特開 2024-132625 照明装置およびプロジェクター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132625

(43)【公開日】2024-10-01

(54)【発明の名称】照明装置およびプロジェクター

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20240920BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20240920BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

G03B21/14 A

G03B21/00 E

H04N5/74 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023043470

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(74)【代理人】

【識別番号】100196058

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰雄

(72)【発明者】

【氏名】秋山 光一

【テーマコード（参考）】

2K203

5C058

【Ｆターム（参考）】

2K203FA03

2K203FA23

2K203FA34

2K203FA44

2K203FA54

2K203FA62

2K203GA25

2K203GA40

2K203HA13

2K203HA14

2K203HA58

2K203HA62

2K203HA92

2K203HA93

2K203HB10

2K203KA65

2K203MA08

5C058BA35

5C058EA02

5C058EA51

(57)【要約】

【課題】スペックルノイズを低減できる、照明装置およびプロジェクターを提供する。
【解決手段】本発明の照明装置は、第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、第１光および第２光を合成して合成光を射出する光合成部材と、入射する合成光を拡散して射出する拡散面を有する基板、および、基板を回転させる駆動装置、を有する拡散装置と、光合成部材と拡散装置との間に配置され、合成光を拡散装置へ向けて集光する集光素子と、拡散装置から射出された合成光を平行化するコリメーター素子と、コリメーターレンズから射出された合成光が入射する第１レンズアレイ面および第１レンズアレイ面から入射した光を射出する第２レンズアレイ面を有し、第１レンズアレイ面および第２レンズアレイ面が一体化された光均一化素子と、光均一化素子を振動させる振動発生装置と、光均一化素子から射出された光を重畳する重畳レンズと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、
前記第１光および前記第２光を合成して合成光を射出する光合成部材と、
入射する前記合成光を拡散する拡散板と、
前記光合成部材と前記拡散板との間に配置され、前記合成光を前記拡散板へ向けて集光する集光素子と、
前記拡散板から射出された前記合成光を平行化するコリメーター素子と、
前記コリメーター素子から射出された前記合成光が入射する第１レンズアレイ面および前記第１レンズアレイ面を経由した光を射出する第２レンズアレイ面を有し、前記第１レンズアレイ面および前記第２レンズアレイ面が一体化された光均一化素子と、
前記光均一化素子を振動させる振動発生装置と、
前記光均一化素子から射出された光を重畳する重畳レンズと、
を備える、
ことを特徴とする照明装置。

【請求項2】

前記振動発生装置は、前記第１レンズアレイ面および前記第２レンズアレイ面を、前記光均一化素子の光軸に直交する方向に沿って一体的に振動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【請求項3】

前記振動発生装置は、前記第１レンズアレイ面および前記第２レンズアレイ面を、前記光均一化素子の光軸に直交する第１方向と、前記光軸および前記第１方向に直交する第２方向と、に沿って一体的に振動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【請求項4】

前記第１レンズアレイ面は、複数の第１小レンズを有し、
前記第２レンズアレイ面は、前記複数の第１小レンズの各々に対応する複数の第２小レンズを有し、
前記第２レンズアレイ面における前記複数の第２小レンズ各々の焦点は、前記複数の第１小レンズのうち対応する各第１レンズの光入射面に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の照明装置。

【請求項5】

前記第１レンズアレイ面および前記第２レンズアレイ面は、一体的に形成された１つの光学部品であり、
前記振動発生装置は、前記光学部品を振動させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の照明装置。

【請求項6】

前記第１レンズアレイ面を含む第１光学部材と前記第２レンズアレイ面を含む第２光学部材とを一体に保持し、前記第２レンズアレイ面に対する前記第１レンズアレイ面の相対的な位置を固定する保持部材をさらに備え、
前記振動発生装置は、前記保持部材を振動させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の照明装置。

【請求項7】

前記振動発生装置が発生させる振動の周波数は、６０Ｈｚ以上、２００００Ｈｚ以下である、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の照明装置。

【請求項8】

前記振動発生装置は、回転軸を中心として回転する軸部を含むモーターと、前記モーターの前記軸部に設けられ、前記回転軸に対して偏芯する錘を含む回転部材と、を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の照明装置。

【請求項9】

前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光を射出する第３光源をさらに備え、
前記光合成部材は、前記第１光および前記第２光に前記第３光を合成した前記合成光を射出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の照明装置。

【請求項10】

請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。

【請求項11】

前記第１レンズアレイ面は、前記光変調装置において画像を生成する画像生成領域と光学的に共役の関係にある、
ことを特徴とする請求項１０に記載のプロジェクター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明装置およびプロジェクターに関する。

【背景技術】

【0002】

プロジェクターの高性能化を目的として、広色域かつ高効率な光源であるレーザー光源を用いた照明装置を備えるプロジェクターが提案されている。下記特許文献１には、青色光源アレイと、赤色光源アレイと、緑色光源アレイと、色合成光学系と、集光レンズと、拡散板と、を備える照明装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－７８９０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１の照明装置は、３色のレーザー光を合成した合成光が透過型拡散板を透過することで投射画像にスペックルノイズが発生することを低減していたが、この構成ではスペックルノイズを低減する対策が十分とは言えず、新たな技術の提供が望まれていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本発明の１つの態様によれば、第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、前記第１光および前記第２光を合成して合成光を射出する光合成部材と、入射する前記合成光を拡散して射出する拡散面を有する基板、および、前記基板を回転させる駆動装置、を有する拡散装置と、前記光合成部材と前記拡散装置との間に配置され、前記合成光を前記拡散装置へ向けて集光する集光素子と、前記拡散装置から出射された前記合成光を平行化するコリメーター素子と、前記コリメーターレンズから射出された前記合成光が入射する第１レンズアレイ面および前記第１レンズアレイ面から入射した光を射出する第２レンズアレイ面を有し、前記第１レンズアレイ面および前記第２レンズアレイ面が一体化された光均一化素子と、前記光均一化素子を振動させる振動発生装置と、前記光均一化素子から射出された光を重畳する重畳レンズと、を備える、照明装置が提供される。

【0006】

また、本発明の別の態様によれば、上記態様の照明装置と、前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、プロジェクターが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】プロジェクターを示す概略構成図である。

【図2】照明装置の概略構成を示す図である。

【図3】光均一化素子の構成を示す図である。

【図4】振動発生装置の構成を示す図である。

【図5】第１変形例の光均一化素子の構成を示す図である。

【図6】第２変形例の照明装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

【0009】

以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、一実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上に映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒと、光変調装置４Ｇと、光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学装置６と、を備える。

【0010】

照明装置２は、色分離光学系３に向けて白色の照明光ＷＬを射出する。照明装置２の構成については、後で詳しく説明する。

【0011】

色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色照明光Ｒと、緑色照明光Ｇと、青色照明光Ｂとに分離する。色分離光学系３は、ダイクロイックミラー７ａ及びダイクロイックミラー７ｂと、全反射ミラー８ａ、全反射ミラー８ｂ及び全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂとを備えている。以下、赤色、緑色及び青色を総称してＲＧＢ各色と呼ぶ場合もある。

【0012】

ダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを赤色照明光Ｒと、その他の光（緑色照明光Ｇ及び青色照明光Ｂ）とに分離する。ダイクロイックミラー７ａは、赤色照明光Ｒを透過すると共に、その他の光を反射する。ダイクロイックミラー７ｂは、緑色照明光Ｇを反射すると共に青色照明光Ｂを透過させる。

【0013】

全反射ミラー８ａは、赤色照明光Ｒを光変調装置４Ｒに向けて反射する。全反射ミラー８ｂ及び全反射ミラー８ｃは、青色照明光Ｂを光変調装置４Ｂに導く。緑色照明光Ｇは、ダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。

【0014】

第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色照明光Ｂの光路中におけるダイクロイックミラー７ｂの後段に配置されている。

【0015】

光変調装置４Ｒは、赤色照明光Ｒを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色照明光Ｇを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色照明光Ｂを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。

【0016】

光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側各々には、偏光板（図示せず。）が配置されている。

【0017】

また、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。

【0018】

合成光学系５には、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂからの各画像光が入射する。合成光学系５は、各画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学装置６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。

【0019】

投射光学装置６は、投射レンズ群からなり、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。

【0020】

続いて、本発明の一実施形態に係る照明装置２について説明する。図２は照明装置２の概略構成を示す図である。
図２に示すように、照明装置２は、光源装置２０と、集光素子２６と、拡散板２３と、コリメーター素子２５と、光均一化素子５０と、重畳レンズ５２と、振動発生装置３０と、を備えている。

【0021】

光源装置２０は、赤色用光源（第１光源）２０Ｒと、緑色用光源（第２光源）２０Ｇと、青色用光源（第３光源）２０Ｂと、光合成部材２４と、を含む。
本実施形態において、赤色用光源２０Ｒ、光合成部材２４および青色用光源２０Ｂは、赤色用光源２０Ｒの光軸ａｘ１上に設けられている。緑色用光源２０Ｇ、光合成部材２４、集光素子２６、拡散板２３、コリメーター素子２５、光均一化素子５０および重畳レンズ５２は、照明装置２の照明光軸ＡＸ上に設けられている。光軸ａｘ１と照明光軸ＡＸとは、互いに直交している。なお、青色用光源２０Ｂの光軸は赤色用光源２０Ｒの光軸ａｘ１と一致しており、緑色用光源２０Ｇの光軸は照明光軸ＡＸと一致する。

【0022】

以下、照明装置２の構成部材の形状や配置を説明するに際し、ＸＹＺ座標系を用いる場合もある。本明細書では、照明装置２の照明光軸ＡＸに沿う方向をＸ方向とし、赤色用光源２０Ｒから赤色光ＬＲが射出される方向であり光軸ａｘ１に沿う方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向と垂直な方向をＺ方向として説明する。

【0023】

赤色用光源２０Ｒは、複数の赤色半導体レーザー２１Ｒと複数のコリメーターレンズ２２Ｒとを有する。緑色用光源２０Ｇは、複数の緑色半導体レーザー２１Ｇと複数のコリメーターレンズ２２Ｇとを有する。青色用光源２０Ｂは、複数の青色半導体レーザー２１Ｂと複数のコリメーターレンズ２２Ｂとを有する。

【0024】

複数の赤色半導体レーザー２１Ｒは光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に配置されている。各赤色半導体レーザー２１Ｒは、例えば５８５ｎｍ～７２０ｎｍの第１波長帯の赤色光線Ｂｒを射出する。複数のコリメーターレンズ２２Ｒは、それぞれ複数の赤色半導体レーザー２１Ｒに対応して配置され、対応するレーザーから射出された赤色光線Ｂｒを平行光に変換する。
このような構成に基づき、赤色用光源２０Ｒは、平行光線束からなる複数の赤色光線Ｂｒを含む赤色光ＬＲを光合成部材２４に向けて射出する。

【0025】

複数の緑色半導体レーザー２１Ｇは照明光軸ＡＸと直交する面内において、アレイ状に配置されている。各緑色半導体レーザー２１Ｇは、例えば４９５ｎｍ～５８５ｎｍの第１波長帯とは異なる第２波長帯の緑色光線Ｂｇを射出する。複数のコリメーターレンズ２２Ｇは、それぞれ複数の緑色半導体レーザー２１Ｇに対応して配置され、対応するレーザーから射出された緑色光線Ｂｇを平行光に変換する。
このような構成に基づき、緑色用光源２０Ｇは、平行光線束からなる複数の緑色光線Ｂｇを含む緑色光ＬＧを光合成部材２４に向けて射出する。

【0026】

複数の青色半導体レーザー２１Ｂは光軸ａｘ２と直交する面内において、アレイ状に配置されている。各青色半導体レーザー２１Ｂは、例えば３８０ｎｍ～４９５ｎｍの第１および第２波長帯とは異なる第３波長帯の青色光線Ｂｂを射出する。複数のコリメーターレンズ２２Ｂは、それぞれ複数の青色半導体レーザー２１Ｂに対応して配置され、対応するレーザーから射出された青色光線Ｂｂを平行光に変換する。
このような構成に基づき、青色用光源２０Ｂは、平行光線束からなる複数の青色光線Ｂｂを含む青色光ＬＢを光合成部材２４に向けて射出する。

【0027】

光合成部材２４は、光源装置２０から射出されるＲＧＢ各色の光（赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）を合成した白色の照明光ＷＬを一方向に射出し、集光素子２６に入射させる。集光素子２６は、照明光ＷＬを所定の位置に集光させる。

【0028】

光合成部材２４は、クロスダイクロイックプリズムから構成されている。クロスダイクロイックプリズムは、第１ダイクロイックミラー２４ａと、第２ダイクロイックミラー２４ｂと、を有する。第１ダイクロイックミラー２４ａおよび第２ダイクロイックミラー２４ｂは、それぞれ光軸ａｘ１及び光軸ａｘ２に対して４５°で交差するように配置されている。また、第１ダイクロイックミラー２４ａ及び第２ダイクロイックミラー２４ｂは、互いに４５°の角度をなすように交差する。

【0029】

第１ダイクロイックミラー２４ａは、青色光ＬＢを反射するとともに、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを透過させる光学特性を有している。第２ダイクロイックミラー２４ｂは、赤色光ＬＲを反射するとともに、青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧを透過させる光学特性を有している。

【0030】

集光素子２６は、照明光ＷＬを集光させつつ拡散板２３に入射させる。拡散板２３は、集光素子２６の射出側（＋Ｘ側）に配置される。拡散板２３は、照明光ＷＬを拡散させることにより、照明光ＷＬの照度分布を均一化する。

【0031】

なお、拡散板２３としては、公知の拡散板、例えば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。

【0032】

コリメーター素子２５は、拡散板２３から射出された照明光ＷＬを平行化し、光均一化素子５０に向けて射出する。本実施形態の場合、コリメーター素子２５は、一つの凸レンズから構成されている。なお、コリメーター素子２５は、複数のレンズから構成されていてもよい。

【0033】

光均一化素子５０は、重畳レンズ５２とともに、コリメーター素子２５から射出された照明光ＷＬの照度分布を光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの各々の画像生成領域において均一化する。

【0034】

本実施形態の光均一化素子５０は、第１レンズアレイ面５１ａおよび第２レンズアレイ面５１ｂが一体化された両面マルチレンズアレイから構成されている。つまり、本実施形態の光均一化素子５０は、第１レンズアレイ面５１ａおよび第２レンズアレイ面５１ｂが一体的に形成された１つの光学部材で構成されている。
なお、本実施形態の光均一化素子５０を構成するマルチレンズアレイのピッチは、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定することが好ましい。これにより、光均一化素子５０が狭ピッチマイクロレンズアレイユニットで構成され、被照明領域上に重畳される光源像の数を増やすことで光均一性能を高めるとともに後述のスペックルノイズの発生を抑制することができる。

【0035】

第１レンズアレイ面５１ａは、コリメーター素子２５から射出された照明光ＷＬが入射する面である。第１レンズアレイ面５１ａは、照明光ＷＬを複数の部分光線束に分割するための複数の第１小レンズ５３を含む。複数の第１小レンズ５３は、照明光軸ＡＸと直交する面内にマトリクス状に配列されている。

【0036】

第２レンズアレイ面５１ｂは、第１レンズアレイ面５１ａを経由して分割された複数の部分光束を射出する面である。第２レンズアレイ面５１ｂは、第１レンズアレイ面５１ａの各第１小レンズ５３に対応する複数の第２小レンズ５４を含む。第２レンズアレイ面５１ｂは、後段の重畳レンズ５２とともに、第１レンズアレイ面５１ａの各第１小レンズ５３の像を光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇおよび光変調装置４Ｂの各々の画像生成領域もしくはその近傍に結像させる。複数の第２小レンズ５４は、照明光軸ＡＸに直交する面内にマトリクス状に配列されている。

【0037】

重畳レンズ５２は、光均一化素子５０から射出される複数の部分光線束のそれぞれを集光して光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇおよび光変調装置４Ｂの各々の画像生成領域もしくはその近傍で互いに重畳させる。

【0038】

光均一化素子５０はホルダー５５に収容されている。ホルダー５５は光均一化素子５０の外周部５１０を枠状に囲むゴム状の部材である。振動発生装置３０は、ホルダー５５に接触した状態に配置され、ホルダー５５を介して光均一化素子５０を振動させる。本実施形態のホルダー５５は、光均一化素子５０のＺ軸回りあるいはＹ軸回りの回転を規制した状態で光均一化素子５０を保持する。

【0039】

振動発生装置３０は、第１レンズアレイ面５１ａおよび第２レンズアレイ面５１ｂを、光均一化素子５０の光軸に直交する方向に沿って一体的に振動させる。ここで、第１レンズアレイ面５１ａおよび第２レンズアレイ面５１ｂが一体に振動するとは、振動発生装置３０により光均一化素子５０が振動された場合でも、第１レンズアレイ面５１ａおよび第２レンズアレイ面５１ｂの位置関係が変化しないことを意味する。

【0040】

より具体的に振動発生装置３０は、第１レンズアレイ面５１ａおよび第２レンズアレイ面５１ｂを、光均一化素子５０の光軸に直交するＹ方向（第１方向）と、光軸およびＹ方向に直交するＺ方向（第２方向）と、に沿って一体的に振動させる。光均一化素子５０はホルダー５５によってＺ軸回りあるいはＹ軸回りの回転が抑制された状態で振動する。

【0041】

ここで、本実施形態のプロジェクター１において、光均一化素子５０の第１レンズアレイ面５１ａと光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの各々において画像を生成する画像生成領域と光学的に共役の関係になる。そのため、第１レンズアレイ面５１ａの第１小レンズ５３各々の形状は、光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの画像生成領域の形状と略相似となる矩形状を有する。

【0042】

一方、光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの各画像生成領域で生成した画像光を投射するスクリーン面と、光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの各画像生成領域とは、光学的に共役の関係にある。つまり、画像生成領域と共役関係にある第１レンズアレイ面５１ａは、間接的にスクリーン面と共役関係にあると言える。

【0043】

つまり、本実施形態のプロジェクター１では、スクリーン面と共役関係にある光均一化素子５０の第１レンズアレイ面５１ａを振動させることで、後述のように投射画像のスペックルノイズを低減することができる。

【0044】

振動発生装置３０が発生させる振動の周波数は、６０Ｈｚ以上、２００００Ｈｚ以下とすることが好ましい。これは、周波数が６０Ｈｚより小さいと投射画像にフリッカーが生じてしまうためである。また、周波数が２００００Ｈｚより高くしても装置のコストが高くなるものの人間の目にはスペックルノイズの低減効果が感じ難いためである。
よって、本実施形態のプロジェクター１では、振動発生装置３０の振動数を６０Ｈｚ以上２００００Ｈｚ以下とすることで装置のコストを抑えつつスペックルを効率良く低減することができる。

【0045】

図３は光均一化素子５０の構成を示す図である。
図３に示すように、第２レンズアレイ面５１ｂにおける複数の第２小レンズ５４各々の焦点Ｐ１は、複数の第１小レンズ５３のうち対応する各第１小レンズ５３の光入射面５３ａに配置されている。このため、各第１小レンズ５３の光入射面５３ａから入射した光は対応する第２小レンズ５４から平行光として射出される。

【0046】

また、第１レンズアレイ面５１ａにおける複数の第１小レンズ５３各々の焦点Ｐ２は、複数の第２小レンズ５４のうち対応する各第２小レンズ５４の光射出面５４ａに配置されている。このため、第１小レンズ５３で分割された部分光線束は各第２小レンズ５４の光射出面５４ａ上で集光されるので、第２小レンズ５４は第１小レンズ５３からの光を効率良く取り込んで射出することができる。よって、光均一化素子５０における光損失を低減できる。

【0047】

図４は振動発生装置３０の構成の一例を示す図である。
図４に示すように、振動発生装置３０は、光均一化素子５０に当接する当接部３６を含むケース本体３１と、回転軸Ｏを中心として回転する軸部３３を含むモーター３２と、モーター３２の軸部３３に設けられた回転部材３４と、回転部材３４を回転可能に支持するベアリング３７と、を有する。なお、回転軸Ｏは軸部３３の中心を通る仮想的な軸である。

【0048】

ケース本体３１は、モーター３２、回転部材３４およびベアリング３７を内部に収容する。回転部材３４は、回転軸Ｏに沿う方向の一端側が軸部３３に連結され、回転軸Ｏに沿う方向の他端側がベアリング３７に保持され、中央部に回転軸Ｏに対して偏芯する錘３５を含む。ここで、回転軸Ｏに対して偏芯する錘３５とは回転軸Ｏと直交する方向に錘３５の重心がずれた状態を意味する。

【0049】

振動発生装置３０は、モーター３２の軸部３３が回転することで軸部３３とともに回転部材３４が回転する。このとき、錘３５の重心が回転軸Ｏからずれたまま回転するため、モーター３２自体が錘３５によって振り回されることで振動する。モーター３２の振動はケース本体３１へと伝わり、当接部３６を介して光均一化素子５０を振動させる。

【0050】

本実施形態の振動発生装置３０によれば、モーター３２の軸部３３とともに回転する回転部材３４に回転軸Ｏに対して偏芯した錘３５を設けるといった簡便な構成により、装置構成を大型化させることなく光均一化素子５０を低コストで振動させる構成を実現することができる。

【0051】

本実施形態の照明装置２において、照明光ＷＬに含まれる各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢはコヒーレント光であるため、投射画像にスペックルを発生させるおそれがある。
従来、プロジェクターの画像を投射するスクリーン面を揺らすことで投射画像のスペックルノイズを低減する手法が知られている。しかしながら、一般的にスクリーンは大型であるため、スクリーン面を揺らす構成の実現は非常に困難と言える。

【0052】

これに対して、本実施形態の照明装置２は、赤色光ＬＲを射出する赤色用光源２０Ｒと、緑色光ＬＧを射出する緑色用光源２０Ｇと、青色光ＬＢを射出する青色用光源２０Ｂと、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを合成して照明光ＷＬを射出する光合成部材２４と、照明光ＷＬを拡散する拡散板２３と、光合成部材２４と拡散板２３との間に配置され、照明光ＷＬを拡散板２３へ向けて集光する集光素子２６と、拡散板２３から射出された照明光ＷＬを平行化するコリメーター素子２５と、コリメーター素子２５から射出された照明光ＷＬが入射する第１レンズアレイ面５１ａおよび第１レンズアレイ面５１ａを経由した光を射出する第２レンズアレイ面５１ｂを有し、第１レンズアレイ面５１ａおよび第２レンズアレイ面５１ｂが一体化された光均一化素子５０と、光均一化素子５０を振動させる振動発生装置３０と、光均一化素子５０から射出された光を重畳する重畳レンズ５２と、を備えている。

【0053】

これにより、本実施形態の照明装置２は、振動発生装置３０によりスクリーンＳＣＲと共役面である第１レンズアレイ面５１ａを振動させることで、画像が投射されるスクリーンＳＣＲを見かけ上、振動させた場合と同様、スクリーン上に投射される画像のスペックルノイズを低減するようにしている。

【0054】

つまり、本実施形態のプロジェクター１では、画像が投射されるスクリーンＳＣＲを見かけ上、振動させた場合と同様、投射画像のスペックルノイズを低減することが可能となっている。つまり、スクリーンＳＣＲを振動させた場合と同様、各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢにおけるスペックルパターンを時間的に変化させ、時間平均されたスペックルパターンをプロジェクター１の視聴者に視認させることでスペックルノイズを視認され難くすることができる。

【0055】

本実施形態の照明装置２では、上述のように第２小レンズ５４の焦点Ｐ１が第１小レンズ５３の光入射面５３ａ上に位置するため、光均一化素子５０が振動した場合でも、第２小レンズ５４から平行光を射出することができる。よって、光均一化素子５０の第２レンズアレイ面５１ｂから射出された光の重畳レンズ５２に対する入射角度が変化することを抑制できる。

【0056】

また、本実施形態の場合、光均一化素子５０を振動させる際、光均一化素子５０がＺ軸回りあるいはＹ軸回りに回転することを規制するため、第２レンズアレイ面５１ｂから平行光として射出された光は重畳レンズ５２に対して所定の角度で入射する。

【0057】

このように本実施形態の照明装置２は、光均一化素子５０を振動させた場合でも、重畳レンズ５２における光均一化素子５０からの光の入射角度が変化しないので、重畳レンズ５２による照明エリア、つまり、光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの各々の画像生成領域上の照明エリアが移動することがない。
よって、本実施形態の照明装置２によれば、光均一化素子５０が振動する場合でも、被照明領域である光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ各々の画像生成領域上の照度分布が変化しない。
したがって、照明装置２を備えた本実施形態のプロジェクター１によれば、投射画像の品質を低下させることなく、スクリーン面と共役である第１レンズアレイ面５１ａを振動させたことでスペックルの発生を低減することでより高画質な画像を表示できる。

【0058】

なお、上記実施形態の照明装置２では、光均一化素子５０が第１レンズアレイ面５１ａと第２レンズアレイ面５１ｂが一体的に形成された１つの光学部品で構成されていたが、光均一化素子は第１マルチレンズ面を含む光学部材と第２マルチレンズ面を含む別の光学部材との２つの光学部材で構成されてもよい。

【0059】

（第１変形例）
以下、変形例として、光均一化素子の別形態について説明する。本変形例と上記実施形態との違いは光均一化素子の第１マルチレンズ面および第２マルチレンズ面が２つの光学部材で構成される点である。このため、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。

【0060】

図５は変形例の光均一化素子の構成を示す図である。
図５に示すように、本変形例の光均一化素子１５０は、第１レンズアレイ（第１光学部材）１５１と、第２レンズアレイ（第２光学部材）１５２と、第１レンズアレイ１５１および第２レンズアレイ１５２を保持する保持部材１５５と、を有する。

【0061】

第１レンズアレイ１５１は、第１レンズアレイ面１５３ａを含む。第１レンズアレイ面１５３ａは、照明光ＷＬを複数の部分光線束に分割するための複数の第１小レンズ１５３を含む。第２レンズアレイ１５２は、第２レンズアレイ面１５４ａを含む。第２レンズアレイ面１５４ａは、第１レンズアレイ面１５３ａの各第１小レンズ１５３に対応する複数の第２小レンズ１５４を含む。

【0062】

保持部材１５５は、第１レンズアレイ１５１と第２レンズアレイ１５２とを一体に保持し、第２レンズアレイ面１５４ａに対する第１レンズアレイ面１５３ａの相対的な位置を固定する。具体的に保持部材１５５は、各々が対応する第１小レンズ１５３および第２小レンズ１５４の光軸を一致させるように、第１レンズアレイ１５１および第２レンズアレイ１５２を一体に保持する。
なお、本変形例の光均一化素子１５０において、第１レンズアレイ面１５３ａおよび第２レンズアレイ面１５４ａの形状あるいは互いの位置関係は上記実施形態の光均一化素子５０の第１レンズアレイ面５１ａおよび第２レンズアレイ面５１ｂと等しい。

【0063】

本変形例の場合、振動発生装置３０は保持部材１５５に接触した状態に配置され、保持部材１５５を介して光均一化素子１５０を振動させる。保持部材１５５は、光均一化素子１５０のＺ軸回りあるいはＹ軸回りの回転を規制した状態で光均一化素子１５０を保持する。

【0064】

本変形例の光均一化素子１５０においても、振動発生装置３０によって、第１レンズアレイ面１５３ａおよび第２レンズアレイ面１５４ａを、光均一化素子１５０の光軸に直交するＹ方向とＺ方向とに沿って一体的に振動させることが可能である。

【0065】

上記実施形態および第１変形例では、拡散板２３を透過した拡散光を光均一化素子５０に入射させる照明装置２を例に挙げたが、本発明の照明装置は拡散板で反射した光を光均一化素子に入射させる照明装置にも適用可能である。

【0066】

（第２変形例）
以下、第２変形例として、照明装置の別形態について説明する。
本変形例と上記実施形態との違いは照明装置における拡散板の周辺構成であり、それ以外の構成は共通である。このため、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。

【0067】

図６は本変形例の照明装置の概略構成を示す図である。
図６に示すように、本変形例の照明装置２Ａは、光源装置２０と、集光素子２６と、回転拡散装置６０と、コリメーター素子２５と、光均一化素子５０と、重畳レンズ５２と、振動発生装置３０と、を備えている。

【0068】

本変形例において、緑色用光源２０Ｇ、光合成部材２４、集光素子２６および回転拡散装置６０は、緑色用光源２０Ｇの光軸ａｘ２上に設けられている。また、回転拡散装置６０、コリメーター素子２５、光均一化素子５０および重畳レンズ５２は、照明装置２Ａの照明光軸ａｘ３上に設けられている。なお、光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とは互いに直交し、光軸ａｘ１と照明光軸ａｘ３とは互いに平行である。

【0069】

本変形例において、集光素子２６は、照明光ＷＬを集光させつつ回転拡散装置６０に入射させる。回転拡散装置６０は、照明光ＷＬを拡散させることにより、照明光ＷＬの照度分布を均一化する。回転拡散装置６０は、所定の回転軸を中心として回転可能な拡散板６１と、モーターからなる駆動装置６２と、を有する。拡散板６１は、例えば、アルミニウム等の金属製の円板の表面に例えば、エッチング処理やブラスト処理等によって凹凸構造を形成することで構成される。回転拡散装置６０は、光軸ａｘ２及び照明光軸ａｘ３に対して４５°で交差するように配置されている。

【0070】

本変形例の照明装置２Ａにおいても、振動発生装置３０により光均一化素子５０を振動させることでスペックルノイズを低減できる。また、本変形例の照明装置２Ａでは、回転拡散装置６０の拡散板６１として反射型の偏光板を用いるため、上記実施形態のように透過型の拡散板２３を用いる場合に比べて、拡散した照明光ＷＬに生じる偏光の乱れを抑制できる。

【0071】

本変形例の照明装置２Ａによれば、拡散後の照明光ＷＬの偏光の乱れを小さくできるため、照明光ＷＬを分離した各色光を光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域に効率良く入射させることができる。よって、本変形例の照明装置２Ａを用いたプロジェクターによれば、照明装置２Ａからの照明光ＷＬを効率良く利用することで明るく良質な画像を投射することができる。

【0072】

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記実施形態で示した照明装置およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。

【0073】

以下、本開示のまとめを付記する。
（付記１）
第１波長帯の第１光を射出する第１光源と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源と、
前記第１光および前記第２光を合成して合成光を射出する光合成部材と、
入射する前記合成光を拡散する拡散板と、
前記光合成部材と前記拡散板との間に配置され、前記合成光を前記拡散板へ向けて集光する集光素子と、
前記拡散板から射出された前記合成光を平行化するコリメーター素子と、
前記コリメーター素子から射出された前記合成光が入射する第１レンズアレイ面および前記第１レンズアレイ面を経由した光を射出する第２レンズアレイ面を有し、前記第１レンズアレイ面および前記第２レンズアレイ面が一体化された光均一化素子と、
前記光均一化素子を振動させる振動発生装置と、
前記光均一化素子から射出された光を重畳する重畳レンズと、
を備える、
ことを特徴とする照明装置。

【0074】

この構成の照明装置によれば、振動発生装置により第１レンズアレイ面および第２レンズアレイ面を一体的に振動させることで、照明装置の被照明領域を見かけ上、振動させた場合と同様、被照明領域を照明する照明光のスペックルノイズを低減することができる。

【0075】

（付記２）
前記振動発生装置は、前記第１レンズアレイ面および前記第２レンズアレイ面を、前記光均一化素子の光軸に直交する方向に沿って一体的に振動させる、
ことを特徴とする付記１に記載の照明装置。

【0076】

この構成によれば、振動発生装置が第１レンズアレイ面および第２レンズアレイ面を光軸に直交する方向に一体的に振動させることで、スペックルノイズを効率良く低減することができる。

【0077】

（付記３）
前記振動発生装置は、前記第１レンズアレイ面および前記第２レンズアレイ面を、前記光均一化素子の光軸に直交する第１方向と、前記光軸および前記第１方向に直交する第２方向と、に沿って一体的に振動させる、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載の照明装置。

【0078】

この構成によれば、振動発生装置が第１レンズアレイ面および第２レンズアレイ面を２方向に一体的に振動させることで、スペックルノイズを効率良く低減することができる。

【0079】

（付記４）
前記第１レンズアレイ面は、複数の第１小レンズを有し、
前記第２レンズアレイ面は、前記複数の第１小レンズの各々に対応する複数の第２小レンズを有し、
前記第２レンズアレイ面における前記複数の第２小レンズ各々の焦点は、前記複数の第１小レンズのうち対応する各第１レンズの光入射面に配置されている、
ことを特徴とする付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の照明装置。

【0080】

この構成によれば、光均一化素子を振動させた場合でも、各第１小レンズの光入射面から入射した光は対応する第２小レンズから平行光として射出される。このため、第２レンズアレイ面から射出された光の重畳レンズに対する入射角度が変化することを抑制できる。よって、この構成によれば、光均一化素子を振動させた場合でも、重畳レンズによる照明エリアが移動しないため、被照明領域を均一な光で照明することができる。

【0081】

（付記５）
前記第１レンズアレイ面および前記第２レンズアレイ面は、一体的に形成された１つの光学部品であり、
前記振動発生装置は、前記光学部品を振動させる、
ことを特徴とする付記１から付記４のうちのいずれか一つに記載の照明装置。

【0082】

この構成によれば、第１レンズアレイ面および第２レンズアレイ面が一体に形成された１つの光学部材で構成された光均一化素子を振動させること合成光のスペックルノイズを低減することができる。

【0083】

（付記６）
前記第１レンズアレイ面を含む第１光学部材と前記第２レンズアレイ面を含む第２光学部材とを一体に保持し、前記第２レンズアレイ面に対する前記第１レンズアレイ面の相対的な位置を固定する保持部材をさらに備え、
前記振動発生装置は、前記保持部材を振動させる、
ことを特徴とする付記１から付記５のうちのいずれか一項に記載の照明装置。

【0084】

この構成によれば、第１レンズアレイ面および第２レンズアレイ面が別体の光学部材で構成された光均一化素子を振動させること合成光のスペックルノイズを低減することができる。

【0085】

（付記７）
前記振動発生装置が発生させる振動の周波数は、６０Ｈｚ以上、２００００Ｈｚ以下である、
ことを特徴とする付記１から付記６のうちのいずれか一つに記載の照明装置。

【0086】

この構成によれば、振動発生装置のコストを抑えつつスペックルノイズを効率良く低減することができる。

【0087】

（付記８）
前記振動発生装置は、回転軸を中心として回転する軸部を含むモーターと、前記モーターの前記軸部に設けられ、前記回転軸に対して偏芯する錘を含む回転部材と、を有する、
ことを特徴とする付記７に記載の照明装置。

【0088】

この構成によれば、モーターの回転軸に偏芯した錘を設ける簡便な構成により振動発生装置を小型かつ低コストで実現できる。

【0089】

（付記９）
前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光を射出する第３光源をさらに備え、
前記光合成部材は、前記第１光および前記第２光に前記第３光を合成した前記合成光を射出する、
ことを特徴とする付記１から付記８のうちいずれか一つに記載の照明装置。

【0090】

この構成によれば、３つの色光を含む合成光のスペックルノイズを低減することができる。

【0091】

（付記１０）
付記１から付記９のうちのいずれか一つに記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。

【0092】

この構成のプロジェクターによれば、スペックルの発生を低減することでより高画質な画像を表示できる。

【0093】

（付記１１）
前記第１レンズアレイ面は、前記光変調装置において画像を生成する画像生成領域と光学的に共役の関係にある、
ことを特徴とする付記１０に記載のプロジェクター。

【0094】

この構成によれば、投射画像の品質を低下させることなく、被投射面と共役である第１レンズアレイ面を振動させたことでスペックルの発生を低減することでより高画質な画像を表示できる。

【符号の説明】

【0095】

１…プロジェクター、２，２Ａ…照明装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学装置、５１ｂ，１５４ａ…第２レンズアレイ面、２０Ｂ…青色用光源（第３光源）、２０Ｇ…緑色用光源（第２光源）、２０Ｒ…赤色用光源（第１光源）、２３，６１…拡散板、２４…光合成部材、２５…コリメーター素子、２６…集光素子、３０…振動発生装置、３２…モーター、３３…軸部、３４…回転部材、３５…錘、５０，１５０…光均一化素子、５１ａ，１５３ａ…第１レンズアレイ面、５２…重畳レンズ、５３，１５３…第１小レンズ、５３ａ…光入射面、５４，１５４…第２小レンズ、１５１…第１レンズアレイ（第１光学部材）、１５２…第２レンズアレイ（第２光学部材）、１５５…保持部材、Ｏ…回転軸、Ｐ１…焦点。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】