照明装置、投影装置、透镜阵列以及光学模块

摘要

提供一种照明装置，能够在不使光学系统的结构复杂化的情况下实现均匀化照明。照明装置(40)具备：会聚所入射的相干光的多个第1要素透镜(43)；以及场镜(42)，其将通过多个第1要素透镜(43)后的相干光分别引导至规定的区域内的整个范围。多个第1要素透镜(43)的透镜直径在至少一部分中是不同的。在设透镜直径相互不同的两个第1要素透镜(43)中的一个第1要素透镜(43)的透镜直径为d、焦距为f时，另一个第1要素透镜(43)的透镜直径为k×d(k是大于0、且1以外的值)，且焦距为k×f。

权利要求

1.一种照明装置，其中，该照明装置具备：多个第1要素透镜，它们会聚所入射的相干光；以及场镜，其将通过所述多个第1要素透镜后的相干光分别引导至设于规定位置的被照明区域内的整个范围，所述多个第1要素透镜的透镜直径在至少一部分第1要素透镜中是不同的，在设透镜直径相互不同的两个第1要素透镜中的一个第1要素透镜的透镜直径为d、焦距为f时，另一个第1要素透镜的透镜直径为k×d，且焦距为k×f，其中，k是大于0、且1以外的值。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述多个第1要素透镜具有排列在第1方向上的两个以上的第1要素透镜、和排列在与所述第1方向交叉的第2方向上的两个以上的第1要素透镜，排列在所述第1方向上的两个以上的第1要素透镜的透镜直径在至少一部分第1要素透镜中是不同的，排列在所述第2方向上的两个以上的第1要素透镜的透镜直径在至少一部分第1要素透镜中是不同的。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其中，所述多个第1要素透镜是分别在所述第1方向和所述第2方向上排列两个以上的第1要素透镜而得到的透镜阵列。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，所述多个第1要素透镜的平面形状是圆形或矩形。

5.根据权利要求2所述的照明装置，其中，所述多个第1要素透镜分别是半圆柱形状，

所述多个第1要素透镜是柱面透镜，具有在所述第1方向上排列两个以上的第1要素透镜的第1柱面透镜部、和在所述第2方向上排列两个以上的第1要素透镜的第2柱面透镜部。

6.根据权利要求2所述的照明装置，其中，所述多个第1要素透镜是在所述多个第1要素透镜排列的方向上排列多个环形透镜而得到的环形透镜阵列，所述方向上的所述多个环形透镜的节距在至少一部分环形透镜中是不同的。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其中，所述环形透镜阵列在相互交叉的第1方向和第2方向上分别排列有所述多个环形透镜，沿着所述第1方向排列的所述多个环形透镜的节距在至少一部分环形透镜中是不同的，沿着所述第2方向排列的所述多个环形透镜的节距是固定的。

8.根据权利要求6所述的照明装置，其中，所述环形透镜阵列在相互交叉的第1方向和第2方向上分别排列有所述多个环形透镜，各方向上的所述多个环形透镜的节距在至少一部分环形透镜中是不同的。

9.根据权利要求8所述的照明装置，其中，在沿着所述第1方向排列的所述多个环形透镜的数量、与沿着所述第2方向排列的所述多个环形透镜的数量不同的情况下，将数量较少的所述多个环形透镜作为所述多个第1要素透镜来进行利用。

10.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述被照明区域设置于所述场镜的焦平面的附近。

11.根据权利要求1所述的照明装置，其中，该照明装置具有：光源，其放射相干光；以及

扫描设备，其改变从所述光源放射的所述相干光的行进方向，在所述多个第1要素透镜上扫描该相干光。

12.根据权利要求1所述的照明装置，其中，在所述多个第1要素透镜与所述场镜之间的光路中，具备与所述多个第1要素透镜对应地设置的多个第2要素透镜，所述多个第2要素透镜分别具有与对应的第1要素透镜相同的透镜直径，并且所述多个第2要素透镜具有共同的焦距，对应的第1要素透镜和第2要素透镜间的光路长度等于所述共同的焦距。

13.一种投影装置，其中，该投影装置具备：权利要求1所述的照明装置；

光调制器，其被配置在所述被照明区域中，被通过所述被照明区域的相干光照明而生成调制图像；以及投影光学系统，其将所述调制图像投影到漫射面。

14.一种透镜阵列，其中，

该透镜阵列具备会聚所入射的相干光的多个要素透镜，所述多个要素透镜的透镜直径在至少一部分要素透镜中是不同的，在设透镜直径相互不同的两个要素透镜中的一个要素透镜的透镜直径为d、焦距为f时，另一个要素透镜的透镜直径为k×d，且焦距为k×f，其中，k是大于0、且1以外的值。

15.一种光学模块，其中，该光学模块具备：多个要素透镜，它们会聚从光源放射的相干光；

场镜，其将通过所述多个要素透镜后的相干光分别引导至设于规定位置的被照明区域内的整个范围；以及扫描设备，其改变从所述光源放射的所述相干光的行进方向，将该相干光扫描到所述多个要素透镜上，所述多个要素透镜的透镜直径在至少一部分要素透镜中是不同的，在设透镜直径相互不同的两个要素透镜中的一个要素透镜的透镜直径为d、焦距为f时，另一个要素透镜的透镜直径为k×d，且焦距为k×f，其中，k是大于0、且1以外的值。

说明书

照明装置、投影装置、透镜阵列以及光学模块

技术领域

[0001] 本发明涉及利用多个要素透镜的照明装置、投影装置、透镜阵列以及光学模块。

背景技术

[0002] 公知有使用透镜阵列和场镜，对规定的区域内进行均匀照明的技术。

[0003] 图6是说明这种照明装置的光学系统的图。在由多个要素透镜43构成的透镜阵列41的焦点位置处配置有场镜42，在场镜42的焦点位置处配置有被照明区域LZ。从未图示的光源向多个要素透镜43入射平行光。

[0004] 在图6中，通过各要素透镜43后的光全部被场镜42会聚，从而对被照明区域LZ的整个范围进行照明。

[0005] 这样，不论通过哪个要素透镜43的光均对相同的被照明区域LZ进行照明。因此，被照明区域LZ是使来自各要素透镜43的光的强度分布重合后的区域，从而可实现均匀化照明。

发明内容

[0006] 但是，在使用相干光源作为光源、构成透镜阵列41的各要素透镜43的透镜直径相同、且相邻的要素透镜43间的节距相同的情况下，在被照明区域LZ中，规则的入射角度的分布被规则地重合，从而在被照明区域LZ中形成规则的干涉图案。因此，如果使用相干性高的激光光源作为光源，则在被照明区域LZ内，出现图10所示的规则的亮点44，从而妨碍均匀化照明。

[0007] 为了防止这样的亮点44的产生，考虑在相比透镜阵列41靠光源一侧配置旋转漫射板，或者使透镜阵列41振动等，但光学系统的结构复杂化。

[0008] 本发明正是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够在不使光学系统的结构复杂化的情况下实现均匀化照明的照明装置、投影装置、透镜阵列以及光学模块。

[0009] 为了解决上述课题，在本发明的一个方式中，提供一种照明装置，其具备：

[0010] 多个第1要素透镜，它们会聚所入射的相干光；以及

[0011] 场镜，其将通过所述多个第1要素透镜后的相干光分别引导至规定的区域内的整个范围，

[0012] 所述多个第1要素透镜的透镜直径在至少一部分中是不同的，

[0013] 在设透镜直径相互不同的两个第1要素透镜中的一个第1要素透镜的透镜直径为d、焦距为f时，另一个第1要素透镜的透镜直径为k×d，且焦距为k×f，其中，k是大于0、且1以外的值。

[0014] 也可以是，所述多个第1要素透镜具有排列在第1方向上的两个以上的第1要素透镜、和排列在与所述第1方向交叉的第2方向上的两个以上的第1要素透镜，[0015] 也可以是，排列在所述第1方向上的两个以上的第1要素透镜的透镜直径在至少一部分中是不同的，

[0016] 也可以是，排列在所述第2方向上的两个以上的第1要素透镜的透镜直径在至少一部分中是不同的。

[0017] 也可以是，所述多个第1要素透镜是分别在所述第1方向和所述第2方向上排列两个以上的第1要素透镜而得到的透镜阵列。

[0018] 也可以是，所述多个第1要素透镜的平面形状是圆形或矩形。

[0019] 也可以是，所述多个第1要素透镜分别是半圆柱形状，

[0020] 也可以是，所述多个第1要素透镜是柱面透镜，具有在所述第1方向上排列两个以上的第1要素透镜的第1柱面透镜部、和在所述第2方向上排列两个以上的第1要素透镜的第2柱面透镜部。

[0021] 也可以是，所述多个第1要素透镜是在所述多个第1要素透镜排列的方向上排列多个环形透镜而得到的环形透镜阵列，所述方向上的所述多个环形透镜的节距在至少一部分中是不同的。

[0022] 也可以是，所述环形透镜阵列在相互交叉的第1方向和第2方向上分别排列有所述多个环形透镜，沿着所述第1方向排列的所述多个环形透镜的节距在至少一部分中是不同的，沿着所述第2方向排列的所述多个环形透镜的节距是固定的。

[0023] 也可以是，所述环形透镜阵列在相互交叉的第1方向和第2方向上分别排列有所述多个环形透镜，各方向上的所述多个环形透镜的节距在至少一部分中是不同的。

[0024] 也可以是，在沿着所述第1方向排列的所述多个环形透镜的数量、与沿着所述第2方向排列的所述多个环形透镜的数量不同的情况下，将数量较少的所述多个环形透镜作为所述多个第1要素透镜来进行利用。

[0025] 也可以是，所述规定的区域设置于所述场镜的焦平面的附近。

[0026] 可以具有：光源，其放射相干光；以及

[0027] 扫描设备，其改变从所述光源放射的所述相干光的行进方向，在所述多个第1要素透镜上扫描该相干光。

[0028] 也可以是，在所述多个第1要素透镜与所述场镜之间的光路中，具备与所述多个第1要素透镜对应地设置的多个第2要素透镜，

[0029] 所述多个第2要素透镜分别具有与对应的第1要素透镜相同的透镜直径，并且所述多个第2要素透镜具有共同的焦距，

[0030] 对应的第1要素透镜和第2要素透镜间的光路长度等于所述共同的焦距。

[0031] 可以提供一种投影装置，其具备：上述照明装置；

[0032] 光调制器，其被配置在所述规定的区域中，被通过所述规定的区域的相干光照明，而生成调制图像；以及

[0033] 投影光学系统，其将所述调制图像投影到漫射面。

[0034] 在本发明的另一方式中，提供一种透镜阵列，其具备会聚所入射的相干光的多个要素透镜，

[0035] 所述多个要素透镜的透镜直径在至少一部分中是不同的，

[0036] 在设透镜直径相互不同的两个要素透镜中的一个要素透镜的透镜直径为d、焦距为f时，另一个要素透镜的透镜直径为k×d，且焦距为k×f，其中，k是大于0、且1以外的值。

[0037] 在本发明的另一方式中，可以具备：多个要素透镜，它们会聚从光源放射的相干光；

[0038] 场镜，其将通过所述多个要素透镜后的相干光分别引导至规定的区域内的整个范围；以及

[0039] 扫描设备，其改变从所述光源放射的所述相干光的行进方向，将该相干光扫描到所述多个要素透镜上，

[0040] 所述多个要素透镜的透镜直径在至少一部分中是不同的，

[0041] 在设透镜直径相互不同的两个要素透镜中的一个要素透镜的透镜直径为d、焦距为f时，另一个要素透镜的透镜直径为k×d，且焦距为k×f，其中，k是大于0、且1以外的值。

[0042] 发明的效果

[0043] 根据本发明，能够在不使光学系统的结构复杂化的情况下实现均匀化照明。

附图说明

[0044] 图1是说明本发明一个实施方式的照明装置40的主要部分的结构的图。

[0045] 图2是示出具备半径为d且焦距为f1的要素透镜43、和焦距为f2的场镜42的照明装置40的光学系统的图。

[0046] 图3是示出具备半径为k×d且焦距为f1’的要素透镜43、和焦距为f2的场镜42的照明装置40的光学系统的图。

[0047] 图4是示出柱面透镜45的一例的图。

[0048] 图5是示出组装有不使斑点明显的照明装置40的投影装置的概略结构的一例的图。

[0049] 图6是说明照明装置的光学系统的图。

[0050] 图7是说明本发明第2实施方式的照明装置40的主要部分的结构的图。

[0051] 图8是示出环形透镜阵列的一例的图。

[0052] 图9是示出环形透镜阵列的另一例的图。

[0053] 图10是示出亮点44的一例的图。

具体实施方式

[0054] 以下，针对本发明的实施方式进行具体说明。

[0055] (第1实施方式)

[0056] 图1是说明本发明第1实施方式的照明装置40的主要部分的结构的图。图1的照明装置40具备透镜阵列41和场镜42。透镜阵列(第1透镜阵列)41是纵横地、即在第1方向和与第1方向交叉的第2方向上，分别多个地排列有多个要素透镜(第1要素透镜)43而得到的透镜阵列。第1方向和第2方向典型的是相互正交的二维方向。各要素透镜43会聚从未图示的激光光源入射的相干光，并引导至场镜42。场镜42将通过多个要素透镜43后的相干光分别引导至规定的区域即被照明区域LZ内的整个范围。这里，规定的区域即被照明区域LZ设置于场镜42的焦平面的附近。

[0057] 理想的是，透镜阵列41内的多个要素透镜43尽可能地紧贴配置。假设在相邻的要素透镜43之间存在由间隙形成的阶差的情况下，相干光可能会散射等而导致光的利用效率降低，因此理想的是，进行加工处理使得无法基于间隙形成阶差。作为这样的加工处理的一例，考虑将间隙部分附近加工为柱面透镜形状等。

[0058] 另外，要素透镜43的平面形状可以是圆形，也可以是矩形。以下，对要素透镜43的平面形状为圆形的例子进行说明。

[0059] 本实施方式将构成透镜阵列41的各要素透镜43的节距设为了不规则。这里，节距是指相邻的要素透镜43的中心间的距离，在要素透镜43彼此紧贴的情况下，与要素透镜43的透镜长度即透镜直径大致相等。

[0060] 将各要素透镜43的节距设为不规则理想的是，将透镜阵列41中的、被照射来自激光光源的光的所有要素透镜43的透镜直径设为随机，而不是必须要将被照射来自激光光源的光的所有要素透镜43的节距设为完全的随机。最低限度的条件是在被照射来自激光光源的光的要素透镜43中包含节距分别不同的两个以上的要素透镜43。以下，说明如下情况：在构成透镜阵列41的多个要素透镜43中的至少一部分中，包含透镜直径分别不同的两个以上的要素透镜43。

[0061] 对于透镜直径分别不同的两个以上的要素透镜43，在设其中的一个要素透镜43的透镜直径为d、焦距为f时，另一个要素透镜43的透镜直径为k×d(k是大于0、且1以外的值)，且焦距为k×f。

[0062] 如后所述，在通过透镜直径为d、焦距为f1的要素透镜43后的相干光对被照明区域LZ内的整个范围进行照明的情况下，透镜直径为k×d、焦距为k×f1的要素透镜43不论k如何变化，都能够对被照明区域LZ的整个范围进行照明。以下说明其理由。

[0063] 图2是示出具备半径为d且焦距为f1的要素透镜43、和焦距为f2的场镜42的照明装置40的光学系统的图。在图2中，将被照明区域LZ配置于场镜42的焦距f2的位置处。

[0064] 图2的光学系统的光线追踪矩阵式用以下的式(1)表示。

[0065] 【数式1】

[0066]

[0067] (1)式的右边第5项的(x，θ)表示要素透镜43上的光线位置和光线角度，左边的(x’，θ)表示被照明区域LZ上的光线位置和光线角度。

[0068] (1)式的右边第4项是要素透镜43的矩阵式，右边第3项是要素透镜43与场镜42之间的光路的矩阵式，右边第2项是场镜42的矩阵式，右边第1项是场镜42与被照明区域LZ之间的光路的矩阵式。通过将这4个矩阵式相乘，得到被照明区域LZ上的光线位置和光线角度。

[0069] 在对式(1)的右边进行计算时，得到以下的式(2)。另外，在式(2)中，设为了x＝d、θ＝0。

[0070] 【数式2】

[0071]

[0072] 另一方面，图3是示出具备半径为k×d(k是大于0、且1以外的值)且焦距为f1’的要素透镜43、和焦距为f2的场镜42的照明装置40的光学系统的图。在图3中，要素透镜43、场镜42以及被照明区域LZ的各个位置关系与图2相同。

[0073] 图3的光学系统的光线追踪矩阵式用以下的式(3)表示。

[0074] 【数式3】

[0075]

[0076] 式(3)的右边仅第4项与式(1)不同。该第4项是焦距为f1’的要素透镜43的矩阵式。在对式(3)的右边进行计算时，得到以下的式(4)。另外，在式(4)中，设为了x＝k×d、θ＝0。

[0077] 【数式4】

[0078]

[0079] 根据上述式(2)和式(4)，被照明区域LZ中的光像的高度相同的条件是满足以下的式(5)的情况。

[0080] 【数式5】

[0081]

[0082] 在对该式(5)进行变形时，得到式(6)。

[0083] f'1＝kf1…(6)

[0084] 该式(6)示出了以下情况：在通过构成透镜阵列41的要素透镜43中的、透镜直径为d且焦距为f1的作为基准的要素透镜43后的相干光通过场镜42而对被照明区域LZ的整个范围进行照明的情况下，在设要素透镜43的透镜直径d为k倍(k为大于0且1以外的值)时，如果将焦距f1也设为k倍，则能够对被照明区域LZ的整个范围进行照明。

[0085] 即，根据式(6)可知，即使对透镜阵列41内的要素透镜43的透镜直径进行各种变更，只要与其对应地变更要素透镜43的焦距，则能够对被照明区域LZ的整个范围进行照明。

[0086] 假设不改变焦距，而仅对透镜阵列41内的要素透镜43的透镜直径进行了各种变更时，从各要素透镜43通过场镜42后的相干光根据要素透镜43的透镜直径，仅照明被照明区域LZ的一部分，或者照明比被照明区域LZ宽的范围，因此导致被照明区域LZ的明亮度产生不均。与此相对，在如本实施方式那样对要素透镜43的透镜直径进行变更时，通过与其对应地变更焦距，必然能够利用通过要素透镜43后的相干光，对被照明区域LZ的整个范围进行照明，能够使被照明区域LZ的明亮度均匀化。

[0087] 由此，根据本实施方式，使被照明区域LZ的整个范围的明亮度变得均匀，并且将透镜阵列41内的多个要素透镜43的至少一部分节距即透镜直径设为不规则即随机。由此，在被照明区域LZ内，由相干光造成的干涉图案变得不明显。

[0088] 在上述例子中，说明了将构成透镜阵列41的至少一部分要素透镜43的透镜直径设为不规则即随机的例子，但本实施方式还能够应用于透镜阵列41以外的光学元件、例如柱面透镜。

[0089] 图4是示出柱面透镜45的一例的图。图4的柱面透镜45是在光轴上排列配置以下部件而得到的：按照不规则的节距在第1方向上配置了多个半圆柱状的要素透镜而成的第1柱面透镜部46；以及按照不规则的节距在第2方向上配置了多个半圆柱状的要素透镜而成的第2柱面透镜部47。

[0090] 第1柱面透镜部46和第2柱面透镜部47均不需要在各透镜部的整体范围内将透镜的节距设为不规则，只要至少一部分节距即至少一部分透镜直径是不规则的即可。各透镜部均是透镜直径不规则的透镜，以满足上述式(6)的关系的方式，设定透镜直径和焦距。由此，使被照明区域LZ内的整个范围内的明亮度均匀化，并且被照明区域LZ内的由相干光造成的干涉图案变得不明显。

[0091] 图4示出了在光轴上依次配置了第1柱面透镜部46和第2柱面透镜部47的例子，但也可以制作使第1柱面透镜部46和第2柱面透镜部47一体化的格子状的柱面透镜。该情况下，在第1方向和第2方向上分别将格子的节距设定为不均匀，且与节距相应地调整各格子线透镜部分的焦距即可。

[0092] 上述照明装置40利用了照射相干光的激光光源作为光源。利用激光光源是因为，寿命比其它光源长，从而不用花费维护成本，而且能够使光源自身小型化，并且相干光的直线传播性优异，所以能够提高光的利用效率。

[0093] 但是，激光等相干光具有产生斑点这一问题。斑点(speckle)是由于激光等相干光的干涉性而观察到的斑点状的花纹，在用作投影装置时，可能会将由于投影装置内的光线交叉而生成的干涉图案投影到屏幕上，或者屏幕表面的散射光彼此干涉，而在观察面上被视觉辨认为初次识别到的斑点状的亮度不均(明亮度的不均)，从而引起投影图像质量的劣化，或者给观察者带来生理上的不良影响。

[0094] 特别是，由于屏幕表面的散射而引起的斑点与上述被照明区域LZ的干涉图案的产生原因不同，因此即使将要素透镜43的节距即透镜直径设为不规则，也会被视觉辨认到。因此，需要另外的对策。

[0095] 图5是示出组装有不使斑点明显的照明装置40的投影装置20的概略结构的一例的图。图5的投影装置20具备光学元件50、照射装置60、光调制器30和投影光学系统80。由光学元件50和照射装置60构成照明装置40。此外，由照射装置60内的后述的扫描设备65和光学元件50构成了光学模块10。

[0096] 光学元件50具有由多个要素透镜43构成的透镜阵列41、和场镜42。对于透镜阵列41，与图1同样，至少一部分要素透镜43的节距即透镜直径被设为了不规则，任意一个要素透镜43均满足上述式(6)的关系。

[0097] 照射装置60以相干光扫描透镜阵列41内的多个要素透镜43的表面的方式，对透镜阵列41照射相干光。照射装置60具有：放射相干光的激光光源61；以及扫描设备65，其将从激光光源61放射的相干光扫描到透镜阵列41内的多个要素透镜43的表面上。

[0098] 扫描设备65可以使所入射的相干光的反射角度以固定周期改变，并将反射后的相干光扫描到透镜阵列41上。

[0099] 作为光调制器30，例如能够使用透射型的液晶微型显示器，例如LCOS(Liquid Crystal on Silicon：硅基液晶)。该情况下，被照明装置40面状照明的液晶微型显示器通过按照每个像素选择相干光并使其透过，在液晶微型显示器上形成调制图像。这样得到的调制图像(影像光)通过投影光学系统80，根据需要被变倍而被投影到漫射屏幕15。投影到漫射屏幕15的调制图像的斑点图案按照时间发生变化，因此斑点不可见。

[0100] 或者，作为光调制器30，还能够使用反射型的微型显示器。该情况下，通过由光调制器30产生的反射光，形成调制图像，从而从照明装置40向光调制器30照射相干光的面、和由光调制器30生成的调制图像的影像光(反射光)的出射面是同一面。在利用这样的反射光的情况下，还能够使用DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜装置)等MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)元件，作为光调制器30。在上述日本特开2008－224760号公报所公开的装置中，利用DMD作为光调制器30。除此以外，作为光调制器
30，还能够使用透射型的液晶面板。

[0101] 此外，光调制器30的入射面优选是与被照明装置40照射相干光的被照明区域LZ相同的形状和大小。这是因为该情况下，能够以高利用效率，将来自照明装置40的相干光用于漫射屏幕15上的影像的显示。

[0102] 将由光调制器30生成的调制图像投影到漫射屏幕15的投影光学系统80具有例如双面凸形的投影透镜81，由光调制器30生成的调制图像被投影透镜81折射，从而向漫射屏幕15上投影调制图像71。能够利用投影透镜81的直径、投影透镜81与光调制器30之间的距离、以及投影透镜81与漫射屏幕15之间的距离，调整投影到漫射屏幕15的调制图像71的尺寸。图1的漫射屏幕15是透射型的，对所投影的调制图像光进行漫射。另外，漫射屏幕15也可以是反射型的。

[0103] 在光调制器30中，能够生成各种调制图像，通过由光调制器30生成调制图像，并由被照明区域LZ对其进行照明，能够将各种调制图像投影到漫射屏幕上。

[0104] 激光光源61例如可以使用放射出波长范围分别不同的激光的多个激光光源61。在使用多个激光光源61的情况下，使来自各激光光源61的激光照射扫描设备65上的同一点。由此，透镜阵列41利用混合各激光光源61的照明色而得到的再生照明光而被照明。

[0105] 激光光源61可以是单色的激光光源61，也可以是发光色不同的多个激光光源61。例如，可以使用红、绿、蓝的多个激光光源61来构成。在使用多个激光光源61的情况下，如果以使来自各激光光源61的相干光照射到扫描设备65上的一点的方式配置各激光光源61，则各相干光以与来自各激光光源61的相干光的入射角度对应的反射角度进行反射，被入射到透镜阵列41上，并从透镜阵列41被独立地会聚和发散，然后在被照明区域LZ上重合而成为合成色。例如，在使用红、绿、蓝的多个激光光源61来构成的情况下，成为白色。或者，也可以按照每个激光光源61，设置独立的扫描设备65。

[0106] 另外，例如在以白色进行照明的情况下，还存在如下情况：独立设置发出红绿蓝以外的颜色的光的激光光源61、例如发出黄色光的激光光源61时，能够再现出更接近白色的颜色。因此，设置在照射装置60内的激光光源61的种类没有特别限定。

[0107] 在形成彩色的调制图像的情况下，考虑各种实现方法。在光调制器30由LCOS等构成，并按照每个像素具有滤色片的情况下，能够通过将被照明区域LZ设为白色光，将由光调制器30生成的调制图像彩色化。

[0108] 或者，例如可以接近配置生成红色的调制图像的光调制器30、生成绿色的调制图像的光调制器30、和生成蓝色的调制图像的光调制器30，并依次用来自透镜阵列41的漫射光对3个被照明区域LZ进行照明，3个被照明区域LZ分别对3个光调制器30进行照明。由此，能够对由3个光调制器30生成的3色的调制图像进行合成，而生成彩色的调制图像。也可以替代这样的时分驱动，使用棱镜等，对由3个光调制器30同时生成的3色的调制图像进行合成，从而生成彩色的调制图像。

[0109] 主要为了将光调制器30的调制图像投影到漫射屏幕15而设置上述投影光学系统80。通过设置漫射屏幕15而将斑点重合而平均化的结果是，斑点变得不明显。

[0110] 扫描设备65使相干光的行进方向随时间而变化，以使相干光的行进方向不固定的方式而使其朝向各种方向。其结果，由扫描设备65将改变了行进方向的相干光扫描到光学元件50的透镜阵列41的入射面上。

[0111] 另外，理想的是，从扫描设备65射出的相干光是平行光。这是因为在平行光的情况下，如图1所示，透镜阵列41内的要素透镜43能够在场镜42的方向上会聚相干光。假设从扫描设备65射出的相干光是漫射光时，从一个要素透镜43朝向场镜42的方向的相干光分散到各种方向，场镜42无法照明被照明区域LZ的整个范围。因此，理想的是，在扫描设备65中，设置用于使出射光成为平行光的未图示的准直光学系统。或者，可以在透镜阵列41与场镜42之间设置另一透镜阵列。

[0112] 如上所述，照射装置60用相干光对被照明区域LZ进行照明。例如，在激光光源61具有分别发出不同颜色的光的多个激光光源61的情况下，被照明区域LZ以各种颜色被照明。因此，在这些激光光源61同时发光的情况下，被照明区域LZ以混合3色而得到的白色被照明。

[0113] 上述照射装置60以将相干光扫描到透镜阵列41内的多个要素透镜43的表面上的方式，对光学元件50照射相干光。此外，从照射装置60入射到透镜阵列41内的任意位置的相干光对被照明区域LZ的整个范围进行照明，但对该被照明区域LZ进行照明的相干光的照明方向相互不同。并且，透镜阵列41上的相干光入射的位置随时间而变化，因此相干光入射到被照明区域LZ的方向也随时间而变化。

[0114] 如上所述，在本实施方式中，相干光连续扫描到透镜阵列41上。伴随于此，从照射装置60经由光学元件50入射到被照明区域LZ的相干光的入射方向也连续发生变化。这里，如果从光学元件50朝被照明区域LZ的相干光的入射方向稍微(例如零点几°)变化，则在被照明区域LZ上产生的斑点的图案也较大程度地变化，从而叠加不相干的斑点图案。

[0115] 在本实施方式中，在被照明区域LZ的各位置处，相干光的入射方向按照时间发生变化，且该变化的速度是人眼不能分解的。因此，假设在被照明区域LZ中配置了屏幕时，与各入射角度对应地生成的斑点重叠，被平均化而被观察者观察到，因此针对观察屏幕所显示的影像的观察者，能够极为有效地使斑点变得不明显。在本实施方式的情况下，与被照明区域LZ的位置重叠地配置光调制器30，从该光调制器30经由投影光学系统80向漫射屏幕15进行了投影，但该情况下也同样，在漫射屏幕15上产生的斑点重叠而被平均化，因此在漫射屏幕15上产生的斑点变得不明显。

[0116] 这样，根据本实施方式，将透镜阵列41内的多个要素透镜43的节距即透镜直径设为不规则，并且各要素透镜43的焦距也与节距相应地改变，因此在被照明区域LZ内，由相干光造成的干涉图案变得不明显。此外，通过在照射装置60内设置扫描设备65，使相干光扫描到多个要素透镜43的表面上，能够使被照明区域LZ中的斑点、和屏幕上的斑点变得不明显。

[0117] 特别是，在从扫描设备65入射到多个要素透镜43的相干光的光束点跨越两个以上的要素透镜43的情况下，被照明区域LZ的照明强度容易变得不均匀。因此，在这样的情况下，重要的是将透镜阵列41内的多个要素透镜43的节距即透镜直径设为不规则。

[0118] (第2实施方式)

[0119] 在以下说明的第2实施方式中，追加与透镜阵列41分体的透镜阵列。

[0120] 第2实施方式的照明装置41具备形状和光学特性与第1实施方式的透镜阵列41相同的第1透镜阵列41，第1透镜阵列41内的第1要素透镜43也具有与第1实施方式的透镜阵列41内的要素透镜43相同的形状和光学特性。

[0121] 图7是说明本发明第2实施方式的照明装置40的主要部分的结构的图。图7的照明装置40在第1透镜阵列41与场镜42之间的光路中配置了第2透镜阵列48。第2透镜阵列48具有多个第2要素透镜阵列49，多个第1要素透镜43和多个第2要素透镜49相对应。

[0122] 多个第2要素透镜49分别具有与对应的第1要素透镜43相同的透镜直径，并且具有共同的焦距f3。即，第2要素透镜49的透镜直径与对应的第1要素透镜43相同，但多个第2要素透镜49的焦距f3全部设为相同。

[0123] 对应的第1要素透镜43与第2要素透镜49之间的光路长度与第2要素透镜49的焦距f3相对应。即，一个个第2要素透镜49被配置于从第1要素透镜43隔开了第2要素透镜49自身的焦距f3的位置处。

[0124] 如在第1实施方式中说明那样，第1透镜阵列41内的多个第1要素透镜43的透镜直径是不规则的，各第1要素透镜43的焦距也不一样，因此被照明区域LZ内的相干光的干涉图案变得不明显。

[0125] 另一方面，第2透镜阵列48内的多个第2要素透镜49的透镜直径分别与对应的第1要素透镜43相同，因此通过第1要素透镜43后的光大多通过对应的第2要素透镜49。

[0126] 此外，多个第2要素透镜49的焦距f3全部设为是共同的，因此能够利用第2要素透镜49使倾斜入射到第1要素透镜43的光平行化。由此，即使光源61不是理想的点光源，也能够将光高效地会聚到被照明区域LZ内，能够抑制被照明区域LZ中的照明光的模糊。

[0127] 这样，第1透镜阵列41内的多个第1要素透镜43发挥使被照明区域LZ中的斑点不明显的功能，与此相对，第2透镜阵列48内的多个第2要素透镜49发挥抑制被照明区域LZ内的照明光的模糊的功能。

[0128] 在来自光源61的相干光模糊的情况下，倾斜入射到第1要素透镜43的相干光变多。倾斜入射到第1要素透镜43的相干光不通过场镜42，或者即使通过了场镜42，对被照明区域LZ内的外侧进行照明的可能性也增大，结果被照明区域LZ内的光强度减弱，且变得不均匀。

[0129] 然而，如本实施方式那样，如果与第1要素透镜43隔开第2要素透镜49的焦距f3地配置透镜直径与对应的第1要素透镜43相同、且焦距f3相同的第2要素透镜49，则能够使倾斜入射到第1要素透镜43的大部分光通过对应的第2要素透镜49并平行化。由此，通过第2要素透镜49后的光通过场镜而对被照明区域LZ内进行照明，从而能够使被照明区域LZ内的照明光的强度均匀化。

[0130] 这样，在第2实施方式中，由于在第1透镜阵列41与场镜之间设置第2透镜阵列48，因此即使来自光源61的相干光模糊，也能够均匀地对被照明区域LZ进行照明。

[0131] (第3实施方式)

[0132] 上述第1和第2实施方式中的透镜阵列(第1透镜阵列)41未有效利用入射到各要素透镜(第1要素透镜)43的接缝的光，而造成损耗。因此，理想的是不存在各要素透镜43之间的接缝。因此，有效的是例如由图4所示的柱面透镜45构成，但作为其它的实现手段，也可以由图8和图9所示那样的环形透镜阵列，构成透镜阵列(第1透镜阵列)41。这里，环形透镜是指透镜的至少一个面由环形面构成的透镜。另外，环形面是指如桶的表面或圆环的表面那样，x方向和y方向的曲率不同的面。

[0133] 图8和图9的环形透镜阵列51、52是在相互交叉的第1方向X和第2方向Y上分别排列了多个环形透镜53的构造。各环形透镜53在第1方向X和第2方向Y的各个方向上，具有曲率分别连续地变化的曲面。能够将在第1方向X和第2方向Y上分别配置了多个这样的环形透镜而得到的透镜阵列用作透镜阵列(第1透镜阵列)41。

[0134] 即使在改变了曲面的节距的情况下，环形透镜也能够减小透镜间的错位。因此，在如透镜阵列(第1透镜阵列)41那样，改变了一部分要素透镜(第1要素透镜)43的透镜直径的情况下，也能够减少透镜的接缝中的光的损耗。

[0135] 在图8的环形透镜阵列51中，第1方向X上的多个环形透镜53的节距在至少一部分中是不同的，与此相对，第2方向Y上的多个环形透镜53的节距是共同的。在将图8的环形透镜阵列51用作透镜阵列(第1透镜阵列)41的情况下，将图8的环形透镜阵列51的第1方向X配置成与图1等的透镜阵列41的光轴垂直的方向即可。

[0136] 另一方面，在图9的环形透镜阵列52中，在第1方向X和第2方向Y上，分别使多个环形透镜53的节距在至少一部分中不同。在图9的环形透镜阵列52中，在第1方向X和第2方向Y上连续排列的环形透镜53的数量不同的情况下，理想的是，将数量较少的方向配置成与图1等的透镜阵列(第1透镜阵列)41的光轴垂直的方向。其理由是，为了能够尽可能地抑制由于节距不同而造成的透镜间的错位量。

[0137] 图8和图9的环形透镜阵列51、52能够通过以下的成型处理形成：预先制作与环形透镜阵列51、52的外形形状对应的模具，使树脂材料流入该模具中并使其固化。

[0138] 这样，在第3实施方式中，由于使用环形透镜阵列51或52作为透镜阵列(第1透镜阵列)41，因此能够减轻由于节距不同而造成的透镜间的错位，从而更均匀且明亮地对被照明区域进行照明。

[0139] 本发明的方式不限于上述各个实施方式，还包含本领域技术人员能够想到的各种变形，本发明的效果也不限于上述内容。即，能够在不脱离权利要求书所规定的内容及由其等同物导出的本发明的概念性思想和主旨的范围内，进行各种追加、变更和部分删除。