(57)【要約】【課題】コリメートの精度を向上させる。【解決手段】照明装置４０は、入射されたコヒーレント光を拡散させる光学素子５０と、コヒーレント光が光学素子上を走査するように、光学素子にコヒーレント光を照射する照射装置６０と、光学素子で拡散されたコヒーレント光により重ねて照明される所定の領域と、を備える。照射装置６０は、コヒーレント光を第１方向に走査させる第１走査部材６６と、第１走査部材で走査されたコヒーレント光を、第１方向に交差する第２方向に走査させる第２走査部材６７と、第１走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光が平行化され、かつ第２走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光が平行化されるように、第２走査部材から出射されたコヒーレント光をコリメートして光学素子に導光するコリメータ光学系６２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射されたコヒーレント光を拡散させる光学素子と、
コヒーレント光が前記光学素子上を走査するように、前記光学素子にコヒーレント光を照射する照射装置と、
前記光学素子で拡散されたコヒーレント光により重ねて照明される所定の領域と、を備え、
前記照射装置は、
前記コヒーレント光を第１方向に走査させる第１走査部材と、
前記第１走査部材で走査されたコヒーレント光を、前記第１方向に交差する第２方向に走査させる第２走査部材と、
前記第１走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光が平行化され、かつ前記第２走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光が平行化されるように、前記第２走査部材から出射されたコヒーレント光をコリメートして前記光学素子に導光するコリメータ光学系と、を備える照明装置。
【請求項２】
前記コリメータ光学系は、それぞれ異なる方向に連続的に曲率が変化する光学部材を複数有する請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数の光学部材のうち少なくとも一つはシリンドリカルレンズである請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の光学部材は、互いに異なる方向に連続的に曲率が変化する第１シリンドリカルレンズおよび第２シリンドリカルレンズを有し、
前記第１シリンドリカルレンズは、前記第１走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化し、
前記第２シリンドリカルレンズは、前記第２走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化する請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第１走査部材は、前記第１シリンドリカルレンズの前側焦点位置に配置され、
前記第２走査部材は、前記第２シリンドリカルレンズの前側焦点位置に配置される請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記コリメータ光学系は、互いに交差する２方向に対してそれぞれ曲率が連続的に変化するトーリック面を有し、
前記トーリック面は、前記第２走査部材で走査されたコヒーレント光を反射または屈折させてコリメートする請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
前記トーリック面は、一方向に対して曲率が連続的に変化する第１曲率変化部と、前記一方向に交差する方向に対して曲率が連続的に変化する第２曲率変化部と、を有し、
前記第１走査部材は、前記トーリック面の前記第１曲率変化部の前側焦点位置に配置され、
前記第２走査部材は、前記トーリック面の前記第２曲率変化部の前側焦点位置に配置される請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光学素子で拡散されたコヒーレント光を、前記所定の領域内の全域に集光する集光光学系を備える請求項１乃至７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項９】
前記光学素子は、複数の要素レンズを有するレンズアレイである請求項１乃至８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１０】
前記光学素子は、ホログラム記録媒体である請求項１乃至８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の照明装置と、
前記所定の領域に配置され、前記所定の領域を通過するコヒーレント光によって照明されて、変調画像を生成する光変調器と、
前記変調画像を拡散面に投射する投射光学系と、を備える投射装置。
【請求項１２】
入射されたコヒーレント光を第１方向に走査させる第１走査部材と、
前記第１走査部材で走査されたコヒーレント光を、前記第１方向に交差する第２方向に走査させる第２走査部材と、
前記第２走査部材から出射されたコヒーレント光を平行化するコリメータ光学系と、を備え、
前記コリメータ光学系は、前記第１走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化するとともに、前記第２走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化する照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光を走査させる照明装置、投射装置および照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズアレイやホログラム記録媒体等の光学素子で拡散されたコヒーレント光にて被照明領域を重ねて照明する照明装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
レーザ光を二次元方向に走査させる際には、ガルバノスキャナ（ガルバノミラー）やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等の光走査装置が用いられる（特許文献２参照）。光走査装置から出射されるレーザ光は、多少なりとも拡散してしまうため、光走査装置から出射されたレーザ光をコリメータレンズで平行化（コリメート）した後に、集光光学系で集光させてビーム径を絞ることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−５８７１２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＭＥＭＳミラーは、それ単体で二次元方向にレーザ光を走査させることができるため、二次元方向にレーザ光を走査させる軸位置がずれることがなく、ＭＥＭＳミラーから出射されたレーザ光をコリメートすることも容易である。一方、ガルバノスキャナは、二次元の各軸方向に別個にガルバノミラーを設けており、各軸の発散点である走査中心位置が各軸ごとにわずかにずれてしまう。よって、光走査装置から出射された光を一つのコリメータレンズで完全にコリメートすることは困難である。
【０００６】
このため、光走査装置の光軸後方に、レンズアレイ等の拡散素子とフィールドレンズを配置する場合、フィールドレンズにて集光される照明領域は、必ずしも被照明領域ＬＺと一致せず、各レーザ光の照明範囲が完全に重なり合わなくなるため、被照明領域ＬＺの明るさにムラが生じ、均一化照明が実現できなくなる。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コリメートの精度を向上させた照明装置、投射装置および照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、入射されたコヒーレント光を拡散させる光学素子と、
コヒーレント光が前記光学素子上を走査するように、前記光学素子にコヒーレント光を照射する照射装置と、
前記光学素子で拡散されたコヒーレント光により重ねて照明される所定の領域と、を備え、
前記照射装置は、
前記コヒーレント光を第１方向に走査させる第１走査部材と、
前記第１走査部材で走査されたコヒーレント光を、前記第１方向に交差する第２方向に走査させる第２走査部材と、
前記第１走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光が平行化され、かつ前記第２走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光が平行化されるように、前記第２走査部材から出射されたコヒーレント光をコリメートして前記光学素子に導光するコリメータ光学系と、を備える照明装置が提供される。
【０００８】
前記コリメータ光学系は、それぞれ異なる方向に連続的に曲率が変化する光学部材を複数有していてもよい。
【０００９】
前記複数の光学部材のうち少なくとも一つはシリンドリカルレンズでもよい。
【００１０】
前記複数の光学部材は、互いに異なる方向に連続的に曲率が変化する第１シリンドリカルレンズおよび第２シリンドリカルレンズを有し、
前記第１シリンドリカルレンズは、前記第１走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化し、
前記第２シリンドリカルレンズは、前記第２走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化してもよい。
【００１１】
前記第１走査部材は、前記第１シリンドリカルレンズの前側焦点位置に配置され、
前記第２走査部材は、前記第２シリンドリカルレンズの前側焦点位置に配置されてもよい。
【００１２】
前記コリメータ光学系は、互いに交差する２方向に対してそれぞれ曲率が連続的に変化するトーリック面を有し、
前記トーリック面は、前記第２走査部材で走査されたコヒーレント光を反射または屈折させてコリメートしてもよい。
【００１３】
前記トーリック面は、一方向に対して曲率が連続的に変化する第１曲率変化部と、前記一方向に交差する方向に対して曲率が連続的に変化する第２曲率変化部と、を有し、
前記第１走査部材は、前記トーリック面の前記第１曲率変化部の前側焦点位置に配置され、
前記第２走査部材は、前記トーリック面の前記第２曲率変化部の前側焦点位置に配置されてもよい。
【００１４】
前記光学素子で拡散されたコヒーレント光を、前記所定の領域内の全域に集光する集光光学系を備えてもよい。
【００１５】
前記光学素子は、複数の要素レンズを有するレンズアレイでもよい。
【００１６】
前記光学素子は、ホログラム記録媒体でもよい。
【００１７】
本発明の他の一態様では、上述した照明装置と、
前記所定の領域に配置され、前記所定の領域を通過するコヒーレント光によって照明されて、変調画像を生成する光変調器と、
前記変調画像を拡散面に投射する投射光学系と、を備える投射装置が提供される。
【００１８】
本発明の一態様では、入射されたコヒーレント光を第１方向に走査させる第１走査部材と、
前記第１走査部材で走査されたコヒーレント光を、前記第１方向に交差する第２方向に走査させる第２走査部材と、
前記第２走査部材から出射されたコヒーレント光を平行化するコリメータ光学系と、を備え、
前記コリメータ光学系は、前記第１走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化するとともに、前記第２走査部材の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化する照射装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、コリメートの精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置４０を組み込んだ投射装置２０の概略構成を示す図。
【図２】光走査装置６５内の第１走査部材６６および第２走査部材６７の光走査方向を示す図。
【図３】（ａ）は図２のＸ軸方向から見た光学投影図、（ｂ）は図２のＺ軸方向から見た光学投影図。
【図４】（ａ）はトーリック面の一例を示す図、（ｂ）はトロイダルレンズの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る照明装置４０を組み込んだ投射装置２０の概略構成を示す図である。図１の投射装置２０は、光学素子５０と、照射装置６０と、フィールドレンズ（集光光学系）７０と、光変調器３０と、投射光学系８０とを備えている。照射装置６０と、光学素子５０と、フィールドレンズ７０とで照明装置４０が構成される。より詳細には、照明装置４０は、照射装置６０、光学素子５０、フィールドレンズ７０、および光変調器３０に重ねて配置される被照明領域ＬＺを含むように構成されている。
【００２２】
照射装置６０は、光学素子５０にコヒーレント光を照射して、光学素子５０上を走査させる。照射装置６０は、コヒーレント光を出射するレーザ光源６１と、レーザ光源６１から出射されたコヒーレント光を光学素子５０の表面上で走査させる光走査装置６５と、コリメータ光学系６２とを有する。
【００２３】
光走査装置６５は、入射されたコヒーレント光を光学素子５０上の二次元方向に光走査する。光走査装置６５は、第１走査部材６６と、第２走査部材６７とを有する。
【００２４】
第１走査部材６６は、入射されたコヒーレント光を第１方向に走査させる。第２走査部材６７は、第１走査部材６６で走査されたコヒーレント光を、第１方向に交差する第２方向に走査させる。第２方向は、典型的には第１方向に直交する方向である。第１走査部材６６と第２走査部材６７のそれぞれは、例えば反射ミラーで構成されており、入射されたコヒーレント光を反射ミラーにて反射する。
【００２５】
図２は光走査装置６５内の第１走査部材６６および第２走査部材６７の光走査方向を示す図である。また、図３（ａ）は図２のＸ軸方向から見た光学投影図、図３（ｂ）は図２のＺ軸方向から見た光学投影図である。
【００２６】
第１走査部材６６と第２走査部材６７はそれぞれ、互いに直交する方向に回転する回転軸６６ａ，６７ａを有する。図２では、第１走査部材６６の回転軸６６ａはＺ軸方向に延び、第２走査部材６７の回転軸６７ａはＸ軸方向に延びる例を示している。また、図２では、レーザ光源６１から第１走査部材６６に入射されるコヒーレント光の入射方向をＸ軸方向、第２走査部材６７から出射されるコヒーレント光の主光線方向をＺ軸方向、Ｘ軸とＺ軸に互いに直交する右ねじ方向をＹ軸方向としている。
【００２７】
レーザ光源６１からのコヒーレント光は、まず第１走査部材６６に照射されて、Ｙ軸方向を中心方向とする所定範囲の角度方向に反射される。第１走査部材６６は、その回転軸６６ａの周りに所定の振れ角で正逆回転しており、第１走査部材６６で反射されたコヒーレント光は、第２走査部材６７上で線状の軌跡を描く。第２走査部材６７は、その回転軸６７ａの周りに所定の振れ角で正逆回転しており、第２走査部材６７で反射されたコヒーレント光は、コリメータ光学系６２の入射面６２ａを二次元方向に走査する軌跡を描く。
【００２８】
コリメータ光学系６２は、第２走査部材６７から出射されたコヒーレント光をコリメートして光学素子５０に導光する。すなわち、コリメータ光学系６２は、第１走査部材６６の走査中心位置からのコヒーレント光が平行化され、かつ第２走査部材６７の走査中心位置からのコヒーレント光が平行化されるように、第２走査部材６７からのコヒーレント光をコリメートする。ここで、走査中心位置とは、第１走査部材６６または第２走査部材６７の走査範囲の中間位置であり、第１走査部材６６および第２走査部材６７はそれぞれ、走査中心位置から正逆方向に等しい回転角度で回転する。
【００２９】
本実施形態では、光走査装置６５内に第１走査部材６６と第２走査部材６７を設けて、コヒーレント光を光走査装置６５で二次元方向に走査させることを念頭に置いているが、第２走査部材６７の光軸後方に一つのコリメートレンズを設けただけでは、光走査装置６５から出射されるコヒーレント光を完全に平行化するのは困難である。その理由は、第１走査部材６６の走査中心位置からコリメートレンズまでの光学距離すなわち光路長と、第２走査部材６７の走査中心位置からコリメートレンズまでの光学距離すなわち光路長とが異なるためである。
【００３０】
よって、本実施形態では、図１に示すように、コリメータ光学系６２に２つのシリンドリカルレンズ（以下、第１シリンドリカルレンズ６３と第２シリンドリカルレンズ６４）を設けている。第１シリンドリカルレンズ６３と第２シリンドリカルレンズ６４は、互いに交差する方向、典型的には互いに直交する方向に連続的に曲率が変化するシリンドリカル面を有する。
【００３１】
第１シリンドリカルレンズ６３は第１走査部材６６に対応づけて設けられており、第１走査部材６６は第１シリンドリカルレンズ６３の前側焦点位置に配置されている。同様に、第２シリンドリカルレンズ６４は第２走査部材６７に対応付けて設けられており、第２走査部材６７は第２シリンドリカルレンズ６４の前側焦点位置に配置されている。第１シリンドリカルレンズ６３は、第１走査部材６６の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化することができる。第２シリンドリカルレンズ６４は、第２走査部材６７の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化することができる。
【００３２】
図１では、第１シリンドリカルレンズ６３よりも光軸後方側に第２シリンドリカルレンズ６４を配置しているが、第１シリンドリカルレンズ６３のレンズ形状と第２シリンドリカルレンズ６４のレンズ形状によっては、第１シリンドリカルレンズ６３と第２シリンドリカルレンズ６４の配置場所が入れ替わることもありうる。以下では、図１の順序に第１シリンドリカルレンズ６３と第２シリンドリカルレンズ６４が配置される例を説明する。
【００３３】
第２走査部材６７で反射されたコヒーレント光は、第１シリンドリカルレンズ６３に入射されて、拡散角度が抑制されて第２シリンドリカルレンズ６４に入射される。第２シリンドリカルレンズ６４は、入射されたコヒーレント光の拡散角度をさらに抑制して、平行化されたコヒーレント光を出射する。第２シリンドリカルレンズ６４から出射されたコヒーレント光は、ほぼ完全にコリメートされた状態で光学素子に入射される。
【００３４】
光学素子５０は、入射されたコヒーレント光を拡散させるものであり、例えばホログラム記録媒体、レンズアレイまたは拡散板等からなる拡散部材である。光学素子５０上で拡散されたコヒーレント光は、フィールドレンズ７０に入射されて、ある程度拡散角度が抑制された後に、被照明領域ＬＺを重ねて照明する。光学素子５０上で拡散されたコヒーレント光の拡散範囲が被照明領域ＬＺと同程度の場合には、フィールドレンズ７０を省略することができる。よって、フィールドレンズ７０は、必須の構成部材ではない。
【００３５】
光変調器は、被照明領域ＬＺに重ねて、あるいは被照明領域ＬＺより光軸後方側に配置されている。本実施形態における光変調器３０としては、例えば、透過型の液晶マイクロディスプレイ例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）を用いることができる。この場合、照明装置４０によって面状に照明される液晶マイクロディスプレイが、画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、液晶マイクロディスプレイ上に変調画像が形成される。こうして得られた変調画像（映像光）は、投射光学系８０によって、必要に応じて変倍されて拡散スクリーン１５へ投射される。拡散スクリーン１５に投射される変調画像のスペックルパターンは時間的に変化するため、スペックルは不可視化される。
【００３６】
あるいは、光変調器３０として、反射型のマイクロディスプレイを用いることも可能である。この場合、光変調器３０での反射光によって変調画像が形成され、光変調器３０へ照明装置４０からコヒーレント光が照射される面と、光変調器３０で生成された変調画像の映像光（反射光）の出射面が同一の面となる。このような反射光を利用する場合、光変調器３０としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などのＭＥＭＳ素子を用いることも可能である。上述した特開２００８−２２４７６０号公報に開示された装置では、ＤＭＤが光変調器３０として利用されている。この他、光変調器３０としては、透過型の液晶パネルを用いることも可能である。
【００３７】
また、光変調器３０の入射面は、照明装置４０がコヒーレント光を照射する被照明領域ＬＺと同一の形状および大きさであることが好ましい。この場合、照明装置４０からのコヒーレント光を、拡散スクリーン１５への映像の表示に高い効率で利用することができるからである。
【００３８】
光変調器３０で生成された変調画像を拡散スクリーン１５に投射する投射光学系８０は、例えば両面凸形状のプロジェクションレンズ８１を有し、光変調器３０で生成された変調画像は、プロジェクションレンズ８１で屈折されて拡散スクリーン１５上に変調画像を投射する。プロジェクションレンズ８１の径や、プロジェクションレンズ８１と光変調器３０との距離や、プロジェクションレンズ８１と拡散スクリーン１５との距離によって、拡散スクリーン１５に投影される変調画像のサイズを調整することができる。図１の拡散スクリーン１５は、透過型であり、投射された変調画像光を拡散する。なお、拡散スクリーン１５は、反射型でもよい。
【００３９】
光変調器３０では、種々の変調画像を生成可能であり、光変調器３０で変調画像を生成して、それを被照明領域ＬＺで照明することで、種々の変調画像を拡散スクリーン上に投射することができる。
【００４０】
レーザ光源６１は、例えばそれぞれ異なる波長帯域のレーザ光を放射する複数のレーザ光源６１を用いてもよい。複数のレーザ光源６１を用いる場合は、各レーザ光源６１からのレーザ光が走査デバイス６５上の同一点を照射するようにする。これにより、光学素子５０は、各レーザ光源６１の照明色が混ざり合った再生照明光で照明されることになる。
【００４１】
レーザ光源６１は、単色のレーザ光源６１でもよいし、発光色の異なる複数のレーザ光源６１でもよい。例えば、赤、緑、青の複数のレーザ光源６１を用いて構成してもよい。
複数のレーザ光源６１を用いる場合は、各レーザ光源６１からのコヒーレント光が走査デバイス６５上の一点に照射されるように各レーザ光源６１を配置すれば、各レーザ光源６１からのコヒーレント光の入射角度に応じた反射角度で反射されて、光学素子５０上に入射され、光学素子５０から別個に回折されて、被照明領域ＬＺ上で重ね合わされて合成色になる。
【００４２】
例えば、赤、緑、青の複数のレーザ光源６１を用いて構成して場合には白色になる。あるいは、各レーザ光源６１ごとに、別個の走査デバイス６５を設けてもよい。
【００４３】
なお、例えば白色で照明する場合は、赤緑青以外の色で発光するレーザ光源６１、例えば、黄色で発光するレーザ光源６１を別個に設けた方が、より白色に近い色を再現できる場合もある。したがって、照射装置６０内に設けるレーザ光源６１の種類は、特に限定されるものではない。
【００４４】
カラーの変調画像を形成する場合には、種々の実現手法が考えられる。光変調器３０がＬＣＯＳなどで構成されていて、各画素ごとにカラーフィルタを有する場合には、被照明領域ＬＺを白色光とすることで、光変調器３０で生成される変調画像をカラー化することができる。
【００４５】
あるいは、例えば、赤色の変調画像を生成する光変調器３０と、緑色の変調画像を生成する光変調器３０と、青色の変調画像を生成する光変調器３０とを近接配置し、これら３つの光変調器３０のそれぞれを照明する３つの被照明領域ＬＺを、順次に光学素子５０からの拡散光で照明するようにしてもよい。これにより、３つの光変調器３０で生成された３色の変調画像が合成されて、カラーの変調画像を生成可能となる。このような時分割駆動の代わりに、３つの光変調器３０で同時に生成した３色の変調画像をプリズム等を用いて合成して、カラーの変調画像を生成してもよい。
【００４６】
上述した投射光学系８０は、主には、光変調器３０の変調画像を拡散スクリーン１５に投影するために設けられている。拡散スクリーン１５を設けることで、スペックルが重ねられて平均化される結果、スペックルが目立たなくなる。
【００４７】
被照明領域ＬＺを基準にして考えると、被照明領域ＬＺ内の各領域には絶えずレーザ光が入射してくるが、走査デバイス６５内の第１走査部材６６と第２走査部材６７を常に回転駆動していることから、被照明領域ＬＺへのレーザ光の入射方向も常に変化し続けることになる。結果として、光変調器３０の透過光または反射光によって形成された変調画像光は、経時的に光路を変化させながら、スクリーン１５の特定の位置に投射されるようになる。
【００４８】
以上のことから、本実施形態による照明装置４０を用いれば、映像を表示しているスクリーン１５上の各位置において時間的にレーザ光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いレーザ光の散乱パターンが多重化されて観察される。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、スクリーン１５に表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
【００４９】
なお、人間によって観察される従来のスペックルには、スクリーン１５上でのレーザ光の散乱を原因とするスクリーン側でのスペックルだけでなく、スクリーンに投射される前におけるレーザ光の散乱を原因とする投射装置側でのスペックルも発生し得る。この投射装置側で発生したスペックルパターンは、光変調器３０を介してスクリーン１５上に投射されることによって、観察者に認識され得るようにもなる。しかしながら、本実施形態では、レーザ光が光学素子５０上を連続的に走査し、そして光学素子５０の各領域に入射したレーザ光が、それぞれ、光変調器３０が重ねられた被照明領域ＬＺの全域を照明するようになる。すなわち、光学素子５０が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域ＬＺ、さらには、光変調器３０を介してスクリーン１５を照明するようになる。このような光学素子５０での新たな波面の形成により、投射装置２０側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。
【００５０】
上述したように、本実施形態では、コヒーレント光は、光学素子５０上を連続的に走査する。これに伴って、照射装置６０から光学素子５０を介して被照明領域ＬＺに入射されるコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、光学素子５０から被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向が僅か（例えば０．数°）だけ変化すれば、被照明領域ＬＺ上に生じるスペックルのパターンも大きく変化し、無相関なスペックルパターンが重畳されることになる。
【００５１】
本実施形態では、被照明領域ＬＺの各位置において時間的にコヒーレント光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さである。したがって、仮に被照明領域ＬＺにスクリーンを配置したとすると、各入射角度に対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて観察者に観察されることから、スクリーンに表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。本実施形態の場合は、被照明領域ＬＺの位置に重ねて光変調器３０を配置し、この光変調器３０から投射光学系８０を介して拡散スクリーン１５に投射しているが、この場合も同様であり、拡散スクリーン１５上で発生するスペックルが重ねられて平均化されるため、拡散スクリーン１５上で発生するスペックルは目立たなくなる。
【００５２】
図１では、コリメータ光学系６２に第１シリンドリカルレンズ６３と第２シリンドリカルレンズ６４を設ける例を示したが、コリメータ光学系６２に２種類のシリンドリカルレンズを設けることは必ずしも必須ではない。すなわち、コリメータ光学系６２は、例えば、それぞれ異なる方向に連続的に曲率が変化する光学部材を複数有していればよい。この場合、複数の光学部材のうち、少なくとも一つはシリンドリカルレンズで構成し、他のレンズは、凸レンズで構成してもよい。あるいは、他のレンズを、凸レンズと凹レンズを組み合わせて構成してもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態に係るコリメータ光学系６２は、一つのレンズで構成することも可能である。この場合、このレンズは、互いに交差する２方向に対してそれぞれ曲率が連続的に変化するトーリック面を有していればよい。このトーリック面６９ａは、図４（ａ）に示すように、第２走査部材６７で走査されたコヒーレント光を反射または屈折させてコリメートする。
【００５４】
図４（ｂ）はトーリック面６９ａを有するトロイダルレンズ６９の一例を示す図である。トーリック面６９ａは、一方向に対して曲率が連続的に変化する第１曲率変化部６９ｂと、一方向に交差する方向に対して曲率が連続的に変化する第２曲率変化部６９ｃとを有する。第１走査部材６６は、トーリック面の第１曲率変化部６９ｂの前側焦点位置に配置される。第２走査部材６７は、トーリック面の第２曲率変化部６９ｃの前側焦点位置に配置される。
【００５５】
コリメータ光学系６２として、トーリック面６９ａを有するトロイダルレンズ６９を用いれば、コリメータ光学系６２に複数のレンズ等を設けなくて済むため、コリメータ光学系６２の構造を簡略化できる。
【００５６】
このように、本実施形態では、照射装置６０内に、それぞれ異なる方向にコヒーレント光を走査する第１走査部材６６および第２走査部材６７と、第２走査部材６７から出射されたコヒーレント光を平行化するコリメータ光学系６２とを設け、コリメータ光学系６２は、第１走査部材６６の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化するとともに第２走査部材６７の走査中心位置からのコヒーレント光を平行化するため、コリメータ光学系６２から出射されるコヒーレント光を精度よくコリメートすることができる。したがって、光走査装置６５が光学素子５０上の任意の場所にコヒーレント光を照射しても、被照明領域ＬＺを精度よく重ねて照明でき、照明ムラを抑制できる。
【００５７】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
２０  投射装置、３０  光変調器、４０  照明装置、５０  光学素子、６０  照射装置、６１  レーザ光源、６２  コリメータ光学系、６３  第１シリンドリカルレンズ、６４  第２シリンドリカルレンズ、６５  走査デバイス、６６  第１の走査部材、６７  第２の走査部材、７０  フィールドレンズ、８０  投射光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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