JP5867721B2 - 照明装置および表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、レーザ光を含む光を照射する照明装置、およびそのような照明装置を用いて映像表示を行う表示装置に関する。

プロジェクタ（投射型表示装置）の主要部品の１つである光学モジュールは、一般に、光源を含む照明光学系（照明装置）と、光変調素子を含む投射光学系（投影光学系）とから構成されている。このようなプロジェクタの分野では、近年、マイクロプロジェクタと呼ばれる小型（手のひらサイズ）かつ軽量な携帯型プロジェクタが普及し始めている。このマイクロプロジェクタでは、従来、照明装置の光源として主にＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使用されている。

一方で、最近では照明装置の新たな光源として、レーザが注目されている。例えば、高出力の青色半導体レーザや赤色半導体レーザの商用化に続いて、現在では緑色半導体レーザの開発も進んでおり、実用化レベルに達しつつある。このような背景から、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の単色レーザ（半導体レーザ）を照明装置の光源として用いたプロジェクタの提案がなされている。光源として単色レーザを用いることにより、色再現範囲が広く、かつ消費電力も小さいプロジェクタを得ることができる。

また、このようなプロジェクタでは、照明装置から出射される照明光における光量（強度）の均一化を図るため、一般に、照明装置内に所定の均一化光学系（均一化光学部材）が設けられるようになっている。例えば特許文献１，２には、そのような均一化光学部材として、フライアイレンズが設けられている。

特開２００２−３１１３８２号公報 特開２０１２−８５４９号公報

ところで、このようなプロジェクタでは一般に、照明装置から出射される照明光における輝度むら（照度むら）を低減し、表示画質を向上することが求められる。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、照明光における輝度むらを低減することが可能な照明装置および表示装置を提供することにある。

本開示の照明装置は、レーザ光源を含む光源部と、２次元配列された複数の単位セルを有すると共に、光源部側からの光が入射する均一化光学部材と、光源部と均一化光学部材との間の光路上に配設された光学素子と、この光学素子を振動させる駆動部とを備え、以下の（１）式を満たすことにより、均一化光学部材に起因して照明光に発生する干渉縞における明暗状態の位相を、π変化させるようにしたものである。但し、ｆは単位セルの焦点距離であり、Ｐｆは単位セルのピッチであり、θｆは、光学素子から出射して均一化光学部材へ入射する光束におけるマージナル光線角度である。
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ）｝＞Ｐｆ ……（１）

本開示の表示装置は、照明光を出射する上記本開示の照明装置と、照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子とを備えたものである。

本開示の照明装置および表示装置では、光源部側からの光が均一化光学部材を通過して光量の均一化が図られ、照明光として出射する。この際に、光源部と均一化光学部材との間の光路上に配置されて振動する光学素子と、均一化光学部材との間で、上記（１）式を満たすように設定されていることにより、均一化光学部材に起因して照明光に干渉縞が発生した場合であっても、その干渉縞が時間変位して明るさが平均化される。

本開示の照明装置および表示装置によれば、光源部と均一化光学部材との間の光路上に配置されて振動する光学素子と、均一化光学部材との間で、上記（１）式を満たすようにしたので、均一化光学部材に起因して照明光に干渉縞が発生した場合であっても、その干渉縞を時間変位させて明るさを平均化することができる。よって、そのような干渉縞を目立たなくすることができ、照明光における輝度むらを低減する（表示画質を向上させる）ことが可能となる。

本開示の一実施の形態に係る表示装置の全体構成例を表す模式図である。 レーザ光における光量分布の一例を表す図である。 図１に示した光学素子の構成例を表す模式図である。 図１に示した光学素子の他の構成例を表す模式図である。 図３，図４に示した光学素子の詳細構成例を表す模式図である。 図１に示したフライアイレンズの構成例を表す模式図である。 図３に示した光学素子の作用について説明するための模式図である。 図４に示した光学素子の作用について説明するための模式図である。 フライアイレンズにおける単位セルからの出射光について説明するための模式図である。 図９に示した出射光束同士の組み合わせと干渉縞の発生パターンとの関係について説明するための模式図である。 図１０に示した出射光束同士の組み合わせにより発生する干渉縞の一例を表す模式図である。 干渉縞ピッチの計算手法について説明するための模式図である。 干渉縞ピッチ等の計算例を表す図である。 干渉縞における位相とコントラストとの関係の一例を表す図である。 光学素子が配置されていない場合におけるフライアイレンズへの入射光について説明するための模式図である。 光学素子が配置されている場合におけるフライアイレンズへの入射光について説明するための模式図である。 光学素子における光学面の傾斜角とフライアイレンズにおける単位セルのアスペクト比との関係について説明するための模式図である。 変形例に係る光学素子の構成例を表す模式図である。 図１８に示した光学素子の作用について説明するための模式図である。 図１８に示した光学素子の振動によるビームスキャンについて説明するための模式図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（光学素子とその後段側の均一化光学部材との間で条件式を規定した例）
２．変形例（光学素子がプリズムアレイからなる場合の例）
３．その他の変形例

＜実施の形態＞
［表示装置３の全体構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る表示装置（表示装置３）の全体構成を表すものである。この表示装置３は、スクリーン３０（被投射面）に対して映像（映像光）を投射する投射型の表示装置であり、照明装置１と、この照明装置１からの照明光を用いて映像表示を行うための光学系（表示光学系）とを備えている。

（照明装置１）
照明装置１は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂ、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、ダイクロイックプリズム１３１，１３２、光学素子１４、駆動部１４０、フライアイレンズ１５およびコンデンサレンズ１７を備えている。なお、図中に示したＺ０は光軸を表している。

赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、赤色レーザ光、緑色レーザ光または青色レーザ光を発する３種類の光源である。これらのレーザ光源により光源部が構成されており、ここでは、これら３種類の光源がいずれもレーザ光源となっている。これらの赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えばパルス発光を行う。すなわち、例えば所定の発光周波数（発光周期）により、間欠的（断続的）にレーザ光を出射するようになっている。赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えば半導体レーザや固体レーザ等からなる。なお、例えばこれらのレーザ光源がそれぞれ半導体レーザである場合、一例として、赤色レーザ光の波長λｒ＝６００〜７００ｎｍ程度、緑色レーザ光の波長λｇ＝５００〜６００ｎｍ程度、青色レーザ光の波長λｂ＝４００〜５００ｎｍ程度である。

また、これらのレーザ光源から出射されるレーザ光は、レーザ結晶からなるレーザ媒質に励起光が入射されることにより発生するようになっている。ここで、このレーザ光の強度分布（光量分布、ＦＦＰ（Far Field Pattern））は、レーザ媒質であるレーザ結晶の原子や分子の分布、結晶のサイズに応じて定まる。そして、理想的には例えば図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、発生されたレーザ光の光量分布（プロファイル）は、ほぼガウス分布となる。なお、図２（Ｂ）中に示した「水平」，「垂直」とはそれぞれ、水平方向（ここではＸ軸方向）および垂直方向（ここではＹ軸方向）に沿った光量分布のことを意味している。

カップリングレンズ１２Ｇは、緑色レーザ１１Ｇから出射された緑色レーザ光をコリメートして（平行光として）、ダイクロイックプリズム１３１と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。同様に、カップリングレンズ１２Ｂは、青色レーザ１１Ｂから出射された青色レーザ光をコリメートして、ダイクロイックプリズム１３１と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。また、カップリングレンズ１２Ｒは、赤色レーザ１１Ｒから出射された赤色レーザ光をコリメートして、ダイクロイックプリズム１３２と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。なお、これらのカップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによって、ここでは入射した各レーザ光をコリメートしている（平行光としている）が、この場合には限られず、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによってコリメートしなくてもよい（平行光としてなくてもよい）。ただし、上記のようにコリメートしたほうが装置構成の小型化を図ることができるため、より望ましいと言える。

ダイクロイックプリズム１３１は、カップリングレンズ１２Ｂを介して入射した青色レーザ光を選択的に透過させる一方、カップリングレンズ１２Ｇを介して入射した緑色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。ダイクロイックプリズム１３２は、ダイクロイックプリズム１３１から出射した青色レーザ光および緑色レーザ光を選択的に透過させる一方、カップリングレンズ１２Ｒを介して入射した赤色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。これにより、赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光に対する色合成（光路合成）がなされるようになっている。

光学素子１４は、上記した光源部からの出射光（レーザ光）の光路上に配置される素子であり、ここでは光源部とフライアイレンズ１５との間（具体的には、ダイクロイックプリズム１３２とフライアイレンズ１５との間）の光路上に配置されている。この光学素子１４は、照明光において、いわゆるスペックルノイズおよび後述する干渉縞をそれぞれ低減するための光学素子であり、上記した光路上を進行するレーザ光がこの光学素子１４を通過するようになっている。なお、この光学素子１４の代わりに、後述する光学素子１４Ｂを設けるようにしてもよい。

駆動部１４０は、光学素子１４（あるいは後述する光学素子１４Ｂ）を駆動するものである。具体的には、この駆動部１４０は、光学素子１４，１４Ｂを振動（微小振動）させる（例えば、光軸Ｚ０に沿った方向や、光軸Ｚ０に対する垂直方向に沿って振動させる）機能を有している。これにより、詳細は後述するが、光学素子１４，１４Ｂを通過する光束の状態が変化し、スペックルノイズおよび干渉縞を低減させることが可能となっている。なお、このような駆動部１４０は、例えば、コイルおよび永久磁石（例えば、ネオジム（Ｎｄ）や鉄（Ｆｅ）、ホウ素（ボロン；Ｂ）等の材料からなる永久磁石）等を含んで構成されている。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、上記した光学素子１４の構成例を模式的に表したものである。光学素子１４は、その光出射面側に、周期的な波型構造からなる凹凸面を有している。ここで、図３（Ａ）は、光学素子１４のＸ−Ｙ平面構成例を示し、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成例を示している。

この光学素子１４は、図３（Ｂ）に示したように、その光出射面側に、凸状曲面からなる第１光学面１４１と凹状曲面からなる第２光学面１４２とを交互に配列（１次元配列）した構造を有している。なお、ここでは、第１光学面１４１のピッチをＰｓ（＋）、第１光学面１４１の曲率半径をＲｓ（＋）、第２光学面１４２のピッチをＰｓ（−）、第２光学面１４２の曲率半径をＲｓ（−）として示している。この例では、第１光学面１４１のピッチＰｓ（＋）と、第２光学面１４２のピッチＰｓ（−）とが、互いに異なっている（ここでは、Ｐｓ（＋）＞Ｐｓ（−）となっている）。

ここで、光学素子１４では、これらの第１光学面１４１，第２光学面１４２はそれぞれ、Ｘ軸方向に沿って延在している。換言すると、第１光学面１４１，第２光学面１４２の延在方向と、後述するフライアイレンズ１５における単位セル（入射側単位セルＣinおよび出射側単位セルＣout）の配列方向とが、互いに一致している。なお、この第１光学面１４１，第２光学面１４２の延在方向とは、図３（Ａ），図３（Ｃ）中に示した光学面延在軸（シリンダー軸）Ａｓに対応している。

また、図４（Ａ），（Ｂ）は、上記した光学素子１４Ｂの構成例を模式的に表したものである。この光学素子１４Ｂもまた、上記した光学素子１４と同様に、その光出射面側に周期的な波型構造からなる凹凸面を有している。ここで、図４（Ａ）は、光学素子１４ＢのＸ−Ｙ平面構成および図中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構成を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中の符号Ｇ１で示した部分の拡大図に対応している。

この光学素子１４Ｂは、図４（Ｂ）に示したように、その光出射面側に、凸状曲面からなる第１光学面１４１と凹状曲面からなる第２光学面１４２とを交互に配列（１次元配列）した構造を有しており、基本的には光学素子１４と同様の構造となっている。

ただし、光学素子１４Ｂでは光学素子１４とは異なり、第１光学面１４１，第２光学面１４２がそれぞれ、Ｘ軸およびＹ軸（フライアイレンズ１５における単位セルの配列方向）に対して傾斜配置されている。換言すると、第１光学面１４１，第２光学面１４２の延在方向（光学面延在軸Ａｓ）と、上記した単位セルの配列方向とが、互いに傾斜している。ここでは一例として、第１光学面１４１，第２光学面１４２の延在方向とＸ軸との傾斜角α＝４５°となっている。

ここで、例えば図５に模式的に示したように、これらの光学素子１４，１４Ｂにおいて、第１光学面１４１は、入射したレーザ光を収束させつつ出射する機能を有する一方、第２光学面１４２は、入射したレーザ光を拡散させつつ出射する機能を有している。そして、光学素子１４，１４Ｂではそれぞれ、第１光学面１４１から出射される収束光の光路と、第２光学面１４２から出射される発散光の光路とが連続的（疎密的）に変化するように、これらの第１光学面１４１と第２光学面１４２とが滑らかに接続されている。なお、図５中に示したＦｓ（＋）は、第１光学面１４１における焦点距離を表し、Ｆｓ（−）は、第２光学面１４２における焦点距離を表している。また、ＬＰは、第１光学面１４１から出射される収束光の光束幅と第２光学面１４２から出射される発散光の光束幅とが互いに等しくなるとき（いずれもピッチＰｓとなるとき）の平面と、光学素子１４，１４Ｂとの間の距離を表している。

フライアイレンズ１５は、基板上に複数のレンズ（後述する単位セル）が２次元配置された光学部材（インテグレータ）であり、これらのレンズの配列に応じて入射光束を空間的に分割して出射させるものである。このフライアイレンズ１５は、上記した光学素子１４，１４Ｂの後段側（ここでは、光学素子１４，１４Ｂとコンデンサレンズ１７との間）の光路上に配置されている。また、フライアイレンズ１５では、分割された光束が重畳されるように出射される。これにより、フライアイレンズ１５からの出射光Ｌoutの均一化（面内の光量分布の均一化）が図られ、照明光として出射されるようになっている。つまり、このフライアイレンズ１５が、本開示における「均一化光学部材」の一具体例に対応している。なお、フライアイレンズ１５では、斜入射光も効率良く照明光として利用するため、以下説明するように、それらの光入射面側だけでなく光出射面側にも単位セル（所定の曲率を有する単位レンズ）が形成されている。

ここで、このフライアイレンズ１５は、前述した光源部側から入射光Ｌinが入射する光入射面Ｓin側に、複数の単位セルが配列されてなる入射側アレイＡinを有している。また、それとともに、フライアイレンズ１５は、出射光Ｌoutが出射される光出射面Ｓout側に、複数の単位セルが配列されてなる出射側アレイＡoutを有している。

具体的には、例えば図６に示したように、このフライアイレンズ１５は、光入射面Ｓin側に複数の入射側単位セルＣinを有するとともに、光出射面Ｓout側に複数の出射側単位セルＣoutを有している。そして、ここでは各入射側単位セルＣinと各出射側単位セルＣoutとが、互いに共通化（共通に形成）されている。すなわち、１つの入射側単位セルＣinと１つの出射側単位セルＣoutとで、１つの共通化単位セルが構成されている。

フライアイレンズ１５では、このような複数の共通化単位セル（入射側単位セルＣinおよび出射側単位セルＣout）が、Ｘ軸方向（ここでは水平方向）およびＹ軸方向（ここでは垂直方向）の双方に沿って配列されている。つまり、入射側単位セルＣinおよび出射側単位セルＣoutはそれぞれ、Ｘ−Ｙ面（光入射面Ｓinおよび光出射面Ｓout）上で隙間なく２次元配置（ここではマトリクス配置）されている。また、各共通化単位セル（入射側単位セルＣinおよび出射側単位セルＣout）は、Ｘ軸方向を長軸方向とすると共にＹ軸方向を短軸方向とする異方性形状（ここでは矩形状）からなる。そして、この異方性形状（矩形状）におけるアスペクト比（長軸方向と短軸方向との長さの比）は、後述する反射型液晶素子２１におけるアスペクト比と略一致（望ましくは一致）するように設定されている。

コンデンサレンズ１７は、フライアイレンズ１５からの出射光Ｌoutを集光し、照明光として出射させるためのレンズである。

（表示光学系）
前述した表示光学系は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ；Polarization Beam Splitter）２３、フィールドレンズ２２、反射型液晶素子２１および投射レンズ２４（投射光学系）を用いて構成されている。

偏光ビームスプリッタ２３は、特定の偏光（例えばＳ偏光）を選択的に透過させると共に、他方の偏光（例えばＰ偏光）を選択的に反射させる光学部材である。これにより、照明装置１からの照明光（例えばＳ偏光）が選択的に反射されて反射型液晶素子２１へ入射すると共に、この反射型液晶変調素子２１から出射した映像光（例えばＰ偏光）が選択的に透過し、投射レンズ２４へ入射するようになっている。

フィールドレンズ２２は、偏光ビームスプリッタ２３と反射型液晶素子２１との間の光路上に配置されている。このフィールドレンズ２２は、照明光をテレセントリックに反射型液晶素子２１に入射させることによって、光学系のコンパクト化を図るためのレンズである。

反射型液晶素子２１は、照明装置１からの照明光を、図示しない表示制御部から供給される映像信号に基づいて変調しつつ反射させることにより、映像光を出射する光変調素子である。このとき、反射型液晶素子２１では、入射時と出射時とにおける各偏光（例えば、Ｓ偏光またはＰ偏光）が異なるものとなるように、反射がなされる。このような反射型液晶素子２１は、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の液晶素子からなる。

投射レンズ２４は、反射型液晶素子２１により変調された照明光（映像光）をスクリーン３０に対して投射（拡大投射）するためのレンズである。

［光学素子１４，１４Ｂとフライアイレンズ１５との間での条件式について］
ここで、本実施の形態の照明装置１では、光学素子１４（あるいは光学素子１４Ｂ）と、その後段側（光出射側）に配置されたフライアイレンズ１５との間で、以下説明する所定の条件式を満たすように設定されている。これにより後述するように、照明光における干渉縞の発生が低減されるからである。以下、この条件式の概略について説明する。

この照明装置１では、まず、以下の（１）式を満たすように設定されている。
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ）｝＞Ｐｆ ……（１）
ｆ ：フライアイレンズ１５における単位セル（入射側単位セルＣin，出射側単位セルＣout）の焦点距離
Ｐｆ：フライアイレンズ１５における単位セルのピッチ
θｆ：光学素子１４，１４Ｂから出射してフライアイレンズ１５へ入射する光束（入射光Ｌinの光束）におけるマージナル光線角度

また、ここでは前述したように、入射側単位セルＣinおよび出射側単位セルＣoutがそれぞれ異方性形状（長軸方向（Ｘ軸方向）および短軸方向（Ｙ軸方向）を有する矩形状）であるため、これら長軸方向および短軸方向の双方について、上記（１）式を満たすように設定されている。つまり、長軸方向としてのＸ軸方向（水平方向）に沿った単位セルのピッチおよびマージナル光線角度をそれぞれ、Ｐｆｈ，θｆｈ、短軸方向としてのＹ軸方向（垂直方向）に沿った単位セルのピッチおよびマージナル光線角度をそれぞれ、Ｐｆｖ，θｆｖとすると、以下の（２）式および（３）式の双方を満たすように設定されている。
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆｈ）｝＞Ｐｆｈ ……（２）
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆｖ）｝＞Ｐｆｖ ……（３）

また、本実施の形態では、光学素子１４Ｂを用いて以下の（４）式および（５）式の双方を更に満たすようにするのが望ましい。これにより後述するように、干渉縞の発生が更に効果的に抑えられるからである。

すなわち、光学素子１４Ｂにおける光学面の延在方向（光学面延在軸Ａｓ）とフライアイレンズ１５における単位セルの配列方向とが互いに傾斜している場合（傾斜角：α）において、以下の（４）式および（５）式の双方を更に満たすようにするのが望ましい。なお、ここでは、フライアイレンズ１５における単位セル（異方性形状）の長軸方向（ここではＸ軸方向）のピッチをＰｆ、各単位セルにおけるアスペクト比をＸ：Ｙ（Ｘ＞Ｙ）としている（後述する図１７（Ｂ）参照）。
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ×ｓｉｎα）｝＞Ｐｆ ……（４）
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ×ｃｏｓα）｝＞｛（Ｙ／Ｘ）×Ｐｆ｝ ……（５）

更に、本実施の形態では、上記したマージナル光線角度θｆの上限の条件に関して、以下の（６）式を更に満たすようにするのが望ましい。これにより後述するように、光源部からの出射光（レーザ光）における光量損失が低減され、光利用効率が向上するからである。
｛ｆ×ｔａｎ（θｆ×ｃｏｓα）｝＜｛（１／２）×（Ｙ／Ｘ）×Ｐｆ｝ ……（６）

［表示装置３の作用・効果］
（１．表示動作）
この表示装置３では、図１に示したように、まず照明装置１において、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂからそれぞれ出射された光（レーザ光）が、カップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによってそれぞれコリメートされ、平行光となる。次いで、このようにして平行光とされた各レーザ光（赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光）は、ダイクロイックプリズム１３１，１３２によって色合成（光路合成）がなされる。光路合成がなされた各レーザ光は、光学素子１４、フライアイレンズ１５およびコンデンサレンズ１７をこの順に通過し、照明光として出射する。この際、フライアイレンズ１５によって、このフライアイレンズ１５からの出射光Ｌoutの均一化（面内の光量分布の均一化）が図られる。このようにして、照明装置１から照明光が出射される。

次いで、この照明光は、偏光ビームスプリッタ２３によって選択的に反射され、フィールドレンズ２２を介して反射型液晶素子２１へ入射する。反射型液晶素子２１では、この入射光が映像信号に基づいて変調されつつ反射されることにより、映像光として出射する。ここで、この反射型液晶素子２１では、入射時と出射時とにおける各偏光が異なるものとなるため、反射型液晶素子２１から出射した映像光は選択的に偏光ビームスプリッタ２３を透過し、投射レンズ２４へと入射する。そして、この入射光（映像光）は、投射レンズ２４によって、スクリーン３０に対して投射（拡大投射）される。

この際、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えば、所定の発光周波数による間欠的な発光動作を行う。これにより、各レーザ光（赤色レーザ光，緑色レーザ光，青色レーザ光）が、時分割的に順次出射される。そして、反射型液晶素子２１では、各色成分（赤色成分、緑色成分、青色成分）の映像信号に基づいて、対応する色のレーザ光が時分割的に順次変調される。このようにして、映像信号に基づくカラー映像表示が表示装置３においてなされる。

（２．スペックルノイズの低減作用）
続いて、光学素子１４，１４Ｂの作用（照明光におけるスペックルノイズの低減作用）について説明する。

まず、このスペックルノイズとは、レーザ光のようなコヒーレント光が拡散面に照射される際に観察される、斑点状の模様のことである。このスペックルノイズは、拡散面の各点で散乱された光が、面上の微視的な凹凸に応じたランダムな位相関係で干渉し合うために生じるものである。

このようにして照明光に生ずるスペックルノイズを低減させるため、照明装置１では図１に示したように、レーザ光の光路上に光学素子１４（あるいは光学素子１４Ｂ）が配置されている。また、この光学素子１４，１４Ｂの後段側（光出射側）にフライアイレンズ１５が配置されている。そして、駆動部１４０は、この光学素子１４，１４Ｂが振動するように駆動する。

（光学素子１４の作用）
具体的には、まず光学素子１４の場合、駆動部１４０は、例えば図７（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、基準位置から＋Ｙ軸方向，−Ｙ軸方向に沿って、フライアイレンズ１５との間の相対位置がそれぞれ変位するように、光学素子１４を駆動する。なお、これらの図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、上記した光学素子１４から距離ＬＰだけ離れた平面上における収束光束領域１５ａおよび拡散光束領域１５ｂをそれぞれ、フライアイレンズ１５における各入射側単位セルＣinと重ねて模式的に示したものである。また、図７（Ｄ）〜（Ｆ）はそれぞれ、図７（Ａ）〜（Ｃ）中の太線で示した入射側単位セルＣin上の領域内における、収束光束領域１５ａおよび拡散光束領域１５ｂを模式的に示したものである。

このように、光学素子１４がＹ軸に沿って振動するように駆動されることにより、例えば図７（Ｄ）〜（Ｆ）に示したように、各入射側単位セルＣin上の領域内で、収束光束領域１５ａと拡散光束領域１５ｂとが交互に入れ替わることになる。その結果、スペックルパターンの多重化（時間平均）がなされ、上記したスペックルノイズの発生が低減する。

（光学素子１４Ｂの作用）
一方、光学素子１４Ｂの場合、駆動部１４０は、例えば図８（Ａ）〜（Ｆ）に示したように、基準位置から＋Ｙ軸方向，−Ｙ軸方向に沿って、フライアイレンズ１５との間の相対位置がそれぞれ変位するように、光学素子１４Ｂを駆動する。

この場合も、光学素子１４ＢがＹ軸に沿って振動するように駆動されることにより、例えば図８（Ｄ）〜（Ｆ）に示したように、各入射側単位セルＣin上の領域内で、収束光束領域１５ａと拡散光束領域１５ｂとが交互に入れ替わることになる。その結果、この場合も上記した光学素子１４の場合と同様に、スペックルパターンの多重化（時間平均）がなされ、スペックルノイズの発生が低減する。

（３．干渉縞の低減作用）
次に、フライアイレンズ１５に起因して発生する干渉縞の低減作用について、詳細に説明する。

（干渉縞の発生原理）
最初に、図９〜図１３を参照して、上記した干渉縞（照明装置１から出射される照明光において発生する干渉縞）の発生原理について説明する。

まず、照明装置内に均一化光学部材としてフライアイレンズが設けられている場合、一般に、このフライアイレンズ内で規則的に配列された複数の単位セル（単位レンズ）間での出射光束同士の干渉（重ね合わせ）により、照明光に干渉縞（輝度むら，照度むら）が発生する。その結果、スクリーン上の投影像においても輝度むらが生じ、表示画質が劣化してしまうことになる。この干渉縞のピッチは、後述するように、均一照明される反射型液晶素子上では数μｍのオーダーであるものの、投射レンズによって拡大された投影像では数ｍｍオーダーのピッチとなるため、スクリーン上では無視できない大きさの干渉縞となる。

ここで一例として、図９に示したように、フライアイレンズ１５内の隣接する４つの単位セルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ間での出射光束同士の重ね合わせにより生ずる干渉縞について考える。なお、この例では、単位セルＣａからの出射光束をＬａ、単位セルＣｂからの出射光束をＬｂ、単位セルＣｃからの出射光束をＬｃ、単位セルＣｄからの出射光束をＬｄとする。また、図９中に示したように、出射光束Ｌａと光軸Ｚ０とのなす角度をθ、出射光束Ｌｂと光軸Ｚ０とのなす角度を３θとする。

この場合、例えば図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示したようなパターンにより、各単位セルＣａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ間での出射光束同士（等位相光束同士）の重ね合わせによる干渉縞が発生する。ここで、図１０（Ａ）は、出射光束Ｌｂ，Ｌｃ同士の組み合わせ（重ね合わせ）により発生する干渉縞のパターンを模式的に示したものであり、この場合には出射光束Ｌｂ，Ｌｃにおける波面同士のなす角度は２θとなる。また、図１０（Ｂ）は、出射光束Ｌａ，Ｌｄ同士の組み合わせにより発生する干渉縞のパターンを模式的に示したものであり、この場合には出射光束Ｌａ，Ｌｄにおける波面同士のなす角度は６θとなる。図１０（Ｃ）は、出射光束Ｌｃ，Ｌｄ同士の組み合わせにより発生する干渉縞のパターンを模式的に示したものであり、この場合には出射光束Ｌｃ，Ｌｄにおける波面同士のなす角度は２θとなる。図１０（Ｄ）は、出射光束Ｌａ，Ｌｃ同士の組み合わせにより発生する干渉縞のパターンを模式的に示したものであり、この場合には出射光束Ｌａ，Ｌｃにおける波面同士のなす角度は４θとなる。なお、これらの図１０（Ａ）〜（Ｄ）中（および以下の図１１（Ａ）中）において、白丸の点は輝度が相対的に高い状態を示し、黒丸の点は輝度が相対的に低い状態を示している。

このようにして、この例全体では、例えば図１１（Ａ）に示したようなパターンの干渉縞が発生し、そのときの干渉縞のピッチ（干渉縞ピッチｐ）は、例えば図１１（Ｂ）に示したようになる。ここで、図１１（Ｂ）中の縦軸に示した「光量」の値は、干渉縞の相対的な明るさ（１．０：平均的な明るさ）を表したものとなっている。なお、フライアイレンズ１５内の単位セル数が増加した場合であっても、干渉縞のパターンは、この例のように隣接する複数の単位セル同士（フライアイレンズ１５内での全ての単位セル同士の組み合わせ）で生じる干渉縞のピッチによるものとなる。また、実際には、単位セルは水平方向（Ｘ軸方向）および垂直方向（Ｙ軸方向）の双方に沿って配置されているため、干渉縞のパターンは、主に縦横のメッシュ状（格子状）となる。

ここで、図１２を参照して、このようにして生じる干渉縞のピッチ（干渉縞ピッチｐ）の計算手法について説明する。この図１２において、出射光Ｌout波長をλ、出射光Ｌoutにおけるマージナル光線，一光線と光軸Ｚ０とのなす角度をθ，α、コンデンサレンズ１７の焦点距離，Ｆナンバーをｆｃ，Ｆ、フライアイレンズ１５の単位セル数，単位セルピッチをｎ，ｐｆ、開口数をＮＡ、照明光学系を通過する光束の直径をＥＰＤ（Entrance Pupil Diameter）とする。すると、以下の（７）〜（９）式の関係を用いて、以下の（１０）式によって干渉縞ピッチｐが規定されることになる。
ＮＡ＝ｓｉｎθ＝｛ＥＰＤ／（２×ｆｃ））＝１／（２×Ｆ） ……（７）
ｓｉｎα＝｛Ｐｆ／（２×ｆｃ）｝＝１／（２×ｎ×Ｆ） ……（８）
ｓｉｎα＝｛λ／（２×ｐ）｝ ……（９）
ｐ＝｛（ｎ×λ）／（２×ＮＡ）｝＝（ｎ×λ×Ｆ） ……（１０）

なお、図１３は、単位セル数ｎ＝１０の場合（「計算例１」）と、単位セル数ｎ＝２０の場合（「計算例２」）とについて、干渉縞ピッチｐの計算例を示したものである。なお、このときの干渉縞ピッチｐは、反射型液晶素子２１（この例では画素ピッチ＝０．２２インチのもの）上での干渉縞と、スクリーン３０（この例では投影サイズ＝２５インチのもの）上での干渉縞との双方について示している。

（干渉縞の低減原理）
このような原理によって発生する干渉縞の発生を低減するため、本実施の形態の照明装置１では、光学素子１４（あるいは光学素子１４Ｂ）と、その後段側のフライアイレンズ１５との間で、所定の条件式（前述した（１）式等）を満たすように設定されている。これにより、上記したように、フライアイレンズ１５に起因して照明光に干渉縞が発生した場合であっても、その干渉縞が時間変位して明るさが平均化される結果、干渉縞が目立たなくなる。

ここで、上記した各条件式を満たすことによって干渉縞が低減する原理（各条件式が設定されるべき理由）について、以下詳述する。

まず、例えば図１４に示したように、干渉縞における明暗状態の位相が１８０°（１．０π）以上変化すれば、時間平均的に明暗状態を繰り返すこととなり、干渉縞が見かけ上平均化され、目立たなくなる。ここで、位相をπ以上変化させるとは、前述した図１０で示した２θの関係を４θに変化させることと等価である。具体的には、２つの単位セルからの出射光束の波面同士のなす角度＝２θである場合において、あるタイミングで暗状態である中央の地点が、出射光束の波面同士のなす角度＝４θへ変化すると、そのタイミングでは暗状態から明状態に変化する。このような明暗状態が繰り返されると、上記したように位相がπ変化することとなり、干渉縞の明るさが平均化されて見えにくくなる（目立たなくなる）のである。

ここで、例えば図１５に示したように、光学素子１４，１４Ｂが配置されていない場合について考える。この場合、平行光束である入射光Ｌinがフライアイレンズ１５へと入射するため、このフライアイレンズ１５の光出射側（出射光Ｌout）では、単位セルのピッチ＝Ｐｆの間隔で光源像が並ぶこととなる。このため、このピッチＰｆの間隔で、光源像が反射型液晶素子２１上で重畳される。このようにして間隔Ｐｆの光源像が重畳されるときになす角度（相対角）を、β１とする。

これに対して、例えば図１６（Ａ），（Ｂ）に示したように、光学素子１４Ｂがフライアイレンズ１５の光入射側に配置されている場合、以下のようになる。すなわち、まず、図１６（Ａ）に示したような収束光束である入射光Ｌin、および、図１６（Ｂ）に示したような発散光束である入射光Ｌinにおけるマージナル光線角度をθｆとする。すると、振動している光学素子１４Ｂの位置に応じて、フライアイレンズ１５の光出射側（出射光Ｌout）において結像する光源像の最大像高が、（Ｐｆ−２ｙ）（図１６（Ａ）），（Ｐｆ＋２ｙ）（図１６（Ｂ））と変化する。その結果、各光源像が重畳されるときの相対角が、β２（図１６（Ａ）），β３（図１６（Ｂ））と時間的に変化することとなる。このときの相対角β１，β２，β３同士の大小関係は、以下の（１１）式のようになる。
β２＜β１＜β３ ……（１１）

ここで前述したように、干渉縞の発生を低減するために位相変化πを生じさせるには、相対角β２，β３について、以下の（１２）式を満たすようにすればよい。具体的には、フライアイレンズ１５における単位セルのピッチＰｆおよび像高ｙを用いると、この（１１２）式を満たすための条件式は、以下の（１３）式となる。そして、像高ｙ＝（ｆ×ｔａｎθｆ）で表わされることから、この関係式を（１３）式に代入することにより、前述した（１）式が得られる。このようにして、照明光における干渉縞の発生を低減するためには、前述の（１）式（（２）式および（３）式）を満たすことが必要であることが分かる。
（２×β２）＜β３ ……（１２）
（Ｐｆ＋２ｙ）＞２×（Ｐｆ−２ｙ） ……（１３）

ただし、干渉縞を低減するための条件は、実際にはマージナル光線角度θｆだけでは決まらない。このため、本実施の形態では、光学素子１４Ｂを用いて、前述した（４）式および（５）式の双方を更に満たすようにするのが望ましい。これにより以下説明するように、干渉縞の発生が更に効果的に抑えられる。

ここで、例えば図１７（Ａ），（Ｂ）を参照すると、前述した、Ｘ軸方向（水平方向）に沿ったマージナル光線角度θｆｈおよびＹ軸方向（垂直方向）に沿ったマージナル光線角度θｆｖはそれぞれ、以下の（１４）式および（１５）式で表わされる。また、Ｘ軸方向（水平方向）に沿った光源像の変位量ｘおよびＹ軸方向（垂直方向）に沿った光源像の変位量ｙはそれぞれ、これらの（１４）式および（１５）式を用いて、以下の（１６）式および（１７）式で表わされる。
θｆｈ＝（θｆ×ｓｉｎα） ……（１４）
θｆｖ＝（θｆ×ｃｏｓα） ……（１５）
ｘ＝ｆ×ｔａｎ（θｆｈ）＝ｆ×ｔａｎ｛θｆ×ｓｉｎα｝ ……（１６）
ｙ＝ｆ×ｔａｎ（θｆｖ）＝ｆ×ｔａｎ｛θｆ×ｃｏｓα｝ ……（１７）

ここで、（１３）式を参照すると、これらの変位量ｘ，ｙがそれぞれ、位相変化量πに相当する量よりも大きくなるための条件式は、以下の（１８）式および（１９）式となる。そして、これらの（１８）式および（１９）式に対して、（１６）式および（１７）式をそれぞれ代入することにより、前述の（４）式および（５）式が導かれることになる。
（Ｐｆ＋２ｘ）＞２×（Ｐｆ−２ｘ） ……（１８）
｛（Ｙ／Ｘ）×Ｐｆ＋２ｙ｝＞２×｛（Ｙ／Ｘ）×Ｐｆ−２ｙ｝ ……（１９）

また、本実施の形態では、マージナル光線角度θｆの上限の条件に関して、前述した（６）式を更に満たすようにするのが望ましい。これにより以下説明するように、光源部からの出射光（レーザ光）における光量損失が低減され、光利用効率が向上する。

すなわち、これまで説明したように位相変化πを生じさせるために必要なマージナル光線角度θｆと、光学素子１４Ｂにおける傾斜角αとには、適切な範囲が存在するのである。つまり、マージナル光線角度θｆが増加すると、一定値以上で干渉縞が低減する（見えなくなる）ものの、このマージナル光線角度θｆが増えすぎると以下のような問題が発生する。

具体的には、まず、マージナル光線角度θｆが所定の角度（許容角θlimit）を超えてしまうと（θｆ＞θlimit）、光量損失が発生し、光利用効率が低下してしまう。詳細には、前述した光源像高（ｙ＝ｆ×ｔａｎθｆ）の値が（Ｐｆ／２）を超えてしまうと（ｆ＞（Ｐｆ／２））、フライアイレンズ１５において、元々設定されている単位セルだけでなくその隣の単位セルにも光束が入射し始めるため、反射型液晶素子２１へ入射しない光量成分が生じてしまう。これらのことから、θｆ≦θlimit（ｆ≦（Ｐｆ／２））を満たすようにすれば、そのような光量損失を抑えて光利用効率を向上させることができると言える。

ここで、この許容角θlimitは、フライアイレンズ１５における単位セルのサイズに応じて制限されるため、前述したように単位セル（異方性形状）におけるアスペクト比をＸ：Ｙ（Ｘ＞Ｙ）とすると、Ｙ軸方向（相対的に小さいほうのサイズ）が律速条件となる。したがって、前述した（１７）式およびＹ軸方向の単位セルのピッチ（Ｐｆ×（Ｙ／Ｘ）（図１７（Ｂ）参照）を、上記した（ｆ≦（Ｐｆ／２））という条件式に代入することにより、前述した（６）式の条件式が得られる。

以上のように本実施の形態では、光源部とフライアイレンズ１５との間の光路上に配置されて振動する光学素子１４と、フライアイレンズ１５との間で、所定の条件式（上記（１）式等）を満たすようにしたので、フライアイレンズ１５に起因して照明光に干渉縞が発生した場合であっても、その干渉縞を時間変位させて明るさを平均化することができる。よって、そのような干渉縞を目立たなくすることができ、照明光における輝度むらを低減する（表示画質を向上させる）ことが可能となる。

また、本実施の形態では、例えば拡散板等の位相を乱す素子を用いて干渉縞を低減させる手法とは異なり、干渉縞の低減に際して光量の損失が生じることはない。したがって、光源から出射されるレーザ光等の光利用効率低下を回避しつつ、干渉縞の発生を抑えることができる。

なお、前述したように、フライアイレンズ１５における単位セルの配列に応じて、干渉縞のパターンは主に垂直方向および水平方向（縦横方向）に発生するが、実際には斜め方向で隣接する単位セル間での出射光束同士の干渉によっても、干渉縞が発生する。具体的には、例えば単位セルのアスペクト比がＸ：Ｙ＝１６：９であるとすると、干渉縞は、水平方向（０°方向）および垂直方向（９０°方向）に加え、３０°（＝ａｒｃｔａｎ（９／１６））方向および１５０°（＝−ａｒｃｔａｎ（９／１６））方向にも発生する。

ただし、本実施の形態の光学素子１４Ｂのように、光学面の延在方向（光学面延在軸Ａｓ）と単位セルの配列方向とが互いに傾斜している場合、そのような斜め方向に発生する干渉縞も低減することができる。具体的には、例えば傾斜角α＝４５°であるものとすると、この１軸構成（光学面延在軸Ａｓが１方向に揃った構成）の光学素子１４Ｂを１方向（例えば上記したＹ軸方向）に沿って振動させるだけで、縦横方向だけでなく斜め方向の干渉縞も低減することが可能である。このように、１軸構成の光学素子１４Ｂによって対策を取れるため、例えば２軸構成や４軸構成の光学素子と比べ、容易に光学素子を製造することができるという利点もある。

更に、本実施の形態の光学素子１４Ｂでは、上記したように、光学面の延在方向（光学面延在軸Ａｓ）と単位セルの配列方向とが互いに傾斜しているようにしたので、以下の効果も得ることが可能である。すなわち、フライアイレンズ１５における単位セル（入射側単位セルＣinおよび出射側単位セルＣout）間の境界領域と、収束光束および拡散光束との接続境界線におけるクロストークを低減することも可能となる。

＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［光学素子１４Ａの構成］
図１８は、変形例に係る光学素子（光学素子１４Ａ）の構成例を模式的に斜視図で表したものである。本変形例の照明装置（表示装置）は、図１に示した照明装置１（表示装置３）において、光学素子１４（または光学素子１４Ｂ）の代わりにこの光学素子１４Ａを設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。

本変形例の光学素子１４Ａは、以下説明するように、プリズムアレイからなる。すなわち、この光学素子１４Ａは、複数（ここでは、ｎ／２個（ｎ：２以上の整数））のプリズム１４ｐがＹ軸方向に沿って並んで配置されたものとなっている。各プリズム１４ｐは、レーザ光の出射側（＋Ｚ軸側）に、各々がＸ軸方向に延在する一対の傾斜面を有している。つまり、これらのプリズム１４ｐは、光出射面（Ｘ−Ｙ平面）内における一対の傾斜面の延在方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に沿って、並んで配置されている。具体的には、図中のＹ軸の負方向に向かって順に、１個目のプリズム１４ｐは一対の傾斜面（第１面）Ｓ₁および傾斜面（第２面）Ｓ₂を、２個目のプリズム１４ｐは一対の傾斜面（第３面）Ｓ₃および傾斜面（第４面）Ｓ₄を、…、（ｎ／２）個目のプリズム１４ｐは一対の傾斜面Ｓ_n-1（第（ｎ−１）面）および傾斜面（第ｎ面）Ｓ_nを、それぞれ有している。これにより各プリズム１４ｐは、Ｘ軸方向に沿って延在する三角柱状（Ｙ軸方向のピッチ（プリズムピッチ）：ｄ、各傾斜面の傾斜角：θｐ）となっており、光出射面全体に山部（凸部）および谷部（凹部）が交互に形成されている。なお、この例では、凸部（傾斜面）が各プリズム１４ｐにおける出射面側に設けられているが、これには限られず、各プリズム１４ｐにおける入射面および出射面のうちの少なくとも一方の側に設けられているようにすればよい。

［光学素子１４Ａの作用・効果］
この光学素子１４Ａでは、各プリズム１４ｐへの入射光が、以下のようにして一対の傾斜面から出射する。すなわち、例えば図１９に示したように、各プリズム１４ｐの一対の傾斜面において、入射光の位置と、光学素子１４Ａから所定の距離を隔てた面上（ここでは、フライアイレンズ１５の入射面上）における出射光の位置とが互いに入れ替わるように、出射光が出射する。具体的には、光学素子１４Ａにおける前述した１個目のプリズム１４ｐでは、傾斜面Ｓ₁および傾斜面Ｓ₂の間で、入射光の入射位置と、フライアイレンズ１５の入射面上における出射光の位置とが、互いに入れ替わる。すなわち、傾斜面Ｓ₁からの出射光は、傾斜面Ｓ₂への入射光の入射位置（１個目のプリズム１４ｐの出射面内における下方側）に向かって出射する一方、傾斜面Ｓ₂からの出射光は、傾斜面Ｓ₁への入射光の入射位置（１個目のプリズム１４ｐの出射面内における上方側）に向かって出射する。同様に、前述した（ｎ／２）個目のプリズム１４ｐでは、傾斜面Ｓ_n-1および傾斜面Ｓ_nの間で、入射光の入射位置と、フライアイレンズ１５の入射面上における出射光の位置とが、互いに入れ替わる。すなわち、傾斜面Ｓ_n-1からの出射光は、傾斜面Ｓ_nへの入射光の入射位置（（ｎ／２）個目のプリズム１４ｐの出射面内における下方側）に向かって出射する一方、傾斜面Ｓ_nからの出射光は、傾斜面Ｓ_n-1への入射光の入射位置（（ｎ／２）個目のプリズム１４ｐの出射面内における上方側）に向かって出射する。なお、このような入射光と出射光との位置の入れ替わり作用は、図１８中に示したプリズムピッチｄおよび傾斜角θｐの設定によって、任意に調整可能となっている。

そして、駆動部１４０は、この光学素子１４Ａとフライアイレンズ１５との間の相対位置を変位させる。具体的には、本変形例では駆動部１４０は、例えば図２０中の矢印Ｐ１で示したように、光学素子１４Ａを、光軸Ｚ０と直交する面内におけるプリズム１４ｐの配列方向（Ｙ軸方向）に沿って振動させることにより、上記相対位置を変位させる。すなわち、上記した各プリズム１４ｐの傾斜面からの出射光（一対の傾斜面間で互いに位置が入れ替わるように出射された出射光）の位置も、例えば図２０中の矢印Ｐ２１，Ｐ２１で示したようにＹ軸方向に沿って変位（シフト）する。これにより、フライアイレンズ１５の入射面上において、光学素子１４Ａ内の各プリズム１４ｐからの入射光によるビームスキャンがなされる。

その結果、本変形例においても上記実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、干渉縞およびスペックルノイズの発生を低減することが可能となる。

このように、本開示における光学素子の構成は、上記実施の形態で説明した構成のもの（光学素子１４，１４Ｂ）には限られず、他の構成のものであってもよい。

＜その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、本開示における「均一化光学部材」がフライアイレンズからなる場合を例に挙げて説明したが、この均一化光学部材が他の光学部材（例えばロッドインテグレータ等）からなるようにしてもよい。

また、上記実施の形態等で説明した光学素子１４，１４Ａ，１４Ｂでは、それらの光出射面側に波型構造や傾斜面構造が形成されている場合について説明したが、このような場合には限られない。すなわち、例えば、それらの光入射面側、あるいはそれらの光入射面側および光出射面側の双方に、波型構造や傾斜面構造が形成されているようにしてもよい。

更に、上記実施の形態等では、複数種類（赤色用，緑色用，青色用）の光源がいずれもレーザ光源である場合について説明したが、この場合には限られず、複数種類の光源のうちの少なくとも１つがレーザ光源であればよい。すなわち、光源部内に、レーザ光源と他の光源（例えばＬＥＤ等）とを組み合わせて設けるようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態等では、光変調素子が反射型の液晶素子である場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られない。すなわち、例えば透過型の液晶素子であってもよく、更には、液晶素子以外の光変調素子（例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）など）であってもよい。

また、上記実施の形態等では、異なる波長の光を発する３種類の光源を用いた場合について説明したが、例えば３種類の光源ではなく、１種類や２種類，４種類以上の光源を用いるようにしてもよい。

更に、上記実施の形態等では、照明装置および表示装置の各構成要素（光学系）を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。具体的には、例えばダイクロイックプリズム１３１，１３２の代わりに、ダイクロイックミラーを設けるようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態等では、光変調素子により変調された光をスクリーンに投射する投射光学系（投影レンズ）を備え、投射型の表示装置として構成されている場合について説明したが、本技術は、直視型の表示装置などにも適用することが可能である。

なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
レーザ光源を含む光源部と、
２次元配列された複数の単位セルを有すると共に、前記光源部側からの光が入射する均一化光学部材と、
前記光源部と前記均一化光学部材との間の光路上に配設された光学素子と、
前記光学素子を振動させる駆動部と
を備え、
以下の［１］式を満たす
照明装置。
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ）｝＞Ｐｆ ……［１］
但し、
ｆ ：前記単位セルの焦点距離
Ｐｆ：前記単位セルのピッチ
θｆ：前記光学素子から出射して前記均一化光学部材へ入射する光束におけるマージナル光線角度
（２）
前記単位セルが、長軸方向および短軸方向を有する異方性形状からなり、
前記長軸方向および前記短軸方向の双方について、前記［１］式を満たしている
上記（１）に記載の照明装置。
（３）
前記光学素子が、入射したレーザ光を収束させつつ出射する第１光学面と、入射したレーザ光を発散させつつ出射する第２光学面とを有し、
前記第１光学面および前記第２光学面の延在方向と前記単位セルの配列方向とが、傾斜角αにて互いに傾斜しており、
前記単位セルにおける前記長軸方向のピッチを前記Ｐｆ、前記単位セルにおけるアスペクト比をＸ：Ｙ（Ｘ＞Ｙ）としたとき、
以下の［２］式および［３］式を更に満たす
上記（２）に記載の照明装置。
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ×ｓｉｎα）｝＞Ｐｆ ……［２］
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ×ｃｏｓα）｝＞｛（Ｙ／Ｘ）×Ｐｆ｝ ……［３］
（４）
以下の［４］式を更に満たす
上記（３）に記載の照明装置。
｛ｆ×ｔａｎ（θｆ×ｃｏｓα）｝＜｛（１／２）×（Ｙ／Ｘ）×Ｐｆ｝ ……［４］
（５）
前記光学素子は、
入射したレーザ光を収束させつつ出射する第１光学面と、
入射したレーザ光を発散させつつ出射する第２光学面と
を有する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の照明装置。
（６）
前記第１光学面および前記第２光学面の延在方向と、前記単位セルの配列方向とが、互いに傾斜している
上記（５）に記載の照明装置。
（７）
前記第１光学面が凸状の曲面であり、前記第２光学面が凹状の曲面である
上記（５）または（６）に記載の照明装置。
（８）
前記第１光学面のピッチと前記第２光学面のピッチとが、互いに異なる
上記（５）ないし（７）のいずれかに記載の照明装置。
（９）
前記均一化光学部材がフライアイレンズからなる
上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の照明装置。
（１０）
前記光源部は、前記レーザ光源として、赤色光、緑色光または青色光を発する３種類のレーザ光源を有する
上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の照明装置。
（１１）
前記レーザ光源が半導体レーザである
上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の照明装置。
（１２）
照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を備え、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
２次元配列された複数の単位セルを有すると共に、前記光源部側からの光が入射する均一化光学部材と、
前記光源部と前記均一化光学部材との間の光路上に配設された光学素子と、
前記光学素子を振動させる駆動部と
を備え、
以下の［１］式を満たす
表示装置。
｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ）｝＞Ｐｆ ……［１］
但し、
ｆ ：前記単位セルの焦点距離
Ｐｆ：前記単位セルのピッチ
θｆ：前記光学素子から出射して前記均一化光学部材へ入射する光束におけるマージナル光線角度
（１３）
前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
上記（１２）に記載の表示装置。
（１４）
前記光変調素子が液晶素子である
上記（１２）または（１３）に記載の表示装置。

１…照明装置、１１Ｒ…赤色レーザ、１１Ｇ…緑色レーザ、１１Ｂ…青色レーザ、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…カップリングレンズ、１３１，１３２…ダイクロイックプリズム、１４，１４Ａ，１４Ｂ…光学素子、１４ｐ…プリズム、１４０…駆動部、１４１…第１光学面（凸状曲面）、１４２…第２光学面（凹状曲面）、１５…フライアイレンズ、１５ａ…収束光束領域、１５ｂ…拡散光束領域、１７…コンデンサレンズ、２１…反射型液晶素子、２２…フィールドレンズ、２３…偏光ビームスプリッタ、２４…投射レンズ、３…表示装置、３０…スクリーン、Ｚ０…光軸、Ａｓ…光学面延在軸（シリンダー軸）、α…傾斜角、Ｌin…入射光、Ｌout，Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ…出射光（出射光束）、Ｓin…光入射面、Ｓout…光出射面、Ａin…入射側アレイ、Ａout…出射側アレイ、Ｃin…入射側単位セル、Ｃout…出射側単位セル、Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ…単位セル。

Claims (14)

1. レーザ光源を含む光源部と、
   ２次元配列された複数の単位セルを有すると共に、前記光源部側からの光が入射する均一化光学部材と、
   前記光源部と前記均一化光学部材との間の光路上に配設された光学素子と、
   前記光学素子を振動させる駆動部と
   を備え、
   以下の（１）式を満たすことにより、前記均一化光学部材に起因して照明光に発生する干渉縞における明暗状態の位相を、π変化させる
   照明装置。
   ｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ）｝＞Ｐｆ ……（１）
   但し、
   ｆ ：前記単位セルの焦点距離
   Ｐｆ：前記単位セルのピッチ
   θｆ：前記光学素子から出射して前記均一化光学部材へ入射する光束におけるマージナル光線角度
2. 前記単位セルが、長軸方向および短軸方向を有する異方性形状からなり、
   前記長軸方向および前記短軸方向の双方について、前記（１）式を満たしている
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光学素子が、入射したレーザ光を収束させつつ出射する第１光学面と、入射したレーザ光を発散させつつ出射する第２光学面とを有し、
   前記第１光学面および前記第２光学面の延在方向と前記単位セルの配列方向とが、傾斜角αにて互いに傾斜しており、
   前記単位セルにおける前記長軸方向のピッチを前記Ｐｆ、前記単位セルにおけるアスペクト比をＸ：Ｙ（Ｘ＞Ｙ）としたとき、
   以下の（２）式および（３）式を更に満たす
   請求項２に記載の照明装置。
   ｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ×ｓｉｎα）｝＞Ｐｆ ……（２）
   ｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ×ｃｏｓα）｝＞｛（Ｙ／Ｘ）×Ｐｆ｝ ……（３）
4. 以下の（４）式を更に満たす
   請求項３に記載の照明装置。
   ｛ｆ×ｔａｎ（θｆ×ｃｏｓα）｝＜｛（１／２）×（Ｙ／Ｘ）×Ｐｆ｝ ……（４）
5. 前記光学素子は、
   入射したレーザ光を収束させつつ出射する第１光学面と、
   入射したレーザ光を発散させつつ出射する第２光学面と
   を有する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記第１光学面および前記第２光学面の延在方向と、前記単位セルの配列方向とが、互いに傾斜している
   請求項５に記載の照明装置。
7. 前記第１光学面が凸状の曲面であり、前記第２光学面が凹状の曲面である
   請求項５または請求項６に記載の照明装置。
8. 前記第１光学面のピッチと前記第２光学面のピッチとが、互いに異なる
   請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の照明装置。
9. 前記均一化光学部材がフライアイレンズからなる
   請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の照明装置。
10. 前記光源部は、前記レーザ光源として、赤色光、緑色光または青色光を発する３種類のレーザ光源を有する
    請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の照明装置。
11. 前記レーザ光源が半導体レーザである
    請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の照明装置。
12. 照明光を出射する照明装置と、
    前記照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
    を備え、
    前記照明装置は、
    レーザ光源を含む光源部と、
    ２次元配列された複数の単位セルを有すると共に、前記光源部側からの光が入射する均一化光学部材と、
    前記光源部と前記均一化光学部材との間の光路上に配設された光学素子と、
    前記光学素子を振動させる駆動部と
    を備え、
    以下の（１）式を満たすことにより、前記均一化光学部材に起因して前記照明光に発生する干渉縞における明暗状態の位相を、π変化させる
    表示装置。
    ｛６×ｆ×ｔａｎ（θｆ）｝＞Ｐｆ ……（１）
    但し、
    ｆ ：前記単位セルの焦点距離
    Ｐｆ：前記単位セルのピッチ
    θｆ：前記光学素子から出射して前記均一化光学部材へ入射する光束におけるマージナル光線角度
13. 前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
    請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記光変調素子が液晶素子である
    請求項１２または請求項１３に記載の表示装置。

Images