JP5924037B2 - 照明装置および表示装置 - Google Patents
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Description
1.実施の形態(第2の均一化光学部材の光出射面側の第2単位セルが菱形状である例)
2.変形例(変形例1〜変形例3:第2単位セルが十字形状,六角形状である例)
3.その他の変形例
[表示装置3の構成]
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151,152、サブコンデンサレンズ161,162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。
出射側単位セルC2outにおけるY軸方向の長さ
=(入射側単位セルC2inにおけるY軸方向の長さ×2)
={入射側単位セルC2inにおけるX軸方向の長さ×(入射側単位セルC2inにおけるY軸方向の長さ/入射側単位セルC2inにおけるX軸方向の長さ)×2}
=(入射側単位セルC2inにおけるX軸方向の長さ×アスペクト比×2)
=(出射側単位セルC2outにおけるX軸方向の長さ×アスペクト比×2)
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。
(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、フライアイレンズ151、サブコンデンサレンズ161、光学素子14、サブコンデンサレンズ162、フライアイレンズ152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151,152により、フライアイレンズ152からの出射光L2outが均一化される(面内の光量分布が均一化される)。このようにして、照明装置1から照明光が出射される。
次に、本実施の形態におけるフライアイレンズ151,152の作用について、比較例(比較例1,2)と比較しつつ詳細に説明する。
θin2=Arcsin{0.5×φ1/f(relay)} ……(1)
y2={f2×tan(θin2)}≦(P2/2) ……(2)
{f2×tan(θlimit)}=(P2/2) ……(3)
これらのことから、例えば図6(A)に示した比較例1に係る後段側のフライアイレンズ102のように、前段側のフライアイレンズ151と同様の単位セル構造(入射側単位セルC2inおよび出射側単位セルC2outで共通化された異方性形状)の場合、以下の問題が生ずる。
また、例えば図7(A)に示した比較例2に係る後段側のフライアイレンズ202では、入射側単位セルC2inが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矩形状である一方、出射側単位セルC2outはY軸方向を長軸方向とすると共にX軸方向を短軸方向とする矩形状となっている。
そこで本実施の形態の照明装置1では、例えば図3(B)に示したように、まず、後段側のフライアイレンズ152における光入射面S2in上に配列された複数の入射側単位セルC2inが、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(矩形状)からなる。一方、このフライアイレンズ152における光出射面S2out上に配列された複数の出射側単位セルC2outが、これらX軸方向およびY軸方向の双方に沿って延出する形状(入射側単位セルC2inと比べてX軸方向およびY軸方向に沿って略等方的な形状)からなる。
・リレーレンズの焦点距離f(relay)=13.2(mm)
・フライアイレンズ151への入射光L1inにおける光束径φ1=3(mm)
(レーザ光源から放射される光束を100%カップリングした場合の平行光束径)
・入射角度θin2=Arcsin{0.5×φ1/f(relay)}=6.52(°)
(実際には光学素子14によって2.50°程度の発散角度が加算されるため、θin2=6.52°+2.50°=9.02°となる。ただし、実際には、入射光L2inにおける光量分布の裾における光量を除くことができ、θin2の実効角度=7°程度である。)
・フライアイレンズ152の焦点距離f2=0.46(mm)
・フライアイレンズ152におけるY軸方向の分割ピッチP2=0.116(mm)
・許容角θlimit=7.19(°)(前述した(2),(3)式より)
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1〜3)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。
図9(A)は、変形例1に係る後段側のフライアイレンズ(フライアイレンズ152A)の構成例を模式的に表したものである。本変形例のフライアイレンズ152Aにおいても、上記実施の形態のフライアイレンズ152と同様に、光入射面S2in側の複数の入射側単位セルC2inと、光出射面S2out側の複数の出射側単位セルC2outとが、個別に形成されている。
図10(A)は、変形例2に係る後段側のフライアイレンズ(フライアイレンズ152B)の構成例を模式的に表したものである。また、図10(B)は、変形例3に係る後段側のフライアイレンズ(フライアイレンズ152C)の構成例を模式的に表したものである。
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。
(1)
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部側からの光が入射する第1の均一化光学部材と、
前記第1の均一化光学部材側からの光が入射する第2の均一化光学部材と
を備え、
前記第2の均一化光学部材は、その光入射面上に配列された複数の第1単位セルと、その光出射面上に配列された複数の第2単位セルとを個別に有し、
前記第1単位セルは、第1の方向を長軸方向とすると共に第2の方向を短軸方向とする異方性形状からなり、
前記第2単位セルは、前記第1および第2の方向の双方に沿って延出する形状からなる
照明装置。
(2)
前記第2単位セルが、前記第1単位セルと比べて、前記第1および第2の方向に沿った略等方的な形状からなる
上記(1)に記載の照明装置。
(3)
前記第2単位セルが、菱形状、十字形状または六角形状からなる
上記(2)に記載の照明装置。
(4)
前記複数の第1単位セルが、前記光入射面上で隙間なく2次元配置されると共に、
前記複数の第2単位セルが、前記光出射面上で隙間なく2次元配置されている
上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の照明装置。
(5)
前記第2の均一化光学部材では、その光入射面上の前記第1または第2の方向に沿って、隣接する第1単位セル列間での配置位置が交互にずれている
上記(4)に記載の照明装置。
(6)
前記隣接する第1単位セル列間での配置位置が、略1/2ピッチずつずれている
上記(5)に記載の照明装置。
(7)
互いに対向する前記第1単位セルと前記第2単位セルとの間で、それらの中心点の位置が略一致している
上記(4)ないし(6)のいずれかに記載の照明装置。
(8)
前記第1の均一化光学部材は、その光入射面側と光出射面側とで共通化された、複数の共通化単位セルを有する
上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の照明装置。
(9)
前記第1の方向と前記第2の方向とが、互いに直交している
上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の照明装置。
(10)
前記第1の均一化光学部材と前記第2の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更に備えた
上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の照明装置。
(11)
前記第1および第2の均一化光学部材がそれぞれ、フライアイレンズからなる
上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の照明装置。
(12)
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(11)のいずれかに記載の照明装置。
(13)
前記レーザ光源が半導体レーザである
上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の照明装置。
(14)
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、
前記光源部側からの光が入射する第1の均一化光学部材と、
前記第1の均一化光学部材側からの光が入射する第2の均一化光学部材と
を備え、
前記第2の均一化光学部材は、その光入射面上に配列された複数の第1単位セルと、その光出射面上に配列された複数の第2単位セルとを個別に有し、
前記第1単位セルは、第1の方向を長軸方向とすると共に第2の方向を短軸方向とする異方性形状からなり、
前記第2単位セルは、前記第1および第2の方向の双方に沿って延出する形状からなる
表示装置。
(15)
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(14)に記載の表示装置。
(16)
前記光変調素子が液晶素子である
上記(14)または(15)に記載の表示装置。
Claims (16)
- 所定方向に沿ったFFP(Far Field Pattern)を有するレーザ光を出射するレーザ光源を含む光源部と、
前記光源部側からのレーザ光が入射する第1の均一化光学部材と、
前記第1の均一化光学部材側から、所定の入射角度および所定の発散角の広がり方向を有するレーザ光が入射する第2の均一化光学部材と
を備え、
前記第1の均一化光学部材は、その光入射面側と光出射面側とで共通化された、複数の共通化単位セルを有し、
前記第2の均一化光学部材は、その光入射面上に配列された複数の第1単位セルと、その光出射面上に配列された複数の第2単位セルとを個別に有し、
前記共通化単位セルおよび前記第1単位セルはそれぞれ、第1の方向を長軸方向とすると共に第2の方向を短軸方向とする異方性形状からなり、
前記第2単位セルは、前記第1および第2の方向の双方に沿って延出する形状からなる
照明装置。 - 前記第2単位セルが、前記第1単位セルと比べて、前記第1および第2の方向に沿った略等方的な形状からなる
請求項1に記載の照明装置。 - 前記第2単位セルが、菱形状、十字形状または六角形状からなる
請求項2に記載の照明装置。 - 前記複数の第1単位セルが、前記光入射面上で隙間なく2次元配置されると共に、
前記複数の第2単位セルが、前記光出射面上で隙間なく2次元配置されている
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記第2の均一化光学部材では、その光入射面上の前記第1または第2の方向に沿って、隣接する第1単位セル列間での配置位置が交互にずれている
請求項4に記載の照明装置。 - 前記隣接する第1単位セル列間での配置位置が、略1/2ピッチずつずれている
請求項5に記載の照明装置。 - 互いに対向する前記第1単位セルと前記第2単位セルとの間で、それらの中心点の位置が略一致している
請求項4ないし請求項6のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記入射角度が、所定の許容角以下となるように設定されている
請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記第1の方向と前記第2の方向とが、互いに直交している
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。 - 前記第1の均一化光学部材と前記第2の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更に備えた
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。 - 前記第1および第2の均一化光学部材がそれぞれ、フライアイレンズからなる
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。 - 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11のいずれか1項に記載の照明装置。 - 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12のいずれか1項に記載の照明装置。 - 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、
所定方向に沿ったFFP(Far Field Pattern)を有するレーザ光を出射するレーザ光源を含む光源部と、
前記光源部側からのレーザ光が入射する第1の均一化光学部材と、
前記第1の均一化光学部材側から、所定の入射角度および所定の発散角の広がり方向を有するレーザ光が入射する第2の均一化光学部材と
を備え、
前記第1の均一化光学部材は、その光入射面側と光出射面側とで共通化された、複数の共通化単位セルを有し、
前記第2の均一化光学部材は、その光入射面上に配列された複数の第1単位セルと、その光出射面上に配列された複数の第2単位セルとを個別に有し、
前記共通化単位セルおよび前記第1単位セルはそれぞれ、第1の方向を長軸方向とすると共に第2の方向を短軸方向とする異方性形状からなり、
前記第2単位セルは、前記第1および第2の方向の双方に沿って延出する形状からなる
表示装置。 - 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14に記載の表示装置。 - 前記光変調素子が液晶素子である
請求項14または請求項15に記載の表示装置。
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