(57)【要約】【課題】プロジェクションディスプレイ等の画像表示装置において、スペックルノイズを低減し、画質を向上させることを課題とする。【解決手段】レーザ光ＬをＧＬＶ（空間変調素子）６に照射し該レーザ光をＧＬＶに入力される画像信号に基づき変調させることにより画像を表示する画像表示装置１における照明光学装置であって、上記レーザ光のコヒーレンス長よりも長い光路差を持った複数のレーザ光ｌ、ｌ、・・・を上記ＧＬＶに照射する。【選択図】　　　　　図１
2004045684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を空間変調素子に照射し該レーザ光を空間変調素子に入力される画像信号に基づき変調させることにより画像を表示する画像表示装置における照明光学装置であって、
上記レーザ光のコヒーレンス長よりも長い光路差を持った複数のレーザ光を上記空間変調素子に照射するようにした
ことを特徴とする画像表示装置における照明光学装置。
【請求項２】
平行平板にその対向する一方の面に全反射面を形成し他方の面に所定の透過率を有する半透過反射面を形成して構成された多重反射板を備え、該多重反射板の全反射面の一部を取り除いて形成した入射窓からレーザ光を多重反射板内に所定の入射角で入光させ、上記多重反射板内において多重反射させると共にその一部を上記半透過反射面から出射させることにより一のレーザ光を複数に分離して、上記複数のレーザ光を形成した
ことを特徴とする請求項１に記載した画像表示装置における照明光学装置。
【請求項３】
上記光変調素子に入射する各レーザ光の光軸角度が異なるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載した画像表示装置における照明光学装置。
【請求項４】
上記光変調素子に入射する各レーザ光の光軸角度が異なるようにした
ことを特徴とする請求項２に記載した画像表示装置における照明光学装置。
【請求項５】
上記空間変調素子がグレーティングライトバルブである
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置における照明光学装置。
【請求項６】
上記空間変調素子がグレーティングライトバルブである
ことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置における照明光学装置。
【請求項７】
上記空間変調素子がグレーティングライトバルブである
ことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置における照明光学装置。
【請求項８】
上記空間変調素子がグレーティングライトバルブである
ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置における照明光学装置。
【請求項９】
レーザ光を空間変調素子に照射し、該空間変調素子をこれに入力される画像信号に基づき変調させることにより画像を表示する画像表示装置であって、
上記空間変調素子にレーザ光を照射する照明光学装置が、レーザ光のコヒーレンス長よりも長い光路差を持った複数のレーザ光を上記空間変調素子に照射するようにした
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
平行平板にその対向する一方の面に全反射面を形成し他方の面に所定の透過率を有する半透過反射面を形成して構成された多重反射板を備え、
該多重反射板の全反射面の一部を取り除いて形成した入射窓からレーザ光を多重反射板内に所定の入射角で入光させ、上記多重反射板内において多重反射させると共にその一部を上記半透過反射面から出射させることにより一のレーザ光を複数に分離して、上記複数のレーザ光を形成した
ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
上記光変調素子に入射する各レーザ光の光軸角度が異なるようにした
ことを特徴とする請求項９に記載した画像表示装置における照明光学装置。
【請求項１２】
上記光変調素子に入射する各レーザ光の光軸角度が異なるようにした
ことを特徴とする請求項１０に記載した画像表示装置における照明光学装置。
【請求項１３】
上記光変調素子がグレーティングライトバルブである
ことを特徴とする請求項９に記載した画像表示装置における照明光学装置。
【請求項１４】
上記光変調素子がグレーティングライトバルブである
ことを特徴とする請求項１０に記載した画像表示装置における照明光学装置。
【請求項１５】
上記光変調素子がグレーティングライトバルブである
ことを特徴とする請求項１１に記載した画像表示装置における照明光学装置。
【請求項１６】
上記光変調素子がグレーティングライトバルブである
ことを特徴とする請求項１２に記載した画像表示装置における照明光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間変調素子によって変調された光により画像を表示する画像表示装置における照明光学装置及び画像表示装置に関する。詳しくは、画像の画質の向上を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像表示装置の形態として、液晶パネルや、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）等の空間変調素子によって変調された光ビームをスクリーンに照射して、スクリーン上に画像を映し出すようにしたプロジェクションディスプレイが提案されている。このようなプロジェクションディスプレイにおいては、これまで、メタルハライド、ハロゲン、あるいはキセノンといったランプが光源として用いられていた。
【０００３】
しかしながら、このようなランプを光源とした場合には、光源の寿命が短く、メンテナンスが煩雑になるといった問題がある。また、ランプからの白色光から光の三原色を取り出すため光学系が複雑となり、更に、色再現領域が制限されて光利用効率も低下するといった問題がある。
【０００４】
これらの問題点を解決するために、半導体レーザ等のレーザ光源をプロジェクションディスプレイの光源に用いる試みがなされている。レーザ光源は、ランプに比べて寿命が長く、また、優れた指向性により放射される光を効率よく利用することができるので、エネルギー利用効率が高く、また、レーザ光源は、その単色性により、色再現領域を大きく取ることができるなどの数々の利点を有する。
【０００５】
また、近年、マイクロマシン技術によるアクティブ駆動式のグレーティング（回折格子）を用いたディスプレイが開発されて注目を集めている。使用する回折格子型素子は、「グレーティングライトバルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）」（以下、「ＧＬＶ」と略記する。）と呼ばれ、従来の空間変調器を使った場合に比べて、継ぎ目のない（シームレス）鮮明で明るい画像を表示できること及びマイクロマシン技術を用いて安価に製造できること、そして、高速動作が可能であること等の特長を有する。
【０００６】
そして、このようなＧＬＶを照明する光源として、上述した半導体レーザなどのレーザ光源を用いることが考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したプロジェクションディスプレイ等の画像表示装置の光源としてレーザ光源を用いた場合、スペックル（あるいはスペックルノイズ）が生じて画質が劣化するという問題がある。
【０００８】
スペックルノイズは、レーザ光源からの位相が揃ったコヒーレント光がランダムな位相面（物体面）によって散乱されることにより、物体面の隣接する領域からの乱れた波面が観察面上で干渉することで生じる現象であり、粒状の強度分布として観察面上に現れる。
【０００９】
レーザ光源を用いたプロジェクションディスプレイにおいては、このようなスペックルノイズが、物体面であるスクリーンと、観察面である観察者の目（網膜）との間で生じると、観察者が画像の劣化であると認識することになる。したがって、このようなスペックルノイズを如何に低減するかが、レーザ光源を用いたプロジェクションディスプレイ等の画像表示装置を実現する上で重要である。
【００１０】
なお、空間干渉性の低いレーザ光があり、このようなレーザ光をプロジェクションディスプレイ等の画像表示装置に用いれば、スペックルノイズの少ない２次元画像を実現することができると考えられるが、このような空間干渉性の低いレーザ光はノイズが発生しやすかったり、ビーム形状及び強度分布が変動しやすかったり安定性に欠け、プロジェクションディスプレイ等の画像表示装置の光源としては不適である。
【００１１】
そして、ビーム形状及び強度分布などが安定しており、高出力な可視レーザ光は一般に空間干渉性が高く、上述のスペックルノイズの問題が発生してしまうのが現状である。
【００１２】
そこで、本発明はプロジェクションディスプレイ等の画像表示装置において、スペックルノイズを低減し、画質の劣化を低減することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明画像表示装置における照明光学装置は、レーザ光を空間変調素子に照射し該レーザ光を空間変調素子に入力される画像信号に基づき変調させることにより画像を表示する画像表示装置における照明光学装置であって、上記レーザ光のコヒーレンス長よりも長い光路差を持った複数のレーザ光を上記空間変調素子に照射するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明画像表示装置は、レーザ光を空間変調素子に照射し、該空間変調素子をこれに入力される画像信号に基づき変調させることにより画像を表示する画像表示装置であって、上記空間変調素子にレーザ光を照射する照明光学装置が、レーザ光のコヒーレンス長よりも長い光路差を持った複数のレーザ光を上記空間変調素子に照射するようにしたものである。
【００１５】
したがって、本発明画像表示装置における照明光学装置及び画像表示装置によれば、コヒーレンス長以上の光路差を有する複数のレーザ光が空間変調素子に照射される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、レーザ光を空間変調素子に照射し該レーザ光を空間変調素子に入力される画像信号に基づき変調させることにより画像を表示する画像表示装置及びこれに用いられる照明光学装置に関するものである。画像表示装置としては、例えば、フロントプロジェクション（前面投射）型、リアプロジェクション（背面投射）型のレーザディスプレイが挙げられるが、その他、レーザープリンタ、あるいはディジタル画像データに基づいて映画フィルムへ画像を記録する装置等、印刷や記録を含む画像表示装置に広く用いることができる。
【００１７】
また、空間変調素子として、上述したＧＬＶの他、液晶、ＤＭＤなどを使用することができる。
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態を示すものであり、本発明を変調空間素子としてＧＬＶを用いた画像表示装置における照明光学装置及び画像表示装置に適用したものである。
【００２０】
先ず、画像表示装置１の概要を説明する。
【００２１】
レーザ光Ｌを出射するレーザ光源２と、レーザ光源２から照射されたレーザ光Ｌを複数に分離する光学系（以下、「分離光学系」という。）３と、該分離光学系３により複数に分離されたレーザ光ｌ、ｌ、・・・の強度分布の均一化を図ると共に複数のレーザ光ｌ、ｌ、・・・のビーム形状をライン状に整形するラインジェネレータエキスパンダ光学系４と、該ラインジェネレータエキスパンダ光学系４により整形された複数本のレーザ光ｌ、ｌ、・・・を１次元空間変調素子上の１点（１ライン）に集光させるフォーカスレンズ５と、±１次回折光±Ｌｏ１を発生させると共に１次元画像を形成すべく１次元空間変調を行うＧＬＶ６と、該ＧＬＶ６により形成された１次元画像を再結像するリレー光学系７と、上記ＧＬＶ６により発生させた±１次回折光±Ｌｏ１のみを透過させ、０次光を遮蔽する光学的フィルタ（以下、「シュリーレンフィルタ」という。）８と、該シュリーレンフィルタ８によりフィルタリングされた±１次回折光±Ｌｏ１を投影する投影レンズ系９と、１次元画像を２次元画像に変換するためのガルバノミラー１０と、２次元画像を表示するスクリーン１１とを有する（図１参照）。
【００２２】
レーザ光源２は、フルカラーの２次元画像を表示するためには、赤色レーザ光用のレーザ光源、緑色レーザ光用のレーザ光源、青色レーザ光用のレーザ光源の３つが必要である。
【００２３】
そして、上記した各色レーザ光源から出射されるレーザ光のコヒーレンス長（可干渉距離ともいう。）は２０ｍｍ〜６００ｍｍの範囲内である。なお、この実施の形態ではレーザ光源２のレーザ光のコヒーレンス長（可干渉距離ともいう。）を例えば６０ｍｍとして説明する。
【００２４】
赤色レーザ（波長６４２ｎｍ）のレーザ光源の例としては、赤色レーザダイオードアレイが挙げられる。
【００２５】
緑色レーザ（波長５３２ｎｍ）のレーザ光源及び青色レーザ（波長４５７ｎｍ）のレーザ光源の例としては、受動Ｑスイッチ発振するＬＤ励起Ｎｄ：ＹＶＯ４（又はＮｄ：ＹＡＧ）マイクロチップレーザの出力（波長１０６４ｎｍ又は９１４ｎｍ）をＬＤ励起したＮｄ：ドープファイバー増幅器により増幅し、さらに第２高調波発生過程により波長変換するものが挙げられる。このタイプのレーザ光源は、アライメントが容易で堅牢な光ファイバーを増幅媒質としており、低コストで高出力のレーザ光を出射することができ、また、量産可能で、レーザディスプレイの光源として理想的である。
【００２６】
上記分離光学系３は、対向する面が互いに平行な透明材料から成る平行平板２０の互いに対向する一方の面に全反射面２１が形成され、他方の面に所定の透過率を有する半透過反射面２２が形成されたいわゆる多重反射板２３から成る（図１、図２参照）。
【００２７】
多重反射板２３は、その全反射面２１が形成された面がレーザ光源２側に位置するように配置され、その一端部（以下、「入射側端部」という。）２３ａに上記レーザ光源２からのレーザ光Ｌが入射する（図２参照）。
【００２８】
多重反射板２３の肉厚ｔはこれに入射されるレーザ光Ｌのコヒーレンス長（６０ｍｍ）の例えば１／２、すなわち、ｔ＝３０ｍｍになっている（図２参照）。
【００２９】
多重反射板２３はレーザ光Ｌの光軸に対して直交する向きよりやや傾斜して配置され、その傾きは上記入射側端部２３ａより該入射側端部２３ａと反対側の他端部（以下、「出射側端部」という。）２３ｂが上記レーザ光源２から遠離る方にやや偏倚するようになっている（図２参照）。
【００３０】
全反射面２１の入射側端部２３ａには全反射面２１の一部が切り欠かれてレーザ光Ｌの入射窓２４が形成されている（図２参照）。
【００３１】
全反射面２１はその全面（上記入射窓２４は除く。）において反射率が１００％に形成されており、半透過反射面２２はレーザ光Ｌの多重反射の回数と位置とに応じて分割された複数の領域２２０、２２１、２２２、・・・において、所定の透過率Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、・・・に形成され、各領域２２０、２２１、２２２、・・・からの出射光線の強度ｓが同じになるようになっている（図２参照）。
【００３２】
本例では、５つに分割された領域についてそれぞれに異なる透過率（これらをそれぞれ「Ｔ０、Ｔ１、…、Ｔ４」とする。）の半透過反射面２２を施すことにより各出射光線の強度ｓが同じになるようにしている（尚、後述するように、「Ｔ４＝１００％」としているので図に示す分割数は４である。）（図２参照）。
【００３３】
したがって、半透過反射面２２の各領域２２０、２２１、…、２２４から出射される各出射光線の強度ｓは多重反射板２３に入射するレーザ光の入射強度Ｓを「１」とすると　ｓ＝１÷５＝０．２となる。
【００３４】
図中に示す５本の光線「ｌｔ＿ｎ」（ｎ＝０、１〜４）は出射光線をそれぞれ示しており、添え字の「ｎ」は出射面側での反射回数に相当する（図２参照）。
【００３５】
説明を簡単化するために、入射窓２４については強度損失がないものと仮定する（反射率０）と、各出射光線の出射強度ｓを各透過率Ｔ０、Ｔ１、…、Ｔ４で示すと下記のようになる。
【００３６】
・「ｌｔ＿０」で示すレーザ光（出射面での反射なしに出射するレーザ光）の強度ｓ＝Ｓ×Ｔ０＝０．２
・「ｌｔ＿１」で示すレーザ光（出射面側で１回反射した後に出射するレーザ光）の強度ｓ＝「（１−ｓ）×Ｔ１」＝０．２
・「ｌｔ＿２」で示すレーザ光（出射面側で２回反射した後に出射するレーザ光）の強度ｓ＝「（１−２ｓ）×Ｔ２」＝０．２
・「ｌｔ＿３」で示すレーザ光（出射面側で３回反射した後に出射するレーザ光）の強度ｓ＝「（１−３ｓ）×Ｔ３」＝０．２
・「ｌｔ＿４」で示すレーザ光（出射面側で４回反射した後に出射するレーザ光）の強度ｓ＝「（１−４ｓ）×Ｔ４」＝０．２。
【００３７】
したがって、半透過反射面２２の各領域２２０、２２１、…、２２４における透過率Ｔ０、Ｔ１、…、Ｔ４は下記のようになる。
【００３８】
Ｔ０＝０．２÷１＝０．２（＝２０％）
Ｔ１＝０．２÷０．８＝０．２５（＝２５％）
Ｔ２＝０．２÷０．６＝０．３３（＝３３％）
Ｔ３＝０．２÷０．４＝０．５（＝５０％）
Ｔ４＝０．２÷０．２＝１（＝１００％）
となる。
【００３９】
そして、このように形成された多重反射板２３の入射窓２４から入射したレーザ光Ｌは半透過反射面２２０でその強度の２０％が透過され、残りの８０％が全反射面２１へ向けて反射される（図２参照）。
【００４０】
全反射面２１では上記レーザ光Ｌを１００％反射させて半透過反射面２２１へ向ける（図２参照）。
【００４１】
半透過反射面２２１ではその入射したレーザ光Ｌのうち３３％を透過させ、残りの６６％を反射させて全反射面２１へ向ける（図２参照）。
【００４２】
半透過反射面２２１で透過された出射光線ｌｔ＿１は多重反射板２３に入射したレーザ光Ｌの強度のほぼ２０％に相当する強度となっている（図２参照）。
【００４３】
以下同様にして、レーザ光Ｌが多重反射板２３内で内面反射を繰り返し、半透過反射面２２からその一部が透過して出射することにより同じ強度を有する５本の出射光線ｌｔ、ｌｔ、・・・に分割される（図２参照）。
【００４４】
また、多重反射板２３を内面反射して出射された各出射光線ｌｔ、ｌｔ、・・・の間には、少なくとも多重反射板２３の肉厚の２倍の光路差が生じる（図２参照）。
【００４５】
すなわち、各出射光線ｌｔ＿０とｌｔ＿１との間、ｌｔ＿１とｌｔ＿２との間、…ｌｔ＿３とｌｔ＿４との間には、それぞれ多重反射板２３内の肉厚を往復する分の光路差が生じる（図２参照）。
【００４６】
これにより、各出射光線ｌｔ＿０とｌｔ＿１との間、ｌｔ＿１とｌｔ＿２との間、…ｌｔ＿３とｌｔ＿４との間には、レーザ光Ｌのコヒーレンス長以上の長さの光路差が生じており、したがって、５本の出射光線ｌｔ＿ｎは互いに可干渉性を有しないことになる。このため、互いに隣接する出射光線ｌｔ、ｌｔ、・・・がコヒーレンス長よりも長い光路差を有した５本のレーザ光を照射することはあたかも５つの無相関な光源によって照明したことと等価になり、スペックルノイズを低減することができる。
【００４７】
また、５本に分離されたレーザ光線Ｌが上記ＧＬＶ６に照射されるときは、それぞれ異なった光軸角度でＧＬＶ６に入射することになり、異なるスペックルパターンを発生させ、よって、さらなるスペックルノイズの低減を図ることができる。
【００４８】
なお、この実施の形態においてはレーザ光を強度的に５つのレーザ光に分離するものについて説明したが、本発明における強度分離後のレーザ光の数は５本に限定されるものではなく、光学系の集光能力（Ｆ値）の許す限り多くの本数のレーザ光に分離することも本発明の技術的範囲に含まれ、可能な限り多くの本数に強度分離することにより、さらなるスペックルノイズの低減が可能になる。
【００４９】
ラインジェネレータエキスパンダ光学系４は、上記分離光学系３から出射された複数本のレーザ光ｌ、ｌ、・・・のビーム形状を変換して、１次元空間変調素子を照明するのに最適な線状ビームに整形するものであり、一般的には円筒レンズで構成される（図１参照）。
【００５０】
フォーカスレンズ５は、ラインジェネレータエキスパンダ光学系４により整形された複数本のライン状ビームを１次元空間変調素子上の１点（１ライン）に集光するレンズで、一般的には円筒レンズで構成される（図１参照）。
【００５１】
ＧＬＶ６は反射型の空間変調素子であり、帯状をした多数の微小リボン（メンブレンともいう。）３１、３２、３１、３２、・・・がエアギャップをもって基板３３上に並列配置された構成を有している（図３参照）。リボン３１、３２、３１、３２、・・・は、たとえば、６本一組で１ピクセルを構成し、縦方向、すなわち、上記ラインジェネレータエキスパンダ光学系４によって整形されたライン状ビームの延びる方向に多数、たとえば、１０８０個のピクセルが配置され、ＧＬＶ６の全体はライン状を成し、その大きさは、例えば、縦寸法が２８ｍｍ、横幅寸法（リボンの長さ）が２００μｍに形成されている。また、各リボン３１及び３２は幅３〜４μｍ程度で、シリコンプロセスによって上記基板３３上に形成されている。そして、このＧＬＶ６にはリボン３１、３２、・・・が各リボン３１、３２、・・・の幅方向に数千本例えば、６４８０本が縦方向に配列されている。
【００５２】
１ピクセルを構成する６本のリボン３１、３２、３１、３２、３１、３２のうち、１本おきの３本のリボン３１、３１、３１には共通の電圧が印加されるような配線及び電気回路が形成されており、電圧を印加していない場合（ピクセル消灯時：Ｐｉｘｅｌ　Ｏｆｆ）、６本のリボン３１、３２、３１、３２、３１、３２はそれぞれの表面が同一の平面内に位置されて平面反射鏡として作用し、入射光Ｌｉは鏡面反射する（図３（ａ）参照）。
【００５３】
一方、電圧を印加すると（ピクセル点灯時：Ｐｉｘｅｌ　Ｏｎ）、静電力により、リボン３１、３１、３１は基板３３側に変位し、リボン３１、３２、３１、３２、３１、３２は各面が交互に微少な凹凸が連続した面を構成して回折格子として機能し、反射光Ｌｏは鏡面反射成分（０次光）Ｌｏ０と、回折成分（±１次回折光）±Ｌｏ１とに分離される（図３（ｂ）参照）。リボン３１、３１、３１の変位量が入射光Ｌｉの波長の４分の１のとき、±１次回折光±Ｌｏ１の強度が最大になる。
【００５４】
尚、図中に示す光ビーム「＋Ｌｏ１、Ｌｏ０、−Ｌｏ１」はＧＬＶ６による回折光を表しており、「＋Ｌｏ１」が＋１次回折光、「Ｌｏ０」が０次（回折）光、−Ｌｏ１が−１次回折光をそれぞれ示す。
【００５５】
そして、ＧＬＶ６を用いて画像を形成するには、上記リボン３１、３１、３１を画像信号により駆動させ、ＧＬＶ６によって分離された０次光Ｌｏ０を遮蔽して、±１次回折光±Ｌｏ１だけを取り出すことにより、画素単位の強度変調が為される。すなわち、ＧＬＶ６が１次元空間変調素子として機能する。
【００５６】
そこで、この１次回折光±Ｌｏ１のみを選択するために、ＧＬＶ６のフーリエ面で空間的フィルタリング（シュリーレンフィルタリング）を行う上記シュリーレンフィルタ８が設けられる（図１参照）。
【００５７】
シュリーレンフィルタ８はリレー光学系７によって結像された１次元画像付近、すなわち、リレー光学系７の瞳位置に配置される。これは、±１次回折光±Ｌｏ１とそれ以外の方向に反射／回折される光とをできるだけ高いコントラストで分離するためであり、それらが互いに最も空間的に分離した位置が瞳位置であるからである（図１参照）。
【００５８】
なお、リレー光学系７は図１に示すような投影型のものを使用することができるし、また、所謂オフナーリレー系のような反射型のものを使用することもできる。
【００５９】
図４はシュリーレンフィルタ光学系の要部について示したものである。図４では図示しない光源からの光ビームが、フォーカスレンズ５により集光されてＧＬＶ６に照射され、その回折光がリレー光学系７、シュリーレンフィルタ８、投影レンズ系９をこの順で透過して出射される。
【００６０】
なお、シュリーレンフィルタ８には、±１次回折光±Ｌｏ１だけを透過させるシュリーレンフィルタ（以下、「透過型シュリーレンフィルタ」という。）と、±１次回折光±Ｌｏ１だけを反射させるシュリーレンフィルタ（以下、「反射型シュリーレンフィルタ」という。）とがある。また、ここで「透過」には単なる「通過」も含まれるものとする。以下、同じ。
【００６１】
透過型シュリーレンフィルタは遮蔽板に±１次回折光±Ｌｏ１を透過させるための開口又は透過部を形成することにより構成され、また、反射型シュリーレンフィルタは遮蔽板に±１次回折光±Ｌｏ１を反射させるための反射部を形成することにより構成される。
【００６２】
ここでは、透過型シュリーレンフィルタ８を例に挙げて説明する（図４参照）。
【００６３】
透過型シュリーレンフィルタ８は、遮蔽板４１に適宜離間した位置に２つの矩形状の開口４２、４２が形成されており、該開口４２、４２は±１次回折光±Ｌｏ１だけが透過する大きさに形成され、これにより、０次光Ｌｏ０が遮蔽されて、±１次回折光±Ｌｏ１だけがフィルタリングされる（図４参照）。
【００６４】
ところで、上記したＧＬＶ６及びシュリーレンフィルタ８を用いてフルカラーの２次元画像を表示するためには、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色のレーザ光Ｌ（赤色レーザ光Ｌ、緑色レーザ光Ｌ、青色レーザ光Ｌ）を用い、それぞれに対応する３枚のＧＬＶ（空間変調素子）６、６、６を照明するが必要であり、これら３枚のＧＬＶ６、６、６で変調されたレーザ光Ｌを合成することによってフルカラーの２次元画像を表示することができる。
【００６５】
そして、上述したように、ＧＬＶ６を画像信号で制御することにより、±１次回折光±Ｌｏ１が変調され、無段階の階調を実現することができ、１次元画像が作られる（図４参照）。
【００６６】
そして、上記１次元画像は上記投影レンズ系９により拡大投影される（図１参照）。
【００６７】
そして、投影レンズ系９により拡大された１次元画像を１次元画像方向に直交する方向にガルバノミラー１０で走査することにより、スクリーン１１上に２次元画像が表示される（図１参照）。
【００６８】
なお、ＧＬＶ６やガルバノミラー１０などの駆動制御手段については図示及び説明を省略する。また、上記実施の形態にあっては、１次元画像を２次元画像に変換する手段としてガルバノミラー１０を示したが、これに限らず、ポリゴンミラーなどのような他の機械式光走査器を用いることも可能である。
【００６９】
しかして、上記画像表示装置１にあっては、多重反射板２３でレーザ光Ｌを５本の出射光線ｌｔ＿ｎに強度分離し、かつ、各出射光線ｌｔ＿ｎにコヒーレンス長（６０ｍｍ）以上の光路差を設けることができ、各出射光線ｌｔ＿ｎを無相関にすることができ、結果として、スペックルノイズを低減することができる。
【００７０】
また、５本に分離されたレーザ光線Ｌが上記ＧＬＶ６に照射されたとき、各レーザ光Ｌの光軸角度が相違しているため、異なるスペックルパターンが発生し、よって、さらなるスペックルノイズの低減を図ることができる。
【００７１】
さらに、上記画像表示装置１にあっては、分離光学系３を１枚の平行平板２０に全反射面２１と半透過反射面２２とを形成した１つの光学部品にて構成したので、部品点数をさほど多くする必要がなく、また、複数の光学部品を組み合わせて構成する場合に比較して寸法精度、位置精度などを高くすることができる。
【００７２】
図５は本発明画像表示装置における照明光学装置の第２の実施の形態を示すものであり、この第２の実施の形態にかかる画像表示装置における照明光学装置が、上記第１の実施の形態にかかる画像表示装置における照明光学装置と相違する点は、分離光学系の構成を異ならせた点である。
【００７３】
この第２の実施の形態にかかる分離光学系３Ａは、１枚の全反射ミラー５１と該全反射ミラー５１の全反射面５１ａと対向するように半透過反射面５２ａが形成された１枚のハーフミラー５２とから構成され、上記全反射ミラー５１の全反射面５１ａとハーフミラー５２の半透過反射面５２ａとが互いに平行に配置されている。
【００７４】
また、上記全反射ミラー５１はハーフミラー５２よりもレーザ光源２側に位置するように配置されている。
【００７５】
全反射ミラー５１とハーフミラー５２とは、互いに面方向にずれるように配置され、ハーフミラー５２の一端部（以下、「入射側端部」という。）５３がレーザ光Ｌの光軸上に位置される。
【００７６】
また、全反射ミラー５１とハーフミラー５２はレーザ光Ｌの光軸に対して直交する向きよりやや傾斜して配置され、その傾きは上記ハーフミラー５２の入射側端部５３より該入射側端部５３と反対側の他端部（以下、「出射側端部」という。）５４が上記レーザ光源２から遠離る方にやや偏倚するようになっている（図５参照）。
【００７７】
全反射ミラー５１の全反射面５１ａとハーフミラー５２の半透過反射面５２ａとの間の間隔ｗはこれに入射されるレーザ光Ｌのコヒーレンス長（６０ｍｍ）の例えば１／２、すなわち、６０×１／２＝３０ｍｍ以上に形成されている（図５参照）。
【００７８】
全反射ミラー５１には反射率１００％の全反射膜が施されて全反射面５１ａが形成され、ハーフミラー５２には半透過反射膜が施されて半透過反射面５２ａが形成されている。なお、説明は省略するが、ハーフミラー５２の半透過反射面５２ａは上記第１の実施の形態における半透過反射面２２と同様に複数（本例では５つ）の領域に分割され、各領域の半透過反射面５２ａの透過率も上記第１の実施の形態における各領域の透過率と同様に形成されている。
【００７９】
しかして、この第２の実施の形態にかかる分離光学系３Ａに入射したレーザ光Ｌは、先ず、上記半透過反射面５２ａに入射してその光強度の２０％が半透過反射面５２ａを透過され、残りの８０％が全反射面５１ａに向けて反射される（図５参照）。
【００８０】
全反射面５１ａでは上記レーザ光Ｌを１００％反射させて半透過反射面５２ａへ向ける（図５参照）。
【００８１】
全反射面５１ａで反射された後再び半透過反射面５２ａに入射したレーザ光Ｌは、その光強度の３３％が入射した半透過反射面５２ａの部分で透過され、残りの６６％が全反射面５１ａへ向けて反射される（図５参照）。
【００８２】
半透過反射面５２ａの上記部分で透過された出射光線ｌは分離光学系３Ａに入射した強度のほぼ２０％に相当する強度となっている（図５参照）。
【００８３】
以下同様にして、分離光学系３Ａに入射したレーザ光Ｌが半透過反射面５２ａと全反射面５１ａとの間で反射を繰り返し、その半透過反射面５２ａからその一部が透過して出射することにより上記レーザ光Ｌが同じ強度を有する５本の出射光線ｌ、ｌ、・・・に分離される（図５参照）。
【００８４】
また、全反射面５１ａと半透過反射面５２ａとの間で反射して出射された各出射光線ｌ、ｌ、・・・の間には、少なくとも全反射面５１ａと半透過反射面５２ａとの間の間隔の２倍の光路差が生じる（図５参照）。
【００８５】
これにより、各出射光線ｌ、ｌ、・・・の間には、レーザ光Ｌのコヒーレンス長以上の長さの光路差が生じ、したがって、５本の出射光線ｌ、ｌ、・・・は互いに可干渉性を有しないことになる。そして、レーザ光Ｌのコヒーレンス長よりも長い光路差を互いに有した５本のレーザ光を照射することはあたかも５つの無相関な光源によって照射したことと等価になり、スペックルノイズを低減することができる。
【００８６】
また、５本に分離されたレーザ光線Ｌが上記ＧＬＶ６に照射されるときは、それぞれ異なった光軸角度でＧＬＶ６に入射することになり、異なるスペックルパターンを発生させ、よって、さらなるスペックルノイズの低減を図ることができる。
【００８７】
図６及び図７は本発明画像表示装置の第３の実施の形態を示すものであり、この第３の実施の形態にかかる画像表示装置が、上記第１の実施の形態にかかる画像表示装置と相違する点は、分離光学系３に偏光分離手段６０を加えた構成にした点である。
【００８８】
したがって、この第３の実施の形態にかかる画像表示装置１Ａについては、偏光分離手段６０について説明し、他の部分については上記第１の実施の形態にかかる画像表示装置１における同様の部分に付した符号と同じ符号を付すことによりその説明を省略する。
【００８９】
分離光学系３Ｂは、上記多重反射板２３と偏光分離手段６０とからなる（図６参照）。
【００９０】
多重反射板２３は上記第１の実施の形態にかかるものと同様の構成をしている。
【００９１】
偏光分離手段６０は、レーザ光ＬをＰ偏光成分ＬｐとＳ偏光成分Ｌｓとに分離する偏光回転部６１と、Ｐ偏光成分ＬｐとＳ偏光成分Ｌｓとを空間的に分離する偏光分離部６２と、これらＰ偏光成分ＬｐとＳ偏光成分Ｌｓとに光路差をつける光路差発生部６３とから成る（図６参照）。
【００９２】
偏光回転部６１は、例えば、λ／２波長板で構成することができ、たとえば、λ／２波長板としては水晶波長板、フレネルロム波長板などが適用可能である。また、レーザ光源２から出射されるレーザ光ＬがすでにＰ偏光成分ＬｐとＳ偏光成分Ｌｓとに分離されている場合には、偏光回転部６１はレーザ光源２内に含まれているものとする。
【００９３】
偏光分離部６２は、偏光回転部６１の後段に配置され、平板状の偏光ビームスプリッタとして構成される（図６、図７参照）。
【００９４】
偏光ビームスプリッタ６２は光軸に対して４５°の傾斜角で配置され、これにより、Ｐ偏光成分Ｌｐは偏光ビームスプリッタ６２を略まっすぐ透過し、また、Ｓ偏光成分Ｌｓは偏光ビームスプリッタ６２でＰ偏光成分Ｌｐに対してほぼ直交する方向に反射される（図７参照）。
【００９５】
偏光ビームスプリッタ６２の後段であって上記Ｐ偏光成分Ｌｐが進んだ側には２つの全反射ミラー６４、６５から成る光路差発生部６３が配置されている（図７参照）。
【００９６】
第１の全反射ミラー６４は、偏光ビームスプリッタ６２を透過したＰ偏光成分Ｌｐが入射角４５°／２＝２２．５°で反射するように配置されている（図７参照）。
【００９７】
第２の全反射ミラー６６は上記第１の全反射ミラー６４で反射されたＰ偏光成分Ｌｐが入射角４５°／２＝２２．５°で反射し、かつ、反射されたレーザ光Ｌが上記偏光ビームスプリッタ６２の入光した位置に戻るような位置に配置されている（図７参照）。
【００９８】
また、上記２つの全反射ミラー６４、６５は光路差発生部６３を通過したＰ偏光成分Ｌｐの光路長がレーザ光Ｌのコヒーレンス長（６０ｍｍ）よりも長くなるような位置関係に配置されている（図７参照）。
【００９９】
そして、光路差発生部６３を通過したＰ偏光成分Ｌｐは再び偏光ビームスプリッタ６２を透過して上記Ｓ偏光成分Ｌｓと合成される。
【０１００】
そして、Ｐ偏光成分ＬｐとＳ偏光成分Ｌｓとに分離され両偏光成分間にコヒーレンス長以上の光路差が生じた状態で合成されたレーザ光Ｌは、上記多重反射板２３に入射して、該多重反射板２３により上記したように、複数のレーザ光ｌ、ｌ、・・・に分離された後、上記ＧＬＶ６を照射する。
【０１０１】
しかして、この第３の実施の形態にかかる偏光分離手段６０にあっては、レーザ光ＬをＰ偏光成分ＬｐとＳ偏光成分Ｌｓとに分離し、かつ、両成分のレーザ光ＬｐとＬｓとの間にレーザ光Ｌのコヒーレンス長よりも長い光路差を生じさせているため、さらに異なるスペックルパターンを発生させ、よって、さらなるスペックルノイズの低減を図ることができる。
【０１０２】
なお、上記各実施の形態では、空間変調素子としてＧＬＶを適用したものについて説明したが、本発明はこれに限らず、空間変調素子が他の１次元空間変調素子であっても良い。また、本発明は、空間変調素子として１次元空間変調素子に限らず、液晶などの２次元空間素子を用いたものについても適用することができることは勿論である。
【０１０３】
また、上記各実施の形態では、１つのレーザ光源から出射されたレーザ光を複数に分離するものについて説明したが、本発明はこれに限らず、複数のレーザ光源から出射される複数のレーザ光をさらに複数に分離するようにしたものについても本発明を適用することができる。
【０１０４】
この他、上記各実施の形態において示した各部の具体的な形状乃至構造は、何れも本発明を実施するに当たって行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【０１０５】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明画像表示装置における照明光学装置は、レーザ光を空間変調素子に照射し該レーザ光を空間変調素子に入力される画像信号に基づき変調させることにより画像を表示する画像表示装置における照明光学装置であって、上記レーザ光のコヒーレンス長よりも長い光路差を持った複数のレーザ光を上記空間変調素子に照射するようにしたことを特徴とする。
【０１０６】
また、本発明画像表示装置は、レーザ光を空間変調素子に照射し、該空間変調素子をこれに入力される画像信号に基づき変調させることにより画像を表示する画像表示装置であって、上記空間変調素子にレーザ光を照射する照明光学装置が、レーザ光のコヒーレンス長よりも長い光路差を持った複数のレーザ光を上記空間変調素子に照射するようにしたことを特徴とする。
【０１０７】
したがって、本発明によれば、レーザ光のコヒーレンス長以上の光路差を有する複数のレーザ光を空間変調素子に照射するようにしたので、異なったスペックルパターンを発生させ、よって、スペックルノイズを低減することができる。
【０１０８】
請求項２及び請求項１０に記載した発明にあっては、平行平板にその対向する一方の面に全反射面を形成し他方の面に所定の透過率を有する半透過反射面を形成して構成された多重反射板を備え、該多重反射板の全反射面の一部を取り除いて形成した入射窓からレーザ光を多重反射板内に所定の入射角で入光させ、上記多重反射板内において多重反射させると共にその一部を上記半透過反射面から順次出射させるようにしたので、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分離するための部品が１つの光学部品で済み、部品点数をさほど多くする必要がなく、また、複数の光学部品を組み合わせて構成する場合に比較して寸法精度、位置精度などを高くすることができる。
【０１０９】
請求項３、４、１１及び請求項１２に記載した発明にあっては、上記光変調素子に入射する各レーザ光の光軸角度が異なるようにしたので、これら複数のレーザ光が、異なるスペックルパターンを発生させ、さらなるスペックルノイズの低減を図ることができる。
【０１１０】
請求項５乃至請求項８及び請求項１３乃至請求項１６に記載した発明にあっては、上記空間変調素子をグレーティングライトバルブとしたので、継ぎ目のない（シームレス）鮮明で明るい画像を表示することができる。また、グレーティングライトバルブはマイクロマシン技術を用いて安価なコストで作成できるため、画像表示装置の製造コストを安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２乃至図４と共に本発明画像表示装置における照明光学装置及び画像表示装置の第１の実施の形態を示すものであり、本図は画像表示装置全体を説明するための概略図である。
【図２】多重反射板を拡大して示す断面図である。
【図３】グレーティングライトバルブを説明するための概略縦断面図であり、（ａ）はピクセルオフの状態を、（ｂ）はピクセルオンの状態を示す。
【図４】グレーティングライトバルブとシュリーレンフィルタとの光学的関係を概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における分離光学系を拡大して示す断面図である。
【図６】図７と共に本発明の第３の実施の形態を示すものであり、本図は画像表示装置の全体を説明するための概略図である。
【図７】偏光分離手段を拡大して示す概略図である。
【符号の説明】
１…画像表示装置、６…グレーティングライトバルブ（空間変調素子）、Ｌ…レーザ光、ｌ…複数のレーザ光、ｌｔ…出射光線（複数のレーザ光）、２０…平行平板、２１…全反射面、２２…半透過反射面、２３…多重反射板、２４…入射窓、３Ａ…分離光学系、５１ａ…全反射面、５２ａ…半透過反射面、１Ａ…画像表示装置
【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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