(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光源と、前記コヒーレント光源から発せられたコヒーレント光をコヒーレント平行光に変換するコリメーションレンズと、前記コヒーレント平行光を投影する投影光学系を有する画像投影装置であって、
さらに、前記コヒーレント平行光を反射すると共に反射面の法線方向と平行に振動可能な反射素子と、前記反射素子を振動運動させる反射素子駆動手段を有し、
前記コヒーレント平行光を拡散する第１拡散素子を、前記コヒーレント平行光の光路上、前記コリメーションレンズから前記反射素子の間に備え、
光を拡散する第２拡散素子を、前記コヒーレント平行光の光路上、前記反射素子から前記投影光学系の間に備え、
前記第１拡散素子および前記第２拡散素子は、前記反射素子の反射面上に積層された一の拡散素子であることを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
コヒーレント光源と、前記コヒーレント光源から発せられたコヒーレント光をコヒーレント平行光に変換するコリメーションレンズと、前記コヒーレント平行光を投影する投影光学系を有する画像投影装置であって、
さらに、前記コヒーレント平行光を反射すると共に反射面の法線方向と平行に振動可能な反射素子と、前記反射素子を振動運動させる反射素子駆動手段を有し、
前記反射素子の反射面に形成された前記コヒーレント平行光を拡散する第１拡散素子を備え、
光を拡散する第２拡散素子を、前記コヒーレント平行光の光路上、前記反射素子から前記投影光学系の間に備え、
前記第１拡散素子および前記第２拡散素子は、前記反射素子の反射面上に積層された一の拡散素子であることを特徴とする画像投影装置。
【請求項３】
前記反射素子駆動手段は、前記反射素子の主面の法線方向に前記反射素子を往復的振動運動させる請求項１または２に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記反射素子駆動手段は、前記反射素子の主面に平行な面に含まれる回転中心軸を中心に前記反射素子を回転的振動運動させる請求項１または２に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記反射素子の振動の距離は、前記第１拡散素子の表面に形成され光拡散に供される凹凸形状の最大周期の（√２）倍以上である請求項３に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記第１拡散素子の拡散角は、前記投影光学系に含まれるレンズ部の開口数（ＮＡ）に対応する角度すなわちａｓｉｎ（ＮＡ）以下の角度である請求項１または２に記載の画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ受像機、映像プロジェクタなどの画像表示装置や、半導体露光装置などの画像投影装置に関する。具体的には、特に光源にコヒーレント光源を用いる画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源としてメタルハライド、ハロゲン、キセノン、高圧水銀放電ランプ等（以下、「ランプ等」と称する。）を用いた画像投影装置が普及している。このタイプの画像投影装置においては、光源であるランプ等からの出射光は、波長選択ミラーによって赤色光（長波長光）、緑色光（中間波長光）、青色光（短波長光）に分離され、分離された各色光は、個別的に液晶パネル等によって変調された後、ダイクロイックプリズムによって合波され、投影レンズによってスクリーン上に投影される。その結果として、スクリーン上にカラー画像が形成される。
【０００３】
しかし、残念なことに上記ランプ等は比較的短命である。そのため、上記ランプ等を光源として用いる場合、光源のメンテナンスが煩雑である。また、上記ランプ等から出射される白色光を上述の方法により分離し三原色を作り出しているために装置の光学系は複雑なものとなる。さらに、波長選択ミラーで分離された光は、波長選択ミラーの光学的性質上、比較的広いスペクトル幅を備える。その結果、装置の色再現領域は狭く制限され、鮮やかな純色の表現も困難である。なおさらには、光の利用効率が低い点も、このタイプの画像投影装置の抱える問題点である。
【０００４】
光源として上記ランプ等を用いた画像投影装置におけるこれらの問題を解決するため、最近では、光源としてレーザ光源を使用する試みが活発になされている。レーザ光源は従来の白色ランプとの比較においては長寿命であり、かつ、エネルギー効率が高く、加えて、レーザ光の示す優れた指向性により光利用効率の点でも有利である。さらには、レーザ光の示す優れた単色性により画像投影装置の色再現領域を、上述のタイプの画像投影装置と較べて広くするができる。
【０００５】
しかしながら、上述の様に画像投影装置にレーザ光源を使用した場合、レーザ光源に固有のコヒーレンシー（可干渉性）に起因して画像にスペックルノイズが発生し、その結果、投影画像の画質が劣化する、という問題がある。ここで、スペックルノイズとは、レーザ光源から出射されるコヒーレント光が物体面の様々な位置で散乱し、物体面のある位置で散乱したコヒーレント光と、その位置に隣接する位置において散乱したコヒーレント光の波面とが観察面において干渉し合い、観察面上に粒状の強度分布を発生させる現象である。光源としてレーザを用いる画像投影装置において、発生するスペックルノイズの低減は実用化に向けた重要課題として残されている。
【０００６】
このスペックルノイズを抑制するために、例えば、特許文献１に記載のレーザ光を用いた露光照明装置は、光学系に回転運動する拡散板を配し、当該拡散板によりコヒーレント光をインコヒーレント光に変換している。
【０００７】
また、例えば、特許文献２に記載のレーザ光を用いた投影型ディスプレイ装置は、光学系に運動（回転および／または振動等）する拡散板を配し、当該拡散板によりコヒーレント光をインコヒーレント光に変換している。
【特許文献１】特開平７−２９７１１１号公報
【特許文献２】特開平６−２０８０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、拡散板を回転運動させつつコヒーレント光の拡散に使用する場合、その各瞬間において、拡散板は、コヒーレント光の拡散に寄与しない拡散領域を含む。逆の見方をすれば、コヒーレント光の拡散に不要な拡散領域を含んだ大面積の拡散板が拡散板として用いられる。その結果として、装置の光学系が不要に大きなものとなる点が問題としてある。
【０００９】
本発明は、スペックルノイズの発生を抑制して優れた投影画像画質を実現する画像投影装置の提供を課題とする。
【００１０】
本発明は、特に、従来よりも簡単な構成の光学系を備える画像投影装置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】
【００１１】
本発明は、その一態様において、コヒーレント光源と、コヒーレント光源から発せられたコヒーレント光をコヒーレント平行光に変換するコリメーションレンズと、コヒーレント平行光を投影する投影光学系を有する画像投影装置であって、さらに、コヒーレント平行光を反射すると共に反射面の法線方向と平行に振動可能な反射素子と、反射素子を振動運動させる反射素子駆動手段を有する画像投影装置である。
【００１２】
本発明の一態様において、本発明は、さらに、コヒーレント平行光を拡散する第１拡散素子を、コヒーレント平行光の光路上、コリメーションレンズから反射素子の間に備えることが好ましい。
【００１３】
本発明の一態様において、本発明は、さらに、反射素子の反射面に形成されたコヒーレント平行光を拡散する第１拡散素子を有することが好ましい。
【００１４】
本発明の一態様において、本発明は、さらに、光を拡散する第２拡散素子を、コヒーレント平行光の光路上、反射素子から投影光学系の間に備えることが好ましい。
【００１５】
本発明の一態様において、本発明は、第１拡散素子および第２拡散素子は、反射素子の反射面上に積層された一の拡散素子であることが好ましい。
【００１６】
本発明の一態様において、本発明は、反射素子駆動手段は、反射素子の主面の法線方向に反射素子を往復的振動運動させることが好ましい。
【００１７】
本発明の一態様において、本発明は、反射素子駆動手段は、反射素子の主面に平行な面に含まれる回転中心軸を中心に反射素子を回転的振動運動させることが好ましい。
【００１８】
本発明の一態様において、本発明は、反射素子の振動の距離は、第１拡散素子の表面に形成され光拡散に供される凹凸形状の最大周期の（√２）倍以上であることが好ましい。
【００１９】
本発明の一態様において、本発明は、第１拡散素子の拡散角は、投影光学系に含まれるレンズ部の開口数（ＮＡ）に対応する角度すなわちａｓｉｎ（ＮＡ）以下の角度であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の画像投影装置は、光学系に設置した反射素子を振動させるという極めて簡単な構成により、スペックルノイズを低減する効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１Ａは、第１の実施形態による画像投影装置の模式図である。
【００２３】
本実施形態の画像投影装置は、レーザ光源（コヒーレント光源）である半導体レーザ１１を備え、半導体レーザ１１の出力するレーザ光の光路に沿って順に、発散光を平行光に変換するコリメーションレンズ１２、拡散素子１３ａ、反射素子である反射板１４、空間変調素子である透過型液晶空間変調素子１５、投影光学系を構成する投影レンズ１６、および、スクリーン１７を有し、さらに反射素子駆動手段である反射板駆動部１８および画像情報生成手段である画像情報生成部１９を有する。図中の一点鎖線は、半導体レーザ１１出射するレーザ光の光軸を示す。破線で示された要素は、反射板１４の変位可能位置の１つ、ならびに、反射板１４の変位と反射板１４の光反射作用により形成される仮想的要素像すなわち、各要素の見かけの位置を示す。
【００２４】
反射板１４は、入射光を反射可能であると共に、主面法線方向に往復的振動運動可能であり、反射板駆動部１８と接続されている。反射板駆動部１８は、反射板１４を往復的振動運動させることができる。
【００２５】
画像情報生成部１９は、透過型液晶空間変調素子１５に接続され、透過型液晶空間変調素子１５に対して画像情報に対応する入力信号を送ることができる。
【００２６】
半導体レーザ１１は、レーザ光を発散放射する。発散光であるレーザ光は、コリメーションレンズ１２に入射し、実質上平行光に変換されて出射される。平行レーザ光は、第１拡散素子１３ａを透過し、光軸に対しておよそ４５度を成して配置された反射板１４で進行方向をほぼ直角に変化させ、透過型液晶空間変調素子１５に入射する。この透過型液晶空間変調素子１５は、液晶画素を備え、液晶画素は、スクリーン１７に投影されるべき画像の情報に対応する入力信号に応じて液晶画素の透過率を変更することができる。透過型液晶空間変調素子１５により変調された平行レーザ光は投影レンズ１６に入射し、スクリーン１７に到達する。スクリーン１７上において、画像情報に応じて明暗が空間的に変調されたレーザ光により画像が形成される。
【００２７】
第１の実施形態による画像投影装置において、反射板１４はレーザ光の光路に沿って第１拡散素子１３ａと透過型液晶空間変調素子１５との間に、レーザ光の光軸と反射板１４の主面とがおよそ４５度を成すように配される。そのため、反射板１４の有する光を反射する作用により、半導体レーザ１１は光路に関して反射板１４よりも下流部における光軸と平行な見かけの光軸上の、見かけの半導体レーザ１１ｖａの位置にあると考えても光学上等価である。
【００２８】
反射板１４は、反射板駆動部１８により、反射板１４の主面の１つである反射面の法線方向と平行に数１０ヘルツ以上、例えば、３０ヘルツ以上、の振動数で、所定の振幅で往復的振動運動可能である。反射板１４が法線方向に往復的振動運動を行う際、見かけの半導体レーザの位置も変化する。見かけの半導体レーザの位置は、見かけの光軸と４５度を成す方向に、反射板１４の振動数と同期して周期的に変位する。見かけの半導体レーザ１１ｖｂは、反射板１４の振動による見かけの位置の変位の一例である。反射板１４の振動により、半導体レーザ１１からスクリーン１７までの光路長は、反射板１４の振動と同期して周期的に変化する。そのため、透過型液晶空間変調素子１５およびスクリーン１７上の任意の一点に到達するレーザ光の相対的位相（光路長）は、反射板１４の振動周期（もしくは振動数）と同期して周期的に変化する。数１０ヘルツ以上で振動する反射板１４は、スクリーン１７のスペックルノイズの分布状態を、同じく数１０ヘルツの振動数で変化させる。よって、スクリーン１７を人間（観察者）の目が見た場合、スペックルノイズは、人間の視感覚の応答時間よりも早くその位置を変化させ、よってスクリーン上の各点におけるスペックルノイズは時間的に平均化され、観察者の認識可能な強度斑等は低減され、投影画像の画質の向上をもたらすこととなる。
【００２９】
本実施形態においては、半導体レーザ１１は、活性層がＡｌＧａＩｎＰ系の赤色半導体レーザ（発振波長約６５０ｎｍ）を用いている。コリメーションレンズ１２には、ＮＡが０．５のレンズを用い、投影レンズ１６には、ＮＡが０．４のレンズを用いている。
【００３０】
図５は、第１拡散素子１３ａの表面形状および第１拡散素子１３ａにより拡散される光の強度分布について説明する模式図である。第１拡散素子１３ａは、半導体レーザ１１の出射するレーザ光に対し透明な基材を有し、図５を参照すれば、その表面のうち少なくとも１主面は、ランダムな凹凸形状を持つように加工されている。第１拡散素子１３ａの当該主面は、ランダムに、様々な大きさの凹凸を有する凹凸形状を形成している。本図に示すように、第１拡散素子１３ａの表面の凹凸のうち、その最大周期（表面に沿った凹凸の凹部から凹部までもしくは凸部から凸部までの距離のうち最大のもの）をｄとする。一般に、最大周期ｄは、数ミクロンオーダの量である。
【００３１】
また、第１拡散素子１３ａの凹凸形状の平均周期（表面に沿った凹凸の凹部から凹部までもしくは凸部から凸部までの距離の平均値）は３．３ミクロンである。
【００３２】
第１拡散素子１３ａに入射する光５１は、第１拡散素子１３ａによって拡散する。強度分布５７は、光５１の進行方向第１拡散素子１３ａ下流部において光軸に垂直な断面における強度分布である。ここで、ηは、第１拡散素子１３ａと光軸の交点と断面内のある一点を結ぶ直線と、光軸が成す角である。
【００３３】
一般に拡散素子によって拡散された光の強度は、光軸からのずれに沿って単調減少する分布を示す。光軸上における拡散光５１の強度Ｉ（０）を１に規格化した場合に強度Ｉ（η）＝０．５となる角度ηをθ１／２とし、これを拡散角と呼ぶことにする。本実施形態の第１拡散素子１３ａは、１０度の拡散角を有する拡散素子である。
【００３４】
図１Ａを再び参照すれば、本実施形態において反射板１４の振動距離は１００ミクロンである。反射板１４の振動により、見かけの光源１１ｖａおよび１１ｖｂは光軸とおよそ４５度の角度を成す方向に振動する。例えば、振動距離が１００ミクロンのとき、透過型液晶空間変調素子１５の任意の一点に入射するレーザ光の大部分は、第１拡散素子１３ａの拡散面上、１００／（√２）ミクロン幅の範囲から出射したレーザ光である。そのため、本願の課題をよく解決するためには、反射板１４の振動距離は、（√２）×ｄ以上であればよい。例えば、最大周期ｄが３．５ミクロンの場合、振動距離は約５ミクロン以上であればよい。なぜなら、反射板１４が（√２）×ｄ以上の振動距離で往復的振動運動を行うことにより、透過型液晶空間変調素子１５およびスクリーン１７上の任意の各点に、往復的振動運動の一周期中に、第１拡散素子１３ａの表面の凹凸形状の２以上の相異なる凹凸周期から出射した光が到達し、その点における強度斑の定在を防止するからである。
【００３５】
また、第１拡散素子１３ａの拡散角は、投影レンズの発散許容角度以下であることが望ましい。つまり、拡散角は、ａｓｉｎ（ＮＡ）以下であることが望ましい。第１拡散素子１３ａの下流に配された、本実施形態の投影レンズ１６のＮＡは、０．４である。本実施形態の第１拡散素子１３ａの拡散角は、１０度であって、拡散光の殆どを投影に利用できている。
【００３６】
（実施の形態１の変形例）
図１Ｂは、第１の実施形態の変形例による画像投影装置の模式図である。
【００３７】
本変形例の画像投影装置は、図１Ａに示す第１の実施形態による画像投影装置と同様、半導体レーザ１１、コリメーションレンズ１２、第１拡散素子１３ａ、反射板１４、透過型液晶空間変調素子１５、投影レンズ１６、スクリーン１７、反射板駆動部１８、および、画像情報生成部１９を有し、さらに、反射板１４と透過型液晶空間変調素子１５の間、光路上に第２拡散素子１３ｂを有する。
【００３８】
半導体レーザ１１の発するレーザ光は、コリメーションレンズ１２に入射し、第１拡散素子１３ａを透過し、光軸に対しておよそ４５度を成して配置された反射板１４で進行方向をほぼ直角に変化させた後、更に第２の拡散素子１３ｂを透過してから透過型液晶空間変調素子１５に入射する。
【００３９】
本変形例においては、第１拡散素子１３ａは第１の実施形態と同様の素子である。第２拡散素子１３ｂは、第１拡散素子１３ａと同様の素子であってよい。
【００４０】
第１実施形態と同様に、（√２）×ｄ以上の振動距離で往復的振動運動を行う反射板１４により、本願の課題はよく解決され、さらに、第２拡散素子１３ｂの働きにより、反射板１４からの反射光が再度拡散される。第２拡散素子１３ｂに入射する光は、第２拡散素子１３ｂの各点において、第１拡散素子１３ａの異なる凹凸周期から出射した光を受け、さらに拡散した光を出射する。そのため、スクリーン１７上においては、第２拡散素子１３ｂによって強度斑のピークがさらに拡散され低減された強度斑の周期的な移動により、さらにスペックルノイズの強度が低減され、投影画像の画質向上が促進される。
【００４１】
また、第１拡散素子１３ａおよび第２拡散素子１３ｂによる合成された拡散角は、投影レンズの発散許容角度よりも小さいことが望ましい。第１拡散素子１３ａおよび第２拡散素子１３ｂの下流に配された、本実施形態の投影レンズ１６のＮＡは、０．４である。本実施形態の第１拡散素子１３ａおよび第２拡散素子１３ｂの合成拡散角（第１拡散素子１３ａの拡散角と第２拡散素子１３ｂの拡散角の和）は、２０度であって、拡散光の殆どを投影に利用できている。
【００４２】
（実施の形態２）
図２は、第２の実施形態による画像投影装置の模式図である。
【００４３】
本実施形態の画像投影装置は、第１の実施形態同様、半導体レーザ１１、コリメーションレンズ１２、透過型液晶空間変調素子１５、投影レンズ１６、スクリーン１７、反射板駆動部１８、および、画像情報生成部１９を有し、さらに、コリメーションレンズ１２と透過型液晶空間変調素子１５との間、光路上において、反射素子であると同時に拡散素子である反射板２４と反射板２４の反射面前方に一体化形成された拡散素子２３を有する。
【００４４】
反射板２４と反射板２４の反射面前方に一体化形成された拡散素子２３は、レーザ光の光軸と反射板２４の主面とがおよそ４５度を成すように配され、入射光を反射可能であると共に、主面法線方向に往復的振動運動可能であり、反射板駆動部１８と接続されている。反射板駆動部１８は、反射板２４と拡散素子２３を往復的振動運動させることができる。
【００４５】
半導体レーザ１１から発散放射された光はコリメーションレンズ１２により実質上平行光に変換される。平行レーザ光は、拡散素子２３を一度透過し、反射板２４で進行方向がほぼ直角に折り曲げられ、再度、拡散素子２３を透過し、その後、透過型液晶空間変調素子１５に入射する。
【００４６】
第１の実施形態同様、本実施形態における画像投影装置においては、反射板２４と反射板２４の反射面前方に一体化形成された拡散素子２３は、反射板駆動部１８により、反射板１４の主面である反射面の法線方向と平行に数１０ヘルツ以上の振動数で、所定の振幅で往復的振動運動が可能である。本実施形態では、一の拡散素子２３を用いるが、レーザ光は、拡散素子２３を２度透過する。そのため、２枚の拡散素子を光路上に配置した場合に匹敵する光拡散効果が得られる。よって、本実施形態は、より簡便な構成となった画像投影装置により、向上した画質を有する投影画像を観察者に提供可能である。
【００４７】
本実施形態においては、拡散素子２３、および、反射板２４は、第１の実施形態と同等のものでよい。その他の第１の実施形態と同一の参照数字を付した各構成要素も、第１の実施形態と同様のものでよい。拡散素子２３と反射板２４の間に位置する充填剤２５は、ガラス、樹脂、透明接着剤等、半導体レーザ１１の出射するレーザ光にとって光学的に透明な素材であればよい。また、空気であってもよい。
【００４８】
ここでも、第１の実施形態と同様、反射板２４と反射板２４の反射面前方に一体化形成された拡散素子２３の往復的振動運動距離は、（√２）×ｄ以上であればよい。ここで、拡散素子２３は、同一の光について２回光拡散を行う。そのため、拡散角は実質上、２０度である。２０度なる拡散角は、投影レンズ１６のＮＡ（＝０．４）に対応する発散許容角度より小さく、拡散光の殆どは投影に利用することができている。
【００４９】
（実施の形態３）
図３は、第３の実施形態による画像投影装置の模式図である。
【００５０】
本実施形態の画像投影装置は、第１および第２の実施形態同様、半導体レーザ１１、コリメーションレンズ１２、透過型液晶空間変調素子１５、投影レンズ１６、スクリーン１７、反射板駆動部１８、および、画像情報生成部１９を有し、さらに、コリメーションレンズ１２と透過型液晶空間変調素子１５との間、光路上において、拡散性反射板３４を有する。
【００５１】
拡散性反射板３４は、レーザ光の光軸と拡散性反射板３４の主面とがおよそ４５度を成すように配され、入射光を拡散させて反射可能であると共に、主面法線方向に往復的振動運動可能であり、反射板駆動部１８と接続されている。反射板駆動部１８は、拡散性反射板３４を往復的振動運動させることができる。
【００５２】
半導体レーザ１１から発散放射された光はコリメーションレンズ１２により実質上平行光に変換される。平行レーザ光は、光拡散性の表面を有する拡散性反射板３４により進行方向がほぼ直角に折り曲げられるとともに拡散され、その後、透過型液晶空間変調素子１５に入射する。
【００５３】
第１および第２の実施形態同様、本実施形態における投影装置においては、拡散性反射板３４は、反射板駆動部１８により、拡散性反射板３４の主面である拡散性反射面の法線方向と平行に数１０ヘルツ以上の振動数で、例えば、３０ヘルツ以上で、所定の振幅で往復的振動運動が可能である。本実施形態においては、先の実施形態で用いた透過型の拡散素子１３ａ等を用いることなく拡散素子を光路上に配置した場合と同等の光拡散効果が得られる。よって、本実施形態は、さらに簡便な構成となった画像投影装置により、向上した画質を有する投影画像を観察者に提供可能である。
【００５４】
拡散性反射板３４の拡散性反射面は、図５に示した拡散板の凹凸形状と同様の表面形状を有する光反射面であればよい。その他の第１の実施形態と同一の参照数字を付した各構成要素は、第１の実施形態と同様のものでよい。
【００５５】
第１および第２の実施形態と同様、拡散性反射板３４の振動距離は、即ち（√２）×ｄ以上であればよい。拡散性反射板３４の拡散角は、１０度である。この１０度なる拡散角は、投影レンズ１６のＮＡ（＝０．４）に対応する発散許容角度より小さく、拡散光の殆どは投影に利用することができている。
【００５６】
（実施の形態４）
図４は、第４の実施形態による画像投影装置の模式図である。
【００５７】
本実施形態の画像投影装置は、第１実施形態変形例同様、半導体レーザ１１、コリメーションレンズ１２、拡散素子１３ａ、第２拡散素子１３ｂ、透過型液晶空間変調素子１５、投影レンズ１６、スクリーン１７、および、画像情報生成部１９を有し、さらに、第１拡散素子１３ａと第２拡散素子１３ｂの間、光路上に、回転反射板４４を有する。
【００５８】
回転反射板４４は、光軸との交点であって図面に垂直な方向に伸びた軸を回転中心軸として、光軸と主面のなす角が４５度となる位置を中心に回転的振動運動可能であり、回転中心軸で、反射板駆動手段である反射板回転駆動部４８と接続される。反射板回転駆動部４８は、回転反射板４４を回転的振動運動させることができる。
【００５９】
この回転反射板４４は、光軸と主面のなす角が４５度となる位置を中心に、反射板回転駆動部４８により、回転反射板４４の回転中心軸を中心に数１０ヘルツ以上、例えば、３０ヘルツ、の振動数で、所定の最大回転角で回転的振動運動可能である。この最大回転角とは、回転的振動運動によって変化する光軸と主面とのなす角の最大角度（または最小角度）と、４５度との差の絶対値とする。また、回転中心軸と、回転反射板４４の重心とは、実質的に一致することが望ましい。
【００６０】
回転反射板４４が回転的振動運動を行う際、見かけの半導体レーザの位置も変化する。見かけの半導体レーザの位置は、反射面が光軸と４５度を成した状態の見かけの半導体レーザ１１ｖｄを中央に、回転中心軸を中心とした円周上に位置する。回転反射板４４が最大回転角の状態にある場合における見かけの半導体レーザを１１ｖｃ、および、１１ｖｅとして示す。本図で、θは、最大回転角に等しい。回転反射板４４の回転的振動により、半導体レーザ１１の光軸は、回転反射板４４の回転的振動と同期して振動し、半導体レーザ１１から透過型液晶空間変調素子１５、および、スクリーン１７上の各点までの光路長も、回転反射板４４の振動と同期して変化する。そのため、透過型液晶空間変調素子１５、および、スクリーン１７上の任意の一点に到達するレーザ光の相対的位相（光路長）、および、その入射角は、回転反射板４４の振動周期（もしくは振動数）と同期して周期的に変化する。数１０ヘルツ以上で振動する回転反射板４４は、スクリーン１７のスペックルノイズの分布状態を数１０ヘルツの振動数で変化させる。よって、スクリーン１７を人間（観察者）の目が見た場合、スペックルノイズは、人間の視感覚の応答時間よりも早く変化し、よってスクリーン上の各点におけるスペックルノイズは時間的に平均化され、観察者の認識可能な強度斑等は低減され、投影画像の画質の向上をもたらすこととなる。
【００６１】
回転反射板４４の回転的振動により、見かけの光源１１ｖｃ、１１ｖｄ、および１１ｖｅは回転中心軸を中心として、最大回転角θまでの範囲で回転的に振動する。そのため、本願の課題をよく解決するためには、回転反射板４４の最大回転角は、回転中心軸と第２拡散素子１３ｂの距離をＬとして、Ｌ×θがｄ以上（Ｌ×θ≧ｄ）（θ≧ｄ／Ｌ）であればよい。なぜなら、回転反射板４４が最大回転角θがｄ／Ｌ以上の回転的振動運動を行うことによって、第２拡散素子１３ｂ上の任意の各点には、回転的振動運動一周期内において、第１拡散素子１３ａの表面の凹凸形状の２以上の相異なる凹凸周期から出射した光が到達することとなり、光拡散の効果が時間的により平均化されるからである。
【００６２】
回転反射板４４は、実施形態１等で用いた反射板１４と同等であってよい。その他の第１の実施形態と同一の参照数字を付した各構成要素は、第１の実施形態と同様のものでよい。
【００６３】
最大回転角θは、その条件θ≧ｄ／Ｌから明らかなように、小さな角であってよい。例えば、Ｌ＝１０ｍｍ、ｄ＝３．３μｍとした場合、ｄ／Ｌは、０．０００３３［ラジアン］即ち、およそ０．０１９［度］となり、θは、０．０１９［度］以上であればよい。本実施形態においては、最大回転角は、０．１度である。よって、透過型液晶空間変調素子１５およびスクリーン１７への入射角の変動も僅かである。
【００６４】
第１拡散素子１３ａおよび第２拡散素子１３ｂの合成拡散角は、２０度である。この２０度なる拡散角は、投影レンズ１６のＮＡ（＝０．４）に対応する発散許容角度より小さく、拡散光の殆どは投影に利用することができている。
【００６５】
さらに、上記の実施形態においては、単色（赤色）光源を用いた投影型情報表示装置の例を示したが、青、緑、赤の三色に対応する光学系、及び空間変調素子を設置し、また各色の画像をスクリーン上で合成することによりカラーディスプレイを実現することが可能である。
【００６６】
また、空間変調素子として強度変調型の透過型液晶を使用しているが、必ずしも透過型や強度変調型に限定されることはない。反射型の液晶素子、マイクロマシン技術により形成した光反射型の空間変調素子、或いは、回折光を用いる空間変調素子であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の画像投影装置では極めて簡単な構成によりスペックルノイズを低減することが可能となる。また、表示画面全体が均一な輝度を有する画像表示を提供するものであり、産業上高い利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】第１の実施形態による画像投影装置の構成概略図
【図１Ｂ】第１の実施形態による画像投影装置の変形例構成概略図
【図２】第２の実施形態による画像投影装置の構成概略図
【図３】第３の実施形態による画像投影装置の構成概略図
【図４】第４の実施形態による画像投影装置の構成概略図
【図５】拡散素子表面形状、および、拡散光の強度分布を示す図
【符号の説明】
【００６９】
１１    半導体レーザ
１２    コリメーションレンズ
１３ａ、１３ｂ、２３、５３    拡散素子
１４、２４    反射板
１５    透過型液晶空間変調素子
１６    投影レンズ
１７    スクリーン
１８    反射板駆動部
１９    画像情報生成部
３４    拡散性反射板
４４    回転反射板
４８    反射板回転駆動部
【図１Ａ】
0004612043.tif 000002
【図１Ｂ】
0004612043.tif 000003
【図２】
0004612043.tif 000004
【図３】
0004612043.tif 000005
【図４】
0004612043.tif 000006
【図５】
0004612043.tif 000007