JP2014026088A - 投影装置及び光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マイクロレンズ31を2次元的に配置することによりレンズアレイが形成されている光学素子30と、光学素子30に照射されるレーザ光を出射する光源と、を有し、光学素子30に照射されたレーザ光は光学素子30を介し、部分反射板において反射され、部分反射板において反射された画像を視認する投影装置において、マイクロレンズ間における境界領域31aの幅dは、2μm以下である。
【選択図】図3
Description
本実施の形態における投影装置について基づき説明する。図1は、本実施の形態における投影装置であるヘッドアップディスプレイの構造を示す。本実施の形態における投影装置10であるヘッドアップディスプレイは、表示される画像の光が出射される投影部20と、投影部20から出射された光により視認者の目に像を結像させるための光学部材40と、を有している。光学部材40は、例えば、凹面ミラー等であって、投影部20から入射した光を反射させる。凹面ミラー等の光学部材40において反射された光は、更に、ガラス等により形成された部分反射板50において反射され、視認者の目に入射する。これにより、視認者は、ガラス等により形成された部分反射板50において反射された画像を認識する。なお、投影装置には、自動車のフロントガラス等と部分反射板50に画像を投影する構造のものと、投影装置に備えられている部分反射板50に画像を投影する構造のものとがある。
次に、図3に基づき光学素子30について説明する。なお、図3(a)は、光学素子30の上面図であり、図3(b)は断面図であり、図3(c)は、図3(b)において一点鎖線3Aにより囲まれた領域の拡大図である。光学素子30は、複数の凸レンズからなるマイクロレンズ31が2次元的に配列されているマイクロレンズアレイ等のレンズアレイにより形成されており、入射した光束の出射角度を広げる機能を有している。このように、光学素子30により出射角度が広げられることにより、視野角の広い投影装置を得ることができる。
次に、光学素子30の製造方法について図4に基づき説明する。
以上のように、光学素子130a〜130dについても、光学素子30及び130と同様の効果を得ることができる。なお、レンズアレイは周期性を有しているため、光学素子30等におけるマイクロレンズ31等の形状が小さい場合には、マイクロレンズ31等からの出射光に回折が生じ、出射光の角度依存性に明暗が生じる場合がある。このような場合には、光学素子30等に集光光または発散光を入射させてもよい。これにより、回折により生じる明暗の程度が低減される。
本実施の形態における実施例1として、図3に示される凸レンズからなるマイクロレンズ31が形成されている光学素子30を用いた投影装置について説明する。具体的には、透明基材33となる大きさが100mm×40mm、厚さが0.5mmのガラス基板の表面に、曲率半径が25μmのマイクロレンズ31を複数形成することによりレンズアレイを形成する。なお、形成されるマイクロレンズ31間のピッチは20μmである。この光学素子30の製造方法は、透明基材33の表面に紫外線硬化樹脂を滴下し、型と透明基材33により紫外線硬化樹脂を挟み込み紫外線を照射する。これにより、硬化した紫外線硬化樹脂により緩衝層32及びマイクロレンズ31を形成する。この際、形成される緩衝層32の厚さt2は約20μmであり、マイクロレンズ31の高さt1は約2.1μmである。この後、型を離型する。このように形成された光学素子30におけるリタデーションRdは10nm以下であり、後述する第1の光源21における第1の波長の450nmに対して、約0.022以下となる。
本実施の形態における実施例2として、図9(c)に示される一方の面に凸レンズからなるマイクロレンズ31が形成されており、他方の面に凹レンズからなるマイクロレンズ131が形成されている光学素子130cを用いた投影装置について説明する。光学素子130cの製造方法は、透明基材33となる大きさが100mm×40mm、厚さが0.5mmのガラス基板の一方の面に曲率半径が25μmの凹レンズからなるマイクロレンズ131を複数形成することによりレンズアレイを形成する。なお、形成されるマイクロレンズ131間のピッチは20μmである。具体的には、透明基材33の表面の一部をエッチングにより除去することにより、凹レンズからなるマイクロレンズ131を複数形成しレンズアレイを形成する。次に、透明基材33となるガラス基板の他方の面に、曲率半径が25μmのマイクロレンズ31を複数形成することによりレンズアレイを形成する。なお、形成されるマイクロレンズ31間のピッチは20μmである。具体的には、透明基材33の表面に紫外線硬化樹脂を滴下し、型と透明基材33により紫外線硬化樹脂を挟み込み紫外線を照射する。これにより、硬化した紫外線硬化樹脂により緩衝層32及びマイクロレンズ31を形成する。この際、形成される緩衝層32の厚さt2は約20μmであり、マイクロレンズ31の高さt1は約2.1μmである。この後、型を離型する。このように形成された光学素子におけるリタデーションRdは10nm以下であり、後述する第1の光源21における第1の波長の450nmに対して、約0.022以下となる。
20 投影部
21 第1の光源
22 第2の光源
23 第3の光源
24 第1のダイクロイックプリズム
25 第2のダイクロイックプリズム
26 コリメータレンズ
27 投影ミラー
30 光学素子
31 マイクロレンズ(凸レンズ)
31a 境界領域
31b 変曲点
32 緩衝層
33 透明基材
34 紫外線硬化樹脂
40 光学部材
50 部分反射板
61 型
62 紫外線ランプ
131 マイクロレンズ(凹レンズ)
Claims (9)
- マイクロレンズを2次元的に配置することによりレンズアレイが形成されている光学素子と、
前記光学素子に照射されるレーザ光を出射する光源と、
を有し、前記光学素子に照射されたレーザ光は前記光学素子を介し、部分反射板において反射され、前記部分反射板において反射された画像を視認する投影装置において、
前記マイクロレンズ間における境界領域の幅は、2μm以下であることを特徴とする投影装置。 - 前記マイクロレンズは凸レンズであって、
前記光学素子は、透明基材と、前記透明基材に上に形成された緩衝層と、を有し、前記マイクロレンズは前記緩衝層の上に形成されているものであって、
前記緩衝層と前記マイクロレンズは同一の樹脂材料により形成されており、
前記マイクロレンズの厚さをt1とし、前記緩衝層の厚さをt2とした場合に、t1≦t2である請求項1に記載の投影装置。 - マイクロレンズを2次元的に配置することによりレンズアレイが形成されている光学素子と、
前記光学素子に照射されるレーザ光を出射する光源と、
を有し、前記光学素子に照射されたレーザ光は前記光学素子を介し、部分反射板において反射され、前記部分反射板において反射された画像を視認する投影装置において、
前記光学素子におけるリタデーションは、前記光源より出射されるレーザ光の波長に対し、0.098倍以下であることを特徴とする投影装置。 - 前記光源は複数であって、
前記光源より出射されるレーザ光の波長は、前記複数の光源のうち最も短波長の光を出射する光源より出射されるレーザ光の波長である請求項3に記載の投影装置。 - マイクロレンズを2次元的に配置することによりレンズアレイが形成されている光学素子と、
前記光学素子に照射されるレーザ光を出射する光源と、
を有し、前記光学素子に照射されたレーザ光は前記光学素子を介し、部分反射板において反射され、前記部分反射板において反射された画像を視認する投影装置において、
前記マイクロレンズは凸レンズであって、
前記光学素子は、透明基材と、前記透明基材に上に形成された緩衝層と、を有し、前記マイクロレンズは前記緩衝層の上に形成されているものであって、
前記緩衝層と前記マイクロレンズは同一の樹脂材料により形成されており、
前記マイクロレンズの厚さをt1とし、前記緩衝層の厚さをt2とした場合に、t1≦t2であることを特徴とする投影装置。 - 前記透明基材はガラスである請求項2または5に記載の投影装置。
- マイクロレンズを2次元的に配置することによりレンズアレイが形成されている光学素子であって、
前記マイクロレンズ間における境界領域の幅は、2μm以下であることを特徴とする光学素子。 - マイクロレンズを2次元的に配置することによりレンズアレイが形成されている光学素子であって、
前記光学素子に照射されるレーザ光を出射する光源を有し、前記光学素子に照射されたレーザ光は前記光学素子を介し、部分反射板において反射され、前記部分反射板において反射された画像を視認する投影装置に用いられるものであって、
前記マイクロレンズにおけるリタデーションは、前記光源の波長に対し、0.098倍以下であることを特徴とする光学素子。 - マイクロレンズを2次元的に配置することによりレンズアレイが形成されている光学素子において、
前記マイクロレンズは凸レンズであって、
前記光学素子は、透明基材と、前記透明基材に上に形成された緩衝層と、を有し、前記マイクロレンズは前記緩衝層の上に形成されているものであって、
前記緩衝層と前記マイクロレンズは同一の樹脂材料により形成されており、
前記マイクロレンズの厚さをt1とし、前記緩衝層の厚さをt2とした場合に、t1≦t2であることを特徴とする光学素子。
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