JP6090415B2 - 光学モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光学モジュールに関し、特に、コヒーレントな光ビームを用いて、所定の受光面を照明する機能を有し、投射型映像表示装置への利用に適した光学モジュールに関する。

スクリーン上に光を投射して映像表示を行う投射型映像表示装置は、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。このような投射型映像表示装置の基本原理は、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）などの空間光変調器を利用して、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ものである。

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、これらの光を原色ごとの空間光変調器へ導き、生成された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。

ただ、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。そこで、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。

その一方で、レーザ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う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拡散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。

たとえば、レーザポインタでスクリーン上の１点を指示した場合、レーザ光のスポットがスクリーン上でギラギラと光って見える。これは、スクリーン上にスペックルノイズが生じているためである。コヒーレント光を用いるとスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの拡散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、互いに干渉し合うためとされている。たとえば、下記の非特許文献１には、スペックル発生についての詳細な理論的考察がなされている。

レーザポインタのような用途であれば、観察者には、微小なスポットが見えるだけなので、大きな問題は生じない。しかしながら、映像表示装置という用途では、広い領域をもつスクリーン全面に映像を表示する必要があるため、スクリーン上にスペックルが発生すると、観察者に生理的な悪影響が及び、気分が悪くなるなどの症状が現れる。

もちろん、このようなスペックルノイズを低減させるための具体的な方法もいくつか提案されている。たとえば、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。また、特許文献３には、レーザ光源と空間光変調器との間に散乱板を配置し、この散乱板を振動させ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。

特開２００４−２６４５１２号公報 特開平６−２０８０８９号公報 特開２００４−１４４９３６号公報

Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006

しかしながら、散乱板を回転させたり、振動させたりするには、大掛かりな機械的駆動機構が必要であり、装置全体が大型化するとともに、消費電力も増加する。また、このような方法では、レーザ光源からの光を散乱板によっ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。更に、散乱板を回転させたり、振動させたりしても、照明光の光軸の位置は変わらないため、スクリーンの拡散面で発生するスペックルを十分に抑制することはできない。

そこで本発明は、コヒーレント光源を用いた投射型映像表示装置への利用に適した光学モジュールにおいて、スペックルの発生を効率的かつ十分に抑制する技術を提供することを目的とする。

(1) 本発明の第１の態様は、スクリーン上に光を投射して映像表示を行う投射型映像表示装置において、
映像投射の対象となるスクリーンと、
表示対象となる映像に基づいて、入射した光に対して入射位置に応じた変調を施して射出する空間光変調器と、
空間光変調器に対して照明光を供給する照明ユニットと、
空間光変調器により変調された照明光をスクリーンへ導き、映像をスクリーン上に投射する投射光学系と、
を設け、
照明ユニットが、
コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、
散乱板の像が記録されたホログラム記録媒体と、
光ビームをホログラム記録媒体に照射し、かつ、光ビームのホログラム記録媒体に対する照射位置が時間的に変化するように走査する光ビーム走査装置と、
を有し、
ホログラム記録媒体には、所定光路に沿って照射される参照光を用いて散乱板の像がホログラムとして記録されており、
コヒーレント光源は、散乱板の像を再生することが可能な波長をもった光ビームを発生させ、
光ビーム走査装置は、ホログラム記録媒体に対する光ビームの照射方向が参照光の光路に沿った方向になるように、光ビームの走査を行い、
ホログラム記録媒体から得られる散乱板の再生像の生成位置に空間光変調器が配置されているようにしたものである。

(2) 本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係る投射型映像表示装置において、
光ビーム走査装置が、光ビームを所定の走査基点で屈曲させ、屈曲された光ビームをホログラム記録媒体に照射し、かつ、光ビームの屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームのホログラム記録媒体に対する照射位置を時間的に変化させ、
ホログラム記録媒体には、特定の収束点に収束する参照光または特定の収束点から発散する参照光を用いて散乱板の像がホログラムとして記録されており、
光ビーム走査装置が、収束点を走査基点として光ビームの走査を行うようにしたものである。

(3) 本発明の第３の態様は、上述した第２の態様に係る投射型映像表示装置において、
ホログラム記録媒体に、収束点を頂点とした円錐の側面に沿って三次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板の像が記録されているようにしたものである。

(4) 本発明の第４の態様は、上述した第３の態様に係る投射型映像表示装置において、
光ビーム走査装置が、走査基点を含む平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体上で光ビームを一次元方向に走査するようにしたものである。

(5) 本発明の第５の態様は、上述した第３の態様に係る投射型映像表示装置において、
光ビーム走査装置が、走査基点を含む第１の平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能と、走査基点を含み第１の平面と直交する第２の平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能と、を有し、ホログラム記録媒体上で光ビームを二次元方向に走査するようにしたものである。

(6) 本発明の第６の態様は、上述した第２の態様に係る投射型映像表示装置において、
ホログラム記録媒体に、収束点を含む平面に沿って二次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板の像が記録されているようにしたものである。

(7) 本発明の第７の態様は、上述した第６の態様に係る投射型映像表示装置において、
光ビーム走査装置が、走査基点を含む平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体上で光ビームを一次元方向に走査するようにしたものである。

(8) 本発明の第８の態様は、上述した第１の態様に係る投射型映像表示装置において、
光ビーム走査装置が、光ビームを平行移動させながらホログラム記録媒体に照射することにより、光ビームのホログラム記録媒体に対する照射位置を時間的に変化させ、
ホログラム記録媒体には、平行光束からなる参照光を用いて散乱板の像がホログラムとして記録されており、
光ビーム走査装置が、参照光に平行になる方向から光ビームをホログラム記録媒体に照射して、光ビームの走査を行うようにしたものである。

(9) 本発明の第９の態様は、上述した第１〜第８の態様に係る投射型映像表示装置において、
コヒーレント光源が、レーザビームを発生するレーザ光源であるようにしたものである。

(10) 本発明の第１０の態様は、上述した第１〜第９の態様に係る投射型映像表示装置において、
ホログラム記録媒体が、体積型ホログラムとして散乱板の像を記録しているようにしたものである。

(11) 本発明の第１１の態様は、上述した第１〜第９の態様に係る投射型映像表示装置において、
ホログラム記録媒体が、表面レリーフ型ホログラムとして散乱板の像を記録しているようにしたものである。

(12) 本発明の第１２の態様は、上述した第１〜第９の態様に係る投射型映像表示装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、計算機合成ホログラムであるようにしたものである。

(13) 本発明の第１３の態様は、上述した第１〜第９の態様に係る投射型映像表示装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、フーリエ変換ホログラムであるようにしたものである。

(14) 本発明の第１４の態様は、上述した第１〜第９の態様に係る投射型映像表示装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、反射型ホログラムであり、光ビームの反射回折光を照明光として用いるようにしたものである。

(15) 本発明の第１５の態様は、上述した第１〜第９の態様に係る投射型映像表示装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、透過型ホログラムであり、光ビームの透過回折光を照明光として用いるようにしたものである。

(16) 本発明の第１６の態様は、上述した第１〜第１５の態様に係る投射型映像表示装置において、
光ビーム走査装置として、走査型ミラーデバイス、全反射プリズム、屈折プリズム、もしくは電気光学結晶を用いるようにしたものである。

(17) 本発明の第１７の態様は、上述した第１〜第１６の態様に係る投射型映像表示装置において、
空間光変調器が、透過型もしくは反射型の液晶ディスプレイ、透過型もしくは反射型のＬＣＯＳ素子、またはデジタルマイクロミラーデバイスによって構成されているようにしたものである。

(18) 本発明の第１８の態様は、上述した第１〜第１７の態様に係る投射型映像表示装置において、
投射光学系が、スクリーンの観察面側に映像を投射する前方投射を行うようにしたものである。

(19) 本発明の第１９の態様は、上述した第１〜第１８の態様に係る投射型映像表示装置において、
コヒーレント光源は、それぞれ三原色の各波長をもった単色光のレーザビームを発生する３台のレーザ光源と、これら３台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビームを生成する光合成器と、を有し、
光ビーム走査装置が、光合成器が生成した合成光ビームをホログラム記録媒体上で走査し、
ホログラム記録媒体には、３台のレーザ光源が発生する各レーザビームによってそれぞれ再生像が得られるように、散乱板の像が３通りのホログラムとして記録されており、
空間光変調器が、空間上に配置された画素配列を有し、個々の画素には三原色のいずれかの原色が対応づけられており、画素ごとに独立して光の変調を行う機能を有し、かつ、各画素の位置には、それぞれ対応する原色のフィルタが設けられているようにしたものである。

(20) 本発明の第２０の態様は、上述した第１〜第１８の態様に係る投射型映像表示装置において、
第１の原色成分をもった第１の映像に基づいて変調を行う第１の空間光変調器と、
第１の空間光変調器に対して第１の原色に対応する波長をもった第１の照明光を供給する第１の照明ユニットと、
第２の原色成分をもった第２の映像に基づいて変調を行う第２の空間光変調器と、
第２の空間光変調器に対して第２の原色に対応する波長をもった第２の照明光を供給する第２の照明ユニットと、
第３の原色成分をもった第３の映像に基づいて変調を行う第３の空間光変調器と、
第３の空間光変調器に対して第３の原色に対応する波長をもった第３の照明光を供給する第３の照明ユニットと、
を設け、
投射光学系が、第１の空間光変調器により変調された照明光と、第２の空間光変調器により変調された照明光と、第３の空間光変調器により変調された照明光と、をスクリーンへ導き、第１の映像、第２の映像、第３の映像をスクリーン上に重畳して投射するようにしたものである。

(21) 本発明の第２１の態様は、上述した第１〜第１８の態様に係る投射型映像表示装置において、
第１の原色成分をもった第１の映像に基づいて変調を行う第１の空間光変調器と、
第２の原色成分をもった第２の映像に基づいて変調を行う第２の空間光変調器と、
第３の原色成分をもった第３の映像に基づいて変調を行う第３の空間光変調器と、
を設け、
コヒーレント光源は、第１の原色に対応する波長をもった第１のレーザビームを発生する第１のレーザ光源と、第２の原色に対応する波長をもった第２のレーザビームを発生する第２のレーザ光源と、第３の原色に対応する波長をもった第３のレーザビームを発生する第３のレーザ光源と、これら３台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビームを生成する光合成器と、を有し、
光ビーム走査装置が、光合成器が生成した合成光ビームをホログラム記録媒体上で走査し、
ホログラム記録媒体には、３台のレーザ光源が発生する各レーザビームによってそれぞれ再生像が得られるように、散乱板の像が３通りのホログラムとして記録されており、
照明ユニットが、ホログラム記録媒体から得られる照明光を、第１の期間は第１の空間光変調器に供給し、第２の期間は第２の空間光変調器に供給し、第３の期間は第３の空間光変調器に供給する時分割供給動作を行う切替装置を更に有し、
第１のレーザ光源は第１の期間に第１のレーザビームを発生し、第２のレーザ光源は第２の期間に第２のレーザビームを発生し、第３のレーザ光源は第３の期間に第３のレーザビームを発生するようにしたものである。

(22) 本発明の第２２の態様は、上述した第１〜第１８の態様に係る投射型映像表示装置において、
空間光変調器が、第１の期間は第１の原色成分をもった第１の映像に基づいて変調を行い、第２の期間は第２の原色成分をもった第２の映像に基づいて変調を行い、第３の期間は第３の原色成分をもった第３の映像に基づいて変調を行う時分割変調動作を行い、
コヒーレント光源は、第１の原色に対応する波長をもった第１のレーザビームを発生する第１のレーザ光源と、第２の原色に対応する波長をもった第２のレーザビームを発生する第２のレーザ光源と、第３の原色に対応する波長をもった第３のレーザビームを発生する第３のレーザ光源と、これら３台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビームを生成する光合成器と、を有し、
光ビーム走査装置が、光合成器が生成した合成光ビームをホログラム記録媒体上で走査し、
ホログラム記録媒体には、３台のレーザ光源が発生する各レーザビームによってそれぞれ再生像が得られるように、散乱板の像が３通りのホログラムとして記録されており、
第１のレーザ光源は第１の期間に第１のレーザビームを発生し、第２のレーザ光源は第２の期間に第２のレーザビームを発生し、第３のレーザ光源は第３の期間に第３のレーザビームを発生するようにしたものである。

(23) 本発明の第２３の態様は、空間光変調器に対して照明光を供給し、変調された照明光をスクリーンに投影して映像表示を行う投射型映像表示装置について、空間光変調器を照明する空間光変調器の照明方法において、
散乱板の像をホログラムとして記録用媒体上に記録することによりホログラム記録媒体を作成する準備段階と、
映像投射の対象となるスクリーンを配置するとともに、散乱板の再生像の生成位置に空間光変調器を配置した状態で、ホログラム記録媒体上にコヒーレントな光ビームを照射し、かつ、照射位置が時間的に変化するように光ビームをホログラム記録媒体上で走査する照明段階と、
を行い、
準備段階では、コヒーレントな照明光を散乱板に照射し、散乱板から得られる散乱光を物体光として用い、所定光路に沿って記録用媒体に照射され、照明光と同一波長のコヒーレントな光を参照光として用い、物体光と参照光とによって形成される干渉縞を記録用媒体に記録することによりホログラム記録媒体を作成し、
照明段階では、散乱板の像を再生することが可能な波長をもった光ビームが、参照光の光路に沿った光路を通ってホログラム記録媒体上の照射位置へ向かうような走査を行うようにしたものである。

(24) 本発明の第２４の態様は、上述した第２３の態様に係る投射型映像表示装置についての空間光変調器の照明方法において、
準備段階で、所定の収束点の位置に焦点を有する凸レンズを用いて、ほぼ平行なコヒーレント光の光束を集光することにより、収束点に三次元的に収束する参照光もしくは収束点から三次元的に発散する参照光を生成し、生成した参照光を用いて干渉縞の記録を行うようにしたものである。

(25) 本発明の第２５の態様は、上述した第２３の態様に係る投射型映像表示装置についての空間光変調器の照明方法において、
準備段階で、所定の集光軸に平行な中心軸を有するシリンドリカルレンズを用いて、ほぼ平行なコヒーレント光の光束を集光軸上に集光することにより、集光軸上の点に二次元的に収束する参照光もしくは集光軸上の点から二次元的に発散する参照光を生成し、生成した参照光を用いて干渉縞の記録を行うようにしたものである。

(26) 本発明の第２６の態様は、上述した第２３の態様に係る投射型映像表示装置についての空間光変調器の照明方法において、
準備段階で、平行光束からなる参照光を用いて干渉縞の記録を行うようにしたものである。

(27) 本発明の第２７の態様は、上述した第２３〜第２６の態様に係る投射型映像表示装置についての空間光変調器の照明方法において、
準備段階のプロセスを、仮想の散乱板を用いたシミュレーション演算によって実行し、ホログラム記録媒体に計算機合成ホログラムを記録するようにしたものである。

(28) 本発明の第２８の態様は、上述した第２７の態様に係る投射型映像表示装置についての空間光変調器の照明方法において、
仮想の散乱板として、平面上に多数の点光源を格子状に配列したモデルを用いるようにしたものである。

(29) 本発明の第２９の態様は、スクリーン上に光を投射して映像表示を行う投射型映像表示装置において、
映像投射の対象となるスクリーンと、
表示対象となる映像に基づいて、入射した光に対して入射位置に応じた変調を施して射出する空間光変調器と、
空間光変調器に対して照明光を供給する照明ユニットと、
空間光変調器により変調された照明光をスクリーンへ導き、映像をスクリーン上に投射する投射光学系と、
を設け、
照明ユニットが、
コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、
多数の個別レンズの集合体からなるマイクロレンズアレイと、
光ビームをマイクロレンズアレイに照射し、かつ、光ビームのマイクロレンズアレイに対する照射位置が時間的に変化するように走査する光ビーム走査装置と、
を有し、
マイクロレンズアレイを構成する個別レンズは、それぞれが、光ビーム走査装置から照射された光を屈折させ、空間光変調器の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、いずれの個別レンズによって形成される照射領域も、受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されているようにしたものである。

(30) 本発明の第３０の態様は、上述した第２９の態様に係る投射型映像表示装置についての空間光変調器の照明方法において、
光ビーム走査装置が、光ビームを所定の走査基点で屈曲させてマイクロレンズアレイに照射し、かつ、光ビームの屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームのマイクロレンズアレイに対する照射位置が時間的に変化するようにし、
マイクロレンズアレイを構成する個別レンズは、それぞれが、走査基点から入射した光を屈折させ、空間光変調器の受光面上に共通の照射領域を形成するようにしたものである。

(31) 本発明の第３１の態様は、スクリーン上に光を投射して映像表示を行う投射型映像表示装置において、
映像投射の対象となるスクリーンと、
表示対象となる映像に基づいて、入射した光に対して入射位置に応じた変調を施して射出する空間光変調器と、
空間光変調器に対して照明光を供給する照明ユニットと、
空間光変調器により変調された照明光をスクリーンへ導き、映像をスクリーン上に投射する投射光学系と、
を設け、
照明ユニットが、
コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、
光ビームの向きもしくは位置またはその双方を制御することにより、ビーム走査を行う光ビーム走査装置と、
入射した光ビームを拡散して射出する光拡散素子と、
を有し、
光ビーム走査装置は、コヒーレント光源が発生した光ビームを、光拡散素子に向けて射出し、かつ、光ビームの光拡散素子に対する入射位置が時間的に変化するように走査し、
光拡散素子は、入射した光ビームを拡散させて空間光変調器の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されているようにしたものである。

本発明によれば、コヒーレント光源を用いた投射型映像表示装置への利用に適した光学モジュールにおいて、スペックルの発生を効率的かつ十分に抑制することができる。

本発明に係る投射型映像表示装置の構成要素であるホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。 図１に示すプロセスにおける参照光Ｌ２３の断面Ｓ１とホログラム感光媒体４０との位置関係を示す平面図である。 図１に示すプロセスにおける参照光Ｌ２３の別な断面Ｓ２とホログラム感光媒体４０との位置関係を示す平面図である。 図１に示す光学系における散乱板３０およびホログラム感光媒体４０の周囲の部分拡大図である。 図１に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５を用いて、散乱板の像３５を再生するプロセスを示す図である。 図１に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５に対して、１本の光ビームのみを照射して散乱板の像３５を再生するプロセスを示す図である。 図１に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５に対して、１本の光ビームのみを照射して散乱板の像３５を再生するプロセスを示す別な図である。 図６および図７に示す再生プロセスにおける光ビームの照射位置を示す平面図である。 本発明の基本的実施形態に係る投射型映像表示装置に用いる照明ユニット１００の構成を示す側面図である。 図９に示す照明ユニット１００を用いて、照明対象物７０を照明している状態を示す側面図である。 図９に示す照明ユニット１００を用いた投射型映像表示装置の構成を示す上面図である。 図９に示す照明ユニット１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第１の例を示す平面図である。 図９に示す照明ユニット１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第２の例を示す平面図である。 図９に示す照明ユニット１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第３の例を示す平面図である。 図９に示す照明ユニット１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第４の例を示す平面図である。 帯状のホログラム記録媒体８５を用いた場合の光ビームの走査態様を示す平面図である。 図１６に示す帯状のホログラム記録媒体８５を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。 本発明に係る投射型映像表示装置の構成要素であるホログラム記録媒体を、ＣＧＨの手法で作成する原理を示す側面図である。 図１８に示されている仮想の散乱板３０′の正面図である。 本発明によりスペックルの低減効果が得られた実験結果を示す表である。 本発明に係る投射型映像表示装置によりカラー画像を表示させる場合に用いる光源の構成例を示す図である。 図２１に示す光源によってカラー画像を表示させる場合に用いる空間光変調器２００およびカラーフィルタ２５０を示す平面図である。 本発明に係る投射型映像表示装置によりカラー画像を表示させるための別な構成例を示す図である。 収束参照光を用いて反射型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。 図２４に示す方法で作成された反射型のホログラム記録媒体４５の再生プロセスを示す側面図である。 収束参照光を用いて透過型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。 図２６に示す方法で作成された透過型のホログラム記録媒体４５の再生プロセスを示す側面図である。 発散参照光を用いてホログラム記録媒体を作成する場合の準備プロセスを示す側面図である。 図２８の準備プロセスで作成された準備用ホログラム記録媒体９５の再生プロセスを示す側面図である。 発散参照光を用いて反射型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。 発散参照光を用いて透過型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。 発散参照光を用いてホログラム記録媒体を作成する場合の別な準備プロセスを示す側面図である。 図３２の準備プロセスで作成された準備用ホログラム記録媒体９５の再生プロセスを示す側面図である。 本発明の変形例に係る投射型映像表示装置の構成要素であるホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。 本発明の変形例に係る投射型映像表示装置に用いる照明ユニット１１０の基本構成を示す側面図である。 本発明の別な変形例に係る投射型映像表示装置に用いる照明ユニット１２０の基本構成を示す側面図である。 図３６に示す照明ユニット１２０の動作原理を示す側面図である。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。

＜＜＜ §１．本発明に用いるホログラム記録媒体 ＞＞＞
はじめに、本発明の一実施形態に係る投射型映像表示装置の構成要素として用いるホログラム記録媒体の特徴を説明する。図１は、このホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。この光学系により、散乱板の像が記録されたホログラム記録媒体が作成される。

図の右上に示されているコヒーレント光源１０は、コヒーレントな光ビームＬ１０を生成する光源であり、実際には、断面が円形をした単色レーザ光を発生するレーザ光源が用いられている。このレーザ光源で生成されたコヒーレントな光ビームＬ１０は、ビームスプリッタ２０で２本のビームに分けられる。すなわち、光ビームＬ１０の一部は、そのままビームスプリッタ２０を透過して図の下方へと導かれ、残りの一部は、ビームスプリッタ２０で反射して光ビームＬ２０として図の左方へと導かれる。

ビームスプリッタ２０を透過した光ビームＬ１０は、散乱板の物体光Ｌobj を発生させる役割を果たす。すなわち、図の下方へと進んだ光ビームＬ１０は、反射鏡１１で反射して光ビームＬ１１となり、更に、ビームエキスパンダー１２によって径が広げられ、平行光束Ｌ１２を構成し、散乱板３０の右側の面の全領域に照射される。散乱板３０は、照射された光を散乱する性質をもった板であり、一般に光学的拡散板とも呼ばれている。ここに示す実施例の場合、内部に光を散乱するための微小粒子（光の散乱体）が練り込まれた透過型散乱板（たとえば、オパールガラス板）を用いている。したがって、図示のとおり、散乱板３０の右側の面に照射された平行光束Ｌ１２は、散乱板３０を透過して、左側の面から散乱光Ｌ３０として射出する。この散乱光Ｌ３０は、散乱板３０の物体光Ｌobj を構成する。

一方、ビームスプリッタ２０で反射した光ビームＬ２０は、参照光Ｌref を発生させる役割を果たす。すなわち、ビームスプリッタ２０から図の左方へと進んだ光ビームＬ２０は、反射鏡２１で反射して光ビームＬ２１となり、更に、ビームエキスパンダー２２によって径が広げられ、平行光束Ｌ２２を構成し、点Ｃを焦点とする凸レンズ２３で屈折された後にホログラム感光媒体４０に照射される。なお、平行光束Ｌ２２は、必ずしも厳密な平行光線の集合でなくても、ほぼ平行な光線の集合であれば、実用上は問題ない。ホログラム感光媒体４０は、ホログラム像を記録するために用いる感光性の媒体である。このホログラム感光媒体４０への照射光Ｌ２３は、参照光Ｌref を構成する。

結局、ホログラム感光媒体４０には、散乱板３０の物体光Ｌobj と、参照光Ｌref とが照射されることになる。ここで、物体光Ｌobj および参照光Ｌref は、いずれもコヒーレント光源１０（レーザ光源）で生成された同一波長λをもったコヒーレント光であるから、ホログラム感光媒体４０には、両者の干渉縞が記録されることになる。別言すれば、ホログラム感光媒体４０には、散乱板３０の像がホログラムとして記録される。

図２は、図１に示す参照光Ｌ２３（Ｌref ）の断面Ｓ１とホログラム感光媒体４０との位置関係を示す平面図である。ビームエキスパンダー２２によって径が広げられた平行光束Ｌ２２は円形断面を有しているため、凸レンズ２３で集光された参照光Ｌref は、レンズの焦点Ｃを頂点とする円錐状に収束する。ただ、図１に示す例では、ホログラム感光媒体４０が、この円錐の中心軸に対して斜めに配置されているため、参照光Ｌ２３（Ｌref ）をホログラム感光媒体４０の表面で切断した断面Ｓ１は、図２に示すように楕円になる。

このように、図２に示す例では、参照光Ｌref は、ホログラム感光媒体４０の全領域のうち、図にハッチングを示す領域内にのみ照射されるので、散乱板３０のホログラムは、このハッチングを施した領域内にのみ記録されることになる。もちろん、ビームエキスパンダー２２によって径がより大きな平行光束Ｌ２２を生成し、径がより大きな凸レンズ２３を用いれば、図３に示す例のように、参照光Ｌref の断面Ｓ２内に、ホログラム感光媒体４０がそっくり含まれるようにすることもできる。この場合、図にハッチングを施したように、ホログラム感光媒体４０の全面に散乱板３０のホログラムが記録される。本発明に用いるホログラム記録媒体を作成する上では、図２，図３のいずれの形態で記録を行ってもかまわない。

続いて、散乱板３０の像が、ホログラム感光媒体４０上に記録される光学的なプロセスを、より詳しく見てみよう。図４は、図１に示す光学系における散乱板３０およびホログラム感光媒体４０の周囲の部分拡大図である。上述したように、参照光Ｌref は、円形断面を有する平行光束Ｌ２２を、焦点Ｃをもつ凸レンズ２３で集光したものであり、焦点Ｃを頂点とする円錐状に収束する。そこで、以下、この焦点Ｃを収束点と呼ぶことにする。ホログラム感光媒体４０に照射される参照光Ｌ２３（Ｌref ）は、図示のとおり、この収束点Ｃに収束する光ということになる。

一方、散乱板３０から発せられる光（物体光Ｌobj ）は散乱光であるから、様々な方向に向かうことになる。たとえば、図示のように、散乱板３０の左側面の上端に物体点Ｑ１を考えると、この物体点Ｑ１からは、四方八方に散乱光が射出される。同様に、任意の物体点Ｑ２やＱ３からも、四方八方に散乱光が射出される。したがって、ホログラム感光媒体４０内の任意の点Ｐ１に着目すると、物体点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３からの物体光Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３と収束点Ｃへ向かう参照光Ｌref との干渉縞の情報が記録されることになる。もちろん、実際には、散乱板３０上の物体点は、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３だけではないので、散乱板３０上のすべての物体点からの情報が、同様に、参照光Ｌref との干渉縞の情報として記録される。別言すれば、図示の点Ｐ１には、散乱板３０の全情報が記録されることになる。また、全く同様に、図示の点Ｐ２にも、散乱板３０の全情報が記録される。このように、ホログラム感光媒体４０内のいずれの部分にも、散乱板３０の全情報が記録されることになる。これがホログラムの本質である。

さて、このような方法で、散乱板３０の情報が記録されたホログラム感光媒体４０を、以下、ホログラム記録媒体４５と呼ぶことにする。このホログラム記録媒体４５を再生して、散乱板３０のホログラム再生像を得るためには、記録時に用いた光と同一波長のコヒーレント光を、記録時の参照光Ｌref に応じた方向から、再生用照明光として照射すればよい。

図５は、図４に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５を用いて、散乱板の像３５を再生するプロセスを示す図である。図示のとおり、ホログラム記録媒体４５に対して、下方から再生用照明光Ｌrep が照射されている。この再生用照明光Ｌrep は、収束点Ｃに位置する点光源から球面波として発散するコヒーレント光であり、その一部分は、図示のように円錐状に広がりながらホログラム記録媒体４５を照射する光になる。また、この再生用照明光Ｌrep の波長は、ホログラム記録媒体４５の記録時の波長（すなわち、図１に示すコヒーレント光源１０が発生するコヒーレント光の波長）に等しい。

ここで、図５に示すホログラム記録媒体４５と収束点Ｃとの位置関係は、図４に示すホログラム感光媒体４０と収束点Ｃとの位置関係と全く同じである。したがって、図５に示す再生用照明光Ｌrep は、図４に示す参照光Ｌref の光路を逆進する光に対応する。このような条件を満たす再生用照明光Ｌrep をホログラム記録媒体４５に照射すると、その回折光Ｌ４５（Ｌdif ）によって、散乱板３０のホログラム再生像３５（図では、破線で示す）が得られる。図５に示すホログラム記録媒体４５と再生像３５との位置関係は、図４に示すホログラム感光媒体４０と散乱板３０との位置関係と全く同じである。

このように、任意の物体の像をホログラムとして記録し、これを再生する技術は、古くから実用化されている公知の技術である。ただ、一般的な用途に利用するホログラム記録媒体を作成する場合、参照光Ｌref として平行光束が用いられる。平行光束からなる参照光Ｌref を用いて記録したホログラムは、再生時にも、平行光束からなる再生用照明光Ｌrepを利用すればよいので、利便性に優れている。

これに対して、図４に示すように、収束点Ｃに収束する光を参照光Ｌref として利用すると、再生時には、図５に示すように、収束点Ｃから発散する光を再生用照明光Ｌrep として用いる必要がある。実際、図５に示すような再生用照明光Ｌrep を得るためには、特定の位置にレンズなどの光学系を配置する必要がある。また、再生時のホログラム記録媒体４５と収束点Ｃとの位置関係が、記録時のホログラム感光媒体４０と収束点Ｃとの位置関係に一致していないと、正確な再生像３５が得られなくなるので、再生時の照明条件が限定されてしまう（平行光束を用いて再生する場合であれば、照明条件は照射角度だけが満足されていればよい）。

このような理由から、収束点Ｃに収束する参照光Ｌrefを用いて作成したホログラム記録媒体は、一般的な用途には不向きである。それにもかかわらず、ここに示す実施形態において、収束点Ｃに収束する光を参照光Ｌref として用いる理由は、再生時に行う光ビーム走査を容易にするためである。すなわち、図５では、説明の便宜上、収束点Ｃから発散する再生用照明光Ｌrep を用いて散乱板３０の再生像３５を生成する方法を示したが、本発明では、実際には、図示のように円錐状に広がる再生用照明光Ｌrep を用いた再生は行わない。その代わりに、光ビームを走査するという方法を採る。以下、この方法を詳しく説明する。

図６は、図４に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５に対して、１本の光ビームのみを照射して散乱板３０の像３５を再生するプロセスを示す図である。すなわち、この例では、収束点Ｃから媒体内の１点Ｐ１に向かう１本の光ビームＬ６１のみが再生用照明光Ｌrep として与えられる。もちろん、光ビームＬ６１は、記録時の光と同じ波長をもったコヒーレント光である。既に図４を参照して説明したとおり、ホログラム記録媒体４５内の任意の点Ｐ１には、散乱板３０全体の情報が記録されている。したがって、図６の点Ｐ１の位置に対して、記録時に用いた参照光Ｌref に対応した条件で再生用照明光Ｌrep を照射すれば、この点Ｐ１の近傍に記録されている干渉縞のみを用いて、散乱板３０の再生像３５を生成することが可能である。図６には、点Ｐ１からの回折光Ｌ４５（Ｌdif ）によって、再生像３５が再生された状態が示されている。

一方、図７は、収束点Ｃから媒体内の別な点Ｐ２に向かう１本の光ビームＬ６２のみを再生用照明光Ｌrep として与えた例である。この場合も、点Ｐ２には、散乱板３０全体の情報が記録されているので、点Ｐ２の位置に対して、記録時に用いた参照光Ｌref に対応した条件で再生用照明光Ｌrep を照射すれば、この点Ｐ２の近傍に記録されている干渉縞のみを用いて、散乱板３０の再生像３５を生成することが可能である。図７には、点Ｐ２からの回折光Ｌ４５（Ｌdif ）によって、再生像３５が再生された状態が示されている。図６に示す再生像３５も、図７に示す再生像３５も、同じ散乱板３０を原画像とするものであるから、理論的には、同じ位置に生成される同じ再生像ということになる。

図８は、図６および図７に示す再生プロセスにおける光ビームの照射位置を示す平面図である。図８の点Ｐ１は、図６の点Ｐ１に対応し、図８の点Ｐ２は、図７の点Ｐ２に対応する。Ａ１，Ａ２は、それぞれ再生用照明光Ｌrep の断面を示している。断面Ａ１，Ａ２の形状および大きさは、光ビームＬ６１，Ｌ６２の断面の形状および大きさに依存する。また、ホログラム記録媒体４５上の照射位置にも依存する。ここでは、便宜上、円形の断面Ａ１，Ａ２を示しているが、実際には、円形断面をもつ光ビームＬ６１，Ｌ６２を用いた場合、断面形状は照射位置に応じて扁平した楕円になる。

このように、図８に示す点Ｐ１近傍と、点Ｐ２近傍では、それぞれ記録されている干渉縞の内容は全く異なるものであるが、いずれの点に再生用照明光Ｌrep となる光ビームを照射した場合でも、同じ位置に同じ再生像３５が得られることになる。これは、再生用照明光Ｌrep が収束点Ｃから各点Ｐ１，Ｐ２に向かう光ビームであるため、いずれの点についても、図４に示す記録時の参照光Ｌref の向きに応じた向きの再生用照明光Ｌrep が与えられるためである。

図８には、２つの点Ｐ１，Ｐ２のみを例示したが、もちろん、ホログラム記録媒体４５上の任意の点についても同様のことが言える。したがって、ホログラム記録媒体４５上の任意の点に光ビームを照射した場合、当該光ビームが収束点Ｃからの光である限り、同一位置に同一の再生像３５が得られることになる。もっとも、図２に示すように、ホログラム感光媒体４０の一部分の領域（図にハッチングを施して示す領域）にのみホログラムを記録した場合、再生像３５が得られるのは、当該領域内の点に光ビームを照射した場合に限られる。

結局、ここで述べたホログラム記録媒体４５は、特定の収束点Ｃに収束する参照光Ｌref を用いて散乱板３０の像がホログラムとして記録されている媒体であり、この収束点Ｃを通る光ビームを再生用照明光Ｌrep として任意の位置に照射すると、散乱板３０の再生像３５が生成される、という特徴を有している。したがって、再生用照明光Ｌrep として、収束点Ｃを通る光ビームを、ホログラム記録媒体４５上で走査すると、個々の照射箇所から得られる回折光Ｌdif によって、同一の再生像３５が同一位置に再生されることになる。

＜＜＜ §２．本発明の基本的実施形態に係る投射型映像表示装置 ＞＞＞
本発明の特徴は、投射型映像表示装置に、スペックル抑制機能をもった特有の照明ユニットを採用した点にある。そこで、まず、本発明の基本的実施形態に係る投射型映像表示装置が採用する照明ユニット１００の構成を、図９の側面図を参照しながら説明する。図示のとおり、この照明ユニット１００は、ホログラム記録媒体４５、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６０によって構成されている。

ここで、ホログラム記録媒体４５は、§１で述べた特徴を有する媒体であり、散乱板３０の像３５が記録されている。また、コヒーレント光源５０は、ホログラム記録媒体４５を作成する際に用いた光（物体光Ｌobj および参照光Ｌref ）の波長と同一波長をもつコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源である。

一方、光ビーム走査装置６０は、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０を、所定の走査基点Ｂで屈曲させてホログラム記録媒体４５に照射し、かつ、光ビームＬ５０の屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置が時間的に変化するように走査する装置である。このような装置は、一般に、走査型ミラーデバイスとして公知の装置である。図には、説明の便宜上、時刻ｔ１における屈曲態様を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における屈曲態様を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）としてホログラム記録媒体４５の点Ｐ（ｔ１）に照射されるが、時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は、走査基点Ｂで屈曲し光ビームＬ６０（ｔ２）としてホログラム記録媒体４５の点Ｐ（ｔ２）に照射される。

図には、便宜上、時刻ｔ１，ｔ２の２つの時点における屈曲態様しか示されていないが、実際には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームの屈曲方向は滑らかに変化し、光ビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置は、図の点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと徐々に移動してゆくことになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６０の照射位置は、ホログラム記録媒体４５上において点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと走査されることになる。

ここで、走査基点Ｂの位置を、図４に示す収束点Ｃの位置に一致させておけば（別言すれば、図９におけるホログラム記録媒体４５と走査基点Ｂとの位置関係が、図４におけるホログラム感光媒体４０と収束点Ｃとの位置関係に等しくなるようにしておけば）、ホログラム記録媒体４５の各照射位置において、光ビームＬ６０は、図４に示す参照光Ｌref に応じた向き（図４に示す参照光Ｌref の光路を逆進する向き）に照射されることになる。したがって、光ビームＬ６０は、ホログラム記録媒体４５の各照射位置において、そこに記録されているホログラムを再生するための正しい再生用照明光Ｌrep として機能する。

たとえば、時刻ｔ１では、点Ｐ（ｔ１）からの回折光Ｌ４５（ｔ１）によって、散乱板３０の再生像３５が生成され、時刻ｔ２では、点Ｐ（ｔ２）からの回折光Ｌ４５（ｔ２）によって、散乱板３０の再生像３５が生成される。もちろん、時刻ｔ１〜ｔ２の期間においても、光ビームＬ６０が照射された個々の位置からの回折光によって、同様に散乱板３０の再生像３５が生成される。すなわち、光ビームＬ６０が、走査基点Ｂからホログラム記録媒体４５へ向かう光である限り、ホログラム記録媒体４５上のどの位置に光ビームＬ６０が照射されたとしても、照射位置からの回折光によって、同一の再生像３５が同一位置に生成されることになる。

このような現象が起こるのは、図４に示すとおり、ホログラム記録媒体４５には、特定の収束点Ｃに収束する参照光Ｌ２３を用いて散乱板３０の像がホログラムとして記録されており、光ビーム走査装置６０が、この収束点Ｃを走査基点Ｂとして光ビームＬ６０の走査を行うためである。もちろん、光ビーム走査装置６０による走査を停止して、光ビームＬ６０の照射位置をホログラム記録媒体４５上の１点に固定したとしても、同じ再生像３５が同一位置に生成され続けることに変わりはない。それにもかかわらず、光ビームＬ６０を走査するのは、スペックルノイズを抑制するために他ならない。

図１０は、図９に示す照明ユニット１００を用いて、照明対象物７０を照明している状態を示す側面図である。照明ユニット１００は、ホログラム記録媒体４５から得られる散乱板の像３５の再生光を照明光として用いる装置である。ここでは、照明対象物７０の左側面を照明ユニット１００によって照明するために、図示のように、散乱板の再生像３５の左側面に照明対象物７０の左側面が一致するような位置に、照明対象物７０を配置した場合を考えてみる。この場合、照明対象物７０の左側面が受光面Ｒとなり、ホログラム記録媒体４５からの回折光は、この受光面Ｒに照射されることになる。

そこで、この受光面Ｒ上に任意の着目点Ｑを設定し、この着目点Ｑに到達する回折光がどのようなものかを考えてみる。まず、時刻ｔ１では、コヒーレント光源５０から出た光ビームＬ５０は、図に一点鎖線で示すように走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）として点Ｐ（ｔ１）に照射される。そして、点Ｐ（ｔ１）からの回折光Ｌ４５（ｔ１）が着目点Ｑに到達する。一方、時刻ｔ２では、コヒーレント光源５０から出た光ビームＬ５０は、図に二点鎖線で示すように走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ２）として点Ｐ（ｔ２）に照射される。そして、点Ｐ（ｔ２）からの回折光Ｌ４５（ｔ２）が着目点Ｑに到達する。

結局、このような回折光によって、着目点Ｑの位置には、常に、散乱板３０の着目点Ｑの位置に対応する再生像が生成されることになるが、着目点Ｑに対する回折光の入射角は、時刻ｔ１と時刻ｔ２とで異なる。別言すれば、光ビームＬ６０を走査した場合、受光面Ｒ上に形成される再生像３５に変わりはないものの、受光面Ｒ上の個々の点に到達する回折光の入射角度は時間とともに変化することになる。このような入射角度の時間変化は、スペックルを低減させる上で大きな貢献を果たす。

前述したとおり、コヒーレント光を用いるとスペックルが発生する理由は、受光面Ｒ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、互いに干渉し合うためである。ところが、本発明では、光ビームＬ６０の走査により、受光面Ｒの各部への回折光の入射角度が時間的に変動するため、干渉の態様も時間的に変動し、多重度をもつことになる。このため、スペックルの発生要因は、時間的に分散し、生理的に悪影響を与える斑点状の模様が定常的に観察される事態を緩和することができる。これが図１０に示す照明ユニット１００のもつ有利な特徴である。

本発明に係る投射型映像表示装置は、このような特徴をもつ照明ユニット１００を用いて、空間光変調器に対する照明を行い、スクリーン上に映像表示を行う装置である。以下、その構成および動作を、図１１に示す上面図を参照しながら説明する。

図１１に示すとおり、この投射型映像表示装置は、照明ユニット１００、空間光変調器２００、投射光学系３００を備えており、スクリーン４００上に映像表示を行う機能を有している。照明ユニット１００は、図９および図１０に示す照明ユニット１００であり、図１１では、空間光変調器２００が照明対象物７０に相当する。なお、図９，図１０では、照明ユニット１００を側面図として示したが、図１１は、説明の便宜上、投射型映像表示装置の上面図を示している。したがって、図１１に示す照明ユニット１００は、図９，図１０に示す照明ユニット１００の各構成要素を、上面から見たときに図示の状態になるように配置したものである。

空間光変調器２００は、この照明ユニット１００からの照明を受けるのに適した位置に配置されている。より具体的に説明すれば、空間光変調器２００が配置されている位置に、散乱板３０のホログラム再生像３５が生成されるように、照明ユニット１００と空間光変調器２００との位置関係が調整されている。したがって、空間光変調器２００と再生像３５とは、空間上で同一の位置を占めることになる。

空間光変調器２００として、たとえば、透過型の液晶マイクロディスプレイを用いることにすれば、このディスプレイの画面上に変調画像が得られることになる。あるいは、透過型のＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）素子を空間光変調器２００として用いてもよい。こうして得られた変調画像を、投射光学系３００によってスクリーン４００へ投射すれば、スクリーン４００上に、拡大された変調画像が表示されることになる。これが、ここに示す投射型映像表示装置の基本動作原理である。

なお、空間光変調器２００としては、反射型の液晶マイクロディスプレイや反射型のＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）素子を用いることも可能である。その場合、図１１において、照明ユニット１００が空間光変調器２００の斜め上方から光を照射できるように、各構成要素の配置を変更し、空間光変調器２００からの反射光が、投射光学系３００によってスクリーン４００へ投射されるようにすればよい。このような反射光を利用する場合、空間光変調器２００としてＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：Digital Micromirror Device）などのＭＥＭＳ素子を用いることも可能である。

既に述べたとおり、レーザなどのコヒーレント光源を利用した従来の一般的な投射型映像表示装置では、スクリーン上にスペックルが発生する問題が生じる。これに対して、図１１に示す装置では、スクリーン上に発生するスペックルを大幅に抑制することが可能である。その第１の理由は、ホログラム記録媒体４５に記録されている散乱板の像が、空間光変調器２００の位置に重畳して、ホログラム再生実像３５として生成されるためであり、第２の理由は、このホログラム再生実像３５が、光ビーム走査によって生成された像であるためである。以下、これらの理由を詳細に説明する。

空間光変調器２００は、液晶マイクロディスプレイ、ＤＭＤ、ＬＣＯＳなどの実在の装置であるのに対して、ホログラム再生実像３５は光学的な再生像である。したがって、両者は同一空間上に重複して配置することが可能である。図１１には、実在の空間光変調器２００のみしか描かれていないが、この同じ空間位置に、ホログラム記録媒体４５によって再生された散乱板のホログラム再生実像３５が重なることになる。

もっとも、こうして得られたホログラム再生実像３５の実体は、ホログラム記録媒体４５上に形成された干渉縞によって回折させられたコヒーレント光であり、空間光変調器２００は、このようなコヒーレント光による照明を受けながら、所定の変調画像を生成することになる。たとえば、空間光変調器２００として、透過型の液晶マイクロディスプレイを用いた場合、ディスプレイを透過した照明光の濃淡パターンとして、変調画像が得られることになる。

投射光学系３００は、こうして空間光変調器２００上に得られた変調画像を、スクリーン４００上に投射する機能を果たす。空間光変調器２００として、透過型の液晶マイクロディスプレイを用いた場合であれば、このディスプレイ上に形成された変調画像が、スクリーン４００上に拡大して投射され、映像表示が行われる。

投射光学系３００は、空間光変調器２００上に得られた変調画像を、スクリーン４００上に投射する機能をもった光学系であれば、どのようなものを用いてもかまわない。図では、説明の便宜上、投射光学系３００を１枚のレンズで示しているが、通常は、焦点距離を調節できるよう、複数枚のレンズによって構成される。なお、図示の例は、視点をスクリーン４００の手前（図１１におけるスクリーン４００の下方）に置いて観察する前方投射型の装置であるが、視点をスクリーン４００の向こう側（図１１におけるスクリーン４００の上方）に置いて観察する後方投射型の装置（いわゆる、リアプロジェクタ装置）として利用することも可能である。

一般に、投射型映像表示装置において生じるスペックルには、照明光の光源側に起因して生じるスペックルと、スクリーン側に起因して生じるスペックルとがある。前者は、空間光変調器上の照明光に既に含まれているスペックルであり、光源側の要因に基づいて発生したものである。一方、後者は、スクリーン上の散乱に起因して発生するスペックルである。

前掲の特開平６−２０８０８９号公報や特開２００４−１４４９３６号公報に開示されている技術では、光源側で照明光を散乱板に照射し、この散乱板を回転駆動したり、振動させたりして、光源側のスペックルを低減させている。しかしながら、この方法では、光源側に起因して生じるスペックルは低減するが、スクリーン側に起因して生じるスペックルを低減させることはできない。また、散乱板を回転させたり、振動させたりするために、大掛かりな機械的な駆動系が必要になる問題があることも既に述べたとおりである。

本発明では、光源側に起因して生じるスペックルとスクリーン側に起因して生じるスペックルとの双方を低減することができる。まず、光源側に起因して生じるスペックルが低減する理由は、空間光変調器２００に対する照明を、散乱板のホログラム再生実像３５によって行ったためである。空間光変調器２００によって生成される変調画像は、散乱板のホログラム像３５による照明を受けることになる。もともとホログラム像３５の各点は、ホログラム記録媒体４５の様々な点からの光によって構成されることになるので、光の照射角度に関する多重化が行われている。よって、空間光変調器２００に対する照明手段として、散乱板のホログラム再生実像３５を採用したことによって、光源側に起因して生じるスペックルの低減が図れることになる。

本発明に用いる照明ユニット１００では、図１１に示すとおり、ホログラム記録媒体４５に対して光ビームＬ６０を走査して再生像３５を得ているが、光源側に起因して生じるスペックルを低減する上では、必ずしも光ビームの走査を行う必要はない。すなわち、光ビームＬ６５を静止させて、ホログラム記録媒体４５の１箇所のみを照射し続けたとしても、光ビーム６５の照射を受けるスポット領域（ここに示す例の場合、直径１ｍｍの円形領域）に記録されている干渉縞の各部からの回折光によって多重化された再生像３５が生成されるので、光源側に起因して生じるスペックルの低減効果が得られる。

それにもかかわらず、本発明において、わざわざ光ビームＬ６５の走査を行う理由は、スクリーン側に起因して生じるスペックルを低減するためである。以下、この点を、図１１を参照しながら説明しよう。

この図１１においても、説明の便宜上、時刻ｔ１における光の光路を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における光の光路を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）としてホログラム記録媒体４５の点Ｐ（ｔ１）に照射される。そして、この点Ｐ（ｔ１）の近傍（光ビームのスポット内）に記録されている干渉縞に基づいて、空間光変調器２００の位置に、散乱板の再生像３５が形成される。図に一点鎖線で示す光Ｌ４５（ｔ１）は、このような再生像３５の両端点Ｅ１，Ｅ２を形成するための回折光を示している。

この回折光Ｌ４５（ｔ１）は、空間光変調器２００を透過した後、投射光学系３００を通り、図に一点鎖線で示すように、投影光Ｌ３００（ｔ１）として、スクリーン４００上へ照射される。図に示す点Ｇ１，Ｇ２は、それぞれ再生像３５の両端点Ｅ１，Ｅ２に対応する投影点である。

続いて、時刻ｔ２における光の挙動を考えてみよう。時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、二点鎖線で示す光ビームＬ６０（ｔ２）としてホログラム記録媒体４５の点Ｐ（ｔ２）に照射される。そして、この点Ｐ（ｔ２）の近傍（光ビームのスポット内）に記録されている干渉縞に基づいて、空間光変調器２００の位置に、散乱板の再生像３５が形成される。図に二点鎖線で示す光Ｌ４５（ｔ２）は、このような再生像３５の両端点Ｅ１，Ｅ２を形成するための回折光を示している。

この回折光Ｌ４５（ｔ２）は、空間光変調器２００を透過した後、投射光学系３００を通り、図に二点鎖線で示すように、投影光Ｌ３００（ｔ２）として、スクリーン４００上へ照射される。図に示す点Ｇ１，Ｇ２は、それぞれ再生像３５の両端点Ｅ１，Ｅ２に対応する投影点である。図示のとおり、時刻ｔ１における投影点Ｇ１，Ｇ２の位置と、時刻ｔ２における投影点Ｇ１，Ｇ２の位置とは一致する。これは、投射光学系３００が、空間光変調器２００上の画像をスクリーン４００上に拡大投影するように調整されており、再生像３５が、空間光変調器２００の位置に生成されることを考えれば当然である。すなわち、空間光変調器２００をどのような方向から照明しても、スクリーン４００上にその拡大像が形成されることに変わりはない。

結局、光ビーム走査装置６０により光ビームＬ６０を走査したとしても、再生像３５の両端点Ｅ１，Ｅ２のスクリーン上の投影点Ｇ１，Ｇ２の位置に変わりはなく、空間光変調器２００上の画像がスクリーン４００上に拡大投影される位置に変わりはない。しかしながら、スクリーン４００上の１点に着目すると、投射光の入射角度が多重化されていることがわかる。これは、図１０に示す着目点Ｑに到達する回折光の入射角度が多重化される理由と同じである。すなわち、時刻ｔ１における投射光の入射角度と時刻ｔ２における投射光の入射角度との間には、投影点Ｇ１に関しては偏差θ１だけの差が生じ、投影点Ｇ２に関しては偏差θ２だけの差が生じる。

このように、ホログラム記録媒体４５に照射する光ビームＬ６０を走査することにより、スクリーン４００上の個々の点に到達する投射光の入射角度は時間とともに変化することになる。こうして、入射角度を時間的に変化させると、スクリーン４００の表面において生じる干渉の態様も時間的に変動し、多重度をもつことになる。このため、スペックルの発生要因は、時間的に分散し、生理的に悪影響を与える斑点状の模様が定常的に観察される事態を緩和することができる。これが、スクリーン側に起因して生じるスペックルが低減する理由である。

かくして、本発明に係る投射型映像表示装置では、光源側に起因して生じるスペックルとスクリーン側に起因して生じるスペックルとの双方を低減することができる。しかも、光ビーム走査装置６０は、比較的小型の装置で実現することができるので、散乱板を回転させたり、振動させたりする従来装置に比べて、照明ユニット１００を小型化することが可能であり、消費電力も低く抑えることができる。

＜＜＜ §３．照明ユニット各部の詳細な説明 ＞＞＞
図９に示す照明ユニット１００は、§２で述べたとおり、ホログラム記録媒体４５、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６０によって構成されている。ここでは、これら各構成要素について、より詳細な説明を行う。

＜３−１＞ コヒーレント光源
まず、コヒーレント光源５０としては、ホログラム記録媒体４５を作成する際に用いた光（物体光Ｌobj および参照光Ｌref ）の波長と同一波長をもつコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源を用いればよい。もっとも、コヒーレント光源５０が発生させる光ビームＬ５０の波長は、ホログラム記録媒体４５を作成する際に用いた光の波長と完全に同一である必要はなく、近似する波長であれば、ホログラムの再生像を得ることができる。要するに、本発明に用いるコヒーレント光源５０は、散乱板の像３５を再生することが可能な波長をもったコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源であればよい。

実際には、図５に示すコヒーレント光源１０と同一の光源を、そのままコヒーレント光源５０として利用することができる。ここに示す実施形態の場合、波長λ＝５３２ｎｍ（緑色）のレーザ光を射出することが可能なＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ装置をコヒーレント光源５０として用いた。ＤＰＳＳレーザは、小型でありながら比較的高出力の所望の波長のレーザ光を得ることができるため、本発明に係る照明ユニット１００への利用に適したコヒーレント光源である。

このＤＰＳＳレーザ装置は、一般的な半導体レーザに比べてコヒーレント長が長いため、スペックルが発生しやすく、従来は、照明の用途には不適当と考えられていた。すなわち、従来は、スペックルを低減させるためには、レーザ光の発振波長に幅をもたせ、できるだけコヒーレント長を短くする努力が払われてきた。これに対して、本発明では、コヒーレント長が長い光源を用いたとしても、前述した原理により、スペックルの発生を効果的に抑制することができるので、光源としてＤＰＳＳレーザ装置を用いたとしても、実用上、スペックルの発生は問題にならなくなる。このような点において、本発明を利用すれば、光源の選択範囲をより広げる効果が得られる。

＜３−２＞ 光ビーム走査装置
光ビーム走査装置６０は、ホログラム記録媒体４５上で、光ビームを走査する機能をもった装置である。ここでは、この光ビーム走査装置６０によるビーム走査の具体的な方法を述べておく。図１２は、図９に示す照明ユニット１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第１の例を示す平面図である。この例では、ホログラム記録媒体４５として、横幅Ｄａ＝１２ｍｍ、縦幅Ｄｂ＝１０ｍｍの媒体を用い、この媒体上を走査する光ビームＬ６０として、直径１ｍｍの円形断面をもったレーザビームを用いている。図示のとおり、ＣＲＴにおける電子線の走査と同様に、光ビームＬ６０の照射位置を、第１行目の開始領域Ａ１Ｓから終了領域Ａ１Ｅまで水平方向に走査し、続いて、第２行目の開始領域Ａ２Ｓから終了領域Ａ２Ｅまで水平方向に走査し、... 、最後に、第ｎ行目の開始領域ＡｎＳから終了領域ＡｎＥまで水平方向に走査し、再び、第１行目の開始領域Ａ１Ｓへ戻って、同様の作業を繰り返す方法が採られている。

この図１２に示す走査方法では、ホログラム記録媒体４５の全面が光ビームによる走査を受けることになるが、本発明では、必ずしもホログラム記録媒体４５の全面を漏れなく走査する必要はない。たとえば、図１３は、図１２に示す走査方法における奇数行目の走査のみを行い、偶数行目の走査を省略した例である。このように、１行おきに走査を行うと、ホログラム記録媒体４５の一部の領域に記録されているホログラム情報は、像の再生に全く寄与しないことになるが、それでも特に問題が生じることはない。図１４は、更に極端な走査方法を示す例であり、縦幅Ｄｂの中央位置において、開始領域Ａ１Ｓから終了領域Ａ１Ｅまで水平方向に１行だけ走査する作業を繰り返し行うものである。

もちろん、走査方向の設定も自由であり、１行目の走査を左から右へ行った後、２行目の走査を右から左へ行うようにしてもよい。また、走査方向は必ずしも直線に限定されるものではなく、ホログラム記録媒体４５上で円を描くような走査を行うことも可能である。

なお、図２に示す例のように、ホログラム感光媒体４０の一部の領域（ハッチングを施した領域）にのみ参照光Ｌref を照射して記録を行った場合は、他の領域（外側の白い領域）にはホログラムが記録されていない。このような場合、外側の白い領域まで走査を行うと再生像３５が得られないため、照明が一時的に暗くなってしまう。したがって、実用上は、ホログラムが記録されている領域内のみを走査するようにするのが好ましい。

既に述べたとおり、ホログラム記録媒体４５上における光ビームの走査は、光ビーム走査装置６０によって行われる。この光ビーム走査装置６０は、コヒーレント光源５０からの光ビームＬ５０を、走査基点Ｂ（ホログラム記録時の収束点Ｃ）で屈曲させてホログラム記録媒体４５に照射する機能を有する。しかも、その屈曲態様（屈曲の方向と屈曲角度の大きさ）を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。このような機能をもった装置は、走査型ミラーデバイスとして種々の光学系で利用されている。

たとえば、図９に示す例では、光ビーム走査装置６０として、便宜上、単なる反射鏡の図が描かれているが、実際には、この反射鏡を２軸方向に回動させる駆動機構が備わっている。すなわち、図示の反射鏡の反射面の中心位置に走査基点Ｂを設定し、この走査基点Ｂを通り、反射面上で互いに直交するＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、この反射鏡をＶ軸（図の紙面に垂直な軸）まわりに回動させる機構と、Ｗ軸（図に破線で示す軸）まわりに回動させる機構とが備わっている。

このように、Ｖ軸およびＷ軸まわりに独立して回動可能な反射鏡を用いれば、反射した光ビームＬ６０を、ホログラム記録媒体４５上で水平方向および垂直方向に走査することが可能である。たとえば、上述の機構において、反射光をＶ軸まわりに回動すれば、図１２に示すホログラム記録媒体４５上で光ビームＬ６０の照射位置を水平方向に走査することができ、Ｗ軸まわりに回動すれば、垂直方向に走査することができる。

要するに、光ビーム走査装置６０が、走査基点Ｂを含む平面上で揺動運動を行うように光ビームＬ６０を屈曲させる機能を有していれば、ホログラム記録媒体４５上で光ビームＬ６０の照射位置を一次元方向に走査することができる。図１４に示す例のように、光ビームを水平方向にのみ走査を行う運用をとるのであれば、光ビーム走査装置６０は、ホログラム記録媒体４５上での光ビームの照射位置を一次元方向に走査する機能を有していれば足りる。

これに対して、ホログラム記録媒体４５上で光ビームＬ６０の照射位置を二次元方向に走査する運用をとるのであれば、光ビーム走査装置６０に、走査基点Ｂを含む第１の平面上で揺動運動を行うように光ビームＬ６０を屈曲させる機能と（図９において、Ｖ軸まわりに反射鏡を回動させれば、光ビームＬ６０は、紙面に含まれる平面上で揺動運動を行う）、走査基点Ｂを含み第１の平面と直交する第２の平面上で揺動運動を行うように光ビームＬ６０を屈曲させる機能と（図９において、Ｗ軸まわりに反射鏡を回動させれば、光ビームＬ６０は、紙面に垂直な平面上で揺動運動を行う）、をもたせておけばよい。

光ビームの照射位置を一次元方向に走査するための走査型ミラーデバイスとしては、ポリゴンミラーが広く利用されている。また、二次元方向に走査するための走査型ミラーデバイスとしては、ポリゴンミラーを２組組み合わせたものを用いることもできるし、ジンバルミラー、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラーなどのデバイスが知られている。更に、通常のミラーデバイス以外でも、全反射プリズム、屈折プリズム、電気光学結晶（ＫＴＮ結晶など）等も、光ビーム走査装置６０として利用可能である。

なお、光ビームＬ６０の径が、ホログラム記録媒体４５の寸法に近くなると、スペックルを抑制する効果が損なわれることがあるので留意する必要がある。図１２〜図１４に示す例の場合、上述したとおり、ホログラム記録媒体４５の横幅はＤａ＝１２ｍｍ、縦幅はＤｂ＝１０ｍｍであり、光ビームＬ６０は直径１ｍｍの円形断面をもったレーザビームである。このような寸法条件であれば、スペックルを抑制する効果が十分に得られる。これは、ホログラム記録媒体４５上のいずれの領域も、光ビームＬ６０の照射を一時的に受けるだけであり、同一領域から継続して回折光が出ることはないためである。

ところが、たとえば、図１５に示す例のように、ホログラム記録媒体４５の寸法に近い径をもった光ビームを照射した場合、継続して回折光を出し続ける領域（図のハッチング部分）が形成されることになる。すなわち、光ビームＬ６０の照射位置を、第１行目の開始領域Ａ１Ｓから終了領域Ａ１Ｅまで水平方向に走査したとしても、図にハッチングを施した領域ａ１は、常に光ビームの照射を受けることになる。同様に、第ｎ行目の開始領域ＡｎＳから終了領域ＡｎＥまで水平方向に走査したとしても、領域ａ２は、常に光ビームの照射を受けることになる。また、垂直方向の走査を考えると、各行の開始領域に関しては領域ａ３が、各行の終了領域に関しては領域ａ４が、それぞれ重複した領域となるので、走査する行を変えても、常に光ビームの照射を受けることになる。

結局、これらハッチングを施した領域については、光ビーム走査の恩恵を受けることができず、継続して回折光が出ることになる。その結果、そのような領域から発せられた回折光は、照明対象物の受光面Ｒ上に同一角度で入射し続けることになり、スペックル発生の要因となる。したがって、光ビームＬ６０の径は、ホログラム記録媒体４５の寸法に近いほど大きくすべきではない。

このような弊害は、走査ピッチを光ビームＬ６０の径より小さく設定した場合にも生じる。たとえば、図１２は、縦方向の走査ピッチを光ビームＬ６０の径に等しく設定した例であり、図１３は、縦方向の走査ピッチを光ビームＬ６０の径の２倍に設定した例である。このように、縦方向（副走査方向）の走査ピッチを光ビームの径以上に設定しておけば、第ｉ行目の走査領域と第（ｉ＋１）行目の走査領域とが重複することはないが、走査ピッチが光ビームの径未満になると、重複領域が発生し、上述したようにスペックル発生の要因になる可能性がある。

また、遅い走査速度も、スペックル発生の要因になる。たとえば、１行の走査に１時間を要するような遅い速度で走査したとしても、人間の視覚的な時間分解能の観点からは、走査を行っていないのと同じであり、スペックルが認識されることになる。光ビームを走査することによりスペックルが低減するのは、前述したとおり、受光面Ｒの各部に照射される光の入射角度が時間的に多重化されるためである。したがって、ビーム走査によるスペックル低減の効果を十分に得るためには、スペックルを生じさせる原因となる同一の干渉条件が維持される時間が、人間の視覚的な時間分解能よりも短くなるようにすればよい。

一般に、人間の視覚的な時間分解能の限界は、１／２０〜１／３０秒程度とされており、１秒間に２０〜３０フレーム以上の静止画像を提示すれば、人間には滑らかな動画として認識される。このような点を考慮すれば、光ビームの直径をｄとした場合、１／２０〜１／３０秒でｄ以上の距離を進む走査速度（秒速２０ｄ〜３０ｄの速度）で走査を行えば、十分なスペックル抑制効果が得られることになる。

＜３−３＞ ホログラム記録媒体
ホログラム記録媒体４５については、既に§１において、詳細な製造プロセスを述べたとおりである。すなわち、本発明に用いるホログラム記録媒体４５は、特定の収束点Ｃに収束する参照光を用いて散乱板３０の像がホログラムとして記録されている、という特徴を有している媒体であればよい。そこで、ここでは、本発明に利用するのに適した具体的なホログラム記録媒体の形態を述べておく。

ホログラムには、いくつかの物理的な形態がある。本願発明者は、本発明に利用するには、体積型ホログラムが最も好ましいと考えている。特に、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムを用いるのが最適である。

一般に、キャッシュカードや金券などに偽造防止用シールとして利用されているホログラムは、表面レリーフ（エンボス）型ホログラムと呼ばれており、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。もちろん、本発明を実施する上では、散乱板３０の像を、表面レリーフ型ホログラムとして記録しているホログラム記録媒体４５（一般に、ホログラフィック・ディフーザーと呼ばれている）を利用することも可能である。しかしながら、この表面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、新たなスペックル生成要因となる可能性があるため、スペックルを低減させる、という観点からは好ましくない。また、表面レリーフ型ホログラムでは、多次回折光が発生するため、回折効率が低くなり、更に、回折性能（回折角をどこまで大きくできるかという性能）にも限界がある。

これに対して、体積型ホログラムでは、媒体内部の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。また、一般に、回折効率や回折性能も表面レリーフ型ホログラムより優れている。したがって、本発明を実施する際には、散乱板３０の像を、体積型ホログラムとして記録している媒体をホログラム記録媒体４５として利用するのが最適である。

ただ、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新たなスペックル生成要因となる可能性があるため、避けた方が好ましい。このような理由から、本願発明者は、本発明に利用するホログラム記録媒体４５としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムが最適であると考えている。このようなフォトポリマーを用いた体積型ホログラムの具体的な化学組成は、たとえば、特許第２８４９０２１号公報に例示されている。

もっとも、量産性という点では、体積型ホログラムよりも表面レリーフ型ホログラムの方が優れている。表面レリーフ型ホログラムは、表面に凹凸構造をもった原版を作成し、この原版を用いたプレス加工により、媒体の量産を行うことができる。したがって、製造コストを低減させる必要がある場合には、表面レリーフ型ホログラムを利用すればよい。

また、ホログラムの物理的な形態としては、平面上に濃淡パターンとして干渉縞を記録した振幅変調型ホログラムも広く普及している。しかしながら、この振幅変調型ホログラムは、回折効率が低く、濃いパターン部分で光の吸収が行われてしまうため、本発明に利用した場合、十分な照明効率を確保することができない。ただ、その製造工程では、平面上に濃淡パターンを印刷する簡便な方法を採ることができるため、製造コストの点ではメリットが得られる。したがって、用途によっては、振幅変調型ホログラムを本発明に採用することも可能である。

なお、図１に示す記録方法では、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、散乱板３０をレンズを通して記録する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。この場合、必要に応じて、回折光Ｌ４５の光路上にレンズを設けて集光するようにし、照明効率を向上させるようにしてもよいが、レンズなしでも照明ユニット１００としての機能を十分に果たすことができる。

＜＜＜ §４．本発明に用いる照明ユニットの変形例 ＞＞＞
これまで、本発明に係る投射型映像表示装置を、基本的な実施形態について述べてきた。この基本的な実施形態の特徴は、図９に示すような、固有の特徴を有する照明ユニット１００を用いて、空間光変調器２００に対する照明を行う点にある。

照明ユニット１００を利用して照明を行う場合、まず、散乱板３０の像３５をホログラムとして記録用媒体４０上に記録することによりホログラム記録媒体４５を作成する準備段階を行い、この準備段階で作成したホログラム記録媒体４５を用いて照明ユニット１００を構成し、散乱板３０の再生像３５の生成位置に空間光変調器２００を配置した状態で、ホログラム記録媒体４５上にコヒーレントな光ビームＬ６０を照射し、かつ、照射位置が時間的に変化するようにこの光ビームＬ６０をホログラム記録媒体４５上で走査する照明段階を行うことになる。

この場合、準備段階では、図１に示すように、コヒーレントな照明光Ｌ１２を散乱板３０に照射し、散乱板３０から得られる散乱光Ｌ３０を物体光Ｌobj として用いる。また、所定光路に沿って記録用媒体４０に照射され、照明光Ｌ１２と同一波長のコヒーレントな光Ｌ２３を参照光Ｌref として用いる。そして、物体光Ｌobj と参照光Ｌref とによって形成される干渉縞を記録用媒体４０に記録することによりホログラム記録媒体４５を作成する。また、照明段階では、図９に示すように、参照光Ｌref と同一波長（もしくは、ホログラムの再生が可能な近似波長）の光ビームＬ６０が、参照光Ｌref の光路に沿った光路を通ってホログラム記録媒体４５上の照射位置へ向かうように走査を行い（別言すれば、参照光Ｌref と光学的に共役になる方向から光ビームＬ６０を与え）、ホログラム記録媒体４５から得られる、散乱板３０の像３５の再生光を照明光とすることになる。

ここでは、上述した基本的な実施形態に係る照明ユニット１００について、いくつかの変形例を述べておく。

＜４−１＞ 一次元走査を前提としたホログラム記録媒体
図１に示すホログラム記録媒体の作成プロセスでは、平行光束Ｌ２２を凸レンズ２３（収束点Ｃの位置に焦点を有するレンズ）で集光して参照光Ｌref として媒体４０に照射している。すなわち、収束点Ｃを頂点とした円錐（理論的には、互いに半径の異なる円錐が無限に存在する）の側面に沿って、収束点Ｃに三次元的に収束する参照光Ｌref を用いて散乱板３０の像が記録されることになる。

このように三次元的に収束する参照光Ｌref を用いているのは、図９に示す照明ユニット１００において、走査基点Ｂから三次元的に発散する光路をとるように、光ビームＬ６０を三次元的に走査すること（反射鏡のＶ軸まわりの回動とＷ軸まわりの回動とを組み合わせてビームを走査すること）を前提としているためである。そして、光ビームＬ６０を三次元的に走査する理由は、ホログラム記録媒体４５上における光ビームの照射位置を二次元的に走査するため（図１２において、横方向の走査と縦方向の走査とを行うため）である。

ただ、ホログラム記録媒体４５上における光ビームの照射位置の走査は、必ずしも二次元的に行う必要はない。たとえば、図１４には、光ビームを水平方向にのみ走査する例が示されている。このように、光ビームの照射位置を一次元的に走査することを前提とすれば、ホログラム記録媒体も、そのような前提で作成しておく方が合理的である。具体的には、一次元的な走査が前提であれば、図１４に示すようなホログラム記録媒体４５を作成する代わりに、図１６に示すような帯状のホログラム記録媒体８５を作成すれば足りる。

このホログラム記録媒体８５を用いた場合、光ビーム走査装置６０による走査は、左端の起点領域Ａ１Ｓから右端の終点領域Ａ１Ｅに至る１行分の走査を繰り返せばよい。この場合、左から右へと向かう１行分の走査を繰り返してもよいし、左から右へ走査したら、今度は右から左へ走査する、というような往復運動を行ってもかまわない。用いる光ビームＬ６０が直径１ｍｍの円形断面をもったレーザビームである場合、図１６に示すホログラム記録媒体８５の縦幅は、Ｄｂ＝１ｍｍとすれば十分である。したがって、図１４に示すホログラム記録媒体４５を用いる場合に比べて省スペース化を図ることができ、装置全体を小型化することが可能になる。

このような一次元走査を前提としたホログラム記録媒体８５は、図１に示す光学系を用いて作成することも可能であるが、その代わりに、図１７に示す光学系を用いて作成することも可能である。この図１７に示す光学系は、図１に示す光学系における凸レンズ２３をシリンドリカルレンズ２４に置き換え、矩形状の平面をもったホログラム感光媒体４０を、細長い帯状の平面をもったホログラム感光媒体８０に置き換えたものであり、その他の構成要素に変わりはない。ホログラム感光媒体８０の横幅Ｄａは、ホログラム感光媒体４０の横幅と同じであるが、その縦幅Ｄｂ（図１７において、紙面に垂直方向の幅）は、光ビームの直径程度（前述の例の場合、１ｍｍ程度）である。

シリンドリカルレンズ２４は、図１７の紙面に垂直な中心軸を有する円柱の表面を有するレンズであり、図１７において、収束点Ｃを通り紙面に垂直な集光軸を定義した場合に、平行光束Ｌ２２を当該集光軸に集光する機能を果たす。ただ、シリンドリカルレンズの性質上、光の屈折は、紙面に平行な平面内においてのみ生じ、紙面に垂直な方向への屈折は生じない。別言すれば、収束点Ｃを含み、シリンドリカルレンズの円柱の中心軸に直交する平面（図１７の紙面）に着目すれば、当該平面に沿って二次元的に収束する光Ｌ２４が、参照光Ｌref として与えられることになる。

このように、本願において「光が収束点Ｃに収束する」と言った場合、図１の光学系に示す凸レンズ２３による三次元的な収束のみならず、図１７の光学系に示すシリンドリカルレンズ２４による二次元的な収束も意味するものである。そして、図１６に例示するような一次元走査を前提としたホログラム記録媒体８５を作成する場合は、図１７の光学系に示すように、収束点Ｃを通る所定の集光軸（図の例の場合、収束点Ｃを通り紙面に垂直な軸）に平行な中心軸をもつ円柱面を有するシリンドリカルレンズ２４を用いて、ほぼ平行なコヒーレント光の光束Ｌ２２を当該集光軸上に集光し、収束点Ｃに二次元的に収束する光Ｌ２４を参照光Ｌref として用いて、散乱板３０のホログラム像を記録すればよい。

＜４−２＞ ＣＧＨからなるホログラム記録媒体
これまで述べたホログラム記録媒体の作成プロセスは、ホログラム感光媒体に実際に光を照射し、そこに生じる干渉縞を感光媒体の化学変化によって固定する、という純然たる光学的な方法をとるものである。これに対して、最近では、このような光学的なプロセスをコンピュータ上でシミュレーションし、演算によって干渉縞の情報を計算し、その結果を何らかの物理的な方法で媒体上に固定する、という手法が確立している。このような手法で作成されたホログラムは、一般に計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）と呼ばれている。

本発明に用いるホログラム記録媒体に記録されているホログラムは、このような計算機合成ホログラムであってもかまわない。すなわち、§１で述べた光学的なプロセスでホログラム記録媒体を作成する代わりに、仮想の散乱板からの仮想物体光と仮想の参照光とを用いたシミュレーション演算を実行し、仮想の記録面上に生じる干渉縞の情報を求め、この情報を物理的な方法で媒体上に記録して計算機合成ホログラムを作成すればよい。

図１８は、本発明に係る照明ユニットの構成要素であるホログラム記録媒体を、ＣＧＨの手法で作成する原理を示す側面図であり、図４に示す光学的な現象を、コンピュータ上でシミュレートする方法を示すものである。ここで、図１８に示す仮想の散乱板３０′は、図４に示す実在の散乱板３０に対応し、図１８に示す仮想の記録面４０′は、図４に示す実在のホログラム感光媒体４０に対応する。図示の物体光Ｌobj は、仮想の散乱板３０′から発せられる仮想の光であり、図示の参照光Ｌref は、この物体光Ｌobj と同一波長の仮想の光である。参照光Ｌref が、収束点Ｃに収束する光である点は、これまで述べた方法と全く同じである。記録面４０′上の各点では、この仮想の物体光Ｌobj と参照光Ｌref との干渉縞の情報が演算される。

なお、仮想の散乱板３０′としては、たとえば、ポリゴンなどで表現された微細な三次元形状モデルを用いることも可能であるが、ここでは、平面上に多数の点光源Ｄを格子状に配列した単純なモデルを用いている。図１９は、図１８に示されている仮想の散乱板３０′の正面図であり、小さな白丸は、それぞれ点光源Ｄを示している。図示のとおり、多数の点光源Ｄが、横方向ピッチＰａ，縦方向ピッチＰｂで格子状に配列されている。ピッチＰａ，Ｐｂは、散乱板の表面粗さを定めるパラメータとなる。

本願発明者は、点光源ＤのピッチＰａ，Ｐｂをそれぞれ１０μｍ程度の寸法に設定して記録面４０′上に生じる干渉縞の情報を演算し、その結果に基づいて、実在の媒体表面に凹凸パターンを形成し、表面レリーフ型のＣＧＨを作成した。そして、このＣＧＨをホログラム記録媒体４５として用いた照明ユニット１００を構成したところ、スペックルを抑制した良好な照明環境が得られた。

図２０は、本発明によりスペックルの低減効果が得られた実験結果を示す表である。一般に、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になる。

図２０の表は、図１１に示す照明ユニット１００もしくはこれに対比するための従来の照明ユニットを利用して、スクリーン４００上に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場合のスペックルコントラストを測定した結果を示すものである。測定例１〜３は、いずれも、緑色のレーザ光を射出することが可能な同一のＤＰＳＳレーザ装置を照明ユニット１００内のコヒーレント光源５０として用いた結果である。なお、測定例２，３で用いるホログラム記録媒体の拡散角（ホログラム記録媒体上の点から再生像３５を望む最大角度）は、いずれの場合も２０°に設定されている。

まず、測定例１として示す測定結果は、図１１に示す照明ユニット１００を用いる代わりに、コヒーレント光源５０からの光ビームＬ５０をビームエキスパンダーで広げて平行光束とし、この平行光束（レーザ平行光）をそのまま空間光変調器２００に照射する測定系を用いて得られた結果である。この場合、表に示すとおり、スペックルコントラスト２０．１％という結果が得られた。これは、スクリーン４００を肉眼観察した場合に、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察できる状態であり、実用的な映像鑑賞には不適当なレベルである。

一方、測定例２および３として示す測定結果は、いずれも図１１に示す照明ユニット１００を利用して照明を行った結果である。ここで、測定例２は、ホログラム記録媒体４５として、光学的な方法で作成された体積型ホログラムを利用した結果であり、測定例３は、ホログラム記録媒体４５として、上述した表面レリーフ型ＣＧＨを利用した結果である。いずれも４％に満たないスペックルコントラストが得られており、これは肉眼観察した場合に、輝度ムラ模様がほとんど観察できない極めて良好な状態である（一般に、スペックルコントラスト値が５％以下であれば、観察者に不快感が生じないとされている）。したがって、ホログラム記録媒体４５として、光学的な方法で作成された体積型ホログラムを利用した場合も、表面レリーフ型ＣＧＨを利用した場合も、実用的に十分な投射型映像表示装置を構成することができる。測定例２の結果（３．０％）が、測定例３の結果（３．７％）よりも良好になった理由は、原画像となる実在の散乱板３０の解像度が、仮想の散乱板３０′（図１９に示す点光源の集合体）の解像度よりも高いためと考えられる。

最後の測定例４として示す測定結果は、照明ユニット１００を用いる代わりに、緑色のＬＥＤ光源からの光をそのまま空間光変調器２００に照射する測定系を用いて得られた結果である。そもそもＬＥＤ光源は、コヒーレント光源ではないので、スペックルの発生という問題を考慮する必要はなく、表に示すとおり、スペックルコントラスト４．０％という良好な結果が得られた。非コヒーレント光を用いた測定例４の結果が、コヒーレント光を用いた測定例２，３の結果に劣る理由は、ＬＥＤ光源が発する光自体に輝度ムラが生じていたためと考えられる。

＜４−３＞ カラー画像の表示
これまで述べてきた実施形態は、いずれも単色のレーザ光源をコヒーレント光源として用いた投射型映像表示装置の例であり、スクリーン４００上に得られる映像は、このレーザの色に対応するモノクロ映像ということになる。しかしながら、一般的な投射型映像表示装置では、カラー画像を表示できることが望ましい。そこで、ここでは、カラー画像を提示可能な投射型映像表示装置の構成例をいくつか説明する。いずれも照明ユニットの部分の基本構成は、これまで述べた実施形態と同じである。

（１） 第１の構成例
カラー画像を提示するには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色を定め、これら各原色の個別画像をスクリーン上で重畳して表示すればよい。ここに示す第１の構成例では、図１１に示す照明ユニット１００におけるコヒーレント光源５０として、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色の成分を合成した合成光ビームを生成する光源を採用し、三原色の成分を含む照明光を空間光変調器２００に照射する方法を採る。

図２１は、そのようなコヒーレント光源５０の一例を示す構成図である。この装置は、赤，緑，青の三原色を合成して白色の光ビームを生成する機能を有する。すなわち、赤色レーザ光源５０Ｒが発生する赤色レーザビームＬ（Ｒ）と、緑色レーザ光源５０Ｇが発生する緑色レーザビームＬ（Ｇ）とを、ダイクロイックプリズム１５で合成し、更に、青色レーザ光源５０Ｂが発生する青色レーザビームＬ（Ｂ）をダイクロイックプリズム１６で合成することにより、白色の合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を生成することができる。

一方、図１１に示す光ビーム走査装置６０は、こうして生成された合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を屈曲させてホログラム記録媒体４５上で走査すればよい。ホログラム記録媒体４５には、予め、上記３台のレーザ光源５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが発生するレーザビームＬ（Ｒ），Ｌ（Ｇ），Ｌ（Ｂ）と同一波長（もしくは近似波長）の光をそれぞれ用いて、散乱板３０の像３５を３通りのホログラムとして記録しておくようにする。そうすれば、ホログラム記録媒体４５からは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分についてそれぞれ回折光が得られ、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分についての再生像３５が同じ位置に生成されることになり、白色の再生像が得られる。

なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光を用いて散乱板３０の像が記録されたホログラム記録媒体を作成するには、たとえば、Ｒ色の光に感光する色素、Ｇ色の光に感光する色素、Ｂ色の光に感光する色素が一様に分布したホログラム感光媒体と、上記合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）とを用いてホログラムを記録するプロセスを行えばよい。また、Ｒ色の光に感光する第１の感光層、Ｇ色の光に感光する第２の感光層、Ｂ色の光に感光する第３の感光層を積層した３層構造からなるホログラム感光媒体を用いてもよい。あるいは、上記３つの感光層をそれぞれ別々の媒体として用意しておき、それぞれ対応する色の光を用いてホログラムの記録を別個に行い、最後に、この３層を貼り合わせて、３層構造をもつホログラム記録媒体を構成してもよい。

結局、図１１に示す空間光変調器２００には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分を含んだ照明光が供給されることになる。そこで、空間光変調器２００に、空間上に配置された画素配列を定義しておき、個々の画素に三原色Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかの原色を対応づけ、画素ごとに独立して光の変調を行う機能をもたせておく。たとえば、図２２の左側に示す空間光変調器２００は、平面上に二次元画素配列を定義し、三原色Ｒ，Ｇ，Ｂの画素を一様に分散配置した例である。たとえば、この空間光変調器２００を、液晶ディスプレイによって構成した場合、図示の各画素は、液晶の配向性によって透光度を独立して制御することが可能な素子として機能する。

一方、この空間光変調器２００には、図２２の右側に示すようなカラーフィルタ２５０を重ね合わせておく。カラーフィルタ２５０は空間光変調器２００と同じサイズのフィルタであり、空間光変調器２００上に定義された画素配列と全く同じ画素配列が定義されている。しかもカラーフィルタ２５０上の各画素の位置には、それぞれ空間光変調器２００の同位置の画素に対応する原色のフィルタが設けられている。すなわち、図２２において、カラーフィルタ２５０上の画素Ｒには原色Ｒを透過するフィルタが設けられ、画素Ｇには原色Ｇを透過するフィルタが設けられ、画素Ｂには原色Ｂを透過するフィルタが設けられている。

このカラーフィルタ２５０を空間光変調器２００に重ね合わせた状態で、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分を含んだ照明光を供給すれば、原色Ｒが対応づけられた画素については原色Ｒの成分のみが透過し、原色Ｇが対応づけられた画素については原色Ｇの成分のみが透過し、原色Ｂが対応づけられた画素については原色Ｂの成分のみが透過することになる。かくして、スクリーン４００上には、空間光変調器２００上に形成されたカラー画像が表示されることになり、カラー画像の表示機能をもった投射型映像表示装置が実現できる。

（２） 第２の構成例
カラー画像を表示するための第２の構成例は、照明ユニットおよび空間光変調器を原色ごとに用意し、最後に投射光学系によって、各原色の画像を合成してスクリーン上に投射するものである。

図２３は、この第２の構成例を示す配置図である。この第２の構成例は、基本的には、図１１に示す構成要素のうち、投射光学系３００を除いた部分を、三原色Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて用意し、三原色Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについての変調画像を独立して生成し、これらを合成してスクリーン４００上に投射するものである。図２３の中央部に示されているクロスダイクロイックプリズム３５０は、広義の投射光学系の一構成要素であり、三原色Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについての変調画像を合成する機能を有する。こうして合成された画像は、投射光学系３００によってスクリーン４００上に投射される。

図２３において、第１の空間光変調器２００Ｒは、第１の原色Ｒの成分をもった第１の映像に基づいて変調を行う空間光変調器であり、第１の照明ユニット１００Ｒは、この第１の空間光変調器２００Ｒに対して第１の原色Ｒに対応する波長をもった第１の照明光を供給するユニットである。

同様に、第２の空間光変調器２００Ｇは、第２の原色Ｇの成分をもった第２の映像に基づいて変調を行う空間光変調器であり、第２の照明ユニット１００Ｇは、この第２の空間光変調器２００Ｇに対して第２の原色Ｇに対応する波長をもった第２の照明光を供給するユニットである。

また、第３の空間光変調器２００Ｂは、第３の原色Ｂの成分をもった第３の映像に基づいて変調を行う空間光変調器であり、第３の照明ユニット１００Ｂは、この第３の空間光変調器２００Ｂに対して第３の原色Ｂに対応する波長をもった第３の照明光を供給するユニットである。

各空間光変調器２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂの基本構成は、これまで述べた基本的実施形態に係る空間光変調器２００の構成と同じであり、相互の相違は、それぞれが異なる原色の映像情報に基づいて光の変調を行う点のみである。また、各照明ユニット１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの基本構成も、これまで述べた基本的実施形態に係る照明ユニット１００の構成と同じであり、相互の相違は、それぞれが異なる原色のレーザビームを発生させるコヒーレント光源を有している点のみである。

結局、クロスダイクロイックプリズム３５０と投射光学系３００とによって構成される広義の投射光学系が、第１の空間光変調器２００Ｒにより変調された照明光と、第２の空間光変調器２００Ｇにより変調された照明光と、第３の空間光変調器２００Ｂにより変調された照明光と、をスクリーン４００へ導き、Ｒ色からなる第１の映像、Ｇ色からなる第２の映像、Ｂ色からなる第３の映像をスクリーン４００上に重畳して投射する。かくして、スクリーン４００上には、カラー画像が表示されることになる。

（３） 第３の構成例
ここに述べる第３の構成例は、上述した第１の構成例と第２の構成例との折衷案であり、図２３に示す第２の構成例における照明ユニット１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを、図２１に示す合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を生成する光源を用いた第１の構成例における照明ユニットに置き換えたものである。

すなわち、図２３に示す第１の空間光変調器２００Ｒ、第２の空間光変調器２００Ｇ、第３の空間光変調器２００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム３５０、投射光学系３００はそのまま残し、照明ユニットとして、１台の共通照明ユニット（図２１に示す合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を生成するコヒーレント光源５０を用いたユニット）のみを用いるようにしたものである。

このように、照明ユニットを共通化したため、若干の工夫が必要になる。すなわち、共通の照明ユニット１００内では、光ビーム走査装置６０が、この合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をホログラム記録媒体４５上で走査することになるので、ホログラム記録媒体４５には、図２１に示す３台のレーザ光源５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが発生するレーザビームと同一波長（もしくは近似波長）の光をそれぞれ用いて、散乱板３０の像３５を３通りのホログラムとして記録しておくようにする（前述した第１の構成例と同様）。

また、共通の照明ユニット１００には、ホログラム記録媒体４５から得られる照明光を、第１の期間は第１の空間光変調器２００Ｒに供給し、第２の期間は第２の空間光変調器２００Ｇに供給し、第３の期間は第３の空間光変調器２００Ｂに供給する時分割供給動作を行う切替装置を更に設けておく。このような切替装置は、たとえば可動式反射鏡によって構成することができる。

一方、図２１に示す構成要素において、第１のレーザ光源５０Ｒは第１の期間に第１のレーザビームＬ（Ｒ）を発生し、第２のレーザ光源５０Ｇは第２の期間に第２のレーザビームＬ（Ｇ）を発生し、第３のレーザ光源５０Ｂは第３の期間に第３のレーザビームＬ（Ｂ）を発生するような間欠動作が行われるようにしておく。

そうすると、第１の期間には、コヒーレント光源５０から第１のレーザビームＬ（Ｒ）のみが照射され、第１の空間光変調器２００Ｒに供給され、第２の期間には、コヒーレント光源５０から第２のレーザビームＬ（Ｇ）のみが照射され、第２の空間光変調器２００Ｇに供給され、第３の期間には、コヒーレント光源５０から第３のレーザビームＬ（Ｂ）のみが照射され、第３の空間光変調器２００Ｂに供給されることになり、時分割動作ではあるが、前述した第２の構成例と同等の動作が可能になる。

（４） 第４の構成例
最後に述べる第４の構成例は、上述した第３の構成例において用いられている第１〜第３の空間光変調器２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを、１台の空間光変調器２００に共通化したものである。この場合、もちろん、クロスダイクロイックプリズム３５０は不要になる。空間光変調器２００を共通化するためには、この共通の空間光変調器２００に時分割動作を行わせればよい。すなわち、空間光変調器２００は、第１の期間は第１の原色成分Ｒをもった第１の映像に基づいて変調を行い、第２の期間は第２の原色成分Ｇをもった第２の映像に基づいて変調を行い、第３の期間は第３の原色成分Ｂをもった第３の映像に基づいて変調を行う時分割変調動作を行えばよい。

一方、コヒーレント光源は、第３の構成例と同様に、図２１に示すように、第１の原色Ｒに対応する波長をもった第１のレーザビームＬ（Ｒ）を発生する第１のレーザ光源５０Ｒと、第２の原色Ｇに対応する波長をもった第２のレーザビームＬ（Ｇ）を発生する第２のレーザ光源５０Ｇと、第３の原色Ｂに対応する波長をもった第３のレーザビームＬ（Ｂ）を発生する第３のレーザ光源５０Ｂと、これら３台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を生成する光合成器１５，１６によって構成しておく。

また、光ビーム走査装置６０は、光合成器１５，１６が生成した合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をホログラム記録媒体４５上で走査すればよい。ホログラム記録媒体４５には、図２１に示す３台のレーザ光源５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが発生するレーザビームと同一波長（もしくは近似波長）の光をそれぞれ用いて、散乱板３０の像３５を３通りのホログラムとして記録しておくようにする（前述した第１および第３の構成例と同様）。ただ、第３の構成例とは異なり、空間光変調器２００は単一であるから、ホログラム記録媒体４５から得られる照明光は、そのまま、この単一の空間光変調器２００に供給すればよい。

そして、第３の構成例と同様に、図２１に示す構成要素において、第１のレーザ光源５０Ｒは第１の期間に第１のレーザビームＬ（Ｒ）を発生し、第２のレーザ光源５０Ｇは第２の期間に第２のレーザビームＬ（Ｇ）を発生し、第３のレーザ光源５０Ｂは第３の期間に第３のレーザビームＬ（Ｂ）を発生するような間欠動作が行われるようにしておく。

そうすると、第１の期間には、コヒーレント光源５０から第１のレーザビームＬ（Ｒ）のみが照射され、これに基づくＲ色の照明光を受けた空間光変調器２００は、第１の原色成分Ｒをもった第１の映像に基づいて変調を行う。続く第２の期間には、コヒーレント光源５０から第２のレーザビームＬ（Ｇ）のみが照射され、これに基づくＧ色の照明光を受けた空間光変調器２００は、第２の原色成分Ｇをもった第２の映像に基づいて変調を行う。そして第３の期間には、コヒーレント光源５０から第３のレーザビームＬ（Ｂ）のみが照射され、これに基づくＢ色の照明光を受けた空間光変調器２００は、第３の原色成分Ｂをもった第３の映像に基づいて変調を行う。かくして、時分割動作ではあるが、カラー画像の表示が可能になる。

＜４−４＞ ホログラム記録媒体作成の幾何学的バリエーション
§１では、図１を参照して、ホログラム感光媒体４０に散乱板３０のホログラム像を記録する方法を説明した。この方法は、収束点Ｃに収束する参照光を用いて反射型のホログラム記録媒体を作成する方法であり、必要な構成要素の幾何学的な配置は、図２４の側面図に示すとおりである。

図２４に示す例の場合、凸レンズ２３によって、収束点Ｃに向かう収束参照光Ｌref が生成され、媒体４０は、凸レンズ２３と収束点Ｃとの間に配置される。また、媒体４０は図示のとおり斜めに配置され、その下面側に、散乱板３０からの物体光Ｌobj が照射される。このような方法で作成されたホログラム記録媒体は、反射型の媒体となる。すなわち、再生時には、図２５に示すように、再生用照明光Ｌrep として機能する光ビームが媒体４５の下面側に照射され、点Ｐからの反射回折光Ｌdif によって再生像３５が生成されることになる。

このように、これまで説明した例は、ホログラム記録媒体４５に記録されているホログラムが、反射型ホログラムであり、光ビームの反射回折光を照明光として用いる例である。これに対して、ホログラム記録媒体４５に記録されているホログラムを、透過型ホログラムとし、光ビームの透過回折光を照明光として用いるようにしてもかまわない。

図２６は、このような透過型ホログラムを作成する場合の幾何学的な配置を示す側面図である。図２４に示す配置との相違点は、媒体４０の向きである。図２４に示す反射型ホログラムの作成方法では、参照光Ｌref を媒体の上面から照射し、物体光Ｌobj を媒体の下面から照射している。このように、参照光と物体光とを逆側の面に照射すると反射型のホログラムが記録できる。これに対して、図２６に示す方法では、参照光Ｌref および物体光Ｌobj の双方が媒体４０の上面に照射されている。このように、参照光と物体光とを同じ側から照射すると透過型のホログラムが記録できる。すなわち、再生時には、図２７に示すように、再生用照明光Ｌrep として機能する光ビームが媒体４５の下面側に照射され、点Ｐからの透過回折光Ｌdif によって再生像３５が生成されることになる。

また、これまで述べてきた例は、いずれも収束点Ｃに収束する参照光を用いて反射型もしくは透過型のホログラム記録媒体を作成する方法であるが、その代わりに、収束点Ｃから発散する参照光を用いて反射型もしくは透過型のホログラム記録媒体を作成することも可能である。ただ、そのためには、予め、準備用ホログラム記録媒体を作成しておく必要がある。以下、この方法を行うためのプロセスを順に説明しよう。

まず、図２８に示すように、準備用ホログラム感光媒体９０と散乱板３０とを配置し、媒体９０に対して、図示のとおり、斜め右上から平行な参照光Ｌref を照射する。そして、散乱板３０からの物体光Ｌobj と参照光Ｌref とによって生じる干渉縞を媒体９０に記録する。このように、記録時に、物体光と参照光とを同じ側から照射すると、透過型のホログラムが記録される。ここでは、このような記録が行われた媒体９０を、準備用ホログラム記録媒体９５と呼ぶことにする。

図２９は、この準備用ホログラム記録媒体９５の再生プロセスを示す側面図である。図示のとおり、媒体９５に対して、斜め左下から平行な再生用照明光Ｌrep を照射すると、透過回折光Ｌdif によって、図の右方に再生像３５が生成される。ここで、再生用照明光Ｌrep の方向は、その延長線が図２８に示す参照光Ｌref の方向に一致する方向であり、再生像３５の生成位置は、図２８に示す散乱板３０の配置位置に一致する。

続いて、準備用ホログラム記録媒体９５による再生像３５を実物の散乱板３０の代用として、ホログラム感光媒体４０へ散乱板３０の像を記録するプロセスを行う。すなわち、図３０に示すように、準備用ホログラム記録媒体９５の右方にホログラム感光媒体４０を配置し、媒体９５に対して、斜め左下から平行な再生用照明光Ｌrep を照射して、図の右方に再生像３５を生成する。この場合、媒体９５から右方へと射出する光は、再生像３５を再生するための透過回折光Ｌdif であると同時に、媒体４０に対しては、物体光Ｌobj としての機能を果たす。

一方、図の下方から、媒体４０に対して、発散参照光Ｌref を照射する。この発散参照光Ｌref は、収束点Ｃから発散する光（収束点Ｃに点光源が存在する場合に、この点光源から発せられる光）であり、媒体４０に対しては、円錐状に広がる光線束が照射されることになる。図示の例では、収束点Ｃの位置に焦点をもつ凸レンズ２５によって、平行光束Ｌ１０を収束点Ｃに集光して点光源を生成することにより、発散参照光Ｌref を発生させている。凸レンズ２５として、たとえば、直径１ｍｍ程度のマイクロレンズを用いれば、レーザ光源から発せられる断面径１ｍｍ程度のレーザビームを、そのまま平行光束Ｌ１０として利用して、発散参照光Ｌref を発生させることができる。

この図３０に示す方法では、物体光Ｌobj は媒体４０の上面に照射され、参照光Ｌref は媒体４０の下面に照射される。このように、参照光と物体光とを逆側の面に照射すると反射型のホログラムが記録できる。したがって、図３０に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５は、実質的に、図２４に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５と同じ反射型ホログラムになる。したがって、再生時には、図２５に示す幾何学的配置をとればよい。

これに対して、図３１は、発散参照光Ｌref を用いて透過型ホログラムを作成する例を示す側面図である。図３０に示す配置との相違点は、媒体４０の向きである。図３０に示す反射型ホログラムの作成方法では、物体光Ｌobj を媒体の上面から照射し、参照光Ｌref を媒体の下面から照射している。これに対して、図３１に示す方法では、物体光Ｌobj および参照光Ｌref の双方が媒体４０の下面に照射されている。このように、参照光と物体光とを同じ側から照射すると透過型のホログラムが記録できる。この図３１に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５は、実質的に、図２６に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５と同じ透過型ホログラムになる。したがって、再生時には、図２７に示す幾何学的配置をとればよい。

なお、図３０および図３１に示す記録プロセスでは、準備用ホログラム記録媒体９５として、図２８に示す方法で作成された透過型ホログラムを用いたが、準備用ホログラム記録媒体９５として、図３２に示す方法で作成された反射型ホログラムを用いることも可能である。図３２に示す方法では、準備用ホログラム感光媒体９０の左側から参照光Ｌref を照射し、右側から物体光Ｌobj を照射しているため、作成された準備用ホログラム記録媒体９５は反射型ホログラムになる。

この反射型の準備用ホログラム記録媒体９５を用いて再生を行う場合は、図３３に示すように、媒体９５の右側から再生用照明光Ｌrep を照射し、得られる反射回折光Ｌdif によって再生像３５を生成することになる。したがって、図３０，図３１に示すプロセスでは、再生用照明光Ｌrep を左側から照射する代わりに、右側から照射することになる。

＜４−５＞ 光ビームの平行移動走査
これまで述べた実施形態では、照明ユニット１００内の光ビーム走査装置６０が、光ビームを所定の走査基点Ｂで屈曲させ、この屈曲態様（屈曲の方向と屈曲角度の大きさ）を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームを走査する方式をとっていたが、光ビーム走査装置６０の走査方法は、光ビームを走査基点Ｂで屈曲させる方法に限定されるものではない。

たとえば、光ビームを平行移動させるような走査方法を採ることも可能である。ただ、その場合は、ホログラム記録媒体４５に対する散乱板３０の記録方法も変更する必要がある。すなわち、図３４に示す例のように、ホログラム感光媒体４０に対して、平行光束からなる参照光Ｌref を照射し、散乱板３０からの物体光Ｌobj との干渉縞の情報を記録するようにする。別言すれば、こうして作成されたホログラム記録媒体４６には、平行光束からなる参照光Ｌref を用いて散乱板３０の像３５がホログラムとして記録されていることになる。

図３５は、図３４に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４６を用いた照明ユニット１１０の側面図である。図示のとおり、この照明ユニット１１０は、ホログラム記録媒体４６、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６５によって構成されている。

ここで、ホログラム記録媒体４６は、図３４に示す方法で作成された媒体であり、平行光束からなる参照光Ｌref を利用して、散乱板３０の像３５がホログラムとして記録されている。また、コヒーレント光源５０は、ホログラム記録媒体４６を作成する際に用いた光（物体光Ｌobj および参照光Ｌref ）の波長と同一波長（もしくは、ホログラムの再生が可能な近似波長）をもつコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源である。

一方、光ビーム走査装置６５は、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０をホログラム記録媒体４６に照射する機能を有するが、このとき、図３４に示す作成プロセスで用いた参照光Ｌref に平行になる方向から光ビームＬ６５がホログラム記録媒体４６に照射されるように走査を行う。より具体的には、光ビームＬ６５を平行移動させながらホログラム記録媒体４６に照射することにより、光ビームＬ６５のホログラム記録媒体４６に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。

このような走査を行う光ビーム走査装置６５は、たとえば、可動反射鏡６６と、この可動反射鏡６６を駆動する駆動機構とによって構成することができる。すなわち、図３５に示すように、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０を受光可能な位置に可動反射鏡６６を配置し、この可動反射鏡６６を光ビームＬ５０の光軸に沿って摺動させる駆動機構を設けておけばよい。なお、実用上は、ＭＥＭＳを利用したマイクロミラーデバイスにより、上記機能と同等の機能をもった光ビーム走査装置６５を構成することができる。あるいは、図９に示す光ビーム走査装置６０によって走査基点Ｂの位置で屈曲された光ビームＬ６０を、走査基点Ｂに焦点をもつ凸レンズに通すことによっても、平行に移動する光ビームを生成することができる。

図３５に示す例の場合、可動反射鏡６６で反射した光ビームＬ６５の照射を受けたホログラム記録媒体４６は、記録された干渉縞に基づく回折光を発生し、この回折光によって、散乱板３０の再生像３５が生成される。照明ユニット１１０は、こうして得られる再生像３５の再生光を照明光として利用した照明を行うことになる。

図３５では、説明の便宜上、時刻ｔ１における光ビームの位置を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における光ビームの位置を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は、可動反射鏡６６（ｔ１）の位置で反射し、光ビームＬ６５（ｔ１）としてホログラム記録媒体４６の点Ｐ（ｔ１）に照射されるが、時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は、可動反射鏡６６（ｔ２）の位置で反射し（図示の可動反射鏡６６（ｔ２）は、可動反射鏡６６（ｔ１）が移動したものである）、光ビームＬ６５（ｔ２）としてホログラム記録媒体４６の点Ｐ（ｔ２）に照射される。

図には、便宜上、時刻ｔ１，ｔ２の２つの時点における走査態様しか示されていないが、実際には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６５は図の左右に平行移動し、光ビームＬ６５のホログラム記録媒体４６に対する照射位置は、図の点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと徐々に移動してゆくことになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６５の照射位置は、ホログラム記録媒体４６上において点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと走査されることになる。ここでは、光ビームＬ６５を一次元方向（図の左右方向）に平行移動する例を述べたが、もちろん、光ビーム６５を図の紙面に垂直な方向にも平行移動させる機構（たとえば、ＸＹステージ上に反射鏡を配置した機構）を設けておけば、二次元方向に平行移動させることが可能になる。

ここで、光ビームＬ６５は、図３４に示す作成プロセスで用いた参照光Ｌref に常に平行になるように走査されるので、光ビームＬ６５は、ホログラム記録媒体４６の各照射位置において、そこに記録されているホログラムを再生するための正しい再生用照明光Ｌrep として機能する。

たとえば、時刻ｔ１では、点Ｐ（ｔ１）からの回折光Ｌ４６（ｔ１）によって、散乱板３０の再生像３５が生成され、時刻ｔ２では、点Ｐ（ｔ２）からの回折光Ｌ４６（ｔ２）によって、散乱板３０の再生像３５が生成される。もちろん、時刻ｔ１〜ｔ２の期間においても、光ビームＬ６５が照射された個々の位置からの回折光によって、同様に散乱板３０の再生像３５が生成される。すなわち、光ビームＬ６５が平行移動走査を受ける限り、ホログラム記録媒体４６上のどの位置に光ビームＬ６５が照射されたとしても、照射位置からの回折光によって、同一の再生像３５が同一位置に生成されることになる。

結局、この図３５に示す照明ユニット１１０は、図９に示す照明ユニット１００と同様に、再生像３５によって空間光変調器２００を照明する機能を有している。要するに、本発明では、ホログラム記録媒体に、所定光路に沿って照射される参照光を用いて散乱板の像をホログラムとして記録しておき、光ビーム走査装置によって、このホログラム記録媒体に対する光ビームの照射方向が参照光の光路に沿った方向（光学的に共役な方向）になるように、光ビームの走査を行うようにすればよい。

＜４−６＞ マイクロレンズアレイの利用
これまで述べた実施形態は、散乱板３０のホログラム像が記録されたホログラム記録媒体を用意し、このホログラム記録媒体に対して、コヒーレント光を走査し、得られる回折光を照明光として利用するものであった。ここでは、このホログラム記録媒体の代わりに、マイクロレンズアレイを利用した変形例を述べる。

図３６は、このマイクロレンズアレイを利用した変形例の側面図である。この変形例に係る照明ユニット１２０は、マイクロレンズアレイ４８、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６０によって構成されている。コヒーレント光源５０は、これまで述べてきた実施形態と同様に、コヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源であり、具体的には、レーザ光源を用いることができる。

また、光ビーム走査装置６０は、これまで述べてきた実施形態と同様に、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０の走査を行う装置である。より具体的には、光ビームを走査基点Ｂで屈曲させてマイクロレンズアレイ４８に照射する機能を有し、しかも、光ビームＬ５０の屈曲態様を時間的に変化させることにより、光ビームＬ６０のマイクロレンズアレイ４８に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。

一方、マイクロレンズアレイ４８は、多数の個別レンズの集合体からなる光学素子である。このマイクロレンズアレイ４８を構成する個別レンズは、それぞれが、走査基点Ｂから入射した光を屈折させ、所定位置に配置された空間光変調器２００の受光面Ｒ上に所定の照射領域Ｉを形成する機能を有している。しかも、いずれの個別レンズによって形成される照射領域Ｉも、受光面Ｒ上において同一の共通領域となるように構成されている。このような機能をもったマイクロレンズアレイとしては、たとえば、「フライアイレンズ」と呼ばれるものが市販されている。

図３７は、図３６に示す照明ユニット１００の動作原理を示す側面図である。ここでも、説明の便宜上、光ビームＬ６０の時刻ｔ１における屈曲態様を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における屈曲態様を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）としてマイクロレンズアレイ４８の下方に位置する個別レンズ４８−１に入射する。この個別レンズ４８−１は、走査基点Ｂから入射した光ビームについては、これを広げて、空間光変調器２００の受光面Ｒ上の二次元照射領域Ｉに照射する機能を有する。したがって、空間光変調器２００の受光面Ｒには、図示のように照射領域Ｉが形成される。

また、時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ２）としてマイクロレンズアレイ４８の上方に位置する個別レンズ４８−２に入射する。この個別レンズ４８−２は、走査基点Ｂから入射した光ビームについては、これを広げて、空間光変調器２００の受光面Ｒ上の二次元照射領域Ｉに照射する機能を有する。したがって、時刻ｔ２においても、空間光変調器２００の受光面Ｒには、図示のように照射領域Ｉが形成される。

図には、便宜上、時刻ｔ１，ｔ２の２つの時点における動作状態しか示されていないが、実際には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームの屈曲方向は滑らかに変化し、光ビームＬ６０のマイクロレンズアレイ４８に対する照射位置は、図の下方から上方へと徐々に移動してゆくことになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６０の照射位置は、マイクロレンズアレイ４８上で上下に走査されることになる。もちろん、マイクロレンズアレイ４８として、多数の個別レンズが二次元的に配置されたものを用いた場合は、光ビーム走査装置６０によって、この二次元配列上で光ビームが走査されるようにすればよい。

上述したマイクロレンズアレイ４８の性質から、光ビームＬ６０がどの個別レンズに入射したとしても、受光面Ｒ上に形成される二次元照射領域Ｉは共通になる。すなわち、光ビームの走査状態にかかわらず、受光面Ｒには、常に同一の照射領域Ｉが形成されることになる。したがって、空間光変調器２００の光変調面（たとえば、液晶マイクロディスプレイを空間光変調器２００として用いた場合は、ディスプレイの表示面）が、上記照射領域Ｉ内に位置するようにすれば、光変調面には常に照明光が照射された状態になり、その投影像をスクリーン上に映し出すことができる。

なお、実用上は、個別レンズによって生じる照射領域Ｉが完全に同一でなく、多少ずれていたとしても、少なくとも光変調面の領域内に対して、常に照明光が照射された状態になっていれば、スクリーン上に投影像を得る上で問題は生じない。

結局、ここに示す照明ユニット１２０の場合、光ビーム走査装置６０は、光ビームＬ６０をマイクロレンズアレイ４８に照射し、かつ、光ビームＬ６０のマイクロレンズアレイ４８に対する照射位置が時間的に変化するように走査する機能をもっている。一方、マイクロレンズアレイ４８を構成する個別レンズは、それぞれが、光ビーム走査装置６０から照射された光を屈折させ、空間光変調器２００の受光面Ｒ上に所定の照射領域Ｉを形成する機能を有しており、かつ、いずれの個別レンズによって形成される照射領域Ｉも、受光面Ｒ上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されている。

この照明ユニット１２０の場合も、これまで述べてきた基本的実施形態に係る照明ユニット１００と同様に、受光面Ｒの各部に照射される光の入射角度は、時間的に多重化されることになる。したがって、光源側に起因するスペックルの発生が抑制される。また、光ビームＬ６０を走査しているため、スクリーン側に起因するスペックルの発生も抑制される。

＜４−７＞ 光拡散素子の利用
これまで、基本的な実施形態として、散乱板３０のホログラム像が記録されたホログラム記録媒体を用いて照明ユニットを構成した例を説明し、上記＜４−６＞では、ホログラム記録媒体の代わりにマイクロレンズアレイを用いて照明ユニットを構成した例を説明した。これらの照明ユニットにおいて、ホログラム記録媒体やマイクロレンズアレイは、結局のところ、入射した光ビームを拡散して所定の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有する光拡散素子の役割を果たしていることになる。しかも、当該光拡散素子は、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、受光面上において同一の共通領域となる、という特徴を有している。

したがって、本発明に係る投射型映像表示装置に用いられる照明ユニットを構成するには、必ずしも上述したホログラム記録媒体やマイクロレンズアレイを用いる必要はなく、一般的に、上記特徴を有する光拡散素子を用いて構成することができる。

要するに、本発明に係る投射型映像表示装置に用いられる照明ユニットは、本質的には、コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、この光ビームの向きもしくは位置またはその双方を制御することにより、ビーム走査を行う光ビーム走査装置と、入射した光ビームを拡散して射出する光拡散素子と、を用いることによって構成することができる。

ここで、光ビーム走査装置は、コヒーレント光源が発生した光ビームを、光拡散素子に向けて射出し、かつ、当該光ビームの光拡散素子に対する入射位置が時間的に変化するように走査する機能を有していればよい。また、光拡散素子は、入射した光ビームを拡散して空間光変調器の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されていればよい。

本発明に係る投射型映像表示装置は、静止画、動画を問わず、様々な映像をスクリーン上に投影して表示するための装置として、産業上、広く利用することができる。

１０：コヒーレント光源
１１：反射鏡
１２：ビームエキスパンダー
１５，１６：光合成器
２０：ビームスプリッタ
２１：反射鏡
２２：ビームエキスパンダー
２３：凸レンズ
２４：シリンドリカルレンズ
２５：凸レンズ
３０：散乱板
３０′：仮想の散乱板
３５：散乱板の像
４０：ホログラム感光媒体
４０′：仮想の記録面
４５，４６：ホログラム記録媒体
４８：マイクロレンズアレイ
４８−１，４８−２：個別レンズ
５０：コヒーレント光源
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ：レーザ光源
６０，６５：光ビーム走査装置
６６：可動反射鏡
７０：照明対象物
８０：ホログラム感光媒体
８５：ホログラム記録媒体
９０：準備用ホログラム感光媒体
９５：準備用ホログラム記録媒体
１００：照明装置
１００Ｒ：第１の照明ユニット
１００Ｇ：第２の照明ユニット
１００Ｂ：第３の照明ユニット
１１０：照明装置
１２０：照明装置
２００：空間光変調器
２００Ｒ：第１の空間光変調器
２００Ｇ：第２の空間光変調器
２００Ｂ：第３の空間光変調器
２５０：カラーフィルタ
３００：投射光学系
３５０：クロスダイクロイックプリズム
４００：スクリーン
Ａ１，Ａ２：再生用照明光の断面
Ａ１Ｓ，Ａ１Ｅ，Ａ２Ｓ，Ａ２Ｅ，Ａ３Ｓ，Ａ３Ｅ，ＡｎＳ，ＡｎＥ：再生用照明光の断面
ａ１〜ａ４：領域
Ｂ：走査基点
Ｃ：収束点
Ｄ：点光源
Ｄａ：ホログラム記録媒体の横幅
Ｄｂ：ホログラム記録媒体の縦幅
Ｅ１，Ｅ２：
Ｇ１，Ｇ２：
Ｉ：照射領域
Ｌ１０：光ビーム
Ｌ１１：光ビーム
Ｌ１２：平行光束
Ｌ２０：光ビーム
Ｌ２１：光ビーム
Ｌ２２：平行光束
Ｌ２３：参照光
Ｌ３０：散乱光
Ｌ３１〜Ｌ３３：物体光
Ｌ４５，Ｌ４６：回折光
Ｌ５０：光ビーム
Ｌ６０，Ｌ６１，Ｌ６２，Ｌ６５：光ビーム
Ｌ３００：投影光
Ｌdif ：回折光
Ｌobj ：物体光
Ｌref ：参照光
Ｌrep ：再生用照明光
Ｌ（Ｒ）：赤色レーザビーム
Ｌ（Ｒ，Ｇ）：合成光ビーム
Ｌ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）：合成光ビーム
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２：照射点
Ｐａ，Ｐｂ：点光源Ｄのピッチ
Ｑ：着目点
Ｑ１〜Ｑ３：物体点
Ｒ：受光面
Ｓ１，Ｓ２：参照光の断面
ｔ１，ｔ２：時刻
Ｖ，Ｗ：回動軸
θ１，θ２：角度偏差

Claims (2)

1. 与えられたコヒーレントな光ビームを用いて、所定の受光面を照明する機能をもった光学モジュールであって、
   多数の個別レンズの集合体からなるマイクロレンズアレイと、
   前記光ビームを前記マイクロレンズアレイに照射し、かつ、前記光ビームの前記マイクロレンズアレイに対する照射位置および照射角度が時間的に変化するように走査する光ビーム走査装置と、
   を備え、
   前記マイクロレンズアレイを構成する個別レンズは、それぞれが、前記光ビーム走査装置から照射された光を屈折させ、得られた屈折光を他の光学系を介さずに直接前記受光面上に到達させることにより前記受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、いずれの個別レンズによって形成される照射領域も、前記受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されていることを特徴とする光学モジュール。
2. 与えられたコヒーレントな光ビームを用いて、所定の受光面を照明する機能をもった光学モジュールであって、
   前記光ビームの向きもしくは位置またはその双方を制御することにより、ビーム走査を行う光ビーム走査装置と、
   入射した光ビームを拡散して射出する光拡散素子と、
   を備え、
   前記光ビーム走査装置は、与えられたコヒーレントな光ビームを、前記光拡散素子に向けて射出し、かつ、射出した光ビームの前記光拡散素子に対する入射位置および入射角度が時間的に変化するように走査し、
   前記光拡散素子は、入射した光ビームを拡散させ、得られた拡散光を他の光学系を介さずに直接前記受光面上に到達させることにより前記受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、前記受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されていることを特徴とする光学モジュール。

Images