(57)【要約】【課題】  ０次光の著しい輝点が発生するのを回避するとともに、均一な照明光を得ることができる照明装置及びこれを用いた画像表示装置を提供すること。【解決手段】  光源装置２から射出された光を変調する光変調装置１０を備えた画像表示装置に用いられる照明装置１であって、光源装置２から射出された光が入射されるとともに、該入射された光により回折光Ｌ２を生成し、回折光Ｌ２により光変調装置を照明する回折光学素子４Ｋと、回折光学素子４Ｋと光変調装置１０との間に配置され、光変調装置１０に射出される０次光を遮光する遮光部材５とを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2007052226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置から射出された光を変調する光変調装置を備えた画像表示装置に用いられる照明装置であって、
前記光源装置から射出された光が入射されるとともに、該入射された光により回折光を生成し、前記回折光により前記光変調装置を照明する回折光学素子と、
前記回折光学素子と前記光変調装置との間に配置され、前記光変調装置に射出される０次光を遮光する遮光部材とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
複数の前記光源装置を備え、
前記遮光部材が、前記光源装置から射出された光の光軸上に、前記複数の光源装置に対応してそれぞれ配置されてい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】
前記回折光学素子は、入射面に回折面が形成され、射出面に前記遮光部材が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記回折光学素子から射出した光の射出角度を調整する角度調整用光学素子を備え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】
複数の前記光源装置と、
前記回折光学素子から射出した光の射出角度を調整する角度調整用光学素子とを備え、
前記遮光部材は、前記角度調整用光学素子により複数の０次光が集光する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の照明装置と、
該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プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、投射型画像表示装置は、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り液晶ライトバルブの耐光性等の課題により、レーザを光源として用い、液晶ライトバルブ等の光変調装置を照明するプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
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３色のレーザ光源から射出された光を光インテグレータにより均一な強度分布にする。そして、光インテグレータから射出された光を空間光変調器により変調して、画像を表示するものである。また、特許文献２に記載の投射型表示装置は、白色レーザ光源を用い、ダイクロイックミラーにより赤色，緑色，青色の３色に色分離する。その後、各反射射型液晶表示パネルにおいて、対応する映像信号で各波長帯域の照明光を空間変調して、画像を表示するものである。
【特許文献１】特開平１１−６４７８９号公報
【特許文献２】特開２０００−１６２５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、レーザ光により光変調装置の入射面を均一な照度分布で照明するために所定の光学系を用いる場合、光学系の構成によっては、装置の大型化や複雑化、あるいは装置コストの上昇を招く可能性がある。また、光学系の構成によっては、光利用効率等の低下を招く可能性がある。そこで、均一な照度分布で照明するための手段として回折光学素子を用いた場合、回折光学素子の作成時のプロセス誤差や、光源波長の設計時との誤差（温度変化等により生じる誤差）により０次光が発生し、光変調装置に著しい輝点が発生するという問題が生じる。
【０００５】
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、０次光の著しい輝点が発生するのを回避するとともに、均一な照明光を得ることができる照明装置及びこれを用いたプロジェクタ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】
【０００６】
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、光源装置から射出された光を変調する光変調装置を備えた画像表示装置に用いられる照明装置であって、前記光源装置から射出された光が入射されるとともに、該入射された光により回折光を生成し、前記回折光により前記光変調装置を照明する回折光学素子と、前記回折光学素子と前記光変調装置との間に配置され、前記光変調装置に射出される０次光を遮光する遮光部材とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る照明装置では、光源装置から射出された光は、回折光学素子により回折され光変調装置に向かう。このとき、回折光学素子と光変調装置との間に遮光部材が配置されているので、光変調装置に向かう０次光が、遮光部材により遮光されることになる。したがって、光変調装置に０次光の著しい輝点が発生するのを回避するとともに、均一な照明光を得ることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の照明装置は、複数の前記光源装置を備え、前記遮光部材が、前記光源装置から射出された光の光軸上に、前記複数の光源装置に対応してそれぞれ配置されていることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る照明装置では、光源装置を複数備えることにより、可干渉性が低下することになるため、スペックルパターンを抑えることができる。また、遮光部材が複数の光源装置に対応してそれぞれ配置されているため、それぞれの光源装置から射出された０次光を抑えることができる。したがって、光変調装置に照射される光のぎらつきが抑えられ、より均一な照明光を照射することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の照明装置は、前記回折光学素子は、入射面に回折面が形成され、射出面に前記遮光部材が形成されていることが好ましい。
本発明に係る照明装置では、光源装置から射出された光は、回折光学素子の入射面に形成された回折面で回折し、射出面に向かう。このとき、回折光学素子の射出面から射出される光は、射出面に形成された遮光部材により、０次光が遮光される。したがって、光変調装置に向かう光は、０次光が抑えられているため、光変調装置に０次光の著しい輝点が発生するのを回避することが可能となる。また、回折光学素子と遮光部材とを一体に作製するため、部品点数を削減することができるので、装置全体の薄型化，小型化，低コスト化が可能となる。さらに、半導体装置の作製と同様のプロセスにより、回折光学素子の射出面に遮光部材を複数形成することができるため、遮光部材のアライメントを容易に行うことが可能となる。したがった、精度良く遮光部材を配置することができるため、確実に０次光を抑えることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の照明装置は、前記回折光学素子から射出した光の射出角度を調整する角度調整用光学素子を備えることが好ましい。
本発明に係る照明装置では、光源装置から射出され、回折光学素子により回折した光は、角度調整用光学素子に入射する。そして、角度調整用光学素子から射出された光は射出角度が調整された光となる。したがって、光変調装置に入射する光束の幅が、角度調整用光学素子により決まるため、光源装置から射出された光を効率良く光変調装置に導くことが可能となる。
【００１２】
また、本発明の照明装置は、複数の前記光源装置と、前記回折光学素子から射出した光の射出角度を調整する角度調整用光学素子とを備え、前記遮光部材は、前記角度調整用光学素子により複数の０次光が集光する位置に配置されていることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る照明装置では、光源装置から射出され、回折光学素子により回折した光は、角度調整用光学素子に入射する。そして、角度調整用光学素子により複数の０次光が集光する。このとき、複数の０次光が集光する位置に遮光部材が配されているため、０次光を抑えた光を効率良く光変調装置に導くことが可能となる。また、遮光部材を光源装置に対応して複数配置する場合に比べ、遮光部材の不良等によるブラックスポットの発生確率を減少させることできる。
【００１４】
本発明のプロジェクタは、上記の照明装置と、該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。
【００１５】
本発明に係るプロジェクタでは、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影される。このとき、照明装置より射出される光は、上述したように、０次光の著しい輝点が抑えられた光であるとともに、均一な照明光となっているため、明るさが均一な画像を投射することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、必要に応じてＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る照明装置を示す概略構成図である。図１において、照明装置１は、例えば、光変調装置１０の入射面１１を照明するものであって、レーザ光Ｌ１を射出する光源装置２と、光源装置２から射出されたレーザ光Ｌ１が入射されるとともに、その入射されたレーザ光Ｌ１により回折光Ｌ２を生成し、回折光Ｌ２で入射面１１上を所定の照明領域で照明する回折光学素子４Ｋと、この回折光学素子４Ｋと光変調装置１０との間に配置され、光変調装置１０に射出される０次光を遮光する遮光部材５とを備えている。また、回折光学素子４Ｋは支持基板４Ｂに支持されており、遮光部材５は支持基板５Ｂに支持されている。
【００１８】
光源装置２から射出されたレーザ光Ｌ１は、回折光学素子４Ｋに直接的に入射されるようになっている。回折光学素子４Ｋは、光源装置２により照射されたレーザ光Ｌ１により回折光Ｌ２を生成し、その回折光Ｌ２で光変調装置１０の入射面１１を所定の照明領域で照明する。また、回折光学素子４Ｋにより生成される回折光Ｌ２は所定の領域を照明する拡散光であり、回折光学素子４Ｋは、その拡散光（回折光）Ｌ２で光変調装置１０の入射面１１を所定の照明領域で照明し、照明領域での照度を均一化する。そして、回折光学素子４Ｋは、その回折光学素子４Ｋの射出面から光が射出される射出領域よりも大きい照明領域で光変調装置１０の入射面１１を照明する。すなわち、回折光学素子４Ｋは所謂拡大系（拡大照明系）である。また、本実施形態においては、回折光学素子４Ｋは、光変調装置１０の入射面１１上を矩形状の照明領域で照明する。
【００１９】
遮光部材５を支持している支持基板５Ｂは、図１に示すように、回折光学素子４Ｋと光変調装置１０との間に配されており、遮光部材５が、光源装置２から射出された光の光軸Ｏ上に配置されている。また、支持基板５Ｂは、透明のガラス基板からなっており、入射した光を透過するようになっている。遮光部材５は、図２に示すように、光源装置２から射出され、回折光学素子４Ｋにより回折した回折光Ｌ２のうち、光変調装置１０に射出される０次光を吸収する光吸収体である。遮光部材５の大きさは、０次光を吸収できる程度の大きさである。本実施形態では、光源装置２のレーザビームの直径が０．１ｍｍのものを用いているため、遮光部材５の直径は約０．１ｍｍとなっている。なお、この構成の場合、遮光部材５の直径は、０．５ｍｍ程度であれば、光変調装置１０に影響を及ぼすことはない。また、遮光部材５の材料としては、低反射クロムや、樹脂ブラック等が使用可能であり、いずれを用いた場合においても、反射率は数％以下となっている。
【００２０】
図３は回折光学素子４Ｋの一例を示す模式図であって、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である。図３に示す回折光学素子は、その表面に複数の矩形状の凹部（凹凸構造）４Ｍを有している。凹部４Ｍは互いに異なる深さを有している。また、凹部４Ｍどうしの間の複数の凸部も互いに異なる高さを有している。そして、凹部４Ｍどうしのピッチｄ及び凹部４Ｍの深さｔ（凸部の高さ）を含む回折光学素子４Ｋの表面条件を適宜調整することにより、この回折光学素子４Ｋに照射された光を拡散させ、照明領域の大きさ及び形状を設定することができる。換言すれば、凹部４Ｍどうしのピッチｄ及び凹部４Ｍの深さｔを含む表面条件を最適化することにより、回折光学素子４Ｋに所定の機能を持たせることができる。また、凹部４Ｍどうしのピッチｄや凹部４Ｍの深さｔの値を回折光学素子４Ｋの表面の複数の領域毎にそれぞれ異ならせる場合には、回折光学素子４Ｋの表面条件には、形成される凹部４Ｍどうしのピッチｄの分布や、凹部４Ｍの深さｔの分布も含まれる。凹部４Ｍどうしのピッチｄ及び凹部４Ｍの深さｔを含む表面条件を最適化する設計手法としては、例えば反復フーリエ法など、所定の演算手法（シミュレーション手法）が挙げられる。そして、回折光学素子４Ｋの表面条件を最適化することで、所望の機能を有する回折光学素子４Ｋを形成することができる。
【００２１】
なお、回折光学素子４Ｋとしては、矩形の凹部４Ｍを有するものに限られず、互いに異なる方向を向く平面を組み合わせた表面を有する回折光学素子であってもよい。例えば、回折光学素子４Ｋとしては、図４に示すような、斜面を有する三角形状の凹部を有するものであってもよい。また、回折光学素子４Ｋとしては、図３に示したような矩形状の凹部を有する領域と、図４に示したような三角形状の凹部を有する領域とのそれぞれを有するものであってもよい。そして、その表面条件を最適化することにより、所望の機能を有する回折光学素子４Ｋを形成することができる。
【００２２】
ここで、図５を参照しながら、回折光学素子４Ｋの製造方法の一例について説明する。図５（Ａ）に示すように、石英基板上にレジストを塗布した後、電子ビーム描画装置によりレジストに電子ビームを照射し、このレジストをパターニングする。次いで、エッチング処理することにより、図５（Ｂ）に示すように、石英からなるモールド（型）を形成する。そして、合成樹脂製のフィルム状部材など、回折光学素子を形成するための基板とモールドとを、基板のガラス転移温度以上に加熱する。そして、図５（Ｃ）に示すように、基板とモールドとを押し付け、一定時間保持する。その後、基板とモールドとを、基板のガラス転移温度以下に冷却し、基板とモールドとを離す。これにより、図５（Ｄ）に示すように、所望の形状を有する合成樹脂製の回折光学素子が形成される。このように、本実施形態では、モールド（型）を形成した後、そのモールドの形状を基板に熱転写する、所謂ナノインプリントの手法により、回折光学素子を形成する。
【００２３】
なお、ここで説明した回折光学素子の製造方法は一例であり、所望の形状を有する回折光学素子を製造できるのであれば、任意の手法を用いることができる。
【００２４】
図６は回折光学素子４Ｋを含む照明装置１で照明された光変調装置１０の入射面１１を示す模式図である。図６に示すように、回折光学素子４Ｋを含む照明装置１は、光変調装置１０の入射面１１上での照明領域ＬＡを設定することができる。具体的には、回折光学素子４Ｋを含む照明装置１は、光変調装置１０の入射面１１上での照明領域ＬＡの大きさ及び形状の少なくとも一方を設定することができる。本実施形態では、回折光学素子４Ｋを含む照明装置１は、照明領域ＬＡを矩形状（長方形状）に設定する。本実施形態の光変調装置１０の入射面１１（後述するライトバルブの入射面を含む）１１は矩形状であり、回折光学素子４Ｋを含む照明装置１は、光変調装置１０の入射面１１に応じた照明領域ＬＡを設定する。照明領域ＬＡの大きさ及び形状は、回折光学素子４Ｋの表面条件（凹部４Ｍどうしのピッチｄ、凹部４Ｍの深さｔなど）を適宜調整することにより設定可能である。換言すれば、凹部４Ｍどうしのピッチｄ及び凹部４Ｍの深さｔを含む表面条件を最適化することにより、回折光学素子４Ｋに照明領域設定光学系としての機能を持たせることができる。また、回折光学素子４Ｋの表面条件を最適化することにより、照明領域ＬＡでの照度を均一化できるような拡散光を生成でき、また、回折光学素子４Ｋの射出面から光が射出される射出領域よりも大きい照明領域ＬＡで光変調装置１０の入射面１１を照明することができる。そして、上述の反復フーリエ法など、所定の手法を用いて回折光学素子４Ｋの表面条件を最適化することで、所望の機能（照明領域設定機能、拡散光生成機能、拡大照明機能等）を有する回折光学素子４Ｋを形成することができる。
【００２５】
すなわち、本実施形態の回折光学素子４Ｋは、照明領域設定機能、拡散光生成機能（照度均一化機能）、及び拡大照明機能のそれぞれを有しており、それらの機能を有するように、凹部４Ｍどうしのピッチｄ及び凹部４Ｍの深さｔを含む表面条件が最適化されている。
【００２６】
なお、本実施形態では、回折光学素子４Ｋは、照明領域ＬＡを矩形状に設定しているが、凹部４Ｍどうしのピッチｄ及び凹部４Ｍの深さｔを含む表面条件を最適化することにより、例えば照明領域ＬＡをライン状や円形状など、任意の形状に設定することができる。
【００２７】
本実施形態に係る照明装置１では、光源装置１０から射出された光は、回折光学素子４Ｋにより回折され光変調装置１０に向かう。このとき、回折光学素子４Ｋと光変調装置１０との間に遮光部材５が配置されているので、光変調装置１０に向かう０次光が、遮光部材５により吸収されることになる。したがって、光変調装置１０に０次光の著しい輝点が発生するのを回避するとともに、均一な照明光を光変調装置１０に照射することが可能となる。
【００２８】
［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７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。
本実施形態に係るプロジェクタ２０は、照明装置１（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）を備えたものである。
【００２９】
遮光部材５は、図７に示すように、第１実施形態と同様に、光源装置２から射出された光の光軸Ｏ上に配置されている。これにより、光源装置２から射出された０次光は遮光部材６２により吸収することが可能となっている。すなわち、遮光部材５から射出される光は０次光が抑えられた光となっている。また、遮光部材５の大きさは、約０．１ｍｍである
【００３０】
プロジェクタ２０は、図７に示すように、光変調装置１０で生成された画像情報を含む色光をスクリーン４０に投射する投射型のプロジェクタである。このプロジェクタ２０は、赤色のレーザ光を射出するＲ光用照明装置１Ｒと、緑色のレーザ光を射出するＧ光用照明装置１Ｇと、青色のレーザ光を射出するＢ光用照明装置１Ｂと、それぞれの照明装置１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから射出されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を入射する入射面１１を有するとともに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光それぞれの輝度を画像信号に応じて変調する透過型液晶ライトバルブ（光変調装置、以下ライトバルブと称する）１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂと、変調された各色光を合成してカラー画像とするダイクロイックプリズム３０と、ダイクロイックプリズム３０から射出されたカラー画像をスクリーン５０に投射する投射レンズ（投射装置）４０とを備えている。
【００３１】
ライトバルブ１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、入射側偏光板と、一対のガラス基板どうしの間に封入された液晶を有するパネルと、射出側偏光板とを備えている。ガラス基板には画素電極や配向膜が設けられている。空間光変調装置を構成するライトバルブは、定められた振動方向の光のみを透過させるようになっており、ライトバルブに入射した基本色光は、ライトバルブを通過することによって光変調される。
【００３２】
Ｒ光用照明装置１Ｒは、回折光学素子４Ｋにより赤色のレーザ光から所望の領域を照明する回折光を生成し、その生成された回折光でライトバルブ１０Ｒの入射面１１を照明する。また、Ｇ光用照明装置１Ｇは、回折光学素子４Ｋにより緑色のレーザ光から所望の領域を照明する回折光を生成し、その生成された回折光でライトバルブ１０Ｇの入射面１１を照明する。また、Ｂ光用照明装置１Ｂは、回折光学素子４Ｋにより青色のレーザ光から所望の領域を照明する回折光を生成し、その生成された回折光でライトバルブ１０Ｂの入射面１１を照明する。
【００３３】
各ライトバルブ１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを通過することで変調された赤色光，緑色光，青色光（変調光）は、ダイクロイックプリズム３０で合成される。ダイクロイックプリズム３０により、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、及び青色光（Ｂ）は合成されて、フルカラー合成光となる。ダイクロイックプリズム３０から射出されたフルカラー合成光は投射レンズ４０に射出される。投射レンズ４０はフルカラー合成光をスクリーン５０上に投射する。投射レンズ４０は、入射側の画像を拡大してスクリーン５０上に投射する所謂拡大系である。
【００３４】
次に、以上の構成からなる本実施形態のプロジェクタ２０を用いて、画像をスクリーン５０に投射する方法について説明する。
まず、Ｒ光用照明装置１Ｒから射出された赤色光についての作用を説明する。なお、Ｇ光用照明装置１Ｇから射出された緑色光及びＢ光用照明装置１Ｂから射出された青色光の作用は、赤色光と同様であるため、説明を省略する。
光源装置２から射出された赤色光は、回折光学素子４Ｋに入射し、回折して射出される。回折光学素子４Ｋにより射出された回折光のうち、０次光は遮光部材５により、吸収され、残りの光は支持部材５Ｂを透過し、ライトバルブ１０Ｒに向かう。そして、ライトバルブ１０Ｒの入射面１１に入射した光は、その後、プロジェクタ２０に入力された映像信号に基づいて変調され、ダイクロイックプリズム３０に向けて射出される。
【００３５】
ダイクロイックプリズム３０に入射したＲ光，Ｇ光，Ｂ光が、青色光を反射する青色光反射ダイクロイック膜と緑色光を反射する緑色光反射ダイクロイック膜とによって合成されてカラー画像を表す光が形成され、投射レンズ４０に向けて射出される。投射レンズ４０は、カラー画像を表す光をスクリーン５０に向けて拡大投射して、カラー画像を表示する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、回折光学素子４Ｋは、光源装置２から射出されたレーザ光Ｌ１により回折光Ｌ２を生成し、その回折光Ｌ２でライトバルブ１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの入射面１１を照明するので、仮に回折光学素子４Ｋから０次光が発生しても、その０次光の入射面１１上での局所的な照度（輝度）の増大を抑制することができる。
ここで、本実施形態においては、回折光学素子４Ｋは、上述の反復フーリエ法等の所定の手法を用いて、０次光を発生させないように設計され、発生した１次光によって、均一な照度分布で入射面１１を照明できるように設計されているが、例えば回折光学素子４Ｋを製造するときの製造誤差（プロセス誤差）や、光源装置２から射出されるレーザ光Ｌ１の波長誤差等に起因して、回折光学素子４Ｋより０次光が発生してしまう可能性がある。なお、光源装置２から射出されるレーザ光Ｌ１の波長の誤差（ぶれ）は、例えば温度変化に起因する。０次光は、回折光学素子４Ｋに入射する光の延長線上に形成される場合が多く、その０次光の光強度は、回折光学素子４Ｋに入射する光の強度（照度）に応じた値となる場合が多い。そのような場合において、回折光学素子４Ｋに対して光源装置２からのレーザ光Ｌ１が直接的に入射された場合、入射面１１のうち、回折光学素子４Ｋに入射するレーザ光Ｌ１の延長線上の領域に０次光が照射され、０次光が照射された部分の照度（輝度）が局所的に増大する場合がある。その場合、その空間光変調装置１０に基づいて形成される画像は不良となる。
【００３７】
しかしながら、本実施形態では、回折光学素子４Ｋから射出された回折光のうち、０次光が発生する位置、すなわち、光源装置２から射出された光の光軸Ｏ上に遮光部材５が配置されているので、０次光を吸収することができる。したがって、回折光学素子４Ｋに入射する光の局所的な照度（輝度）の増大が抑制されて、照明装置１は入射面１１をほぼ所望状態で照明することができる。したがって、その照明装置１を有するプロジェクタ２０は、入射面１１を介した光により、所望の画像を形成することができる。
【００３８】
また、光源装置２としてレーザ光を用いているので、偏光された光を射出することができ、光源として例えば超高圧水銀ランプ等の白色光源を用いる構成に比べて、偏光分離素子（偏光ビームスプリッタ）や、色分離素子（ダイクロイックミラー）等の部品を省略することができる。また、狭波長帯域のレーザ光（基本色光）を射出するので、そのレーザ光を用いて画像を表示する際、良好な色再現性を得ることができる。また、液晶装置（ライトバルブ）には紫外光が照射されないので、ライトバルブの劣化を抑制することもできる。
【００３９】
また、図５等を参照して説明したように、回折光学素子４Ｋはナノインプリントの手法で製造することができるため、回折光学素子を容易に大量に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００４０】
［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８から図１０を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタ６０において、第２実施形態と異なる点は、第３実施形態では、照明装置６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂが、光源装置２を複数設けている点である。
プロジェクタ６０は、図８に示すように、複数の光源装置２がアレイ状に配置されており、本実施形態においては、図９に示すように、一次元方向（Ｘ方向）に複数並んで設けられている。光源装置２の光射出面は＋Ｚ側を向いており、各光源装置２は＋Ｚ方向に向けてレーザ光Ｌ１を射出する。
【００４１】
遮光部材６２は、複数の光源装置２のそれぞれに対応して複数設けられている。遮光部材６２は、図９に示すように、複数の光源装置２から射出された光の光軸Ｏ上に、それぞれ配置されている。これにより、それぞれの光源装置２から射出された０次光を対応する遮光部材６２により吸収することが可能となっている。すなわち、遮光部材６２から射出される光は０次光が抑えられた光となっている。また、遮光部材６２の大きさは、約０．１ｍｍである
【００４２】
さらに、回折光学素子４Ｋとライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１との間には角度調整用光学素子６が設けられている。角度調整用光学素子６は、図９に示すように、回折光学素子５からの回折光（１次光）Ｌ２が照射されるとともに、射出する光の射出角度を調整する角度調整機能を有している。角度調整用光学素子６は、屈折レンズ（フィールドレンズ）によって構成されている。屈折レンズは、例えば球面レンズ、又は非球面レンズ等の光軸に対して回転対称な軸対象レンズを含む。あるいは、角度調整用光学素子６はフレネルレンズ等を含むものであってもよい。角度調整用光学素子６は、回折光学素子４Ｋから照射された光の射出角度、すなわち、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１に対する光の入射角度を調整可能である。本実施形態では、角度調整用光学素子６は、複数の光源装置２のそれぞれから射出された複数のレーザ光Ｌ１に基づいて回折光学素子４Ｋで生成された回折光（１次光）Ｌ２で、入射面１１上の所定領域を重畳的に照明するように、射出する光の射出角度を調整できるように最適化されている。
【００４３】
次に、遮光部材６２の作製方法について説明する。
はじめに、図１０（Ａ）に示すように、ガラス基板からなる支持基板５Ｂを用意する。そして、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて、この支持基板５Ｂの表面に、光吸収材料である低反射クロム６５を成膜する。次に、フォトリソグラフィを用いて低反射クロム６５が成膜された支持基板５Ｂの加工を行う。まず、低反射クロム６５の膜上に、紫外線反応型レジスト等のフォトレジスト（ネガ型、ポジ型のいずれでも良い）６６を塗布してレジスト層を形成する。そして、このレジスト層上に、所定の形状のフォトマスク（図示略）を設置した状態で、紫外光等の光源を用いてフォトレジスト層を露光する。なお、本実施形態ではネガ型フォトレジストを用いている。
【００４４】
そして、露光工程が終了した後、現像処理を行う。ここで、ネガ型のフォトレジスト６６は溶剤に溶ける性質を持っているため、光化学反応によって光が照射されたレジスト層は、溶剤に不溶となり、図１０（Ｂ）に示すように、残ることになる。
さらに、所望のフォトレジスト６６のパターンが形成された支持基板５Ｂに、図１０（Ｃ）に示すように、エッチングを施した後、フォトレジスト６６の剥離を行い、図１０（Ｄ）に示すように、支持基板５Ｂに所望の形状の低反射クロム６２を形成する。
【００４５】
本実施形態に係る照明装置６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂは、複数の光源装置２を備えているので、スペックルパターンの発生を抑えることもできる。スペックルパターンとは、レーザ光のようなコヒーレント光で粗面や不均質な媒質を含む散乱面を照射し、その散乱光（拡散光）を観察したとき、空間に生じるコントラストの高い斑点状の模様をいう。散乱面の各点で発生した散乱光（拡散光）は、互いにランダムな位相関係で干渉し、その結果複雑な干渉パターンを生じ、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１を不均一な照度分布で照明する可能性がある。本実施形態では、照明装置６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂは複数の光源装置２を備えており、それら複数の光源装置２のそれぞれから射出されたレーザ光は互いにインコヒーレントであるため、互いに異なる照度分布（輝度分布）を持つ光でライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１を照明することとなる。そのため、それら各レーザ光に基づく拡散光をライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１上で重ね合わせることにより、見た目上のスペックルパターンを低減し、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１上での照度分布をほぼ均一にすることができる。したがって、プロジェクタ６０は、輝度むら（照度むら）を抑えた画像を表示することができる。
また、遮光部材６２は約０．１ｍｍと小さいため、遮光部材の周囲を通過する光線の回折光は、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに照射される際、遮光部材６２により発生するブラックスポットを抑えた光となっている。したがって、スクリーン５０に、より鮮明な画像を投射することが可能となる。
【００４６】
また、角度調整用光学素子６を設けたことにより、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１に対する光の入射角度を小さくすることができ、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１を効率良く照明することができる。また、複数の光源装置２のそれぞれから射出したレーザ光Ｌ１に基づいて回折光学素子４Ｋで生成した回折光Ｌ２で、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１上の所定領域を重畳的に照明することができる。これにより、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１を高い照度で効率良く照明することができる。また、スペックルパターンの発生を抑え、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１をほぼ均一な照度分布で照明することができる。
さらに、半導体装置の作製と同様のプロセスにより、支持基板５Ｂ上に遮光部材６２を複数形成することができるため、精度良く遮光部材６２を配置することができ、確実に０次光を抑えることが可能となる。
【００４７】
［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１１を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタにおいて、照明装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂに用いられる回折光学素子７２の形状が第３実施形態と異なる。
回折光学素子７２は、図１１に示すように、入射面７２ａに回折面が形成され、射出面７２ｂに遮光部材７３が形成されている。入射面７２ａに形成された回折面は、図３に記載した回折光学素子４Ｋと同様に、所定の領域を照射する回折光学素子である。また、射出面７２ｂに形成された遮光部材７３は、複数の光源装置２から射出された光の光軸Ｏ上に、それぞれ配置されている。
【００４８】
このような構成により、光源装置２により照射されたレーザ光Ｌ１は、回折光学素子７２の入射面７２ａで回折する。回折された回折光Ｌ２は、射出面７２ｂに形成された遮光部材７３により０次光が遮光される。そして、射出面７２ｂから射出した回折光Ｌ２は、角度調整用光学素子６により、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに入射する角度が調整され、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１の所定の照明領域を照明する。また、回折光学素子４Ｋにより生成される回折光Ｌ２は所定の領域を照明する拡散光であり、回折光学素子４Ｋは、その拡散光（回折光）Ｌ２でライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１を所定の照明領域で照明し、照明領域での照度を均一化する。
【００４９】
本実施形態に係る照明装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂでは、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１を照射する光は、０次光が抑えられているため、ライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１に０次光の著しい輝点が発生するのを回避することが可能となる。また、回折光学素子７２に遮光部材７３を形成し、一体に作製することにより、部品点数を削減することができるので、装置全体の薄型化，小型化，低コスト化が可能となる。したがって、本発明の照明装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂをプロジェクタに適用することにより、輝度むら（照度むら）を抑えた画像を表示することができる。
さらに、半導体装置の作製と同様のプロセスにより、回折光学素子７２の射出面７２ｂに遮光部材７３を複数形成することができるため、遮光部材７３のアライメントを容易に行うことが可能となる。したがった、精度良く遮光部材７３を配置することができるため、確実に０次光を抑えることが可能となる。
【００５０】
［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１２を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタにおいて、照明装置８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂに用いられる遮光部材８２の形状が第３実施形態と異なる。
遮光部材８２は、図１２に示すように、角度調整用光学素子６により複数の０次光が集光する位置に配置されている。すなわち、回折光学素子４Ｋから射出した回折光Ｌ２が、角度調整用光学素子６に入射した後、角度調整用光学素子６により集光された０次光を吸収するようになっている。
【００５１】
本実施形態に発明に係る照明装置８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂでは、０次光が集光する位置に遮光部材８２が配されているため、０次光を抑えた回折光Ｌ２を効率良くライトバルブ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射面１１に導くことが可能となる。また、遮光部材８２を複数配置する場合に比べ、遮光部材８２の不良等によるブラックスポットの発生確率を減少させることできる。したがって、本発明の照明装置８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂをプロジェクタに適用することにより、輝度むら（照度むら）を抑えた画像を表示することができる。
【００５２】
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、遮光部材として光吸収部材を用いたが、光変調装置１０に射出される０次光を遮光するものであれば良い。すなわち、０次光を吸収する部材の他、０次光を拡散，反射する部材を用いて、回折光Ｌ２のうち光変調装置１０に向かう０次光を遮光させても良い。
また、上述した実施形態では、光変調装置として透過型の液晶表示装置を用いたが、反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）等を用いることもできる。また、上述した各実施形態における照明装置は、上述したプロジェクタ等の投射型表示装置以外の、投射レンズを省いた直視型表示装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の遮光部材の作用を説明する概略図である。
【図３】回折光学素子の一例を説明するための模式図である。
【図４】回折光学素子の一例を説明するための模式図である。
【図５】回折光学素子の製造方法の一例を説明するための模式図である。
【図６】図１の照明装置で照明された入射面を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
【図９】図８の照明装置の概略構成を示す図である。
【図１０】図８の遮光部材の製造方法の一例を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ，７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂ…照明装置、２…光源装置、４Ｋ…回折光学素子、５，６２…遮光部材、６…角度調整用光学素子、１０…光変調装置、１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ…透過型液晶ライトバルブ（光変調装置）、２０，６０…プロジェクタ（画像表示装置）、４０…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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【図１１】
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【図１２】
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