(57)【要約】【課題】  スペックルノイズが充分に低減する画像投影システムを提供する。【解決手段】  画像投影システム１は、空間変調素子１４ａと、複屈折性を有する位相変調素子３とを備え、位相変調素子３は、屈折率の異なる媒質３２ａ，３２ｂがストライプ状に並列されることで複屈折性を有し且つ並列される方向に光学軸を有する複屈折部３２を複数備え、各複屈折部３２は、光学軸が隣接する他の複屈折部３２の光学軸と交差するように、配置され、一つの画素から出射される光は、複数の複屈折部３２に亘って透過する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、前記複数の画素にそれぞれ入射される光を変調する空間変調素子と、
複屈折性を有し、前記空間変調素子から出射される光が入射される位相変調素子と、を備え、
前記位相変調素子は、屈折率の異なる媒質がストライプ状に並列されることで複屈折性を有し且つ並列される方向に光学軸を有する複屈折部を複数備え、
前記各複屈折部は、光学軸が隣接する他の複屈折部の光学軸と交差するように、配置され、
一つの前記画素から出射される光は、複数の前記複屈折部に亘って透過する画像投影システム。
【請求項２】
前記各複屈折部の領域は、一つの前記画素から出射される光が前記位相変調素子を透過する領域よりも、小さい請求項１に記載の画像投影システム。
【請求項３】
複数の画素を有し、前記複数の画素にそれぞれ入射される光を変調する空間変調素子と、
複屈折性を有し、入射された光を前記空間変調素子に向けて出射する位相変調素子と、を備え、
前記位相変調素子は、屈折率の異なる媒質がストライプ状に並列されることで複屈折性を有し且つ並列される方向に光学軸を有する複屈折部を複数備え、
前記各複屈折部は、光学軸が隣接する他の複屈折部の光学軸と交差するように、配置され、
一つの前記画素に入射される光に相当する光は、複数の前記複屈折部に亘って透過する画像投影システム。
【請求項４】
前記各複屈折部の領域は、一つの前記画素に入射される光に相当する光が前記位相変調素子を透過する領域よりも、小さい請求項３に記載の画像投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画素を有する空間変調素子と、複屈折性を有する複屈折部を複数備える位相変調素子とを備える画像投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像投影システムとして、レーザ光を出射する出射するレーザ光源を備えた画像投影システムが、知られている。斯かる画像投影システムにおいて、光の照射面や観測者の網膜上に、スペックルノイズと呼ばれる光の強弱のあるノイズが発生する。例えば、画像投影システムにおける光の偏光方向が一定方向に偏ることにより、スペックルノイズが生じる。
【０００３】
そこで、複屈折性を有する複屈折部を複数備える位相変調素子が、提案されている（例えば、特許文献１）。斯かる位相変調素子によれば、直線偏光した光は、当該複屈折部を透過することにより、楕円偏光又は円偏光した光となる。複数の複屈折部を通過し、複数の偏光状態の光となることにより、位相変調素子から出射された光の可干渉性が低下するため、スペックルノイズが低減する。
【０００４】
ところで、特許文献１に係る位相変調素子においては、複屈折部は、屈折率の異なる媒質がストライプ状に並列されることで、並列される方向に光学軸を有している。なお、複屈折部の光学軸と直交又は平行に直線偏光した光は、当該複屈折部を透過しても、直線偏光した光のままである。
【０００５】
そして、画像投影システムとして、複数の画素にそれぞれ入射される光を変調する空間変調素子を備える画像投影システムが、知られている。斯かるシステムにおいて、一つの画素から出射される光が、一つの複屈折部のみに入射され、当該光が、当該複屈折部の光学軸と直交又は平行に直線偏光した光である場合がある。斯かる場合には、当該光が、当該複屈折部を透過しても、直線偏光した光のままであるため、スペックルノイズが、低減されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３４１４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、スペックルノイズが充分に低減する画像投影システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像投影システムは、複数の画素を有し且つ前記複数の画素にそれぞれ入射される光を変調する空間変調素子と、複屈折性を有し、前記空間変調素子から出射される光が入射される位相変調素子と、を備え、前記位相変調素子は、屈折率の異なる媒質がストライプ状に並列されることで複屈折性を有し且つ並列される方向に光学軸を有する複屈折部を複数備え、前記各複屈折部は、光学軸が隣接する他の複屈折部の光学軸と交差するように、配置され、一つの前記画素から出射される光は、複数の前記複屈折部に亘って透過する。
【０００９】
本発明に係る画像投影システムによれば、空間変調素子の複数の画素で変調された光は、複数の複屈折部を備える位相変調素子に、入射される。そして、各複屈折部は、屈折率の異なる媒質がストライプ状に並列されており、並列される方向に光学軸を有している。
【００１０】
ここで、一つの画素から出射される光は、複数の複屈折部に亘って透過している。そして、各複屈折部の光学軸は、隣接する他の複屈折部の光学軸と交差している。これにより、一つの画素から出射される光が直線偏光した光である場合に、少なくとも一つの複屈折部により、当該光の少なくとも一部は、楕円偏光又は円偏光した光となる。したがって、一つの画素から出射された光が、複数の偏光状態が混在した状態となり、可干渉性が低下するため、スペックルノイズが低減する。
【００１１】
また、本発明に係る画像投影システムにおいては、前記各複屈折部の領域は、一つの前記画素から出射される光が前記位相変調素子を透過する領域よりも、小さい、という構成でもよい。
【００１２】
斯かる構成によれば、各複屈折部の領域は、一つの画素から出射される光が位相変調素子を透過する領域よりも、小さくなっている。これにより、位相変調素子と空間変調素子との位置関係に関わらず、一つの画素から出射される光は、必ず、複数の複屈折部に亘って透過することになる。
【００１３】
また、本発明に係る画像投影システムは、複数の画素を有し且つ前記複数の画素にそれぞれ入射される光を変調する空間変調素子と、複屈折性を有し、入射された光を前記空間変調素子に向けて出射する位相変調素子と、を備え、前記位相変調素子は、屈折率の異なる媒質がストライプ状に並列されることで複屈折性を有し且つ並列される方向に光学軸を有する複屈折部を複数備え、前記各複屈折部は、光学軸が隣接する他の複屈折部の光学軸と交差するように、配置され、一つの前記画素に入射される光に相当する光は、複数の前記複屈折部に亘って透過する。
【００１４】
斯かる画像投影システムによれば、複数の複屈折部を備える位相変調素子から出射した光は、複数の画素で光を変調する空間変調素子に、入射される。そして、各複屈折部は、屈折率の異なる媒質がストライプ状に並列されており、並列される方向に光学軸を有している。
【００１５】
ここで、位相変調素子に入射される光のうち、後に一つの画素に入射される光に相当する光は、複数の複屈折部に亘って透過している。そして、各複屈折部の光学軸は、隣接する他の複屈折部の光学軸と交差している。
【００１６】
これにより、光が位相変調素子に入射される際に、一つの画素に入射される光に相当する光が直線偏光した光である場合に、少なくとも一つの複屈折部により、当該光の少なくとも一部は、楕円偏光又は円偏光した光となる。したがって、一つの画素から出射された光が、複数の偏光状態が混在した状態となり、可干渉性が低下するため、スペックルノイズが低減する。
【００１７】
また、本発明に係る画像投影システムにおいては、前記各複屈折部の領域は、一つの前記画素に入射される光に相当する光が前記位相変調素子を透過する領域よりも、小さい、という構成でもよい。
【００１８】
斯かる構成によれば、各複屈折部の領域は、一つの画素に入射される光に相当する光が位相変調素子を透過する領域よりも、小さくなっている。これにより、位相変調素子と空間変調素子との位置関係に関わらず、一つの前記画素に入射される光に相当する光は、必ず、複数の前記複屈折部に亘って透過することになる。
【００１９】
以上の如く、本発明に係る画像投影システムは、スペックルノイズが充分に低減する、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像投影システムの全体概要平面図を示す。
【図２】同実施形態に係る位相変調器の縦断面図を示す。
【図３】同実施形態に係る位相変調素子の要部正面図を示す。
【図４】同実施形態に係る位相変調素子の要部断面図を示す。
【図５】同実施形態に係る位相変調素子の変更例の要部断面図を示す。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る画像投影システムの全体概要平面図を示す。
【図７】同実施形態に係る位相変調器の出射側の要部正面図を示す。
【図８】同実施形態に係る位相変調器の図７のVIII−VIII線断面図を示す。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に係る位相変調器の出射側の要部正面図を示す。
【図１０】同実施形態に係る位相変調器の図９のＸ−Ｘ線断面図を示す。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る画像投影システムの全体概要平面図を示す。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態に係る位相変調素子の要部正面図を示す。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態に係る位相変調素子の要部正面図を示す。
【００２１】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る画像投影システムにおける第１の実施形態について、図１〜図５を参酌して説明する。なお、各図（図６〜図１３も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係る画像投影システム１は、装置本体１１と、レーザ光を出射するレーザ光源部１２と、レーザ光源部１２から出射されたレーザ光が入射される光源側光学系１３とを備えている。また、画像投影システム１は、光源側光学系１３から出射された光を入射して光画像を生成する画像光学系１４を備えている。
【００２３】
そして、画像投影システム１は、画像光学系１４から出射された光画像（光）が入射される位相変調器２を備えている。さらに、画像投影システム１は、位相変調器２から出射された光を入射してスクリーン１００に向けて投影する投影光学系１５を備えている。
【００２４】
装置本体１１は、各構成を収容する筐体１１ａと、筐体１１ａから突出し、光（光画像）を出射する筒状の鏡筒１１ｂとを備えている。そして、装置本体１１は、レーザ光源部１２、光源側光学系１３、画像光学系１４、位相変調器２、及び投影光学系１５を内部に収容している。
【００２５】
レーザ光源部１２は、第１の色（例えば、赤色）のレーザ光を出射する第１レーザ光源装置１２ａと、第２の色（例えば、緑色）のレーザ光を出射する第２レーザ光源装置１２ｂと、第３の色（例えば、青色）のレーザ光を出射する第３レーザ光源装置１２ｃとを備えている。各レーザ光源装置１２ａ〜１２ｃは、半導体レーザ、コリメートレンズ、集束レンズ等を備えている。なお、図１において、１点鎖線１０１〜１０３は、各レーザ光源装置１２ａ〜１２ｃから出射されるレーザ光の進行方向を示している。
【００２６】
光源側光学系１３は、投影された照射面の照度を均一することを図るべく、例えばフライアイレンズ等のインテグレータ光学系１３ａを備えている。また、光源側光学系１３は、必要に応じて、光路を変更する反射ミラー１３ｂ等を備えている。
【００２７】
画像光学系１４は、光学側光学系１３から出射された光を変調することで、光画像にする空間変調素子１４ａを備えている。本実施形態においては、各空間変調素子１４ａは、透過型液晶素子である。そして、画像光学系１４は、偏光ビームスプリッタ１４ｂと、色合成部材（ダイクロイックプリズム）１４ｃとを備えている。
【００２８】
偏光ビームスプリッタ１４ｂは、所定の偏光成分のみを透過し、空間変調素子１４ａに向けて出射する。そして、色合成部材１４ｃは、各空間変調素子１４ａで透過された光（光画像）を入射し、それらの光を合成した後、投影光学系１５に向けて出射する。なお、図１において、１点鎖線１０４は、画像光学系１４から出射される光の進行方向を示している。そして、斯かる進行方向１０４４は、位相変調素子３を透過する際の光の進行方向でもある。
【００２９】
空間変調素子１４ａは、複数の画素を備えている。そして、空間変調素子１４ａは、複数の画素にそれぞれ入射される光を変調することにより、光画像を生成している。具体的には、空間変調素子１４ａは、共通電極と各画素に対応する画素電極との間に配置される液晶層に加える電圧を制御している。
【００３０】
なお、空間変調素子１４ａは、透過型液晶素子であるという構成だけでなく、反射型液晶素子であるという構成でもよく、また、デジタルマイクロミラーデバイスであるという構成でもよい。具体的には、画像光学系１４は、透過型液晶素子である空間変調素子１４ａを有する構成だけでなく、反射型液晶素子である空間変調素子１４ａを有する構成でもよく、また、デジタルマイクロミラーデバイスである空間変調素子１４ａを有する構成でもよい。
【００３１】
投影光学系１５は、少なくとも一つの投影レンズ１５ａを備えている。なお、図１（以後の図も同様）は、少なくとも一つの投影レンズ１５ａのうち、最も出射側（光路における最も下流側）に配置されている投影レンズ１５ａのみ示している。
【００３２】
位相変調器２は、図２に示すように、複屈折性を有する位相変調素子３と、位相変調素子３を装置本体１１に接続する接続部４とを備えている。そして、位相変調器２は、画像光学系１４と投影光学系１５との間に配置されている。即ち、各空間変調素子１４ａから出射された光は、色合成部材１４ｃを経由して、位相変調器２の位相変調素子３に入射される。
【００３３】
位相変調素子３は、図３及び図４に示すように、平板状のベース部３１と、ベース部３１の一方側（出射側）に複屈折性を有する複数（図３において７行×７列）の複屈折部３２と、ベース部３１の他方側（入射側）に反射防止層３３とを備えている。そして、位相変調素子３において、複屈折性を有する領域（複屈折部３２を有する領域）３ａは、光が位相変調素子３を透過する領域よりも大きくなっている。
【００３４】
複屈折部３２は、屈折率の異なる媒質３２ａ，３２ｂがストライプ状に並列されて、構成されている。具体的には、屈折率の異なる媒質３２ａ，３２ｂは、入射される光の波長より小さい幅寸法で、交互にストライプ状に配置されている。
【００３５】
これにより、複屈折部３２において、ストライプに平行な偏光成分の屈折率とストライプに垂直な偏光成分の屈折率とは、異なる。したがって、複屈折部３２は、複屈折性を有し、その光学軸は、異なる媒質３２ａ，３２ｂが並列される方向である。その結果、複屈折部３２は、透過する光に、複屈折作用を生じさせる。
【００３６】
そして、各複屈折部３２の光学軸は、隣接する他の複屈折部３２の光学軸と、交差している。具体的には、各複屈折部３２の光学軸は、隣接する他の複屈折部３２の光学軸と、傾斜して交差している。即ち、各複屈折部３２の光学軸は、隣接する他の複屈折部３２の光学軸と、０°より大きく且つ９０°より小さく角度で交差している。
【００３７】
図３において、１１０は、空間変調素子１４ａのある一つの画素から出射される光が位相変調素子３を透過する領域（以下、「１画素光領域」ともいう）１１０を示している。図３に示すように、各複屈折部３２の領域は、１画素光領域１１０よりも、小さい。これにより、空間変調素子１４ａの一つの画素から出射される光は、複数の複屈折部３２に亘って透過する。
【００３８】
なお、複屈折部３２において、各媒質３２ａ，３２ｂの幅寸法及び厚み寸法（深さ寸法）は、同じであるという構成だけでなく、異なっているという構成でもよい。また、複屈折部３２は、ベース部３１の出射側のみに設けられているという構成だけでなく、ベース部３１の入射側のみに設けられているという構成でもよく、また、ベース部３１の両側に設けられているという構成でもよい。
【００３９】
第１の媒質３２ａは、ベース部３１と同じ材料で構成されている。例えば、第１の媒質３２ａは、石英ガラスであり、第２の媒質３２ｂは、酸化ジルコニウムである。なお、図６に示すように、第２の媒質３２ｂは、空気層であるという構成でもよい。即ち、複屈折部３２は、位相変調素子３の表面が凹凸状となるように、複数の溝（凸条）を備えている、という構成でもよい。また、複屈折部３２は、２種類の異なる媒質からなる、という構成だけでなく、３種類以上の異なる媒質からなる、という構成でもよい。
【００４０】
反射防止層３３は、フッ化マグネシウム等の単層又は多層の構造で構成されている。これにより、位相変調素子３の表面で反射する光の損失が抑えられるため、光利用効率を高めることができる。なお、反射防止層３３は、単層又は多層の構造だけでなく、モスアイ構造により構成されてもよい。また、反射防止層３３は、位相変調素子３の入射側の表面に設けられている構成だけでなく、位相変調素子３の出射側の表面に設けられている構成でもよく、また、位相変調素子３の両側の表面に設けられている構成でもよい。
【００４１】
図２に戻り、接続部４は、装置本体１１に固定される接続部本体５を備えている。また、接続部４は、位相変調素子３を保持する保持体６を備えている。
【００４２】
接続部本体５は、装置本体１１に固定される固定部５１を備えている。また、接続部本体５は、内部が光路となるように、環状に形成される環状部５２を備えている。
【００４３】
保持体６は、内部が光路となるように、環状に形成されている。そして、保持体６は、締結部材９で接続部本体５の環状部５２と締結されることにより、環状部５２との間で位相変調素子３を保持している。
【００４４】
以上より、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、空間変調素子１４ａの複数の画素で変調された光は、複数の複屈折部３２を備える位相変調素子３に、入射される。そして、各複屈折部３２は、屈折率の異なる媒質３２ａ，３２ｂがストライプ状に並列されており、並列される方向に光学軸を有している。
【００４５】
ここで、空間変調素子１４ａの一つの画素から出射される光は、複数の複屈折部３２に亘って透過している。そして、各複屈折部３２の光学軸は、隣接する他の複屈折部３２の光学軸と交差している。
【００４６】
これにより、一つの画素から出射される光が、直線偏光した光であっても、少なくとも一つの複屈折部３２により、当該光の少なくとも一部は、楕円偏光又は円偏光した光となる。したがって、一つの画素から出射された光が、複数の偏光状態が混在した状態となり、可干渉性が低下するため、スペックルノイズが、低減する。
【００４７】
また、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、各複屈折部３２の領域は、空間変調素子１４ａの一つの画素から出射される光が位相変調素子３を透過する領域よりも、小さくなっている。これにより、位相変調素子３と空間変調素子１４ａとの位置関係に関わらず、一つの画素から出射される光は、必ず、複数の複屈折部３２に亘って透過することになる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る画像投影システム１における第２の実施形態について、図６〜図８を参酌して説明する。なお、図６〜図８において、図１〜図５の符号と同一の符号を付した部分は、第１実施形態と略同様の構成又は要素を表し、その説明は、繰り返さない。
【００４９】
本実施形態に係る画像投影システム１は、第１実施形態に係る画像投影システム１に対して、レーザ光源部１２の配置、光源側光学系１３の構成、画像光学系１４の構成、及び位相変調器２の構成で相違している。したがって、光源側光学系１３の構成、画像光学系１４の構成、及び位相変調器２の構成について、以下に説明する。
【００５０】
図６に示すように、本実施形態に係る画像投影システム１は、光画像である光を出射する画像投影装置１０と、画像投影装置１０に接続される位相変調器２とを備えている。そして、画像投影システム１においては、画像投影装置１０から出射された光を、位相変調器２を透過した後に、スクリーン１００に向けて投影している。また、装置本体１１は、レーザ光源部１２、光源側光学系１３、画像光学系１４、及び投影光学系１５を内部に収容している。
【００５１】
光源側光学系１３は、インテグレータ光学系１３ａ及び反射ミラー１３ｂの他に、ダイクロイックミラー１３ｃ，１３ｃを備えている。そして、ダイクロイックミラー１３ｃ，１３は、各レーザ光源装置１２ａ〜１２ｃから出射されたレーザ光の進行方向１０１〜１０３を一致させている。
【００５２】
画像光学系１４は、光源側光学系１３から出射された光を変調することで、光画像にする空間変調素子１４ａを備えている。本実施形態においては、各空間変調素子１４ａは、反射型液晶素子である。そして、画像光学系１４は、画像を生成するために、偏光ビームスプリッタ１４ｂ及び色合成部材（ダイクロイックプリズム）１４ｃを備えている。また、画像光学系１４は、光を色分離するために、ダイクロイックミラー１４ｄ及び反射ミラー１４ｅを備えている。
【００５３】
ダイクロイックミラー１４ｄ及び反射ミラー１４ｅは、光源側光学系１３から出射された光を色分離して、各偏光ビームスプリッタ１４ｂに入射させる。そして、偏光ビームスプリッタ１４ｂは、入射された光のうち、Ｐ偏光成分を透過する一方、Ｓ偏光成分を、空間変調素子１４ａに向けて反射する。
【００５４】
その後、偏光ビームスプリッタ１４ｂは、空間変調素子１４ａで反射された光（光画像）を入射し、空間変調素子１４ａで変調されたＰ偏光成分の光のみを透過する。そして、色合成部材１４ｃは、偏光ビームスプリッタ１４ｂで透過された光（光画像）を入射し、それらの光を合成した後、投影光学系１５に向けて出射する。
【００５５】
空間変調素子１４ａは、複数の画素を備えている。そして、空間変調素子１４ａは、複数の画素にそれぞれ入射される光を変調することにより、光画像を生成している。具体的には、空間変調素子１４ａは、共通電極と各画素に対応する画素電極との間に配置される液晶層に加える電圧を制御している。
【００５６】
なお、図６において、１点鎖線１０４は、画像光学系１４及び投影光学系１５から出射される光の進行方向を示している。そして、斯かる進行方向１０４は、位相変調器２（具体的には、位相変調素子３）を透過する際の光の進行方向でもある。
【００５７】
なお、空間変調素子１４ａは、反射型液晶素子であるという構成だけでなく、透過型液晶素子であるという構成でもよく、また、デジタルマイクロミラーデバイスであるという構成でもよい。具体的には、画像光学系１４は、反射型液晶素子である空間変調素子１４ａを有する構成だけでなく、透過型液晶素子である空間変調素子１４ａを有する構成でもよく、また、デジタルマイクロミラーデバイスである空間変調素子１４ａを有する構成でもよい。
【００５８】
本実施形態に係る位相変調器２は、投影光学系１５よりも下流側に配置されている。即ち、各空間変調素子１４ａから出射された光は、偏光ビームスプリッタ１４ｂ、色合成部材１４ｃ及び投影光学系１５を経由して、位相変調器２の位相変調素子３に入射される。
【００５９】
なお、本実施形態においても、各複屈折部３２の領域は、空間変調素子１４ａのある一つの画素から出射される光が位相変調素子３を透過する領域（１画素光領域）１１０よりも、小さい。これにより、空間変調素子１４ａの一つの画素から出射される光は、複数の複屈折部３２に亘って透過している。
【００６０】
接続部４は、図７及び図８に示すように、装置本体１１に固定される接続部本体５と、位相変調素子３を保持する保持体６とを備えている。そして、接続部４は、画像投影装置１０から出射される光が位相変調素子３を透過するように、位相変調素子３を画像投影装置１０の鏡筒１１ｂに接続している。
【００６１】
接続部本体５は、装置本体１１の鏡筒１１ｂに固定される固定部５１を備えている。また、接続部本体５は、内部が光路となるように、環状に形成される環状部５２を備えている。さらに、接続部本体５は、位相変調素子３を鏡筒１１ｂに対して位置決めすべく、鏡筒１１ｂの先端部に当接する当接部５３を備えている。
【００６２】
固定部５１は、筒状に形成されている。そして、固定部５１は、鏡筒１１ｂを内部に挿入するように配置されている。また、固定部５１は、締結部材９により、鏡筒１１ｂに固定されている。そして、環状部５２は、固定部５１の端部に連結されている。また、当接部５３は、環状部５２から径方向の内方に向けて突出している。なお、当接部５３は、環状部５２の周方向に沿って断続的に配置される、という構成でもよく、また、環状部５２の周方向に沿って連続的に配置される、という構成でもよい。
【００６３】
保持体６は、内部が光路となるように、環状に形成されている。そして、保持体６は、締結部材９で接続部本体５の環状部５２と締結されることにより、環状部５２との間で位相変調素子３を保持している。
【００６４】
以上より、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、空間変調素子１４ａの一つの画素から出射される光は、複数の複屈折部３２に亘って透過している。これにより、一つの画素から出射される光が、直線偏光した光であっても、少なくとも一つの複屈折部３２により、当該光の少なくとも一部は、楕円偏光又は円偏光した光となる。したがって、一つの画素から出射された光が、複数の偏光状態が混在した状態となり、可干渉性が低下するため、スペックルノイズが、低減する。
【００６５】
また、本実施形態に係る画像投影システム１においては、位相変調器２は、複屈折性を有する複屈折部を複数備える位相変調素子３と、画像投影装置１０から出射される光が位相変調素子３を透過するように、位相変調素子３を画像投影装置１０に接続する接続部４と、を備えている。
【００６６】
斯かる構成によれば、接続部４が、位相変調素子３を画像投影装置１０に接続するため、画像投影装置１０から出射される光が、位相変調素子３を透過する。そして、位相変調素子３が複屈折性を有する複屈折部を複数備えるため、直線偏光した光は、位相変調素子３を透過することにより、複数の楕円偏光又は円偏光状態が混在した光となる。これにより、位相変調素子３から出射された光の可干渉性が低下するため、既存の画像投影装置１０に対しても、スペックルノイズの低減を図ることができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る画像投影システム１においては、鏡筒１１ｂから光を出射する画像投影装置１０に対し、接続部４は、位相変調素子３を鏡筒１１ｂに対して位置決めすべく、鏡筒１１ｂの先端部に当接する当接部５３を備えている。
【００６８】
斯かる構成によれば、鏡筒１１ｂから光を出射する画像投影装置１０に対し、接続部４は、鏡筒１１ｂの先端部に当接部５３を当接した状態で、位相変調素子３を画像投影装置１０に接続する。これにより、位相変調素子３が鏡筒１１ｂに対して位置決めできるため、画像投影装置１０から出射される光が位相変調素子３の所望の位置を透過する。
【００６９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る画像投影システム１における第３の実施形態について、図９及び図１０を参酌して説明する。なお、図９及び図１０において、図６〜図８の符号と同一の符号を付した部分は、第２実施形態と略同様の構成又は要素を表し、その説明は、繰り返さない。
【００７０】
本実施形態に係る画像投影システム１は、第２実施形態に係る画像投影システム１に対して、位相変調器２の構成、具体的には、接続部４の構成で相違している。したがって、本実施形態に係る画像投影システム１においては、接続部４の構成について、以下に説明する。
【００７１】
なお、本実施形態においても、各複屈折部３２の領域は、空間変調素子１４ａのある一つの画素から出射される光が位相変調素子３を透過する領域（１画素光領域）１１０よりも、小さい。これにより、空間変調素子１４ａの一つの画素から出射される光は、複数の複屈折部３２に亘って透過している。
【００７２】
図９及び図１０に示すように、接続部４は、装置本体１１に固定される接続部本体５と、位相変調素子３を保持する保持体６とを備えている。そして、接続部４は、画像投影装置１０から出射される光が位相変調素子３を透過するように、位相変調素子３を画像投影装置１０の鏡筒１１ｂに接続している。
【００７３】
接続部本体５は、装置本体１１の鏡筒１１ｂに固定される筒状の固定部５１を備えている。また、接続部本体５は、位相変調素子３を鏡筒１１ｂに対して位置決めすべく、鏡筒１１ｂの先端部に当接する当接部５３を備えている。さらに、接続部本体５は、保持体６を固定すべく、保持体６と螺合する螺合部５４と、位相変調素子３を鏡筒１１ｂの内部に配置させるべく、鏡筒１１ｂの内部で位相変調素子３を支持する支持部５５とを備えている。
【００７４】
固定部５１は、鏡筒１１ｂを内部に挿入するように配置されている。また、固定部５１は、締結部材９により、鏡筒１１ｂに固定されている。そして、当接部５３は、固定部５１の端部から径方向の内方に向けて突出している。なお、当接部５３は、固定部５１の周方向に沿って断続的に配置される、という構成でもよく、また、固定部５１の周方向に沿って連続的に配置される、という構成でもよい。
【００７５】
螺合部５４は、筒状に形成されている。そして、螺合部５４は、固定部５１の内部に配置されている。そして、固定部５１の一端部と螺合部５４の一端部とは、当接部５３により連結されている。これにより、螺合部５４は、当接部５３から投影レンズ１５ａに向けて突出している。そして、鏡筒１１ｂの先端側は、固定部５１と螺合部５４との間の隙間に挿入されている。また、螺合部５４は、内周部に保持体６の外周部と螺合する雌ネジ機構を備えている。
【００７６】
支持部５５は、螺合部５４の他端部から径方向の内方に突出している。なお、支持部５５は、螺合部５４の周方向に沿って断続的に配置される、という構成でもよく、また、螺合部５４の周方向に沿って連続的に配置される、という構成でもよい。
【００７７】
保持体６は、内部が光路となるように、環状に形成されている。また、保持体６は、外周部に、螺合部５４の内周部と螺合する雄ネジ機構を備えている。そして、保持体６は、外周部が螺合部５４の外周と螺合することにより、支持部５５との間で位相変調素子３を挟持して保持している。
【００７８】
以上より、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、空間変調素子１４ａの一つの画素から出射される光は、複数の複屈折部３２に亘って透過している。これにより、一つの画素から出射される光が、直線偏光した光であっても、少なくとも一つの複屈折部３２により、当該光の少なくとも一部は、楕円偏光又は円偏光した光となる。したがって、一つの画素から出射された光が、複数の偏光状態が混在した状態となり、可干渉性が低下するため、スペックルノイズが、低減する。
【００７９】
また、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、接続部４が、位相変調素子３を画像投影装置１０に接続するため、画像投影装置１０から出射される光が、位相変調素子３を透過する。そして、位相変調素子３が複屈折性を有する複屈折部を複数備えている、直線偏光した光は、位相変調素子３を透過することにより、複数の楕円偏光又は円偏光した光となる。これにより、位相変調素子３から出射された光が、複数の偏光状態が混在した状態となり、可干渉性が低下するため、既存の画像投影装置１０に対しても、スペックルノイズの低減を図ることができる。
【００８０】
また、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、鏡筒１１ｂから光を出射する画像投影装置１０に対し、接続部４は、鏡筒１１ｂの先端部に当接部５３を当接した状態で、位相変調素子３を画像投影装置１０に接続する。これにより、位相変調素子３が鏡筒１１ｂに対して位置決めできるため、画像投影装置１０から出射される光が位相変調素子３の所望の位置を透過する。
【００８１】
また、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、支持部５５が、鏡筒１１ｂの内部で位相変調素子３を支持するため、位相変調素子３を鏡筒１１ｂの内部に配置させることができる。これにより、位相変調素子３を投影レンジ１５に接近させることができるため、位相変調素子３の大きさ（寸法）が大きくなることを抑制できる。
【００８２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明に係る画像投影システム１における第４の実施形態について、図１１を参酌して説明する。なお、図１１において、図１〜図５の符号と同一の符号を付した部分は、第１実施形態と略同様の構成又は要素を表し、その説明は、繰り返さない。
【００８３】
本実施形態に係る画像投影システム１は、第１実施形態に係る画像投影システム１に対して、光学側光学系１３の構成、画像光学系１４の構成、及び位相変調器２の配置で相違している。したがって、光学側光学系１３の構成、画像光学系１４の構成、及び位相変調器２の配置について、以下に説明する。
【００８４】
図１１に示すように、光源側光学系１３は、インテグレータ光学系１３ａ及び反射ミラー１３ｂの他に、ダイクロイックミラー１３ｃ，１３ｃを備えている。そして、ダイクロイックミラー１３ｃ，１３は、各レーザ光源装置１２ａ〜１２ｃから出射されたレーザ光の進行方向１０１〜１０３を一致させている。そして、一致された進行方向１０１〜１０３は、位相変調素子３を透過する際の光の進行方向でもある。
【００８５】
画像光学系１４は、光学側光学系１３から出射された光を変調することで、光画像にする空間変調素子１４ａを備えている。本実施形態においては、各空間変調素子１４ａは、デジタルマイクロミラーデバイスである。また、画像光学系１４は、全反射プリズム１４ｆと、ダイクロイックプリズム１４ｇとを備えている。
【００８６】
全反射プリズム１４ｆは、入射された光を反射して、ダイクロイックプリズム１４ｇに向けて出射する。そして、ダイクロイックプリズム１４ｇは、その光を色分離して、分離した光を各空間変調素子１４ａに向けて出射する。その後、ダイクロイックプリズム１４ｇは、各空間変調素子１４ａで反射された光（光画像）を入射し、その光を合成した後、全反射プリズム１４ｆに向けて出射する。そして、全反射プリズム１４ｆは、その光を透過して投影光学系１５に向けて出射する。
【００８７】
空間変調素子１４ａは、複数の画素を備えている。そして、空間変調素子１４ａは、複数の画素にそれぞれ入射される光を変調することにより、光画像を生成している。具体的には、空間変調素子１４ａは、各画素に対応するマイクロミラーの傾斜状態を制御している。
【００８８】
本実施形態に係る位相変調器２は、レーザ光源部１２と画像光学系１４との間、具体的には、光学側光学系１３のインテグレータ光学系１３ａと反射ミラー１３ｂとの間に、配置されている。そして、位相変調器２から出射された光は、反射ミラー１３ｂ、全反射プリズム１４ｆ及びダイクロイックプリズム１４ｇを経由して、各空間変調素子１４ａに入射される。
【００８９】
なお、本実施形態に係る位相変調器２は、第１実施形態に係る位相変調器２と同様に、位相変調素子３及び接続部４を備えている。即ち、位相変調素子３は、屈折率の異なる媒質３２ａ，３２ｂがストライプ状に並列されることで複屈折性を有し且つ並列される方向に光学軸を有する複屈折部３２を複数備えている。そして、各複屈折部３２の光学軸は、隣接する他の複屈折部３２の光学軸と交差している。
【００９０】
ここで、位相変調素子３における各複屈折部３２の領域は、空間変調素子１４ａの一つの画素に入射される光に相当する光が位相変調素子３を透過する領域よりも、小さくなっている。これにより、位相変調素子３を透過する光のうち、後に空間変調素子１４ａの一つの画素に入射される光に相当する光は、複数の複屈折部３２に亘って透過している。
【００９１】
以上より、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、位相変調素子３に入射される光のうち、後に一つの画素に入射される光に相当する光は、複数の複屈折部３２に亘って透過している。そして、各複屈折部３２の光学軸は、隣接する他の複屈折部３２の光学軸と交差している。
【００９２】
これにより、光が位相変調素子３に入射される際に、一つの画素に入射される光に相当する光が直線偏光した光である場合に、少なくとも一つの複屈折部３２により、当該光の少なくとも一部は、楕円偏光又は円偏光した光となる。したがって、一つの画素から出射された光が、複数の偏光状態が混在した状態となり、可干渉性が低下するため、スペックルノイズが低減する。
【００９３】
また、本実施形態に係る画像投影システム１によれば、各複屈折部３２の領域は、一つの画素に入射され光に相当する光が位相変調素子３を透過する領域よりも、小さくなっている。これにより、位相変調素子３と空間変調素子１４ａとの位置関係に関わらず、一つの画素に入射される光に相当する光は、必ず、複数の複屈折部３２に亘って透過することになる。
【００９４】
なお、本発明に係る画像投影システムは、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明に係る画像投影システムは、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記した複数の実施形態の各構成や各方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る各構成や各方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
【００９５】
上記実施形態に係る画像投影システム１においては、複数の複屈折部３２は、同じ大きさであり且つ同じ形状（正方形）である、という構成である。しかしながら、本発明に係る画像投影システムは、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る画像投影システムにおいては、複数の複屈折部３２は、図１２に示すように、異なる大きさである、という構成でもよい。また、複数の複屈折部３２は、図１３に示すように、異なる大きさであり且つ異なる形状である、という構成でもよい。
【００９６】
また、上記実施形態に係る画像投影システム１においては、複屈折部３２の領域は、一つの画素から出射される光が位相変調素子３を透過する領域よりも、小さい（又は、一つの画素に入射される光に相当する光が位相変調素子３を透過する領域よりも、小さい）、という構成である。しかしながら、本発明に係る画像投影システムは、斯かる構成に限られない。
【００９７】
例えば、本発明に係る画像投影システムにおいては、複屈折部３２の領域は、一つの画素から出射される光が位相変調素子３を透過する領域よりも、大きい（又は、一つの画素に入射される光に相当する光が位相変調素子３を透過する領域よりも、大きい）、という構成でもよい。要するに、本発明に係る画像投影システムにおいては、一つの画素から出射される光が、複数の複屈折部３２に亘って透過する（一つの画素に入射される光に相当する光が、複数の複屈折部３２に亘って透過する）、という構成であればよい。
【００９８】
また、本発明に係る画像投影システム１においては、位相変調素子３の配置は、上記実施形態に係る位相変調素子３の配置に限定されない。例えば、位相変調素子３は、画像投影装置１０とスクリーン１００との間であって、画像投影装置１０と離間して配置される、という構成でもよい。
【００９９】
一例として、画像投影装置１０が透光性の窓部を有する部屋の中に配置され、画像投影装置１０から出射された光が窓部を透過してスクリーン１００に投影される、という構成に対し、位相変調素子３は、窓部に配置される、という構成でもよい。また、位相変調素子３は、画像投影装置１０と窓部との間に配置され、画像投影装置１０及び窓部とそれぞれ離間して配置される、という構成でもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１…画像投影システム、２…位相変調器、３…位相変調素子、３ａ…複屈折性を有する領域、４…接続部、５…接続部本体、６…保持体、９…締結部材、１０…画像投影装置、１１…装置本体、１１ａ…筐体、１１ｂ…鏡筒、１２…レーザ光源部、１２ａ…第１レーザ光源装置、１２ｂ…第２レーザ光源装置、１２ｃ…第３レーザ光源装置、１３…光源側光学系、１３ａ…インテグレータ光学系、１３ｂ…反射ミラー、１３ｃ…ダイクロイックミラー、１４…画像光学系、１４ａ…空間変調素子、１４ｂ…偏光ビームスプリッタ、１４ｃ…色合成部材、１４ｄ…ダイクロイックミラー、１４ｅ…反射ミラー、１４ｆ…全反射プリズム、１４ｇ…ダイクロイックプリズム、１５…投影光学系、１５ａ…投影レンズ、３１…ベース部、３２…複屈折部、３２ａ…第１の媒質、３２ｂ…第２の媒質、３３…反射防止層、５１…固定部、５２…環状部、５３…当接部、５４…螺合部、５５…支持部、１００…スクリーン、１０１，１０２，１０３，１０４…光の進行方向、１１０…１画素光領域
【図１】
2015161917.tif 000003
【図２】
2015161917.tif 000004
【図３】
2015161917.tif 000005
【図４】
2015161917.tif 000006
【図５】
2015161917.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015161917.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015161917.tif 000011
【図１０】
2015161917.tif 000012
【図１１】
2015161917.tif 000013
【図１２】
2015161917.tif 000014
【図１３】
2015161917.tif 000015