(57)【要約】【課題】簡易な構成によりスペックルを低減することが可能なプロジェクタを提供すること。【解決手段】固体光源を備える光源部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光を用いて画像を形成する画像形成部である液晶型空間光変調装置１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂと、画像形成部により形成された像の結像位置に設けられ、光を拡散させる拡散部１７と、拡散部１７からの光を投写する投写光学系１８と、を有し、拡散部１７は、光が入射する位置ごとに、ランダムに光の位相を変化させる。【選択図】図１
2007279204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体光源からの光を用いて画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部により形成された像の結像位置に設けられ、光を拡散させる拡散部と、
前記拡散部からの光を投写する投写光学系と、を有することを特徴とするプロジェクタ
。
【請求項２】
前記拡散部は、光が入射する位置ごとに、ランダムに光の位相を変化させることを特徴
とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記拡散部は、光軸に略垂直な二次元方向について、光軸方向の厚み及び屈折率の少な
くとも一方をランダムに分布させた部材を有することを特徴とする請求項２に記載のプロ
ジェクタ。
【請求項４】
前記拡散部は、回折により光を拡散させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェ
クタ。
【請求項５】
光軸を中心として前記拡散部を回転させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一
項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記拡散部に振動を付与することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプ
ロジェクタ。
【請求項７】
前記拡散部は、
光を拡散させる帯電粒子を流体に分散させた分散層と、
前記分散層に電圧を印加する電極と、を有することを特徴とする請求項１に記載のプロ
ジェクタ。
【請求項８】
前記拡散部は、ポリマー部材を有する層に液晶分子を分散させたポリマー分散液晶部を
有し、前記液晶分子の配向を変化させることにより、前記ポリマー分散液晶部からの光を
拡散させる第１の状態と、前記第１の状態より光の拡散が低減された第２の状態とに、前
記ポリマー分散液晶部を繰り返し変化させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェ
クタ。
【請求項９】
前記拡散部に形成される像が前記投写光学系により投写される画像より小さいことを特
徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記画像形成部は、画像信号に応じて前記固体光源からの光を変調する空間光変調装置
を備え、
前記拡散部にて前記空間光変調装置の像を結像させる結像光学系を有することを特徴と
する請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記結像光学系は、テレセントリック光学系を備えることを特徴とする請求項１０に記
載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記結像光学系は、前記空間光変調装置の０.２倍〜１０倍の大きさの像を前記拡散部
にて結像させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
前記結像光学系のＦナンバーが前記投写光学系のＦナンバーより大きいことを特徴とす
る請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１４】
前記空間光変調装置は、液晶型空間光変調装置であることを特徴とする請求項１０〜１
３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１５】
前記空間光変調装置は、微小ミラーアレイデバイスを備えることを特徴とする請求項１
０〜１３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１６】
前記画像形成部は、前記固体光源からの光を走査させることで画像を形成する光走査装
置を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１７】
前記光走査装置は、
前記固体光源からの光を第１の方向に長手方向を有するライン状光束に整形する光束整
形部と、
画像信号に応じて前記ライン状光束を変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置からの前記ライン状光束を前記第１の方向に略直交する第２の方向
へ走査させる走査部と、を有することを特徴とする請求項１６に記載のプロジェクタ。
【請求項１８】
前記光走査装置は、前記固体光源からの光を第１の方向、及び前記第１の方向に略直交
する第２の方向へ走査させる走査部を有することを特徴とする請求項１６に記載のプロジ
ェクタ。
【請求項１９】
前記固体光源は、レーザ光源であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に
記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ、特に、レーザ光源を用いるプロジェクタの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コヒーレント光であるレーザ光を拡散面に照射させると、明点及び暗点がランダムに分
布するスペックルパターンと呼ばれる干渉模様が現れることがある。スペックルパターン
は、拡散面の各点で拡散した光同士がランダムに干渉し合うことにより発生する。画像を
表示する際にスペックルパターンが認識されると、ぎらぎらとするちらつき感を観察者へ
与えるため、画像観賞へ悪影響を及ぼすこととなる。例えば、フロント投写型のプロジェ
クタは、光源から投写光学系までの光路中の構成を用いてスペックルの低減を図ることが
望まれる。例えば特許文献１には、光源から投写光学系までの光路中に設けられたフライ
アイレンズを用いてスペックルを低減する技術が提案されている。
【０００３】
【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】
【０００４】
特許文献１の技術によると、フライアイレンズを回転させることで複数のスペックルパ
ターンを重畳させる。フライアイレンズを回転させる場合、フライアイレンズを回転させ
る部品が必要となる上、回転駆動に対する十分な耐久性を確保する必要があるためにコス
トが増大すると考えられる。また、光束を複数に分割することを目的とするフライアイレ
ンズの回転により十分にスペックルパターンを変化させるには、フライアイレンズの回転
を高速に行う必要がある。フライアイレンズの高速回転を行うためには、比較的大型かつ
複雑な構成が必要となる上、静粛性の悪化も考えられる。このように、従来の技術による
と、簡易な構成によりスペックルを低減することが困難であるという問題を生じる。本発
明は、上述に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によりスペックルを低減することが
可能な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】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、固体光源からの光を
用いて画像を形成する画像形成部と、画像形成部により形成された像の結像位置に設けら
れ、光を拡散させる拡散部と、拡散部からの光を投写する投写光学系と、を有することを
特徴とするプロジェクタを提供することができる。
【０００６】
拡散部上で中間像を形成させる構成とすることで、拡散部で拡散した光を用いてスクリ
ーン等にて結像させることができる。拡散部により光の拡散角を広げることにより、光同
士の干渉を低減することが可能となる。光同士の干渉を低減することにより、拡散部を用
いる簡易な構成によりスペックルを低減することができる。これにより、簡易な構成によ
りスペックルを低減することが可能なプロジェクタを得られる。光源から投写光学系まで
の光路中に設けられた拡散部を用いてスペックルの低減を図ることが可能であるから、ス
ペックルを低減するための構成を持たない通常のスクリーン等を用いる場合であっても、
スペックルが低減された画像を表示することができる。拡散部により光を拡散させると、
投写光学系の出射側における光の強度を分散させることが可能となる。拡散部により光の
強度を分散させるため、光が集中することによる不具合の発生を防止することもできる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、拡散部は、光が入射する位置ごとに、ランダム
に光の位相を変化させることが望ましい。光が入射する位置ごとランダムに光の位相を変
化させることにより、さらに光同士の干渉を低減することができる。これにより、さらに
スペックルを低減することができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、拡散部は、光軸に略垂直な二次元方向について
、光軸方向の厚み及び屈折率の少なくとも一方をランダムに分布させた部材を有すること
が望ましい。光軸方向の厚み及び屈折率の少なくとも一方をランダムに分布させた部材を
用いることにより、拡散部上の入射位置ごとに、拡散部内で光を伝播させる光学距離を変
化させることができる。これにより、光が入射する位置ごとに、拡散部の出射面での光の
位相をランダムに変化させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、拡散部は、回折により光を拡散させることが望
ましい。回折により光を拡散させることにより、光の拡散角を適宜制御することが可能と
なる。これにより、スペックルを低減し、かつ光の損失を低減することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、光軸を中心として拡散部を回転させることが望
ましい。拡散部を回転させることにより、拡散部から出射する光のスペックルパターンを
次々に変化させることができる。複数のスペックルパターンを重畳させて特定のスペック
ルパターンの認識をさせにくくすることにより、効果的にスペックルを低減できる。例え
ば、十分に小さい凹凸が形成された拡散部を用いる場合、光束を複数に分割することを目
的とするフライアイレンズを回転させる従来の構成と比較して、拡散部の僅かな変位でス
ペックルパターンを十分に変化させることができる。単位時間当たりの拡散部の変位を小
さくできることで、拡散部を回転させるための構成を簡易にすることができる。これによ
り、簡易な構成を用いてさらにスペックルを低減できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、拡散部に振動を付与することが望ましい。拡散
部を振動させることにより、拡散部から出射する光のスペックルパターンを次々に変化さ
せることができる。複数のスペックルパターンを重畳させることにより特定のスペックル
パターンの認識をさせにくくし、効果的にスペックルを低減できる。拡散部を用いる場合
、拡散部の僅かな変位でスペックルパターンを十分に変化可能とすることができるため、
拡散部に振動を付与するための構成を簡易にすることができる。これにより、簡易な構成
を用いてさらにスペックルを低減できる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、拡散部は、光を拡散させる帯電粒子を流体に分
散させた分散層と、流体に電圧を印加する電極と、を有することが望ましい。分散層及び
電極を用いることにより、電界による帯電粒子の移動、及び帯電粒子同士の反発により、
常時ランダムに帯電粒子を変位させることができる。常時ランダムに帯電粒子を変位させ
ることにより、拡散部から出射する光のスペックルパターンを変化させることができる。
複数のスペックルパターンを重畳させることにより特定のスペックルパターンの認識をさ
せにくくし、効果的にスペックルを低減できる。これにより、さらにスペックルを低減で
きる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、拡散部は、ポリマー部材を有する層に液晶分子
を分散させたポリマー分散液晶部を有し、液晶分子の配向を変化させることにより、ポリ
マー分散液晶部からの光を拡散させる第１の状態と、第１の状態より光の拡散が低減され
た第２の状態とに、ポリマー分散液晶部を繰り返し変化させることが望ましい。ポリマー
分散液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystal;PDLC）は、電圧印加のパターンに応じて
、ポリマー中に分散された液晶分子の配向を変化させるものである。液晶分子の配向を変
化させることにより、ポリマー分散液晶部からの光の拡散特性を次々に変化させることが
できる。光の拡散特性を変化させることにより、拡散部から出射する光のスペックルパタ
ーンを変化させることができる。複数のスペックルパターンを重畳させることにより特定
のスペックルパターンの認識をさせにくくし、効果的にスペックルを低減できる。これに
より、さらにスペックルを低減できる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、拡散部に形成される像が投写光学系により投写
される画像より小さいことが望ましい。これにより、小型な拡散部を用いることができる
。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、画像信号に応じて固体光源から
の光を変調する空間光変調装置を備え、拡散部にて空間光変調装置の像を結像させる結像
光学系を有することが望ましい。空間光変調装置と結像光学系とを組み合わせて用いるこ
とにより、拡散部上に空間光変調装置の像を結像させることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、結像光学系は、テレセントリック光学系を備え
ることが望ましい。テレセントリック光学系を用いることにより、空間光変調装置上のい
ずれの位置から出射する光についても均一に拡散部へ入射させることができる。また、主
光線が光軸に略平行な光を拡散部へ入射させることにより、拡散部からの光は、光軸方向
を中心として略均一に拡散する。光軸方向を中心として光を拡散させることにより、拡散
部からの光を効率良く投写光学系へ入射させ、光の損失も低減できる。これにより、明る
く、かつ均一な明るさの画像を表示することができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、結像光学系は、空間光変調装置の０.２倍〜１
０倍の大きさの像を拡散部にて結像させることが望ましい。これにより、小型な拡散部を
用いることができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様としては、結像光学系のＦナンバーが投写光学系のＦナン
バーより大きいことが望ましい。通常、空間光変調装置は、比較的狭い角度範囲の光を出
射させる。拡散部で光の拡散角を大きくすることができるため、結像光学系は、空間光変
調装置からの狭い角度範囲の光を取り込み、小さい拡散角の光を拡散部へ入射させる構成
とすることができる。拡散部で光の拡散角を大きくすることにより、投写光学系は、拡散
部からの大きい拡散角の光を取り込み、小さいバックフォーカスで大きな拡散角の光を出
射させることができる。これらから、少ないレンズで構成された結像光学系と、設計が容
易な投写光学系を用いることが可能となる。これにより、結像光学系及び投写光学系の製
造コストを低減できる。また、投写光学系からの光を十分に拡散させることを可能とし、
光が集中することによる不具合の発生を防止することもできる。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様としては、空間光変調装置は、液晶型空間光変調装置であ
ることが望ましい。これにより、画像信号に応じた画像を形成することができる。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様としては、空間光変調装置は、微小ミラーアレイデバイス
を備えることが望ましい。これにより、画像信号に応じた画像を形成することができる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、固体光源からの光を走査させる
ことで画像を形成する光走査装置を備えることが望ましい。光走査装置を用いることによ
り、拡散部上に中間像を結像させることができる。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様としては、光走査装置は、固体光源からの光を第１の方向
に長手方向を有するライン状光束に整形する光束整形部と、画像信号に応じてライン状光
束を変調する空間光変調装置と、空間光変調装置からのライン状光束を第１の方向に略直
交する第２の方向へ走査させる走査部と、を有することが望ましい。これにより、画像信
号に応じた画像を形成することができる。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様としては、光走査装置は、固体光源からの光を第１の方向
、及び第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査部を有することが望ましい。
これにより、画像信号に応じた画像を形成することができる。
【００２４】
また、本発明の好ましい態様としては、固体光源は、レーザ光源であることが望ましい
。レーザ光は、単一波長であるため色純度が高い、コヒーレンスが高く整形が容易である
等の特徴を有する。レーザ光源は、小型である、瞬時点灯が可能である等の利点を有する
。これにより、小型な構成により高品質な画像を表示することができる。本発明によると
、コヒーレント光であるレーザ光によるスペックルを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタ１０の概略構成を示す。プロジェクタ１
０は、スクリーン２０に光を供給し、スクリーン２０で反射する光を観察することで画像
を鑑賞する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ１０は、赤色
レーザ光（以下、「Ｒ光」という。）、緑色レーザ光（以下、「Ｇ光」という。）、青色
光（以下、「Ｂ光」という。）を用いて画像を表示する。
【００２７】
図２は、プロジェクタ１０のうち、Ｒ光の供給及び変調を行うための構成を示す。光源
部１１Ｒは、いずれも同一又は近似する波長領域の４つのレーザ光を供給する。複数のレ
ーザ光を用いることにより、多くの光量の光を供給することができる。光源部１１Ｒは、
固体光源である４つの半導体レーザを有する。この他、光源部１１Ｒは、４つの発光部を
並列させた面発光型半導体レーザを用いても良い。波長変換素子１２Ｒは、光源部１１Ｒ
からの複数のレーザ光の波長を変換し、Ｒ光を出射させる。波長変換素子１２Ｒとしては
、例えば、第二高調波発生（Second-Harmonic Generation;SHG）素子を用いることができ
る。ＳＨＧ素子は、入射したレーザ光を、２分の１の波長のレーザ光に変換して出射させ
る。
【００２８】
ＳＨＧ素子としては、例えば、非線形光学結晶を用いることができる。波長変換素子１
２Ｒを用いることで、入手が容易な汎用のレーザ光源を用いる構成とすることができる。
波長変換素子１２Ｒとしては、ＳＨＧ素子以外の他の素子、例えば、第三高調波発生（Th
ird Harmonic Generation;THG）素子や、光パラメトリック発振（Optical Parametric Os
cillation）素子を用いても良い。また、波長変換素子１２Ｒを省略する構成や、半導体
レーザ励起固体（Diode Pumped Solid State;DPSS）レーザを用いる構成としても良い。
【００２９】
回折光学素子１３Ｒは、波長変換素子１２Ｒからの４つのＲ光を回折させる。回折光学
素子１３Ｒは、液晶型空間光変調装置１４Ｒが備える矩形の照明領域上における光束の強
度分布を均一化させる。回折光学素子１３Ｒとしては、例えば、計算機合成ホログラム（
Computer Generated Hologram;CGH）を用いることができる。液晶型空間光変調装置１４
Ｒは、画像信号に応じてＲ光を変調する透過型液晶表示装置であって、Ｒ光を用いて画像
を形成する画像形成部である。図１に戻って、液晶型空間光変調装置１４Ｒで変調された
Ｒ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１５へ入射する。
【００３０】
Ｇ光の供給及び変調を行うための構成は、Ｒ光の供給及び変調を行うための構成と同様
である。光源部１１Ｇからの４つのレーザ光は、波長変換素子１２Ｇで波長変換される。
回折光学素子１３Ｇは、波長変換素子１２Ｇからの４つのＧ光を回折させる。液晶型空間
光変調装置１４Ｇは、画像信号に応じてＧ光を変調する透過型液晶表示装置であって、Ｇ
光を用いて画像を形成する画像形成部である。液晶型空間光変調装置１４Ｇで変調された
Ｇ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１５へ入射する。
【００３１】
Ｂ光の供給及び変調を行うための構成は、Ｒ光の供給及び変調を行うための構成と同様
である。光源部１１Ｂからの４つのレーザ光は、波長変換素子１２Ｂで波長変換される。
回折光学素子１３Ｂは、波長変換素子１２Ｂからの４つのＢ光を回折させる。液晶型空間
光変調装置１４Ｂは、画像信号に応じてＢ光を変調する透過型液晶表示装置であって、Ｂ
光を用いて画像を形成する画像形成部である。液晶型空間光変調装置１４Ｂで変調された
Ｂ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１５へ入射する。なお、光源
部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂにより供給されるレーザ光は４つである場合に限られず、いく
つであっても良い。
【００３２】
クロスダイクロイックプリズム１５は、互いに略直交するように配置された２つのダイ
クロイック膜１５ａ、１５ｂを有する。第１ダイクロイック膜１５ａは、Ｒ光を反射し、
Ｇ光及びＢ光を透過する。第２ダイクロイック膜１５ｂは、Ｂ光を反射し、Ｇ光及びＲ光
を透過する。クロスダイクロイックプリズム１５は、それぞれ異なる方向から入射したＲ
光、Ｇ光及びＢ光を合成する。クロスダイクロイックプリズム１５及び投写光学系１８の
間の光路中には、結像光学系１６、及び拡散部１７が設けられている。
【００３３】
図３は、結像光学系１６から投写光学系１８までの構成を説明するものである。結像光
学系１６は、第１レンズ２１及び第２レンズ２２を有する。結像光学系１６は、拡散部１
７にて液晶型空間光変調装置の像２５を結像させる。結像光学系１６の第１レンズ２１及
び第２レンズ２２は、テレセントリック光学系を構成する。結像光学系１６の第１レンズ
２１には、液晶型空間光変調装置の像２５側から、主光線が光軸ＡＸに略平行な光が入射
する。結像光学系１６の第２レンズ２２は、拡散部１７の側へ、主光線が光軸ＡＸに略平
行な光を出射させる。
【００３４】
拡散部１７は、液晶型空間光変調装置により形成された像２５の結像位置に設けられて
いる。拡散部１７は、結像光学系１６からの光を拡散させる。投写光学系１８は、拡散部
１７からの光をスクリーン２０（図１参照）へ投写する。拡散部１７上で中間像を形成さ
せる構成とすることで、拡散部１７で拡散した光を用いてスクリーン２０にて結像させる
ことができる。
【００３５】
図４は、拡散部１７の要部断面構成を示す。拡散部１７は、入射面が平坦であるのに対
し、出射面には凹凸を有する凹凸面３１が設けられている。凹凸面３１の凹凸は、光軸に
略垂直な二次元方向についてランダムに形成されている。拡散部１７は、光軸に略垂直な
二次元方向について、光軸方向の厚みがランダムに分布している。拡散部１７は、透明部
材により構成することができる。
【００３６】
拡散部１７へ入射した光は、凹凸面３１から出射することにより拡散する。また、光軸
に略垂直な二次元方向について光軸方向の厚みをランダムに分布させることにより、拡散
部１７へ入射する位置ごとに、拡散部１７内で光を伝播させる光学距離を変化させること
が可能である。光学距離を変化させることにより、拡散部１７へ光が入射する位置ごとに
、拡散部１７の出射面での光の位相をランダムに変化させることができる。
【００３７】
拡散部１７により光の拡散角を広げることにより、光同士の干渉を低減することが可能
となる。光同士の干渉を低減することにより、拡散部１７を用いる簡易な構成によりスペ
ックルを低減することができる。これにより、簡易な構成によりスペックルを低減できる
という効果を奏する。光源部から投写光学系１８までの光路中に設けられた拡散部１７を
用いてスペックルの低減を図ることが可能であるから、スペックルを低減するための構成
を持たない通常のスクリーン２０を用いる場合であっても、スペックルが低減された画像
を表示することができる。
【００３８】
拡散部１７により光を拡散させると、投写光学系１８の出射側における光の強度を分散
させることが可能となる。拡散部１７により光の強度を分散させるため、レーザ光が集中
することによる不具合の発生を防止することもできる。なお、拡散部１７は、光を拡散さ
せる拡散材を透明部材中に分散させることとしても良い。拡散材を分散させることにより
、拡散部１７は、さらに光を拡散させることができる。
【００３９】
テレセントリック光学系を備える結像光学系１６（図３参照）を用いることにより、液
晶型空間光変調装置上のいずれの位置から出射する光についても均一に拡散部１７へ入射
させることができる。また、主光線が光軸ＡＸに略平行な光を拡散部１７へ入射させるこ
とにより、拡散部１７からの光は、光軸ＡＸ方向を中心として略均一に拡散する。光軸Ａ
Ｘ方向を中心として光を拡散させることにより、拡散部１７からの光を効率良く投写光学
系１８へ入射させ、光の損失も低減できる。これにより、明るく、かつ均一な明るさの画
像を表示することができる。
【００４０】
図５は、液晶型空間光変調装置１４Ｒ、拡散部１７における中間像３５、スクリーン２
０における画像３６の各大きさを説明するものである。各液晶型空間光変調装置１４Ｒ、
１４Ｇ、１４Ｂは、いずれも略同一の大きさを有するものとする。結像光学系１６は、液
晶型空間光変調装置１４Ｒと略同一の大きさの中間像３５を形成する。また、中間像３５
は、投写光学系１８により投写される画像３６より小さい。結像光学系１６の倍率は、投
写光学系１８の倍率より小さい。これにより、液晶型空間光変調装置１４Ｒと略同一の大
きさで小型な拡散部１７を用いることができる。結像光学系１６は、液晶型空間光変調装
置と略同一の大きさの中間像３５を形成する構成に限られず、少なくとも液晶型空間光変
調装置の０．２倍〜１０倍の大きさの中間像を拡散部１７にて結像させる構成であれば良
い。拡散部１７は、液晶型空間光変調装置の０．２倍〜１０倍の大きさとすることができ
る。
【００４１】
液晶型空間光変調装置は、有効利用できる光線の角度範囲が限定されているため、比較
的狭い角度範囲の光を出射させる。また、液晶型空間光変調装置からの狭い角度範囲の光
は、拡散部１７により拡散角を大きくした後投写光学系１８へ入射させる。このことから
、結像光学系１６のＦナンバーを、投写光学系１８のＦナンバーより大きくすることがで
きる。結像光学系１６は、液晶型空間光変調装置からの狭い角度範囲の光を取り込み、小
さい拡散角の光を拡散部１７へ入射させる構成とすることができる。投写光学系１８は、
拡散部１７からの大きい拡散角の光を取り込み、小さいバックフォーカスで大きな拡散角
の光を出射させることができる。
【００４２】
これらから、プロジェクタ１０は、少ないレンズで構成された結像光学系１６と、設計
が容易な投写光学系１８を用いることが可能となる。これにより、結像光学系１６及び投
写光学系１８の製造コストを低減できる。また、投写光学系１８からの光の強度を十分に
分散させることが可能であるから、レーザ光が集中することによる不具合の発生を防止す
ることもできる。
【００４３】
図６〜図１３は、拡散部の変形例を示す。図６に示す拡散部４０は、入射面及び出射面
のいずれも平坦に形成されている。拡散部４０は、光軸に略垂直な二次元方向について、
互いに異なる屈折率の領域４１をランダムに分布させた部材により構成されている。拡散
部４０へ入射した光は、互いに異なる屈折率の領域４１を透過することにより拡散する。
また、光軸に略垂直な二次元方向について屈折率をランダムに分布させることにより、拡
散部４０へ入射する位置ごとに、拡散部４０内で光を伝播させる光学距離を変化させるこ
とが可能である。これにより、拡散部４０の出射面での光の位相をランダムに変化させる
ことができる。なお、拡散部は、光軸方向の厚み及び屈折率のいずれもランダムに分布さ
せることとしても良い。
【００４４】
図７に示す拡散部４２は、回折により光を拡散させる回折光学素子である。回折光学素
子としては、例えばＣＧＨを用いることができる。拡散部４２は、例えば、光軸を基準と
して±数度以内の角度範囲で入射する光をθ＝±２０度程度に広げ、かつ２５度以上にま
で拡散する光を低減するように構成される。このように、回折により光を拡散させること
で、光の拡散角を適宜制御することが可能となる。必要以上に拡散角が大きい光を低減す
ることで、投写光学系１８以外の方向へ進行することによる光の損失を低減できる。これ
により、スペックルを低減し、かつ光の損失を低減することができる。
【００４５】
図８に示す拡散部４４は、光軸ＡＸを中心として回転可能に設けられている。拡散部４
４は、図４に示す拡散部１７と同様に、光軸ＡＸ方向の厚みをランダムに分布させて構成
されている。また、拡散部４４は、光軸ＡＸを中心とする円形状を有する。拡散部４４は
、結像光学系１６による中間像が収まるサイズで形成されている。拡散部４４は、例えば
、回転ホイール、及び回転ホイールを駆動させる電気モータ（いずれも不図示）等を用い
て回転運動させることができる。
【００４６】
光軸ＡＸを中心として拡散部４４を回転させることにより、拡散部４４から出射する光
のスペックルパターンを次々に変化させることができる。複数のスペックルパターンを重
畳させて特定のスペックルパターンの認識をさせにくくすることにより、効果的にスペッ
クルを低減できる。拡散部４４は、光の干渉を低減可能とするためには、十分に細かい凹
凸（図４参照）が形成される。十分に小さい凹凸が形成された拡散部４４を用いることで
、光束を複数に分割することを目的とするフライアイレンズを回転させる従来の構成と比
較して、拡散部４４の僅かな変位でスペックルパターンを十分に変化させることができる
。単位時間当たりの拡散部４４の変位を小さくできることで、拡散部４４を回転させるた
めの構成を簡易にすることができる。これにより、簡易な構成を用いてさらにスペックル
を低減できる。なお、光軸ＡＸ方向の厚みをランダムに分布させた拡散部４４を回転させ
る他、屈折率をランダムに分布させた拡散部を回転させることとしても良い。
【００４７】
図９に示す拡散部１７は、振動付与部４６と組み合わせて設けられている。振動付与部
４６としては、例えば、光軸に略垂直な面において拡散部１７を円状又は楕円状に繰り返
し変位させる電気モータを用いることができる。この他、振動付与部４６としては、振動
モータを用いても良い。振動モータは、例えば、重心に偏りを持たせた回転子を回転させ
て振動を発生させる構成とすることができる。振動付与部４６を用いて拡散部１７を振動
させることにより、拡散部１７から出射する光のスペックルパターンを次々に変化させる
ことができる。複数のスペックルパターンを重畳させて特定のスペックルパターンの認識
をさせにくくすることにより、効果的にスペックルを低減できる。なお、光軸ＡＸ方向の
厚みをランダムに分布させた拡散部１７を振動させる他、屈折率をランダムに分布させた
拡散部４０（図６参照）を振動させることとしても良い。
【００４８】
図１０に示す拡散部５０は、電界を用いて帯電粒子５３を移動させる電気泳動装置であ
る。帯電粒子５３は、分散層５５の流体５４中に分散されている。帯電粒子５３は、単一
の極性、例えば正電荷を有する。また、帯電粒子５３は、レーザ光を拡散させる。分散層
５５は、帯電粒子５３が分散された流体５４を２枚の透明基板５６で挟持することにより
構成されている。帯電粒子５３は、１μｍ〜１０μｍの直径をなす略球形状を備える。帯
電粒子５３としては、例えば、１μｍ〜１０μｍの粒径の樹脂粒子の表面を酸化チタン等
でコーティングしたものを用いることができる。
【００４９】
流体５４は、帯電粒子５３に対する溶解能が小さく帯電粒子５３を安定に分散できるこ
と、イオンを含まずかつ電圧印加によりイオンを生じない絶縁性であることが望まれる。
さらに、帯電粒子５３を有効に変位させるために、帯電粒子５３と比重が略等しく帯電粒
子５３の浮沈を防止できることや、粘性が低いことも求められる。帯電粒子５３として使
用できる種々の材料に対して、流体５４としては、例えば、ヘキサン、デカン、ヘキサデ
カン、ケロセン、トルエン、キシレン、オリーブ油、リン酸トリクレシル、イソプロパノ
ール、トリクロロトリフルオロエタン、ジブロモテトラフルオロエタン、テトラクロロエ
チレン等の絶縁性液体を適用できる。なお、流体５４は、複数の材料の混合により帯電粒
子５３との比重整合を行うこととしても良い。
【００５０】
分散層５５は、さらに第１電極５１及び第２電極５２により挟持されている。第１電極
５１は、分散層５５の一つの側、例えば分散層５５の入射側に形成されている。第２電極
５２は、分散層５５のうち第１電極５１が形成される側とは反対の側、例えば分散層５５
の出射側に形成されている。第１電極５１及び第２電極５２には、駆動部５８が接続され
ている。第１電極５１及び第２電極５２は、分散層５５へ電圧を印加する。第１電極５１
及び第２電極５２は、例えば金属酸化物であるＩＴＯやＩＺＯにより構成することができ
る。
【００５１】
例えば、第１電極５１が正極、第２電極５２が負極となるように分散層５５へ電圧を印
加する場合を考える。この場合、正電荷を持つ帯電粒子５３には、第１電極５１との間に
反発力、及び第２電極５２との間に引力が生じる。次に、第１電極５１が負極、第２電極
５２が正極となるように分散層５５へ電圧を印加するとする。この場合、帯電粒子５３に
は、第２電極５２との間に反発力、及び第１電極５１との間に引力が生じる。このように
、駆動部５８は、第１電極５１、第２電極５２の正負を交互に切り換える。また、帯電粒
子５３同士は、互いに正電荷を持つために反発し合う。帯電粒子５３は、第１電極５１及
び第２電極５２による電圧の印加の他、帯電粒子５３同士の反発等により、分散層５５中
においてランダムに移動する。流体５４に帯電粒子５３を分散させることにより、流体５
４中において常時ランダムに帯電粒子５３を変位させることができる。
【００５２】
常時ランダムに帯電粒子５３を変位させることにより、拡散部５０から出射する光のス
ペックルパターンを変化させることができる。複数のスペックルパターンを重畳させるこ
とにより特定のスペックルパターンの認識をさせにくくし、効果的にスペックルを低減で
きる。これにより、さらにスペックルを低減できる。なお、拡散部５０は、分散層５５の
入射面全体に複数の第１電極、分散層５５の出射側全体に複数の第２電極を設ける構成と
しても良い。第１電極、第２電極の対ごとに正負の切り換えタイミングを異ならせること
で、さらにランダムに帯電粒子５３を変位させることが可能となる。
【００５３】
図１１に示す拡散部６０は、ポリマー分散液晶部６９を有する。ポリマー分散液晶部６
９は、ポリマー部材６５に液晶分子６４を分散させて構成されている。ポリマー分散液晶
部６９は、液晶分子６４が含まれる粒子６３をポリマー部材６５に分散させる、いわゆる
マイクロカプセル方式を採用している。ポリマー分散液晶部６９は、例えば、重合反応に
伴う相分離によってポリマー部材６５と液晶分子６４とを分離させることで形成すること
ができる。
【００５４】
拡散部６０は、第１電極６６及び第２電極６７による電圧印加のパターンに応じて、液
晶分子６４の配向を変化させる。例えば、液晶分子６４は、ポリマー分散液晶部６９への
電圧の印加により電場の方向を向くように配向する性質を有する。第１電極６６は、ポリ
マー分散液晶部６９の一つの側、例えば入射側に形成されている。第２電極６７は、ポリ
マー分散液晶部６９のうち第１電極６６が形成される側とは反対の側、例えば出射側に形
成されている。第１電極６６、ポリマー分散液晶部６９、第２電極６７は、入射側透明基
板６１、及び出射側透明基板６２により挟持されている。第１電極６６及び第２電極６７
には、駆動部６８が接続されている。第１電極６６及び第２電極６７は、例えば金属酸化
物であるＩＴＯやＩＺＯにより構成することができる。
【００５５】
図１２は、ポリマー分散液晶部６９への電圧の印加を停止させた第１の状態について説
明するものである。ポリマー分散液晶部６９への電圧の印加を停止すると、液晶分子６４
はランダムな配向状態となる。ポリマー分散液晶部６９は、液晶分子６４がランダムな配
向状態であるとき、ポリマー部材６５と粒子６３とが互いに異なる屈折率となるように形
成されている。ポリマー部材６５と粒子６３とが互いに異なる屈折率であるとき、ポリマ
ー分散液晶部６９へ入射した光は、ポリマー部材６５と粒子６３との界面での屈折により
拡散する。拡散部６０は、ポリマー分散液晶部６９への電圧の印加を停止させることによ
り、ポリマー分散液晶部６９を透過するレーザ光を拡散させる。また、ポリマー分散液晶
部６９への電圧の印加を停止するときに、レーザ光の拡散が最大となる。
【００５６】
図１３は、ポリマー分散液晶部６９へ電圧を印加することにより液晶分子６４の配向が
揃えられた第２の状態について説明するものである。ポリマー分散液晶部６９は、液晶分
子６４の配向が揃えられた状態であるとき、液晶分子６４がランダムな配向状態であると
きよりポリマー部材６５の屈折率と粒子６３の屈折率との差が小さくなる。ポリマー部材
６５の屈折率と粒子６３の屈折率との差が小さくなることで、液晶分子６４がランダムな
配向状態であるときよりポリマー分散液晶部６９における光の拡散が抑制される。このよ
うに、拡散部６０は、電圧の印加により液晶分子６４の配向が揃えられることで、拡散が
低減されたレーザ光を出射させる。また、ポリマー分散液晶部６９へ印加する電圧が最大
電圧となるとき、液晶分子６４の配向が略均一となることによりレーザ光の拡散が最小と
なる。
【００５７】
電圧の印加、及び電圧の印加の停止を繰り返すことにより、拡散部６０は、ポリマー分
散液晶部６９を第１の状態と第２の状態とに繰り返し変化させる。液晶分子６４の配向を
変化させることにより、拡散部６０からの光の拡散特性を次々に変化させる。光の拡散特
性の変化により、拡散部６０から出射する光のスペックルパターンを変化させることがで
きる。複数のスペックルパターンを重畳させることにより特定のスペックルパターンの認
識をさせにくくし、効果的にスペックルを低減できる。これにより、さらにスペックルを
低減できる。
【００５８】
なお、拡散部６０は、三次元方向について網目状に形成されたポリマー部材に液晶分子
を分散させる、いわゆるポリマーネットワーク型のポリマー分散液晶部を用いる構成とし
ても良い。この場合も、拡散部６０からの光の拡散特性を次々に変化させ、マイクロカプ
セル型のポリマー分散液晶部６９を用いる場合と同様にスペックルを低減できる。
【実施例２】
【００５９】
図１４は、本発明の実施例２に係るプロジェクタ７０の概略構成を示す。プロジェクタ
７０は、空間光変調装置である微小ミラーアレイデバイス７１を有することを特徴とする
。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。波長変換
素子１２ＲからのＲ光は、回折光学素子１３Ｒを経てクロスダイクロイックプリズム１５
へ入射する。波長変換素子１２ＧからのＧ光は、回折光学素子１３Ｇを経てクロスダイク
ロイックプリズム１５へ入射する。波長変換素子１２ＢからのＢ光は、回折光学素子１３
Ｂを経てクロスダイクロイックプリズム１５へ入射する。クロスダイクロイックプリズム
１５は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を微小ミラーアレイデバイス７１へ入射させる。
【００６０】
微小ミラーアレイデバイス７１は、各色光が入射する面に形成された複数の可動ミラー
素子（不図示）を有する。可動ミラー素子は、第１の反射位置と、第２の反射位置とに選
択的に変位する。各光源部１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを順次点灯させることで、微小ミラー
アレイデバイス７１には各色光が順次供給される。微小ミラーアレイデバイス７１は、順
次供給される各色光を変調する。可動ミラー素子により結像光学系１６の方向へ進行した
光は、結像光学系１６、拡散部１７及び投写光学系１８を経た後、スクリーン２０にて投
写像を形成する。
【００６１】
拡散部１７は、画像形成部である微小ミラーアレイデバイス７１により形成された像の
結像位置に設けられている。本実施例においても、上記実施例１の場合と同様に、簡易な
構成によりスペックルを低減することができる。本実施例のプロジェクタ７０は、微小ミ
ラーアレイデバイス７１に代えて、反射型液晶表示装置（ＬＣＯＳ）を用いる構成として
も良い。
【実施例３】
【００６２】
図１５は、本発明の実施例３に係るプロジェクタ８０の概略構成を示す。プロジェクタ
８０は、光源部８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂからのレーザ光を走査させる光走査装置８５を有
する。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。光走
査装置８５は、光源部８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂからのレーザ光を用いて画像を形成する画
像形成部である。
【００６３】
Ｒ光用光源部８１Ｒは、画像信号に応じて変調されたＲ光を供給する。Ｇ光用光源部８
１Ｇは、画像信号に応じて変調されたＧ光を供給する。Ｂ光用光源部８１Ｂは、画像信号
に応じて変調されたＢ光を供給する。画像信号に応じた変調は、振幅変調、パルス幅変調
のいずれを用いても良い。各光源部８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂは、固体光源である半導体レ
ーザを有する。各光源部８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂは、波長変換素子を用いる構成や、ＤＰ
ＳＳレーザを用いる構成としても良い。
【００６４】
走査部８２は、反射ミラー８３と、反射ミラー８３の周囲に設けられた外枠部８４とを
有する二重ジンバル構造をなしている。反射ミラー８３は、反射ミラー８３及び外枠部８
４の間の回転軸により、レーザ光を第１の方向へ走査させるように回動する。外枠部８４
は、反射ミラー８３とともに、第１の方向に略直交する第２の方向へレーザ光を走査させ
るように回動する。かかる構成により、走査部８２は、各光源部８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂ
からのレーザ光を第１の方向及び第２の方向へ走査させる。拡散部１７は、画像形成部で
ある光走査装置８５により形成された像の結像位置に設けられている。本実施例において
も、上記実施例１の場合と同様に、簡易な構成によりスペックルを低減することができる
。
【実施例４】
【００６５】
図１６は、本発明の実施例４に係るプロジェクタ９０の概略構成を示す。プロジェクタ
９０は、ライン状光束を走査させる光走査装置９６を有する。上記実施例３と同一の部分
には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。光走査装置９６は、光源部８１Ｒ、８
１Ｇ、８１Ｂからのレーザ光を用いて画像を形成する画像形成部である。
【００６６】
Ｒ光用光源部８１Ｒと走査部９５との間の光路中には、シリンドリカルレンズ９２、コ
リメータレンズ９３及び空間光変調装置９４Ｒを有する。シリンドリカルレンズ９２は、
Ｒ光用光源部８１Ｒからのレーザ光を第１の方向について発散させる。コリメータレンズ
９３は、シリンドリカルレンズ９２からの光を平行化する。シリンドリカルレンズ９２及
びコリメータレンズ９３は、Ｒ光用光源部８１Ｒからの光を第１の方向に長手方向を有す
るライン状光束に整形する光束整形部である。
【００６７】
空間光変調装置９４Ｒは、画像信号に応じてライン状光束を変調する。空間光変調装置
９４Ｒとしては、例えば、光回折素子を一列に並べて構成されるＧＬＶ（Grating Light 
Valve）を用いることができる。Ｇ光用光源部８１Ｇから空間光変調装置９４Ｇまでの構
成、Ｂ光用光源部８１Ｂから空間光変調装置９４Ｂまでの構成は、Ｒ光用光源部８１Ｒか
ら空間光変調装置９４Ｒまでの構成と同様である。
【００６８】
各空間光変調装置９４Ｒ、９４Ｇ、９４Ｂからのライン状光束は、走査部９５へ入射す
る。走査部９５は、第１の方向に略直交する第２の方向へライン状光束を走査させるよう
に、回転軸を中心として回動する。拡散部１７は、画像形成部である光走査装置９６によ
り形成された像の結像位置に設けられている。本実施例においても、上記実施例１の場合
と同様に、簡易な構成によりスペックルを低減することができる。
【００６９】
上記の各プロジェクタは、半導体レーザ以外の固体光源、例えば固体レーザや、発光ダ
イオード素子（ＬＥＤ）等を用いる構成としても良い。また、各プロジェクタは、フロン
ト投写型のプロジェクタに限られず、スクリーンの一方の面に光を投写し、スクリーンの
他方の面から出射する光を観察するリアプロジェクタとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明に係るプロジェクタは、レーザ光源を用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】Ｒ光の供給及び変調を行うための構成を示す図。
【図３】結像光学系から投写光学系までの構成を説明する図。
【図４】拡散部の要部断面構成を示す図。
【図５】液晶型空間光変調装置、中間像、画像の各大きさを説明する図。
【図６】屈折率をランダムに分布させた拡散部を示す図。
【図７】回折により光を拡散させる拡散部を示す図。
【図８】回転可能に設けられた拡散部を示す図。
【図９】振動付与部と組み合わせて設けられた拡散部を示す図。
【図１０】電界を用いて帯電粒子を移動させる拡散部を示す図。
【図１１】ポリマー分散液晶部を有する拡散部を示す図。
【図１２】拡散部の第１の状態について説明する図。
【図１３】拡散部の第２の状態について説明する図。
【図１４】本発明の実施例２に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図１５】本発明の実施例３に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図１６】本発明の実施例４に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００７２】
１０  プロジェクタ、１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ  光源部、１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ  波
長変換素子、１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ  回折光学素子、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ  液晶型
空間光変調装置、１５  クロスダイクロイックプリズム、１５ａ  第１ダイクロイック膜
、１５ｂ  第２ダイクロイック膜、１６  結像光学系、１７  拡散部、１８  投写光学系
、２０  スクリーン、２１  第１レンズ、２２  第２レンズ、２５  像、ＡＸ  光軸、３
１  凹凸面、３５  中間像、３６  画像、４０  拡散部、４１  領域、４２  拡散部、４
４  拡散部、４６  振動付与部、５０  拡散部、５１  第１電極、５２  第２電極、５３
帯電粒子、５４  流体、５５  分散層、５６  透明基板、５８  駆動部、６０  拡散部
、６１  入射側透明基板、６２  出射側透明基板、６３  粒子、６４  液晶分子、６５  
ポリマー部材、６６  第１電極、６７  第２電極、６８  駆動部、６９  ポリマー分散液
晶部、７０  プロジェクタ、７１  微小ミラーアレイデバイス、８０  プロジェクタ、８
１Ｒ  Ｒ光用光源部、８１Ｇ  Ｇ光用光源部、８１Ｂ  Ｂ光用光源部、８２  走査部、８
３  反射ミラー、８４  外枠部、８５  光走査装置、９０  プロジェクタ、９２  シリン
ドリカルレンズ、９３  コリメータレンズ、９４Ｒ、９４Ｇ、９４Ｂ  空間光変調装置、
９５  走査部、９６  光走査装置
【図１】
2007279204.tif 000003
【図２】
2007279204.tif 000004
【図３】
2007279204.tif 000005
【図４】
2007279204.tif 000006
【図５】
2007279204.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2007279204.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2007279204.tif 000012
【図１１】
2007279204.tif 000013
【図１２】
2007279204.tif 000014
【図１３】
2007279204.tif 000015
【図１４】
2007279204.tif 000016
【図１５】
2007279204.tif 000017
【図１６】
2007279204.tif 000018