(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次元方向に像が形成される像形成領域を有する一次元変調素子と、
前記像形成領域を経時的に重ねてコヒーレント光で照明するとともに、前記像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明する照明系と、
前記像形成領域の像をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記投射光学系にて投射される像を、前記像形成領域に形成される像の形成方向とは異なる方向に走査することで、前記スクリーンに二次元像を投射する投射映像走査部と、を備え、
前記照明系は、
コヒーレント光を出射する光源と、
前記光源から出射されたコヒーレント光を走査する光走査部と、
前記光走査部で走査された走査光を拡散させ、各点から出射される拡散光が前記像形成領域を経時的に重ねてコヒーレント光で照明するとともに、前記像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明する光拡散素子と、を備え、
前記光拡散素子は、レンズアレイであり、
前記レンズアレイが光軸方向に複数段配列され、
前記レンズアレイの各点から出射される発散光の発散角度を抑えるとともに、発散角度の抑えられた発散光が被照明領域全体を経時的に重ねて照明するように設定された光路変換系を備えることを特徴とする
走査型表示装置。
【請求項２】
前記照明系は、前記像形成領域全体を照明することを特徴とする
請求項１に記載の走査型表示装置。
【請求項３】
前記照明系は、
コヒーレント光を出射する光源と、
前記光源から出射されたコヒーレント光を走査する光走査部と、
複数の要素レンズを有し、前記光走査部で走査された光を発散させるレンズアレイと、
前記レンズアレイの各点から出射される発散光の発散角度を抑えるとともに、発散角度の抑えられた発散光が被照明領域を経時的に重ねて照明するように設定された光路変換系と、を備えることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の走査型表示装置。
【請求項４】
前記一次元変調素子は、一次元方向に配列された画素にて形成されていることを特徴とする
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項５】
前記投射映像走査部は、ガルバノスキャナであることを特徴とする
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の走査型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光などのコヒーレント光を光源に使用する走査型表示装置及び表示用光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源からの照明光を、液晶やＭＥＭＳなどの光変調素子（マイクロディスプレイ）を用いて映像化し、スクリーンに投影するプロジェクタ（走査型表示装置）が知られている。このようなプロジェクタでは、その光源に高圧水銀ランプなどの白色光源を用いたものが知られており、液晶などの２次元光変調素子を照明し得られた画像を投射光学系で拡大してスクリーン上に映像を投射している。
【０００３】
しかしながら、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短くプロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプを交換する必要がある。また、装置自体が大型化してしまうという欠点もある。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仕様は好ましいものとはいえない。このような欠点を解消するため、レーザー光を光源として使用するプロジェクタも提案されている。半導体レーザーは、高圧水銀ランプなどと比較して高寿命であり、また、装置全体の小型化を図ることも可能である。
【０００４】
このように、プロジェクタの次世代光源として期待されているレーザー光は直進性に優れるため、ＬＥＤなどと比較しても光入射効率の向上を図ることができると考えられる。しかしながら、レーザー光を光源として用いた場合、コヒーレンスの高さに起因するスペックルノイズが発生し、映像を見難くしてしまう欠点がある。
【０００５】
スペックルノイズは、コヒーレントなレーザー光を光源とした場合、照射対象表面の微少凹凸からの散乱光が干渉することで生ずる斑点状のノイズであって、プロジェクタで発生した場合には画質劣化の原因となるのみならず、観察者に対して生理的不快感をもたらすこともある。このスペックルノイズを低減するため、レーザー光が通過する拡散板を振動させる、レーザースペクトルの波長スペクトルを拡大する、レーザー光の照射対象となるスクリーン自体を振動させるなど、各種試みが行われている。このようなスペックルノイズ低減の試みとして、特許文献１には、コヒーレント光が通過する拡散素子を回転運動させることで、スペックルノイズの低減を図る無スペックル・ディスプレイ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２０８０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されるスペックルノイズ低減方法では、拡散素子到達前に生じていたスペックルノイズ（干渉パターン）は平均化できるものの、拡散中心からスクリーンへの入射光線角度はスクリーン上のいずれの点においても不変であるため、スクリーン各点の光散乱特性も一定となり、結果としてスクリーン上で発生するスペックルノイズの除去効果は殆ど得られないという問題があった。
【０００８】
このような、コヒーレント光を原因として生ずるスペックルは、コヒーレント光を光源として使用する走査型表示装置（プロジェクタ）のみならず、コヒーレント光を使用する
様々な照明装置において問題となっている。
【０００９】
本発明は、コヒーレント光を光源とした場合に生ずるスペックルの抑制を図る走査型表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る走査型表示装置は、
一次元方向に像が形成される像形成領域を有する一次元変調素子と、
前記像形成領域を経時的に重ねてコヒーレント光で照明するとともに、前記像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明する照明系と、
前記像形成領域の像をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記投射光学系にて投射される像を、前記像形成領域に形成される像の形成方向とは異なる方向に走査することで、前記スクリーンに二次元像を投射する投射映像走査部と、を備え、
前記照明系は、
コヒーレント光を出射する光源と、
前記光源から出射されたコヒーレント光を走査する光走査部と、
前記光走査部で走査された走査光を拡散させ、各点から出射される拡散光が前記像形成領域を経時的に重ねてコヒーレント光で照明するとともに、前記像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明する光拡散素子と、を備え、
前記光拡散素子は、レンズアレイであり、
前記レンズアレイが光軸方向に複数段配列され、
前記レンズアレイの各点から出射される発散光の発散角度を抑えるとともに、発散角度の抑えられた発散光が被照明領域全体を経時的に重ねて照明するように設定された光路変換系を備えることを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明に係る走査型表示装置において、
前記照明系は、前記像形成領域全体を照明することを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明に係る走査型表示装置において、
前記照明系は、
コヒーレント光を出射する光源と、
前記光源から出射されたコヒーレント光を走査する光走査部と、
複数の要素レンズを有し、前記光走査部で走査された光を発散させるレンズアレイと、
前記レンズアレイの各点から出射される発散光の発散角度を抑えるとともに、発散角度の抑えられた発散光が被照明領域を経時的に重ねて照明するように設定された光路変換系と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明に係る走査型表示装置において、
前記一次元変調素子は、一次元方向に配列された画素にて形成されていることを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明に係る走査型表示装置において、
前記投射映像走査部は、ガルバノスキャナであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の走査型表示装置によれば、一次元変調素子の像形成領域をコヒーレント光で経時的に重ねて照明するとともに、像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することで、スクリーンに対しても時間的に異なる角度で照射することとなり、スクリーン上で発生するスペックルを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る走査型表示装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施形態に係る走査型表示装置における光路の様子を説明するための図
【図３】本発明の実施形態に係る照明系の構成を示す図
【図４】本発明の実施形態に係る照明系で使用するホログラム作成の様子を示す図
【図５】本発明の他の実施形態に係る照明系の構成を示す図
【図６】他の実施形態に係る照明系で使用するホログラム作成の様子を示す図
【図７】本発明の実施形態に係る他の照明系の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
では、本発明の実施形態に係る走査型表示装置について図面を参照しつつ説明を行う。図１は、本発明の実施形態に係る走査型表示装置の構成を示す図である。なお、以下に説明する図面は、模式的に示した図であって、実際の形状、寸法、配置とは異なる場合もある。
【００２２】
本実施形態の走査型表示装置１０は、照明系２０と、像を形成するための一次元変調素子３１、一次元画像変調素子３１に形成された像をスクリーン４１に投射するための投射光学系３２、投射光学系３２で形成された一次元映像を走査してスクリーン４１上に二次元映像を形成する投射映像走査部３３を有している。なお、図では、映像が投射されるスクリーン４１面をＸ−Ｙ平面、それに直交する軸をＺ軸としている。スクリーン４１には、スクリーン４１で反射された映像を観察する反射型スクリーン、あるいは、スクリーン４１を透過した映像を観察する透過型スクリーンどちらを使用することもできる。
【００２３】
照明系２０は、被照明領域としての一次元変調素子３１の像形成領域を照明する光学系であって、経時的に方向が変化して出射する照明光Ｌｂにて、像形成領域に対する入射角度を変化させつつ像形成領域を照明する。その際、照明光Ｌｂが経時的に方向を変化させることで、各時において出射される照明光Ｌｂが経時的に重ねられて像形成領域全体を照明することが必要とされるが、好ましくは、照明光Ｌｂが、照明光Ｌｂの出射方向によらず、常に像形成領域全体を照明することとする。このようにすることで、像形成領域の輝度の均一化を図ることが可能となる。照明系２０の詳細な構成には、各種形態を採用することが可能であって、後で詳細に説明を行う。
【００２４】
一次元変調素子３１は、映像信号に基づいて像が形成される像形成領域を有するディスプレイであって、本実施形態では透過型の液晶表示素子が用いられている。像形成領域は、Ｘ方向に沿って一列に配列された画素で構成されており、投射映像走査部３３の走査に同期して映像を表示する。一次元変調素子３１としては、このような透過型のもの以外に、ＭＥＭＳなどの反射型のものを利用することも可能である。照明系２０からの照明光Ｌｂは、時間の経過に伴い入射角度を変化させつつ一次元変調素子３１に入射し、像形成領
域に表示される像に基づいて一次元変調光Ｌｃに変換される。
【００２５】
投射光学系３２は、一次元変調素子３１からの一次元変調光Ｌｃを一次元映像再生光Ｌｄに拡大変換してスクリーン４１に投射する。
【００２６】
投射映像走査部３３は、反射光学素子３３ａとそれを回動させる回動軸３３ｂを含んで構成されている。本実施形態の投射映像走査部３３は、外部からの入力信号に応じた量だけ回動して反射光学素子３３ａ（ガルバノミラー）に入射する光の反射角度を変化させるガルバノスキャナが用いられている。この他、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳスキャナのような可動ミラーを機械的に回動させるミラーデバイスが用いることが可能である。投射映像走査部３３は、投射光学系３２から出射される一次元映像再生光Ｌｄを一次元変調素子３１が形成する像の方向と異なる方向に走査することで、スクリーン４１に二次元映像を投射する。本実施形態では、一次元変調素子３１が形成する像の方向と直交する方向に走査することでスクリーン４１上に矩形形状の映像が投射される。その際、投射映像走査部３３の走査周期は、一次元変調素子３１における一画面分の映像形成周期と同期させる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態に係る走査型表示装置の構成について説明したが、本実施形態ではこのような構成を採用することで、スクリーン４１上に発生するスペックルを観察者に対して目立たなくさせることとしている。
【００２８】
では、この走査型表示装置１０において、スペックル抑制の原理などを詳細に説明する。図２は、図１の本発明の実施形態に係る走査型表示装置１０について、説明を分かり易くするため、投射映像走査部３３を省略したときの光路を示す図となっている。投射映像走査部３３は、一次元映像再生光ＬｄをＹ方向に走査するものであるため省略（破線で記載）している。この場合においても結像特性については、図１に記載のものと特段変わりはない。
【００２９】
図２に示されるように、時刻ｔ１のときに照明系２０から出射される照明光Ｌｂ（ｔ１）は、一次元変調素子３１における像形成領域の少なくとも一部の領域を照明する。時刻ｔ２のときの照明光Ｌｂ（ｔ２）も同様に、像形成領域の少なくとも一部の領域を照明する。この図に示されるように照明系２０は、入射角度を時間的に変化させつつ像形成領域全体を照明することとなる。像形成領域は、照明系２０から出射される照明光Ｌｂの偏向方向によらず、常に照明される領域に設定されることが輝度の均一化を図る上で好ましい。
【００３０】
一次元変調素子３１で変調された一次元変調光Ｌｃは、投射光学系３２で拡大され映像再生光Ｌｄとしてスクリーン４１上に投射され、反射、あるいは、透過される映像を観察者に観察させる。このときスクリーン４１の面上で拡散されたコヒーレント光は互いに干渉することでスペックルを生じさせる。しかしながら、本実施形態では、照明系２０によってコヒーレント光が経時的に偏向されるため、結果としてスクリーン４１に投射する一次元映像再生光Ｌｄの入射角度を経時的に変化させ、このスペックルを極めて効果的に目立たなくしている。
【００３１】
図２に示されるスクリーン上の点Ｐ１において、例えば、時刻ｔ１における一次元映像再生光Ｌｄ（ｔ１）と、時刻ｔ２における一次元映像再生光Ｌｄ（ｔ２）が異なる入射角度で照射されることとなる。図に示す他の点Ｐ２や図示しない他の点においても同様であって、一次元映像再生光Ｌｄは、入射角度を時間的に変化させつつスクリーン４１上に映像を投射する。したがって、ごく短い時間ではスクリーン上に形成されるスペックルも、一次元映像再生光Ｌｄが時間によって異なる入射角度で照射されることで視覚の応答時間内で時間的に平均化され、スクリーン４１に投射される像を観察する観察者には十分に目
立たない状態となる。
【００３２】
では、本実施形態において、入射角度を時間的に変化させつつ一次元変調素子３１を照明する照明系２０について説明する。本実施形態では、像形成領域を照明する照明光Ｌｂとして、光拡散素子から出射される拡散光を用いることとしている。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態に係る照明系２０の構成を示す図である。本実施形態の照明系２０は、光源１１、光走査部１５、光拡散素子２１（ホログラム）を有して構成されている。なお、照明系２０において光源１１を除いた他の構成にて、本発明でいう表示用光学装置が構成される。
【００３４】
光源１１は、コヒーレント光としてのレーザー光を出射する半導体レーザー装置など各種レーザー装置が使用される。光源１１から出射されたコヒーレント光は、光走査部１５を照明する。
【００３５】
光走査部１５は、回動中心Ｒａを中心として反射面を回動させることのできるミラーデバイスであって、ポリゴンミラー、ガルバノスキャナ、ＭＥＭＳスキャナのような可動ミラーを機械的に回動させるミラーデバイスが用いられる。この他、音響光学効果スキャナのような屈折率を変調させるものなど各種形態を採用することができる。
【００３６】
光源１１から出射されたコヒーレント光は、光走査部１５の反射面に入射されることとなるが、このとき、コヒーレント光を、光走査部１５が回動運動する場合において位置変動が少ない反射面上の１点（以下、「基準点」とも言う）に入射させることが好ましい。このような基準点にコヒーレント光を入射させることで、光拡散素子２１にホログラムを使用する場合には、ホログラム作成時に使用した参照光の集光位置を、光走査部１５の基準点に設定することが可能となり、記録されているホログラム再生像を確実に得ることが可能となる。
【００３７】
ここで光拡散部１５による走査光Ｌａにて走査される光拡散素子２１について説明する。光拡散素子２１は、走査光Ｌａが入射されることで被照明領域、すなわち、一次元変調素子３１の像形成領域全体を照明する光学素子であって、本実施形態では透過型ホログラムが用いられている。光拡散素子２１としてホログラムを採用したことで、走査光Ｌａの入射位置に因らず、常に同一の再生像を得ることが可能となり、被照明領域となる像形成領域全体をムラ無く照明することができる。また、ホログラムに入射させる走査光Ｌａのビーム断面形状、あるいは、その入射角度などに自由度を持たせることができ、装置のレイアウトなどを自在なものとすることができる。
【００３８】
なお、光拡散素子２１には、このようなホログラムに限ることなく、各点から出射される拡散光が被照明領域を照明できる光学素子であればよく、各点から出射される拡散光が被照明領域全体を照明することが好ましい。例えば、微細なレンズがアレイ状に配列されて構成されたレンズアレイ、あるいは、オパールガラス、すりガラス、樹脂拡散板など、いわゆる通常の拡散板を用いてもよい。なお、本発明における光拡散素子における「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う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。また、本発明における「拡散」とは、レンズアレイ等から出射される光束のように、散乱させることなく単純に発散させる場合も含むものとする。
【００３９】
本実施形態で使用する光拡散素子２１としての透過型ホログラムは、記録された再生像として拡散板像２２ｉを再生する。光源１１から出射されたコヒーレント光は、回動する
光走査部１５で反射され、走査光Ｌａとなり光拡散素子２１の入射面上を往復して走査する。図にはある時刻ｔ１、ｔ２についての走査光Ｌａ（ｔ１）、Ｌａ（ｔ２）の様子が示されている。本実施形態の光拡散素子２１は、所定の入射角を有する光（再生照明光）に対して、再生像を形成する透過型ホログラムが用いられている。光走査部１５にて走査される走査光Ｌａは、何れの走査位置においても、この透過型ホログラムに対する再生照明光となるように設定されている。なお、本実施形態で使用する透過型ホログラムの作成については後で説明する。
【００４０】
図３に示されるように、時刻ｔ１のときの走査光Ｌａ（ｔ１）は、光拡散素子２１にて再生光としての照明光Ｌｂ（ｔ１）を出射し拡散板像２２ｉを形成する。また、時刻ｔ２のときの走査光Ｌａ（ｔ２）は、光拡散素子２１にて照明光Ｌｂ（ｔ２）を出射し、同じ拡散板像２２ｉを形成する。このように走査光Ｌａが走査されることで、光拡散素子２１の何れの入射位置を照射するときにも拡散板像２２ｉが重なるように形成される。この拡散板像２２ｉが被照明領域全体を含むように位置させることで、何れの走査位置においても被照明領域全体を均一に照明することが可能となる。
【００４１】
図４は、本発明の実施形態に係る照明系で使用される透過型ホログラムを記録（作成）する際の構成（干渉露光）を示す図である。拡散板２２の背面側からレーザー光を照射し、前方に拡散した物体光Ｏｂをホログラム記録材料２４の一方の面から入射させる。その際、拡散板２２の各点からの拡散光（物体光Ｏｂ）は、ホログラム記録材料２４の少なくとも使用領域全面を照明するよう拡散させる。
【００４２】
そして、ホログラム記録材料２４の同じ面から、集光光学系２３にて集光した参照光Ｒが照射される。集光光学系２３の焦点位置Ａは、使用時の光走査部１５による基準点と一致するように配置されている。物体光Ｏｂと参照光Ｒを同時に入射させ、ホログラム記録材料２４中で干渉させる。なお、物体光Ｏｂと参照光とは干渉性を有する必要がある。そのため、同一の光源から発振されたレーザー光を分割して一方を物体光Ｏｂ、他方を参照光Ｒとして使用することなどが考えられる。
【００４３】
ホログラム記録材料２４は所定の現像処理を経て面上の各点において、同じ位置に拡散板像を再生する透過型ホログラム２１が作成される。また、記録時に用いられる物体光Ｏｂの照射には、オパールガラスやすりガラスといった拡散板２２のみならず、レンズアレイなど、各点からの拡散光が使用領域全面を照明できる光学素子（光拡散素子２１と峻別できるよう「第２の光拡散素子」と呼ぶ）を用いることとしてもよい。なお、本実施形態では、物体光Ｏｂと参照光Ｒとを干渉させることで干渉縞の記録（干渉露光）を行うこととしたが、計算機にて計算された干渉縞を直接、ホログラム記録材料２１に記録する、いわゆる計算機合成ホログラムを採用するものであってもよい。
【００４４】
図３の光拡散素子２１で再生される拡散板像２２ｉは、図１、図２において一次元変調素子３１の像形成領域全体を照明するように位置される。
【００４５】
図３の実施形態では、透過型の光拡散素子２１を使用したが、光拡散素子２１としては反射型のものを用いることとしてもよい。図５、図６は、光拡散素子２１として反射型ホログラムを使用したときの実施形態であって、各図は、それぞれ図３、図４の透過型のものと対応した図となっている。
【００４６】
図５は、走査型表示装置の構成を示す図であって、光拡散素子２１として反射型ホログラムを使用した実施形態となっている。前述の実施形態と同様、光走査部１５からの走査光Ｌａは、光拡散素子２１の入射面を時間的に位置を変えつつ走査を行う。反射型ホログラムでこの入射面が、反射面としても機能し、反射された再生像は、前実施形態と同様、
一次元変調素子３１の像形成領域全体を照明する。光拡散素子２１の何れの点を走査した場合にも、各点から出射される拡散光は、被照明領域を照明することで、被照明領域に対する入射角度を時間的に異ならせることが可能となる。したがって、前実施形態と同様、スクリーン４１上で発生するスペックル、並びに、走査型表示装置１０の各種光学素子で発生するスペックルを十分に目立たなくすることができる。
【００４７】
図６は、本実施形態で使用する反射型ホログラムを作成する際の構成（干渉露光）を示した図である。拡散板２２の背面側からレーザー光を照射し、前方に拡散した物体光Ｏｂをホログラム記録材料２４の一方の面から入射させる。その際、拡散板２２からの各点からの拡散光（物体光Ｏｂ）は、ホログラム記録材料２４の少なくとも使用領域全面を照明するよう拡散させる。
【００４８】
そして、ホログラム記録材料２４の他の面から、集光光学系２３にて集光した参照光Ｒが照射される。集光光学系２３の焦点位置Ａは、使用時の光走査部１５による基準点と一致するように配置されている。物体光Ｏｂと参照光Ｒを同時に入射させ、ホログラム記録材料２４中で干渉させる。
【００４９】
ホログラム記録材料２４は所定の現像処理を経て面上の各点において、同じ位置に拡散板像を再生する反射型ホログラム２１が作成される。なお、前実施形態と同様、物体光Ｏｂの照射には、オパールガラスやすりガラスといった拡散板２２だけでなく、レンズアレイなど、各点からの拡散光が使用領域全面を照明できる光学素子（第２の光拡散素子）であればよい。また、この反射型ホログラムについても計算機合成ホログラムを使用することとしてもよい。
【００５０】
以上説明した光学系２０は、出射する照明光Ｌｂとして、ホログラムなどの光拡散素子２１の各点から出射される拡散光を用いることとしていた。光学系２０には、このように光拡散素子２１から出射される拡散光を用いる以外に、下記のような実施形態を採用することもできる。
【００５１】
図７は、本発明の他の実施形態に係る照明系２０の構成を示す図である。本実施形態の照明系２０は、光源１１、光走査部１５、第１光路変換系２５、レンズアレイ２６、第２光路変換系２７を有して構成されている。なお、この実施形態においても、照明系２０において光源１１を除いた他の構成にて、本発明でいう表示用光学装置が構成される。その際、第１光路変換系２５については必須の構成ではない。
【００５２】
光源１１、光走査部１５などの構成の詳細は、前述の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。なお、光源１１から出射されるコヒーレント光に対して、その断面方向の強度分布の均一化を図るビーム成型手段を設けておくことが好ましい。設計例として、光走査部１５の近傍の面で均一化されるようにビーム成型手段を設けるとともに、その面と一次元光変調素子面を共役に設定することにより、被照明領域を均一な強度で照明することが可能となる。
【００５３】
本実施形態の光走査部１５は、Ｙ軸方向に回動中心Ｒａを有し、コヒーレント光をＸ−Ｚ面内で走査する１次元的走査を行うこととしている。この場合においてもレンズアレイ２６の入射面を走査し、結果として被照明領域を十分に照明できることが必要とされる。
【００５４】
光源１１から入射するコヒーレント光は、この光走査部１５にて時間的に方向が変化する走査光Ｌａとなり、第１光路変換系２５を経て、レンズアレイ２６に入射する。図では、最外端付近の走査光Ｌａ（ｔ１）とＬａ（ｔ２）の様子が示されているが、実際には、走査光Ｌａは、このＬａ（ｔ１）とＬａ（ｔ２）の間を連続移動もしくは間欠移動するこ
ととなる。
【００５５】
第１光路変換系２５は、走査部１５からの走査光Ｌａがレンズアレイ２６の入射面に対して略垂直に入射するように変換する光学素子であって、集光機能を有する凸レンズなどを用いて構成される。このように変換された走査光Ｌａ’を、レンズアレイ２６を構成する各要素レンズに対して垂直に入射させることで、各要素レンズに対して同じ条件で走査光Ｌａ’を入射させることとなる。そのためレンズアレイ２６の各要素レンズの設計を等しくするなど、設計上の負担を削減することが可能となる。なお、この第１光路変換系２５は、必ずしも設ける必要はなく、レンズアレイ２６を構成する要素レンズやそれ以降の光学系を入射光の状態に応じて変更することなどにて対応することが可能である。
【００５６】
レンズアレイ２６は、複数の要素レンズが、光走査部１５による光の走査位置（Ｘ−Ｙ面上）に配列された光学素子であって、各要素レンズに入射する走査光Ｌａ’を発散光Ｌｂ’に変換する。レンズアレイ２６を構成する要素レンズの大きさ、形状は、必要に応じて適宜に設定することが可能であって、例えば、要素レンズの形状としてシリンドリカルレンズを用いたシリンドリカルレンズアレイを用いることや、極小さい大きさの要素レンズで構成されたマイクロレンズアレイを用いることとしてもよい。
【００５７】
さらに本実施形態では、各要素レンズが光軸方向（Ｚ軸方向）に複数段（２段）配列された構成を取っている。光源１１から出射されるコヒーレント光は、必ずしも平行光として出射されるとは限らず、平行な状態から幾分かずれた散乱成分を含む場合がある。本実施形態では、要素レンズを光軸方向に複数段配置することで、この散乱成分の抑制が図られる。光軸方向に配列される要素レンズは、同等の径を有するとともにその中心軸が光の進行方向に揃えられて配列される。なお、レンズアレイ２６は、各要素レンズが光軸方向に１段で構成された形態のものを使用してもよい。
【００５８】
第２光路変換系２７（本発明における「光路変換系」）は、レンズアレイ２６から出射される照明光Ｌｂにて、被照明領域としての像形成領域を照明する光学素子である。光走査部１５によって光走査されたレンズアレイ２６の各点から出射される照明光Ｌｂは、この第２光路変換系２７を経て、経時的に重なるように被照明領域を照明光Ｌｂで照明する。この第２光路変換系２７は、レンズアレイ２６から出射される発散光Ｌｂ’が、被照明領域としての光変調素子３１の像形成領域を照明する集光機能を有することが好ましい。レンズアレイ２６にて発散された発散光Ｌｂ’の発散角度を抑え、像形成領域に集光させることで、光の利用効率の向上が図られる。さらに、第２光路変換系２７は、発散光Ｌｂ’が平行光あるいは略平行光となるように変換することが好ましい。平行光あるいは略並行光として像形成領域を照明することで、像形成領域の各領域を略同条件にて照明することが可能となり、例えば、像形成領域全体を均一に照明することが可能となる。
【００５９】
なお、第２光路変換系２７としては、発散角度を抑える機能を有すればよく、レンズや凹面鏡、ミラーやプリズムの組み合わせなどが用いられる。同等の機能を有するホログラム素子や回折素子などで実現してもよい。また、これらの組み合わせにより実現してもよい。
【００６０】
また、第２光路変換系２７から出射される照明光Ｌｂは、各時点において、像形成領域の少なくとも一部を照明し、光走査部１５の走査によって像形成領域全体を照明することで足りるものであるが、照明光Ｌｂが各時点において像形成領域全体を照明することが好ましい。このような構成によれば、像形成領域における輝度分布の均一化を図ることが可能となる。
【００６１】
本実施形態のような照明系２０を用いた場合においても、一次元変調素子３１の像形成
領域を経時的に重ねてコヒーレント光で照明するとともに、像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することが可能となる。
【００６２】
以上、本実施形態によれば、スペックルノイズが目立たない映像を表示することのできる走査型表示装置を提供することが可能となる。
【００６３】
なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０…走査型表示装置
１１…光源
１５…光走査部
２０…照明系
２１…光拡散素子
２２…拡散板
２５…第１光路変換系
２６…レンズアレイ
２７…第２光路変換系
３１…一次元変調素子
３２…投射光学系
３３…投射映像走査部
３３ａ…反射光学素子
３３ｂ…回動軸
４１…スクリーン
【図１】
0005804245.tif 000002
【図２】
0005804245.tif 000003
【図３】
0005804245.tif 000004
【図４】
0005804245.tif 000005
【図５】
0005804245.tif 000006
【図６】
0005804245.tif 000007
【図７】
0005804245.tif 000008