(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を拡散し得る光学素子と、
コヒーレント光を生成する第１の光源と、
前記第１の光源からの前記コヒーレント光を前記光学素子に向ける走査デバイスと、
前記走査デバイスから前記光学素子に入射して拡散されたコヒーレント光によって照明される空間光変調器と、
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投射面上に投射する第１の投射光学系と、
非可視光を生成する第２の光源と、
走査信号を出力して前記走査デバイスを制御すると共に、画像信号を出力して前記空間光変調器を制御する制御部と、を備え、
前記走査デバイスは、前記制御部からの前記走査信号に応じて、前記第１の光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光を前記光学素子上で走査させると共に、前記第２の光源からの前記非可視光の進行方向を変化させて、当該非可視光を、前記投射面上に投射された変調画像に重なるように前記投射面上で走査させ、
前記光学素子の各位置に入射して拡散されたコヒーレント光は、前記空間光変調器を重ねて照明し、
前記投射面上に投射された変調画像を指し示す指示体によって反射された前記非可視光を検出する検出部を設け、
前記制御部は、前記検出部によって前記非可視光が検出されたタイミングにおける前記走査信号と前記画像信号とに基づいて、前記指示体が指し示した前記変調画像上の位置を特定する
ことを特徴とする投射装置。
【請求項２】
前記走査デバイスは、少なくとも一つの軸線を中心として回動可能である反射面を有するミラーデバイスを含み、前記反射面は、前記第１の光源からの前記コヒーレント光と、前記第２の光源からの前記非可視光とを反射することを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
【請求項３】
前記走査デバイスは、前記非可視光が前記投射面上の平行な複数の直線経路を順に走査するように、前記非可視光の進行方向を変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記走査デバイスで進行方向を変化させられた前記非可視光を、前記投射面上に投射する第２の投射光学系を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項５】
前記光学素子は、反射型または透過型のホログラム記録媒体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項６】
前記光学素子は、レンズアレイであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項７】
前記非可視光は、赤外光であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光を照射する光源を用いた投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン等の投射面上に映像光を投射する投射装置が広く使用されている。また、この投射装置を応用したバーチャルキーボードと称される技術が知られている。この技術は、投射装置により投射面上にキーボードの映像を投射して、その映像の任意の位置をユーザが指で指し示し、ユーザが指し示した位置をキーボードの映像上で特定するものである（例えば、特許文献１参照）。この技術では、投射されたキーボードの映像に非可視光レーザを照射して、キーボードの映像の任意の位置を指し示すユーザの指で反射された非可視光レーザを検出することで、ユーザが指し示した位置に応じた処理を行うようにしている。
【０００３】
典型的な投射装置では、液晶マイクロディスプレイやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）といった空間光変調器を用いて元になる二次元画像を生成し、この二次元画像を投射光学系を利用してスクリーン上に拡大投影することにより、スクリーン上に映像を表示している。
【０００４】
投射装置としては、いわゆる「光学式プロジェクタ」と呼ばれている市販品を含めて、様々な方式のものが提案されている。一般的な光学式プロジェクタでは、高圧水銀ランプなどの白色光源からなる照明装置を用いて液晶ディスプレイ等の空間光変調器を照明し、得られた変調画像をレンズでスクリーン上に拡大投影する方式を採っている。たとえば、下記の特許文献２には、超高圧水銀ランプで発生させた白色光を、ダイクロイックミラーによってＲ，Ｇ，Ｂの三原色成分に分け、これらの光を各原色ごとの空間光変調器へ導き、生成された各原色ごとの変調画像をクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーン上に投影する技術が開示されている。
【０００５】
ただし、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短く、光学式プロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプ交換を行う必要がある。さらには、環境負荷の観点から水銀を使用する高圧水銀ランプの使用は好ましいものとはいえない。また、各原色成分の光を取り出すために、ダイクロイックミラーなどの比較的大型な光学系を利用する必要があるため、装置全体が大型化するという難点がある。
【０００６】
このような問題に対処するため、レーザなどのコヒーレント光源を用いる方式も提案されている。たとえば、産業上で広く利用されている半導体レーザは、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプに比べて極めて長寿命である。また、単一波長の光を生成可能な光源であるため、ダイクロイックミラーなどの分光装置が不要になり、装置全体を小型化できるという利点も有する。
【０００７】
その一方で、レーザ光などのコヒーレント光源を用いる方式には、スペックルの発生といった新たな問題が生じている。スペックル（speckle）は、レーザ光などのコヒーレント光を散乱面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、スクリーン上に発生すると斑点状の輝度ムラ（明るさのムラ）として観察され、ユーザに対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いた場合にスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの散乱反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うことによって生じるものとされている。たとえば、下記の非特許文献１には、スペックルの発生についての詳細な理論的考察がなされている。
【０００８】
このように、コヒーレント光源を用いる方式では、スペックルの発生という固有の問題が生じるため、スペックルの発生を抑制するための技術が提案されている。たとえば、下記の特許文献３には、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を空間光変調器に導くとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６６１４４２２号公報
【特許文献２】特開２００４−２６４５１２号公報
【特許文献３】特開平６−２０８０８９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したとおり、コヒーレント光源を用いた投射装置において、スペックルを低減する技術が提案されているが、これまでに提案された手法では、スペックルを効率的かつ十分に抑制することはできていない。たとえば、前掲の特許文献３に開示されている方法では、レーザ光を散乱板に照射して散乱させてしまうため、一部のレーザ光は映像表示に全く貢献することなく浪費されてしまう。また、スペックル低減のために散乱板を回転させる必要があるが、そのような機械的な回転機構は比較的大型の装置となり、また、電力消費も大きくなる。更に、散乱板を回転させたとしても、照明光の光軸の位置は変わらないため、スクリーン上での拡散に起因して発生するスペックルを十分に抑制することはできない。
【００１２】
さらに、投射装置により投射された映像光におけるユーザが指し示した位置を赤外線レーザ等によって特定するためには、映像光用の光学系とは別に、投射された映像上を赤外線レーザが走査できるようにするための光走査デバイスを含む光学系を用意しなければならない。従って、投射装置は大型且つ高価になってしまう。
【００１３】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、映像光を投射する投射面上でのスペックルを目立たなくさせることができると共に、小型且つ低コストである投射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】
【００１４】
本発明による投射装置は、
コヒーレント光を拡散し得る光学素子と、
コヒーレント光を生成する第１の光源と、
前記第１の光源からの前記コヒーレント光を前記光学素子に向ける走査デバイスと、
前記走査デバイスから前記光学素子に入射して拡散されたコヒーレント光によって照明される空間光変調器と、
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投射面上に投射する第１の投射光学系と、
非可視光を生成する第２の光源と、
走査信号を出力して前記走査デバイスを制御すると共に、画像信号を出力して前記空間光変調器を制御する制御部と、を備え、
前記走査デバイスは、前記制御部からの前記走査信号に応じて、前記第１の光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光を前記光学素子上で走査させると共に、前記第２の光源からの前記非可視光の進行方向を変化させて、当該非可視光を、前記投射面上に投射された変調画像に重なるように前記投射面上で走査させ、
前記光学素子の各位置に入射して拡散されたコヒーレント光は、前記空間光変調器を重ねて照明し、
前記投射面上に投射された変調画像を指し示す指示体によって反射された前記非可視光を検出する検出部を設け、
前記制御部は、前記検出部によって前記非可視光が検出されたタイミングにおける前記走査信号と前記画像信号とに基づいて、前記指示体が指し示した前記変調画像上の位置を特定することを特徴とする。
【００１５】
本発明による投射装置において、
前記走査デバイスは、少なくとも一つの軸線を中心として回動可能である反射面を有するミラーデバイスを含み、前記反射面は、前記第１の光源からの前記コヒーレント光と、前記第２の光源からの前記非可視光とを反射してもよい。
【００１６】
本発明による投射装置において、
前記走査デバイスは、前記非可視光が前記投射面上の平行な複数の直線経路を順に走査するように、前記非可視光の進行方向を変化させてもよい。
【００１７】
本発明による投射装置において、
前記走査デバイスで進行方向を変化させられた前記非可視光を、前記投射面上に投射する第２の投射光学系を備えてもよい。
【００１８】
本発明による投射装置において、前記光学素子は、反射型または透過型のホログラム記録媒体であってもよい。
【００１９】
本発明による投射装置において、前記光学素子は、レンズアレイであってもよい。
【００２０】
本発明による投射装置において、前記非可視光は、赤外光であってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、映像光を投射する投射面上でのスペックルを効果的に目立たなくさせることができると共に、投射装置を小型化且つ低コスト化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る投射装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、照明装置を示す図である。
【図３】図３は、図２の照明装置の光学素子をなすホログラム記録媒体を作製するための露光方法を説明するための図である。
【図４】図４は、図３の露光方法を経て作製されたホログラム記録媒体の作用を説明するための図である。
【図５】図５は、走査経路を説明するための斜視図である。
【図６】図６は、ミラーデバイスを一軸回動させる一変形例を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００２４】
本発明の一実施形態に係る投射装置は、例えば、バーチャルキーボード等を投射するプロジェクタに適用可能である。
【００２５】
図１は一実施形態に係る投射装置２０の概略構成を示すブロック図である。図１の投射装置２０は、光学素子５０と、照射装置６０と、空間光変調器３０と、第１の投射光学系２５と、光源７１と、第２の投射光学系７２と、検出部７３と、制御部７４と、を備えている。本明細書では、光学素子５０と照射装置６０とを合わせたものを照明装置４０と呼ぶ。
【００２６】
まず、コヒーレント光からなる映像光を投射面１５に投射する構成について説明し、次に、投射された映像光におけるユーザが指し示した位置を特定する構成について説明する。
【００２７】
照明装置４０は、仮想面上に位置する被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明する。このコヒーレント光は可視光である。空間光変調器３０は、被照明領域ＬＺと重なる位置に配置され照明装置４０によってコヒーレント光で照明される。第１の投射光学系２５は、空間光変調器３０からのコヒーレント光を投射面１５に投射する。
【００２８】
空間光変調器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空間光変調器３０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、空間光変調器３０をなすディスプレイの画面上に変調画像が形成されるようになる。空間光変調器３０は、制御部７４から供給された画像信号に応じて変調画像を生成する。こうして得られた変調画像（映像光）は、第１の投射光学系２５によって、等倍で或いは変倍されてスクリーン等の投射面１５へ投射される。これにより、変調画像が投射面１５上に等倍で或いは変倍、通常、拡大されて表示され、ユーザは当該画像を観察することができる。この投射面１５は、スクリーンに限らず、例えば、机の上面や室内の壁面等でもよい。
【００２９】
なお、空間光変調器３０としては、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、空間光変調器３０での反射光によって変調画像が形成され、空間光変調器３０へ照明装置４０からコヒーレント光が照射される面と、空間光変調器３０から変調画像をなす映像光が進みでる面が同一の面となる。このような反射光を利用する場合、空間光変調器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。上述した特許文献３に開示された装置では、ＤＭＤが空間光変調器として利用されている。
【００３０】
また、空間光変調器３０の入射面は、照明装置４０によってコヒーレント光を照射される被照明領域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、投射面１５への映像の表示に高い利用効率で利用することができるからである。
【００３１】
投射面１５としてスクリーンを用いる場合、投射面１５は、透過型スクリーンであってもよいし、反射型スクリーンであってもよい。投射面１５が反射型スクリーンである場合には、ユーザは、投射面１５に関して投射装置２０と同じ側から、投射面１５で反射されるコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。一方、投射面１５が透過型スクリーンである場合、ユーザは、投射面１５に関して投射装置２０とは反対の側から、投射面１５を透過したコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。
【００３２】
ところで、投射面１５に投射されたコヒーレント光は、拡散され、ユーザに映像として認識されるようになる。この際、投射面１５上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。ただし、ここで説明する投射装置２０では、以下に説明する照明装置４０が、時間的に角度変化するコヒーレント光で、空間光変調器３０が重ねられている被照明領域ＬＺを照明するようになっている。より具体的には、以下に説明する照明装置４０は、コヒーレント光からなる拡散光で被照明領域ＬＺを照明するが、この拡散光の入射角度が経時的に変化していく。この結果、投射面１５上でのコヒーレント光の拡散パターンも時間的に変化するようになり、コヒーレント光の拡散で生じるスペックルが時間的に重畳されて目立たなくなる。以下、このような照明装置４０について、さらに詳細に説明する。
【００３３】
図１および図２に示された照明装置４０は、コヒーレント光を拡散してコヒーレント光の進行方向を被照明領域ＬＺへ向ける光学素子５０と、光学素子５０へコヒーレント光を照射する照射装置６０と、を有している。光学素子５０は、散乱板６の像５を再生し得るホログラム記録媒体５５を含んでいる。図示する例では、光学素子５０はホログラム記録媒体５５から形成されている。
【００３４】
図示する例で光学素子５０をなしているホログラム記録媒体５５は、照射装置６０から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体５５は、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板６の像５を再生することができるようになっている。
【００３５】
一方、照射装置６０は、コヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０へコヒーレント光を照射する。したがって、ある瞬間に、照射装置６０によってコヒーレント光を照射されているホログラム記録媒体５５上の領域は、ホログラム記録媒体５５の表面の一部分であって、とりわけ図示する例では、点と呼ばれるべき微小領域となっている。
【００３６】
そして、照射装置６０から照射されてホログラム記録媒体５５上を走査するコヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上の各位置（各点または各領域（以下、同じ））に、当該ホログラム記録媒体５５の回折条件を満たすような入射角度で、入射するようになっている。とりわけ、図２に示すように、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生するようになっている。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて、被照明領域ＬＺに入射するようになる。
【００３７】
このようなコヒーレント光の回折作用を可能にするホログラム記録媒体５５として、図示する例では、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラムが用いられている。このホログラム記録媒体５５は、図３に示すように、実物の散乱板６からの散乱光を物体光Ｌｏとして用いて作製されている。図３には、ホログラム記録媒体５５をなすようになる感光性を有したホログラム感光材料５８に、互いに干渉性を有したコヒーレント光からなる参照光Ｌｒと物体光Ｌｏとが露光されている状態が、示されている。
【００３８】
参照光Ｌｒは、例えば、特定波長域のレーザ光を発振するレーザ光源からのレーザ光が用いられており、レンズからなる集光素子７を透過してホログラム感光材料５８に入射する。図３に示す例では、参照光Ｌｒをなすようになるレーザ光が、集光素子７の光軸と平行な平行光束として、集光素子７へ入射する。参照光Ｌｒは、集光素子７を透過することによって、それまでの平行光束から収束光束に整形（変換）され、ホログラム感光材料５８へ入射する。この際、収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰは、ホログラム感光材料５８を越えた位置にある。すなわち、ホログラム感光材料５８は、集光素子７と、集光素子７によって集光された収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰと、の間に配置されている。
【００３９】
次に、物体光Ｌｏは、たとえばオパールガラスからなる散乱板６からの散乱光として、ホログラム感光材料５８に入射する。ここでは作製されるべきホログラム記録媒体５５が反射型なので、物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒとは反対側の面からホログラム感光材料５８へ入射する。物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒと干渉性を有している必要がある。したがって、例えば、同一のレーザ光源から発振されたレーザ光を分割して、分割された一方を上述の参照光Ｌｒとして利用し、他方を物体光Ｌｏとして使用することができる。
【００４０】
図３に示す例では、散乱板６の板面への法線方向と平行な平行光束が、散乱板６へ入射して散乱され、そして、散乱板６を透過した散乱光が物体光Ｌｏとしてホログラム感光材料５８へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板６として用いた場合に、散乱板６からの物体光Ｌｏが、ホログラム感光材料５８に概ね均一な光量分布で入射することが可能となる。またこの方法によれば、散乱板６による散乱の度合いにも依存するが、ホログラム感光材料５８の各位置に、散乱板６の出射面６ａの全域から概ね均一な光量で物体光Ｌｏが入射しやすくなる。このような場合には、得られたホログラム記録媒体５５の各位置に入射した光が、それぞれ、散乱板６の像５を同様の明るさで再生すること、および、再生された散乱板６の像５が概ね均一な明るさで観察されることが実現され得る。
【００４１】
以上のようにして、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏがホログラム記録材料５８に露光されると、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏが干渉してなる干渉縞が生成され、この光の干渉縞が、何らかのパターン、すなわち体積型ホログラムでは、一例として、屈折率変調パターンとして、ホログラム記録材料５８に記録される。その後、ホログラム記録材料５８の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録材料５５が得られる。
【００４２】
図４には、図３の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体５５の回折作用（再生作用）が示されている。図４に示すように、図３のホログラム感光材料５８から形成されたホログラム記録媒体５５は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Ｌｒの光路を逆向きに進む光によって、その回折条件が満たされるようになる。すなわち、図４に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する焦点ＦＰの相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体５５に対して位置する基準点ＳＰから発散し、露光工程時における参照光Ｌｒと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Ｌａとして、ホログラム記録媒体５５に回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体５５に対する特定の位置に、散乱板６の再生像５を生成する。
【００４３】
この際、散乱板６の再生像５を生成する再生光Ｌｂ、すなわち再生照明光Ｌａをホログラム記録媒体５５で回折してなる光は、露光工程時に散乱板６からホログラム感光材料５８へ向かって進んでいた物体光Ｌｏの光路を逆向きに進む光として散乱板６の像５の各点を再生する。そして、上述したように、また図３に示すように、露光工程時に散乱板６の出射面６ａの各位置から出射する散乱光Ｌｏが、それぞれ、ホログラム感光材料５８の概ね全領域に入射するように拡散している。すなわち、ホログラム感光材料５８上の各位置には、散乱板６の出射面６ａの全領域からの物体光Ｌｏが入射し、結果として、出射面６ａ全体の情報がホログラム記録媒体５５の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図４に示された、再生照明光Ｌａとして機能する基準点ＳＰからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板６の像５を、互いに同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生することができる。
【００４４】
一方、このようなホログラム記録媒体５５からなる光学素子５０にコヒーレント光を照射する照射装置６０は、次のように構成され得る。図１および図２に示された例において、照射装置６０は、特定波長域のコヒーレント光を生成するレーザ光源（第１の光源）６１ａと、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させる走査デバイス６５と、を有している。走査デバイス６５は、制御部７４からの走査信号に応じて、コヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定とはならないよう種々の方向へ向ける。この結果、走査デバイス６５で進行方向を変化させられるコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５の入射面上を走査するようになる。
【００４５】
とりわけ、図１及び図２に示された例では、走査デバイス６５は、第１回動軸線ＲＡ１および第２回動軸線ＲＡ２の両方を中心として回動可能な反射面６６ａを有した反射デバイス６６を含んでいる。より具体的に説明すると、反射デバイス６６は、第１回動軸線ＲＡ１および第２回動軸線ＲＡ２の両方を中心として回動可能な反射面６６ａとしてのミラーを有したミラーデバイスとして、構成されている。そして、図２に示すように、このミラーデバイス６６は、反射面６６ａの配向を変化させることによって、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させるようになっている。この際、図２に示すように、ミラーデバイス６６は、概ね、基準点ＳＰにおいてレーザ光源６１ａからコヒーレント光を受けるようになっている。このため、ミラーデバイス６６で進行方向を最終調整されたコヒーレント光は、基準点ＳＰからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光Ｌａ（図４参照）として、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射し得る。結果として、照射装置６０からのコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体５５上の各位置に入射したコヒーレント光が同一の輪郭を有した散乱板６の像５を同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生するようになる。
【００４６】
図５は、照明装置４０と、光源７１と、第２の投射光学系７２の構成を斜視図として示している。光源７１及び第２の投射光学系７２については後述する。図５に示された例では、反射面６６ａの第１回動軸線ＲＡ１は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系、つまりＸＹ平面がホログラム記録媒体５５の板面と平行となるＸＹ座標系のＹ軸と、平行に延びている。反射面６６ａの第２回動軸線ＲＡ２は、第１回動軸線ＲＡ１と直交している。そして、反射面６６ａが、第１回動軸線ＲＡ１および第２回動軸線ＲＡ２の両方を中心として回動可能なため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図５に示されているように、照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上の平行な複数の直線経路を順に走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。図示する例では、コヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上をジグザグに走査することで、Ｘ軸に平行な複数の直線経路を順に走査している。コヒーレント光は、この走査経路を繰り返し走査する。ただし、コヒーレント光は、曲線経路等、どのような経路を走査してもよい。
【００４７】
なお、実際上の問題として、ホログラム記録媒体５５を作成する際、ホログラム記録材料５８が収縮する場合がある。このような場合、ホログラム記録材料５８の収縮を考慮して、照射装置６０から光学素子５０に照射されるコヒーレント光の入出射角度が調整されることが好ましい。したがって、コヒーレント光源６１ａで生成するコヒーレント光の波長は、図３の露光工程（記録工程）で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていてもよい。
【００４８】
また、同様の理由から、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射する光の進行方向も、基準点ＳＰからの発散光束に含まれる一光線と厳密に同一の経路を取っていなくとも、被照明領域ＬＺに像５を再生することができる。実際に、図２および図５に示す例では、走査デバイス６５をなすミラーデバイス６６の反射面６６ａは、必然的に、その第１回動軸線ＲＡ１および第２回動軸線ＲＡ２からずれる。したがって、基準点ＳＰを通過しない第１回動軸線ＲＡ１および第２回動軸線ＲＡ２を中心として反射面６６ａを回動させた場合、ホログラム記録媒体５５へ入射する光は、基準点ＳＰからの発散光束をなす一光線とはならないことがある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置６０からのコヒーレント光によって、被照明領域ＬＺに重ねて像５を実質的に再生することができる。
【００４９】
次に、図１及び図５を参照して、投射面１５に投射された映像光におけるユーザが指し示した位置を特定する構成について説明する。
【００５０】
光源（第２の光源）７１は、非可視光を生成して、照射装置６０におけるミラーデバイス６６の基準点ＳＰに照射する。非可視光は、例えば、赤外光やミリ波等である。光源７１は、非可視光としてのコヒーレント光を生成するレーザ光源でも良い。
【００５１】
前述の様に、照射装置６０において、ミラーデバイス６６は、制御部７４からの走査信号に応じて反射面６６ａの配向を変化させることによって、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させるように構成されている。従って、このようなミラーデバイス６６の反射面６６ａの配向の変化によって、ミラーデバイス６６の基準点ＳＰに照射された光源７１からの非可視光も進行方向を変化させられる。具体的には、ミラーデバイス６６は、光源７１からの非可視光を第２の投射光学系７２の入射面上で走査させる。図５に示すように、非可視光の第２の投射光学系７２への入射点ＩＰａは、第２の投射光学系７２の入射面上で二次元方向に移動可能となる。第２の投射光学系７２は、ミラーデバイス６６で進行方向を変化させられた非可視光を、投射面１５上に投射する。例えば、第２の投射光学系７２は凹レンズ等である。
【００５２】
このように、ミラーデバイス６６は、制御部７４からの走査信号に応じて、光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光をホログラム記録媒体５５上で走査させると共に、光源７１からの非可視光の進行方向を変化させて、当該非可視光を、投射面１５上に投射された変調画像に重なるように投射面１５上で走査させる。
【００５３】
前述した様に、ミラーデバイス６６で反射された光源６１ａからのコヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上をジグザグに走査することで平行な複数の直線経路を順に走査する。従って、図５に示すように、同じミラーデバイス６６で反射された非可視光も、第２の投射光学系７２の入射面上をジグザグに走査することで平行な複数の直線経路を順に走査する。これにより、第２の投射光学系７２により投射面１５に投射された非可視光は、投射面１５上をジグザグに走査することで平行な複数の直線経路を順に走査する。
【００５４】
ユーザは、投射面１５上に投射された変調画像（映像光）の所望の位置を指示体８０により指し示す。指示体８０は、例えば、ユーザの指である。例えば、変調画像としてキーボードの画像が投射されている場合、ユーザは、キーボードの画像の所望のキーを指で指し示す。投射された変調画像に重なるように投射面１５上を走査している非可視光は、ユーザの指の位置に到達した時、指の爪等で反射される。そのため、非可視光は、ユーザが指し示した位置を特定する必要がある映像光の範囲を繰り返し走査する必要がある。
【００５５】
検出部７３は、指示体８０により反射された非可視光を検出する。検出部７３は、特定の波長のみを検出することにより、上記非可視光のみを検出できるように構成されている。つまり、検出部７３は、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光等の可視光を検出できないように構成されている。検出部７３は、指示体８０が投射面１５のどの位置を指し示した場合であっても、指示体８０で反射された非可視光を検出できるように配置されている。
【００５６】
制御部７４は、検出部７３によって非可視光が検出されたタイミングにおける走査信号と画像信号とに基づいて、指示体８０が指し示した変調画像上の位置を特定する。より詳細には、ある瞬間に非可視光が入射する投射面１５上の位置は、ミラーデバイス６６の配向に対応している。ミラーデバイス６６の配向は走査信号によって決定されるので、走査信号によって、非可視光が投射されている投射面１５上の位置が特定できる。これにより、上記タイミングにおける画像信号によって得られる変調画像上において、指示体８０が指し示した位置を特定できる。例えば、上記タイミングにおける変調画像としてキーボードの画像が投射されている場合、指示体８０が指し示した変調画像上の位置が特定できるので、制御部７４は、その位置におけるキーが選択されたことを表す信号を出力できる。例えば、図示しない電子機器は、制御部７４からのこの信号に基づいて、選択されたキーに応じた処理を行うことができる。従って、例えば、バーチャルキーボードが実現できる。なお、変調画像は、キーボードの画像に限らず、インターネット上のホームページの画像等でも良い。
【００５７】
〔本実施形態の作用効果〕
次に、以上の構成からなる投射装置２０の作用および効果について説明する。
【００５８】
まず、照射装置６０は、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０へコヒーレント光を照射する。具体的には、レーザ光源６１ａで一定方向に沿って進む特定波長のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス６５で進行方向を変えられる。走査デバイス６５は、ホログラム記録媒体５５上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５での回折により、被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生する。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる。このようにして、照射装置６０は、被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明するようになる。
【００５９】
図１に示すように、投射装置２０においては、照明装置４０の被照明領域ＬＺと重なる位置に空間光変調器３０が配置されている。このため、空間光変調器３０は、照明装置４０によって面状に照明され、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、映像を形成するようになる。この映像は、第１の投射光学系２５によって投射面１５に投射される。投射面１５に投射されたコヒーレント光は、拡散され、ユーザに映像として認識されるようになる。第１の投射光学系２５によって投射面１５上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。
【００６０】
しかしながら、ここで説明してきた本実施形態における照明装置４０によれば、次に説明するように、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。
【００６１】
前掲の非特許文献１によれば、スペックルを目立たなくさせるには、偏光・位相・角度・時間といったパラメータを多重化し、モードを増やすことが有効であるとされている。ここでいうモードとは、互いに無相関なスペックルパターンのことである。例えば、複数のレーザ光源から同一の投射面に異なる方向からコヒーレント光を投射した場合、レーザ光源の数だけ、モードが存在することになる。また、同一のレーザ光源からのコヒーレント光を、時間を区切って異なる方向から、投射面に投射した場合、人間の目で分解不可能な時間の間にコヒーレント光の入射方向が変化した回数だけ、モードが存在することになる。そして、このモードが多数存在する場合には、光の干渉パターンが無相関に重ねられ平均化され、結果として、ユーザの目によって観察されるスペックルが目立たなくなるものと考えられている。
【００６２】
上述した照射装置６０では、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０に照射される。また、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、同一の被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明するが、当該被照明領域ＬＺを照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。そして、コヒーレント光が入射するホログラム記録媒体５５上の位置が経時的に変化するため、被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。
【００６３】
被照明領域ＬＺを基準にして考えると、被照明領域ＬＺ内の各位置には絶えずコヒーレント光が入射してくるが、その入射方向は、図１に矢印Ａ１で示すように、常に変化し続けることになる。結果として、空間光変調器３０の透過光によって形成された映像の各画素をなす光が、図１に矢印Ａ２で示すように経時的に光路を変化させながら、投射面１５の特定の位置に投射されるようになる。
【００６４】
なお、コヒーレント光はホログラム記録媒体５５上を連続的に走査する。これにともなって、照射装置６０から被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化するとともに、投射装置２０から投射面１５へのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、投射装置２０から投射面１５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、投射面１５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十分に重畳されることになる。加えて、実際に市販されているＭＥＭＳミラーやポリゴンミラー等の走査デバイス６５の周波数は通常数百Ｈｚ以上であり、数万Ｈｚにも達する走査デバイス６５も珍しくない。
【００６５】
以上のことから、本実施形態によれば、映像を表示している投射面１５上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り、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察されることになる。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、ユーザに観察されることになる。これにより、投射面１５に表示されている映像を観察するユーザに対して、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。
【００６６】
なお、人間によって観察される従来のスペックルには、投射面１５上でのコヒーレント光の散乱を原因とする投射面側でのスペックルだけでなく、投射面に投射される前におけるコヒーレント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、空間光変調器３０を介して投射面１５上に投射されることによって、ユーザに認識され得るようにもなる。しかしながら、上述してきた本実施形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器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、ホログラム記録媒体５５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、空間光変調器３０を介して投射面１５を照明するようになる。このようなホログラム記録媒体５５での新たな波面の形成により、投射装置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。
【００６７】
ところで、前掲の非特許文献１には、投射面上に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト（単位％）という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべきテストパターン映像を表示した際に、投射面上に実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、投射面上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、ユーザに対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることを示す。
【００６８】
図１〜図５を参照しながら説明してきた本実施形態の投射装置２０について、スペックルコントラストを測定したところ、３．０％となった（条件１）。また、上述の光学素子５０として、反射型の体積型ホログラムに代えて、特定の再生照明光を受けた場合に散乱板６の像５を再生し得るように計算機を用いて設計された凹凸形状を有する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）としてのレリーフ型ホログラムを用いた場合についてのスペックルコントラストは３．７％となった（条件２）。ＨＤＴＶ（高精細テレビ）の映像表示用途にて、ユーザが肉眼観察した場合に輝度ムラ模様がほとんど認識できないレベルとして、スペックルコントラスト６．０％以下という基準（たとえば、ＷＯ／２００１／０８１９９６号公報参照）が示されているが、上述してきた本実施形態はこの基準を十分に満たしている。また、実際に肉眼観察したところ、視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
【００６９】
一方、レーザ光源からのレーザ光を平行光束に整形して空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射装置２０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは２０．７％となった（条件３）。この条件下では、肉眼観察により、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察された。
【００７０】
また、光源６１ａを緑色のＬＥＤ（非コヒーレント光源）に交換し、このＬＥＤ光源からの光を空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射装置２０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、ＬＥＤ光源からの非コヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは４．０％となった（条件４）。この条件下では、肉眼観察で視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
【００７１】
条件１および条件２の結果が、条件３の結果よりも極めて良好であり、さらに、条件４の測定結果と比較しても良好となった。既に述べたとおり、スペックルの発生という問題は、実用上、レーザ光などのコヒーレント光源を用いた場合に生じる固有の問題であり、ＬＥＤなどの非コヒーレント光源を用いた装置では、考慮する必要のない問題である。加えて、条件１および条件２では、条件４と比較して、スペックル発生の原因となり得る光学素子５０が追加されている。これらの点から、条件１および条件２によれば、スペックル不良に十分に対処することができたと言える。
【００７２】
加えて、上述してきた本実施形態によれば、次の利点を享受することもできる。
【００７３】
本実施形態によれば、走査デバイス６５が、制御部７４からの走査信号に応じて、光源７１からの非可視光の進行方向を変化させて、当該非可視光を、投射面１５上に投射された変調画像に重なるように投射面１５上で走査させるようにしている。その上で、検出部７３が、投射面１５上に投射された変調画像を指し示す指示体８０によって反射された非可視光を検出するようにしている。そして、制御部７４は、検出部７３によって非可視光が検出されたタイミングにおける走査信号と画像信号とに基づいて、指示体８０が指し示した変調画像上の位置を特定するようにしている。これにより、投射面１５に投射された、スペックルが目立たなくなっている変調画像において、ユーザが指し示した位置を特定できる。
【００７４】
また、スペックルを目立たなくさせるためにレーザ光源６１ａからのコヒーレント光を走査させるミラーデバイス６６が、光源７１からの非可視光を走査させるようにも機能する。即ち、ミラーデバイス６６を共用できる。これにより、光学系を小型化且つ低コスト化することができるので、投射装置２０を小型化且つ低コスト化できる。
【００７５】
また、上述してきた本実施形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子５０が、照射装置６０から照射されるコヒーレント光のビーム形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。
【００７６】
また、上述してきた本実施形態によれば、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の位置に、散乱板６の像５を生成するとともに、当該像５に重ねて空間光変調器３０が配置されている。このため、ホログラム記録媒体５５で回折された光を、高効率で、映像形成のために利用することが可能となり、光源６１ａからの光の利用効率の面においても優れる。
【００７７】
〔本実施形態への変形〕
図１〜５に例示された一具体例に基づいて説明してきた実施形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
【００７８】
（投射装置）
基本形態では、空間光変調器３０が被照明領域ＬＺと重なる位置に配置される一例について説明したが、空間光変調器３０は被照明領域ＬＺと厳密に重なる位置に配置されていなくてもよい。例えば、図１の構成において、空間光変調器３０は、被照明領域ＬＺより光学素子５０側に配置されてもよく、被照明領域ＬＺより投射光学系２５側に配置されてもよい。つまり、光学素子５０の各位置に入射して拡散されたコヒーレント光が、空間光変調器３０を重ねて照明するように、光学素子５０と空間光変調器３０が配置されていればよい。
【００７９】
（空間光変調器、投射光学系、投射面）
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。そして、この照明装置４０を、種々の既知な空間光変調器、投射光学系、投射面等と組み合わせても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。この点から、空間光変調器、投射光学系、投射面は、例示したものに限られず、種々の既知な部材、部品、装置等を用いることができる。
【００８０】
（０次光の回避）
照射装置６０からのコヒーレント光の一部は、ホログラム記録媒体５５で回折されることなく当該ホログラム記録媒体５５を透過する。このような光は０次光と呼ばれる。０次光が被照明領域ＬＺに入射してしまうと、周囲と比較して明るさ（輝度）が急激に上昇する点状領域、線状領域、面状領域等の異常領域が被照明領域ＬＺ内に発生してしまう。
【００８１】
反射型のホログラム記録媒体５５（以下、反射型ホロ）を用いる場合は、０次光が進行する方向には被照明領域ＬＺは配置されないため、０次光を比較的容易に回避できるが、透過型のホログラム記録媒体５５（以下、透過型ホロ）を用いる場合は、０次光を回避する構成は取りづらい。したがって、透過型ホロの場合は、回折効率を極力高くし、０次光の影響をできるだけ抑えるようにするのが望まれる。
【００８２】
（反射型と透過型のホログラム記録媒体５５）
反射型ホロは、透過型ホロに比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞を積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、０次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。
【００８３】
一方、透過型ホロは、回折可能なスペクトルが広く、光源６１ａの許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞を積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型ホロは、積層構造にするのが困難である。
【００８４】
（照射装置）
上述した形態では、照射装置６０が、レーザ光源６１ａと、走査デバイス６５と、を有する例を示した。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる二軸回動型のミラーデバイス６６からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス６５は、図６に示すように、ミラーデバイス６６の反射面６６ａが、第１の回動軸線ＲＡ１のみを中心として回動可能となっていてもよい。この構成では、反射面６６ａが、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行な軸線ＲＡ１を中心として回動するため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＸ軸と平行な方向に往復動するようになる。すなわち、図６に示された例では、照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を１つの直線経路に沿って走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。
【００８５】
この構成では、ミラーデバイス６６で反射された非可視光の第２の投射光学系７２への入射点ＩＰａも、１つの直線経路を往復動するようになる。従って、第２の投射光学系７２によって投射面１５上に投射された非可視光は、投射面１５上に投射された変調画像に重なるように、投射面１５上を１つの直線経路に沿って繰り返し走査する。これにより、投射面１５上を非可視光が走査している直線経路上に指示体８０が位置する場合、上述した実施形態と同様に、指示体８０で反射された非可視光を検出することで、投射された変調画像における指示体８０の位置を特定できる。
【００８６】
また、走査デバイス６５が、二以上のミラーデバイス６６を含んでいてもよい。この場合、ミラーデバイス６６の反射面６６ａが、単一の軸線を中心としてのみ回動可能であっても、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰを、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動させることができる。また、ミラーデバイス６６で反射された非可視光の第２の投射光学系７２への入射点ＩＰａも、第２の投射光学系７２の入射面上で二次元方向に移動させることができる。
【００８７】
なお、走査デバイス６５に含まれるミラーデバイス６６ａの具体例としては、ＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー等を挙げることができる。
【００８８】
また、走査デバイス６５は、反射によってコヒーレント光の進行方向を変化させる反射デバイス、一例として、上述してきたミラーデバイス６６以外のデバイスを含んで構成されていてもよい。例えば、走査デバイス６５が、屈折プリズムやレンズ等を含んでいていてもよい。
【００８９】
さらに、照射装置６０の光源６１ａが、線状光線として整形されたレーザ光を発振する前提で説明してきたが、これに限られない。とりわけ、上述した形態では、光学素子５０の各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子５０によって、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる光束に整形される。したがって、照射装置６０の光源６１ａから光学素子５０に照射されるコヒーレント光は精確に整形されていなくとも不都合は生じない。このため、光源６１ａから発生されるコヒーレント光は、発散光であってもよい。また、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の断面形状は、円でなく、楕円等であってもよい。さらには、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の横モードがマルチモードであってもよい。
【００９０】
なお、光源６１ａが発散光束を発生させる場合、コヒーレント光は、光学素子５０のホログラム記録媒体５５に入射する際に、点ではなくある程度の面積を持った領域に入射することになる。この場合、ホログラム記録媒体５５で回折されて被照明領域ＬＺの各位置に入射する光は、角度を多重化されることになる。言い換えると、各瞬間において、被照明領域ＬＺの各位置には、或る程度の角度範囲の方向からコヒーレント光が入射する。このような角度の多重化によって、スペックルをさらに効果的に目立たなくさせることができる。
【００９１】
さらに、図１では、走査デバイス６５で反射されたコヒーレント光を直接に光学素子５０に入射させる例を示したが、走査デバイス６５と光学素子５０の間に集光レンズを設けて、この集光レンズでコヒーレント光を平行光束にして光学素子５０に入射するようにしてもよい。このような例では、ホログラム記録媒体５５を作製する際の露光工程において、参照光Ｌｒとして、上述した収束光束に代えて、平行光束を用いることになる。このようなホログラム記録媒体５５は、より簡単に作製および複製することができる。
【００９２】
上述した形態では、照射装置６０が単一のレーザ光源６１ａのみを有する例を示したが、これに限られない。例えば、照射装置６０が、同一波長域の光を発振する複数の光源を含んでいても良い。この場合、照明装置４０は、被照明領域ＬＺをより明るく照明することが可能となる。また、異なる固体のレーザ光源からのコヒーレント光は、互いに干渉性を有しない。したがって、散乱パターンの多重化がさらに進み、スペックルをさらに目立たなくさせることができる。
【００９３】
また、照射装置６０が、異なる波長域のコヒーレント光を発生させる複数の光源を含んでいてもよい。この例によれば、単一レーザ光では表示することが困難な色を加法混色によって生成し、当該色で被照明領域ＬＺを照明することができる。また、この場合、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、空間光変調器３０が、例えばカラーフィルタを含んでおり、各波長域のコヒーレント光毎に変調画像の形成が可能である場合には、複数色で映像を表示することが可能となる。あるいは、空間光変調器３０がカラーフィルタを含んでいなくとも、照射装置６０が各波長域のコヒーレント光を時分割的に照射し、且つ、空間光変調器３０が、照射されている波長域のコヒーレント光に対応した変調画像を形成するように時分割的に作動する場合にも、複数色で映像を表示することが可能となる。とりわけ、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、照射装置６０が、赤色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、を含んでいる場合には、フルカラーで映像を表示することが可能となる。
【００９４】
なお、光学素子５０に含まれるホログラム記録媒体５５は、波長選択性を有している。したがって、照射装置６０が異なる波長域の光源を含んでいる場合には、ホログラム記録媒体５５が、各光源で発生されるコヒーレント光の波長域にそれぞれ対応したホログラム要素を、積層した状態で、含むようにしてもよい。各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素は、例えば、図３および図４を参照しながら既に説明した方法において、露光用の光（参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏ）として、対応する波長域のコヒーレント光を用いることにより、作製され得る。また、各波長域のホログラム要素を積層してホログラム記録媒体５５を作製することに代え、各波長域のコヒーレント光からなる物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを、それぞれ同時にホログラム感光材料５８に露光して、単一のホログラム記録媒体５５によって、複数の波長域の光をそれぞれ回折するようにしてもよい。
【００９５】
（光学素子）
上述した形態において、光学素子５０が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム５５からなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子５０は複数のホログラム記録媒体５５を含んでいてもよい。また、光学素子５０は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子５０は、透過型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。
【００９６】
ただし、レリーフ（エンボス）型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、新たなスペックル生成要因となる可能性があり、この点において体積型ホログラムの方が好ましい。体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率変調パターン（屈折率分布）としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。
【００９７】
もっとも、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が新たなスペックル生成要因となる可能性がある。この点において、ホログラム記録媒体５５としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムの方が好ましい。
【００９８】
また、図３に示す露光工程では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、レンズを用いた記録を行うことにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。ただ、フーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を用いる場合には、像再生時にもレンズを使用してもよい。
【００９９】
また、ホログラム記録媒体５５に形成されるべき屈折率変調パターンや凹凸パターン等の縞状パターンは、現実の物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを用いることなく、予定した再生照明光Ｌａの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られたホログラム記録媒体５５は、計算機合成ホログラムとも呼ばれる。また上述した変形例のように波長域の互いに異なる複数のコヒーレント光が照射装置６０から照射される場合には、計算機合成ホログラムとしてのホログラム記録媒体５５は、各波長域のコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられた複数の領域に平面的に区分けされ、各波長域のコヒーレント光は対応する領域で回折されて像を再生するようにしてもよい。
【０１００】
さらに、上述した形態において、光学素子５０が、各位置に照射されたコヒーレント光を拡げて、当該拡げたコヒーレント光を用いて被照明領域ＬＺの全域を照明するホログラム記録媒体５５を、有している例を示したが、これに限られない。光学素子５０は、ホログラム記録媒体５５に代えて或いはホログラム記録媒体５５に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明する光学要素としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。このような具体例として、拡散機能を付与された全反射型または屈折型のフレネルレンズやフライアイレンズ等を挙げることができる。このような照明装置４０においても、照射装置６０が、レンズアレイ上をコヒーレント光が走査するようにして、光学素子５０にコヒーレント光を照射するようにし、且つ、照射装置６０から光学素子５０の各位置に入射したコヒーレント光が、レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域ＬＺを照明するよう、照射装置６０および光学素子５０を構成しておくことにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。なお、本発明における光学素子における「拡散」とは、入射光を所定の方向に角度的に拡げて出射することを指し、回折光学素子やレンズアレイ等による拡散角が十分に制御された場合のみならず、オパールガラス等の散乱粒子により出射角を拡げる場合も含まれるものとする。
【０１０１】
（変形例の組み合わせ）
なお、以上においていくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
５  像
６  散乱板
１５  投射面
２０  投射装置
２５  第１の投射光学系
３０  空間光変調器
４０  照明装置
５０  光学素子
５５  ホログラム記録媒体
５８  ホログラム感光材料
６０  照射装置
６１ａ  光源（第１の光源）
６５  走査デバイス
６６  ミラーデバイス（反射デバイス）
６６ａ  反射面
７１  光源（第２の光源）
７２  第２の投射光学系
７３  検出部
７４  制御部
８０  指示体
ＬＺ  被照明領域
【図１】
0005787210.tif 000002
【図２】
0005787210.tif 000003
【図３】
0005787210.tif 000004
【図４】
0005787210.tif 000005
【図５】
0005787210.tif 000006
【図６】
0005787210.tif 000007