通過したレーザ光は位相変調される。
【００２９】
本実施形態では光源として、赤色半導体レーザ素子１Ｒ、緑色半導体レーザ素子１Ｇ、青色半導体レーザ素子１Ｂを用いた。赤色半導体レーザ素子１Ｒおよび青色半導体レーザ素子１Ｂは放射するレーザ光に赤外線および紫外線を含まない。緑色半導体レーザ素子１Ｇを構成する赤外半導体レーザ素子は赤外線を放射するものの、ＳＨＧ素子を設けているので、緑色半導体レーザ素子１Ｇから出射するレーザ光には赤外線および紫外線は含まれない。よって、本実施形態によれば、赤外線カットフィルタおよび紫外線カットフィルタを備える必要がないプロジェクタ装置を提供することができる。
【００３０】
（実施形態２）
図７は本発明の実施形態２に係るプロジェクタ装置の説明図である。上記実施形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
実施形態２におけるプロジェクタ装置は、赤色半導体レーザ素子１Ｒ、緑色半導体レーザ素子１Ｇ、青色半導体レーザ素子１Ｂ、赤色用ミラー８Ｒ、緑色用ミラー８Ｇ、青色用ミラー８Ｂ、回折光学素子２、位相変調部３、画像形成装置４、投射光学ユニット５から構成される。
赤色半導体レーザ素子１Ｒから出射した赤色レーザ光は、赤色用ミラー８Ｒで反射し、緑色用ミラー８Ｇおよび青色用ミラー８Ｂを透過し、回折光学素子２に入射する。
緑色半導体レーザ素子１Ｇから出射した緑色レーザ光は、緑色用ミラー８Ｇで反射し青色用ミラー８Ｂを透過し、回折光学素子２に入射する。緑色半導体レーザ素子１Ｇは、実施形態１と同様に、赤外半導体レーザ素子およびＳＨＧ素子から構成される。即ち、赤外半導体レーザ素子からのレーザ光を、非線形光学結晶よりなるＳＨＧ素子で、２分の１の波長のレーザ光に変換して出射させることにより、緑色レーザ光を得る。
青色半導体レーザ素子１Ｂから出射した青色光は、青色用ミラー８Ｂで反射し、回折光学素子２に入射する。
回折光学素子２を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光は、合成されて位相変調部３を通過した後、画像形成装置４へ入射する。位相変調部３は、実施形態１と同様の第１の位相変調部〜第５の位相変調部の何れか１つであり、合成されたレーザ光を位相変調する。画像形成装置４は位相変調部３からのレーザ光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。
画像形成装置４からの光は投射光学ユニット５の方向へ出射され、スクリーン６上にカラー画像として投射される。
【００３１】
このように、各半導体レーザ素子から放射されたレーザ光は合成され、合成されたレーザ光が位相変調部３、画像形成装置４の順に透過する。このようにすることによって、位相変調部３および画像形成装置４を各半導体レーザ素子ごとに設けなくてよいので、製造上の部品点数が少ない、小型なプロジェクタ装置を提供することができる。
本実施形態では、位相変調部３は各半導体レーザ素子から放射されたレーザ光が合成され、合成されたレーザ光の光路中に設けられているが、これに限られるわけではない。例えば、各波長のレーザ光が各回折光学素子２から出射し、各ミラーで反射されるまでの光路中に設けられてもよい。このようにすることによって、各波長に応じた位相変調部２を選択することができるので、各波長の位相差をそろえることができる。
【００３２】
（実施形態３）
図８は本発明の実施形態３に係るプロジェクタ装置を用いた画像投影装置の説明図である。画像投影装置は、上記実施形態１または２に係るプロジェクタ装置を備えることを特徴とする。
本実施形態による画像投影装置にはプラグ１２が設けられており、プラグ１２を家庭用コンセントに挿入することにより画像投影装置に電力が供給される。
筐体９は上記実施形態１または２に係るプロジェクタ装置を内蔵しており、筐体９に設けられた窓１０からプロジェクタ装置により形成された画像１１が投影される。また画像投影装置はスイッチ群１３を有しており、このスイッチ群１３により電源のオン・オフを行う。さらに、スイッチ群１３により画像の明るさ、色調を調節することができる。
このように画像投影装置が上記実施形態１または２に係るプロジェクタ装置を備えることによりスペックルの低減された鮮明な画像を投影することのできる。画像は壁面やスクリーン膜のように任意の平面を利用して投影することが可能である。
実施形態３では、画像投影装置に電力を供給する方法として、家庭用コンセントにプラグ１２を挿入させたが、これに限られるわけではない。画像投影装置に蓄電池を内蔵させ、蓄電池から電力の供給を受けてもよい。このようにすることによって、画像投影装置を使用するときに、家庭用コンセントに常時プラグ１２を挿入した状態にしなくてよくなるので、任意の場所に持ち運べるようになり、家庭用コンセントのない場所でも使用することができるようになる。
【符号の説明】
【００３３】
１００  光源ユニット
１Ｒ  赤色半導体レーザ
１Ｇ  緑色半導体レーザ
１Ｂ  青色半導体レーザ
２  回折光学素子
３  位相変調部
３ａ  粒子
３ｂ  粒子分散部
４  画像形成装置
５  投射光学ユニット
６  スクリーン
７  合成プリズム
７  ダイクロイック膜
８  ミラー
９  筐体
１０  窓
１１  画像
３１  第１の位相変調部
４１  第２の位相変調部
５１  第３の位相変調部
６１  第４の位相変調部
７１  第５の位相変調部
【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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【図７】
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【図８】
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