(57)【要約】【課題】スペックルによる画質低下を効果的に低減できる、レンズアレイ素子及びプロジェクターを提供する。【解決手段】レンズアレイ素子は、複数の第１のレンズを備えた第１のレンズアレイと、第１のレンズアレイと対向するように設けられ、複数の第２のレンズを備えた第２のレンズアレイと、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を備える。複数の第１のレンズのうち一つの第１のレンズの第１の光軸は、複数の第２のレンズのうち一つの第２のレンズの第２の光軸と一致している。【選択図】図３
2019035913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１のレンズを備えた第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイと対向するように設けられ、複数の第２のレンズを備えた第２のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を備え、
前記複数の第１のレンズのうち一つの第１のレンズの第１の光軸は、前記複数の第２のレンズのうち一つの第２のレンズの第２の光軸と一致している
レンズアレイ素子。
【請求項２】
前記複数の第１のレンズ各々と前記複数の第２のレンズ各々とは、六角形である
請求項１に記載のレンズアレイ素子。
【請求項３】
前記間隔規定部材は、光透過性の基材からなるとともに、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの間に設けられており、
前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとは前記基材によって支持されている
請求項１又は２に記載のレンズアレイ素子。
【請求項４】
レーザー光を射出する光源と、
前記レーザー光の光路上に設けられ、所定の回転軸の周りに回転可能なレンズアレイ素子と、
前記レンズアレイ素子を、前記所定の回転軸の周りに回転させるための駆動装置と、
前記レンズアレイ素子の後段に設けられ、前記レンズアレイ素子を透過した前記レーザー光が入射する重畳レンズと、
前記重畳レンズの後段に設けられ、画像情報に応じて前記レーザー光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置の後段に設けられた投射光学系と、を備え、
前記レンズアレイ素子は、前記光源から射出された前記レーザー光が入射する第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイの光射出側に設けられた第２のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を有し、
前記第１のレンズアレイは複数の第１のレンズを有し、
前記第２のレンズアレイは複数の第２のレンズを有し、
前記複数の第１のレンズのうち一つの第１のレンズの第１の光軸は、前記複数の第２のレンズのうち一つの第２のレンズの第２の光軸と一致しており、
前記所定の回転軸は、前記第１の光軸と平行である
プロジェクター。
【請求項５】
前記複数の第１のレンズ各々と前記複数の第２のレンズ各々とは、六角形である
請求項４に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記間隔規定部材は、光透過性の基材からなるとともに、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの間に設けられており、
前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとは前記基材によって支持されている
請求項４又は５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記レンズアレイ素子と前記光変調装置との間に、アナモフィックレンズ面をさらに備える
請求項６に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記光源と前記レンズアレイ素子との間に設けられた偏光変換素子をさらに備える
請求項４乃至７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイ素子及びプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター用の光源としてレーザー光源が注目されている。このようなレーザー光源を用いた場合、スペックルのために表示画像の画質を著しく低下させるおそれがある。
【０００３】
スペックルによる画質低下を低減する手段として、下記の特許文献１には、可動ミラーと拡散素子とを照明光路に配置した投射型表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６９０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スペックルによる画質低下を効果的に低減するためには、投射レンズの射出瞳に形成される光源像を時間的に大きく変化させることが重要である。しかしながら、上述した技術では、射出瞳における光源像の動きが小さく、画質低下を効果的に低減することはできなかった。
【０００６】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、スペックルによる画質低下を効果的に低減できる、レンズアレイ素子及びプロジェクターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に従えば、複数の第１のレンズを備えた第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイと対向するように設けられ、複数の第２のレンズを備えた第２のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を備え、前記複数の第１のレンズのうち一つの第１のレンズの第１の光軸は、前記複数の第２のレンズのうち一つの第２のレンズの第２の光軸と一致しているレンズアレイ素子が提供される。
【０００８】
第１のレンズアレイと第２のレンズアレイと間隔規制部材とが一体になっているため、第１のレンズアレイに対する第２のレンズアレイのアライメントが不要である。よって、第１態様に係るレンズアレイ素子をプロジェクターに組み込む場合、組み立てが容易である。
また、例えば、プロジェクターの光学系としてレンズアレイ素子を組み込んだ場合、投射光学系の射出瞳は第２のレンズと光学的に共役である。レンズアレイ素子を回転させると第２のレンズに形成される像が回転し、射出瞳に形成される像も回転する。これにより、射出瞳上において複数の像が時間的に重畳された状態となる。そのため、投射光学系からスクリーンのある点に投射される光の角度分布が時間的に変化する。角度分布が時間的に変化するとスペックルパターンが時間的に変化するため、スペックルノイズが観察者に認識されにくくなり、スペックルによる画質の低下が低減される。
【０００９】
上記第１態様において、前記複数の第１のレンズ各々と前記複数の第２のレンズ各々とは、六角形であるのが好ましい。
【００１０】
例えば、レンズアレイ素子を回転させると、レンズアレイの各レンズを透過した光による照明領域も回転し、互いに異なる回転角度の複数の照明領域が時間的に重畳される。回転中に常に光が照射されている領域は、被照明領域を照明するために有効に利用できる有効照明領域として働く。照明領域のうち有効照明領域の外側の領域に入射した光は照明に利用できないため、光損失となる。本構成によれば照明領域の形状が六角形なので、照明領域が四角形の場合よりも光損失が小さい。
【００１１】
上記第１態様において、前記間隔規定部材は、光透過性の基材からなるとともに、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの間に設けられており、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとは前記基材によって支持されているのが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの間隔を簡便且つ精度良く保持できる。
【００１３】
本発明の第２態様に従えば、レーザー光を射出する光源と、前記レーザー光の光路上に設けられ、所定の回転軸の周りに回転可能なレンズアレイ素子と、前記レンズアレイ素子を、前記所定の回転軸の周りに回転させるための駆動装置と、前記レンズアレイ素子の後段に設けられ、前記レンズアレイ素子を透過した前記レーザー光が入射する重畳レンズと、前記重畳レンズの後段に設けられ、画像情報に応じて前記レーザー光を変調する光変調装置と、前記光変調装置の後段に設けられた投射光学系と、を備え、前記レンズアレイ素子は、前記光源から射出された前記レーザー光が入射する第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイの光射出側に設けられた第２のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を有し、前記第１のレンズアレイは複数の第１のレンズを有し、前記第２のレンズアレイは複数の第２のレンズを有し、前記複数の第１のレンズのうち一つの第１のレンズの第１の光軸は、前記複数の第２のレンズのうち一つの第２のレンズの第２の光軸と一致しており、前記所定の回転軸は、前記第１の光軸と平行であるプロジェクターが提供される。
【００１４】
プロジェクターにおいて、投射光学系の射出瞳は第２のレンズと光学的に共役である。第２態様に係るプロジェクターでは、レンズアレイ素子を回転させると第２のレンズに形成される像が回転し、射出瞳に形成される像も回転する。これにより、射出瞳上において複数の像が時間的に混じり合った状態となるので、投射光学系によって投射される光の角度分布が時間的に変化する。これにより、スペックルパターンが時間的に変化するため、スペックルノイズが観察者に認識されにくくなり、スペックルによる画質の低下が低減される。よって、スペックルを効果的に低減したプロジェクターを提供できる。
【００１５】
上記第２態様において、前記複数の第１のレンズ各々と前記複数の第２のレンズ各々とは、六角形であるのが好ましい。
【００１６】
レンズアレイ素子が回転することでレンズアレイの各レンズを透過した光による照明領域も回転し、互いに異なる回転角度の複数の照明領域が時間的に重畳される。回転中に常に光が照射されている領域は、被照明領域を照明するために有効に利用できる有効照明領域として働く。照明領域のうち有効照明領域の外側の領域に入射した光は照明に利用できないため、光損失となる。本構成によれば照明領域の形状が六角形なので、照明領域が四角形の場合よりも光損失が小さい。
【００１７】
上記第２態様において、前記間隔規定部材は、光透過性の基材からなるとともに、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの間に設けられており、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとは前記基材によって支持されているのが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの間隔を簡便且つ精度良く保持できる。
【００１９】
上記第２態様において、前記レンズアレイ素子と前記光変調装置との間に、アナモフィックレンズ面をさらに備えるのが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、アナモフィックレンズ面により有効照明領域の形状を光変調装置に対応した形状に整形することができる。よって、効率的に光変調装置を照明できる。
【００２１】
上記第２態様において、前記光源と前記レンズアレイ素子との間に設けられた偏光変換素子をさらに備えるのが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、偏光変換素子を設けることで光変調装置に入射する光の偏光方向を揃えることができる。よって、例えば、光源から偏光度の低いレーザー光や時間的に偏光状態が変化するレーザー光を射出する場合でも、所定の偏光方向の光を光変調装置に入射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図。
【図２】照明装置の概略構成を示す図。
【図３】第１のレンズアレイの構成を示す図。
【図４】レンズアレイユニットを経由した青色光による照明領域を示す図。
【図５】第２小レンズに形成される像を示す図。
【図６】投射光学系の射出瞳上に形成される像を概念的に示した図。
【図７】第二実施形態のレンズアレイユニットの平面図。
【図８】第二実施形態のレンズアレイユニットの側面図。
【図９】照明装置の変形例に係る構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（第一実施形態）
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６とを備えている。
【００２６】
色分離光学系３は、白色光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂとを備えている。
【００２７】
第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの白色光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光を反射する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射すると共に青色光ＬＢを透過させる。
【００２８】
第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００２９】
第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの後段に配置されている。
【００３０】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。
【００３１】
光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側各々には、偏光板（図示せず。）が配置されている。
【００３２】
また、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。
【００３３】
合成光学系５には、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂからの各画像光が入射する。合成光学系５は、各画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。
【００３４】
投射光学系６は、投射レンズ群からなり、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。
【００３５】
（照明装置）
続いて、照明装置２の構成について説明する。図２は照明装置２の概略構成を示す図である。図２に示すように、照明装置２は、第１光源装置１１と、第２光源装置１２と、第３光源装置１３と、光線合成素子１４と、レンズアレイユニット１５と、重畳レンズ１６と、を備えている。
【００３６】
第１光源装置１１、光線合成素子１４及び第３光源装置１３は、第１光源装置１１の光軸ａｘ１上に設けられている。第２光源装置１２、光線合成素子１４、レンズアレイユニット１５及び重畳レンズ１６は、照明装置２の照明光軸ａｘ２上に設けられている。光軸ａｘ１と照明光軸ａｘ２とは、互いに直交している。
なお、第３光源装置１３の光軸は第１光源装置１１の光軸ａｘ１と一致しており、第２光源装置１２の光軸は照明光軸ａｘ２と一致する。
【００３７】
第１光源装置１１は、第１光源アレイ２０と、コリメート光学系２１と、アフォーカル光学系２２とを有する。
【００３８】
第１光源アレイ２０は、固体光源としての複数の半導体レーザー２０ａを備える。複数の半導体レーザー２０ａは光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に配置されている。半導体レーザー２０ａは、例えば青色の光線Ｂｂ（例えば３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域のレーザー光）を射出する。本実施形態において、半導体レーザー２０ａは特許請求の範囲の「光源」に相当し、光線Ｂｂは特許請求の範囲の「レーザー光」に相当する。
【００３９】
コリメート光学系２１は、第１光源アレイ２０から射出された光線Ｂｂを平行光に変換する。コリメート光学系２１は、例えばアレイ状に配置された複数のコリメートレンズ２１ａから構成されている。複数のコリメートレンズ２１ａはそれぞれ、複数の半導体レーザー２０ａに対応して配置されている。
【００４０】
アフォーカル光学系２２は、例えば凸レンズ２２ａ及び凹レンズ２２ｂから構成されている。アフォーカル光学系２２は、複数の光線Ｂｂからなる青色光ＬＢの光束径を狭める。アフォーカル光学系２２を通過した青色光ＬＢは光線合成素子１４に入射する。
【００４１】
第２光源装置１２は、射出する光の色が異なる以外、第１光源装置１１と同様の構成を有している。具体的に、第２光源装置１２は、第２光源アレイ２３と、コリメート光学系２１と、アフォーカル光学系２２とを有する。
【００４２】
第２光源アレイ２３は、複数の半導体レーザー２３ａを備える。複数の半導体レーザー２３ａは照明光軸ａｘ２と直交する面内において、アレイ状に配置されている。半導体レーザー２３ａは、例えば緑色の光線Ｂｇ（例えば４９５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域のレーザー光）を射出する。本実施形態において、半導体レーザー２３ａは特許請求の範囲の「光源」に相当し、光線Ｂｇは特許請求の範囲の「レーザー光」に相当する。
【００４３】
第２光源装置１２において、コリメート光学系２１は、第２光源アレイ２３から射出された光線Ｂｇを平行光に変換する。アフォーカル光学系２２は、複数の光線Ｂｇからなる緑色光ＬＧの光束径を狭めるアフォーカル光学系２２を通過した緑色光ＬＧは光線合成素子１４に入射する。
【００４４】
第３光源装置１３は、射出する光の色が異なる以外、第１光源装置１１と同様の構成を有している。具体的に、第３光源装置１３は、第３光源アレイ２４と、コリメート光学系２１と、アフォーカル光学系２２とを有する。
【００４５】
第３光源アレイ２４は、複数の半導体レーザー２４ａを備える。複数の半導体レーザー２４ａは光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に配置されている。半導体レーザー２４ａは、例えば赤色の光線Ｂｒ（例えば５８５ｎｍ〜７２０ｎｍの波長域のレーザー光）を射出する。本実施形態において、半導体レーザー２４ａは特許請求の範囲の「光源」に相当し、光線Ｂｒは特許請求の範囲の「レーザー光」に相当する。
【００４６】
第３光源装置１３において、コリメート光学系２１は、第３光源アレイ２４から射出された光線Ｂｒを平行光に変換する。アフォーカル光学系２２は、複数の光線Ｂｒからなる赤色光ＬＲの光束径を狭める。アフォーカル光学系２２を通過した光線Ｂｒは光線合成素子１４に入射する。
【００４７】
光線合成素子１４は、青色光ＬＢと緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとを合成して白色光ＷＬを生成し、該白色光ＷＬをレンズアレイユニット１５に入射させる。
【００４８】
光線合成素子１４は、第１のダイクロイックミラー１４ａと、第２のダイクロイックミラー１４ｂとを有する。第１のダイクロイックミラー１４ａと第２のダイクロイックミラー１４ｂはそれぞれ、光軸ａｘ１及び照明光軸ａｘ２に対して４５°で交差するように配置される。また、第１のダイクロイックミラー１４ａ及び第２のダイクロイックミラー１４ｂは、互いに４５°の角度をなすように交差する。
【００４９】
第１のダイクロイックミラー１４ａは、青色光ＬＢを反射するとともに、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを透過させる光学特性を有している。
【００５０】
第２のダイクロイックミラー１４ｂは、赤色光ＬＲを反射するとともに、青色光ＬＢ及び緑色光ＬＧを透過させる光学特性を有している。
【００５１】
レンズアレイユニット１５は、レンズアレイ素子３０と、レンズアレイ素子３０を所定の回転軸Ｏの周りに回転させるための駆動装置４０と、を備える。
【００５２】
レンズアレイ素子３０は、円板形状からなる基材３０Ａと、第１のレンズアレイ３１と、第２のレンズアレイ３２とを有する。駆動装置４０としては、例えば、モーターを用いることができる。回転軸Ｏは、照明光軸ａｘ２と平行であって、かつ基材３０Ａの中心に一致している。
【００５３】
なお、駆動装置４０は、回転軸Ｏの周りにレンズアレイ素子３０を一方向に回転させる構成に限定されず、回転方向を周期的に反転させても良い。
【００５４】
基材３０Ａは、透光性を有する材料から構成される。基材３０Ａの材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。
【００５５】
第１のレンズアレイ３１は、光線合成素子１４からの光（青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲ）を複数の部分光線束に分割するための複数の第１小レンズ３１ａを有する。複数の第１小レンズ３１ａは、照明装置２の照明光軸ａｘ２と直交する面内に配列されている。
【００５６】
図３は第１のレンズアレイ３１の構成を示す図であり、第１のレンズアレイ３１へ光が入射している領域を第１小レンズ３１ａの光軸方向（照明光軸ａｘ２）に見た図である。図３に示すように、複数の第１小レンズ３１ａ各々の形状は六角形であるため、密に配置されている。そのため、各第１小レンズ３１ａは光を効率良く取り込むことができる。
【００５７】
第２のレンズアレイ３２は、複数の第２小レンズ３２ａを有する。複数の第２小レンズ３２ａの各々は複数の第１小レンズ３１ａに対応している。複数の第２小レンズ３２ａ各々の形状は、第１小レンズ３１ａと同様、六角形である。
【００５８】
図２に示すように、本実施形態において、一つの第１小レンズ３１ａの光軸３１ｃは、該第１小レンズ３１ａに対応した第２小レンズ３２ａの光軸３２ｃと一致している。
【００５９】
第２のレンズアレイ３２は、重畳レンズ１６とともに、第１のレンズアレイ３１の各第１小レンズ３１ａの像を各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域の近傍に重畳させる。
【００６０】
本実施形態において、第１のレンズアレイ３１と第２のレンズアレイ３２とは、基材３０Ａによって支持されている。基材３０Ａは、第１のレンズアレイ３１と第２のレンズアレイ３２との間の間隔を所定距離に規定する間隔規制部材として機能する。このような基材３０Ａを用いることで、第１のレンズアレイ３１と第２のレンズアレイ３２との間隔を簡便且つ精度良く保持できる。第１のレンズアレイ３１及び第２のレンズアレイ３２は、基材３０Ａの両面に例えば不図示の接着材により固定されている。なお、第１のレンズアレイ３１及び第２のレンズアレイ３２は、基材３０Ａと一体に形成されていても良い。
【００６１】
続いて、レンズアレイユニット１５による作用について説明する。以下の説明では、第１光源装置１１から射出された青色光ＬＢを例に挙げてレンズアレイユニット１５の作用を説明する。第２光源装置１２から射出される緑色光ＬＧおよび第３光源装置１３から射出される赤色光ＬＲについても同様の作用を得ることができる。
【００６２】
図４は、各第１小レンズ３１ａからの青色の部分光線束が光変調装置４Ｂの画像形成領域の近傍に形成する照明領域ＳＡを示した図である。第１のレンズアレイ３１の第１小レンズ３１ａの光入射面は、画像形成領域と光学的に共役関係となっている。
【００６３】
図４に示すように、レンズアレイユニット１５が回転していない時、照明領域ＳＡの形状は第１小レンズ３１ａと相似である。すなわち、照明領域ＳＡは六角形である。
【００６４】
一方、レンズアレイユニット１５が回転している場合、第１小レンズ３１ａも回転するので、照明領域ＳＡも六角形の中心のまわりに回転する。レンズアレイユニット１５の回転中は、互いに異なる回転角度の複数の照明領域ＳＡが時間的に重畳される。回転中に常に光が照射されている領域は、被照明領域（画像形成領域）を照明するために有効に利用できる有効照明領域ＳＡ１として働く。
【００６５】
本実施形態においては、有効照明領域ＳＡ１が画像形成領域を包含するようにレンズアレイユニット１５及び重畳レンズ１６を構成しているので、レンズアレイユニット１５の回転中に画像形成領域を効率良く照明できる。
【００６６】
照明領域ＳＡのうち有効照明領域ＳＡ１の外側の領域に入射した光は照明に利用できないため、光損失となる。しかし、本実施形態の照明領域ＳＡは六角形であるため、照明領域が四角形の場合よりも光損失が小さい。
【００６７】
有効照明領域ＳＡ１の大きさと画像形成領域の大きさとの差が小さいほど、光の利用効率が高い。例えば、図４の矢印Ｂで示す内側に向けて有効照明領域ＳＡ１を圧縮することで、有効照明領域ＳＡ１と光変調装置４Ｂとの大きさの差を小さくして光変調装置４Ｂをより明るく照明することができる。
【００６８】
有効照明領域ＳＡ１を圧縮する方法としては、レンズアレイユニット１５と光変調装置４Ｂとの間に、上記矢印Ｂ方向においてのみ縮小するパワーを持つアナモフィックレンズ面を設ければよい。例えば、アナモフィックレンズ面は、重畳レンズ１６或いはフィールドレンズ１０Ｂに設けることでレンズの枚数の増加を抑えても良い。
【００６９】
第１小レンズ３１ａの光入射面には、青色光ＬＢの一部によるスポットが形成される。レンズアレイユニット１５の回転に伴って、第１小レンズ３１ａに対するスポットの入射位置も変化する。
【００７０】
第１小レンズ３１ａに対するスポットの入射位置が変化すると、該第１小レンズ３１ａに対応する第２小レンズ３２ａに形成される像も変化する。具体的に、空間に固定した座標系を基準としたとき、レンズアレイユニット１５の回転に伴って、第２小レンズ３２ａに形成される像も回転する。
【００７１】
図５は第２のレンズアレイ３２に形成される像を示した図である。なお、図５に示す像は概念的な図であり、像の数はこれに限定されない。第２のレンズアレイ３２の光射出面は第１光源アレイ２０の光射出面と光学的に共役関係である。半導体レーザー２０ａの光射出面の平面形状は矩形状であるため、第２のレンズアレイ３２の光射出面上に形成される半導体レーザー２０ａの像（二次光源像）Ｇも矩形である。
【００７２】
投射光学系６の射出瞳は第２のレンズアレイ３２の光射出面と光学的に共役であるため、像Ｇが回転すると、射出瞳に形成される像も回転する。
【００７３】
図６は投射光学系６の射出瞳上に形成される像を概念的に示した図である。なお、図６に示す像は概念的な図であり、像の数はこれに限定されない。
レンズアレイユニット１５が回転している間、投射光学系６の射出瞳６ａ上においては、図６に示すように向きが互いに異なる複数の像Ｇが時間的に重畳された状態となる。そのため、投射光学系６からスクリーンＳＣＲのある点に投射される光の角度分布が時間的に変化する。角度分布が時間的に変化するとスペックルパターンが時間的に変化するため、スペックルノイズが観察者に認識されにくくなり、スペックルによる画質の低下が低減される。
【００７４】
本実施形態の照明装置２によれば、レーザー光である青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲそれぞれに対してスペックルによる画質低下を低減することができる。また、スペックルによる画質低下を低減する手段としてレンズアレイユニット１５を用いるので、拡散板を用いる構成に比べてレーザー光に生じる偏光の乱れが低減される。これにより、照明装置２から射出した光は、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの入射側偏光板にて吸収され難くなるので、光利用効率が高くなる。
本実施形態のプロジェクター１は、スペックルによる画質の低下が少ない、良質な画像を表示できる。
【００７５】
（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係るレンズアレイユニットについて説明する。なお、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図７は本実施形態のレンズアレイユニット１１５の平面図であり、図８はレンズアレイユニット１１５の側面図である。なお、図８は、図７の矢印Ｃの方向にレンズアレイユニット１１５を見た側面図である。
【００７６】
図７、８に示すように、本実施形態のレンズアレイユニット１１５は、レンズアレイ素子１３０と、レンズアレイ素子１３０を回転させるための駆動装置１４０と、を備える。
【００７７】
本実施形態のレンズアレイ素子１３０は、第一実施形態のレンズアレイ素子３０よりも外径が小さい以外は同様の構成からなり、平面形状が円形である。また、レンズアレイ素子１３０は、第１のレンズアレイ１３１と、第２のレンズアレイ１３２と、第１のレンズアレイ１３１および第２のレンズアレイ１３２を支持する基材１３０Ａと、基材１３０Ａの周囲を囲むようにして基材１３０Ａを保持するリング状の保持部材１３３と、を有する。第１のレンズアレイ１３１は複数の第１小レンズ１３１ａを有し、第２のレンズアレイ１３２は複数の第２小レンズ１３２ａを有する。第１小レンズ１３１ａ及び第２小レンズ１３２ａ各々の形状は六角形である。保持部材１３３は、その外周面の全周に亘ってリング状に設けられた凸部１３３ａを有する。
【００７８】
本実施形態において、駆動装置１４０は、円形状のレンズアレイ素子１３０の中心のまわりに該レンズアレイ素子１３０を時計回りに回転させる。駆動装置１４０は、主動ローラー１４１と、従動ローラー１４２，１４３とを含む。主動ローラー１４１は、外周面の全周に亘ってリング状に設けられた凹部１４１ａを有する。また、従動ローラー１４２，１４３は、外周面の全周に亘ってリング状に設けられた凹部１４２ａ，１４３ａをそれぞれ有する。
【００７９】
主動ローラー１４１は、例えば、内蔵されたモーター等の駆動力で反時計回りに回転することで凹部１４１ａに当接する凸部１３３ａに対して時計回りの回転力を付与する。これにより、凸部１３３ａを有する保持部材１３３は時計回りに回転する。従動ローラー１４２，１４３は、保持部材１３３の凸部１３３ａを介して回転力が伝達されることで反時計回りに回転する。
【００８０】
なお、レンズアレイ素子１３０を一方向に回転させる構成に限定されることはなく、例えば、回転方向を周期的に反転させても良い。
【００８１】
本実施形態のレンズアレイユニット１１５においても、該レンズアレイユニット１１５の回転に伴って、第１小レンズ１３１ａに対する青色光ＬＢの一部によるスポットの入射位置が変化することで、第２小レンズ１３２ａに形成される像を回転させることができる。これにより、投射光学系６の射出瞳に形成される像を回転させることができる。
したがって、本実施形態のレンズアレイユニット１１５によってスペックルによる画質低下を低減できる。
【００８２】
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００８３】
図９は変形例に係る照明装置２Ａの構成を示す図である。
例えば、図９に示すように、第１光源装置１１とレンズアレイユニット１５との間、第２光源装置１２とレンズアレイユニット１５との間、及び第３光源装置１３とレンズアレイユニット１５との間には、それぞれ偏光変換素子５０が配置されていても良い。偏光変換素子５０は、例えば、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。
【００８４】
偏光変換素子５０を配置することで光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射する光の偏光方向を揃えることができる。よって、例えば、第１光源装置１１、第２光源装置１２及び第３光源装置１３のいずれかが、偏光度の低いレーザー光や偏光が時間的に変化するレーザー光を射出する場合でも、所定の偏光方向の光を光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射させることができる。なお、図９に示した３個の偏光変換素子５０に代えて、光線合成素子１４とレンズアレイユニット１５との間の白色光ＷＬの光路上に１個の偏光変換素子５０を設けてもよい。つまり、偏光変換素子５０を配置する場所は、レンズアレイユニット１５の上流であれば特に限定されない。
【００８５】
また、上記第一実施形態では、回転軸Ｏが基材３０Ａの中心に一致する場合を例に挙げたが、回転軸が基材３０Ａの中心からずれた位置にあってもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ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。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では本発明によるレンズアレイ素子をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明によるレンズアレイ素子は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１…プロジェクター、２，２Ａ…照明装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学系、１６…重畳レンズ、２０ａ…半導体レーザー、３０，１３０…レンズアレイ素子、３０Ａ…基材、３１，１３１…第１のレンズアレイ、３１ａ，１３１ａ…第１小レンズ、３１ｃ…光軸、３２，１３２…第２のレンズアレイ、３２ａ，１３２ａ…第２小レンズ、３２ｃ…光軸、４０，１４０…駆動装置、５０…偏光変換素子、Ｂｂ，Ｂｇ，Ｂｒ…光線（レーザー光）、Ｏ…回転軸。
【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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【図９】
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