JP2012530949A - 直視型ディスプレイに対する照明ユニット - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
−ブラッグの2次回折の格子はブラッグの1次回折を用いて記録可能であり、それにより、プリズム及び屈折率整合剤を使用する必要がなくなる。これは、体積格子の製造において明らかなコスト上の利点をもたらす。通常、大きい偏向角度を実現する体積格子は大型プリズム及び屈折率整合浸液を用いて記録される必要がある。
− 大きい回折角度を有する全反射の幾何学的配置において動作するホログラフィック体積格子は、0.5μm未満の格子周期Λを有する。これは、多くの材料に対する解像度限界を表すか又はそれに少なくとも近い。保証される必要のある格子パラメータの再現性は材料の解像度限界付近で低減される。
反射型LC SLM
SLMの基板を反射層で被覆する等の本明細書中で提案される変更により、そのようなSLM又はディスプレイを反射モードで構成し、動作できる。
フロントライト、並びに位相変調及び追跡のための傾斜マイクロミラーSLM
従来技術において既知であるいわゆるデジタルマイクロミラー装置(DMD)であるマイクロミラーアレイはSLMとして使用可能である。特定の種類のマイクロミラーアレイはミラーの高さ(傾斜)を異ならせることができ、これはマイクロミラーアレイにより反射される光の位相変調に使用可能である。他の種類のマイクロミラーアレイはマイクロミラーを傾斜できる。これらの2つの変調の種類は単一のマイクロミラー要素に組み合せ可能であることが更に既知である。特許文献4において、ホログラム自体を符号化するためにこの組み合せを利用することが提案されている。
反射型の構成に対するビームコンバイナ
いわゆるビームコンバイナ(BC)の実施形態は、例えば欧州特許出願第09163528号又は独国特許出願第10 2009 044 910.8号において説明される。そのようなビームコンバイナ(BC)は特に、SLMの異なる画素および/または隣接する画素を通過するため光の主要な伝播方向に対して横方向にずれた位置を有する光束がほぼ同一の断面領域を通過し(すなわち、重なり合い)、そしてほぼ同一方向に伝播するように、そのような光束を重ね合わせることができる。それらの実施形態のいくつか(サバール板、ブラッグサンドイッチ、液晶偏光格子LCPG)は、2つの画素に対する異なる偏光を利用する。
偏光子を有さないフロントライト及び反射型振幅変調LC SLM(2Dディスプレイ)
通常、透過型振幅変調LC SLMは2つの直交偏光子の間に配置される。偏光方向を回転された光のみがSLMを通過する。偏光方向を回転されなかった部分は第2の偏光子により吸収される。独国特許出願第10 2009 028 984.4号に係るフロントライト又は本発明に係る照明ユニットは1つの偏光方向を結合入力/出力させるが別の偏光方向を直行させるため、上記の「反射型の構成に対するビームコンバイナ」の節で前述したように、これは偏光子と同様に動作する。
エレクトロウェッティングセルを有する反射型位相変調SLM
特許文献6において、エレクトロウェティング(EW)の原理を利用する位相変調SLMが開示される。これは、例えばマトリクス状に構成され、そして3つの不混和性液体L1、L2、L1で充填されるためほぼ平行に配向される2つの界面G、G´を有するEWセルZを有するエレクトロウェティングセル構成を備える。図7Aにこれを概略的に示す。
反射型EWセルを用いる追跡
独国特許出願第10 2009 028 984.4号に係る照明装置又は本発明に係る照明ユニットは、光束を偏向するためにマトリクス又は他の規則的パターンで構成されるEWセルを有するEWセルアレイを反射的な方法で照明するために更に使用される。EWセルZの基部領域Mが反射性である場合、光を偏向する界面Gは2回通過される。その結果、1つの界面のみが存在する場合、はるかに大きい偏向角度βが同一のプリズム角度αで達成される。
Claims (31)
- 制御可能空間光変調器を照明するための、導光コア及びクラッドを有するほぼ平面の光導波路と、画素マトリクスを有し、前記光導波路の側方に配置される少なくとも1つの光源装置とを備える照明ユニットであって、
前記平面光導波路は、前記光導波路内を伝播する前記光のエバネッセント波動場を面状に出力結合すると共に偏向するための、偏光感知機能又は所定の出力結合特性を有する偏向層を前記クラッドの上に備え、
前記光源装置の少なくとも1つの光源から放射される光が前記光導波路を通って面状に伝播し、
前記クラッドは厚さが光の伝播方向に漸減するように作成される、
ことを特徴とする照明ユニット。 - 前記クラッドの前記厚さは、前記導波路の光入射側から光の伝播方向に沿って前記導波路の反対側まで減少することを特徴とする請求項1に記載の照明ユニット。
- 前記空間光変調器は反射型であり、層を2回目に通過した後に、設定可能な射出偏光が得られるように結合出力される前記光の入射偏光の向きを変える層を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の照明ユニット。
- 前記層はλ/4層、構造層又は非構造層であることを特徴とする請求項3に記載の照明ユニット。
- 前記光源装置から放射される前記光は、一方の方向において部分的にコヒーレントであるか、あるいはいずれの方向においてもインコヒーレントであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 拡散層が偏光の選択性を有する前記偏向を実現することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- マイクロ・プリズム・アレイを有する層により偏光の選択性を有する前記偏向が実現され、前記マイクロ・プリズム・アレイの幾何学的配置は実現されるべき拡散角度に最適に適合されることを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記偏向層は少なくとも1つのホログラフィック体積格子を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記光源装置から放射される前記光はコヒーレントであることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- エレクトロウェッティング・プリズム・セル・アレイ又は偏光層は、前記光の伝播方向において前記照明ユニットの後方に配置され、前記偏向は可変的に制御可能であることを特徴とする請求項5から9のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記画素マトリクスと前記エレクトロウェッティング・プリズム・セル・アレイ又は他の偏光層との間の距離は、コヒーレント方向における前記画素マトリクスの前記画素の周期の10〜15倍の範囲に存在することを特徴とする請求項10に記載の照明ユニット。
- 前記光は少なくとも1つの方向において平行光とされて前記光導波路内を伝播する、または、前記光は前記導光コア内を蛇行して伝播することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記クラッドの前記厚さの漸減は実質的に指数分布を有することを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記クラッドはほぼ一定の厚さを有し、前記体積格子は指数関数的に増加する出力結合効率を有することを特徴とする請求項8に記載の照明ユニット。
- 前記クラッドは一定の厚さを有し、前記導光コアは前記光の伝播方向に沿って増加する厚さを有することを特徴とする請求項9に記載の照明ユニット。
- 前記空間光変調器は透過型であることを特徴とする請求項1に記載の照明ユニット。
- 前記偏向層は発光層を含み、UV光を白色光に変換する蛍光層を特に含むことを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記エバネッセント減少波動場の前記クラッドへの浸透の深さを増加するために、前記導光コア及び前記クラッドは、光路に沿って相互に関連する屈折率差Δnを有することを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記体積格子は、回折効率の第2のピークに露出過度にすることにより製造されることを特徴とする請求項8に記載の照明ユニット。
- λ/4板(Y4)又は遅延板が、前記光の伝播方向において前記出力結合側の下流に配置されることを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 反射型又は透過型光変調器(SLM)が、前記光の伝播方向において前記出力結合側の下流に配置されることを特徴とする請求項1から20のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 所定の散乱特性を有する反射層を備える反射型光変調器(SLM)が、前記光の伝播方向において前記出力結合側の下流に配置されることを特徴とする請求項1から20のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 透過型又は反射型ビーム偏向装置(TR)が、前記光の伝播方向において前記出力結合側の下流に配置されることを特徴とする請求項1から22のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記ビーム偏向装置(TR)は、少なくとも1つの透過型又は反射型エレクトロウェッティング・セル・アレイ、又は回折装置(BG1、BG2)を備えることを特徴とする請求項23に記載の照明ユニット。
- 前記光変調器(SLM)は前記光変調器(SLM)と相互作用する前記光の位相を変調するように作成され、ビームスプリッタ及びビームコンバイナ装置(BC)は反射型の前記光変調器(SLM)と前記照明ユニット(FRL)との間に設けられることを特徴とする請求項20から24のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記光変調器(SLM)は前記光変調器(SLM)と相互作用する前記光の位相を変調するように作成され、前記光変調器(SLM)は反射型エレクトロウェッティング・セル(Z)のマトリクスを備えることを特徴とする請求項20から25のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 前記照明ユニット(FRL)から結合出力される前記光は、反射後にほぼ偏向されずに前記照明ユニット(FRL)を通過することを特徴とする請求項1から26のいずれか1項に記載の照明ユニット。
- 請求項1から27のいずれか1項に記載の照明ユニット(FLU)により照明され、少なくとも1つの面偏光フィルタ(PM)と、画素(P1、...、Pn)のマトリクスを有するアドレス指定可能な透過層と、逆反射体(RR)のマトリクスを有する透過基板層とを備える反射型光変調器(RSLM)を備えることを特徴とする光変調装置。
- 前記反射型光変調器(RSLM)の前記画素(P1、...、Pn)のマトリクスは、偏光された前記光の位相および/または振幅を変調するために異なる向きに配向される少なくとも2つのLCモードに対して、システム制御器(CU)により制御可能である少なくとも1つのLC材料を備えることを特徴とする請求項28に記載の光変調装置。
- 3Dシーンのホログラムの位相及び振幅値は前記反射型光変調器(RSLM)の前記画素(P1、...、Pn)において符号化可能であることを特徴とする請求項28又は29に記載の光変調装置。
- 請求項1から27のいずれか1項に記載の照明ユニットおよび/または請求項28から30のいずれか1項に記載の光変調装置を有する直視型ディスプレイであって、前記空間光変調器は前記光の伝播方向に見て前記照明ユニットの下流に配置されることを特徴とする直視型ディスプレイ。
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