JP4245041B2 - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクタ、特に、レーザ光を用いる照明装置の技術に関する。

コヒーレント光であるレーザ光を拡散面に照射させると、明点及び暗点がランダムに分布するスペックルノイズと呼ばれる干渉模様が現れることがある。スペックルノイズは、拡散面の各点で拡散した光同士がランダムに干渉し合うことにより発生する。画像を表示する際にスペックルノイズが認識されると、ぎらぎらとするちらつき感を観察者へ与えるため、画像観賞へ悪影響を及ぼすこととなる。スペックルノイズを低減させるための技術は、例えば、特許文献１及び特許文献２に提案されている。特許文献１にて提案される技術は、光路中に設けられた拡散板を高速回転させることにより、スペックルパターンを変化させるものである。複数のスペックルパターンを重畳させることで、特定のスペックルパターンの認識をさせにくくする。特許文献２にて提案される技術は、略平行に配置された反射ミラーと部分反射ミラーとの間で光を往復させることにより互いに異なる光路長を経た光を出射させるものである。コヒーレント長に相当する光路差を持たせた光を出射させることにより、光の干渉性を低下させる。

特開平７−２９７１１１号公報 特開平５−１９６８６９号公報

光路中に拡散板を設ける構成の場合、拡散板での拡散によって光の損失が生じることとなる。特許文献１に提案される技術では比較的大型な拡散板を高速回転させることから、消費電力の増大、駆動音の増大も生じることとなる。このため、拡散板を高速回転させる技術は、特に民生用の機器に対してそのまま適用することは困難である。特許文献２に提案される技術の場合、ミラーの垂線に対して傾きを持たせた光を入射させることにより、２枚のミラーの間において光は斜めに進行しながら往復する。２枚のミラーの間において斜めに光を進行させながら光束を分割していくことで、光束を分割させるに従い光の出射領域が増大することとなる。光の出射領域が増大すると、照明光を利用する装置全体を大型化させる必要が生じる。特に、光束の分割数を多くするほど、効果的にスペックルノイズを低減させることが可能となる一方で、構成が大型化することとなる。従来、光路差を持たせた光を出射させる構成は、特許文献２にて提案される構成以外にも種々提案されている。例えば、互いに異なる長さのフライアイレンズを用いる構成（特開昭６０−２３０６２９号公報参照）、ステップ型の反射ミラーを用いる構成（特開２０００−１９９８７２号公報参照）、ビームスプリッタ及びプリズムからなるユニットを並列させる構成（特開２００１−２９６５０３号公報参照）、ファイババンドルを用いる構成等がある。これらのいずれの場合も、光束の分割数の増加とともに光学素子の増加或いは大型化が必要になるため、スペックルノイズを効果的に低減可能であってかつ小型な構成を実現することが困難である。以上のように、従来の技術によると、小型な構成により効果的なスペックルノイズの低減を図ることが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、小型な構成により効果的にスペックルノイズを低減させるための照明装置、及びその照明装置を用いるプロジェクタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、コヒーレント光を供給する光源部と、第１の振動方向を有する第１偏光を反射させ、第１の振動方向に略直交する第２の振動方向を有する第２偏光を透過させることで第１偏光と第２偏光とを分離させる偏光分離部と、偏光分離部から特定の照明方向以外の方向へ進行した光を反射させる反射部と、偏光分離部及び反射部の間に設けられ、入射する光のうちの一部を透過させ、他の一部を反射させる部分反射部と、偏光分離部及び部分反射部の間に設けられ、入射する光の偏光状態を変化させる波長板と、を有し、偏光分離部及び反射部は、部分反射部から偏光分離部を経て照明方向へ出射される光と、部分反射部から反射部、部分反射部及び偏光分離部を順次経て照明方向へ出射される光との間で光路差を生じさせることを特徴とする照明装置を提供することができる。

偏光分離部及び反射部の間に部分反射部を設けることで、偏光分離部から部分反射部へ入射する光束、及び反射部から部分反射部へ入射する光束を分割させる。部分反射部から直接照明方向へ出射する光と、部分反射部から反射部を経た後照明方向へ出射する光とで光路差を生じさせるため、光の干渉性を低下させることができる。本発明では部分反射部の透過反射特性に応じて光束の分割数を決定できるため、小型な構成において光束の分割数を増加させることができる。分割された光束はいずれも偏光分離部の出射面から出射させるため、効果的なスペックルノイズの低減と、照明領域の拡大の低減とが可能となる。これにより、小型な構成により効果的にスペックルノイズを低減させるための照明装置を得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、偏光分離部及び反射部は、コヒーレント光が持つコヒーレント長の半分の長さ又はそれ以上の間隔で配置されることが望ましい。かかる構成により、コヒーレント長に相当する光路差を持たせた光を出射させることが可能となる。これにより、さらに効果的にスペックルノイズを低減させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、偏光分離部及び反射部は、共通の光軸上に配置されることが望ましい。光軸に沿って光を進行させることが可能であれば、光の出射領域の拡大をさらに低減できる。光を進行させる領域も小さくできるため、照明装置全体を小型にすることができる。これにより、さらに小型な構成とし、かつ照明領域の拡大を低減できる。

また、本発明の好ましい態様としては、部分反射部及び反射部の間で光を伝播させる導光部を有することが望ましい。これにより、部分反射部及び反射部の間で伝播させる光の損失を低減できる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部は、ロッドインテグレータを備えることが望ましい。これにより、ロッドインテグレータ内部において光を伝播させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、部分反射部及び反射部の間で伝播させる光を透過させ、かつ屈折率が可変である屈折率可変素子を有することが望ましい。屈折率可変素子にて屈折率を変化させながら部分反射部及び反射部の間にて光を伝播させることで、さらに光路差に変化を持たせることが可能となる。これにより、さらに効果的にスペックルノイズを低減させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、複数の部分反射部を有することが望ましい。複数の部分反射部を用いることにより、各光束の強度を平坦化させることも可能となる。これにより、さらに効果的にスペックルノイズを低減させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、反射部は、光を全反射させるプリズム部を備えることが望ましい。プリズム部を用いることで、偏光分離部から特定の照明方向以外の方向へ進行した光を反射させることができる。全反射を用いることにより、反射による光の損失を低減させることが可能となる。これにより、高い効率で光を出射可能な照明装置を得られる。

さらに、本発明によれば、上記の照明装置と、照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。上記の照明装置を用いることにより、小型な構成により効果的にスペックルノイズを低減させることが可能となる。これにより、小型な構成によりスペックルノイズが少なく高品質な画像を表示することが可能なプロジェクタを得られる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る照明装置１０の概略構成を示す。照明装置１０は、白抜き矢印で示す照明方向へ光を出射させる。光源部１１は、照明方向に略直交する方向へ向けて配置されている。光源部１１は、コヒーレント光であるレーザ光を供給する。光源部１１により供給されるレーザ光は、例えばｓ偏光である。ｓ偏光は、第１の振動方向を有する第１偏光である。光源部１１としては、半導体レーザ、半導体レーザ励起固体（Diode Pumped Solid State、ＤＰＳＳ）レーザや、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ等を用いることができる。光源部１１は、レーザ光の波長を変換する波長変換素子、例えば、第二高調波発生（Second−Harmonic Generation、ＳＨＧ）素子を備える構成としても良い。

偏光ビームスプリッタ１２は、光源部１１からのレーザ光が入射する位置に設けられている。偏光ビームスプリッタ１２は、２つの直角プリズムを貼り合わせて構成されている。２つの直角プリズムの間には、誘電体多層膜１３がコーティングされている。偏光ビームスプリッタ１２は、誘電体多層膜１３において、ｓ偏光を反射させ、ｐ偏光を透過させることで、ｓ偏光とｐ偏光とを分離させる偏光分離部である。ｐ偏光は、第１の振動方向に略直交する第２の振動方向を有する第２偏光である。なお、偏光ビームスプリッタ１２の入射面及び出射面には、反射防止膜（ＡＲコート）をコーティングしても良い。

偏光ビームスプリッタ１２から見て照明方向とは逆側には、１/４波長板１５、部分反射ミラー１６、ロッドインテグレータ１７、及び反射ミラー１８が設けられている。偏光ビームスプリッタ１２から反射ミラー１８までの各部は、いずれも共通の光軸ＡＸ上に配置されている。偏光ビームスプリッタ１２は、光軸ＡＸに対して誘電体多層膜１３が略４５度をなすように配置されている。部分反射ミラー１６は、偏光ビームスプリッタ１２及び反射ミラー１８の間に設けられている。１/４波長板１５は、偏光ビームスプリッタ１２及び部分反射ミラー１６の間に設けられている。ロッドインテグレータ１７は、部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間に設けられている。

１/４波長板１５は、ｐ偏光とｓ偏光との間で９０度（π／２）の位相差を生じさせる波長板であって、入射する光の偏光状態を直線偏光から円偏光へ、円偏光から直線偏光へ変化させる。１/４波長板１５は、直線偏光の偏光軸に対して光学軸が４５度をなすように配置されている。部分反射ミラー１６は、入射する光のうちの一部を透過させ、他の一部を反射させる部分反射部である。例えば、部分反射ミラー１６は、入射する光のうちの５０％を透過させ、他の５０％を反射させるハーフミラーである。部分反射ミラー１６は、ガラス等の透明部材からなる平行平板に誘電体多層膜を成膜することにより形成できる。

ロッドインテグレータ１７は、部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間で光を伝播させる導光部である。ロッドインテグレータ１７は、ガラスや樹脂等の透明部材からなる柱状体を備える。ロッドインテグレータ１７は、透明部材と空気との界面において光を全反射させることで、光を伝播させる。光軸ＡＸから離れる方向へ進行する光を光軸ＡＸに沿う方向へ進行させることで、部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間で伝播させる光の損失を防止することができる。ロッドインテグレータ１７の光軸ＡＸ方向の長さｈは、光源部１１からのレーザ光が持つコヒーレント長の半分に相当する。

なお、ロッドインテグレータ１７は、透明部材からなる柱状体とする他、反射性部材を用いた中空の筒状体としても良い。反射性部材としては、アルミニウム等の金属部材や誘電体多層膜等を用いることができる。この場合も、反射性部材における反射により光を伝播させることができる。部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間における光の損失が少なければ、ロッドインテグレータ１７を省略しても良い。特に、光源部１１からのレーザ光が高い指向性を有し、光路中におけるレーザ光の拡散をほとんど生じさせないような場合は、ロッドインテグレータ１７を省略することができる。この場合も、部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８は、コヒーレント長の半分に相当する間隔で配置される。

長さｈのロッドインテグレータ１７を設けることで、部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８は、レーザ光のコヒーレント長の半分の長さの間隔で配置されている。反射ミラー１８は、偏光ビームスプリッタ１２から照明方向とは逆方向へ進行し、偏光ビームスプリッタ１２から反射ミラー１８までの各部を透過した光を照明方向へ反射させる反射部である。反射ミラー１８は、平行平板に高反射性部材、例えばアルミニウム等からなる金属膜や誘電体多層膜をコーティングすることにより構成されている。

図２は、照明装置１０における光の振舞いを説明する模式図である。ここでは説明に不要な構成の図示を省略している。以下、レーザ光の強度とは、光源部１１からのレーザ光Ｌ１の強度が１００％であるものとして表す。レーザ光Ｌ１は、光源部１１から光軸ＡＸに略直交する方向へ進行し、偏光ビームスプリッタ１２へ入射する。ｓ偏光であるレーザ光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１２の誘電体多層膜１３における反射により、略９０度折り曲げられる。略９０度折り曲げられたレーザ光Ｌ１は、光軸ＡＸに沿って照明方向とは逆の方向へ進行し、１/４波長板１５へ入射する。ｓ偏光であるレーザ光Ｌ１は、１/４波長板１５を透過することにより、円偏光に変換される。

１/４波長板１５で円偏光に変換されたレーザ光Ｌ１は、部分反射ミラー１６へ入射する。部分反射ミラー１６は、強度１００％のレーザ光Ｌ１のうち強度５０％のレーザ光Ｌ２を反射させ、強度５０％のレーザ光Ｌ３を透過させる。部分反射ミラー１６で反射したレーザ光Ｌ２は、それまでの進行方向とは逆の方向である照明方向へ進行し、再び１/４波長板１５へ入射する。円偏光であるレーザ光Ｌ２は、１/４波長板１５を透過することにより、ｐ偏光に変換される。ｐ偏光に変換されたレーザ光Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ１２の誘電体多層膜１３を透過した後、照明方向へ出射される。

レーザ光Ｌ１のうち部分反射ミラー１６を透過したレーザ光Ｌ３は、それまでの進行方向と同じ方向へ進行した後、反射ミラー１８へ入射する。レーザ光Ｌ３は、反射ミラー１８における反射により、それまでの進行方向とは逆の方向である照明方向へ進行し、再び部分反射ミラー１６へ入射する。部分反射ミラー１６は、強度５０％のレーザ光Ｌ３のうち強度２５％のレーザ光Ｌ５を反射させ、強度２５％のレーザ光Ｌ４を透過させる。部分反射ミラー１６を透過したレーザ光Ｌ４は、１/４波長板１５でｐ偏光に変換された後、照明方向へ出射される。

部分反射ミラー１６で最初に分割されたレーザ光Ｌ２は、部分反射ミラー１６から偏光ビームスプリッタ１２を経て照明方向へ出射される。２番目に分割されたレーザ光Ｌ４は、部分反射ミラー１６から反射ミラー１８、部分反射ミラー１６、偏光ビームスプリッタ１２を順次経て照明方向へ出射される。反射ミラー１８を経るレーザ光Ｌ４は、反射ミラー１８を経ないレーザ光Ｌ２に対して、部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間を１往復する分長い光路を経ることとなる。部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間にコヒーレント長の半分に相当する長さｈのロッドインテグレータ１７（図１参照）を設けることで、両レーザ光Ｌ２、Ｌ４の間にはコヒーレント長に相当する光路差が生じる。

レーザ光Ｌ３のうち部分反射ミラー１６で反射されたレーザ光Ｌ５は、反射ミラー１８で反射した後、部分反射ミラー１６へ入射する。部分反射ミラー１６は、強度２５％のレーザ光Ｌ５のうち強度１２．５％のレーザ光Ｌ７を反射させ、強度１２．５％のレーザ光Ｌ６を透過させる。部分反射ミラー１６を透過したレーザ光Ｌ６は、１/４波長板１５でｐ偏光に変換された後、照明方向へ出射される。部分反射ミラー１６で２番目に分割されたレーザ光Ｌ４と３番目に分割されたレーザ光Ｌ６の間にも、コヒーレント長に相当する光路差が生じる。レーザ光Ｌ５のうち部分反射ミラー１６で反射されたレーザ光Ｌ７は、上述の循環を繰り返す。

照明装置１０は、このようにしてコヒーレント長に相当する光路差の光を出射させることにより、光の干渉性を低下させることができる。部分反射ミラー１６を用いることによる光束の分割数は、部分反射ミラー１６の透過反射特性に応じて決定できるため、小型な構成において光束の分割数を増加させることができる。分割された光束はいずれも偏光ビームスプリッタ１２の出射面から出射させるため、効果的なスペックルノイズの低減と、照明領域の拡大の低減とが可能となる。

光軸ＡＸに沿ってレーザ光を進行させることで、照明領域の拡大をさらに低減できる。レーザ光を進行させる領域も小さくできるため、照明装置１０全体を小型にすることができる。これにより、小型な構成により効果的にスペックルノイズを低減させるという効果を奏する。本発明の照明装置１０は、特定の振動方向の直線偏光を供給可能であることから、液晶表示装置と組み合わせて用いる場合に有用である。部分反射ミラー１６は、ハーフミラーである場合に限られない。部分反射ミラー１６は、透過反射特性が適宜設定された調光ミラーであっても良い。部分反射ミラー１６の透過反射特性に応じて、照明装置１０から出射させる各光束の強度を適宜決定できる。部分反射ミラー１６は、光源部１１からのレーザ光の波長に適宜応じた透過反射特性を持たせた構成とすることができる。

部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８は、レーザ光のコヒーレント長の半分の長さの間隔で配置する場合に限らず、コヒーレント長の半分の長さ以上の間隔で配置しても良い。これにより、コヒーレント長以上に相当する光路差を経たレーザ光を出射させることができる。部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間隔を大きくするほどスペックルノイズを効果的に低減可能にできる利点がある。

スペックルノイズを低減可能であれば、部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間隔はコヒーレント長の半分の長さ以下としても良い。この場合、部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間を複数回往復させ、コヒーレント長と同じ又はそれ以上に相当する光路差を経たレーザ光を出射させることにより、スペックルノイズの低減を図れる。部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間隔を小さくするほど照明装置１０を小型にできる利点がある。なお、光源部１１は、ｓ偏光を供給するものである他、ｐ偏光を供給するものであっても良い。この場合、偏光ビームスプリッタ１２は、第１偏光であるｐ偏光を反射させ、第２偏光であるｓ偏光を出射させる。照明装置１０は、照明方向へｓ偏光を出射させる。

図３は、本実施例の変形例１に係る照明装置２０の概略構成を示す。本変形例の照明装置２０は、光軸ＡＸに略直交する照明方向へ光を出射させる。照明装置２０の光源部１１は、光軸ＡＸ上に設けられている。光源部１１は、光軸ＡＸに沿って例えばｐ偏光を供給する。偏光ビームスプリッタ１２は、第１偏光であるｓ偏光を反射させ、第２偏光であるｐ偏光を透過させる。光源部１１からのｐ偏光は、偏光ビームスプリッタ１２を透過する。偏光ビームスプリッタ１２を透過したｐ偏光は、１/４波長板１５で円偏光に変換される。

部分反射ミラー１６又は反射ミラー１８で反射した後１/４波長板１５へ入射した円偏光は、ｓ偏光に変換される。１/４波長板１５から偏光ビームスプリッタ１２へ入射したｓ偏光は、誘電体多層膜１３における反射により略９０度折り曲げられる。略９０度折り曲げられたレーザ光は、照明方向へ進行する。この場合も、小型な構成により効果的にスペックルノイズを低減できる。

図４は、本実施例の変形例２に係る照明装置３０の概略構成を示す。本変形例の照明装置３０は、２つの部分反射ミラー３１、３３を備える。第１部分反射ミラー３１、第２部分反射ミラー３３は、入射する光のうちの一部を透過させ、他の一部を反射させる部分反射部である。第１部分反射ミラー３１は、上記の照明装置１０における部分反射ミラー１６（図１参照）と同様の位置に設けられている。第１部分反射ミラー３１は、例えば、入射する光のうちの９０％を透過させ、他の１０％を反射させる。

第１部分反射ミラー３１と反射ミラー１８との間には、第１ロッドインテグレータ３２、第２部分反射ミラー３３、第２ロッドインテグレータ３４が設けられている。第２部分反射ミラー３３は、第１ロッドインテグレータ３２及び第２ロッドインテグレータ３４の間に設けられている。例えば、第２部分反射ミラー３３は、入射する光のうちの５０％を透過させ、他の５０％を反射させるハーフミラーである。

第１ロッドインテグレータ３２及び第２ロッドインテグレータ３４は、第１部分反射ミラー３１及び反射ミラー１８の間で光を伝播させる導光部である。第１ロッドインテグレータ３２及び第２ロッドインテグレータ３４は、いずれもガラス等の透明部材からなる柱状体、又は反射部材を用いた中空の筒状体とすることができる。第１ロッドインテグレータ３２及び第２ロッドインテグレータ３４は、いずれもコヒーレント長の半分に相当する長さで形成されている。

図５は、照明装置３０における光の振舞いを説明する模式図である。第１部分反射ミラー３１では、偏光ビームスプリッタ１２からの強度１００％のレーザ光Ｌ１のうち強度１０％のレーザ光Ｌ２を反射させ、強度９０％のレーザ光Ｌ３を透過させる。第１部分反射ミラー３１で反射されたレーザ光Ｌ２は、ｐ偏光に変換された後、照明方向へ出射する。第１部分反射ミラー３１を透過したレーザ光Ｌ３は、第２部分反射ミラー３３へ入射する。

第２部分反射ミラー３３は、強度９０％のレーザ光Ｌ３のうち強度４５％のレーザ光Ｌ４を反射させ、強度４５％のレーザ光Ｌ５を透過させる。第２部分反射ミラー３３で反射したレーザ光Ｌ４は、第１部分反射ミラー３１へ入射する。第１部分反射ミラー３１は、強度４５％のレーザ光Ｌ４のうち強度４０．５％（＝４５％×０．９）のレーザ光Ｌ６を透過させ、強度４．５％（＝４５％×０．１）のレーザ光Ｌ７を反射させる。第１部分反射ミラー３１を透過したレーザ光Ｌ６は、ｐ偏光に変換された後、照明方向へ出射する。第１部分反射ミラー３１で反射したレーザ光Ｌ７は、上述の循環を繰り返す。

第２部分反射ミラー３３を透過したレーザ光Ｌ５は、反射ミラー１８で反射した後、第２部分反射ミラー３３へ入射する。第２部分反射ミラー３３は、強度４５％のレーザ光Ｌ５のうち２２．５％（＝４５％×０．５）のレーザ光Ｌ８を透過させ、強度２２．５％のレーザ光Ｌ９を反射させる。第２部分反射ミラー３３を透過したレーザ光Ｌ８は、第１部分反射ミラー３１へ入射する。第１部分反射ミラー３１は、強度２２．５％のレーザ光Ｌ８のうち強度２０．２５％（＝２２．５％×０．９）のレーザ光Ｌ１０を透過させ、強度２．２５％（＝２２．５％×０．１）のレーザ光Ｌ１１を反射させる。第１部分反射ミラー３１を透過したレーザ光Ｌ１０は、ｐ偏光に変換された後、照明方向へ出射する。第１部分反射ミラー３１で反射したレーザ光Ｌ１１は、上述の循環を繰り返す。

第２部分反射ミラー３３で反射されたレーザ光Ｌ９は、反射ミラー１８で反射した後、第２部分反射ミラー３３へ入射する、第２部分反射ミラー３３は、強度２２．５％のレーザ光Ｌ９のうち強度１１．２５％（＝２２．５％×０．５）のレーザ光Ｌ１２を透過させ、強度１１．２５％のレーザ光Ｌ１３を反射させる。第２部分反射ミラー３３を透過したレーザ光Ｌ１２は、第１部分反射ミラー３１へ入射する。第１部分反射ミラー３１は、強度１１．２５％のレーザ光Ｌ１２のうち強度１０．１２５％（＝１１．２５％×０．９）のレーザ光Ｌ１４を透過させ、強度１．１２５％（１１．２５％×０．１）のレーザ光Ｌ１５を反射させる。第１部分反射ミラー３１を透過したレーザ光Ｌ１４は、ｐ偏光に変換された後、照明方向へ出射する。第２部分反射ミラー３３で反射したレーザ光Ｌ１３、第１部分反射ミラー３１で反射したレーザ光Ｌ１５は、いずれも上述の循環を繰り返す。

上記の照明装置１０は、出射させるレーザ光の強度は５０％、２５％、１２．５％といずれも半減している。これに対して、本変形例の照明装置３０は、出射させるレーザ光の強度は１０％、４０．５％、２０．２５％、１０．１２５％と平坦化される。このように、各光束の強度を平坦化させることにより、さらに効果的にスペックルノイズを低減させることができる。照明装置３０から出射させる各光束の強度は、第１部分反射ミラー３１、第２部分反射ミラー３３の透過反射特性に応じて適宜決定できる。第１部分反射ミラー３１、第２部分反射ミラー３３の透過反射特性は、出射させるレーザ光の強度をできるだけ平坦化可能なものであることが望ましい。

なお、照明装置３０は、２つの部分反射ミラー３１、３３を設ける構成である場合に限られず、３つ以上の部分反射ミラーを設けることとしても良い。反射ミラー１８と１/４波長板１５との間の光路中における部分反射ミラー及びロッドインテグレータの組を増加させることで、部分反射ミラーの数を増加させることができる。

図６は、本実施例の変形例３に係る照明装置４０の概略構成を示す。本変形例の照明装置４０は、液晶素子４１を有する。液晶素子４１は、屈折率が可変である屈折率可変素子である。液晶素子４１は、第１ロッドインテグレータ３２及び第２ロッドインテグレータ３４の間に設けられている。液晶素子４１は、部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間で伝播させるレーザ光を透過させる。

液晶素子４１は、平行平板内に液晶分子を分散させて構成されている。液晶素子４１は、液晶分子の配向状態に応じて光の屈折率を変化させる。液晶素子４１は、電圧の制御により液晶分子の配向状態を容易に変化させることが可能である。液晶素子４１にて屈折率を変化させながら部分反射ミラー１６及び反射ミラー１８の間にてレーザ光を伝播させることで、さらに光路差に変化を持たせることが可能となる。これにより、さらに効果的にスペックルノイズを低減させることができる。

図７は、本実施例の変形例４に係る照明装置５０の斜視概略構成を示す。本変形例の照明装置５０は、プリズム部５１を有することを特徴とする。プリズム部５１は、直角三角形を持つ三角柱形状を備える。プリズム部５１は、ガラスや樹脂等の透明部材により構成されている。プリズム部５１は、光軸ＡＸに対して略４５度傾けられた２つの斜面５２を備える。ロッドインテグレータ１７内を伝播したレーザ光は、透明部材と空気との界面である斜面５２で全反射させる。プリズム部５１は、偏光ビームスプリッタ１２から照明方向とは逆の方向へ進行した光を反射させる反射部である。

プリズム部５１における全反射を用いることにより、反射によるレーザ光の損失を低減させることが可能となる。これにより、高い効率で光を出射させることができる。なお、照明装置５０は、三角柱形状のプリズム部５１を備える構成に限られない。例えば、図８に示す照明装置６０は、四角錐形状のプリズム部６１を備える。プリズム部６１は、光軸ＡＸに対して略４５度傾けられた４つの斜面６２を備える。四角錐形状のプリズム部６１を備える照明装置６０の場合も、高い効率で光を出射させることができる。プリズム部は、照明方向以外の方向へ進行したレーザ光を反射可能であれば良く、三角柱形状、四角錐形状以外の立体形状であっても良い。

図９は、本発明の実施例２に係るプロジェクタ７０の概略構成を示す。プロジェクタ７０は、スクリーン７６に光を供給し、スクリーン７６で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ７０は、赤色（Ｒ）光用照明装置１０Ｒ、緑色（Ｇ）光用照明装置１０Ｇ、青色（Ｂ）光用照明装置１０Ｂを有する。

Ｒ光用照明装置１０Ｒは、Ｒ光用光源部１１Ｒを有する。Ｒ光用光源部１１Ｒは、Ｒ光であるレーザ光を供給する光源部である。Ｇ光用照明装置１０Ｇは、Ｇ光用光源部１１Ｇを有する。Ｇ光用光源部１１Ｇは、Ｇ光であるレーザ光を供給する光源部である。Ｂ光用照明装置１０Ｂは、Ｂ光用光源部１１Ｂを有する。Ｂ光用光源部１１Ｂは、Ｂ光であるレーザ光を供給する光源部である。各色光用照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、上記実施例１の照明装置１０と同様の構成を有する照明装置である。

Ｒ光用照明装置１０ＲからのＲ光は、Ｒ光用空間光変調装置７１Ｒへ入射する。Ｒ光用空間光変調装置７１Ｒは、Ｒ光用照明装置１０ＲからのＲ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型の液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置７１Ｒで変調された光は、クロスダイクロイックプリズム７２へ入射する。Ｇ光用照明装置１０ＧからのＧ光は、Ｇ光用空間光変調装置７１Ｇへ入射する。Ｇ光用空間光変調装置７１Ｇは、Ｇ光用照明装置１０ＧからのＧ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型の液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置７１Ｇで変調された光は、Ｒ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム７２へ入射する。

Ｂ光用照明装置１０ＢからのＢ光は、Ｂ光用空間光変調装置７１Ｂへ入射する。Ｂ光用空間光変調装置７１Ｂは、Ｂ光用照明装置１０ＢからのＢ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型の液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置７１Ｂで変調された光は、Ｒ光、Ｇ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム７２へ入射する。

クロスダイクロイックプリズム７２は、互いに略直交するように配置された２つのダイクロイック膜７３、７４を有する。第１ダイクロイック膜７３は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過する。第２ダイクロイック膜７４は、Ｂ光を反射し、Ｇ光及びＲ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム７２は、各空間光変調装置７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写レンズ７５は、クロスダイクロイックプリズム７２で合成された光をスクリーン７６へ投写する。

プロジェクタは、３つの透過型液晶表示装置を用いる構成に限られない。例えば、図１０に示すように、２つの透過型液晶表示装置を用いる構成としても良い。プロジェクタ８０は、２つの空間光変調装置７１Ｇ、７１ＲＢを有する。ＲＢ光用空間光変調装置７１ＲＢは、Ｒ光及びＢ光を変調する。ダイクロイックプリズム８２は、Ｇ光を透過させ、Ｒ光及びＢ光を反射させるダイクロイック膜８１を備える。

プロジェクタ８０は、空間光変調装置に対応して２つの照明装置１０Ｇ、１０ＲＢを有する。ＲＢ光用照明装置１０ＲＢは、Ｒ光用光源部１１Ｒ及びＢ光用光源部１１Ｂを有する。ＲＢ光用照明装置１０ＲＢは、Ｒ光用光源部１１Ｒ、Ｂ光用光源部１１Ｂを順次点灯させる。ＲＢ光用空間光変調装置７１ＲＢは、ＲＢ光用照明装置１０ＲＢからのＲ光、Ｂ光の供給に同期して駆動する。このように、照明装置は、それぞれ異なる色光を供給する複数の光源部を用いる構成としても良い。

さらに、プロジェクタは、１つの透過型液晶表示装置を備える構成であっても良い。空間光変調装置は透過型液晶表示装置を用いる場合に限られず、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）を用いても良い。プロジェクタは、スクリーンの一方の面にレーザ光を供給し、スクリーンの他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。さらに、本発明の照明装置は、プロジェクタに適用する場合に限られず、例えば露光装置に適用することとしても良い。

以上のように、本発明に係る照明装置は、コヒーレント光を用いて画像を表示する場合に適している。

本発明の実施例１に係る照明装置の概略構成を示す図。 照明装置における光の振舞いを説明する模式図。 実施例１の変形例１に係る照明装置の概略構成を示す図。 実施例１の変形例２に係る照明装置の概略構成を示す図。 照明装置における光の振舞いを説明する模式図。 実施例１の変形例３に係る照明装置の概略構成を示す図。 実施例１の変形例４に係る照明装置の斜視概略構成を示す図。 四角錐形状のプリズム部を備える構成を示す図。 本発明の実施例２に係るプロジェクタの概略構成を示す図。 ２つの透過型液晶表示装置を用いる構成を示す図。

符号の説明

１０ 照明装置、１１ 光源部、１２ 偏光ビームスプリッタ、１３ 誘電体多層膜、１５ １/４波長板、１６ 部分反射ミラー、１７ ロッドインテグレータ、１８ 反射ミラー、ＡＸ 光軸、２０ 照明装置、３０ 照明装置、３１ 第１部分反射ミラー、３２ 第１ロッドインテグレータ、３３ 第２部分反射ミラー、３４ 第２ロッドインテグレータ、４０ 照明装置、４１ 液晶素子、５０ 照明装置、５１ プリズム部、５２ 斜面、６０ 照明装置、６１ プリズム部、６２ 斜面、７０ プロジェクタ、１０Ｒ Ｒ光用照明装置、１０Ｇ Ｇ光用照明装置、１０Ｂ Ｂ光用照明装置、１１Ｒ Ｒ光用光源部、１１Ｇ Ｇ光用光源部、１１Ｂ Ｂ光用光源部、７１Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、７１Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、７１Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、７２ クロスダイクロイックプリズム、７３ 第１ダイクロイック膜、７４ 第２ダイクロイック膜、７５ 投写レンズ、７６ スクリーン、８０ プロジェクタ、１０ＲＢ ＲＢ光用照明装置、７１ＲＢ ＲＢ光用空間光変調装置、８１ ダイクロイック膜、８２ ダイクロイックプリズム

Claims (9)

1. コヒーレント光を供給する光源部と、
   第１の振動方向を有する第１偏光を反射させ、前記第１の振動方向に略直交する第２の振動方向を有する第２偏光を透過させることで前記第１偏光と前記第２偏光とを分離させる偏光分離部と、
   前記偏光分離部から照明方向以外の方向へ進行した光を反射させる反射部と、
   前記偏光分離部及び前記反射部の間に設けられ、入射する光のうちの一部を透過させ、他の一部を反射させる部分反射部と、
   前記偏光分離部及び前記部分反射部の間に設けられ、入射する光の偏光状態を変化させる波長板と、を有し、
   前記部分反射部及び前記反射部は、前記部分反射部から前記偏光分離部を経て前記照明方向へ出射される光と、前記部分反射部から前記反射部、前記部分反射部及び前記偏光分離部を順次経て前記照明方向へ出射される光との間で光路差を生じさせることを特徴とする照明装置。
2. 前記部分反射部及び前記反射部は、前記コヒーレント光が持つコヒーレント長の半分の長さ又はそれ以上の間隔で配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記偏光分離部及び前記反射部は、共通の光軸上に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記部分反射部及び前記反射部の間で光を伝播させる導光部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記導光部は、ロッドインテグレータを備えることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記部分反射部及び前記反射部の間で伝播させる光を透過させ、かつ屈折率が可変である屈折率可変素子を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 複数の前記部分反射部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記反射部は、光を全反射させるプリズム部を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置と、
   前記照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタ。

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