JP2008015297A - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】スペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】LD光源10と、LD光源10からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズム20と、円錐プリズム20に配設され、円錐プリズム20に対して超音波からなる音響波を供給することにより円錐プリズム20に定在波を形成する音響波供給装置50と、定在波の周期が60Hz以上の周波数で変調されるように音響波供給装置50を制御する制御装置とを備える照明装置100。
【選択図】図1
【解決手段】LD光源10と、LD光源10からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズム20と、円錐プリズム20に配設され、円錐プリズム20に対して超音波からなる音響波を供給することにより円錐プリズム20に定在波を形成する音響波供給装置50と、定在波の周期が60Hz以上の周波数で変調されるように音響波供給装置50を制御する制御装置とを備える照明装置100。
【選択図】図1
Description
本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。
従来、プロジェクタに用いる照明装置として、LD(半導体レーザ)光源と、LD光源からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズムとを備える照明装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
従来の照明装置によれば、円錐プリズムの働きにより、LD光源からの光のうち比較的明るい中央部分(システム光軸に近い部分)の光と比較的暗い周辺部分(システム光軸から遠い部分)の光とをミキシングすることができるため、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布をより均一なものにすることが可能となる。
しかしながら、従来の照明装置においては、LD光源から射出されるレーザ光は可干渉性を有するため、LD光源からの光が互いに干渉してスペックルノイズが発生してしまい、被照明領域においてスペックルノイズに起因した照度むらが発生する場合があるという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、スペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能な照明装置を提供することを目的とする。また、本発明は、このような優れた照明装置を備え、スペックルノイズに起因した画像品質の劣化を抑制することが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明の照明装置は、LD光源と、前記LD光源からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズムと、前記円錐プリズムに配設され、前記円錐プリズムに対して超音波からなる音響波を供給することにより前記円錐プリズムに定在波を形成する音響波供給装置と、前記定在波の周期が60Hz以上の周波数で変調されるように前記音響波供給装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
このため、本発明の照明装置によれば、円錐プリズムに定在波を形成する音響波供給装置と、音響波供給装置を上記のように制御する制御装置とを備えているため、LD光源からの光が互いに干渉してスペックルノイズが発生したとしても、このようなスペックルノイズを人間の目に見えない速さで高速変調することで被照明領域におけるスペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能となる。
本発明の照明装置においては、前記円錐プリズムは、底面の周縁部分が平面状にカットされた形状を有し、前記音響波供給装置は、前記円錐プリズムにおける平面状にカットされた部分に配設されていることが好ましい。
このように構成することにより、比較的小さなサイズの円錐プリズムに上記した音響波供給装置を配設することが可能となる。
また、音響波供給装置は、円錐プリズムにおける平面状にカットされた部分に配設されているため、円錐プリズムに対して超音波を効率よく伝えることが可能となるとともに、円錐プリズムに音響波供給装置を比較的容易に取り付けることが可能となる。
また、音響波供給装置は、円錐プリズムにおける平面状にカットされた部分に配設されているため、円錐プリズムに対して超音波を効率よく伝えることが可能となるとともに、円錐プリズムに音響波供給装置を比較的容易に取り付けることが可能となる。
なお、「底面の周縁部分が平面状にカットされた形状」とは、後述する図1(b)に示すように、円錐プリズムにおける側面及び底面の一部が平面状にカットされることにより、底部側(光均一化光学素子側)が四角柱となった形状のことを意味している。
本発明の照明装置においては、前記音響波供給装置は、前記円錐プリズムに対して密着して配設されていることが好ましい。
このように構成することにより、円錐プリズムに音響波を効率的に供給することが可能となり、少ないエネルギーでかつ大きな効果をもって被照明領域におけるスペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能となる。
本発明の照明装置においては、前記音響波供給装置は、前記円錐プリズムの媒質の屈折率よりも小さな屈折率を有する超音波良伝達物質を介して前記円錐プリズムに配設されていることが好ましい。
このように構成することによっても、円錐プリズムに音響波を効率的に供給することが可能となり、少ないエネルギーでかつ大きな効果をもって被照明領域におけるスペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能となる。
また、超音波良伝達物質の屈折率が円錐プリズムの媒質の屈折率よりも小さいため、LD光源からの光が円錐プリズムと超音波良伝達物質との界面においても全反射され、光漏れをなくすことが可能となる。このため、迷光の発生を抑制することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
また、超音波良伝達物質の屈折率が円錐プリズムの媒質の屈折率よりも小さいため、LD光源からの光が円錐プリズムと超音波良伝達物質との界面においても全反射され、光漏れをなくすことが可能となる。このため、迷光の発生を抑制することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
超音波良伝達物質としては、医療・美容分野等で用いられるジェルを好ましく例示することができる。なお、長期安定性を考慮すると、蒸気圧の小さな物質からなるジェルを用いることがより好ましい。
本発明の照明装置においては、前記円錐プリズムの光射出側に配置され、前記円錐プリズムからの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換する導光部材をさらに備えることが好ましい。
このように構成することにより、導光部材の内面における反射によって、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布をさらに均一なものにすることが可能となる。
本発明の照明装置においては、前記導光部材は、中空の導光部材であってもよいし、中実の導光部材であってもよい。
中空の導光部材としては、例えば4枚の反射ミラーにおける反射面を内側に向けて貼り合わせた筒状のライトトンネルなどを好適に用いることができる。また、中実の導光部材としては、例えば内面全反射タイプの中実のロッド部材(ガラスロッド)などを好適に用いることができる。
本発明の照明装置においては、前記円錐プリズムの光射出面と前記導光部材の光入射面とは接着されていることが好ましい。
このように構成することにより、円錐プリズムと導光部材との間における望ましくない多重反射が抑制され、光利用効率が低下したり迷光レベルが上昇したりすることがなくなる。また、円錐プリズムと導光部材とを容易に一体化することができる。また、円錐プリズムと導光部材との間において、装置組み立て後における位置ずれの発生を未然に防止することができる。
この場合、円錐プリズム及び導光部材とほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いることが好ましい。
本発明の照明装置においては、前記円錐プリズムの光射出側に配置され、前記円錐プリズムからの照明光束をさらに均一な強度分布を有する光に変換する光均一化光学素子をさらに備えることが好ましい。
このように構成することにより、光均一化光学素子の働きによって、被照明領域に照射される光の面内光強度分布をさらに均一なものとすることが可能となる。
ところで、円錐プリズム及び/又は導光部材によって所定の光均一化効果を得るようにした場合、円錐プリズム及び/又は導光部材の長さを比較的長くする必要がある。これに対し、本発明の照明装置によれば、光均一化光学素子による光均一化効果によって、円錐プリズム及び導光部材の長さを比較的短くすることが可能となり、照明装置の小型化を図ることが可能となる。
本発明の照明装置においては、前記光均一化光学素子は、前記円錐プリズムから射出される光の面内光強度分布に応じて光透過率が調整された光透過率調整部材又は前記円錐プリズムから射出される光を拡散させる光拡散部材であることが好ましい。
光透過率調整部材としては、円錐プリズムから射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有するNDフィルタやダイクロイックフィルタなどを好適に用いることができる。
光拡散部材としては、表面を光拡散面とした部材、光拡散機能を有する粒状体を表面又は内部に含む部材、フレネルレンズ又はマイクロプリズムアレイなどを好適に用いることができる。なお、マイクロプリズムアレイとは、表面にプリズム状物を複数配置したものであり、光拡散機能を有するものである。
光拡散部材としては、表面を光拡散面とした部材、光拡散機能を有する粒状体を表面又は内部に含む部材、フレネルレンズ又はマイクロプリズムアレイなどを好適に用いることができる。なお、マイクロプリズムアレイとは、表面にプリズム状物を複数配置したものであり、光拡散機能を有するものである。
本発明の照明装置においては、前記導光部材は、中実の導光部材であり、前記音響波供給装置は、前記円錐プリズムに配設されるのに代えて前記導光部材に配設され、前記導光部材に対して超音波からなる音響波を供給することにより前記導光部材に定在波を形成するように構成されていることが好ましい。
導光部材が中実の導光部材である場合には、上記のように構成することによっても、被照明領域におけるスペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能となる。
本発明のプロジェクタは、上記した本発明の照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置により変調された光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。
このため、本発明のプロジェクタによれば、上記した優れた照明装置を備えているため、スペックルノイズに起因した画像品質の劣化を抑制することが可能なプロジェクタとなる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置として、複数の色光を射出する複数の照明装置を備え、前記電気光学変調装置として、前記複数の照明装置からの光を画像情報に応じてそれぞれ変調する複数の電気光学変調装置を備え、前記複数の照明装置から射出される複数の色光を合成するクロスダイクロイックプリズムをさらに備えることが好ましい。
上記のように構成することにより、スペックルノイズに起因した画像品質の劣化を抑制することが可能な(例えば3板式の)フルカラープロジェクタとすることが可能となる。
以下、本発明の照明装置及びプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る照明装置100及びプロジェクタ1000を説明するために示す図である。図1(a)は照明装置100及びプロジェクタ1000の光学系を示す図であり、図1(b)は円錐プリズム20及び音響波供給装置50の斜視図である。図2は、LD光源10から射出される照明光束が円錐プリズム20によってミキシングされる様子を模式的に示す図である。
図1は、実施形態1に係る照明装置100及びプロジェクタ1000を説明するために示す図である。図1(a)は照明装置100及びプロジェクタ1000の光学系を示す図であり、図1(b)は円錐プリズム20及び音響波供給装置50の斜視図である。図2は、LD光源10から射出される照明光束が円錐プリズム20によってミキシングされる様子を模式的に示す図である。
なお、以下の説明においては、互いに直交する3つの方向をそれぞれz軸方向(図1におけるシステム光軸OC方向)、x軸方向(図1における紙面に平行かつz軸に直交する方向)及びy軸方向(図1における紙面に垂直かつz軸に直交する方向)とする。
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、図1(a)に示すように、照明装置100と、照明装置100からの光を被照明領域に導光するリレー光学系310と、リレー光学系310からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としてのマイクロミラー型光変調装置400と、マイクロミラー型光変調装置400によって変調された光をスクリーンSCR等の投写面に投写する投写光学系600とを備えたプロジェクタである。
実施形態1に係る照明装置100は、図1に示すように、LD光源10と、LD光源10からの光を円錐プリズム20に導く凸レンズ16と、凸レンズ16からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズム20と、円錐プリズム20の光射出側に配置される導光部材30と、導光部材30の光射出側に配置される光均一化光学素子としての光透過率調整部材40と、円錐プリズム20に配設される音響波供給装置50と、音響波供給装置50を制御する制御装置(図示せず。)とを備える。
LD光源10は、赤色光を射出する発光部12rと、緑色光を射出する発光部12gと、青色光を射出する発光部12bと、LD基板14と、放熱部(図示せず。)とを有する。
なお、LD光源10は、図示しない時分割駆動回路に接続されており、時分割駆動回路によってマイクロミラー型光変調装置400に表示する画像における例えば1フレーム又は1フィールドの周期で発光部12r,12g,12bを時分割駆動している。
凸レンズ16は、例えば非球面レンズからなり、LD光源10からの光を略平行光に変換して射出する機能を有する。
円錐プリズム20は、図2に示すように、凸レンズ16からの照明光束を光入射面で屈折させることにより、凸レンズ16からの照明光束のうち比較的明るい中央部分(システム光軸OCに近い部分)の光と比較的暗い周辺部分(システム光軸OCから遠い部分)の光とをミキシングする機能を有する光学部材である。
円錐プリズム20は、図1(b)に示すように、底面の周縁部分が平面状にカットされた形状を有する。なお、「底面の周縁部分が平面状にカットされた形状」とは、円錐プリズム20における側面及び底面の一部が平面状にカットされることにより、底部側(光透過率調整部材40側)が四角柱となった形状のことを意味している。
円錐プリズム20は、図1(b)に示すように、底面の周縁部分が平面状にカットされた形状を有する。なお、「底面の周縁部分が平面状にカットされた形状」とは、円錐プリズム20における側面及び底面の一部が平面状にカットされることにより、底部側(光透過率調整部材40側)が四角柱となった形状のことを意味している。
導光部材30は、円錐プリズム20からの照明光束を内面で反射させることにより、円錐プリズム20からの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換する機能を有する光学部材である。導光部材30としては、例えば、内面が反射面からなる筒状のライトトンネルなどを好適に用いることができる。
導光部材30の光射出側には、光均一化光学素子として、光透過率調整部材40が配置されている。光透過率調整部材40としては、導光部材30から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有するNDフィルタなどを好適に用いることができる。なお、「導光部材30から射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有するNDフィルタ」とは、面内光透過率が、導光部材30から射出される光の面内光強度が比較的小さな領域に対応する部分に比べて導光部材30から射出される光の面内光強度が比較的大きな領域に対応する部分が低くなるように構成されたNDフィルタのことをいう。
音響波供給装置50は、図1に示すように、超音波良伝達物質としてのジェルgを介して円錐プリズム20の側面(円錐プリズム20における平面状にカットされた部分)に配設されている。そして、円錐プリズム20に対して超音波からなる音響波を供給することにより円錐プリズム20に定在波を形成する。
ジェルgとしては、円錐プリズム20の媒質の屈折率よりも小さい屈折率を有するものを用いている。
また、ジェルgとしては、医療・美容分野等で用いられるジェルを好ましく例示することができる。なお、長期安定性を考慮すると、蒸気圧の小さな物質からなるジェルを用いることがより好ましい。
また、ジェルgとしては、医療・美容分野等で用いられるジェルを好ましく例示することができる。なお、長期安定性を考慮すると、蒸気圧の小さな物質からなるジェルを用いることがより好ましい。
制御装置(図示せず。)は、定在波の周期が60Hz以上の周波数で変調されるように音響波供給装置50を制御して、音響波供給装置50から供給される超音波の周波数を60Hz以上の周波数で変調する。その結果、例えば、発振周波数が20万Hzである超音波を300Hzの変調周波数で変調することにより、15万Hz〜25万Hzの範囲で高速変調された超音波からなる音響波を円錐プリズム20に対して供給することが可能となる。なお、当該発振周波数及び当該変調周波数の値は、所定範囲内から適宜選択することが可能である。
リレー光学系310は、リレーレンズ312と、反射ミラー314と、集光レンズ316とを有し、照明装置100からの照明光束をマイクロミラー型光変調装置400の画像形成領域に導く機能を有する。
リレーレンズ312は、集光レンズ316とともに、照明装置100からの照明光束を発散させずにマイクロミラー型光変調装置400の画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。なお、リレーレンズ312は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
反射ミラー314は、照明装置100のシステム光軸OCに対して傾斜して配置され、リレーレンズ312からの照明光束を曲折し、マイクロミラー型光変調装置400へと導光する。これにより、プロジェクタをコンパクトにすることができる。
集光レンズ316は、リレーレンズ312及び反射ミラー314からの照明光束をマイクロミラー型光変調装置400の画像形成領域にほぼ重畳させ、かつ、マイクロミラー型光変調装置400によって変調された光を投写光学系600とともに拡大投写するものである。
ここで、光透過率調整部材40近傍とマイクロミラー型光変調装置400の画像形成領域近傍とは、リレー光学系310により共役関係となる。このため、導光部材30から射出される照明光束をシステム光軸OCに沿った方向から見たときに、当該照明光束の断面形状は、マイクロミラー型光変調装置400の画像形成領域の平面形状と略相似形となっている。
マイクロミラー型光変調装置400は、リレー光学系310からの光を画像情報に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す画像光を投写光学系600へと射出する機能を有する反射方向制御型光変調装置である。マイクロミラー型光変調装置400としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。
マイクロミラー型光変調装置400から射出される画像光は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で大画面画像を形成する。
マイクロミラー型光変調装置400と投写光学系600とは、それぞれの中心軸が一致するように配置されている。なお、実施形態1に係るプロジェクタ1000をあおり投写の構成を有するプロジェクタとする場合には、マイクロミラー型光変調装置400の中心軸に対して投写光学系600の投写光軸600axがあおり方向にずれるように構成することが好ましい。
以上のように構成された実施形態1に係る照明装置100によれば、円錐プリズム20に定在波を形成する音響波供給装置50と、音響波供給装置50を上記のように制御する制御装置とを備えているため、例えば時刻T1においてLD光源10における各発光部12r,12g,12bからの光が互いに干渉して被照明領域にスペックルノイズが発生したとしても、時刻T2(時刻T1から所定時間経過した時刻)においては時刻T1のときとは異なる干渉パターンのスペックルノイズが発生することとなり、所定時間で平均化してみればスペックルノイズが目立たなくなる。すなわち、被照明領域にスペックルノイズが発生したとしても、このようなスペックルノイズを人間の目に見えない速さで高速変調することで被照明領域におけるスペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能となる。
実施形態1に係る照明装置100においては、円錐プリズム20は、底面の周縁部分が平面状にカットされた形状を有する。そして、音響波供給装置50は、円錐プリズム20における平面状にカットされた部分に配設されている。これにより、比較的小さなサイズの円錐プリズム20に上記した音響波供給装置50を配設することが可能となる。また、円錐プリズム20に対して超音波を効率よく伝えることが可能となるとともに、円錐プリズム20に音響波供給装置50を比較的容易に取り付けることが可能となる。
実施形態1に係る照明装置100においては、音響波供給装置50は、円錐プリズム20の媒質の屈折率よりも小さな屈折率を有するジェルgを介して円錐プリズム20に配設されているため、円錐プリズム20に音響波を効率的に供給することが可能となり、少ないエネルギーでかつ大きな効果をもって被照明領域におけるスペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能となる。
また、ジェルgの屈折率が円錐プリズム20の媒質の屈折率よりも小さいため、LD光源10(凸レンズ16)からの光が円錐プリズム20とジェルgとの界面においても全反射され、光漏れをなくすことが可能となる。このため、迷光の発生を抑制することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
また、ジェルgの屈折率が円錐プリズム20の媒質の屈折率よりも小さいため、LD光源10(凸レンズ16)からの光が円錐プリズム20とジェルgとの界面においても全反射され、光漏れをなくすことが可能となる。このため、迷光の発生を抑制することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
実施形態1に係る照明装置100においては、円錐プリズム20の光射出側に配置される導光部材30をさらに備えるため、導光部材30の内面における反射によって、被照明領域に照射される照明光束の面内光強度分布をさらに均一なものにすることが可能となる。
実施形態1に係る照明装置100においては、導光部材30の光射出側に配置される光透過率調整部材40をさらに備えるため、光透過率調整部材40の働きによって、被照明領域に照射される光の面内光強度分布をさらに均一なものとすることが可能となる。
ところで、円錐プリズム20及び導光部材30によって所定の光均一化効果を得るようにした場合、円錐プリズム20及び導光部材30の長さを比較的長くする必要がある。これに対し、実施形態1に係る照明装置100によれば、光透過率調整部材40による光均一化効果によって、円錐プリズム20及び導光部材30の長さを比較的短くすることが可能となり、照明装置100の小型化を図ることが可能となる。
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、上記した優れた照明装置100を備えているため、スペックルノイズに起因した画像品質の劣化を抑制することが可能なプロジェクタとなる。
なお、実施形態1に係る照明装置100においては、導光部材として、中空の導光部材30を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形も可能である。
[変形例]
図3は、実施形態1の変形例に係る照明装置100aを説明するために示す図である。なお、図3において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図3は、実施形態1の変形例に係る照明装置100aを説明するために示す図である。なお、図3において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
変形例に係る照明装置100aは、基本的には実施形態1に係る照明装置100とよく似た構成を有するが、導光部材の構成及び音響波供給装置の配設位置が実施形態1に係る照明装置100とは異なっている。
すなわち、変形例に係る照明装置100aにおいては、図3に示すように、導光部材として、中実の導光部材30aを用いている。導光部材30aとしては、例えば内面全反射タイプの中実のガラスロッドなどを好適に用いることができる。
また、変形例に係る照明装置100aにおいては、音響波供給装置50は、円錐プリズム20に配設されるのに代えて導光部材30aに配設され、導光部材30aに対して超音波からなる音響波を供給することにより導光部材30aに定在波を形成するように構成されている。
また、変形例に係る照明装置100aにおいては、音響波供給装置50は、円錐プリズム20に配設されるのに代えて導光部材30aに配設され、導光部材30aに対して超音波からなる音響波を供給することにより導光部材30aに定在波を形成するように構成されている。
なお、ここでは図示による説明を省略するが、円錐プリズム20の光射出面と導光部材30aの光入射面とは接着されている。これにより、円錐プリズム20と導光部材30aとの間における望ましくない多重反射が抑制され、光利用効率が低下したり迷光レベルが上昇したりすることがなくなる。また、円錐プリズム20と導光部材30aとを容易に一体化することができる。また、円錐プリズム20と導光部材30aとの間において、装置組み立て後における位置ずれの発生を未然に防止することができる。
この場合、円錐プリズム20と導光部材30aとを接着するための接着剤としては、円錐プリズム20及び導光部材30aとほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いることが好ましい。
この場合、円錐プリズム20と導光部材30aとを接着するための接着剤としては、円錐プリズム20及び導光部材30aとほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いることが好ましい。
このように構成された変形例に係る照明装置100aによっても、実施形態1に係る照明装置100の場合と同様に、導光部材30aに定在波を形成する音響波供給装置50と、音響波供給装置50を制御する制御装置(図示せず。)とを備えているため、LD光源10からの光が互いに干渉してスペックルノイズが発生したとしても、このようなスペックルノイズを人間の目に見えない速さで高速変調することで被照明領域におけるスペックルノイズに起因した照度むらを低減することが可能となる。
[実施形態2]
図4は、実施形態2に係るプロジェクタ1002の光学系を示す図である。なお、図4において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図4は、実施形態2に係るプロジェクタ1002の光学系を示す図である。なお、図4において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態2に係るプロジェクタ1002は、図4に示すように、電気光学変調装置の種類が、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは異なっている。
すなわち、実施形態2に係るプロジェクタ1002においては、実施形態1で説明したマイクロミラー型光変調装置400に代えて、3つの液晶装置402R,402G,402Bを用いている。なお、電気光学変調装置をマイクロミラー型光変調装置400から3つの液晶装置402R,402G,402Bに代えたことにともない、照明装置100からの光を赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系200と、液晶装置402R,402G,402Bによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム500とをさらに備えている。照明装置100と色分離導光光学系200との間には、リレーレンズ320が配置されている。リレーレンズ320は、集光レンズ300R,300Gとともに、照明装置100からの照明光束を発散させずに液晶装置402R,402Gの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。
色分離導光光学系200は、ダイクロイックミラー210,220と、反射ミラー230,240,250と、入射側レンズ260と、リレーレンズ270とを有する。色分離導光光学系200は、リレーレンズ320から射出される照明光束を、赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる3つの液晶装置402R,402G,402Bに導く機能を有する。
液晶装置402R,402G,402Bの光路前段には、集光レンズ300R,300G,300Bが配置されている。
液晶装置402R,402G,402Bは、画像情報に応じて照明光束を変調するものであり、照明装置100の照明対象となる。
液晶装置402R,402G,402Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
液晶装置402R,402G,402Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
また、ここでは図示を省略したが、集光レンズ300R,300G,300Bと各液晶装置402R,402G,402Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置402R,402G,402Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置402R,402G,402B及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系610によって拡大投写され、スクリーンSCR上で大画面画像を形成する。
このように、実施形態2に係るプロジェクタ1002は、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、電気光学変調装置の種類が異なるが、実施形態1に係る照明装置100を備えているため、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、スペックルノイズに起因した画像品質の劣化を抑制することが可能なプロジェクタとなる。
[実施形態3]
図5は、実施形態3に係るプロジェクタ1004の光学系を示す図である。なお、図5において、図4と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図5は、実施形態3に係るプロジェクタ1004の光学系を示す図である。なお、図5において、図4と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態3に係るプロジェクタ1004は、図5に示すように、照明装置としてそれぞれが異なる色光を射出する3つの照明装置を備える点、色分離導光光学系を備えていない点及びダイクロイックフィルタからなる光透過率調整部材を用いている点で、実施形態2に係るプロジェクタ1002とは異なっている。
実施形態3に係るプロジェクタ1004は、図5に示すように、照明装置として、赤色光を射出する照明装置102Rと、緑色光を射出する照明装置102Gと、青色光を射出する照明装置102Bとを備えている。
赤色光用の照明装置102Rは、赤色光を射出する発光部112rを有するLD光源110Rを有する。緑色光用の照明装置102Gは、緑色光を射出する発光部112gを有するLD光源110Gを有する。青色光用の照明装置102Bは、青色光を射出する発光部112bを有するLD光源110Bを有する。
これら3つの照明装置102R,102G,102Bが、3つの液晶装置402R,402G,402Bの前段にそれぞれ配置されている。なお、光利用効率の観点から言えば、導光部材130R,130G,130Bから液晶装置402R,402G,402Bまでの距離はなるべく短いことが好ましい。
これら3つの照明装置102R,102G,102Bが、3つの液晶装置402R,402G,402Bの前段にそれぞれ配置されている。なお、光利用効率の観点から言えば、導光部材130R,130G,130Bから液晶装置402R,402G,402Bまでの距離はなるべく短いことが好ましい。
導光部材130R,130G,130Bから射出される照明光束をシステム光軸OCに沿った方向から見たときに、当該照明光束の断面形状は、液晶装置402R,402G,402Bの画像形成領域の大きさに照明マージンの量を付加した大きさの平面形状となっている。
また、実施形態3に係るプロジェクタ1004においては、光均一化光学素子として、ダイクロイックフィルタからなる光透過率調整部材140R,140G,140Bを用いている。ダイクロイックフィルタからなる光透過率調整部材140R,140G,140Bは、実施形態1で説明したNDフィルタからなる光透過率調整部材40と同様に、導光部材130R,130G,130Bから射出される光の面内光強度分布のパターンとは逆パターンの面内光透過率分布を有する。
なお、照明装置102R,102G,102Bにおけるその他の構成(凸レンズ116R,116G,116B、円錐プリズム120R,120G,120B、導光部材130R,130G,130B、音響波供給装置150R,150G,150Bなど)については、実施形態1で説明したものとほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。
このように、実施形態3に係るプロジェクタ1004は、実施形態2に係るプロジェクタ1002とは、照明装置としてそれぞれが異なる色光を射出する3つの照明装置を備える点、色分離導光光学系を備えていない点及びダイクロイックフィルタからなる光透過率調整部材を用いている点で異なるが、実施形態1に係る照明装置100と同様の構成を有する照明装置102R,102G,102Bを備えているため、実施形態2に係るプロジェクタ1002の場合と同様に、スペックルノイズに起因した画像品質の劣化を抑制することが可能なプロジェクタとなる。
[実施形態4]
図6は、実施形態4に係るプロジェクタ1006の光学系を示す図である。なお、図6において、図1(a)及び図5と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図6は、実施形態4に係るプロジェクタ1006の光学系を示す図である。なお、図6において、図1(a)及び図5と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態4に係るプロジェクタ1006は、図6に示すように、照明装置としてそれぞれが異なる色光を射出する3つの照明装置を備える点及びクロスダイクロイックプリズムをさらに備える点で、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは異なっている。
すなわち、実施形態4に係るプロジェクタ1006においては、実施形態1で説明した照明装置100に代えて、図6に示すように、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ射出するLD光源110R,110G,110Bと、LD光源110R,110G,110B(凸レンズ116R,116G,116B)からの光を合成して円錐プリズム20に向けて射出するクロスダイクロイックプリズム510とを有する照明装置104を備えている。
なお、照明装置104におけるダイクロイックプリズム510は、実施形態3で説明したクロスダイクロイックプリズム500と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。
また、照明装置104におけるLD光源110R,110G,110B及び凸レンズ116R,116G,116Bの構成については、実施形態3で説明したものと同様であり、照明装置104における円錐プリズム20、導光部材30、光透過率調整部材40、音響波供給装置50及び図示しない制御装置の構成については、実施形態1で説明したものと同様であるため、詳細な説明は省略する。
また、照明装置104におけるLD光源110R,110G,110B及び凸レンズ116R,116G,116Bの構成については、実施形態3で説明したものと同様であり、照明装置104における円錐プリズム20、導光部材30、光透過率調整部材40、音響波供給装置50及び図示しない制御装置の構成については、実施形態1で説明したものと同様であるため、詳細な説明は省略する。
このように、実施形態4に係るプロジェクタ1006は、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、照明装置としてそれぞれが異なる色光を射出する3つの照明装置を備える点及びクロスダイクロイックプリズムをさらに備える点で異なるが、実施形態1に係る照明装置100と同様の構成を有する照明装置104を備えているため、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、スペックルノイズに起因した画像品質の劣化を抑制することが可能なプロジェクタとなる。
以上、本発明の照明装置及びプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
(1)上記各実施形態の照明装置100,102R,102G,102B,104においては、光均一化光学素子として、導光部材から射出される光の面内光強度分布に応じて光透過率が調整された光透過率調整部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光部材から射出される光を拡散させる光拡散部材を用いてもよい。
(2)上記各実施形態の照明装置100,102R,102G,102B,104においては、円錐プリズムとして、底面の周縁部分が平面状にカットされた形状を有する円錐プリズムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、底面の周縁部分がカットされていない円錐プリズムを用いてもよい。この場合、音響波供給装置は、円錐プリズムにおける凸レンズからの光が通過しない部分に配設されていることが好ましい。
(3)上記各実施形態の照明装置100,102R,102G,102B,104においては、音響波供給装置は、ジェルを介して円錐プリズムに配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、円錐プリズムに対して密着して配設されていることも好ましい。また、上記各実施形態の照明装置100,102R,102G,102B,104においては、1つの円錐プリズムに対して1つの音響波供給装置が配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つの円錐プリズムに対して複数の音響波供給装置が配設されていてもよい。
(4)上記実施形態2及び3に係るプロジェクタ1002,1004は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶装置のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。
(5)上記実施形態2及び3に係るプロジェクタ1002,1004においては、3つの液晶装置を用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つ、2つ又は4つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
(6)上記実施形態1及び4に係るプロジェクタ1000,1006においては、1つのマイクロミラー型光変調装置を用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のマイクロミラー型光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
(7)本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。
10,110R,110G,110B…LD光源、12r,12g,12b,112r,112g,112b…発光部、14,114R,114G,114B…LD基板、16,116R,116G,116B…凸レンズ、20,120R,120G,120B…円錐プリズム、30,30a,130R,130G,130B…導光部材、40,140R,140G,140B…光透過率調整部材、50,150R,150G,150B…音響波供給装置、100,100a,102R,102G,102B,104…照明装置、200…色分離導光光学系、210,220…ダイクロイックミラー、230,240,250,314…反射ミラー、260…入射側レンズ、270,312,320…リレーレンズ、300R,300G,300B,316…集光レンズ、310…リレー光学系、400…マイクロミラー型光変調装置、402R,402G,402B…液晶装置、500,510…クロスダイクロイックプリズム、600,610…投写光学系、600ax…投写光軸、1000,1002,1004,1006…プロジェクタ、g…ジェル、OC…システム光軸、SCR…スクリーン
Claims (9)
- LD光源と、
前記LD光源からの光をより均一な強度分布を有する光に変換する円錐プリズムと、
前記円錐プリズムに配設され、前記円錐プリズムに対して超音波からなる音響波を供給することにより前記円錐プリズムに定在波を形成する音響波供給装置と、
前記定在波の周期が60Hz以上の周波数で変調されるように前記音響波供給装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする照明装置。 - 請求項1に記載の照明装置において、
前記円錐プリズムは、底面の周縁部分が平面状にカットされた形状を有し、
前記音響波供給装置は、前記円錐プリズムにおける平面状にカットされた部分に配設されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項1又は2に記載の照明装置において、
前記音響波供給装置は、前記円錐プリズムに対して密着して配設されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項1又は2に記載の照明装置において、
前記音響波供給装置は、前記円錐プリズムの媒質の屈折率よりも小さな屈折率を有する超音波良伝達物質を介して前記円錐プリズムに配設されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の照明装置において、
前記円錐プリズムの光射出側に配置され、前記円錐プリズムからの照明光束をより均一な強度分布を有する光に変換する導光部材をさらに備えることを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の照明装置において、
前記円錐プリズムの光射出側に配置され、前記円錐プリズムからの照明光束をさらに均一な強度分布を有する光に変換する光均一化光学素子をさらに備えることを特徴とする照明装置。 - 請求項6に記載の照明装置において、
前記光均一化光学素子は、前記円錐プリズムから射出される光の面内光強度分布に応じて光透過率が調整された光透過率調整部材又は前記円錐プリズムから射出される光を拡散させる光拡散部材であることを特徴とする照明装置。 - 請求項5〜7のいずれかに記載の照明装置において、
前記導光部材は、中実の導光部材であり、
前記音響波供給装置は、前記円錐プリズムに配設されるのに代えて前記導光部材に配設され、前記導光部材に対して超音波からなる音響波を供給することにより前記導光部材に定在波を形成するように構成されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
前記電気光学変調装置により変調された光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
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JP2006187528A JP2008015297A (ja) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | 照明装置及びプロジェクタ |
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JP2008216923A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Sharp Corp | 照明装置及び投影型映像表示装置 |
JP2010152066A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Seiko Epson Corp | 画像表示装置および光源装置 |
JP2010231184A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | 投写型表示装置 |
JP2014194559A (ja) * | 2014-05-09 | 2014-10-09 | Dainippon Printing Co Ltd | 投射型映像表示装置 |
-
2006
- 2006-07-07 JP JP2006187528A patent/JP2008015297A/ja not_active Withdrawn
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