(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単色光を発光するレーザ光源と、
印加電圧もしくは印加磁界を時間的に変化させることにより、前記レーザ光源から射出された光の偏光面を時間的に変化させる偏光回転素子と、
該偏光回転素子から射出された射出光の光路を分離する光路分離素子と、
該光路分離素子により分離されたそれぞれの光を被投射部材に入射させる導光手段とを備え、
前記偏光回転素子が所定の領域ごとに区分けされ、前記偏光回転素子を透過する光の偏光面が前記領域ごとに制御されることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光路分離素子が、前記偏光回転素子から射出された射出光のうち特定の振動方向の偏光光を透過させ、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離素子であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記特定の振動方向の偏光光あるいは前記他の振動方向の偏光光の光路上に位相板が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記偏光回転素子が、前記領域毎に個別の電極が設けられた液晶素子で構成され、
前記領域毎に設けられた前記電極に対して異なる周波数で所定の電圧が印加されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記導光手段が、前記光路分離素子より分離されたそれぞれの光の照度分布を均一化するレンズアレイであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記導光手段が、前記光路分離素子より分離されたそれぞれの光の照度分布を均一化するロッドインテグレータであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記導光手段が、前記光路分離素子より分離されたそれぞれの光を拡散させる光拡散部材であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記導光手段が、前記光路分離素子より分離されたそれぞれの光を前記被投射部材の被照射面の形状及び大きさに変換する回折光学素子であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記レーザ光源が複数設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記複数のレーザ光源が、少なくとも赤色光を射出するレーザ光源，緑色光を射出するレーザ光源，青色光を射出するレーザ光源を含むことを特徴とする請求項９記載の照明装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の照明装置と、
前記被投射部材であるとともに、前記照明装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置は、光源として超高圧水銀ランプが用いられることが多いが、ランプの寿命、瞬時の点灯の不可、色再現性範囲の狭さ、紫外波長の照射による液晶ライトバルブの耐光性等の課題により、固体光源を用いた画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１。）。
この特許文献１に記載のレーザディスプレイ装置は、赤色，緑色，青色の半導体レーザと、各半導体レーザから射出されたレーザ光を平行光にする複数のコリメータレンズと、コリメータレンズにより平行化された光の強度分布を均一化する複数のマイクロレンズと、各マイクロレンズから射出された光を変調する空間光変調器とを備えている。そして、各空間光変調器を通過した光は、ダイクロイックミラーにより合成され、プロジェクタレンズによりスクリーンに表示されるようになっている。このレーザディスプレイ装置は、マイクロレンズが光軸を回転軸として回転可能となっており、このマイクロレンズを回転させることによって空間光変調器を照射するレーザ光のスペックルノイズを低減もしくは消滅するようになっている。
【特許文献１】特開平１１―６４７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載のレーザディスプレイ装置では、スペックルを低減させるために、マイクロレンズを回転させているため、回転駆動系等の機構部品が必要になり、コストが高くなってしまう。また、回転駆動系の回転に伴う騒音が生じたり、長期間使用することにより回転駆動系が劣化し、信頼性の低下が生じる。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成により、射出される光のぎらつきの発生を抑えるとともに、信頼性を向上させることが可能な照明装置及び画像表示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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の照明装置は、単色光を発光するレーザ光源と、印加電圧もしくは印加磁界を時間的に変化させることにより、前記レーザ光源から射出された光の偏光面を時間的に変化させる偏光回転素子と、該偏光回転素子から射出された射出光の光路を分離する光路分離素子と、該光路分離素子により分離されたそれぞれの光を被投射部材に入射させる導光手段とを備え、前記偏光回転素子が所定の領域ごとに区分けされ、前記偏光回転素子を透過する光の偏光面が前記領域ごとに制御されることを特徴とする。
また、本発明の照明装置は、前記偏光回転素子が、前記領域毎に個別の電極が設けられた液晶素子で構成され、前記領域毎に設けられた前記電極に異なる周波数で所定の電圧が印加される構成としても良い。
【０００６】
本発明に係る照明装置では、光源から射出された光は、偏光回転素子に入射する。そして、偏光回転素子から射出される光の偏光面を時間的に変化させる。偏光回転素子から射出された光は、光路分離素子に入射した後、光路が分離され、この光路が分離されたそれぞれの光は、導光手段に入射した後、被投射部材に照射される。このように、偏光回転素子から射出される光は、偏光面が時間的に変化しているので、ぎらつきのパターンが時間的に変化するため、導光手段から射出される光は、残像効果により時間積分されて、可干渉性が低下することになる。その結果、被投射部材に投射される光は、ぎらつき（シンチレーション、スペックル）が抑えられた光となる。したがって、簡易な構成により、射出される光のぎらつきの発生を抑えるとともに、従来のように回転駆動系を用いないため、本発明では長期間使用しても劣化が生じないので、信頼性を向上させることが可能となる。
【０００７】
また、本発明の照明装置は、前記光路分離素子が、前記偏光回転素子から射出された射出光のうち特定の振動方向の偏光光を透過させ、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離素子であることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る照明装置では、偏光回転素子から射出された光は、偏光分離素子に入射し、特定の振動方向の偏光光と他の振動方向の偏光光とに分離される。分離されたそれぞれの光は、導光手段に入射した後、被投射部材に照射される。したがって、簡易な構成により、偏光回転素子から射出された光の光路を分離することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の照明装置は、前記特定の振動方向の偏光光あるいは前記他の振動方向の偏光光の光路上に位相板が設けられていることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る照明装置では、例えば、位相板としてλ／２板を用いることにより、偏光分離素子から射出されるそれぞれの光の偏光方向を他の振動方向あるいは特定の振動方向の偏光光に揃えることができる。したがって、被投射部材として、例えば、液晶表示装置を用いた場合、液晶表示装置の前段に、入射させる光の偏光方向を揃える偏光回転素子等の部材が必要でないため、光の利用効率を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の照明装置は、前記偏光回転素子が所定の領域ごとに区分けされ、
前記偏光回転素子を透過する光の偏光面が前記領域ごとに制御されることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る照明装置では、偏光回転素子を透過した光の偏光面を所定の領域ごとに異ならせることができる。これにより、それぞれの領域から射出された光は、被投射部材に照射される間に時間的に積分されるため、さらに、スペックルの発生を低減させることが可能となる。また、例えば、光源を複数用いた場合、偏光回転素子の所定の領域ごとに光源を配置させることで、光源ごとに偏光面を回転させることができるので、効率良くスペックルの発生を抑えることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の照明装置は、前記導光手段が、前記光路分離素子より分離されたそれぞれの光の照度分布を均一化するレンズアレイであることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る照明装置では、光路分離素子から射出されたそれぞれの光はレンズアレイに入射する。これにより、レンズアレイから射出される光は、照度分布が均一化されるとともに、時間積分されてスペックルの発生が抑えられた後、被投射部材を照射することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の照明装置は、前記導光手段が、前記光路分離素子より分離されたそれぞれの光の照度分布を均一化するロッドインテグレータであることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る照明装置では、光路分離素子から射出されたそれぞれの光はロッドインテグレータに入射する。ロッドインテグレータに入射したそれぞれの光は、内部で反射を繰り返すことにより混在され、ロッドインテグレータから射出される光は、照度分布が均一化されるとともに、時間積分されてスペックルの発生が抑えられた後、被投射部材を照射することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の照明装置は、前記導光手段が、前記光路分離素子より分離されたそれぞれの光を拡散させる光拡散部材であることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る照明装置では、光路分離素子から射出されたそれぞれの光は光拡散部材に入射する。これにより、光拡散部材から射出されるそれぞれの光は、可干渉性が低下することになるため、スペックルの発生が抑えられた後、被投射部材を照射することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の照明装置は、前記導光手段が、前記光路分離素子より分離されたそれぞれの光を前記被投射部材の被照射面の形状及び大きさに変換する回折光学素子であることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る照明装置では、レーザ光源から射出されたレーザ光は、回折光学素子により、光変調装置の被照射面の形状及び大きさに変換される。したがって、レーザ光源から射出された光を無駄なく光変調装置を照射することが可能となるため、光の利用効率を向上させることが可能となる。
【００２１】
また、本発明の照明装置は、前記光源が複数設けられていることが好ましい。
本発明に係る照明装置では、光源が複数設けられているため、被投射部材に照射される光の高輝度化が図れるという効果が得られる。
【００２２】
また、本発明の照明装置は、前記複数の光源が、少なくとも赤色光を射出する光源，緑色光を射出する光源，青色光を射出する光源を含むことが好ましい。
本発明に係る照明装置では、光源が少なくとも赤色光を射出する光源，緑色光を射出する光源，青色光を射出する光源を含むため、広範囲の色を表現可能であるとともに、明るさ及び演色性が優れた照明光を得ることが可能である。
【００２３】
本発明の画像表示装置は、上記の照明装置と、前記被投射部材であるとともに、前記照明装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る画像表示装置では、照明装置より射出された光は光変調装置に入射される。そして、光変調装置により変調された画像が、投射装置によって投射される。このとき、照明装置より射出される光は、上述したように、スペックルが低減された光となっているので、良好な画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２６】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１は、図１に示すように、単色光を発光するレーザ光源（光源）１１と、光源１１から射出された光の偏光面を時間的に変化させる液晶素子（偏光回転素子）１２と、この偏光回転素子１２から射出された射出光の光路を分離する光路分離素子として偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子、以下ＰＢＳと称す）１３と、ＰＢＳ１３により分離されたそれぞれの光をライトバルブ（被投射部材）１５に入射させる回折光学素子１４（導光手段、以下ＤＯＥ（Diffractive  Optical  Element）と称す）とを備えている。
ライトバルブ１５としては、ＤＭＤ（Digital  Micromirror  Device）、ＧＬＶ（Grating  Light  Valve）、液晶ライトバルブ等が挙げられる。なお、液晶ライトバルブを用いるときは、入射する光の偏光方向を揃えるために、前段に偏光変換素子が必要となる。
【００２７】
ＰＢＳ１３は、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光を透過し、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光、例えばｓ偏光光を反射する第１偏光分離面１３ａ及び第２偏光分離面１３ｂを有している。この第１偏光分離面１３ａは、レーザ光源１１の光軸Ｏ上に４５度傾斜して設けられている。また、第２の偏光分離面１３ｂは、第１偏光分離面１３ａと略平行に設けられており、第１の偏光分離面１３ａにおいて反射したｓ偏光光をＤＯＥ１４に反射させるようになっている。
【００２８】
液晶素子１２は、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂに挟持されており、第１電極１２ａ側にレーザ光源１１が配置されており、第１，第２電極１２ａ，１２ｂは駆動回路２０に接続されている。この駆動回路２０は、液晶素子１２に印加する電圧を制御し、液晶素子１２から射出される光の偏光面を時間的に変化させるものである。具体的には、駆動回路２０からの出力が０Ｖのときは、液晶素子１２に入射したレーザ光の偏光面は、射出後も変化せずにＰＢＳ１３の第１偏光分離面１３ａに入射する。すなわち、液晶素子１２に入射した光の偏光光が、本実施形態ではｐ偏光であるため、射出後の偏光光もｐ偏光光となっている。
【００２９】
また、駆動回路２０からの出力が２０Ｖのときは、液晶素子１２に入射したレーザ光は、液晶素子１２を透過することにより、レーザ光の偏光面が液晶素子１２に入射する前に対して９０度回転し、ＰＢＳ１３の第１偏光分離面１３ａに入射する。このとき、第１偏光分離面１３ａに入射したレーザ光は、第１偏光分離面１３ａにおいて反射する偏光面、すなわち、ｓ偏光に変換されている。
また、駆動回路２０から出力される電圧０Ｖと２０Ｖとの切り替え周波数は、人間が感知可能なフリッカの周波数よりも高い周波数に設定されている。
【００３０】
ＤＯＥ１４は、第１偏光分離面１３ａにおいて透過したｐ偏光光が入射する第１ＤＯＥ１４ａと、第１偏光分離面１３ａにおいて反射したｓ偏光光が入射する第２ＤＯＥ１４ｂとを備えており、これら第１，第２ＤＯＥ１４ａ，１４ｂは、同一基板上に周期的な光学パターンが形成された回折格子である。また、第１，第２ＤＯＥ１４ａ，１４ｂは、ＰＢＳ１３より分離されたそれぞれの光をライトバルブ１５の被照射面の形状及び大きさに変換するとともに、照度分布を均一化するものである。そして、第１，第２ＤＯＥ１４ａ，１４ｂにおいて回折されたそれぞれの光は、ライトバルブ１５を照射するようになっている。
【００３１】
次に、以上の構成からなる本実施形態の照明装置１を用いて、ライトバルブ１５を照射する方法について説明する。
まず、光源１１が駆動されると、レーザ光源１１からレーザ光が射出され、液晶素子１２に入射する。液晶素子１２に入射したレーザ光は、駆動回路２０における印加電圧が０Ｖのときはｐ偏光光として第１偏光分離面１３ａを透過し、ＤＯＥ１４の第１ＤＯＥ１４ａに入射する。そして、第１ＤＯＥ１４ａにおいて回折した後、ライトバルブ１５の被照射面を照射する。
【００３２】
一方、駆動回路２０における印加電圧が２０Ｖのときは、液晶素子１２に入射した光は、ｐ偏光光からｓ偏光光に偏光面が回転し、第１偏光分離面１３ａにおいて反射した後、さらに第２偏光分離面１３ｂにおいて反射する。第２偏光分離面１３ｂにおいて反射した光は、ＤＯＥ１４の第２ＤＯＥ１４ｂにおいて回折した後、ライトバルブ１５の被照射面を照射する。
ここで、第１ＤＯＥ１４ａ及び第２ＤＯＥ１４ｂにおいて回折した後のスペックルパターンは、図２に示すように、異なるものとなる。そして、ライトバルブ１５において、重なり合い、観察者の目には、第１ＤＯＥ１４ａ及び第２ＤＯＥ１４ｂによるスペックルを積分した信号が検知されるため、スペックルパターンが減少して見える。
【００３３】
本実施形態に係る照明装置１では、液晶素子１２から射出される光は、印加する電圧を変化させることにより、偏光面が時間的に変化するので、ぎらつきのパターンが時間的に変化する。したがって、ＤＯＥ１４から射出される光は、残像効果により時間積分されて、可干渉性が低下することになるため、ぎらつき（シンチレーション、スペックル）の発生が抑えられることになる。その結果、簡易な構成により、ライトバルブ１５に投射される光は、ぎらつきが抑えられた光となる。さらに、従来のように回転駆動系を用いていないため、信頼性を向上させることが可能となる。
なお、ＤＯＥ１４は、同一基板上に第１ＤＯＥ１４ａ，第２ＤＯＥ１４ｂが形成された構成にしたが、第１ＤＯＥ１４ａと第２ＤＯＥ１４ｂとが別体であっても良い。
【００３４】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図３を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る照明装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る照明装置３０では、駆動回路３１が液晶素子３２を所定の領域ごとに制御する点において第１実施形態と異なる。
【００３５】
液晶素子３２は、図３に示すように、２分割された領域Ａ，Ｂに区分けされており、この液晶素子３２には、領域Ａ，Ｂごとに、入射面３２ａ側に所定の間隔をあけて第１電極３６，第２電極３７がそれぞれ設けられており、また、射出面３２ｂには、領域Ａ，Ｂごとに、第１，第２電極３６，３７に対向して第３電極３８，第４電極３９がそれぞれ設けられている。
また、第１，第３電極３６，３８及び第２，第４電極３７，３９はそれぞれ駆動回路３１に接続されている。この駆動回路３１は、第１電極３６及び第３電極３８間に、０Ｖ及び２０Ｖの電圧を２０Ｈｚ周期で印加し、第２電極３７及び第４電極３９間に、０Ｖ及び２０Ｖの電圧を５０Ｈｚ周期で印加するようになっている。
【００３６】
ＰＢＳ４１は、第１実施形態と同様にｐ偏光光を透過し、ｓ偏光光を反射する第１，第２，第３，第４偏光分離面４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを有している。これら第１〜第４偏光分離面４１ａ〜４１ｄはレーザ光源１１の光軸Ｏ上に４５度傾斜して設けられており、第１偏光分離面４１ａは、液晶素子３２の領域Ａを透過した光が、入射するように配置され、第３偏光分離面４１ｃは、液晶素子３２の領域Ｂを透過した光が、入射するように配置されている。また、第２偏光分離面４１ｂは、第１偏光分離面４１ａにおいて反射したｓ偏光光をＤＯＥ４２に反射させるように配置され、また、第４偏光分離面４１ｄは、第３偏光分離面４１ｃにおいて反射したｓ偏光光をＤＯＥ４２に反射させるように配置されている。
【００３７】
ＤＯＥ４２は、第１偏光分離面４１ａにおいて透過したｐ偏光光が入射する第１ＤＯＥ４２ａと、第２偏光分離面４１ｂにおいて反射したｓ偏光光が入射する第２ＤＯＥ４２ｂと、第３偏光分離面４１ｃにおいて透過したｐ偏光光が入射する第３ＤＯＥ４２ｃと、第４偏光分離面４１ｄにおいて反射したｓ偏光光が入射する第４ＤＯＥ４２ｄとを備えている。また、ＤＯＥ４２は、同一基板上に周期的な光学パターンが形成されていても良く、また、第１〜第４ＤＯＥ４２ａ〜４２ｄが別体であっても良い。
【００３８】
また、ＤＯＥ４２とライトバルブ１５との間には、フィールドレンズ４３が設けられており、第１〜第４ＤＯＥ４２ａ〜４２ｄから射出された光は、フィールドレンズ４３により平行化されライトバルブ１５に入射するようになっている。
また、レーザ光源１１と液晶素子３２との間には、レーザ光源１１から射出されたレーザ光を平行化するコリメータレンズ４４が設けられている。
【００３９】
本実施形態に係る照明装置３０では、駆動回路３１が、液晶素子３２の領域Ａ，Ｂごとに制御するため、液晶素子３２を透過した光の偏光面を所定の領域ごとに異ならせることができる。したがって、レーザ光源１１から射出された光は、液晶素子３２から通過した後の偏光によって第１〜第４ＤＯＥ４２ａ〜４２ｄを選択することができる。すなわち、第１実施形態に比べ選択するＤＯＥの数が増えるため、ライトバルブ１５に照射される光の積分回数が増えるため、よりスペックルパターンを抑えることが可能となる。
また、領域Ａ，Ｂごとに、印加する電圧の切り替え周期を異ならせることにより、第１〜第４ＤＯＥ４２ａ〜４２ｄから射出される光がすべて混在されるので、同じ周期で切り替える場合に比べ、よりスペックルパターンを低減させることが可能となる。
【００４０】
なお、第１電極３６と第３電極３８との間及び第２電極３７と第３電極３９との間に印加する電圧の切り替え周期は、上記の周波数に限るものではない。また、第１電極３６と第３電極３８との間及び第２電極３７と第３電極３９との間に印加する電圧が異なるようにしても良い。すなわち、第１電極３６と第３電極３８との間に０Ｖを印加しているときは、第２電極３７と第４電極３９との間に２０Ｖを印加すれば良い。
また、液晶素子３２を２つの領域Ａ，Ｂに分けたが、３つ以上に分けても良い。
【００４１】
［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図４を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置５０では、ＤＯＥ１４に代えて、導光手段としてレンズアレイ５１を用いる点において第１実施形態と異なる。
レンズアレイ５１は、図４に示すように、第１偏光分離面１３ａを透過したｐ偏光光が入射する位置に設けられた第１レンズアレイ５１ａと、第１レンズアレイ５１ａと対になるとともに第1レンズアレイ５１ａから射出された光をライトバルブ１５に照射させる第２レンズアレイ５１ｂと、第２偏光分離面１３ｂを反射したｓ偏光光が入射する位置に設けられた第３レンズアレイ５１ｃと、第３レンズアレイ５１ｃと対になるとともに第３レンズアレイ５１ｃから射出された光をライトバルブ１５に照射させる第４レンズアレイ５１ｄとを備えている。これら第1〜第４レンズアレイ５１ａ〜５１ｄにより、ライトバルブ１５に入射する光は、ライトバルブ１５の被照射面の形状及び大きさに変換するとともに、照度分布を均一化にするようになっている。
【００４２】
本実施形態に係る照明装置５０では、レンズアレイ５１から射出されるそれぞれの光は、照度分布が均一化されるとともに、時間積分されてスペックルの発生が抑えられた後、ライトバルブ１５を照射することが可能となる。
【００４３】
［第４実施形態］
次に、本発明に係る第４実施形態について、図５を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置６０では、ＤＯＥ１４に代えて、導光手段としてロッドインテグレータ６１を用いる点において第１実施形態と異なる。
照明装置６０は、図５に示すように、第１偏光分離面１３ａを透過した光及び第２偏光分離面１３ｂを反射した光を集光させる集光レンズ６２と、集光レンズ６２により集光された光を内部において反射させ、照度分布を均一化するロッドインテグレータ６１と、ロッドインテグレータ６１から射出された光をライトバルブ１５に照射する照射レンズ６３とを備えている。
【００４４】
本実施形態に係る照明装置６０では、ロッドインテグレータ６１に入射したそれぞれの偏光面の異なる光が、内部で反射を繰り返すことにより混在され、ロッドインテグレータ６１から射出される光は、照度分布が均一化されるとともに、時間積分されてスペックルの発生が抑えられた後、ライトバルブ１５を照射することが可能となる。
【００４５】
［第５実施形態］
次に、本発明に係る第５実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置７０では、ＰＢＳ１４に代えて、光路分離素子として非線形光学素子７１を用いる点において第１実施形態と異なる。
非線形光学素子７１は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、異方性媒質からなる異方性回折格子７２と、回折格子７２の回折面７２ａに埋設されるとともに等方性媒質からなる等方性回折格子７３とを備えている。また、等方性回折格子７３の屈折率をｎとし、常光の屈折率、すなわち、Ｘ方向に振動する光が入射したときの異方性回折格子７２の屈折率をｎｏとし、異常光の屈折率、すなわち、Ｙ方向に振動する光が入射したときの異方性回折格子７２の屈折率をｎｅとすると、ｎ＝ｎｅである。なお、等方性回折格子７３の屈折率は、異方性回折格子７２の常光の屈折率ｎｏと同じであっても良い。
【００４６】
ここで、Ｙ軸方向に振動する光が非線形光学素子７１に入射すると、図６（ａ）に示すように、異方性回折格子７２と等方性回折格子７３との屈折率が同じため、光は直進して射出される。一方、Ｘ軸方向に振動する光が非線形光学素子７１に入射すると、図６（ｂ）に示すように、異方性回折格子７２と等方性回折格子７３との屈折率が異なるため、異方性回折格子７２の回折面７２ａにおいて回折され±１次光に分離される。
【００４７】
また、第１実施形態のＤＯＥ１４に代えて、図７に示すように、レンズアレイ７４が設けられている。このレンズアレイ７４は、非線形光学素子７１を透過した光をライトバルブ１５に照射する第１レンズ７４ａと、異方性回折格子７２の回折面７２ａにおいて回折され±１次光をそれぞれライトバルブ１５に照射する第２レンズ７４ｂ及び第レンズ７４ｃとからなっている。
【００４８】
本実施形態に係る照明装置７０では、非線形光学素子７１を用いることにより、簡易な構成で液晶素子１２から射出された光を分離することができる。
なお、本実施形態において、異方性回折格子７２は、結晶、ニオブ酸リチウム等の複屈折性を有する材質からなっていれば良い。また、レンズアレイ７４を用いたが、第１実施形態と同様に、非線形光学素子７１を透過した光，異方性回折格子７２の回折面７２ａにおいて回折され±１次光それぞれを回折する回折面を有する回折光学素子であっても良い。
【００４９】
［第６実施形態］
次に、本発明に係る第６実施形態について、図８を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置８０は、上記各実施形態において、ライトバルブ１５が液晶ライトバルブである場合に用いるものである。この場合、照明装置８０は、図８に示すように、第２偏光分離面１３ｂにおいて反射されたｓ偏光光の光路上にλ／２板（位相板）８１が設けられている。これにより、第２偏光分離面１３ｂにおいて反射したｓ偏光光は、ｐ偏光光に変換される。
【００５０】
本実施形態に係る照明装置８０では、λ／２板８１を設けることにより、ＰＢＳ１３から射出される光は、ｐ偏光光に揃えられるため、ライトバルブ１５の前段に偏光変換素子を用いる必要がないため、レーザ光源１１から射出された光の利用効率を向上させることが可能となる。
なお、本実施形態において、ｐ偏光光に揃えたが、第１偏光分離面１３ａを透過したｐ偏光光の光路上にλ／２板８１を配置してｓ偏光光に揃えても良い。
【００５１】
［第７実施形態］
次に、本発明に係る第７実施形態について、図９を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置９０では、レーザ光源９１（光源）が複数設けられている点において第１実施形態と異なる。また、液晶素子９２は３分割された領域Ａ，Ｂ，Ｃに分かれており、各領域Ａ，Ｂ，Ｃごとに電極が設けられており、これら電極は駆動回路１０５により制御されている。そして、この各領域Ａ，Ｂ，Ｃに対応して第１，第２，第３レーザ光源９１ａ，９１ｂ，９１ｃが設けられている。
ＰＢＳ９３は、領域Ａ，Ｂ，Ｃごとに、第１実施形態と同様に、第１レーザ光源９１ａから射出されたｐ偏光光を透過し、ｓ偏光光を反射する偏光分離面が設けられている。また、ＤＯＥ９４は、領域Ａ，Ｂ，Ｃごとに、第１実施形態と同様に、それぞれの領域から射出されＰＢＳにより分離された光をそれぞれライトバルブ１５に照明するようになっている。
【００５２】
本実施形態に係る照明装置９０では、液晶素子９２の領域Ａ，Ｂ，Ｃごとに対応してレーザ光源９１ａ，９１ｂ，９１ｃを配置させることで、レーザ光源９１ａ，９１ｂ，９１ｃごとに偏光面を回転させることができる。したがって、効率良くスペックルの発生を抑えることが可能となる。
なお、複数の光源は、３つに限らず２つでも４つ以上であっても良い。また、光源を複数設けた場合は、少なくとも赤色光を射出する光源，緑色光を射出する光源，青色光を射出する光源を含んでいても良い。例えば、第１レーザ光源９１ａが赤色レーザであり、第２レーザ光源９１ｂが緑色レーザであり、第３レーザ光源９１ｃが青色レーザであっても良い。さらに、光源を複数設けた場合は、アレイ化して配置しても良い。
【００５３】
［第８実施形態］
次に、本発明に係る第８実施形態について、図１０を参照して説明する。
本実施形態では、上記第７実施形態の照明装置９０を備えるプロジェクタ（画像表示装置）１００について説明する。
レーザ光源９１は、第１，第２，第３レーザ光源９１ａ，９１ｂ，９１ｃが、それぞれ赤色レーザ，緑色レーザ，青色レーザ光を射出するものである。
プロジェクタ１００は、照明装置９０から射出された光を画像信号に応じて変調する、ＤＭＤ等のライトバルブ（被投射部材，光変調装置）１０１と、ライトバルブ１０１により変調されたカラー画像をスクリーン１０３に投射する投射レンズ（投射装置）１０２とを備えている。また、ライトバルブ１０１は、レーザ光源９１に同期して時分割駆動を行うようになっている。
【００５４】
本実施形態に係るプロジェクタ１００では、広範囲の色を表現可能であるとともに、明るさ及び演色性が優れた画像を得ることが可能である。また、照明装置９０より射出される光は、上述したように、スペックルが低減された光となっているので、良好な画像を表示することができる。
なお、本実施形態のプロジェクタにおいて、照明装置９０を用いたものを説明したが、上述したいずれの照明装置を用いても良い。
また、ライトバルブ１５として液晶ライトバルブを用いた場合、単板式では上記の形態で良いが、三板式を用いるときは、レーザ光源を色ごとに、ダイクロイックプリズムの周辺に配置することにより、プロジェクタ１００と同様にスペックルが低減された良好な画像を得ることが可能となる。
【００５５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、導光手段は、光路分離素子より分離されたそれぞれの光を拡散させる光拡散部材であっても良い。この光拡散部材は、例えば、入射面に微細な凹凸を有する擦りガラスによって構成されている。
また、偏光回転素子として、液晶素子１２を用いたが、これに代えて鉛（Ｐｄ）、ランタン（Ｌａ）、ジルコン（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）を含む酸化物セラミックスであるＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）を用いても良い。このＰＬＺＴも液晶素子と同様に電圧を印加することにより、透過した光の偏光面を変えることができる素子であるため、上記と同様の効果が得られる。
また、偏光回転素子に電圧を印加して偏光面を回転させたが、磁界の強さに応じて偏光面が回転するファラデー効果を生じる偏光回転素子であっても良い。
【００５６】
また、ＤＯＥ１４，４２，９４としては、例えば、ホログラム光学素子を用いることもできる。このホログラム光学素子は、例えば、ホログラム原板に計算機で計算して人工的に作成した干渉縞が形成された計算機ホログラム（ＣＧＨ ：Computer  Generated  Hologram）である。計算機ホログラムは、回折格子の分割領域の自由な設定が容易であり、収差発生の問題が生じないので好適である。
また、第２偏光分離面１３ｂ，４１ｂ及び第４偏光分離面４１ｄは、偏光分離膜である必要はなく、反射面であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る照明装置を示す平面図である。
【図２】図１の導光手段によるスペックルパターンを示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る照明装置を示す平面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る照明装置を示す平面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る照明装置を示す平面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る照明装置に用いられる光路分離素子を示す説明図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る照明装置を示す平面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る照明装置を示す平面図である。
【図９】本発明の第７実施形態に係る照明装置を示す平面図である。
【図１０】本発明の第８実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，３０，５０，６０，７０，８０，９０…照明装置、１１，９１…レーザ光源（光源）、１２，９２…液晶素子（偏光回転素子）、１３，４１，９３…ＰＢＳ（偏光分離素子）、１４，４２，９４…ＤＯＥ（導光手段）、１５，…ライトバルブ（被投射部材）、５１…レンズアレイ（導光手段）、６１…ロッドインテグレータ（導光手段）、７１…非線形光学素子（光路分離素子）、８１…λ／２板（位相板）、１０１…ライトバルブ（光変調装置）、１０２…投射レンズ（投射装置）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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