(57)【要約】【課題】スペックルを軽減することが可能な光学装置及び表示装置を提供する。【解決手段】光を透過または散乱する第１光変調素子と、前記第１光変調素子から出射された光を透過または散乱する第２光変調素子と、前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子を駆動する駆動部と、を備え、前記第１光変調素子における散乱方向は、第１方向であり、前記第２光変調素子における散乱方向は、第１方向と交差する第２方向であり、前記駆動部は、前記第１光変調素子において光を散乱させ且つ前記第２光変調素子において光を透過させる第１モードと、前記第１光変調素子において光を透過させ且つ前記第２光変調素子において光を散乱させる第２モードと、を交互に行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過または散乱する第１光変調素子と、
前記第１光変調素子から出射された光を透過または散乱する第２光変調素子と、
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子を駆動する駆動部と、を備え、
前記第１光変調素子における散乱方向は、第１方向であり、
前記第２光変調素子における散乱方向は、第１方向と交差する第２方向であり、
前記駆動部は、前記第１光変調素子において光を散乱させ且つ前記第２光変調素子において光を透過させる第１モードと、前記第１光変調素子において光を透過させ且つ前記第２光変調素子において光を散乱させる第２モードとを交互に行う、光学装置。
【請求項２】
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の各々は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する光変調層と、前記駆動部と電気的に接続され前記光変調層に対して電界を印加するための第１電極及び第２電極と、を備え、
前記光変調層は、それぞれ光学異方性を有する第１領域及び第２領域を備え、
前記第１領域は、主に高分子材料を含んで構成され、
前記第２領域は、主に液晶材料を含んで構成される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１領域の第１光軸は、前記電界印加の有無にかかわらず変化せず、
前記第２領域の第２光軸は、前記電界に応じて変化し、
前記第１光軸及び前記第２光軸は、前記電界が印加されていない状態で互いに平行であり、前記電界が印加された状態で互いに交差する、請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記液晶材料は、正の誘電率異方性を有し、
前記第１光軸及び前記第２光軸は、前記電界が印加されていない状態で第１方向及び第２方向によって規定される面と平行である、請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記液晶材料は、負の誘電率異方性を有し、
前記第１光軸及び前記第２光軸は、前記電界が印加されていない状態で第１方向及び第２方向によって規定される面に垂直である、請求項３に記載の光学装置。
【請求項６】
前記第１光変調素子において、前記電界が印加されていない状態では前記第１光軸及び前記第２光軸は第２方向と平行であり、前記電界が印加されている状態では前記第１光軸は第２方向と平行であり前記第２光軸は前記第１光軸と交差し、
前記第２光変調素子において、前記電界が印加されていない状態では前記第１光軸及び前記第２光軸は第１方向と平行であり、前記電界が印加されている状態では前記第１光軸は第１方向と平行であり前記第２光軸は前記第１光軸と交差する、請求項３に記載の光学装置。
【請求項７】
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の各々は、光が出射される有効エリアの全面において光を透過または散乱する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の各々は、光が出射される有効エリアにおいて複数のサブエリアを備え、前記サブエリア毎に光を透過または散乱する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に位置し、前記第１光変調素子から出射された光の偏光面を９０度回転させる位相差板を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１０】
レーザー光を出射する光源を備える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学装置と、前記光学装置からの出射光によって照明される表示パネルと、を備えた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光学装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光を用いた表示装置においては、スペックルを軽減する技術が種々検討されている（例えば、特許文献１乃至４参照）。しかしながら、いずれの技術においても、十分な散乱性が得られず、また、等方的に散乱するのみでは空間的に散乱パターンを変えることができず、スペックルを十分に軽減することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６３９２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１７２９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−５１７０７０号公報
【特許文献４】特開２００８−７６４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態の目的は、スペックルを軽減することが可能な光学装置及び表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態によれば、
光を透過または散乱する第１光変調素子と、前記第１光変調素子から出射された光を透過または散乱する第２光変調素子と、前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子を駆動する駆動部と、を備え、前記第１光変調素子における散乱方向は、第１方向であり、前記第２光変調素子における散乱方向は、第１方向と交差する第２方向であり、前記駆動部は、前記第１光変調素子において光を散乱させ且つ前記第２光変調素子において光を透過させる第１モードと、前記第１光変調素子において光を透過させ且つ前記第２光変調素子において光を散乱させる第２モードと、を交互に行う、光学装置及びこの光学装置を備えた表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態の光学装置ＯＤの一構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した光学装置ＯＤの動作の一例を示す図である。
【図３】図３は、光変調素子３の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、第１構成例の光変調素子３において光変調層３４に電界が印加されていない状態を模式的に示す図である。
【図５】図５は、第１構成例の光変調素子３において光変調層３４に電界が印加されている状態を模式的に示す図である。
【図６】図６は、第２構成例の光変調素子３において光変調層６４に電界が印加されていない状態を模式的に示す図である。
【図７】図７は、第２構成例の光変調素子３において光変調層６４に電界が印加されている状態を模式的に示す図である。
【図８】図８は、第１電極３２及び第２電極３６の構成例を示す平面図である。
【図９】図９は、光学装置ＯＤの一実施例を示す図である。
【図１０】図１０は、光学装置ＯＤの他の実施例を示す図である。
【図１１】図１１は、照明装置１０の構成例を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、表示パネルＰＮＬの構成例を示す断面図である。ここでは、表示パネルＰＮＬの一例として、液晶表示パネルについて説明する。
【図１３】図１３は、図１２に示した表示パネルＰＮＬの構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、表示装置１００の第１構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、表示装置１００の第２構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、表示装置１００の第３構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、表示装置１００の第４構成例を示す図である。
【図１８】図１８は、表示装置１００の第５構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００８】
図１は、本実施形態の光学装置ＯＤの一構成例を示す斜視図である。なお、図中の第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び、第３方向Ｄ３は、互いに直交している。第３方向Ｄ３は、光の進行方向に相当し、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２は、光の進行方向に交差する平面内の方向に相当する。
【０００９】
光学装置ＯＤは、第１光変調層素子１、第２光変調素子２、及び、駆動部ＤＲを備えている。第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々は、一例では、平板状に構成され、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２で規定されるＤ１−Ｄ２平面と平行な主面１Ａ及び２Ａを有している。図示した例では、第３方向Ｄ３は、主面１Ａ及び２Ａの法線と平行である。第１光変調素子１及び第２光変調素子２は、第３方向Ｄ２に並び、第１光変調素子１が光の進行方向の上流側に位置し、第２光変調素子２が光の進行方向の下流側に位置している。
【００１０】
第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々は、第３方向Ｄ３に沿って自身に入射した光を透過、または、散乱するように構成されている。すなわち、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々は、光を透過する透過状態と、光を散乱する散乱状態とを切り替え可能に構成されている。第１光変調素子１における散乱方向は、第２光変調素子２における散乱方向とは異なる。一例では、第１光変調素子１における散乱方向は第１方向Ｄ１であり、第２光変調素子２における散乱方向は第２方向Ｄ２である。なお、ここでの散乱方向とは、Ｄ１−Ｄ２平面において、相対的に散乱度の大きい方向として定義している。つまり、散乱状態において、第１光変調素子１は第１方向Ｄ１の散乱度が第２方向Ｄ２の散乱度よりも大きくなるように構成され、第２光変調素子２は第２方向Ｄ２の散乱度が第１方向Ｄ１の散乱度よりも大きくなるように構成されている。
【００１１】
一方、透過状態においては、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々は、自身に入射する前の光の径と自身を透過した後の光の径とがほとんど変化しないように構成されている。つまり、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々において、第１方向Ｄ１の散乱度と第２方向Ｄ２の散乱度との差は、ほぼゼロか、微小である。
【００１２】
駆動部ＤＲは、第１光変調素子１及び第２光変調素子２を駆動する。すなわち、駆動部ＤＲは、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々において、光を透過させる透過状態と、光を散乱させる散乱状態とを切り替え制御する。一例では、駆動部ＤＲは、第１光変調素子において光を散乱させ且つ第２光変調素子において光を透過させる第１モードと、第１光変調素子において光を透過させ且つ第２光変調素子において光を散乱させる第２モードと、を交互に行う。これらの動作について、以下により具体的に説明する。
【００１３】
図２は、図１に示した光学装置ＯＤの動作の一例を示す図である。なお、本実施形態において、光学装置ＯＤに入射する光は、レーザー光などのコヒーレント光である。当該光は、Ｄ１−Ｄ２平面内の一方向に平行な振動面を有する直線偏光であっても良いし、特定の振動面を有していない無偏光であっても良い。
【００１４】
図２（ａ）は、駆動部ＤＲの第１モードを示す。すなわち、駆動部ＤＲは、第１期間において、第１光変調素子１において光を第１方向Ｄ１に散乱させ、且つ、第２光変調素子２において光を透過させる。このような第１モードでは、第２光変調素子２を通過した光は、図示したように、第１方向Ｄ１に広がった散乱パターンＰ１を形成する。
【００１５】
図２（ｂ）は、駆動部ＤＲの第２モードを示す。すなわち、駆動部ＤＲは、第１期間に続く第２期間において、第１光変調素子１において光を透過させ、且つ、第２光変調素子２において光を第２方向Ｄ２に散乱させる。このような第２モードでは、第２光変調素子２を通過した光は、図示したように、第２方向Ｄ２に広がった散乱パターンＰ２を形成する。なお、第１期間と第２期間は、どちらが先に始まってもよく、第２期間に続いて第１期間を設けてもよい。また第１期間と第２期間は、等しい期間であってもよいし、どちらか一方が他の一方よりも長くてもよい。
【００１６】
図示した例では、第１光変調素子１は、駆動部ＤＲによって動作状態（オン）に設定された際に光を第１方向Ｄ１に散乱し、駆動部ＤＲによって非動作状態（オフ）に設定された際に光を透過する。また、第２光変調素子２は、駆動部ＤＲによって動作状態（オン）に設定された際に光を第２方向Ｄ２に散乱し、駆動部ＤＲによって非動作状態（オフ）に設定された際に光を透過する。なお、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々は、動作状態で光を透過し、非動作状態で光を散乱しても良い。
【００１７】
駆動部ＤＲは、上記の第１モード及び第２モードを交互に行う。第１モード及び第２モードが高周波数で切り替えられることにより、光学装置ＯＤを通過した光は、散乱パターンＰ１及びＰ２を重ね合せたパターンを形成する。第１モードと第２モードとを切り替える周波数については、表示装置としてフリッカーが気にならない程度であればよく、例えば６０Ｈｚ、より好ましくは１２０Ｈｚ程度である。このように、光学装置ＯＤを通過した光の散乱パターンは、空間的、且つ、時間的に変化する。したがって、コヒーレント光のスペックルを軽減することが可能となる。
【００１８】
なお、散乱パターンＰ１の長軸方向（第１方向Ｄ１）及び散乱パターンＰ２の長軸方向（第２方向Ｄ２）は、Ｄ１−Ｄ２平面において、互いに直交していることが望ましいが、少なくとも互いに交差していれば良い。
【００１９】
本実施形態において、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々は、透過状態と散乱状態とを切り替える機能を実現できれば、如何なる構成も適用可能である。以下に、本実施形態の第１光変調素子１及び第２光変調素子２に好適な構成として、高分子分散型液晶を適用した光変調素子３について説明する。
【００２０】
図３は、光変調素子３の一例を示す断面図である。なお、図中のＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向は、互いに直交している。
【００２１】
光変調素子３は、第１基板３１、第１電極３２、第１配向膜３３、光変調層３４、第２配向膜３５、第２電極３６、及び、第２基板３７を備えている。一例では、光変調素子３は、平板状に構成され、Ｘ方向及びＹ方向で規定されるＸ−Ｙ平面と平行な主面３Ａを有している。Ｚ方向は、主面３Ａの法線と平行である。
【００２２】
第１基板３１及び第２基板３７は、離間して互いに対向している。第１基板３１及び第２基板３７は、可視光に対して透明な基板であり、例えば、ガラス板や、プラスチックフィルムによって構成されている。
【００２３】
第１電極３２及び第２電極３６は、それぞれ駆動部ＤＲと電気的に接続され、光変調層３４に対して電界を印加するように構成されている。図示した例では、第１電極３２は、第１基板３１の光変調層３４と対向する側に位置し、第２電極３６は、第２基板３７の光変調層３４と対向する側に位置している。なお、第１電極３２及び第２電極３６の双方は、第１基板及び第２基板のいずれかの同一基板上に位置していても良い。第１電極３２及び第２電極３６の形状例については後述する。第１電極３２及び第２電極３６は、例えば、インジウムスズ酸化物などの透明な導電材料によって形成されている。なお、第１電極３２及び第２電極３６は、不透明な金属材料によって形成されても良い。この場合には、第１電極３２及び第２電極３６の電極設置面積が光透過部（例えば、電極間隙あるいは電極開口部）の面積よりも小さいことが望ましい。
【００２４】
第１配向膜３３及び第２配向膜３５は、例えば、光変調層３４に用いられるモノマーを重合して高分子化したポリマーや液晶を配向させるように構成されている。第１配向膜３３は、第１基板３１と光変調層３４との間に位置し、第２配向膜３５は、第２基板３７と光変調層３４との間に位置している。配向膜の種類としては、例えば、垂直配向膜及び水平配向膜がある。このような第１配向膜３３及び第２配向膜３５は、モノマーを高分子化する際に、モノマーを所定の方向に配向させる機能を有していれば良い。これにより、モノマーは、所定の方向に配向した状態で高分子化したポリマーとなる。また、液晶は、高分子化したポリマーの配向方向に依存して所定の方向に配向される。なお、第１電極３２及び第２電極３６間に電場や磁界を印加することによっても、光変調層３４に用いられる液晶やモノマーを配向させることが可能であるため、第１配向膜３３及び第２配向膜３５は省略しても良い。
【００２５】
光変調層３４は、第１基板３１と第２基板３７との間に位置している。光変調層３４は、高分子分散型液晶層であって、バルク３４Ａと、バルク３４Ａ内に分散された複数の微粒子３４Ｂと、を備えた複合層によって構成されている。バルク３４Ａは、第１領域に相当し、主に、液晶性モノマーを重合させることによって得られる高分子材料（ポリマー）を含んで構成されている。微粒子３４Ｂは、第２領域に相当し、主に液晶材料を含んで構成されている。バルク３４Ａ及び微粒子３４Ｂは、それぞれ光学異方性を有している。
【００２６】
バルク３４Ａ及び微粒子３４Ｂは、それぞれ略同等の屈折率異方性を有している。つまり、バルク３４Ａ及び微粒子３４Ｂの各々は、常光屈折率及び異常光屈折率が互いに略同等である。なお、例えば、製造誤差などによるバルク３４Ａ及び微粒子３４Ｂの間での屈折率のずれは許容される。一例では、バルク３４Ａ及び微粒子３４Ｂの常光屈折率の差は、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク３４Ａ及び微粒子３４Ｂの異常光屈折率の差は、例えば、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。また、バルク３４Ａの屈折率差（＝異常光屈折率−常光屈折率）や、微粒子３４Ｂの屈折率差（＝異常光屈折率−常光屈折率）は、できるだけ大きいことが好ましく、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。
【００２７】
一方、バルク３４Ａ及び微粒子３４Ｂの各々の電界に対する応答性は異なり、微粒子３４Ｂの電界に対する応答性は、バルク３４Ａの電界に対する応答性よりも高い。バルク３４Ａは、例えば、電界に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または微粒子３４Ｂよりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。
【００２８】
以下、図４及び図５を参照して、光変調素子３の第１構成例について説明する。第１構成例においては、第１配向膜３３及び第２配向膜３５は、バルク３４Ａを構成するポリマーの形成過程で、水平方向であるＸ−Ｙ平面と平行な面内の方向にモノマーを配向させる水平配向膜である。また、微粒子３４Ｂを構成する液晶材料は、正の誘電率異方性を有するポジ型液晶である。
【００２９】
図４は、第１構成例の光変調素子３において光変調層３４に電界が印加されていない状態を模式的に示す図である。このような状態は、第１電極３２及び第２電極３６に電圧が印加されていない状態に相当し、上記の非動作状態（オフ）に相当する。
【００３０】
図４中の楕円体１３４Ａは、非動作状態でのバルク３４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図４中の楕円体１３４Ｂは、非動作状態での微粒子３４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。これらの屈折率楕円体は、様々な方向から入射した直線偏光の屈折率をテンソル楕円体で表したものであり、光が入射する方向からの楕円体の断面を見ることによって、幾何的に屈折率を知ることができるものである。
【００３１】
図示したように、非動作状態では、バルク３４Ａの光軸（具体的には楕円体１３４Ａの長軸）ＡＸ１は、微粒子３４Ｂの光軸（具体的には楕円体１３４Ｂの長軸）ＡＸ２と平行である。光軸ＡＸ１は第１領域の第１光軸に相当し、光軸ＡＸ２は第２領域の第２光軸に相当する。なお、光軸ＡＸ１及びＡＸ２とは、偏光方向によらず屈折率が１つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、非動作状態での光軸ＡＸ１及びＡＸ２は、完全に平行である必要はなく、例えば製造誤差などによって多少ずれていても良い。
【００３２】
図示した例では、光軸ＡＸ１及びＡＸ２は、Ｘ−Ｙ平面と略平行であり、Ｘ−Ｙ平面内における配向方向ＡＤと平行である。配向方向ＡＤは、例えば、Ｙ方向と平行である。なお、配向方向ＡＤとは、非動作状態においてバルク３４Ａを構成する液晶性ポリマー及び微粒子３４Ｂを構成する液晶材料が配向される方向に相当する。また、バルク３４Ａ及び微粒子３４Ｂがプレチルトしている場合には、光軸ＡＸ１及びＡＸ２をＸ−Ｙ平面に正射影した方向を配向方向ＡＤとする。
【００３３】
上記の通り、バルク３４Ａ及び微粒子３４Ｂは、略同等の屈折率異方性を有しており、それぞれの屈折率異方性を示す楕円体１３４Ａ及び１３４Ｂの形状は略同一である。しかも、非動作状態では、光軸ＡＸ１及びＡＸ２が互いに平行であるため、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向を含むあらゆる方向において、バルク３４Ａと微粒子３４Ｂとの間にほとんど屈折率差がない。このため、Ｚ方向に沿って第１基板３１から第２基板３７に向かって入射した光は、光変調層３４内で散乱されることなく透過され、第２基板３７から出射される。
【００３４】
図５は、第１構成例の光変調素子３において光変調層３４に電界が印加されている状態を模式的に示す図である。このような状態は、第１電極３２及び第２電極３６に電圧が印加されている状態に相当し、上記の動作状態（オン）に相当する。
【００３５】
図５中の楕円体１３４Ａは、動作状態でのバルク３４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図５中の楕円体１３４Ｂは、動作状態での微粒子３４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。
【００３６】
動作状態では、微粒子３４Ｂを構成する液晶材料の配向状態が電界に応じて変化する。液晶材料が正の誘電率異方性を有する第１構成例においては、液晶材料は、その長軸が光変調層３４に形成される電界と略平行となるように配向する。一方で、バルク３４Ａを構成する高分子材料の配向状態は、電界印加の有無にかかわらず変化しない。つまり、バルク３４Ａの屈折率異方性を示す楕円体１３４Ａの光軸ＡＸ１は、電界印加の有無にかかわらずせず、微粒子３４ＢＢの屈折率異方性を示す楕円体１３４Ｂの光軸ＡＸ２は、電界に応じて変化する。
【００３７】
動作状態では、バルク３４Ａの光軸（楕円体１３４Ａの長軸）ＡＸ１は、微粒子３４Ｂの光軸（楕円体１３４Ｂの長軸）ＡＸ２と交差する。図示した例では、光軸ＡＸ１は、非動作状態と変わらず、Ｘ−Ｙ平面と略平行であり、Ｘ−Ｙ平面内におけるＹ方向と平行である。光軸ＡＸ２は、非動作状態とは異なり、Ｚ方向と略平行である。
【００３８】
このような動作状態では、光軸ＡＸ１及びＡＸ２が互いに交差するため、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向を含むあらゆる方向において、バルク３４Ａと微粒子３４Ｂとの間に大きな屈折率差が生ずる。このため、Ｚ方向に沿って第１基板３１から第２基板３７に向かって入射した光は、光変調層３４内で散乱され、第２基板３７から出射される。一例では、光変調層３４に入射した光のうち、Ｘ−Ｙ平面において、Ｙ方向に振動面を有する偏光成分（Ｐ偏光）が主に散乱される。
【００３９】
次に、図６及び図７を参照して、光変調素子３の第２構成例について説明する。第２構成例においては、上記の第１構成例と比較して、第１配向膜６３、光変調層６４、及び、第２配向膜６５が相違している。第１配向膜６３及び第２配向膜６５は、バルク６４Ａを構成するポリマーの形成過程で、光変調素子３の垂直方向であるＺ方向にモノマーを配向させる垂直配向膜である。光変調層６４は、バルク６４Ａ及び微粒子６４Ｂを備えた複合層によって構成されている。微粒子６４Ｂを構成する液晶材料は、負の誘電率異方性を有するネガ型液晶である。
【００４０】
図６は、第２構成例の光変調素子３において光変調層６４に電界が印加されていない状態を模式的に示す図である。このような状態は、第１電極３２及び第２電極３６に電圧が印加されていない状態に相当し、上記の非動作状態（オフ）に相当する。
【００４１】
図６中の楕円体１６４Ａは、非動作状態でのバルク６４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図６中の楕円体１６４Ｂは、非動作状態での微粒子６４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。
【００４２】
図示したように、非動作状態では、バルク６４Ａの光軸（楕円体１６４Ａの長軸）ＡＸ３は、微粒子６４Ｂの光軸（楕円体１６４Ｂの長軸）ＡＸ４と平行である。光軸ＡＸ３は第１領域の第１光軸に相当し、光軸ＡＸ４は第２領域の第２光軸に相当する。なお、非動作状態での光軸ＡＸ３及びＡＸ４は、完全に平行である必要はなく、例えば製造誤差などによって多少ずれていても良い。
【００４３】
図示した例では、光軸ＡＸ３及びＡＸ４は、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ方向と略平行である。上記の通り、バルク６４Ａ及び微粒子６４Ｂは、略同等の屈折率異方性を有しており、それぞれの屈折率異方性を示す楕円体１６４Ａ及び１６４Ｂの形状は略同一である。しかも、非動作状態では、光軸ＡＸ１及びＡＸ２が互いに平行であるため、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向を含むあらゆる方向において、バルク６４Ａと微粒子６４Ｂとの間にほとんど屈折率差がない。このため、Ｚ方向に沿って第１基板３１から第２基板３７に向かって入射した光は、光変調層３４内で散乱されることなく透過され、第２基板３７から出射される。
【００４４】
図７は、第２構成例の光変調素子３において光変調層６４に電界が印加されている状態を模式的に示す図である。このような状態は、第１電極３２及び第２電極３６に電圧が印加されている状態に相当し、上記の動作状態（オン）に相当する。
【００４５】
図７中の楕円体１６４Ａは、動作状態でのバルク６４Ａの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。図７中の楕円体１６４Ｂは、動作状態での微粒子６４Ｂの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。
【００４６】
図示したように、動作状態では、微粒子６４Ｂを構成する液晶材料の配向状態が変化する。液晶材料が負の誘電率異方性を有する第２構成例においては、液晶材料は、その長軸が光変調層６４に形成される電界と略直交となるように配向する。一方で、バルク６４Ａを構成する高分子材料の配向状態は、電界印加の有無にかかわらず変化しない。
ここで図５に示した水平配向膜とポジ型液晶の場合は、水平配向膜にはラビング等の配向処理などによってプレチルトが形成されるため、電圧印加による液晶の起き上がる方位は一定に規定される。一方、図７に示した垂直配向膜とネガ型液晶の場合も、電圧印加によって液晶が立ち下がる方位を一定に規定させることが好ましい。液晶の立ち下がり方位を規定させるための手法としては、垂直配向膜にラビング等の配向処理を施す、スリット状の電極を適用してフリンジ電界によって規定する、光配向膜を用いるなどの手法が好ましく利用できる。また、このような液晶傾斜の方位を規定せず、液晶があらゆる方向に傾斜する場合は、本発明のスペックル解消効果は得られない。さらに、ノーマリー散乱型の高分子分散型液晶の場合でも、無電圧状態では、液晶の配向はランダムであるため、同様にスペックル解消効果は得られない。
【００４７】
動作状態では、バルク６４Ａの光軸（楕円体１６４Ａの長軸）ＡＸ３は、微粒子６４Ｂの光軸（楕円体１６４Ｂの長軸）ＡＸ４と交差する。図示した例では、光軸ＡＸ３は、非動作状態と変わらず、Ｚ方向と略平行である。光軸ＡＸ４は、非動作状態とは異なり、Ｘ−Ｙ平面と略平行であり、Ｘ−Ｙ平面内におけるＹ方向と平行である。
【００４８】
このような動作状態では、光軸ＡＸ３及びＡＸ４が互いに交差するため、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向を含むあらゆる方向において、バルク６４Ａと微粒子６４Ｂとの間に大きな屈折率差が生ずる。このため、Ｚ方向に沿って第１基板３１から第２基板３７に向かって入射した光は、光変調層６４内で散乱され、第２基板３７から出射される。一例では、光変調層６４に入射した光、振動面の方向にかかわらず散乱される。
【００４９】
次に、上記の光変調素子３に適用可能な第１電極３２及び第２電極３６の構成例について説明する。
【００５０】
図８は、第１電極３２及び第２電極３６の構成例を示す平面図である。光変調素子３は、Ｘ−Ｙ平面において、光が出射される有効エリアＡＡを備えている。
【００５１】
図８（ａ）に示した構成例では、第１電極３２及び第２電極３６は、いずれも有効エリアＡＡの全面に亘って途切れることなく延在した単一のシート状電極によって構成されている。駆動部ＤＲは、第１電極３２及び第２電極３６の各々と電気的に接続されている。このような構成例では、駆動部ＤＲが第１電極３２及び第２電極３６に対して印加する電圧を制御することにより、光変調素子３は、有効エリアＡＡの全面において光を透過または散乱することができる。
【００５２】
図８（ｂ）に示した構成例は、図８（ａ）に示した構成例と比較して、光変調素子３の有効エリアＡＡが帯状の複数のサブエリアＳＡを備えた点で相違している。第１電極３２は、図８（ａ）に示した構成例と同様に、単一のシート状電極によって構成されている。第２電極３６は、互いに離間した複数の帯状電極３６１乃至３６７によって構成されている。図示した例では、帯状電極３６１乃至３６７の各々は、Ｘ方向に延在し、Ｙ方向に間隔をおいて並んでいる。駆動部ＤＲは、第１電極３２と電気的に接続されるとともに、帯状電極３６１乃至３６７の各々と電気的に接続されている。サブエリアＳＡは、第１電極３２と、帯状電極３６１乃至３６７のうちの１つとがＸ−Ｙ平面で重なる領域に相当する。つまり、図示した例では、各サブエリアＳＡは、Ｘ方向に延在した帯状の領域である。
【００５３】
なお、帯状電極３６１乃至３６７の各々は、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に間隔をおいて並んでいても良い。また、第１電極３２が複数の帯状電極によって構成され、第２電極３６が単一のシート状電極によって構成されても良い。
【００５４】
このような構成例では、駆動部ＤＲが帯状電極３６１乃至３６７に対して個別に印加電圧を制御することにより、光変調素子３は、有効エリアＡＡのサブエリアＳＡ毎に光を透過または散乱することができる。なお、この構成例の光変調素子３は、帯状電極３６１乃至３６７に対して印加する電圧を全て一括して制御することにより、有効エリアＡＡの全面において光を透過または散乱することもできる。
【００５５】
図８（ｃ）に示した構成例は、図８（ａ）に示した構成例と比較して、光変調素子３の有効エリアＡＡがマトリクス状の複数のサブエリアＳＡを備えた点で相違している。第１電極３２は、互いに離間した複数の帯状電極３２１乃至３２５によって構成されている。第２電極３６は、互いに離間した複数の帯状電極３６１乃至３６７によって構成されている。図示した例では、帯状電極３２１乃至３２５の各々は、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に間隔をおいて並んでいる。また、帯状電極３６１乃至３６７の各々は、Ｘ方向に延在し、Ｙ方向に間隔をおいて並んでいる。駆動部ＤＲは、帯状電極３２１乃至３２５の各々と電気的に接続されるとともに、帯状電極３６１乃至３６７の各々と電気的に接続されている。サブエリアＳＡは、帯状電極３２１乃至３２５のうちの１つと、帯状電極３６１乃至３６７のうちの１つとがＸ−Ｙ平面で重なる領域に相当する。つまり、図示した例では、サブエリアＳＡは、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス状に配列されている。
【００５６】
このような構成例では、駆動部ＤＲが帯状電極３２１乃至３２５及び帯状電極３６１乃至３６７に対して個別に印加電圧を制御することにより、光変調素子３は、有効エリアＡＡのサブエリアＳＡ毎に光を透過または散乱することができる。なお、この構成例の光変調素子３は、帯状電極３２１乃至３２５及び帯状電極３６１乃至３６７に対して印加する電圧を全て一括して制御することにより、有効エリアＡＡの全面において光を透過または散乱することもできる。
【００５７】
次に、第１光変調素子１及び第２光変調素子２として、上記の第１構成例の光変調素子３を適用した光学装置ＯＤの実施例について説明する。
【００５８】
図９は、光学装置ＯＤの一実施例を示す図である。
【００５９】
図示したように、第１光変調素子１は、第２方向Ｄ２と平行な配向方向ＡＤ１を有し、第２光変調素子２は、第１方向Ｄ１と平行な配向方向ＡＤ２を有している。つまり、光変調層に電界が印加されていない非動作状態（オフ）では、第１光変調素子１におけるバルク３４Ａ１の屈折率楕円体１３４Ａ１の光軸ＡＸ１１、及び、微粒子３４Ｂ１の屈折率楕円体１３４Ｂ１の光軸ＡＸ１２は、いずれも第２方向Ｄ２と平行である（図９（ｂ）参照）。また、非動作状態（オフ）では、第２光変調素子２におけるバルク３４Ａ２の屈折率楕円体１３４Ａ２の光軸ＡＸ２１、及び、微粒子３４Ｂ２の屈折率楕円体１３４Ｂ２の光軸ＡＸ２２は、いずれも第１方向Ｄ１と平行である（図９（ａ）参照）。このように、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々において、非動作状態では、バルクと微粒子との間に屈折率差がほとんど生じない。
【００６０】
一方、動作状態（オン）においては、第１光変調素子１の光軸ＡＸ１２、及び、第２光変調素子２の光軸ＡＸ２２が変化し、第１光変調素子１の光軸ＡＸ１１、及び、第２光変調素子２の光軸ＡＸ２１は変化しない。図示した例では、第１光変調素子１においては、光軸ＡＸ１１は第２方向Ｄ２と平行であり、光軸ＡＸ１２は光軸ＡＸ１１と交差し第３方向Ｄ３と略平行である。また、第２光変調素子２においては、光軸ＡＸ２１は第１方向Ｄ１と平行であり、光軸ＡＸ２２は光軸ＡＸ２１と交差し第３方向Ｄ３と略平行である。このように、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々において、動作状態では、バルクと微粒子との間に屈折率差が生ずる。
【００６１】
図９（ａ）中に示す第１期間の第１モードでは、光学装置ＯＤに入射した光は、動作状態の第１光変調素子１において第１方向Ｄ１に散乱される。このとき、第１光変調素子１では、バルク３４Ａ１と微粒子３４Ｂ１との間に屈折率差が生じたことにより、自身に入射した光のうち、配向方向ＡＤ１と平行な振動成分、すなわち、第２方向Ｄ２に振動面を有する偏光成分Ｖ２が主に散乱される。なお、第１光変調素子１では、第１方向Ｄ１に振動面を有する偏光成分Ｖ１はほとんど散乱されずに透過される。第１光変調素子１によって散乱された光は、その後、非動作状態の第２光変調素子２において透過される。このような第１モードでは、第２光変調素子２を通過した光は、図示したように、第１方向Ｄ１に広がった散乱パターンＰ１を形成する。
【００６２】
図９（ｂ）中に示す第２期間の第２モードでは、光学装置ＯＤに入射した光は、非動作状態の第１光変調素子１において透過され、その後、動作状態の第２光変調素子２において第２方向Ｄ２に散乱される。このとき、第２光変調素子２では、バルク３４Ａ２と微粒子３４Ｂ２との間に屈折率差が生じたことにより、自身に入射した光のうち、配向方向ＡＤ２と平行な振動成分、すなわち、第１方向Ｄ１に振動面を有する偏光成分Ｖ１が主に散乱され、第２方向Ｄ２に振動面を有する偏光成分Ｖ２はほとんど散乱されずに透過される。このような第２モードでは、第２光変調素子２を通過した光は、図示したように、第２方向Ｄ２に広がった散乱パターンＰ２を形成する。
【００６３】
上記の第１モード及び第２モードが交互に行われることにより、光学装置ＯＤを通過した光の散乱パターンは、空間的、且つ、時間的に変化する。このため、光学装置ＯＤにコヒーレント光が入射した場合に、そのスペックルを軽減することが可能となる。
【００６４】
ここに示した例では、第１光変調素子１及び第２光変調素子２として、上記の第１構成例の光変調素子３を適用した場合について説明したが、第２構成例の光変調素子３を適用しても良い。
【００６５】
非動作状態において、第２構成例の光変調素子３では、図６を参照して説明した通り、バルクの屈折率楕円体１６４Ａの光軸ＡＸ３、及び、微粒子の屈折率楕円体１６４Ｂの光軸ＡＸ４は、いずれも光変調層６４の法線方向に相当するＺ方向と略平行である。つまり、このような光変調素子３を適用した光学装置ＯＤでは、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々の光軸ＡＸ３及びＡＸ４は、各々の光変調層の法線方向に相当する第３方向Ｄ３に略平行である。このため、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々の光変調層では、バルクと微粒子との間に屈折率差がほとんど生じていないため、それぞれ光が透過される。
【００６６】
一方、動作状態において、第２構成例の光変調素子３では、図７を参照して説明した通り、光軸ＡＸ３はＺ方向と略平行であり、光軸ＡＸ４はＹ方向と略平行である。これにより、光変調素子３の光変調層では、バルクと微粒子との間に屈折率差が生じ、光が散乱される。
【００６７】
このような光変調素子３を適用した光学装置ＯＤでは、第１光変調素子１及び第２光変調素子２の各々の光軸ＡＸ４がＤ１−Ｄ２平面で互いに交差する（望ましくは直交する）ように構成されている。例えば、第１光変調素子１は、動作状態における微粒子の光軸が第２方向Ｄ２と略平行となるように構成され、また、第２光変調素子２は、微粒子の光軸が第１方向Ｄ１と略平行となるように構成される。これにより、第１光変調素子１の光変調層では、バルクと微粒子との間に屈折率差が生じ、入射した光が第１方向Ｄ１に散乱される。また、第２光変調素子２の光変調層でも同様にバルクと微粒子との間に屈折率差が生じ、入射した光が第２方向Ｄ２に散乱される。
【００６８】
図１０は、光学装置ＯＤの他の実施例を示す図である。
【００６９】
図１０に示した光学装置ＯＤは、図９に示した光学装置ＯＤと比較して、第１光変調素子１と第２光変調素子２との間に位置する位相差板４を備えた点で相違している。この位相差板４は、第１光変調素子１から出射された光の偏光面を９０度回転させる機能を備えている。例えば、位相差板４は、自身を通過する光の波長をλとしたとき、常光線と異常光線との間にλ／２の位相差を付与する１／２波長板である。他の構成については、図９に示した実施例と同一であり、詳細な説明を省略する。なお、この光学装置ＯＤに入射する光は、第２方向Ｄ２に平行な振動成分Ｖ２を主とする直線偏光であるものとする。
【００７０】
図１０（ａ）に示す第１期間の第１モードでは、光学装置ＯＤに入射した直線偏光は、動作状態の第１光変調素子１において第１方向Ｄ１に散乱される。第１光変調素子１によって散乱された直線偏光は、位相差板４を通過した際に、その偏光面が９０度回転され、第１方向Ｄ１に平行な振動成分Ｖ１を主とする直線偏光に変換される。その後、この直線偏光は、非動作状態の第２光変調素子２において透過される。このような第１モードでは、第２光変調素子２を通過した直線偏光は、振動成分Ｖ１を主とするものであって、図示したように、第１方向Ｄ１に広がった散乱パターンＰ１を形成する。
【００７１】
図１０（ｂ）に示す第２期間の第２モードでは、光学装置ＯＤに入射した直線偏光は、非動作状態の第１光変調素子１において透過され、位相差板４を通過した際に、その偏光面が９０度回転され、第１方向Ｄ１に平行な振動成分Ｖ１を主とする直線偏光に変換される。その後、この直線偏光は、動作状態の第２光変調素子２において第２方向Ｄ２に散乱される。このような第２モードでは、第２光変調素子２を通過した光は、第１モードと同様に振動成分Ｖ１を主とするものであるが、図示したように、第２方向Ｄ２に広がった散乱パターンＰ２を形成する。
【００７２】
上記の第１モード及び第２モードが交互に行われることにより、光学装置ＯＤを通過した直線偏光の偏光面を一定に維持しつつ、直線偏光の散乱パターンは、空間的、且つ、時間的に変化する。このため、偏光レーザー光のようなコヒーレント光が光学装置ＯＤに入射した場合であっても、偏光面を維持しながら、そのスペックルを軽減することが可能となる。このような光学装置ＯＤは、直線偏光を利用する液晶表示装置などの電子機器に好適である。
【００７３】
なお、図１０に示した光学装置ＯＤについても、詳述しないが、第１光変調素子１及び第２光変調素子２として、上記した第２構成例の光変調素子３を適用しても良い。
【００７４】
次に、本実施形態の光学装置ＯＤを備えた照明装置１０について説明する。
【００７５】
図１１は、照明装置１０の構成例を示す斜視図である。
【００７６】
照明装置１０は、光源１１と、拡大光学系１２と、上記の光学装置ＯＤとを備えている。図示した例では、これらの光源１１、拡大光学系１２、及び、光学装置ＯＤは、光の進行方向に沿ってこの順に並んでいる。なお、光学装置ＯＤは、光源１１と拡大光学系１２との間に位置していても良い。照明対象Ｉは、光学装置ＯＤからの出射光によって照明される。なお、ここに示した照明対象Ｉは、例えば、一対の基板間に液晶層を保持した液晶表示パネル、有機エレクトロルミネッセンス素子等を有する自発光型の表示パネル、電気泳動素子等を有する電子ペーパ型の表示パネル、マイクロエレクトロメカニカルシステムを適用した表示パネル、エレクトロクロミズムを適用した表示パネルなどの各種表示パネルであるが、他の媒体であっても良い。
【００７７】
光源１１は、例えば、レーザー光を出射するレーザー光源である。レーザー光源としては、半導体レーザー光源、固体レーザー光源、液体レーザー光源、ガスレーザー光源などのいずれであっても良いし、さらに、波長変換素子を含んでいても良い。
【００７８】
拡大光学系１２は、例えば、回折光学素子などを備えている。拡大光学系１２は、光源１１から出射されたレーザー光を回折させることにより、照明対象Ｉの形状に合わせてレーザー光を拡大し、そのビームスポットを整形する機能を有している。回折光学素子としては、例えば、計算機合成ホログラムを用いることができる。
【００７９】
光学装置ＯＤの構成については、上記の通りであり、図９及び図１０などに示したように、光の進行方向に沿って並んだ第１光変調素子１及び第２光変調素子２などを備えている。
【００８０】
このような照明装置１０によれば、スペックルの影響を軽減した照明光によって照明対象Ｉを照明することができる。
【００８１】
次に、上記の照明対象Ｉの一例である表示パネルについて説明する。
【００８２】
図１２は、表示パネルＰＮＬの構成例を示す断面図である。ここでは、表示パネルＰＮＬの一例として、液晶表示パネルについて説明する。
【００８３】
表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２、液晶層ＬＣ、第１偏光板ＰＬ１、及び、第２偏光板ＰＬ２を備えている。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、シール材ＳＥによって接着されている。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持されている。第１偏光板ＰＬ１は、第１基板ＳＵＢ１の液晶層ＬＣと対向する側とは反対側に位置している。第２偏光板ＰＬ２は、第２基板ＳＵＢ２の液晶層ＬＣと対向する側とは反対側に位置している。
【００８４】
図１３は、図１２に示した表示パネルＰＮＬの構成例を示す図である。
【００８５】
表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示エリアＤＡを備えている。表示エリアＤＡは、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸを有している。第１基板ＳＵＢ１は、複数のゲート配線Ｇ（走査線という）、及び、ゲート配線Ｇと交差する複数のソース配線Ｓ（データ配線、信号線ともいう）を備えている。各ゲート配線Ｇは、表示エリアＤＡの外側に引き出され、ゲートドライバＧＤに接続されている。各ソース配線Ｓは、表示エリアＤＡの外側に引き出され、ソースドライバＳＤに接続されている。これらのゲートドライバＧＤ及びソースドライバＳＤは、コントローラＣＮＴに接続されている。コントローラＣＮＴは、表示エリアＤＡに表示される画像のデータに基づいてゲートドライバＧＤ及びソースドライバＳＤを制御する。
【００８６】
各画素ＰＸは、スイッチング素子ＳＷ（例えば薄膜トランジスタ）、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥなどを備えている。スイッチング素子ＳＷは、ゲート配線Ｇ及びソース配線Ｓに電気的に接続されている。画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷに電気的に接続されている。共通電極ＣＥは、画素電極ＰＥの各々と対向する。なお、表示パネルＰＮＬの詳細な構成については説明を省略するが、表示パネルＰＮＬの法線方向に沿った縦電界を主に利用するモードでは、画素電極ＰＥが第１基板ＳＵＢ１に備えられる一方で、共通電極ＣＥが第２基板ＳＵＢ２に備えられる。また、表示パネルＰＮＬの面内に沿った横電界を主に利用するモードでは、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの双方が第１基板ＳＵＢ１に備えられる。
【００８７】
なお、上記縦電界を利用するモードとして、例えばＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）モード、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、或いはＶＡ（Vertical Aligned）モードが挙げられる。また、上記横電界を利用するモードとして、例えばＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードが挙げられる。
【００８８】
また、表示パネルＰＮＬは、照明装置１０からの光を選択的に透過させることで画像を表示する透過型であっても良いし、外光や照明装置１０からの光を選択的に反射させることで画像を表示させる反射型であっても良いし、透過型及び反射型の双方の表示機能を備えた半透過型であっても良い。
【００８９】
このような表示パネルＰＮＬを図１１に示した照明対象Ｉとして適用することにより、スペックルの影響が軽減され、表示品位の良好な表示装置を構成することができる。
【００９０】
上記の照明装置１０は、透過型の表示パネルＰＮＬをその背面側から照明する、いわゆるバックライトユニットとして適用可能であり、また、反射型の表示パネルＰＮＬをその前面（あるいは表示面）側から照明する、いわゆるフロントライトユニットとしても適用可能である。
【００９１】
次に、表示装置の構成例について説明する。
【００９２】
図１４は、表示装置１００の第１構成例を示す図である。
【００９３】
図示した第１構成例の表示装置１００は、観察者側に設けられたスクリーン２３に光を供給し、スクリーン２３で反射される光を観察することにより画像を鑑賞する、いわゆるフロントプロジェクタである。この表示装置１００は、照明装置１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、表示パネルＰＮＬＢ、ＰＮＬＧ、ＰＮＬＲ、合成光学系２１、投射光学系２２などを備えている。
【００９４】
照明装置１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒは、図１１を参照して説明した照明装置１０と同様に構成されている。照明装置１０Ｂは、青色波長の光（Ｂ）を出射する第１照明装置に相当し、光源１１Ｂ、拡大光学系１２Ｂ、及び、光学装置ＯＤＢを備えている。照明装置１０Ｇは、緑色波長の光（Ｇ）を出射する第２照明装置に相当し、光源１１Ｇ、拡大光学系１２Ｇ、及び、光学装置ＯＤＧを備えている。照明装置１０Ｒは、赤色波長の光（Ｒ）を出射する第３照明装置に相当し、光源１１Ｒ、拡大光学系１２Ｒ、及び、光学装置ＯＤＲを備えている。
【００９５】
光源１１Ｂは、青色の光を出射する。光源１１Ｇは、緑色の光を出射する。光源１１Ｒは、赤色の光を出射する。これらの光源１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒとしては、例えばレーザー光源が適用可能である。拡大光学系１２Ｂ、１２Ｇ、１２Ｒの各々は、各波長のレーザー光を適切に拡大し、そのビームスポットを整形するように構成されている。光学装置ＯＤＢ、ＯＤＧ、ＯＤＲの各々は、図９及び図１０などに示したように、光の進行方向に沿って並んだ第１光変調素子１及び第２光変調素子２などを備えている。
【００９６】
表示パネルＰＮＬＢ、ＰＮＬＧ、ＰＮＬＲは、図１２及び図１３を参照して説明した表示パネルＰＮＬと同様に構成されている。表示パネルＰＮＬＢは、照明装置１０Ｂによって照明される第１表示パネルに相当する。表示パネルＰＮＬＧは、照明装置１０Ｇによって照明される第２表示パネルに相当する。表示パネルＰＮＬＲは、照明装置１０Ｒによって照明される第３表示パネルに相当する。
【００９７】
合成光学系２１は、表示パネルＰＮＬＢに表示された第１画像、表示パネルＰＮＬＧに表示された第２画像、及び、表示パネルＰＮＬＲに表示された第３画像を合成するように構成されている。一例では、合成光学系２１は、クロスダイクロイックプリズムであり、互いに略直交するように配置された２つの反射面２１ａ及び２１ｂを有している。反射面２１ａは、第３画像を構成する赤色光を投射光学系２２に向けて反射し、第１画像を構成する青色光及び第２画像を構成する緑色光を透過する。反射面２１ｂは、第１画像を構成する青色光を投射光学系２２に向けて反射し、第２画像を構成する緑色光及び第３画像を構成する赤色光を透過する。なお、第２画像を構成する緑色光は、投射光学系２２に向かって合成光学系２１を透過する。これにより、光学合成計２１は、第１乃至第３画像を合成する。
【００９８】
投射光学系２２は、合成光学系２１とスクリーン２３との間に位置し、合成光学系２１によって合成された画像をスクリーン２３に拡大して投射するように構成されている。
【００９９】
このような第１構成例の表示装置１００によれば、照明装置１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒの各々においてスペックルの影響を軽減することができる。このため、これらの照明装置からの照明光で表示パネルＰＮＬＢ、ＰＮＬＧ、ＰＮＬＲの各々を照明することにより、良好な表示品位を得ることができる。
【０１００】
図１５は、表示装置１００の第２構成例を示す図である。
【０１０１】
図示した第２構成例の表示装置１００は、第１構成例の表示装置１００と比較して、照明装置１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒの各々が光学装置ＯＤを備えていない代わりに、スクリーンを光学装置ＯＤによって構成した点で相違している。光学装置ＯＤは、光の進行方向に沿って並んだ第１光変調素子１及び第２光変調素子２を備えている。
【０１０２】
このような第２構成例の表示装置１００によれば、スクリーンとして機能する光学装置ＯＤにおいてスペックルの影響を軽減することができる。このため、この光学装置ＯＤで散乱された光を観察することで、良好な表示品位を得ることができる。
【０１０３】
図１６は、表示装置１００の第３構成例を示す図である。
【０１０４】
図示した第３構成例の表示装置１００は、スクリーンを構成する光学装置ＯＤの一方の面に光を投射し、光学装置ＯＤの他方の面から出射する光を観察することにより画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。
【０１０５】
表示装置１００は、光学装置ＯＤの他に、光学エンジン部４０、ミラー５０を備えている。光学エンジン部４０は、筐体６０に収容されている。ミラー５０は、筐体６０の背面部に設けられている。スクリーンに相当する光学装置ＯＤは、筐体６０のうち、観察者側に面した位置に設けられている。
【０１０６】
光学エンジン部４０は、例えば、図１５に点線で示したように、照明装置１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、表示パネルＰＮＬＢ、ＰＮＬＧ、ＰＮＬＲ、合成光学系２１、投射光学系２２などによって構成されている。光学エンジン部４０において、投射光学系は、拡大した画像をミラー５０に向けて投射する。ミラー５０は、投射された画像を光学装置ＯＤに向けて反射する。
【０１０７】
このような第３構成例の表示装置１００によれば、スクリーンとして機能する光学装置ＯＤにおいてスペックルの影響を軽減することができる。このため、この光学装置ＯＤで散乱された光を観察することで、良好な表示品位を得ることができる。
【０１０８】
図１７は、表示装置１００の第４構成例を示す図である。
【０１０９】
図示した第４構成例の表示装置１００は、照明装置１０と、表示パネルＰＮＬとを備えている。表示パネルＰＮＬは、図１２を参照して説明した表示パネルＰＮＬと同様に構成された透過型の液晶表示パネルである。照明装置１０は、表示パネルＰＮＬの第１基板ＳＵＢ１と対向する側に位置し、バックライトユニットとして構成されている。すなわち、照明装置１０は、光源１１、導光板ＬＧ、反射板ＲＰ、光学装置ＯＤを備えている。図示した例では、光学装置ＯＤは、光源１１と導光板ＬＧとの間に位置している。光学装置ＯＤの第１光変調素子１及び第２光変調素子２は、光の進行方向に並んでいる。つまり、第１光変調素子１は光源１１に近接する側に位置し、第２光変調素子２は導光板ＬＧに近接する側に位置している。反射板ＲＰは、導光板ＬＧの表示パネルＰＮＬと対向する側とは反対側に位置している。
【０１１０】
照明装置１０において、光源１１から出射された光は、光学装置ＯＤにおいて時間的且つ空間的に散乱された後に、導光板ＬＧに入射する。導光板ＬＧに入射した光は、直接表示パネルＰＮＬに入射する、または、反射板ＲＰで反射された後に表示パネルＰＮＬに入射する。表示パネルＰＮＬに入射した光は、選択的に透過される。これにより、画像が表示される。
【０１１１】
このような第４構成例の表示装置１００によれば、照明装置１０においてスペックルの影響を軽減することができる。このため、照明装置１０からの照明光で表示パネルＰＮＬを照明することにより、良好な表示品位を得ることができる。
【０１１２】
図１８は、表示装置１００の第５構成例を示す図である。
【０１１３】
図示した第５構成例の表示装置１００は、第４構成例の表示装置１００と比較して、光学装置ＯＤが導光板ＬＧと表示パネルＰＮＬとの間に位置している点で相違している。光学装置ＯＤの第１光変調素子１及び第２光変調素子２は、光の進行方向に並んでいる。つまり、第１光変調素子１は導光板ＬＧに近接する側に位置し、第２光変調素子２は表示パネルＰＮＬに近接する側に位置している。
【０１１４】
照明装置１０において、光源１１から出射された光は、導光板ＬＧに入射する。導光板ＬＧに入射した光は、直接光学装置ＯＤに入射する、または、反射板ＲＰで反射された後に光学装置ＯＤに入射する。光学装置ＯＤに入射した光は、時間的且つ空間的に散乱された後に、表示パネルＰＮＬに入射する。表示パネルＰＮＬに入射した光は、選択的に透過される。これにより、画像が表示される。
【０１１５】
このような第５構成例の表示装置１００においても、第４構成例と同様の効果が得られる。
【０１１６】
以上説明したように、本実施形態によれば、スペックルを軽減することが可能な光学装置及び表示装置を提供することができる。
【０１１７】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【０１１８】
本明細書にて開示した構成から得られる表示装置の一例を以下に付記する。  
（１）
光を透過または散乱する第１光変調素子と、
前記第１光変調素子から出射された光を透過または散乱する第２光変調素子と、
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子を駆動する駆動部と、を備え、
前記第１光変調素子における散乱方向は、第１方向であり、
前記第２光変調素子における散乱方向は、第１方向と交差する第２方向であり、
前記駆動部は、前記第１光変調素子において光を散乱させ且つ前記第２光変調素子において光を透過させる第１モードと、前記第１光変調素子において光を透過させ且つ前記第２光変調素子において光を散乱させる第２モードとを交互に行う、光学装置。
（２）
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の各々は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する光変調層と、前記駆動部と電気的に接続され前記光変調層に対して電界を印加するための第１電極及び第２電極と、を備え、
前記光変調層は、それぞれ光学異方性を有する第１領域及び第２領域を備え、
前記第１領域は、主に高分子材料を含んで構成され、
前記第２領域は、主に液晶材料を含んで構成される、（１）に記載の光学装置。
（３）
前記第１領域の第１光軸は、前記電界印加の有無にかかわらず変化せず、
前記第２領域の第２光軸は、前記電界に応じて変化し、
前記第１光軸及び前記第２光軸は、前記電界が印加されていない状態で互いに平行であり、前記電界が印加された状態で互いに交差する、（２）に記載の光学装置。
（４）
前記液晶材料は、正の誘電率異方性を有し、
前記第１光軸及び前記第２光軸は、前記電界が印加されていない状態で第１方向及び第２方向によって規定される面と平行である、（３）に記載の光学装置。
（５）
前記液晶材料は、負の誘電率異方性を有し、
前記第１光軸及び前記第２光軸は、前記電界が印加されていない状態で第１方向及び第２方向によって規定される面に垂直である、（３）に記載の光学装置。
（６）
前記第１光変調素子において、前記電界が印加されていない状態では前記第１光軸及び前記第２光軸は第２方向と平行であり、前記電界が印加されている状態では前記第１光軸は第２方向と平行であり前記第２光軸は前記第１光軸と交差し、
前記第２光変調素子において、前記電界が印加されていない状態では前記第１光軸及び前記第２光軸は第１方向と平行であり、前記電界が印加されている状態では前記第１光軸は第１方向と平行であり前記第２光軸は前記第１光軸と交差する、（３）に記載の光学装置。
（７）
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の各々は、光が出射される有効エリアの全面において光を透過または散乱する、（１）乃至（６）のいずれか１項に記載の光学装置。
（８）
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の各々は、光が出射される有効エリアにおいて複数のサブエリアを備え、前記サブエリア毎に光を透過または散乱する、（１）乃至（６）のいずれか１項に記載の光学装置。
（９）
前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に位置し、前記第１光変調素子から出射された光の偏光面を９０度回転させる位相差板を備える、（１）乃至（８）のいずれか１項に記載の光学装置。
（１０）
レーザー光を出射する光源を備える、（１）乃至（９）のいずれか１項に記載の光学装置。
（１１）
（１）乃至（１０）のいずれか１項に記載の光学装置と、前記光学装置からの出射光によって照明される表示パネルと、を備えた表示装置。
（１２）
第１波長の光を出射する第１照明装置と、
第１波長より長波長の第２波長の光を出射する第２照明装置と、
第２波長より長波長の第３波長の光を出射する第３照明装置と、
前記第１照明装置によって照明される第１表示パネルと、
前記第２照明装置によって照明される第２表示パネルと、
前記第３照明装置によって照明される第３表示パネルと、
前記第１表示パネルに表示された第１画像、前記第２表示パネルに表示された第２画像、及び、前記第３表示パネルに表示された第３画像を合成する合成光学系と、を備え、
前記第１照明装置、前記第２照明装置、及び、前記第３照明装置の各々は、
光を透過または散乱する第１光変調素子と、
前記第１光変調素子から出射された光を透過または散乱する第２光変調素子と、
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子を駆動する駆動部と、を備え、
前記第１光変調素子における散乱方向は、第１方向であり、
前記第２光変調素子における散乱方向は、第１方向とは異なる第２方向であり、
前記駆動部は、前記第１光変調素子において光を散乱させ且つ前記第２光変調素子において光を透過させる第１モードと、前記第１光変調素子において光を透過させ且つ前記第２光変調素子において光を散乱させる第２モードとを交互に行う、表示装置。
（１３）
スクリーンと、
画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルと前記スクリーンとの間に位置し、前記表示パネルに表示される画像を前記スクリーンに拡大して投射する投射光学系と、を備え、
前記スクリーンは、光の進行方向に並んだ第１光変調素子及び第２光変調素子と、
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子を駆動する駆動部と、を備え、
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子は、光を透過または散乱し、
前記第１光変調素子における散乱方向は、第１方向であり、
前記第２光変調素子における散乱方向は、第１方向とは異なる第２方向であり、
前記駆動部は、前記第１光変調素子において光を散乱させ且つ前記第２光変調素子において光を透過させる第１モードと、前記第１光変調素子において光を透過させ且つ前記第２光変調素子において光を散乱させる第２モードとを交互に行う、表示装置。
（１４）
光源と、
前記光源から出射された光を導光する導光板と、
前記導光板から出射された光によって照明される表示パネルと、
前記光源と前記導光板との間、または、前記導光板と前記表示パネルとの間に位置し、光の進行方向に並んだ第１光変調素子及び第２光変調素子と、
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子を駆動する駆動部と、を備え、
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子は、光を透過または散乱し、
前記第１光変調素子における散乱方向は、第１方向であり、
前記第２光変調素子における散乱方向は、第１方向とは異なる第２方向であり、
前記駆動部は、前記第１光変調素子において光を散乱させ且つ前記第２光変調素子において光を透過させる第１モードと、前記第１光変調素子において光を透過させ且つ前記第２光変調素子において光を散乱させる第２モードとを交互に行う、表示装置。
【符号の説明】
【０１１９】
ＯＤ…光学装置  １、２、３…光変調素子  ＤＲ…駆動部
３４…光変調層  ３４Ａ…バルク（第１領域）  ３４Ｂ…微粒子（第２領域）
１０…照明装置
１００…表示装置
ＰＮＬ…表示パネル
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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