照明装置、投射装置および投射型映像表示装置
【課題】コヒーレント光を用いた照明装置であって、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置４０は、散乱板６の像５を再生し得るホログラム記録媒体５５を含む光学素子５０と、コヒーレント光がホログラム記録媒体上を走査し且つホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光がそれぞれ重なる位置に像を再生するように、コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置６０と、を備える。照射装置から像が再生される位置までの光路における光学素子と像が再生される位置との間に、偏光ビームスプリッター７０が設けられている。照射装置は、光学素子を経て偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する。
【解決手段】照明装置４０は、散乱板６の像５を再生し得るホログラム記録媒体５５を含む光学素子５０と、コヒーレント光がホログラム記録媒体上を走査し且つホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光がそれぞれ重なる位置に像を再生するように、コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置６０と、を備える。照射装置から像が再生される位置までの光路における光学素子と像が再生される位置との間に、偏光ビームスプリッター７０が設けられている。照射装置は、光学素子を経て偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照明領域をコヒーレント光で照明する照明装置、コヒーレント光を投射する投射装置、コヒーレント光を用いて映像を表示する投射型映像表示装置に係り、とりわけ、スペックルの発生を目立たなくさせることができる投射装置および投射型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンと、スクリーン上に映像光を投射する投射装置と、を有した投射型映像表示装置が、広く使用されている。典型的な投射型映像表示装置では、液晶マイクロディスプレイやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）といった空間光変調器を用いて元になる二次元画像を生成し、この二次元画像を投射光学系を利用してスクリーン上に拡大投影することにより、スクリーン上に映像を表示している。
【０００３】
投射装置としては、いわゆる「光学式プロジェクタ」と呼ばれている市販品を含めて、様々な方式のものが提案されている。一般的な光学式プロジェクタでは、高圧水銀ランプなどの白色光源からなる照明装置を用いて液晶ディスプレイ等の空間光変調器を照明し、得られた変調画像をレンズでスクリーン上に拡大投影する方式を採っている。たとえば、下記の特許文献１には、超高圧水銀ランプで発生させた白色光を、ダイクロイックミラーによってＲ，Ｇ，Ｂの三原色成分に分け、これらの光を各原色ごとの空間光変調器へ導き、生成された各原色ごとの変調画像をクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーン上に投影する技術が開示されている。
【０００４】
ただし、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短く、光学式プロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプ交換を行う必要がある。また、各原色成分の光を取り出すために、ダイクロイックミラーなどの比較的大型な光学系を利用する必要があるため、装置全体が大型化するという難点がある。
【０００５】
このような問題に対処するため、レーザなどのコヒーレント光源を用いる方式も提案されている。たとえば、産業上で広く利用されている半導体レーザは、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプに比べて極めて長寿命である。また、単一波長の光を生成可能な光源であるため、ダイクロイックミラーなどの分光装置が不要になり、装置全体を小型化できるという利点も有する。
【０００６】
その一方で、レーザ光などのコヒーレント光源を用いる方式には、スペックルの発生といった新たな問題が生じている。スペックル（speckle）は、レーザ光などのコヒーレント光を散乱面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、スクリーン上に発生すると斑点状の輝度ムラ（明るさのムラ）として観察され、観察者に対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いた場合にスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの散乱反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うことによって生じるものとされている。たとえば、下記の非特許文献１には、スペックルの発生についての詳細な理論的考察がなされている。
【０００７】
このように、コヒーレント光源を用いる方式では、スペックルの発生という固有の問題が生じるため、スペックルの発生を抑制するための技術が提案されている。たとえば、下記の特許文献２には、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を空間光変調器に導くとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２６４５１２号公報
【特許文献２】特開平６−２０８０８９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したとおり、コヒーレント光源を用いた投射装置および投射型映像表示装置において、スペックルを低減する技術が提案されているが、これまでに提案された手法では、スペックルを効率的かつ十分に抑制することはできていない。たとえば、前掲の特許文献２に開示されている方法では、レーザ光を散乱板に照射して散乱させてしまうため、一部のレーザ光は映像表示に全く貢献することなく浪費されてしまう。また、スペックル低減のために散乱板を回転させる必要があるが、そのような機械的な回転機構は比較的大型の装置となり、また、電力消費も大きくなる。更に、散乱板を回転させたとしても、照明光の光軸の位置は変わらないため、スクリーン上で視認されるスペックルを十分に抑制することはできない。
【００１１】
また、スペックルは、投射装置や投射型映像表示装置に関する特有の問題ではなく、被照明領域にコヒーレント光を照明する照明装置を組み込んだ種々の装置において問題となっている。例えば、画像情報の読み取りを行うスキャナにも、読み取り対象となる対象物を照明する照明装置が組み込まれている。読み取り対象となる対象物を照明する光によってスペックルが生じた場合には、画像情報を正確に読み取ることができない。このような不都合を回避するため、コヒーレント光を利用したスキャナでは、画像補正等の特殊な処理を行う必要が生じている。
【００１２】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、コヒーレント光を用いた照明装置であって、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる照明装置を提供すること、並びに、この照明装置を含んでなる投射装置および投射型映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】
【００１３】
本発明による第１の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
ホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記ホログラム記録媒体で回折されて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する。
【００１４】
本発明による第２の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する。
【００１５】
本発明による第２の投射装置において、前記光拡散素子はレンズアレイであってもよい。
【００１６】
本発明による第３の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記空間光変調器と重なる位置に像を再生するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する。
【００１７】
本発明による第４の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させるレンズアレイを、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記レンズアレイ上を走査し、且つ、前記レンズアレイの各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する。
【００１８】
本発明による第１〜第４の投射装置のいずれかにおいて、前記照明装置は、前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記偏光ビームスプリッターと前記空間光変調器との間に配置された１／４波長板を、さらに有し、前記空間光変調器は、前記照明装置からの光を反射して変調画像を生成し、当該変調画像をなす光は、前記偏光ビームスプリッターを透過して、投射されるようにしてもよい。
【００１９】
本発明による第１〜第４の投射装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記光学素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、前記光源は、振動方向が一定となっている直線偏光のコヒーレント光を生成するようにしてもよい。
【００２０】
本発明による第１〜第４の投射装置のいずれかが、前記空間光変調器によって生成された変調画像をなす光を投射する投射光学系を、さらに備えるようにしてもよい。
【００２１】
本発明による第１の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第１〜第４の投射装置のいずれかと、
前記空間光変調器によって生成された変調画像を投影されるスクリーンと、を備える。
【００２２】
本発明による第１の照明装置は、
ホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記ホログラム記録媒体で回折されたコヒーレント光が入射する位置に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する、照明装置。
【００２３】
本発明による第１の照明装置が、前記ホログラム記録媒体で回折されたコヒーレント光が、前記偏光ビームスプリッターで反射した後に入射する位置に配置された１／４波長板を、さらに備えるようにしてもよい。
【００２４】
本発明による第２の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第１の照明装置のいずれかと、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光によって照明されるスクリーンと、を備え、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記スクリーン上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っている、投射型映像表示装置。
【００２５】
本発明による第２の照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記光拡散素子で進行方向を変化させられたコヒーレント光が入射する位置に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する、照明装置。
【００２６】
本発明による第２の照明装置において、前記光拡散素子はレンズアレイであってもよい。
【００２７】
本発明による第２の照明装置が、前記光拡散素子で進行方向を変化させられたコヒーレント光が、前記偏光ビームスプリッターで反射した後に入射する位置に配置された１／４波長板を、さらに備えるようにしてもよい。
【００２８】
本発明による第３の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第２の照明装置のいずれかと、
前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光によって照明されるスクリーンと、を備え、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記スクリーン上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っている。
【００２９】
本発明による第３の照明装置は、
散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、重なる位置に像を再生するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記像が再生される位置までの光路における前記光学素子と前記像が再生される位置との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する。
【００３０】
本発明による第３の照明装置が、前記照射装置から前記像が再生される位置までの光路における前記偏光ビームスプリッターと前記像が再生される位置との間に配置された１／４波長板を、さらに備えるようにしてもよい。
【００３１】
本発明による第４の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第３の照明装置のいずれかと、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光によって再生される像と重なる位置に配置されたスクリーンと、を備える。
【００３２】
本発明による第４の照明装置は、
入射光の進行方向を変化させるレンズアレイを、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記レンズアレイ上を走査し、且つ、前記レンズアレイの各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記被照明領域までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する。
【００３３】
本発明による第４の照明装置が、前記照射装置から前記被照明領域までの光路における前記偏光ビームスプリッターと前記被照明領域との間に配置された１／４波長板を、さらに備えるようにしてもよい。
【００３４】
本発明による第５の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第４の照明装置のいずれかと、
前記被照明領域と重なる位置に配置されたスクリーンと、を備える。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、映像を投射する面上でのスペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、一実施の形態としての照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示された照明装置を示す図である。
【図３】図３は、図２の照明装置の光学素子をなすホログラム記録媒体を作製するための露光方法を説明するための図である。
【図４】図４は、図３の露光方法を経て作製されたホログラム記録媒体の作用を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示された照明装置の作用を説明するための斜視図である。
【図６】図６は、光学素子の一変形例を説明するための図であって、光学素子を対応する被照明領域とともに示す平面図である。
【図７】図７は、図５に対応する図であって、照明装置の一変形例およびその作用を説明するための斜視図である。
【図８】図８は、図２に対応する図であって、照明装置の他の変形例およびその作用を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１〜図８は、本発明の一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置、並びに、その変形例を説明するための図である。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００３８】
〔一実施の形態〕
まず、図１〜図５を参照して、一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置について説明する。その後、図６〜図８を適宜参照しながら、一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置に対する変形の一例について説明する。
【００３９】
まず、コヒーレント光を投射する照明装置および投射装置を含み且つスペックルを目立たなくさせることができる投射型映像表示装置の構成を、主として図１〜図５を参照して説明する。
【００４０】
図１に示す投射型映像表示装置１０は、スクリーン１５と、コヒーレント光からなる映像光を投射する投射装置２０と、を有している。投射装置２０は、仮想面上に位置する被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明する照明装置４０と、被照明領域ＬＺと重なる位置に配置され照明装置４０によってコヒーレント光で照明される空間光変調器３０と、空間光変調器３０からのコヒーレント光をスクリーン１５に投射する投射光学系２５と、を有している。
【００４１】
空間光変調器３０は、照明装置４０によって面状に照明され、変調画像を形成する。空間光変調器３０によって形成された変調画像（映像光）は、投射光学系２５によって、等倍で或いは変倍されてスクリーン１５へ投射される。これにより、変調画像がスクリーン１５上に等倍で或いは変倍（通常、拡大）されて表示され、観察者は当該画像を観察することができる。
【００４２】
一具体例として添付図においては、空間光変調器３０として、上述した特許文献２と同様に、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などのＭＥＭＳ素子を用いた態様を示している。ＤＭＤなどのＭＥＭＳ素子は、反射型空間変調器（反射型のマイクロディスプレイ）である。反射型のマイクロディスプレイでは、空間光変調器３０での反射光によって変調画像が形成され、空間光変調器３０へ照明装置４０からコヒーレント光が照射される面と、空間光変調器３０から変調画像をなす映像光が進みでる面が、同一の面となる。
【００４３】
加えて、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）に代表されるように多くの反射型空間光変調器では、映像を形成しない光（いわゆる、捨て光）を、映像を形成する光とは異なる方向に、反射する。すなわち、反射型空間光変調器では、空間光変調器３０へ照明装置４０からコヒーレント光が照射される面と、空間光変調器３０から変調画像をなす映像光が進みでる面と、空間光変調器３０から変調画像を形成しない捨て光が進みでる面と、が同一となっている。この結果、空間光変調器の前方に、各光を誘導する或いは各光に光学作用を及ぼすための光学素子を配置する必要が生じ、空間光変調器の前方における光路の取り回しを適宜調整する必要が生じる。
【００４４】
従来、一対のプリズムを空隙を設けて空間光変調器の前方に配置し、このプリズムの空隙との界面での全反射によって照明光の進行方向を変更することが提案されてきた。このような一対のプリズムからなる偏向素子によれば、理論的には、所望の光を全反射によって光量損失無しに偏向することができるとともに、その一方で全反射条件を満たさないその他の光を透過させることができ、空間光変調器の前方における限られたスペースの有効利用を図ることが可能となる。ただし、以下に詳述していく本実施の形態に対してこの一対のプリズムを偏向素子として用いた場合、スペックルの発生を効果的に抑制するための構成との関係において、多量の光量損失が生じてしまう可能性がある。そこで、ここで説明する形態では、詳しくは後述するように、このような点も考慮されており、一対のプリズムを用いる従前の方法と比較して、光量損失を極めて効果的に防止しながら各光を誘導することと、スペックルの発生を効果的に抑制することと、の両方を可能にしている。
【００４５】
なお、ここで使用され得る空間光変調器３０は、反射型空間変調器（反射型のマイクロディスプレイ）に限られず、透過型空間光変調器（透過型のマイクロディスプレイ）によっても構成され得る。既知のいずれの空間光変調器を空間光変調器３０として用いた場合でも、後述するように、スペックルを目立たなくさせることができる。また、透過型の空間変調器を用いた場合であっても、後述するように、空間光変調器に入射する照明光の光路を、当該光の光量損失を効果的に抑制しながら、調整することができる。
【００４６】
また、空間光変調器３０の入射面は、照明装置４０によってコヒーレント光を照射される被照明領域ＬＺと同一の形状および大きさであることが好ましい。この場合、照明装置４０からのコヒーレント光を、スクリーン１５への映像の表示に高い利用効率で利用することができるからである。
【００４７】
スクリーン１５は、透過型スクリーンとして構成されていてもよいし、反射型スクリーンとして構成されていてもよい。スクリーン１５が反射型スクリーンとして構成されている場合には、観察者は、スクリーン１５に関して投射装置２０と同じ側から、スクリーン１５で反射されるコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。一方、スクリーン１５が透過型スクリーンとして構成されている場合、観察者は、スクリーン１５に関して投射装置２０とは反対の側から、スクリーン１５を透過したコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。
【００４８】
ところで、スクリーン１５に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。ただし、ここで説明する投射型映像表示装置１０では、以下に説明する照明装置４０が、時間的に角度変化するコヒーレント光で、空間光変調器３０が重ねられている被照明領域ＬＺを照明するようになっている。より具体的には、以下に説明する照明装置４０は、コヒーレント光からなる拡散光で被照明領域ＬＺを照明するが、この拡散光の入射角度が経時的に変化していく。この結果、スクリーン１５上でのコヒーレント光の拡散パターンも時間的に変化するようになり、コヒーレント光の拡散で生じるスペックルが時間的に重畳されて目立たなくなる。以下、このような照明装置４０について、さらに詳細に説明する。
【００４９】
図１および図２に示された照明装置４０は、コヒーレント光を照射する照射装置６０と、照射装置から照射されるコヒーレント光を拡散させて拡げる光学素子５０と、光学素子５０で拡げられた光の進行方向を偏向して被照明領域ＬＺに向ける偏向素子としての偏向ビームスプリッター（偏向素子）７０と、を有している。また、図示された照明装置４０は、照射装置６０からの光の空間光変調器３０（被照明領域ＬＺ）までの光路における偏光ビームスプリッター７０と空間光変調器３０との間に配置された１／４波長板７５を、さらに有している。光学素子５０は、光拡散素子乃至光拡散要素として機能するホログラム記録媒体５５、とりわけ、散乱板６の像５を再生し得るホログラム記録媒体５５を含んでいる。図示する例では、光学素子５０はホログラム記録媒体５５から形成されている。
【００５０】
図２に示すように、光学素子５０をなしているホログラム記録媒体５５は、照射装置６０から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体５５は、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板６の像５を再生することができるようになっている。
【００５１】
一方、照射装置６０は、コヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０へコヒーレント光を照射する。したがって、ある瞬間に、照射装置６０によってコヒーレント光を照射されているホログラム記録媒体５５上の領域は、ホログラム記録媒体５５の表面の一部分であって、とりわけ図示する例では、点と呼ばれるべき微小領域となっている。
【００５２】
そして、照射装置６０から照射されてホログラム記録媒体５５上を走査するコヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上の各位置（各点または各領域（以下、同じ））に、当該ホログラム記録媒体５５の回折条件を満たすような入射角度で、入射するようになっている。照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明する。とりわけここで説明する形態では、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５で回折されて同一の被照明領域ＬＺを照明するようになっている。より詳細には、図２に示すように、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、互いに重なる位置に重ねて散乱板６の像５を再生するようになっている。さらに、本実施の形態では、散乱板６の像５を再生する再生光は、偏向素子としての偏光ビームスプリッター７０によってその進行方向を曲げられて、被照明領域ＬＺに向かうようになる。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、次に、偏光ビームスプリッター７０で反射され、空間光変調器３０が配置された被照明領域ＬＺと重なる位置に散乱板６の像５を再生するようになる。
【００５３】
このようなコヒーレント光の回折作用を可能にするホログラム記録媒体５５として、図示する例では、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラムが用いられている。このホログラム記録媒体５５は、図３に示すように、実物の散乱板６からの散乱光を物体光Ｌｏとして用いて作製されている。図３には、ホログラム記録媒体５５をなすようになる感光性を有したホログラム感光材料５８に、互いに干渉性を有したコヒーレント光からなる参照光Ｌｒと物体光Ｌｏとが露光されている状態が、示されている。
【００５４】
参照光Ｌｒは、例えば、特定波長域のレーザ光を発振するレーザ光源からのレーザ光が用いられており、レンズからなる集光素子７を透過してホログラム感光材料５８に入射する。図３に示す例では、参照光Ｌｒをなすようになるレーザ光が、集光素子７の光軸と平行な平行光束として、集光素子７へ入射する。参照光Ｌｒは、集光素子７を透過することによって、それまでの平行光束から収束光束に整形（変換）され、ホログラム感光材料５８へ入射する。この際、収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰは、ホログラム感光材料５８を越えた位置にある。すなわち、ホログラム感光材料５８は、集光素子７と、集光素子７によって集光された収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰと、の間に配置されている。
【００５５】
次に、物体光Ｌｏは、たとえばオパールガラスからなる散乱板６からの散乱光として、ホログラム感光材料５８に入射する。ここでは作製されるべきホログラム記録媒体５５が反射型なので、物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒとは反対側の面からホログラム感光材料５８へ入射する。物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒと干渉性を有している必要がある。したがって、例えば、同一のレーザ光源から発振されたレーザ光を分離させて、分離させられた一方を上述の参照光Ｌｒとして利用し、他方を物体光Ｌｏとして使用することができる。
【００５６】
図３に示す例では、散乱板６の板面への法線方向と平行な平行光束が、散乱板６へ入射して散乱され、そして、散乱板６を透過した散乱光が物体光Ｌｏとしてホログラム感光材料５８へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板６として用いた場合に、散乱板６からの物体光Ｌｏが、ホログラム感光材料５８に概ね均一な光量分布で入射することが可能となる。またこの方法によれば、散乱板６による散乱の度合いにも依存するが、ホログラム感光材料５８の各位置に、散乱板６の出射面６ａの全域から概ね均一な光量で参照光Ｌｒが入射しやすくなる。このような場合には、得られたホログラム記録媒体５５の各位置に入射した光が、それぞれ、散乱板６の像５を同様の明るさで再生すること、および、再生された散乱板６の像５が概ね均一な明るさで観察されることが実現され得る。
【００５７】
以上のようにして、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏがホログラム記録材料５８に露光されると、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏが干渉してなる干渉縞が生成され、この光の干渉縞が、何らかのパターン、一例として体積型ホログラムにおける屈折率変調パターンとして、ホログラム記録材料５８に記録される。その後、ホログラム記録材料５８の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録材料５５が得られる。
【００５８】
図４には、図３の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体５５の回折作用（再生作用）が示されている。図４に示すように、図３のホログラム感光材料５８から形成されたホログラム記録媒体５５は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Ｌｒの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。すなわち、図４に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する焦点ＦＰの相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体５５に対して位置する基準点ＳＰから発散し、露光工程時における参照光Ｌｒと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Ｌａとして、ホログラム記録媒体５５に回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体５０に対する特定の位置に、散乱板６の再生像５を生成することができる。
【００５９】
この際、散乱板６の再生像５を生成する再生光、すなわち再生照明光Ｌａをホログラム記録媒体５５で回折してなる光Ｌｂは、露光工程時に散乱板６からホログラム感光材料５８へ向かって進んでいた物体光Ｌｏの光路を逆向きに進む光として散乱板６の像５の各点を再生することができる。そして、上述したように、また図３に示すように、露光工程時に散乱板６の出射面６ａの各位置から出射する散乱光Ｌｏが、それぞれ、ホログラム感光材料５８の概ね全領域に入射するように拡散している（広がっている）。すなわち、ホログラム感光材料５８上の各位置には、散乱板６の出射面６ａの全領域からの物体光Ｌｏが入射し、結果として、出射面６ａ全体の情報がホログラム記録媒体５５の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図４に示された、再生照明光Ｌａとして機能する基準点ＳＰからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板６の像５を、互いに同一の位置に再生することができる。
【００６０】
ただし、図１および図２に示されているように、このようなホログラム記録媒体５５を光学素子５０として含む本実施の形態の照明装置４０では、ホログラム記録媒体５５によって回折された再生光Ｌｂが、偏光ビームスプリッター７０によってその進行方向を偏向され、空間光変調器３０が配置された被照明領域ＬＺと重なる位置に、散乱板６の像５を再生するようになる。すなわち、照明装置４０に組み込まれたホログラム記録媒体５５によって再生される像５は、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになる当該ホログラム記録媒体５０に対する特定の領域ＳＺ（図４参照）とは異なる、被照明領域ＬＺに重なるように位置するようになる。
【００６１】
ここで、偏光ビームスプリッター７０とは、一方向に振動する一方の直線偏光成分を反射させ、前記一方向と直交する他方向に振動する他方の直線偏光成分を透過させる、光学素子である。図示された例において、偏光ビームスプリッター７０は、二つの直角プリズムを互いの斜面が接触するようにして接着してなる直方体形状、より典型的には立方体形状を有している。この偏光ビームスプリッター７０において、直角プリズムの斜面に相当する部分が、一方向に振動する直線偏光成分を反射させる反射面７１として、機能する。
【００６２】
そして、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになる当該ホログラム記録媒体５０に対する特定の領域ＳＺ（図４参照）と、ホログラム記録媒体５５に対する被照明領域ＬＺとは、偏光ビームスプリッター７０の反射面７１を対称面として面対称な位置関係となっている。このような点を考慮して、光学素子５０のホログラム記録材料５５および偏光ビームスプリッター７０が、被照明領域ＬＺに対して位置決めされている。これにより、ホログラム記録材料５５によって散乱板６の像が被照明領域ＬＺと重なる位置に再生され、被照明領域ＬＺに重ねられた空間光変調器３０が照明装置４０からのコヒーレント光によって照明されるようになる。
【００６３】
なお、図２に示された例では、走査デバイス６５は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａを有した反射デバイス６６を含んでいる。より具体的に説明すると、反射デバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａとしてのミラーを有したミラーデバイスとして、構成されている。そして、図２および図５に示すように、このミラーデバイス６６は、ミラー６６ａの配向を変化させることによって、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させるようになっている。この際、図２に示すように、ミラーデバイス６６は、概ね、基準点ＳＰにおいてレーザ光源６１ａからコヒーレント光を受けるようになっている。このため、ミラーデバイス６６で進行方向を最終調整されたコヒーレント光は、基準点ＳＰからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光Ｌａ（図４参照）として、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射し得る。結果として、照射装置６０からのコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体５５上の各位置に入射したコヒーレント光が同一の輪郭を有した散乱板６の像５を同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生するようになる。
【００６４】
また、図２に示されたミラーデバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１に沿ってミラー６６ａを回動させるように、構成されている。図５は、図２に示された照明装置４０の構成を斜視図として示している。図５に示された例では、ミラー６６ａの回動軸線ＲＡ１は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系、つまり、ＸＹ平面がホログラム記録媒体５５の板面と平行となるＸＹ座標系のＹ軸と、平行に延びている。そして、ミラー６６ａが、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行な軸線ＲＡ１を中心として回動するため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＸ軸と平行な方向に往復動するようになる。すなわち、図５に示された例では、照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を直線経路に沿って走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。
【００６５】
ところで、実際上の問題として、ホログラム記録媒体５５を作成する際、ホログラム記録材料５８が収縮する場合がある。このような場合、ホログラム記録材料５８の収縮を考慮して、照射装置６０から光学素子５０に照射されるコヒーレント光の入出射角度が調整されることが好ましい。したがって、コヒーレント光源６１ａで生成するコヒーレント光の波長は、図３の露光工程（記録工程）で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていてもよい。
【００６６】
また、同様の理由から、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射する光の進行方向も、基準点ＳＰからの発散光束に含まれる一光線と厳密に同一の経路を取っていなくとも、被照明領域ＬＺに像５を再生することができる。実際に、図２および図５に示す例では、走査デバイス６５をなすミラーデバイス６６のミラー（反射面）６６ａは、必然的に、その回動軸線ＲＡ１からずれる。したがって、基準点ＳＰを通過しない回動軸線ＲＡ１を中心としてミラー６６ａを回動させた場合、ホログラム記録媒体５５へ入射する光は、基準点ＳＰからの発散光束をなす一光線とはならないことがある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置６０からのコヒーレント光によって、被照明領域ＬＺに重ねて像５を実質的に再生することができる。
【００６７】
ところで、上述したように、本実施の形態における空間光変調器３０は反射型として構成されている。また、偏光ビームスプリッター７０と空間光変調器３０との間には１／４波長板７５が設けられている。空間光変調器３０で反射されて変調画像を形成するようになる映像光は、空間光変調器３０へ入射する前と、空間光変調器３０で反射された後と、の合計２回、１／４波長板７５を透過することになる。したがって、偏光ビームスプリッター７０の反射面７１で反射された一方の直線偏光成分の光は、変調画像をなす映像光として偏光ビームスプリッター７０へ再度入射する際に、その振動方向が９０°ずれた他方の直線偏光成分となっている。このため、図１に示されているように、空間光変調器３０で反射された映像光は、偏光ビームスプリッター７０を透過した後、投射光学系２５を経て、スクリーン１５上へ投影されるようになる。
【００６８】
なお、偏光ビームスプリッター７０が直方体形状となっている場合、或いは、図示された例のように立方体形状となっている場合には、この偏光ビームスプリッター７０を透過する他方の直線偏光成分の進行方向は、偏光ビームスプリッター７０の透過前後で変化することなく、維持される。
【００６９】
一方、このようなホログラム記録媒体５５からなる光学素子５０にコヒーレント光を照射する照射装置６０は、次のように構成され得る。図１および図２に示された例において、照射装置６０は、特定波長域のコヒーレント光を生成するレーザ光源６１ａと、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させる走査デバイス６５と、を有している。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定とはならないよう種々の方向へ向ける。この結果、走査デバイス６５で進行方向を変化させられるコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５の入射面上を走査するようになる。
【００７０】
ところで、上述したように、偏光ビームスプリッター７０で反射された一方の偏光成分の光のみが、被照明領域ＬＺに入射し、空間光変調器３０での変調画像の形成に用いられ得る。すなわち、偏光ビームスプリッター７０は、単なる光の進行方向を変化させる偏向素子として機能するだけでなく、二つの直交する直線偏光成分を分離させる機能し、結果として、偏光ビームスプリッター７０に入射した他方の偏光成分の光は、被照明領域ＬＺの照明に用いられ得ず、さらには、迷光となり得る。
【００７１】
その一方で、レーザ光源６１ａに代表されるコヒーレント光を発振する光源は、振動方向が一定となっている直線偏光成分の光を生成することができる。そして、照射装置６０の光源６１ａは、光学素子５０を経て偏光ビームスプリッター７０へ入射した際に当該偏光ビームスプリッター７０で反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を生成するようになっている。このような態様によれば、無偏光の光を用いる場合と比較して、照射装置６０からのコヒーレント光の利用効率を約２倍に上昇させることができる。また、特定の偏光成分の光を発振し得るコヒーレント光源６１ａと偏光ビームスプリッター７０との組み合わせを用いている本実施の形態とは異なり、全反射を利用したプリズムを用いている従前の方法では、当該プリズムに入射する散乱光のすべて全反射条件を満たすわけではなく、多くの光量損失が生じ得る。したがって、このような従前の方法と比較しても、本実施の形態によれば、被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）の前方空間を有効に利用しながら、且つ、照射装置６０からのコヒーレント光の利用効率を効果的に向上せることができる。
【００７２】
次に、以上の構成からなる照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０の作用について説明する。
【００７３】
まず、照射装置６０は、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０へコヒーレント光を照射する。具体的には、レーザ光源６１ａで一定方向に沿って進む特定波長のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス６５で進行方向を変えられる。走査デバイス６５は、ホログラム記録媒体５５上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５での回折によって同一の位置に重なるようにして散乱板６の像５を再生することができる。
【００７４】
ただし、図１および図２に示すように、散乱板６の像５を再生する再生光Ｌａが、ホログラム記録媒体５５から進み出る方向には偏光ビームスプリッター７０が配置されている。また、照射装置６０は、光学素子５０を経て偏光ビームスプリッター７０へ入射した際に当該偏光ビームスプリッター７０で反射されるようになる直線偏光成分のコヒーレント光を照射するようになっている。したがって、ホログラム記録媒体５５で回折されてなる再生光Ｌｂは、偏光ビームスプリッター７０で反射され、その進行方向を偏向して被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生する。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散され（拡げられ）、その後、偏光ビームスプリッター７０によって偏向されて、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる。このようにして、照明装置４０は、被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明するようになる。
【００７５】
図１に示すように、投射装置２０においては、照明装置４０の被照明領域ＬＺと重なる位置に反射型の空間光変調器３０が配置されている。このため、空間光変調器３０は、照明装置４０によって面状に照明され、画素毎にコヒーレント光の反射を制御することにより、変調画像を形成するようになる。
【００７６】
反射型の空間光変調器３０で形成された変調画像は、再度、偏光ビームスプリッター７０に向かう。ここで、偏光ビームスプリッター７０と空間光変調器３０（被照明領域ＬＺ）との間には、１／４波長板７５が配置されており、空間光変調器３０での反射によって偏光ビームスプリッター７０に進むコヒーレント光は、二回、１／４波長板７５を透過する。したがって、偏光ビームスプリッター７０に再入射する変調画像をなすコヒーレント光は、光学素子５０で偏向され偏光ビームスプリッター７０へ向かう光と比較して、１／２波長分だけ、すなわち、９０°振動方向が変化している。つまり、偏光ビームスプリッター７０に再入射する変調画像をなすコヒーレント光は、偏光ビームスプリッター７０を透過し得る他方の直線偏光成分の光となっている。
【００７７】
このため、変調画像をなす光（映像光）は、偏光ビームスプリッター７０を透過し、投射光学系２５によってスクリーン１５に投射される。スクリーン１５に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。ただし、この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。
【００７８】
しかしながら、ここで説明してきた基本形態における照明装置４０によれば、次に説明するように、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
【００７９】
前掲の非特許文献１によれば、スペックルを目立たなくさせるには、偏光・位相・角度・時間といったパラメータを多重化し、モードを増やすことが有効であるとされている。ここでいうモードとは、互いに無相関なスペックルパターンのことである。例えば、複数のレーザ光源から同一のスクリーンに異なる方向からコヒーレント光を投射した場合、レーザ光源の数だけ、モードが存在することになる。また、同一のレーザ光源からのコヒーレント光を、時間を区切って異なる方向から、スクリーンに投射した場合、人間の目で分解不可能な時間の間にコヒーレント光の入射方向が変化した回数だけ、モードが存在することになる。そして、このモードが多数存在する場合には、光の干渉パターンが無相関に重ねられ平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルが目立たなくなるものと考えられている。
【００８０】
上述した照射装置６０では、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０に照射される。また、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、同一の被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明するが、当該被照明領域ＬＺを照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。そして、コヒーレント光が入射するホログラム記録媒体５５上の位置が経時的に変化するため、被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。
【００８１】
被照明領域ＬＺを基準にして考えると、被照明領域ＬＺ内の各位置には絶えずコヒーレント光が入射してくるが、その入射方向は、図１に矢印Ａ１で示すように、常に変化し続けることになる。結果として、空間光変調器３０の透過光によって形成された映像の各画素をなす光が、図１に矢印Ａ２で示すように経時的に光路を変化させながら、スクリーン１５の特定の位置に投射されるようになる。
【００８２】
なお、コヒーレント光はホログラム記録媒体５５上を連続的に走査する。これにともなって、照射装置６０から被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化するとともに、投射装置２０からスクリーン１５へのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、投射装置２０からスクリーン１５へのコヒーレント光の入射方向が僅か（例えば０．数°）だけ変化すれば、スクリーン１５上に生じるスペックルのパターンも大きく変化し、無相関なスペックルパターンが十分に重畳されることになる。加えて、実際に市販されているＭＥＭＳミラーやポリゴンミラー等の走査デバイス６５の周波数は通常数百Ｈｚ以上であり、数万Ｈｚにも達する走査デバイス６５も珍しくない。
【００８３】
以上のことから、上述してきた基本形態によれば、映像を表示しているスクリーン１５上の各位置において時間的にコヒーレント光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察されることになる。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、スクリーン１５に表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
【００８４】
なお、人間によって観察される従来のスペックルには、スクリーン１５上でのコヒーレント光の散乱を原因とするスクリーン側でのスペックルだけでなく、スクリーンに投射される前におけるコヒーレント光の散乱を原因とする投射装置側でのスペックルも発生し得る。この投射装置側で発生したスペックルパターンは、空間光変調器３０を介してスクリーン１５上に投射されることによって、観察者に認識され得るようにもなる。しかしながら、上述してきた本実施の形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器３０が重ねられた被照明領域ＬＺの全域を照明するようになる。すなわち、ホログラム記録媒体５５が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域ＬＺ、さらには、空間光変調器３０を介してスクリーン１５を照明するようになる。このようなホログラム記録媒体５５での新たな波面の形成により、投射装置側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。
【００８５】
ところで、前掲の非特許文献１には、スクリーン上に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト（単位％）という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべきテストパターン映像を表示した際に、スクリーン上に実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、スクリーン上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることを示す。
【００８６】
図１〜図５を参照しながら説明してきた基本形態の投射型映像表示装置１０について、スペックルコントラストを測定したところ、３．０％となった（条件１）。また、上述の光学素子５０として、反射型の体積型ホログラムに代えて、特定の再生照明光を受けた場合に散乱板６の像５を再生し得るように計算機を用いて設計された凹凸形状を有する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）としてのレリーフ型ホログラムを用いた場合についてのスペックルコントラストは３．７％となった（条件２）。ＨＤＴＶ（高精細テレビ）の映像表示用途にて、観察者が肉眼観察した場合に輝度ムラ模様がほとんど認識できないレベルとして、スペックルコントラスト６．０％以下という基準（たとえば、ＷＯ／２００１／０８１９９６号公報参照）が示されているが、上述してきた基本形態はこの基準を十分に満たしている。また、実際に肉眼観察したところ、視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
【００８７】
一方、レーザ光源からのレーザ光を平行光束に整形して空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは２０．７％となった（条件３）。この条件下では、肉眼観察により、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察された。
【００８８】
また、光源６１ａを緑色のＬＥＤ（非コヒーレント光源）に交換し、このＬＥＤ光源からの光を空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５、光学素子５０、偏光ビームスプリッター７０および１／４波長板７５を介さず、ＬＥＤ光源からの非コヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは４．０％となった（条件４）。この条件下では、肉眼観察で視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
【００８９】
条件１および条件２の結果が、条件３の結果よりも極めて良好であり、さらに、条件４の測定結果と比較しても良好となった。既に述べたとおり、スペックルの発生という問題は、実用上、レーザ光などのコヒーレント光源を用いた場合に生じる固有の問題であり、ＬＥＤなどの非コヒーレント光源を用いた装置では、考慮する必要のない問題である。加えて、条件１および条件２では、条件４と比較して、スペックル発生の原因となり得る光学素子５０が追加されている。これらの点から、条件１および条件２によれば、スペックル不良に十分に対処することができたと言える。
【００９０】
加えて、上述してきた実施の形態によれば、次の利点を享受することもできる。
【００９１】
上述してきた実施の形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子５０が、照射装置６０から照射されるコヒーレント光のビーム形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。
【００９２】
また、上述してきた実施の形態によれば、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の位置に、散乱板６の像５を生成するとともに、当該像５に重ねて空間光変調器３０が配置されている。このため、ホログラム記録媒体５５で回折された光を、高効率で、映像形成のために利用することが可能となり、光源６１ａからの光の利用効率の面においても優れる。
【００９３】
さらに、昨今では照明装置を含んだ装置の小型化への要望が強く、この要望に応じるため、装置内において、照明光の光路を適宜調整する必要が生じている。従来、このような必要に対して、照明光の光路中に一対のプリズムを空隙を設けて配置し、このプリズムの空隙との界面での全反射によって照明光の進行方向を変更することが行われている。このような一対のプリズムによれば、所望の光を全反射によって光量損失無しに偏向することができるとともに、その一方で全反射条件を満たさないその他の光を透過させることができ、限られたスペースの有効利用は可能となる。
【００９４】
ただし、上述した実施の形態では、光学素子５０を経て偏向素子に散乱光が入射し、この散乱光の散乱パターンは経時的に変化する。すなわち、偏向素子の各位置への入射光の入射角度が経時的に変化するようになる。したがって、この一対のプリズムを偏向素子として上述した本実施の形態に適用した場合、プリズムでの全反射条件を満たさない光も多く生じるようになる。結果として、無視し得ない程度の光量損失が生じるとともに、装置内に迷光が発生してしまうことにもなる。
【００９５】
一方、上述した実施の形態よれば、偏向素子として、偏光ビームスプリッター７０が用いられており、且つ、照射装置６０の光源６１ａは、光学素子５０を経て偏光ビームスプリッター７０へ入射した際に当該偏光ビームスプリッター７０で反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を生成するようになっている。この結果、本実施の形態によれば、照射装置６０からのコヒーレント光の利用効率を効果的に向上せながら、被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に入射する光の光路を制御して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）付近の限られた空間を有効に利用することができる。
【００９６】
〔上述した一実施の形態への変形〕
図１〜５に例示された一具体例に基づいて説明してきた基本形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
【００９７】
（照明装置）
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。したがって、この照明装置４０を種々の態様で有用に使用することができる。例えば、照明装置４０を単なる照明として用いることができ、この場合、明るさのムラ（輝度ムラ、ちらつき）を目立たなくさせることができる。
【００９８】
とりわけ、上述した実施の形態においては、反射型の空間光変調器３０との組み合わせにおいて照明装置４０を用いる例を説明し、この例において、空間光変調器３０からの反射光が偏光ビームスプリッター７０を透過し得るように、１／４波長板７５を設けていた。しかしながら、偏光ビームスプリッター７０で反射されて被照明領域ＬＺに向かう光が、偏光ビームスプリッター７０へ再入射し且つ当該偏光ビームスプリッター７０を透過する必要がない場合には、１／４波長板７５を省略することができる。このような変形例においても、上述した従前の方法と比較して、照射装置６０からのコヒーレント光の利用効率を効果的に向上せながら、被照明領域ＬＺに入射する光の光路を制御して被照明領域ＬＺ付近の限られた空間を有効に利用することができる。
【００９９】
また、上述した照明装置４０をスキャナ、一例として、像読み取り装置用の照明として用いてもよい。このような例においては、照明装置４０の被照明領域ＬＺ上にスキャンされるべき対象物を配置することにより、当該対象物上に生じるスペックルを目立たなくさせることができる。結果として、従来必要であった像補正手段等を不要にすることもできる。
【０１００】
照明装置４０がスキャナに組み込まれる場合には、照明装置４０による被照明領域ＬＺが、上述した形態と同様に、面であってもよい。あるいは、照明装置４０による被照明領域ＬＺが一方向に延びる細長い領域（線状とも呼ばれるような領域）であってもよい。この場合、スキャナに組み込まれた照明装置４０が、前記一方向と直交する方向に沿って、対象物に対して相対移動することにより、二次元的な像情報を読み取ることも可能となる。
【０１０１】
またさらに、図６に示すように、光学素子５０が、重ならないようにして並べて配置された複数のホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・を含んでいても良い。図６に示された各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・は、それぞれ短冊状に形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・は、それぞれ、重ならないようにして並べて配置された被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・に散乱板６の像５を生成する、言い換えると、被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・にコヒーレント光を照明するようになっている。各被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・は、一方向に延びる細長い領域（線状とも呼ばれるような領域）として形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。
【０１０２】
図６に示された例では、次のようにして、被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・を照明するようにしてもよい。まず、照射装置６０は、コヒーレント光が第１のホログラム記録媒体５５−１の長手方向（前記一方向）に沿った経路を繰り返し走査するように、光学素子５０の第１のホログラム記録媒体５５−１へ当該コヒーレント光を照射する。第１のホログラム記録媒体５５−１の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、第１の照明領域ＬＺ−１に重ねて線状あるいは細長状の散乱板６の像５を再生し、当該第１の照明領域ＬＺ−１をコヒーレント光で照明するようになる。所定の時間が経過すると、照射装置６０は、第１のホログラム記録媒体５５−１に隣接する第２のホログラム記録媒体５５−２上にコヒーレント光を照射し、第１の被照明領域ＬＺ−１に代えて、第１の被照明領域ＬＺ−１に隣接する第２の被照明領域ＬＺ−２をコヒーレント光で照明する。以下、順に各ホログラム記録媒体にコヒーレント光を照射して、当該ホログラム記録媒体に対応する被照明領域をコヒーレント光で照明していく。このような方法によれば、照明装置を移動させることなく、二次元的な像情報を読み取ることが可能となる。
【０１０３】
（空間光変調器、投射光学系、スクリーン）
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。そして、この照明装置４０を、種々の既知な空間光変調器、投射光学系、スクリーン等と組み合わせても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。この点から、空間光変調器、投射光学系、スクリーンは、例示したものに限られず、種々の既知な部材、部品、装置等を用いることができる。例えば、上述したように、空間光変調器３０が、液晶ディスプレイ等からなる透過型の空間光変調器として構成されていてもよい。
【０１０４】
（投射型映像表示装置）
また、ホログラム記録媒体５５が、空間光変調器３０の入射面に対応した形状を有した平面状の散乱板６を用いて、干渉露光法により作製される例を示したが、これに限られず、ホログラム記録媒体５５が、何らかのパターンを有した散乱板を用いて、干渉露光法により作製されてもよい。この場合、ホログラム記録媒体５５によって、何らかのパターンを持った散乱板の像が再生されるようになる。言い換えると、光学素子５０（ホログラム記録媒体５５）は、何らかのパターンを持った被照明領域ＬＺを照明するようになる。この光学素子５０を用いる場合、空間光変調器３０を、さらには投射光学系２５をも上述の基本形態から省き、スクリーン１５を被照明領域ＬＺと重なる位置に配置することによって、スクリーン１５上にホログラム記録媒体５５に記録された何らかのパターンを表示することが可能となる。この表示装置においても、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するように、照射装置６０が光学素子５０にコヒーレント光を照射することによって、スクリーン１５上でのスペックルを目立たなくさせることができる。
【０１０５】
（照射装置）
上述した形態では、照射装置６０が、レーザ光源６１ａと、走査デバイス６５と、を有する例を示した。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス６６からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス６５は、図７に示すように、ミラーデバイス６６のミラー（反射面６６ａ）が、第１の回動軸線ＲＡ１だけでなく、第１の回動軸線ＲＡ１と交差する第２の回動軸線ＲＡ２を中心としても回動可能となっていてもよい。図７に示された例では、ミラー６６ａの第２の回動軸線ＲＡ２は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行に延びる第１回動軸線ＲＡ１と、直交している。そして、ミラー６６ａが、第１軸線ＲＡ１および第２軸線ＲＡ２の両方を中心として回動可能なため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図７に示されているように、コヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰが円周上を移動するようにすることもできる。
【０１０６】
また、走査デバイス６５が、二以上のミラーデバイス６６を含んでいてもよい。この場合、ミラーデバイス６６のミラー６６ａが、単一の軸線を中心としてのみ回動可能であっても、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰを、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動させることができる。
【０１０７】
なお、走査デバイス６５に含まれるミラーデバイス６６ａの具体例としては、ＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー等を挙げることができる。
【０１０８】
また、走査デバイス６５は、反射によってコヒーレント光の進行方向を変化させる反射デバイス、一例として、上述してきたミラーデバイス６６以外のデバイスを含んで構成されていてもよい。例えば、走査デバイス６５が、屈折プリズムやレンズ等を含んでいていてもよい。
【０１０９】
そもそも、走査デバイス６５は必須ではなく、照射装置６０の光源６１ａが、光学素子５０に対して変位可能（移動、揺動、回転）に構成され、光源６１ａの光学素子に対する変位によって、光源６１ａから照射されたコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようにしてもよい。
【０１１０】
さらに、照射装置６０の光源６１ａが、線状光線として整形されたレーザ光を発振する前提で説明してきたが、これに限られない。とりわけ、上述した形態では、光学素子５０の各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子５０によって、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる光束に整形される。したがって、照射装置６０の光源６１ａから光学素子５０に照射されるコヒーレント光は精確に整形されていなくとも不都合は生じない。このため、光源６１ａから発生されるコヒーレント光は、発散光であってもよい。また、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の断面形状は、円でなく、楕円等であってもよい。さらには、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の横モードがマルチモードであってもよい。
【０１１１】
なお、光源６１ａが発散光束を発生させる場合、コヒーレント光は、光学素子５０のホログラム記録媒体５５に入射する際に、点ではなくある程度の面積を持った領域に入射することになる。この場合、ホログラム記録媒体５５で回折されて被照明領域ＬＺの各位置に入射する光は、角度を多重化されることになる。言い換えると、各瞬間において、被照明領域ＬＺの各位置には、或る程度の角度範囲の方向からコヒーレント光が入射する。このような角度の多重化によって、スペックルをさらに効果的に目立たなくさせることができる。
【０１１２】
さらに、上述した形態において、照射装置６０が、発散光束に含まれる一光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させる例を示したが、これに限られない。例えば、上述した形態において、走査デバイス６５が、コヒーレント光の光路に沿ってミラーデバイス６６の下流側に配置された集光レンズ６７を、さらに含むようにしてもよい。この場合、図８に示すように、発散光束を構成する光線の光路を進むミラーデバイス６６からの光が、集光レンズ６７によって、一定の方向に進む光となる。すなわち、照射装置６０は、平行光束を構成する光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させるようになる。このような例では、ホログラム記録媒体５５を作製する際の露光工程において、参照光Ｌｒとして、上述した収束光束に代えて、平行光束を用いることになる。このようなホログラム記録媒体５５は、より簡単に作製および複製することができる。
【０１１３】
上述した形態では、照射装置６０が単一のレーザ光源６１ａのみを有する例を示したが、これに限られない。例えば、照射装置６０が、同一波長域の光を発振する複数の光源を含んでいても良い。この場合、照明装置４０は、被照明領域ＬＺをより明るく照明することが可能となる。また、異なる固体のレーザ光源からのコヒーレント光は、互いに干渉性を有しない。したがって、散乱パターンの多重化がさらに進み、スペックルをさらに目立たなくさせることができる。
【０１１４】
また、照射装置６０が、異なる波長域のコヒーレント光を発生させる複数の光源を含んでいてもよい。この例によれば、単一レーザ光では表示することが困難な色を加法混色によって生成し、当該色で被照明領域ＬＺを照明することができる。また、この場合、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、空間光変調器３０が、例えばカラーフィルタを含んでおり、各波長域のコヒーレント光毎に変調画像の形成が可能である場合には、複数色で映像を表示することが可能となる。あるいは、空間光変調器３０がカラーフィルタを含んでいなくとも、照射装置６０が各波長域のコヒーレント光を時分割的に照射し、且つ、空間光変調器３０が、照射されている波長域のコヒーレント光に対応した変調画像を形成するように時分割的に作動する場合にも、複数色で映像を表示することが可能となる。とりわけ、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、照射装置６０が、赤色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、を含んでいる場合には、フルカラーで映像を表示することが可能となる。
【０１１５】
なお、光学素子５０に含まれるホログラム記録媒体５５は、波長選択性を有している。したがって、照射装置６０が異なる波長域の光源を含んでいる場合には、ホログラム記録媒体５５が、各光源で発生されるコヒーレント光の波長域にそれぞれ対応したホログラム要素を、積層した状態で、含むようにしてもよい。各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素は、例えば、図３および図４を参照しながら既に説明した方法において、露光用の光（参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏ）として、対応する波長域のコヒーレント光を用いることにより、作製され得る。また、各波長域のホログラム要素を積層してホログラム記録媒体５５を作製することに代え、各波長域のコヒーレント光からなる物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを、それぞれ同時にホログラム感光材料５８に露光して、単一のホログラム記録媒体５５によって、複数の波長域の光をそれぞれ回折するようにしてもよい。
【０１１６】
（光学素子）
上述した形態において、光学素子５０が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム５５からなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子５０は複数のホログラム記録媒体５５を含んでいてもよい。また、光学素子５０は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子５０は、透過型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。
【０１１７】
ただし、レリーフ（エンボス）型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、光量のロスあるいは意図しない新たなスペックル生成要因となる可能性があり、この点において体積型ホログラムの方が好ましい。体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率変調パターン（屈折率分布）としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。
【０１１８】
もっとも、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が光量のロスあるいは意図しない新たなスペックル生成要因となる可能性がある。この点において、ホログラム記録媒体５５としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムの方が好ましい。
【０１１９】
また、図３に示す露光工程では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、レンズを用いた記録を行うことにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。ただ、フーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を用いる場合には、像再生時にもレンズを使用してもよい。
【０１２０】
また、ホログラム記録媒体５５に形成されるべき縞状パターン、例えば屈折率変調パターンや凹凸パターンは、現実の物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを用いることなく、予定した再生照明光Ｌａの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られたホログラム記録媒体５５は、計算機合成ホログラムとも呼ばれる。また上述した変形例のように波長域の互いに異なる複数のコヒーレント光が照射装置６０から照射される場合には、計算機合成ホログラムとしてのホログラム記録媒体５５は、各波長域のコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられた複数の領域に平面的に区分けされ、各波長域のコヒーレント光は対応する領域で回折されて像を再生するようにしてもよい。
【０１２１】
さらに、上述した形態において、光学素子５０が、各位置に照射されたコヒーレント光を拡げて、当該拡げたコヒーレント光を用いて被照明領域ＬＺの全域を照明する光拡散素子乃至光拡散要素として、ホログラム記録媒体５５を、有している例を示したが、これに限られない。光学素子５０は、ホログラム記録媒体５５に代えて或いはホログラム記録媒体５５に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明する光拡散素子としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。光拡散素子として機能するレンズアレイのような具体例として、拡散機能を付与された全反射型または屈折型のフレネルレンズやフライアイレンズ等を挙げることができる。なお、本発明における光学素子における「拡散」とは、入射光を所定の方向に角度的に拡げて出射することを指し、回折光学素子やレンズアレイ等のように拡散角が十分に制御された場合のみならず、オパールガラス等の散乱粒子により出射角を拡げる場合も含まれるものとする。このような照明装置４０においても、照射装置６０が、レンズアレイからなる光拡散素子上をコヒーレント光が走査するようにして、光学素子５０にコヒーレント光を照射するようにし、且つ、照射装置６０から光学素子５０の各位置に入射したコヒーレント光が、光拡散素子をなすレンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域ＬＺを照明するよう、照射装置６０および光学素子５０を構成しておくことにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
【０１２２】
（照明方法）
上述した形態において、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するように、つまり拡げるように又は発散させるように構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するように、つまり拡げるように又は発散させるように構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明してもよい（図７を参照しながら、既に説明した態様）。
【０１２３】
また、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するように、つまり拡げるように又は発散させるように構成され、これにより、照明装置４０が一次元的な被照明領域ＬＺを照明するようにしてもよい。この態様において、照射装置６０によるコヒーレント光の走査方向と、光学素子のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子による拡散方向、すなわち光拡散素子によって拡げられる方向と、が平行となるようにしてもよい。
【０１２４】
さらに、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向または二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するように、つまり拡げるように又は発散させるように構成されていてもよい。この態様において、既に説明したように、光学素子５０がホログラム記録媒体５５またはレンズアレイ等から構成される複数の光拡散素子を有し、各光拡散素子に対応した被照明領域ＬＺを順に照明していくことによって、照明装置４０が二次元的な領域を照明するようにしてもよい。この際、各被照明領域ＬＺが、人間の目では同時に照明されているかのような速度で、順に照明されていってもよいし、あるいは、人間の目でも順番に照明していると認識できるような遅い速度で、順に照明されていってもよい。
【０１２５】
（変形例の組み合わせ）
なお、以上において上述した基本形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
５ 像
６ 散乱板
１０ 投射型映像表示装置
１５ スクリーン
２０ 投射装置
２５ 投射光学系
３０ 空間光変調器
４０ 照明装置
５０ 光学素子
５５，５５−１，５５−２，５５−３ ホログラム記録媒体
５８ ホログラム感光材料
６０ 照射装置
６１ 光源機構
６１ａ 光源、レーザ光源
６５ 走査デバイス
６６ ミラーデバイス（反射デバイス）
６６ａ ミラー（反射面）
７０ 偏向素子、偏光ビームスプリッター
７１ 反射面
７５ １／４波長板
ＬＺ，ＬＺ−１，ＬＺ−２，ＬＺ−３ 被照明領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照明領域をコヒーレント光で照明する照明装置、コヒーレント光を投射する投射装置、コヒーレント光を用いて映像を表示する投射型映像表示装置に係り、とりわけ、スペックルの発生を目立たなくさせることができる投射装置および投射型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンと、スクリーン上に映像光を投射する投射装置と、を有した投射型映像表示装置が、広く使用されている。典型的な投射型映像表示装置では、液晶マイクロディスプレイやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）といった空間光変調器を用いて元になる二次元画像を生成し、この二次元画像を投射光学系を利用してスクリーン上に拡大投影することにより、スクリーン上に映像を表示している。
【０００３】
投射装置としては、いわゆる「光学式プロジェクタ」と呼ばれている市販品を含めて、様々な方式のものが提案されている。一般的な光学式プロジェクタでは、高圧水銀ランプなどの白色光源からなる照明装置を用いて液晶ディスプレイ等の空間光変調器を照明し、得られた変調画像をレンズでスクリーン上に拡大投影する方式を採っている。たとえば、下記の特許文献１には、超高圧水銀ランプで発生させた白色光を、ダイクロイックミラーによってＲ，Ｇ，Ｂの三原色成分に分け、これらの光を各原色ごとの空間光変調器へ導き、生成された各原色ごとの変調画像をクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーン上に投影する技術が開示されている。
【０００４】
ただし、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短く、光学式プロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプ交換を行う必要がある。また、各原色成分の光を取り出すために、ダイクロイックミラーなどの比較的大型な光学系を利用する必要があるため、装置全体が大型化するという難点がある。
【０００５】
このような問題に対処するため、レーザなどのコヒーレント光源を用いる方式も提案されている。たとえば、産業上で広く利用されている半導体レーザは、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプに比べて極めて長寿命である。また、単一波長の光を生成可能な光源であるため、ダイクロイックミラーなどの分光装置が不要になり、装置全体を小型化できるという利点も有する。
【０００６】
その一方で、レーザ光などのコヒーレント光源を用いる方式には、スペックルの発生といった新たな問題が生じている。スペックル（speckle）は、レーザ光などのコヒーレント光を散乱面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、スクリーン上に発生すると斑点状の輝度ムラ（明るさのムラ）として観察され、観察者に対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いた場合にスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの散乱反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うことによって生じるものとされている。たとえば、下記の非特許文献１には、スペックルの発生についての詳細な理論的考察がなされている。
【０００７】
このように、コヒーレント光源を用いる方式では、スペックルの発生という固有の問題が生じるため、スペックルの発生を抑制するための技術が提案されている。たとえば、下記の特許文献２には、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を空間光変調器に導くとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２６４５１２号公報
【特許文献２】特開平６−２０８０８９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したとおり、コヒーレント光源を用いた投射装置および投射型映像表示装置において、スペックルを低減する技術が提案されているが、これまでに提案された手法では、スペックルを効率的かつ十分に抑制することはできていない。たとえば、前掲の特許文献２に開示されている方法では、レーザ光を散乱板に照射して散乱させてしまうため、一部のレーザ光は映像表示に全く貢献することなく浪費されてしまう。また、スペックル低減のために散乱板を回転させる必要があるが、そのような機械的な回転機構は比較的大型の装置となり、また、電力消費も大きくなる。更に、散乱板を回転させたとしても、照明光の光軸の位置は変わらないため、スクリーン上で視認されるスペックルを十分に抑制することはできない。
【００１１】
また、スペックルは、投射装置や投射型映像表示装置に関する特有の問題ではなく、被照明領域にコヒーレント光を照明する照明装置を組み込んだ種々の装置において問題となっている。例えば、画像情報の読み取りを行うスキャナにも、読み取り対象となる対象物を照明する照明装置が組み込まれている。読み取り対象となる対象物を照明する光によってスペックルが生じた場合には、画像情報を正確に読み取ることができない。このような不都合を回避するため、コヒーレント光を利用したスキャナでは、画像補正等の特殊な処理を行う必要が生じている。
【００１２】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、コヒーレント光を用いた照明装置であって、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる照明装置を提供すること、並びに、この照明装置を含んでなる投射装置および投射型映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】
【００１３】
本発明による第１の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
ホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記ホログラム記録媒体で回折されて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する。
【００１４】
本発明による第２の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する。
【００１５】
本発明による第２の投射装置において、前記光拡散素子はレンズアレイであってもよい。
【００１６】
本発明による第３の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記空間光変調器と重なる位置に像を再生するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する。
【００１７】
本発明による第４の投射装置は、
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させるレンズアレイを、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記レンズアレイ上を走査し、且つ、前記レンズアレイの各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する。
【００１８】
本発明による第１〜第４の投射装置のいずれかにおいて、前記照明装置は、前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記偏光ビームスプリッターと前記空間光変調器との間に配置された１／４波長板を、さらに有し、前記空間光変調器は、前記照明装置からの光を反射して変調画像を生成し、当該変調画像をなす光は、前記偏光ビームスプリッターを透過して、投射されるようにしてもよい。
【００１９】
本発明による第１〜第４の投射装置のいずれかにおいて、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記光学素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、前記光源は、振動方向が一定となっている直線偏光のコヒーレント光を生成するようにしてもよい。
【００２０】
本発明による第１〜第４の投射装置のいずれかが、前記空間光変調器によって生成された変調画像をなす光を投射する投射光学系を、さらに備えるようにしてもよい。
【００２１】
本発明による第１の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第１〜第４の投射装置のいずれかと、
前記空間光変調器によって生成された変調画像を投影されるスクリーンと、を備える。
【００２２】
本発明による第１の照明装置は、
ホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記ホログラム記録媒体で回折されたコヒーレント光が入射する位置に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する、照明装置。
【００２３】
本発明による第１の照明装置が、前記ホログラム記録媒体で回折されたコヒーレント光が、前記偏光ビームスプリッターで反射した後に入射する位置に配置された１／４波長板を、さらに備えるようにしてもよい。
【００２４】
本発明による第２の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第１の照明装置のいずれかと、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光によって照明されるスクリーンと、を備え、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記スクリーン上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っている、投射型映像表示装置。
【００２５】
本発明による第２の照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記光拡散素子で進行方向を変化させられたコヒーレント光が入射する位置に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する、照明装置。
【００２６】
本発明による第２の照明装置において、前記光拡散素子はレンズアレイであってもよい。
【００２７】
本発明による第２の照明装置が、前記光拡散素子で進行方向を変化させられたコヒーレント光が、前記偏光ビームスプリッターで反射した後に入射する位置に配置された１／４波長板を、さらに備えるようにしてもよい。
【００２８】
本発明による第３の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第２の照明装置のいずれかと、
前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光によって照明されるスクリーンと、を備え、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記スクリーン上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っている。
【００２９】
本発明による第３の照明装置は、
散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、重なる位置に像を再生するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記像が再生される位置までの光路における前記光学素子と前記像が再生される位置との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する。
【００３０】
本発明による第３の照明装置が、前記照射装置から前記像が再生される位置までの光路における前記偏光ビームスプリッターと前記像が再生される位置との間に配置された１／４波長板を、さらに備えるようにしてもよい。
【００３１】
本発明による第４の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第３の照明装置のいずれかと、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光によって再生される像と重なる位置に配置されたスクリーンと、を備える。
【００３２】
本発明による第４の照明装置は、
入射光の進行方向を変化させるレンズアレイを、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記レンズアレイ上を走査し、且つ、前記レンズアレイの各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記被照明領域までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する。
【００３３】
本発明による第４の照明装置が、前記照射装置から前記被照明領域までの光路における前記偏光ビームスプリッターと前記被照明領域との間に配置された１／４波長板を、さらに備えるようにしてもよい。
【００３４】
本発明による第５の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第４の照明装置のいずれかと、
前記被照明領域と重なる位置に配置されたスクリーンと、を備える。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、映像を投射する面上でのスペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、一実施の形態としての照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示された照明装置を示す図である。
【図３】図３は、図２の照明装置の光学素子をなすホログラム記録媒体を作製するための露光方法を説明するための図である。
【図４】図４は、図３の露光方法を経て作製されたホログラム記録媒体の作用を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示された照明装置の作用を説明するための斜視図である。
【図６】図６は、光学素子の一変形例を説明するための図であって、光学素子を対応する被照明領域とともに示す平面図である。
【図７】図７は、図５に対応する図であって、照明装置の一変形例およびその作用を説明するための斜視図である。
【図８】図８は、図２に対応する図であって、照明装置の他の変形例およびその作用を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１〜図８は、本発明の一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置、並びに、その変形例を説明するための図である。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００３８】
〔一実施の形態〕
まず、図１〜図５を参照して、一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置について説明する。その後、図６〜図８を適宜参照しながら、一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置に対する変形の一例について説明する。
【００３９】
まず、コヒーレント光を投射する照明装置および投射装置を含み且つスペックルを目立たなくさせることができる投射型映像表示装置の構成を、主として図１〜図５を参照して説明する。
【００４０】
図１に示す投射型映像表示装置１０は、スクリーン１５と、コヒーレント光からなる映像光を投射する投射装置２０と、を有している。投射装置２０は、仮想面上に位置する被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明する照明装置４０と、被照明領域ＬＺと重なる位置に配置され照明装置４０によってコヒーレント光で照明される空間光変調器３０と、空間光変調器３０からのコヒーレント光をスクリーン１５に投射する投射光学系２５と、を有している。
【００４１】
空間光変調器３０は、照明装置４０によって面状に照明され、変調画像を形成する。空間光変調器３０によって形成された変調画像（映像光）は、投射光学系２５によって、等倍で或いは変倍されてスクリーン１５へ投射される。これにより、変調画像がスクリーン１５上に等倍で或いは変倍（通常、拡大）されて表示され、観察者は当該画像を観察することができる。
【００４２】
一具体例として添付図においては、空間光変調器３０として、上述した特許文献２と同様に、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などのＭＥＭＳ素子を用いた態様を示している。ＤＭＤなどのＭＥＭＳ素子は、反射型空間変調器（反射型のマイクロディスプレイ）である。反射型のマイクロディスプレイでは、空間光変調器３０での反射光によって変調画像が形成され、空間光変調器３０へ照明装置４０からコヒーレント光が照射される面と、空間光変調器３０から変調画像をなす映像光が進みでる面が、同一の面となる。
【００４３】
加えて、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）に代表されるように多くの反射型空間光変調器では、映像を形成しない光（いわゆる、捨て光）を、映像を形成する光とは異なる方向に、反射する。すなわち、反射型空間光変調器では、空間光変調器３０へ照明装置４０からコヒーレント光が照射される面と、空間光変調器３０から変調画像をなす映像光が進みでる面と、空間光変調器３０から変調画像を形成しない捨て光が進みでる面と、が同一となっている。この結果、空間光変調器の前方に、各光を誘導する或いは各光に光学作用を及ぼすための光学素子を配置する必要が生じ、空間光変調器の前方における光路の取り回しを適宜調整する必要が生じる。
【００４４】
従来、一対のプリズムを空隙を設けて空間光変調器の前方に配置し、このプリズムの空隙との界面での全反射によって照明光の進行方向を変更することが提案されてきた。このような一対のプリズムからなる偏向素子によれば、理論的には、所望の光を全反射によって光量損失無しに偏向することができるとともに、その一方で全反射条件を満たさないその他の光を透過させることができ、空間光変調器の前方における限られたスペースの有効利用を図ることが可能となる。ただし、以下に詳述していく本実施の形態に対してこの一対のプリズムを偏向素子として用いた場合、スペックルの発生を効果的に抑制するための構成との関係において、多量の光量損失が生じてしまう可能性がある。そこで、ここで説明する形態では、詳しくは後述するように、このような点も考慮されており、一対のプリズムを用いる従前の方法と比較して、光量損失を極めて効果的に防止しながら各光を誘導することと、スペックルの発生を効果的に抑制することと、の両方を可能にしている。
【００４５】
なお、ここで使用され得る空間光変調器３０は、反射型空間変調器（反射型のマイクロディスプレイ）に限られず、透過型空間光変調器（透過型のマイクロディスプレイ）によっても構成され得る。既知のいずれの空間光変調器を空間光変調器３０として用いた場合でも、後述するように、スペックルを目立たなくさせることができる。また、透過型の空間変調器を用いた場合であっても、後述するように、空間光変調器に入射する照明光の光路を、当該光の光量損失を効果的に抑制しながら、調整することができる。
【００４６】
また、空間光変調器３０の入射面は、照明装置４０によってコヒーレント光を照射される被照明領域ＬＺと同一の形状および大きさであることが好ましい。この場合、照明装置４０からのコヒーレント光を、スクリーン１５への映像の表示に高い利用効率で利用することができるからである。
【００４７】
スクリーン１５は、透過型スクリーンとして構成されていてもよいし、反射型スクリーンとして構成されていてもよい。スクリーン１５が反射型スクリーンとして構成されている場合には、観察者は、スクリーン１５に関して投射装置２０と同じ側から、スクリーン１５で反射されるコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。一方、スクリーン１５が透過型スクリーンとして構成されている場合、観察者は、スクリーン１５に関して投射装置２０とは反対の側から、スクリーン１５を透過したコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。
【００４８】
ところで、スクリーン１５に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。ただし、ここで説明する投射型映像表示装置１０では、以下に説明する照明装置４０が、時間的に角度変化するコヒーレント光で、空間光変調器３０が重ねられている被照明領域ＬＺを照明するようになっている。より具体的には、以下に説明する照明装置４０は、コヒーレント光からなる拡散光で被照明領域ＬＺを照明するが、この拡散光の入射角度が経時的に変化していく。この結果、スクリーン１５上でのコヒーレント光の拡散パターンも時間的に変化するようになり、コヒーレント光の拡散で生じるスペックルが時間的に重畳されて目立たなくなる。以下、このような照明装置４０について、さらに詳細に説明する。
【００４９】
図１および図２に示された照明装置４０は、コヒーレント光を照射する照射装置６０と、照射装置から照射されるコヒーレント光を拡散させて拡げる光学素子５０と、光学素子５０で拡げられた光の進行方向を偏向して被照明領域ＬＺに向ける偏向素子としての偏向ビームスプリッター（偏向素子）７０と、を有している。また、図示された照明装置４０は、照射装置６０からの光の空間光変調器３０（被照明領域ＬＺ）までの光路における偏光ビームスプリッター７０と空間光変調器３０との間に配置された１／４波長板７５を、さらに有している。光学素子５０は、光拡散素子乃至光拡散要素として機能するホログラム記録媒体５５、とりわけ、散乱板６の像５を再生し得るホログラム記録媒体５５を含んでいる。図示する例では、光学素子５０はホログラム記録媒体５５から形成されている。
【００５０】
図２に示すように、光学素子５０をなしているホログラム記録媒体５５は、照射装置６０から照射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体５５は、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板６の像５を再生することができるようになっている。
【００５１】
一方、照射装置６０は、コヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０へコヒーレント光を照射する。したがって、ある瞬間に、照射装置６０によってコヒーレント光を照射されているホログラム記録媒体５５上の領域は、ホログラム記録媒体５５の表面の一部分であって、とりわけ図示する例では、点と呼ばれるべき微小領域となっている。
【００５２】
そして、照射装置６０から照射されてホログラム記録媒体５５上を走査するコヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上の各位置（各点または各領域（以下、同じ））に、当該ホログラム記録媒体５５の回折条件を満たすような入射角度で、入射するようになっている。照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明する。とりわけここで説明する形態では、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５で回折されて同一の被照明領域ＬＺを照明するようになっている。より詳細には、図２に示すように、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、互いに重なる位置に重ねて散乱板６の像５を再生するようになっている。さらに、本実施の形態では、散乱板６の像５を再生する再生光は、偏向素子としての偏光ビームスプリッター７０によってその進行方向を曲げられて、被照明領域ＬＺに向かうようになる。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、次に、偏光ビームスプリッター７０で反射され、空間光変調器３０が配置された被照明領域ＬＺと重なる位置に散乱板６の像５を再生するようになる。
【００５３】
このようなコヒーレント光の回折作用を可能にするホログラム記録媒体５５として、図示する例では、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラムが用いられている。このホログラム記録媒体５５は、図３に示すように、実物の散乱板６からの散乱光を物体光Ｌｏとして用いて作製されている。図３には、ホログラム記録媒体５５をなすようになる感光性を有したホログラム感光材料５８に、互いに干渉性を有したコヒーレント光からなる参照光Ｌｒと物体光Ｌｏとが露光されている状態が、示されている。
【００５４】
参照光Ｌｒは、例えば、特定波長域のレーザ光を発振するレーザ光源からのレーザ光が用いられており、レンズからなる集光素子７を透過してホログラム感光材料５８に入射する。図３に示す例では、参照光Ｌｒをなすようになるレーザ光が、集光素子７の光軸と平行な平行光束として、集光素子７へ入射する。参照光Ｌｒは、集光素子７を透過することによって、それまでの平行光束から収束光束に整形（変換）され、ホログラム感光材料５８へ入射する。この際、収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰは、ホログラム感光材料５８を越えた位置にある。すなわち、ホログラム感光材料５８は、集光素子７と、集光素子７によって集光された収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰと、の間に配置されている。
【００５５】
次に、物体光Ｌｏは、たとえばオパールガラスからなる散乱板６からの散乱光として、ホログラム感光材料５８に入射する。ここでは作製されるべきホログラム記録媒体５５が反射型なので、物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒとは反対側の面からホログラム感光材料５８へ入射する。物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒと干渉性を有している必要がある。したがって、例えば、同一のレーザ光源から発振されたレーザ光を分離させて、分離させられた一方を上述の参照光Ｌｒとして利用し、他方を物体光Ｌｏとして使用することができる。
【００５６】
図３に示す例では、散乱板６の板面への法線方向と平行な平行光束が、散乱板６へ入射して散乱され、そして、散乱板６を透過した散乱光が物体光Ｌｏとしてホログラム感光材料５８へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板６として用いた場合に、散乱板６からの物体光Ｌｏが、ホログラム感光材料５８に概ね均一な光量分布で入射することが可能となる。またこの方法によれば、散乱板６による散乱の度合いにも依存するが、ホログラム感光材料５８の各位置に、散乱板６の出射面６ａの全域から概ね均一な光量で参照光Ｌｒが入射しやすくなる。このような場合には、得られたホログラム記録媒体５５の各位置に入射した光が、それぞれ、散乱板６の像５を同様の明るさで再生すること、および、再生された散乱板６の像５が概ね均一な明るさで観察されることが実現され得る。
【００５７】
以上のようにして、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏがホログラム記録材料５８に露光されると、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏが干渉してなる干渉縞が生成され、この光の干渉縞が、何らかのパターン、一例として体積型ホログラムにおける屈折率変調パターンとして、ホログラム記録材料５８に記録される。その後、ホログラム記録材料５８の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録材料５５が得られる。
【００５８】
図４には、図３の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体５５の回折作用（再生作用）が示されている。図４に示すように、図３のホログラム感光材料５８から形成されたホログラム記録媒体５５は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Ｌｒの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。すなわち、図４に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する焦点ＦＰの相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体５５に対して位置する基準点ＳＰから発散し、露光工程時における参照光Ｌｒと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Ｌａとして、ホログラム記録媒体５５に回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体５０に対する特定の位置に、散乱板６の再生像５を生成することができる。
【００５９】
この際、散乱板６の再生像５を生成する再生光、すなわち再生照明光Ｌａをホログラム記録媒体５５で回折してなる光Ｌｂは、露光工程時に散乱板６からホログラム感光材料５８へ向かって進んでいた物体光Ｌｏの光路を逆向きに進む光として散乱板６の像５の各点を再生することができる。そして、上述したように、また図３に示すように、露光工程時に散乱板６の出射面６ａの各位置から出射する散乱光Ｌｏが、それぞれ、ホログラム感光材料５８の概ね全領域に入射するように拡散している（広がっている）。すなわち、ホログラム感光材料５８上の各位置には、散乱板６の出射面６ａの全領域からの物体光Ｌｏが入射し、結果として、出射面６ａ全体の情報がホログラム記録媒体５５の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図４に示された、再生照明光Ｌａとして機能する基準点ＳＰからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板６の像５を、互いに同一の位置に再生することができる。
【００６０】
ただし、図１および図２に示されているように、このようなホログラム記録媒体５５を光学素子５０として含む本実施の形態の照明装置４０では、ホログラム記録媒体５５によって回折された再生光Ｌｂが、偏光ビームスプリッター７０によってその進行方向を偏向され、空間光変調器３０が配置された被照明領域ＬＺと重なる位置に、散乱板６の像５を再生するようになる。すなわち、照明装置４０に組み込まれたホログラム記録媒体５５によって再生される像５は、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになる当該ホログラム記録媒体５０に対する特定の領域ＳＺ（図４参照）とは異なる、被照明領域ＬＺに重なるように位置するようになる。
【００６１】
ここで、偏光ビームスプリッター７０とは、一方向に振動する一方の直線偏光成分を反射させ、前記一方向と直交する他方向に振動する他方の直線偏光成分を透過させる、光学素子である。図示された例において、偏光ビームスプリッター７０は、二つの直角プリズムを互いの斜面が接触するようにして接着してなる直方体形状、より典型的には立方体形状を有している。この偏光ビームスプリッター７０において、直角プリズムの斜面に相当する部分が、一方向に振動する直線偏光成分を反射させる反射面７１として、機能する。
【００６２】
そして、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図３参照）と同一の位置関係をなすようになる当該ホログラム記録媒体５０に対する特定の領域ＳＺ（図４参照）と、ホログラム記録媒体５５に対する被照明領域ＬＺとは、偏光ビームスプリッター７０の反射面７１を対称面として面対称な位置関係となっている。このような点を考慮して、光学素子５０のホログラム記録材料５５および偏光ビームスプリッター７０が、被照明領域ＬＺに対して位置決めされている。これにより、ホログラム記録材料５５によって散乱板６の像が被照明領域ＬＺと重なる位置に再生され、被照明領域ＬＺに重ねられた空間光変調器３０が照明装置４０からのコヒーレント光によって照明されるようになる。
【００６３】
なお、図２に示された例では、走査デバイス６５は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａを有した反射デバイス６６を含んでいる。より具体的に説明すると、反射デバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａとしてのミラーを有したミラーデバイスとして、構成されている。そして、図２および図５に示すように、このミラーデバイス６６は、ミラー６６ａの配向を変化させることによって、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させるようになっている。この際、図２に示すように、ミラーデバイス６６は、概ね、基準点ＳＰにおいてレーザ光源６１ａからコヒーレント光を受けるようになっている。このため、ミラーデバイス６６で進行方向を最終調整されたコヒーレント光は、基準点ＳＰからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光Ｌａ（図４参照）として、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射し得る。結果として、照射装置６０からのコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体５５上の各位置に入射したコヒーレント光が同一の輪郭を有した散乱板６の像５を同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生するようになる。
【００６４】
また、図２に示されたミラーデバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１に沿ってミラー６６ａを回動させるように、構成されている。図５は、図２に示された照明装置４０の構成を斜視図として示している。図５に示された例では、ミラー６６ａの回動軸線ＲＡ１は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系、つまり、ＸＹ平面がホログラム記録媒体５５の板面と平行となるＸＹ座標系のＹ軸と、平行に延びている。そして、ミラー６６ａが、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行な軸線ＲＡ１を中心として回動するため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＸ軸と平行な方向に往復動するようになる。すなわち、図５に示された例では、照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を直線経路に沿って走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。
【００６５】
ところで、実際上の問題として、ホログラム記録媒体５５を作成する際、ホログラム記録材料５８が収縮する場合がある。このような場合、ホログラム記録材料５８の収縮を考慮して、照射装置６０から光学素子５０に照射されるコヒーレント光の入出射角度が調整されることが好ましい。したがって、コヒーレント光源６１ａで生成するコヒーレント光の波長は、図３の露光工程（記録工程）で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていてもよい。
【００６６】
また、同様の理由から、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射する光の進行方向も、基準点ＳＰからの発散光束に含まれる一光線と厳密に同一の経路を取っていなくとも、被照明領域ＬＺに像５を再生することができる。実際に、図２および図５に示す例では、走査デバイス６５をなすミラーデバイス６６のミラー（反射面）６６ａは、必然的に、その回動軸線ＲＡ１からずれる。したがって、基準点ＳＰを通過しない回動軸線ＲＡ１を中心としてミラー６６ａを回動させた場合、ホログラム記録媒体５５へ入射する光は、基準点ＳＰからの発散光束をなす一光線とはならないことがある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置６０からのコヒーレント光によって、被照明領域ＬＺに重ねて像５を実質的に再生することができる。
【００６７】
ところで、上述したように、本実施の形態における空間光変調器３０は反射型として構成されている。また、偏光ビームスプリッター７０と空間光変調器３０との間には１／４波長板７５が設けられている。空間光変調器３０で反射されて変調画像を形成するようになる映像光は、空間光変調器３０へ入射する前と、空間光変調器３０で反射された後と、の合計２回、１／４波長板７５を透過することになる。したがって、偏光ビームスプリッター７０の反射面７１で反射された一方の直線偏光成分の光は、変調画像をなす映像光として偏光ビームスプリッター７０へ再度入射する際に、その振動方向が９０°ずれた他方の直線偏光成分となっている。このため、図１に示されているように、空間光変調器３０で反射された映像光は、偏光ビームスプリッター７０を透過した後、投射光学系２５を経て、スクリーン１５上へ投影されるようになる。
【００６８】
なお、偏光ビームスプリッター７０が直方体形状となっている場合、或いは、図示された例のように立方体形状となっている場合には、この偏光ビームスプリッター７０を透過する他方の直線偏光成分の進行方向は、偏光ビームスプリッター７０の透過前後で変化することなく、維持される。
【００６９】
一方、このようなホログラム記録媒体５５からなる光学素子５０にコヒーレント光を照射する照射装置６０は、次のように構成され得る。図１および図２に示された例において、照射装置６０は、特定波長域のコヒーレント光を生成するレーザ光源６１ａと、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光の進行方向を変化させる走査デバイス６５と、を有している。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定とはならないよう種々の方向へ向ける。この結果、走査デバイス６５で進行方向を変化させられるコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５の入射面上を走査するようになる。
【００７０】
ところで、上述したように、偏光ビームスプリッター７０で反射された一方の偏光成分の光のみが、被照明領域ＬＺに入射し、空間光変調器３０での変調画像の形成に用いられ得る。すなわち、偏光ビームスプリッター７０は、単なる光の進行方向を変化させる偏向素子として機能するだけでなく、二つの直交する直線偏光成分を分離させる機能し、結果として、偏光ビームスプリッター７０に入射した他方の偏光成分の光は、被照明領域ＬＺの照明に用いられ得ず、さらには、迷光となり得る。
【００７１】
その一方で、レーザ光源６１ａに代表されるコヒーレント光を発振する光源は、振動方向が一定となっている直線偏光成分の光を生成することができる。そして、照射装置６０の光源６１ａは、光学素子５０を経て偏光ビームスプリッター７０へ入射した際に当該偏光ビームスプリッター７０で反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を生成するようになっている。このような態様によれば、無偏光の光を用いる場合と比較して、照射装置６０からのコヒーレント光の利用効率を約２倍に上昇させることができる。また、特定の偏光成分の光を発振し得るコヒーレント光源６１ａと偏光ビームスプリッター７０との組み合わせを用いている本実施の形態とは異なり、全反射を利用したプリズムを用いている従前の方法では、当該プリズムに入射する散乱光のすべて全反射条件を満たすわけではなく、多くの光量損失が生じ得る。したがって、このような従前の方法と比較しても、本実施の形態によれば、被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）の前方空間を有効に利用しながら、且つ、照射装置６０からのコヒーレント光の利用効率を効果的に向上せることができる。
【００７２】
次に、以上の構成からなる照明装置４０、投射装置２０および投射型映像表示装置１０の作用について説明する。
【００７３】
まず、照射装置６０は、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０へコヒーレント光を照射する。具体的には、レーザ光源６１ａで一定方向に沿って進む特定波長のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス６５で進行方向を変えられる。走査デバイス６５は、ホログラム記録媒体５５上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５での回折によって同一の位置に重なるようにして散乱板６の像５を再生することができる。
【００７４】
ただし、図１および図２に示すように、散乱板６の像５を再生する再生光Ｌａが、ホログラム記録媒体５５から進み出る方向には偏光ビームスプリッター７０が配置されている。また、照射装置６０は、光学素子５０を経て偏光ビームスプリッター７０へ入射した際に当該偏光ビームスプリッター７０で反射されるようになる直線偏光成分のコヒーレント光を照射するようになっている。したがって、ホログラム記録媒体５５で回折されてなる再生光Ｌｂは、偏光ビームスプリッター７０で反射され、その進行方向を偏向して被照明領域ＬＺに重ねて散乱板６の像５を再生する。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散され（拡げられ）、その後、偏光ビームスプリッター７０によって偏向されて、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる。このようにして、照明装置４０は、被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明するようになる。
【００７５】
図１に示すように、投射装置２０においては、照明装置４０の被照明領域ＬＺと重なる位置に反射型の空間光変調器３０が配置されている。このため、空間光変調器３０は、照明装置４０によって面状に照明され、画素毎にコヒーレント光の反射を制御することにより、変調画像を形成するようになる。
【００７６】
反射型の空間光変調器３０で形成された変調画像は、再度、偏光ビームスプリッター７０に向かう。ここで、偏光ビームスプリッター７０と空間光変調器３０（被照明領域ＬＺ）との間には、１／４波長板７５が配置されており、空間光変調器３０での反射によって偏光ビームスプリッター７０に進むコヒーレント光は、二回、１／４波長板７５を透過する。したがって、偏光ビームスプリッター７０に再入射する変調画像をなすコヒーレント光は、光学素子５０で偏向され偏光ビームスプリッター７０へ向かう光と比較して、１／２波長分だけ、すなわち、９０°振動方向が変化している。つまり、偏光ビームスプリッター７０に再入射する変調画像をなすコヒーレント光は、偏光ビームスプリッター７０を透過し得る他方の直線偏光成分の光となっている。
【００７７】
このため、変調画像をなす光（映像光）は、偏光ビームスプリッター７０を透過し、投射光学系２５によってスクリーン１５に投射される。スクリーン１５に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。ただし、この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。
【００７８】
しかしながら、ここで説明してきた基本形態における照明装置４０によれば、次に説明するように、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
【００７９】
前掲の非特許文献１によれば、スペックルを目立たなくさせるには、偏光・位相・角度・時間といったパラメータを多重化し、モードを増やすことが有効であるとされている。ここでいうモードとは、互いに無相関なスペックルパターンのことである。例えば、複数のレーザ光源から同一のスクリーンに異なる方向からコヒーレント光を投射した場合、レーザ光源の数だけ、モードが存在することになる。また、同一のレーザ光源からのコヒーレント光を、時間を区切って異なる方向から、スクリーンに投射した場合、人間の目で分解不可能な時間の間にコヒーレント光の入射方向が変化した回数だけ、モードが存在することになる。そして、このモードが多数存在する場合には、光の干渉パターンが無相関に重ねられ平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルが目立たなくなるものと考えられている。
【００８０】
上述した照射装置６０では、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体５５上を走査するようにして、光学素子５０に照射される。また、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、同一の被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明するが、当該被照明領域ＬＺを照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。そして、コヒーレント光が入射するホログラム記録媒体５５上の位置が経時的に変化するため、被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。
【００８１】
被照明領域ＬＺを基準にして考えると、被照明領域ＬＺ内の各位置には絶えずコヒーレント光が入射してくるが、その入射方向は、図１に矢印Ａ１で示すように、常に変化し続けることになる。結果として、空間光変調器３０の透過光によって形成された映像の各画素をなす光が、図１に矢印Ａ２で示すように経時的に光路を変化させながら、スクリーン１５の特定の位置に投射されるようになる。
【００８２】
なお、コヒーレント光はホログラム記録媒体５５上を連続的に走査する。これにともなって、照射装置６０から被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化するとともに、投射装置２０からスクリーン１５へのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、投射装置２０からスクリーン１５へのコヒーレント光の入射方向が僅か（例えば０．数°）だけ変化すれば、スクリーン１５上に生じるスペックルのパターンも大きく変化し、無相関なスペックルパターンが十分に重畳されることになる。加えて、実際に市販されているＭＥＭＳミラーやポリゴンミラー等の走査デバイス６５の周波数は通常数百Ｈｚ以上であり、数万Ｈｚにも達する走査デバイス６５も珍しくない。
【００８３】
以上のことから、上述してきた基本形態によれば、映像を表示しているスクリーン１５上の各位置において時間的にコヒーレント光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察されることになる。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、スクリーン１５に表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
【００８４】
なお、人間によって観察される従来のスペックルには、スクリーン１５上でのコヒーレント光の散乱を原因とするスクリーン側でのスペックルだけでなく、スクリーンに投射される前におけるコヒーレント光の散乱を原因とする投射装置側でのスペックルも発生し得る。この投射装置側で発生したスペックルパターンは、空間光変調器３０を介してスクリーン１５上に投射されることによって、観察者に認識され得るようにもなる。しかしながら、上述してきた本実施の形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器３０が重ねられた被照明領域ＬＺの全域を照明するようになる。すなわち、ホログラム記録媒体５５が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域ＬＺ、さらには、空間光変調器３０を介してスクリーン１５を照明するようになる。このようなホログラム記録媒体５５での新たな波面の形成により、投射装置側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。
【００８５】
ところで、前掲の非特許文献１には、スクリーン上に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト（単位％）という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべきテストパターン映像を表示した際に、スクリーン上に実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、スクリーン上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることを示す。
【００８６】
図１〜図５を参照しながら説明してきた基本形態の投射型映像表示装置１０について、スペックルコントラストを測定したところ、３．０％となった（条件１）。また、上述の光学素子５０として、反射型の体積型ホログラムに代えて、特定の再生照明光を受けた場合に散乱板６の像５を再生し得るように計算機を用いて設計された凹凸形状を有する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）としてのレリーフ型ホログラムを用いた場合についてのスペックルコントラストは３．７％となった（条件２）。ＨＤＴＶ（高精細テレビ）の映像表示用途にて、観察者が肉眼観察した場合に輝度ムラ模様がほとんど認識できないレベルとして、スペックルコントラスト６．０％以下という基準（たとえば、ＷＯ／２００１／０８１９９６号公報参照）が示されているが、上述してきた基本形態はこの基準を十分に満たしている。また、実際に肉眼観察したところ、視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
【００８７】
一方、レーザ光源からのレーザ光を平行光束に整形して空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５や光学素子５０を介さず、レーザ光源６１ａからのコヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは２０．７％となった（条件３）。この条件下では、肉眼観察により、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察された。
【００８８】
また、光源６１ａを緑色のＬＥＤ（非コヒーレント光源）に交換し、このＬＥＤ光源からの光を空間光変調器３０に入射させた場合、すなわち、図１に示された投射型映像表示装置１０の空間光変調器３０に、走査デバイス６５、光学素子５０、偏光ビームスプリッター７０および１／４波長板７５を介さず、ＬＥＤ光源からの非コヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは４．０％となった（条件４）。この条件下では、肉眼観察で視認され得る程度の輝度ムラ（明るさのムラ）は発生していなかった。
【００８９】
条件１および条件２の結果が、条件３の結果よりも極めて良好であり、さらに、条件４の測定結果と比較しても良好となった。既に述べたとおり、スペックルの発生という問題は、実用上、レーザ光などのコヒーレント光源を用いた場合に生じる固有の問題であり、ＬＥＤなどの非コヒーレント光源を用いた装置では、考慮する必要のない問題である。加えて、条件１および条件２では、条件４と比較して、スペックル発生の原因となり得る光学素子５０が追加されている。これらの点から、条件１および条件２によれば、スペックル不良に十分に対処することができたと言える。
【００９０】
加えて、上述してきた実施の形態によれば、次の利点を享受することもできる。
【００９１】
上述してきた実施の形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子５０が、照射装置６０から照射されるコヒーレント光のビーム形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。
【００９２】
また、上述してきた実施の形態によれば、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の位置に、散乱板６の像５を生成するとともに、当該像５に重ねて空間光変調器３０が配置されている。このため、ホログラム記録媒体５５で回折された光を、高効率で、映像形成のために利用することが可能となり、光源６１ａからの光の利用効率の面においても優れる。
【００９３】
さらに、昨今では照明装置を含んだ装置の小型化への要望が強く、この要望に応じるため、装置内において、照明光の光路を適宜調整する必要が生じている。従来、このような必要に対して、照明光の光路中に一対のプリズムを空隙を設けて配置し、このプリズムの空隙との界面での全反射によって照明光の進行方向を変更することが行われている。このような一対のプリズムによれば、所望の光を全反射によって光量損失無しに偏向することができるとともに、その一方で全反射条件を満たさないその他の光を透過させることができ、限られたスペースの有効利用は可能となる。
【００９４】
ただし、上述した実施の形態では、光学素子５０を経て偏向素子に散乱光が入射し、この散乱光の散乱パターンは経時的に変化する。すなわち、偏向素子の各位置への入射光の入射角度が経時的に変化するようになる。したがって、この一対のプリズムを偏向素子として上述した本実施の形態に適用した場合、プリズムでの全反射条件を満たさない光も多く生じるようになる。結果として、無視し得ない程度の光量損失が生じるとともに、装置内に迷光が発生してしまうことにもなる。
【００９５】
一方、上述した実施の形態よれば、偏向素子として、偏光ビームスプリッター７０が用いられており、且つ、照射装置６０の光源６１ａは、光学素子５０を経て偏光ビームスプリッター７０へ入射した際に当該偏光ビームスプリッター７０で反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を生成するようになっている。この結果、本実施の形態によれば、照射装置６０からのコヒーレント光の利用効率を効果的に向上せながら、被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）に入射する光の光路を制御して被照明領域ＬＺ（空間光変調器３０）付近の限られた空間を有効に利用することができる。
【００９６】
〔上述した一実施の形態への変形〕
図１〜５に例示された一具体例に基づいて説明してきた基本形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
【００９７】
（照明装置）
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。したがって、この照明装置４０を種々の態様で有用に使用することができる。例えば、照明装置４０を単なる照明として用いることができ、この場合、明るさのムラ（輝度ムラ、ちらつき）を目立たなくさせることができる。
【００９８】
とりわけ、上述した実施の形態においては、反射型の空間光変調器３０との組み合わせにおいて照明装置４０を用いる例を説明し、この例において、空間光変調器３０からの反射光が偏光ビームスプリッター７０を透過し得るように、１／４波長板７５を設けていた。しかしながら、偏光ビームスプリッター７０で反射されて被照明領域ＬＺに向かう光が、偏光ビームスプリッター７０へ再入射し且つ当該偏光ビームスプリッター７０を透過する必要がない場合には、１／４波長板７５を省略することができる。このような変形例においても、上述した従前の方法と比較して、照射装置６０からのコヒーレント光の利用効率を効果的に向上せながら、被照明領域ＬＺに入射する光の光路を制御して被照明領域ＬＺ付近の限られた空間を有効に利用することができる。
【００９９】
また、上述した照明装置４０をスキャナ、一例として、像読み取り装置用の照明として用いてもよい。このような例においては、照明装置４０の被照明領域ＬＺ上にスキャンされるべき対象物を配置することにより、当該対象物上に生じるスペックルを目立たなくさせることができる。結果として、従来必要であった像補正手段等を不要にすることもできる。
【０１００】
照明装置４０がスキャナに組み込まれる場合には、照明装置４０による被照明領域ＬＺが、上述した形態と同様に、面であってもよい。あるいは、照明装置４０による被照明領域ＬＺが一方向に延びる細長い領域（線状とも呼ばれるような領域）であってもよい。この場合、スキャナに組み込まれた照明装置４０が、前記一方向と直交する方向に沿って、対象物に対して相対移動することにより、二次元的な像情報を読み取ることも可能となる。
【０１０１】
またさらに、図６に示すように、光学素子５０が、重ならないようにして並べて配置された複数のホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・を含んでいても良い。図６に示された各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・は、それぞれ短冊状に形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・は、それぞれ、重ならないようにして並べて配置された被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・に散乱板６の像５を生成する、言い換えると、被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・にコヒーレント光を照明するようになっている。各被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・は、一方向に延びる細長い領域（線状とも呼ばれるような領域）として形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。
【０１０２】
図６に示された例では、次のようにして、被照明領域ＬＺ−１，ＬＺ−２，・・・を照明するようにしてもよい。まず、照射装置６０は、コヒーレント光が第１のホログラム記録媒体５５−１の長手方向（前記一方向）に沿った経路を繰り返し走査するように、光学素子５０の第１のホログラム記録媒体５５−１へ当該コヒーレント光を照射する。第１のホログラム記録媒体５５−１の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、第１の照明領域ＬＺ−１に重ねて線状あるいは細長状の散乱板６の像５を再生し、当該第１の照明領域ＬＺ−１をコヒーレント光で照明するようになる。所定の時間が経過すると、照射装置６０は、第１のホログラム記録媒体５５−１に隣接する第２のホログラム記録媒体５５−２上にコヒーレント光を照射し、第１の被照明領域ＬＺ−１に代えて、第１の被照明領域ＬＺ−１に隣接する第２の被照明領域ＬＺ−２をコヒーレント光で照明する。以下、順に各ホログラム記録媒体にコヒーレント光を照射して、当該ホログラム記録媒体に対応する被照明領域をコヒーレント光で照明していく。このような方法によれば、照明装置を移動させることなく、二次元的な像情報を読み取ることが可能となる。
【０１０３】
（空間光変調器、投射光学系、スクリーン）
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置４０に起因したものである。そして、この照明装置４０を、種々の既知な空間光変調器、投射光学系、スクリーン等と組み合わせても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。この点から、空間光変調器、投射光学系、スクリーンは、例示したものに限られず、種々の既知な部材、部品、装置等を用いることができる。例えば、上述したように、空間光変調器３０が、液晶ディスプレイ等からなる透過型の空間光変調器として構成されていてもよい。
【０１０４】
（投射型映像表示装置）
また、ホログラム記録媒体５５が、空間光変調器３０の入射面に対応した形状を有した平面状の散乱板６を用いて、干渉露光法により作製される例を示したが、これに限られず、ホログラム記録媒体５５が、何らかのパターンを有した散乱板を用いて、干渉露光法により作製されてもよい。この場合、ホログラム記録媒体５５によって、何らかのパターンを持った散乱板の像が再生されるようになる。言い換えると、光学素子５０（ホログラム記録媒体５５）は、何らかのパターンを持った被照明領域ＬＺを照明するようになる。この光学素子５０を用いる場合、空間光変調器３０を、さらには投射光学系２５をも上述の基本形態から省き、スクリーン１５を被照明領域ＬＺと重なる位置に配置することによって、スクリーン１５上にホログラム記録媒体５５に記録された何らかのパターンを表示することが可能となる。この表示装置においても、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するように、照射装置６０が光学素子５０にコヒーレント光を照射することによって、スクリーン１５上でのスペックルを目立たなくさせることができる。
【０１０５】
（照射装置）
上述した形態では、照射装置６０が、レーザ光源６１ａと、走査デバイス６５と、を有する例を示した。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス６６からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス６５は、図７に示すように、ミラーデバイス６６のミラー（反射面６６ａ）が、第１の回動軸線ＲＡ１だけでなく、第１の回動軸線ＲＡ１と交差する第２の回動軸線ＲＡ２を中心としても回動可能となっていてもよい。図７に示された例では、ミラー６６ａの第２の回動軸線ＲＡ２は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行に延びる第１回動軸線ＲＡ１と、直交している。そして、ミラー６６ａが、第１軸線ＲＡ１および第２軸線ＲＡ２の両方を中心として回動可能なため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図７に示されているように、コヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰが円周上を移動するようにすることもできる。
【０１０６】
また、走査デバイス６５が、二以上のミラーデバイス６６を含んでいてもよい。この場合、ミラーデバイス６６のミラー６６ａが、単一の軸線を中心としてのみ回動可能であっても、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰを、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動させることができる。
【０１０７】
なお、走査デバイス６５に含まれるミラーデバイス６６ａの具体例としては、ＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー等を挙げることができる。
【０１０８】
また、走査デバイス６５は、反射によってコヒーレント光の進行方向を変化させる反射デバイス、一例として、上述してきたミラーデバイス６６以外のデバイスを含んで構成されていてもよい。例えば、走査デバイス６５が、屈折プリズムやレンズ等を含んでいていてもよい。
【０１０９】
そもそも、走査デバイス６５は必須ではなく、照射装置６０の光源６１ａが、光学素子５０に対して変位可能（移動、揺動、回転）に構成され、光源６１ａの光学素子に対する変位によって、光源６１ａから照射されたコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようにしてもよい。
【０１１０】
さらに、照射装置６０の光源６１ａが、線状光線として整形されたレーザ光を発振する前提で説明してきたが、これに限られない。とりわけ、上述した形態では、光学素子５０の各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子５０によって、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる光束に整形される。したがって、照射装置６０の光源６１ａから光学素子５０に照射されるコヒーレント光は精確に整形されていなくとも不都合は生じない。このため、光源６１ａから発生されるコヒーレント光は、発散光であってもよい。また、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の断面形状は、円でなく、楕円等であってもよい。さらには、光源６１ａから発生されるコヒーレント光の横モードがマルチモードであってもよい。
【０１１１】
なお、光源６１ａが発散光束を発生させる場合、コヒーレント光は、光学素子５０のホログラム記録媒体５５に入射する際に、点ではなくある程度の面積を持った領域に入射することになる。この場合、ホログラム記録媒体５５で回折されて被照明領域ＬＺの各位置に入射する光は、角度を多重化されることになる。言い換えると、各瞬間において、被照明領域ＬＺの各位置には、或る程度の角度範囲の方向からコヒーレント光が入射する。このような角度の多重化によって、スペックルをさらに効果的に目立たなくさせることができる。
【０１１２】
さらに、上述した形態において、照射装置６０が、発散光束に含まれる一光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させる例を示したが、これに限られない。例えば、上述した形態において、走査デバイス６５が、コヒーレント光の光路に沿ってミラーデバイス６６の下流側に配置された集光レンズ６７を、さらに含むようにしてもよい。この場合、図８に示すように、発散光束を構成する光線の光路を進むミラーデバイス６６からの光が、集光レンズ６７によって、一定の方向に進む光となる。すなわち、照射装置６０は、平行光束を構成する光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させるようになる。このような例では、ホログラム記録媒体５５を作製する際の露光工程において、参照光Ｌｒとして、上述した収束光束に代えて、平行光束を用いることになる。このようなホログラム記録媒体５５は、より簡単に作製および複製することができる。
【０１１３】
上述した形態では、照射装置６０が単一のレーザ光源６１ａのみを有する例を示したが、これに限られない。例えば、照射装置６０が、同一波長域の光を発振する複数の光源を含んでいても良い。この場合、照明装置４０は、被照明領域ＬＺをより明るく照明することが可能となる。また、異なる固体のレーザ光源からのコヒーレント光は、互いに干渉性を有しない。したがって、散乱パターンの多重化がさらに進み、スペックルをさらに目立たなくさせることができる。
【０１１４】
また、照射装置６０が、異なる波長域のコヒーレント光を発生させる複数の光源を含んでいてもよい。この例によれば、単一レーザ光では表示することが困難な色を加法混色によって生成し、当該色で被照明領域ＬＺを照明することができる。また、この場合、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、空間光変調器３０が、例えばカラーフィルタを含んでおり、各波長域のコヒーレント光毎に変調画像の形成が可能である場合には、複数色で映像を表示することが可能となる。あるいは、空間光変調器３０がカラーフィルタを含んでいなくとも、照射装置６０が各波長域のコヒーレント光を時分割的に照射し、且つ、空間光変調器３０が、照射されている波長域のコヒーレント光に対応した変調画像を形成するように時分割的に作動する場合にも、複数色で映像を表示することが可能となる。とりわけ、投射装置２０または透過型映像表示装置１０において、照射装置６０が、赤色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、を含んでいる場合には、フルカラーで映像を表示することが可能となる。
【０１１５】
なお、光学素子５０に含まれるホログラム記録媒体５５は、波長選択性を有している。したがって、照射装置６０が異なる波長域の光源を含んでいる場合には、ホログラム記録媒体５５が、各光源で発生されるコヒーレント光の波長域にそれぞれ対応したホログラム要素を、積層した状態で、含むようにしてもよい。各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素は、例えば、図３および図４を参照しながら既に説明した方法において、露光用の光（参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏ）として、対応する波長域のコヒーレント光を用いることにより、作製され得る。また、各波長域のホログラム要素を積層してホログラム記録媒体５５を作製することに代え、各波長域のコヒーレント光からなる物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを、それぞれ同時にホログラム感光材料５８に露光して、単一のホログラム記録媒体５５によって、複数の波長域の光をそれぞれ回折するようにしてもよい。
【０１１６】
（光学素子）
上述した形態において、光学素子５０が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム５５からなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子５０は複数のホログラム記録媒体５５を含んでいてもよい。また、光学素子５０は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子５０は、透過型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。
【０１１７】
ただし、レリーフ（エンボス）型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、光量のロスあるいは意図しない新たなスペックル生成要因となる可能性があり、この点において体積型ホログラムの方が好ましい。体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率変調パターン（屈折率分布）としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。
【０１１８】
もっとも、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が光量のロスあるいは意図しない新たなスペックル生成要因となる可能性がある。この点において、ホログラム記録媒体５５としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムの方が好ましい。
【０１１９】
また、図３に示す露光工程では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、レンズを用いた記録を行うことにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。ただ、フーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を用いる場合には、像再生時にもレンズを使用してもよい。
【０１２０】
また、ホログラム記録媒体５５に形成されるべき縞状パターン、例えば屈折率変調パターンや凹凸パターンは、現実の物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを用いることなく、予定した再生照明光Ｌａの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られたホログラム記録媒体５５は、計算機合成ホログラムとも呼ばれる。また上述した変形例のように波長域の互いに異なる複数のコヒーレント光が照射装置６０から照射される場合には、計算機合成ホログラムとしてのホログラム記録媒体５５は、各波長域のコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられた複数の領域に平面的に区分けされ、各波長域のコヒーレント光は対応する領域で回折されて像を再生するようにしてもよい。
【０１２１】
さらに、上述した形態において、光学素子５０が、各位置に照射されたコヒーレント光を拡げて、当該拡げたコヒーレント光を用いて被照明領域ＬＺの全域を照明する光拡散素子乃至光拡散要素として、ホログラム記録媒体５５を、有している例を示したが、これに限られない。光学素子５０は、ホログラム記録媒体５５に代えて或いはホログラム記録媒体５５に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明する光拡散素子としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。光拡散素子として機能するレンズアレイのような具体例として、拡散機能を付与された全反射型または屈折型のフレネルレンズやフライアイレンズ等を挙げることができる。なお、本発明における光学素子における「拡散」とは、入射光を所定の方向に角度的に拡げて出射することを指し、回折光学素子やレンズアレイ等のように拡散角が十分に制御された場合のみならず、オパールガラス等の散乱粒子により出射角を拡げる場合も含まれるものとする。このような照明装置４０においても、照射装置６０が、レンズアレイからなる光拡散素子上をコヒーレント光が走査するようにして、光学素子５０にコヒーレント光を照射するようにし、且つ、照射装置６０から光学素子５０の各位置に入射したコヒーレント光が、光拡散素子をなすレンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域ＬＺを照明するよう、照射装置６０および光学素子５０を構成しておくことにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
【０１２２】
（照明方法）
上述した形態において、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するように、つまり拡げるように又は発散させるように構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するように、つまり拡げるように又は発散させるように構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明してもよい（図７を参照しながら、既に説明した態様）。
【０１２３】
また、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するように、つまり拡げるように又は発散させるように構成され、これにより、照明装置４０が一次元的な被照明領域ＬＺを照明するようにしてもよい。この態様において、照射装置６０によるコヒーレント光の走査方向と、光学素子のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子による拡散方向、すなわち光拡散素子によって拡げられる方向と、が平行となるようにしてもよい。
【０１２４】
さらに、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向または二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５やレンズアレイ等から構成される光拡散素子が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するように、つまり拡げるように又は発散させるように構成されていてもよい。この態様において、既に説明したように、光学素子５０がホログラム記録媒体５５またはレンズアレイ等から構成される複数の光拡散素子を有し、各光拡散素子に対応した被照明領域ＬＺを順に照明していくことによって、照明装置４０が二次元的な領域を照明するようにしてもよい。この際、各被照明領域ＬＺが、人間の目では同時に照明されているかのような速度で、順に照明されていってもよいし、あるいは、人間の目でも順番に照明していると認識できるような遅い速度で、順に照明されていってもよい。
【０１２５】
（変形例の組み合わせ）
なお、以上において上述した基本形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
５ 像
６ 散乱板
１０ 投射型映像表示装置
１５ スクリーン
２０ 投射装置
２５ 投射光学系
３０ 空間光変調器
４０ 照明装置
５０ 光学素子
５５，５５−１，５５−２，５５−３ ホログラム記録媒体
５８ ホログラム感光材料
６０ 照射装置
６１ 光源機構
６１ａ 光源、レーザ光源
６５ 走査デバイス
６６ ミラーデバイス（反射デバイス）
６６ａ ミラー（反射面）
７０ 偏向素子、偏光ビームスプリッター
７１ 反射面
７５ １／４波長板
ＬＺ，ＬＺ−１，ＬＺ−２，ＬＺ−３ 被照明領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
ホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記ホログラム記録媒体で回折されて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する、投射装置。
【請求項２】
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する、投射装置。
【請求項３】
前記光拡散素子はレンズアレイである、請求項２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記照明装置は、前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記偏光ビームスプリッターと前記空間光変調器との間に配置された１／４波長板を、さらに有し、
前記空間光変調器は、前記照明装置からの光を反射して変調画像を生成し、当該変調画像をなす光は、前記偏光ビームスプリッターを透過して、投射される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項５】
前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記光学素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記光源は、振動方向が一定となっている直線偏光のコヒーレント光を生成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項６】
前記空間光変調器によって生成された変調画像をなす光を投射する投射光学系を、さらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の投射装置と、
前記空間光変調器によって生成された変調画像を投影されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
【請求項８】
ホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記ホログラム記録媒体で回折されたコヒーレント光が入射する位置に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する、照明装置。
【請求項９】
前記ホログラム記録媒体で回折されたコヒーレント光が、前記偏光ビームスプリッターで反射した後に入射する位置に配置された１／４波長板を、さらに備える、請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の照明装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光によって照明されるスクリーンと、を備え、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記スクリーン上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っている、投射型映像表示装置。
【請求項１１】
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記光拡散素子で進行方向を変化させられたコヒーレント光が入射する位置に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する、照明装置。
【請求項１２】
前記光拡散素子はレンズアレイである、請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記光拡散素子で進行方向を変化させられたコヒーレント光が、前記偏光ビームスプリッターで反射した後に入射する位置に配置された１／４波長板を、さらに備える、請求項１１または１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光によって照明されるスクリーンと、を備え、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記スクリーン上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っている、投射型映像表示装置。
【請求項１】
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
ホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記ホログラム記録媒体で回折されて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する、投射装置。
【請求項２】
空間光変調器と、
前記空間光変調器を照明する照明装置と、を備え、
前記照明装置は、
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて前記空間光変調器を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記光学素子と前記空間光変調器との間に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射し、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記空間光変調器上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っており、
前記空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を用いて変調画像を生成する、投射装置。
【請求項３】
前記光拡散素子はレンズアレイである、請求項２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記照明装置は、前記照射装置からの光の前記空間光変調器までの光路における前記偏光ビームスプリッターと前記空間光変調器との間に配置された１／４波長板を、さらに有し、
前記空間光変調器は、前記照明装置からの光を反射して変調画像を生成し、当該変調画像をなす光は、前記偏光ビームスプリッターを透過して、投射される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項５】
前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記光学素子上を走査するようにする走査デバイスと、を有し、
前記光源は、振動方向が一定となっている直線偏光のコヒーレント光を生成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項６】
前記空間光変調器によって生成された変調画像をなす光を投射する投射光学系を、さらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の投射装置と、
前記空間光変調器によって生成された変調画像を投影されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。
【請求項８】
ホログラム記録媒体を含む光学素子と、
コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査し、且つ、前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記ホログラム記録媒体で回折されたコヒーレント光が入射する位置に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する、照明装置。
【請求項９】
前記ホログラム記録媒体で回折されたコヒーレント光が、前記偏光ビームスプリッターで反射した後に入射する位置に配置された１／４波長板を、さらに備える、請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の照明装置と、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光によって照明されるスクリーンと、を備え、
前記ホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記スクリーン上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っている、投射型映像表示装置。
【請求項１１】
入射光の進行方向を変化させる光拡散素子を、含む光学素子と、
コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査し、且つ、前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって進行方向を変化させられて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記コヒーレント光を前記光学素子へ照射する照射装置と、
前記光拡散素子で進行方向を変化させられたコヒーレント光が入射する位置に配置された偏光ビームスプリッターと、を有し、
前記照射装置は、前記光学素子を経て前記偏光ビームスプリッターへ入射した際に当該偏光ビームスプリッターで反射されるようになる偏光成分のコヒーレント光を照射する、照明装置。
【請求項１２】
前記光拡散素子はレンズアレイである、請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記光拡散素子で進行方向を変化させられたコヒーレント光が、前記偏光ビームスプリッターで反射した後に入射する位置に配置された１／４波長板を、さらに備える、請求項１１または１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光によって照明されるスクリーンと、を備え、
前記光拡散素子の各位置に入射したコヒーレント光によって照明される前記スクリーン上の領域は、少なくとも一部分において重なり合っている、投射型映像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３０１６７（Ｐ２０１２−２３０１６７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６９９８（Ｐ２０１１−９６９９８）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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