JP6894235B2 - 照明装置および表示装置 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(フライアイレンズのレンズ配列が所定の方向から傾斜するように構成されている投射型の表示装置の例)
2.第2の実施の形態(フライアイレンズの傾斜配置の他の例)
3.変形例1(フライアイレンズを垂直面に対して設置した例)
4.変形例2(フライアイレンズの各レンズ形状が矩形状の場合の例)
[構成]
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る表示装置(表示装置1)の全体構成の一例を示している。表示装置1は、映像を壁やスクリーン等に例えば拡大投射するプロジェクタである。
図4は、第1のフライアイレンズ151のXY平面構成を表したものである。このように、第1のフライアイレンズ151では、少なくとも一面(例えば光入射面)に、複数のレンズ151aが2次元配置されている。レンズ151aの面形状(XY平面形状)は、例えば正六角形である。この正六角形状のレンズ151aが、XY平面上に敷き詰めて配置され、即ち全体としてハニカム状に配置されている。このような配置とすることで、入射光束の重ね合わせの効果を高め、第2フライアイレンズ152への入射光の輝度分布を均一化し易くなる。但し、レンズ151aの面形状は、このような正六角形に限定されるものではなく、他の形状、例えば正方形状、矩形状(後述)あるいは正三角形状などであってもよい。なお、図4に示したレンズ151aの個数や配列は説明のため簡略化して示したものであり、レンズ151aの個数や配列は図示したものに限定されず、これと異なっていてもよい。
表示装置1では、光源部11からの出射光(レーザ光)は、均一照明光学系(第1のフライアイレンズ151,第2のフライアイレンズ152)により、面内強度分布の均一化が図られ、照明光L1として照明光学系10から出射する。この照明光L1の一部(例えばS偏光成分)が偏光ビームスプリッタ23を介してライトバルブ21に入射され、ライトバルブ21において、外部から入力された映像信号に基づいて変調される。この変調光は、例えばP偏光成分となってライトバルブ21を出射した後、偏光ビームスプリッタ23を通過して投射レンズ24へ入射する。これにより、投射レンズ24によって映像がスクリーン30の投影面30A上に映し出される。このようにして表示装置1では、映像表示が行われる。
図9は、本実施の形態の比較例1に係る第1のフライアイレンズの構成例を強度分布形状SL1と共に模式的に表したものである。比較例1では、本実施の形態と異なり、第1のフライアイレンズにおけるレンズ151bの配列の周期方向A100が、強度分布形状SL1の長軸方向ALに略平行となっている。即ち、周期方向A100の、強度分布形状SL1の長軸方向ALに対する傾斜角度は0度である。なお、短軸方向ASを基準にした場合、周期方向との傾斜角度は30度となる。
ここで、本実施の形態の比較例3として、図17に、第1のフライアイレンズ100と、光源部11からの出射光(第1のフライアイレンズ100への入射光)の強度分布形状SL3とのXY平面構成について示す。このように、比較例3では、第1のフライアイレンズ100のレンズ100aの配列の周期方向A102はX軸方向と略平行であるのに対し、強度分布形状SL3の長軸方向ALおよび短軸方向ASが、X軸方向およびY軸方向から傾斜している。この比較例の配置構成は、光源部11における各レーザ光源(青色レーザ11B,緑色レーザ11G,赤色レーザ11R)を、光軸まわりに回転させた状態で配置することで実現可能である。この比較例3においても、本実施の形態と同様の重畳効果を得ることができる。つまり、第1のフライアイレンズに入射する光の強度分布形状における長軸方向または短軸方向に対して、レンズ配列の周期方向が、相対的に傾斜していれば、上述したような重畳効果を得て、照明像における強度分布のむらを低減することができる。
図21は、本開示の第2の実施の形態に係る第1のフライアイレンズ(第1のフライアイレンズ153)の構成を表すものである。上記第1の実施の形態では、第1のフライアイレンズ151のレンズ151aの周期方向A1が外形基準PSTDの延在方向(X軸方向)に対して傾斜する場合について説明したが、レンズの周期方向は外形基準PSTDの延在方向に対して傾斜していなくともよい。具体的には、図21に示した第1のフライアイレンズ153のように、レンズ153aの配列の周期方向A2が、外形基準PSTDの延在方向に対して略平行または略垂直(ここでは略平行)となっていてもよい。
図23は、変形例1に係る第1のフライアイレンズの配置例を表す模式図である。上記第1の実施の形態では、第1のフライアイレンズ151が、外形基準PSTDの延在方向がX軸方向に沿うように水平面(XZ平面)上に配置された例を挙げたが、本変形例のようにY軸方向に沿うように垂直面(YZ平面)上に配置されてもよい。また、本変形例では、第1のフライアイレンズ151のレンズ151aの周期方向A3が、短軸方向AS(X軸方向)に対して所定の角度(傾斜角θ3)傾斜しており、この短軸方向ASと外形基準PSTDの延在方向と略垂直となっている。傾斜角θ3は、上記第1の実施の形態における傾斜角θ11と同様、レンズ153aの面形状が正六角形である場合には、例えば0度より大きく30度より小さくなっており、具体的には15度であることが望ましい。
図24は、変形例2に係る第1のフライアイレンズ(第1のフライアイレンズ154)と、入射光の強度分布形状とを表すXY平面模式図である。本変形例の第1のフライアイレンズ154は、上記第1の実施の形態と同様、基板の少なくとも一面上に2次元配置された複数のレンズ154aを有している。また、レンズ154aの周期方向A3は、長軸方向ALまたは短軸方向ASに対して傾斜している。但し、本変形例では、各レンズ154aの面形状が、矩形状である。この場合にも、図25に模式的に示したように、第1のフライアイレンズ154の通過後(光束重ね合わせ後)の光の強度分布形状SL3において、輝度むらを低減することができる。このように、第1のフライアイレンズ154のレンズ154aの面形状は、矩形状であっても構わない。
(1)
光源と、
2次元配置された複数のレンズを含むと共に前記光源からの出射光に基づく光を通過させる第1のフライアイレンズを有する均一照明光学系と、
前記光源および前記第1のフライアイレンズを内部に設置可能な筐体と
を備え、
前記第1のフライアイレンズへの入射光が指向性を有し、
前記第1のフライアイレンズへの入射光の強度分布形状の長軸方向または短軸方向は、前記筐体の設置面に対して略平行となっており、
照明対象エリアの矩形状の有効エリアの長辺方向または短辺方向に沿って延在する方向に相当する第1の基準方向が、前記第1のフライアイレンズへの入射光の前記長軸方向または前記短軸方向に略平行な方向に沿って延在し、
前記第1のフライアイレンズを構成する前記複数のレンズは、それぞれが配置された面内において正六角形の面形状を有し、かつ全体としてハニカム状に配置されると共に、前記複数のレンズの配列の、隣り合うレンズ同士の間隔が最小且つ前記長軸方向または前記短軸方向との成す角が最小となる周期方向は、前記長軸方向または前記短軸方向に対して略15度傾斜している
照明装置。
(2)
前記第1のフライアイレンズは、周縁部の一部に、一方向に沿って直線的に延在する外形基準を有する
上記(1)に記載の照明装置。
(3)
前記第1のフライアイレンズは、前記レンズの配列の周期方向が前記外形基準の延在方向に対して傾斜し、かつ前記外形基準の延在方向が前記長軸方向または前記短軸方向と略平行となるように配置されている
上記(2)に記載の照明装置。
(4)
前記第1のフライアイレンズは、前記レンズの配列の周期方向が前記外形基準の延在方向に対して略平行または略垂直であり、かつ前記外形基準の延在方向が前記長軸方向または前記短軸方向に対して傾斜するように配置されている
上記(2)に記載の照明装置。
(5)
前記光源からの出射光の光路上に、第2のフライアイレンズを更に備え、
前記第1のフライアイレンズは、前記第2のフライアイレンズよりも前記光源側に配置されている
上記(1)〜(4)のいずれかに記載の照明装置。
(6)
前記第1のフライアイレンズは、
光入射側および光出射側の一方または両方に複数のレンズを有し、
光入射側に前記複数のレンズを有する場合に、その光入射側のレンズの配列の周期方向が、前記長軸方向または前記短軸方向に対して傾斜している
上記(1)〜(5)のいずれかに記載の照明装置。
(7)
前記第1のフライアイレンズの前記レンズの配列の周期方向は、前記筐体の設置面に対して、傾斜している
上記(1)〜(6)のいずれかに記載の照明装置。
(8)
前記第1のフライアイレンズの前記レンズの配列の周期方向と、前記長軸方向または前記短軸方向との傾斜角度は、0度より大きく30度より小さい
上記(1)〜(7)のいずれかに記載の照明装置。
(9)
前記傾斜角度は15度である
上記(8)に記載の照明装置。
(10)
前記光源は、同一のまたは異なる波長の光を発する1または複数のレーザダイオードを含む
上記(1)〜(9)のいずれかに記載の照明装置。
(11)
光源と、
2次元配置された複数のレンズを含むと共に前記光源からの出射光に基づく光を通過させる第1のフライアイレンズを有する均一照明光学系と
前記光源および前記第1のフライアイレンズを内部に設置可能な筐体と
を備え、
前記第1のフライアイレンズへの入射光が指向性を有し、
前記第1のフライアイレンズへの入射光の強度分布形状の長軸方向または短軸方向は、前記筐体の設置面に対して略平行となっており、
前記第1のフライアイレンズを構成する前記複数のレンズは、それぞれが配置された面内において正六角形の面形状を有し、かつ全体としてハニカム状に配置されると共に、前記複数のレンズの配列の、隣り合うレンズ同士の間隔が最小且つ前記長軸方向または前記短軸方向との成す角が最小となる周期方向は、前記筐体の設置面に対して略15度傾斜している
照明装置。
(12)
照明光学系と、
映像信号に基づいて前記照明光学系からの照明光を変調して出射するライトバルブと、
前記ライトバルブからの光を投影面に向けて投射する投射レンズと
を備え、
前記照明光学系は、
光源と、
2次元配置された複数のレンズを含むと共に前記光源からの出射光に基づく光を通過させる第1のフライアイレンズを有する均一照明光学系と、
前記光源および前記第1のフライアイレンズを内部に設置可能な筐体と
を備え、
前記第1のフライアイレンズへの入射光が指向性を有し、
前記第1のフライアイレンズへの入射光の強度分布形状の長軸方向または短軸方向は、前記筐体の設置面に対して略平行となっており、
照明対象エリアの矩形状の有効エリアの長辺方向または短辺方向に沿って延在する方向に相当する第1の基準方向が、前記第1のフライアイレンズへの入射光の前記長軸方向または前記短軸方向に略平行な方向に沿って延在し、
前記第1のフライアイレンズを構成する前記複数のレンズは、それぞれが配置された面内において正六角形の面形状を有し、かつ全体としてハニカム状に配置されると共に、前記複数のレンズの配列の、隣り合うレンズ同士の間隔が最小且つ前記長軸方向または前記短軸方向との成す角が最小となる周期方向は、前記長軸方向または前記短軸方向に対して略15度傾斜している
表示装置。
(13)
前記照明対象エリアは、前記ライトバルブの有効エリアである
上記(12)に記載の表示装置。
Claims (11)
- 光源と、
2次元配置された複数のレンズを含むと共に前記光源からの出射光に基づく光を通過させる第1のフライアイレンズを有する均一照明光学系と、
前記光源および前記第1のフライアイレンズを内部に設置可能な筐体と
を備え、
前記第1のフライアイレンズへの入射光が指向性を有し、
前記第1のフライアイレンズへの入射光の強度分布形状の長軸方向または短軸方向は、前記筐体の設置面に対して略平行となっており、
照明対象エリアの矩形状の有効エリアの長辺方向または短辺方向に沿って延在する方向に相当する第1の基準方向が、前記第1のフライアイレンズへの入射光の前記長軸方向または前記短軸方向に略平行な方向に沿って延在し、
前記第1のフライアイレンズを構成する前記複数のレンズは、それぞれが配置された面内において正六角形の面形状を有し、かつ全体としてハニカム状に配置されると共に、前記複数のレンズの配列の、隣り合うレンズ同士の間隔が最小且つ前記長軸方向または前記短軸方向との成す角が最小となる周期方向は、前記長軸方向または前記短軸方向に対して略15度傾斜している
照明装置。 - 前記第1のフライアイレンズは、周縁部の一部に、一方向に沿って直線的に延在する外形基準を有する
請求項1に記載の照明装置。 - 前記第1のフライアイレンズは、前記レンズの配列の周期方向が前記外形基準の延在方向に対して傾斜し、かつ前記外形基準の延在方向が前記長軸方向または前記短軸方向と略平行となるように配置されている
請求項2に記載の照明装置。 - 前記第1のフライアイレンズは、前記レンズの配列の周期方向が前記外形基準の延在方向に対して略平行または略垂直であり、かつ前記外形基準の延在方向が前記長軸方向または前記短軸方向に対して傾斜するように配置されている
請求項2に記載の照明装置。 - 前記光源からの出射光の光路上に、第2のフライアイレンズを更に備え、
前記第1のフライアイレンズは、前記第2のフライアイレンズよりも前記光源側に配置されている
請求項1に記載の照明装置。 - 前記第1のフライアイレンズは、
光入射側および光出射側の一方または両方に複数のレンズを有し、
光入射側に前記複数のレンズを有する場合に、その光入射側のレンズの配列の周期方向が、前記長軸方向または前記短軸方向に対して傾斜している
請求項1に記載の照明装置。 - 前記第1のフライアイレンズの前記レンズの配列の周期方向は、前記筐体の設置面に対して、傾斜している
請求項1に記載の照明装置。 - 前記光源は、同一のまたは異なる波長の光を発する1または複数のレーザダイオードを含む
請求項1に記載の照明装置。 - 光源と、
2次元配置された複数のレンズを含むと共に前記光源からの出射光に基づく光を通過させる第1のフライアイレンズを有する均一照明光学系と
前記光源および前記第1のフライアイレンズを内部に設置可能な筐体と
を備え、
前記第1のフライアイレンズへの入射光が指向性を有し、
前記第1のフライアイレンズへの入射光の強度分布形状の長軸方向または短軸方向は、前記筐体の設置面に対して略平行となっており、
前記第1のフライアイレンズを構成する前記複数のレンズは、それぞれが配置された面内において正六角形の面形状を有し、かつ全体としてハニカム状に配置されると共に、前記複数のレンズの配列の、隣り合うレンズ同士の間隔が最小且つ前記長軸方向または前記短軸方向との成す角が最小となる周期方向は、前記筐体の設置面に対して略15度傾斜している
照明装置。 - 照明光学系と、
映像信号に基づいて前記照明光学系からの照明光を変調して出射するライトバルブと、
前記ライトバルブからの光を投影面に向けて投射する投射レンズと
を備え、
前記照明光学系は、
光源と、
2次元配置された複数のレンズを含むと共に前記光源からの出射光に基づく光を通過させる第1のフライアイレンズを有する均一照明光学系と、
前記光源および前記第1のフライアイレンズを内部に設置可能な筐体と
を備え、
前記第1のフライアイレンズへの入射光が指向性を有し、
前記第1のフライアイレンズへの入射光の強度分布形状の長軸方向または短軸方向は、前記筐体の設置面に対して略平行となっており、
照明対象エリアの矩形状の有効エリアの長辺方向または短辺方向に沿って延在する方向に相当する第1の基準方向が、前記第1のフライアイレンズへの入射光の前記長軸方向または前記短軸方向に略平行な方向に沿って延在し、
前記第1のフライアイレンズを構成する前記複数のレンズは、それぞれが配置された面内において正六角形の面形状を有し、かつ全体としてハニカム状に配置されると共に、前記複数のレンズの配列の、隣り合うレンズ同士の間隔が最小且つ前記長軸方向または前記短軸方向との成す角が最小となる周期方向は、前記長軸方向または前記短軸方向に対して略15度傾斜している
表示装置。 - 前記照明対象エリアは、前記ライトバルブの有効エリアである
請求項10に記載の表示装置。
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