JP6883224B2 - 照明装置、および表示装置 - Google Patents
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Description
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
0.比較例(図8〜図9)
1.第1の実施の形態(図1〜図7、図10〜図13)
1.1 表示装置の全体説明
1.2 光学素子および均一化光学部材の詳細説明(周期方向の説明)
1.3 効果
2.第2の実施の形態(図14〜図17)
2.1 表示装置の全体説明
2.2 光学素子および均一化光学部材の詳細説明(周期方向の説明)
2.3 効果
3.その他の実施の形態
プロジェクタの画質を決めるものの1つに、画面内の明るさや色などの照度の均一性がある。プロジェクタでは一般に、フライアイレンズ等を含むインテグレータを用いて、照明光の輝度むらの低減(照明光の輝度の均一化)を図っている。しかしながら、インテグレータを用いたとしても、特にレーザを光源に用いた場合、スペックルノイズやフライアイレンズなどの周期構造によって発生する干渉縞により、照明光の輝度むらを低減しきれない(輝度分布が一様にはならない)ことがあり得るため、さらなる改善が求められる。
[1.1 表示装置の全体説明]
[表示装置の全体構成]
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る表示装置3の一構成例を示している。
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15、フライアイレンズ17およびコンデンサレンズ18を備えている。
前述した表示光学系は、偏光ビームスプリッタ(PBS;Polarization Beam Splitter)22、反射型液晶素子21および投射レンズ23(投射光学系)を用いて構成されている。
表示装置3では、まず照明装置1において、赤色レーザ11R、緑色レーザ11Gおよび青色レーザ11Bからそれぞれ出射された光(レーザ光)が、カップリングレンズ12R,12G,12Bによってそれぞれコリメートされ、平行光となる。次いで、このようにして平行光とされた各レーザ光(赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光)は、ダイクロイックプリズム131,132によって色合成(光路合成)がなされる。光路合成がなされた各レーザ光は、光学素子14を通過したのち、フライアイレンズ17へ入射する。この入射光は、フライアイレンズ17によって均一化(面内の強度分布の均一化)がなされて出射したのち、コンデンサレンズ18によって集光される。このようにして、照明装置1から照明光が出射される。
(光学素子14の構成)
図2は、光学素子14の一構成例を模式的に示している。図3は、光学素子14の表面形状の第1の例を示している。図4は、光学素子14の表面形状の第2の例を示している。図5は、フライアイレンズ17の周期構造の一例を示している。図6は、光学素子14およびフライアイレンズ17の一構成例を示している。
図7は、光学素子14による疑似光源像の一例を示している。図8は、比較例に係る光学素子の第1ないし第3の周期方向の一例を示している。図9は、比較例に係る光学素子による疑似光源像の一例を示している。図10は、光学素子14に関する第1ないし第3の周期方向の一例を示している。図11は、光学素子14による疑似光源像の一例を示している。
図12は、フライアイレンズ17による疑似光源像の一例を示している。図13は、光学素子14およびフライアイレンズ17に関する第1ないし第5の周期方向の一例を示している。
30°<θ1<90°
90°<θ2<150°
以上のように、本実施の形態によれば、光学素子14の周期構造の周期方向に対して光学素子14の振動方向を傾斜させるようにしたので、照明光における輝度むらを低減することができる。
次に、本開示の第2の実施の形態に係る表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1の実施の形態に係る表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
[表示装置の全体構成]
図14は、本開示の第2の実施の形態に係る表示装置3Aの一構成例を示している。
照明装置1A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131A,132A、光学素子14、駆動部15、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117を備えている。
前述した表示光学系は、偏光ビームスプリッタ22、フィールドレンズ24、反射型液晶素子21および投射レンズ23を用いて構成されている。
表示装置3Aでは、まず照明装置1A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131A,132A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117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の均一化(面内の光量分布の均一化)が図られる。このようにして、照明装置1Aから照明光が出射される。
光学素子14の周期方向と振動方向との関係は、上記第1の実施の形態と略同様であってもよい。本実施の形態では、上記第1の実施の形態の均一化光学部材(フライアイレンズ17)に対して、光学素子14よりも光源部側のフライアイレンズ151の周期構造が異なっている。なお、光学素子14の光出射側のフライアイレンズ152については、上記第1の実施の形態の均一化光学部材と略同様であってもよい。
45°<θ1<75°
135°<θ2<165°
135°<θ2<150°
以上のように、本実施の形態によれば、フライアイレンズ151と光学素子14とにおけるいずれの周期構造、および疑似光源像の周期方向に対しても、光学素子14の振動方向を傾斜させるようにしたので、照明光における輝度むらをより低減することができる。
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
(1)
レーザ光源を含む光源部と、
周期構造を有し、前記光源部からの出射光の光路上に配置された光学素子と、
前記光学素子の前記周期構造の周期方向に対して振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる駆動部と
を備える
照明装置。
(2)
前記光学素子は、互いに異なる第1の周期方向と第2の周期方向とに前記周期構造を有し、前記第1の周期方向と前記振動方向とのなす角と、前記第2の周期方向と前記振動方向とのなす角とが前記振動方向に対して非対称である
上記(1)に記載の照明装置。
(3)
前記光学素子は、光入射面と光出射面とを有し、
前記光入射面における前記第1の周期方向に前記周期構造を有し、
前記光出射面における前記第2の周期方向に前記周期構造を有する
上記(2)に記載の照明装置。
(4)
前記光学素子は、光入射面と光出射面とを有し、
前記光入射面と前記光出射面とのいずれか一方の面に前記第1の周期方向と前記第2の周期方向とに前記周期構造を有する
上記(2)に記載の照明装置。
(5)
前記光学素子は、前記第1および前記第2の周期方向と、前記第1および前記第2の周期方向とは異なる第3の周期方向とに周期的な第1の疑似光源像を形成し、
前記駆動部は、前記第1ないし前記第3の周期方向のいずれに対しても前記振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる
上記(2)ないし(4)のいずれか1つに記載の照明装置。
(6)
第4の周期方向に周期構造を有し、前記光源部からの出射光の光路上に配置され、前記第4の周期方向と前記第4の周期方向とは異なる第5の周期方向とに周期的な第2の疑似光源像を形成し、光の照度分布を均一化する均一化光学部材、
をさらに備え、
前記第1ないし前記第3の周期方向と前記第4および前記第5の周期方向とが互いに異なるように、前記光学素子と前記均一化光学部材とが配置され、
前記駆動部は、前記第1ないし前記第3の周期方向と前記第5の周期方向とのいずれに対しても前記振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる
上記(5)に記載の照明装置。
(7)
前記駆動部は、前記第4の周期方向に対しても前記振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる
上記(6)に記載の照明装置。
(8)
前記光学素子は、
入射したレーザ光を収束させつつ出射する第1の光学面と、
入射したレーザ光を発散させつつ出射する第2の光学面と
を有する
上記(1)ないし(7)のいずれか1つに記載の照明装置。
(9)
前記第1の光学面から出射される収束光の光路と、前記第2の光学面から出射される発散光の光路とが連続的に変化するように、前記第1の光学面と前記第2の光学面とが接続されている
上記(8)に記載の照明装置。
(10)
前記第1の光学面は凸状の曲面であり、
前記第2の光学面は凹状の曲面である
上記(8)または(9)に記載の照明装置。
(11)
前記光学素子は、光入射面と光出射面とを有し、
前記光入射面および前記光出射面の少なくとも一方の面に前記第1の光学面と前記第2の光学面とを有する
上記(8)ないし(10)のいずれか1つに記載の照明装置。
(12)
前記第1の光学面のピッチと前記第2の光学面のピッチとが、互いに異なる
上記(8)ないし(11)のいずれか1つに記載の照明装置。
(13)
照明装置と、
前記照明装置からの照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を含み、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
周期構造を有し、前記光源部からの出射光の光路上に配置された光学素子と、
前記光学素子の前記周期構造の周期方向に対して振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる駆動部と
を備える
表示装置。
(14)
前記光変調素子により変調された前記照明光を被投射面に投射する投射光学系
をさらに含む
上記(13)に記載の表示装置。
Claims (13)
- レーザ光源を含む光源部と、
周期構造を有し、前記光源部からの出射光の光路上に配置された光学素子と、
前記光学素子の前記周期構造の周期方向に対して振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる駆動部と
を備え、
前記光学素子は、互いに異なる第1の周期方向と第2の周期方向とに前記周期構造を有し、前記第1の周期方向と前記振動方向とのなす角と、前記第2の周期方向と前記振動方向とのなす角とが前記振動方向に対して非対称である
照明装置。 - 前記光学素子は、光入射面と光出射面とを有し、
前記光入射面における前記第1の周期方向に前記周期構造を有し、
前記光出射面における前記第2の周期方向に前記周期構造を有する
請求項1に記載の照明装置。 - 前記光学素子は、光入射面と光出射面とを有し、
前記光入射面と前記光出射面とのいずれか一方の面に前記第1の周期方向と前記第2の周期方向とに前記周期構造を有する
請求項1に記載の照明装置。 - 前記光学素子は、前記第1および前記第2の周期方向と、前記第1および前記第2の周期方向とは異なる第3の周期方向とに周期的な第1の疑似光源像を形成し、
前記駆動部は、前記第1ないし前記第3の周期方向のいずれに対しても前記振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる
請求項1ないし3のいずれか1つに記載の照明装置。 - 第4の周期方向に周期構造を有し、前記光源部からの出射光の光路上に配置され、前記第4の周期方向と前記第4の周期方向とは異なる第5の周期方向とに周期的な第2の疑似光源像を形成し、光の照度分布を均一化する均一化光学部材、
をさらに備え、
前記第1ないし前記第3の周期方向と前記第4および前記第5の周期方向とが互いに異なるように、前記光学素子と前記均一化光学部材とが配置され、
前記駆動部は、前記第1ないし前記第3の周期方向と前記第5の周期方向とのいずれに対しても前記振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる
請求項4に記載の照明装置。 - 前記駆動部は、前記第4の周期方向に対しても前記振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる
請求項5に記載の照明装置。 - 前記光学素子は、
入射したレーザ光を収束させつつ出射する第1の光学面と、
入射したレーザ光を発散させつつ出射する第2の光学面と
を有する
請求項1ないし6のいずれか1つに記載の照明装置。 - 前記第1の光学面から出射される収束光の光路と、前記第2の光学面から出射される発散光の光路とが連続的に変化するように、前記第1の光学面と前記第2の光学面とが接続されている
請求項7に記載の照明装置。 - 前記第1の光学面は凸状の曲面であり、
前記第2の光学面は凹状の曲面である
請求項7または8に記載の照明装置。 - 前記光学素子は、光入射面と光出射面とを有し、
前記光入射面および前記光出射面の少なくとも一方の面に前記第1の光学面と前記第2の光学面とを有する
請求項7ないし9のいずれか1つに記載の照明装置。 - 前記第1の光学面のピッチと前記第2の光学面のピッチとが、互いに異なる
請求項7ないし10のいずれか1つに記載の照明装置。 - 照明装置と、
前記照明装置からの照明光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と
を含み、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
周期構造を有し、前記光源部からの出射光の光路上に配置された光学素子と、
前記光学素子の前記周期構造の周期方向に対して振動方向が傾斜するように前記光学素子を振動させる駆動部と
を備え、
前記光学素子は、互いに異なる第1の周期方向と第2の周期方向とに前記周期構造を有し、前記第1の周期方向と前記振動方向とのなす角と、前記第2の周期方向と前記振動方向とのなす角とが前記振動方向に対して非対称である
表示装置。 - 前記光変調素子により変調された前記照明光を被投射面に投射する投射光学系
をさらに含む
請求項12に記載の表示装置。
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