JP2014048377A - 表示装置および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】干渉パターンの発生を低減することが可能な照明装置等を提供する。
【解決手段】照明装置は、レーザ光源を含む光源部と、レーザ光源から出射されるレーザ光の光路上に配設され、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光を出射する複数の分割領域を有する光学素子と、この光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、光入射位置の切替制御を行う切替制御部とを備えている。
【選択図】図1
【解決手段】照明装置は、レーザ光源を含む光源部と、レーザ光源から出射されるレーザ光の光路上に配設され、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光を出射する複数の分割領域を有する光学素子と、この光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、光入射位置の切替制御を行う切替制御部とを備えている。
【選択図】図1
Description
本開示は、レーザ光を含む光を照射する照明装置、およびそのような照明装置を用いて映像表示を行う表示装置に関する。
プロジェクタ(投射型表示装置)の主要部品の1つである光学モジュールは、一般に、光源を含む照明光学系(照明装置,光源装置)と、光変調素子を含む投射光学系(投影光学系)とから構成されている。このようなプロジェクタの分野では、近年、マイクロプロジェクタと呼ばれる小型(手のひらサイズ)かつ軽量な携帯型プロジェクタが普及し始めている。このマイクロプロジェクタでは、従来、照明装置の光源として主にLED(Light Emitting Diode)が使用されている。
一方で、最近では照明装置の新たな光源として、レーザが注目されている。例えば、赤(R),緑(G),青(B)の3原色のレーザ光を用いたプロジェクタとして、従来から気体レーザを用いたものが知られている。このように、レーザを光源として用いたプロジェクタは、例えば特許文献1,2において提案されている。光源としてレーザを用いることにより、色再現範囲が広く、かつ消費電力も小さいプロジェクタを得ることができる。
ところで、レーザ光のようなコヒーレント光を拡散面に照射すると、通常の光では見られない斑点上の模様が観察される。このような模様は、スペックル模様と呼ばれている。このスペックル模様は、拡散面の各点で散乱された光が、面上の微視的な凹凸に応じたランダムな位相関係で干渉し合うために生じるものである。
ここで、上記したレーザを光源として用いたプロジェクタでは、スクリーン上において、このようなスペックル模様(干渉パターン)が表示画像に重畳される。このため、人間の眼には強度のランダムノイズとして認識され、表示画質が低下してしまうことになる。このように、スペックル模様の発生は、コヒーレント性を有するレーザ光を光源として用いる場合に共通の問題であることから、このスペックル模様(スペックルノイズ)の発生を低減させる手法の提案が望まれる。
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、干渉パターンの発生を低減することが可能な照明装置および表示装置を提供することにある。
本開示の照明装置は、レーザ光源を含む光源部と、レーザ光源から出射されるレーザ光の光路上に配設され、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光を出射する複数の分割領域を有する光学素子と、この光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、光入射位置の切替制御を行う切替制御部とを備えたものである。
本開示の表示装置は、上記本開示の照明装置と、この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備えたものである
本開示の照明装置および表示装置では、光源部内のレーザ光源から出射されたレーザ光が光学素子へ入射する際に、そのレーザ光の光入射位置が複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、光入射位置の切替制御が行われる。これら複数の分割領域では、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光が出射されるため、各分割領域から出射したレーザ光同士が時間的に切り替わって互いに重畳されることにより、複数種類の固有の干渉パターンが時間平均される。
本開示の照明装置および表示装置によれば、光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように切替制御を行うようにしたので、レーザ光における複数種類の固有の干渉パターンを時間平均することができる。よって、レーザ光に起因した干渉パターンの発生を低減する(表示画質を向上させる)ことが可能となる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態(切替制御部がダブルウェッジプリズムを含むように構成した例)
2.変形例
変形例1(光学素子を振動させないようにした例)
変形例2(切替制御部がスキャンミラーを含むように構成した例)
変形例3(変形例2において光学素子を振動させないようにした例)
3.実施例(干渉パターンの低減効果について等)
4.その他の変形例
1.実施の形態(切替制御部がダブルウェッジプリズムを含むように構成した例)
2.変形例
変形例1(光学素子を振動させないようにした例)
変形例2(切替制御部がスキャンミラーを含むように構成した例)
変形例3(変形例2において光学素子を振動させないようにした例)
3.実施例(干渉パターンの低減効果について等)
4.その他の変形例
<実施の形態>
[表示装置3の構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る表示装置(表示装置3)の全体構成を表すものである。この表示装置3は、スクリーン30(被投射面)に対して映像(映像光)を投射する投射型の表示装置であり、照明装置1と、この照明装置1から出射された照明光(光源光)を用いて映像表示を行うための光学系(表示光学系)とを備えている。
[表示装置3の構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る表示装置(表示装置3)の全体構成を表すものである。この表示装置3は、スクリーン30(被投射面)に対して映像(映像光)を投射する投射型の表示装置であり、照明装置1と、この照明装置1から出射された照明光(光源光)を用いて映像表示を行うための光学系(表示光学系)とを備えている。
(照明装置1)
照明装置1は、赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、青色レーザ11B、レンズ12R,12G,12B、ダイクロイックプリズム131,132、ダブルウェッジプリズム14、光学素子15、駆動部161,162、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。なお、図中に示したZ0は光軸を表している。
照明装置1は、赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、青色レーザ11B、レンズ12R,12G,12B、ダイクロイックプリズム131,132、ダブルウェッジプリズム14、光学素子15、駆動部161,162、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。なお、図中に示したZ0は光軸を表している。
赤色レーザ11R、緑色レーザ11Gおよび青色レーザ11Bはそれぞれ、赤色レーザ光、緑色レーザ光または青色レーザ光を発する3種類の光源である。これらのレーザ光源により光源部が構成されており、ここでは、これら3種類の光源がいずれもレーザ光源となっている。赤色レーザ11R、緑色レーザ11Gおよび青色レーザ11Bはそれぞれ、例えば半導体レーザや固体レーザ等からなる。なお、例えばこれらのレーザ光源がそれぞれ半導体レーザである場合、一例として、赤色レーザ光の波長λr=600〜700nm程度、緑色レーザ光の波長λg=500〜600nm程度、青色レーザ光の波長λb=400〜500nm程度である。
レンズ12R,12Gは、赤色レーザ11Rから出射された赤色レーザ光および緑色レーザ11Gから出射された緑色レーザ光をそれぞれコリメートして(平行光として)、ダイクロイックプリズム131と結合するためのレンズ(結合レンズ)である。同様に、レンズ12Bは、青色レーザ11Bから出射されたレーザ光をコリメートして(平行光として)、ダイクロイックプリズム132と結合するためのレンズ(結合レンズ)である。なお、これらのレンズ12R,12G,12Bによって、ここでは入射した各レーザ光をコリメートしている(平行光としている)が、この場合には限られず、レンズ12R,12G,12Bによってコリメートしなくてもよい(平行光としてなくてもよい)。ただし、上記のようにコリメートしたほうが装置構成の小型化を図ることができるため、より望ましいと言える。
ダイクロイックプリズム131は、レンズ12Rを介して入射した赤色レーザ光を選択的に透過させる一方、レンズ12Gを介して入射した緑色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。ダイクロイックプリズム132は、ダイクロイックプリズム131から出射した赤色レーザ光および緑色レーザ光をそれぞれ選択的に透過させる一方、レンズ12Bを介して入射した青色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。これにより、赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光に対する色合成(光路合成)がなされるようになっている。
ダブルウェッジプリズム14は、上記した光源部からの出射光(レーザ光)の光路上(ここでは、ダイクロイックプリズム132と光学素子15との間の光路上)に配置されており、光出射面(光学素子15側の面)上に、一対の傾斜面S41,S42を有している。これらの傾斜面S41,S42は、X軸の正方向に沿って並んで設けられており、それぞれ光出射面上のY軸に沿った中心軸方向に向けて傾斜するように形成されている。このダブルウェッジプリズム14は、このような傾斜面S41,S42を用いて、入射したレーザ光の光路変換を行う素子(光路変換素子)である。なお、このようなダブルウェッジプリズム14による作用(光路変換動作)の詳細については、後述する(図4,図5)。
駆動部161は、例えば図1中の矢印P1で示したように、ダブルウェッジプリズム14を駆動する(ここでは、X軸方向に沿って微小振動させる)ものであり、本開示における「振動制御部」の一具体例に対応している。このような駆動部161は、例えば、コイルおよび永久磁石(例えば、ネオジム(Nd)や鉄(Fe)、ホウ素(ボロン;B)等の材料からなる永久磁石)等を含んで構成されている。
ここで、これらのダブルウェッジプリズム14および駆動部161は、詳細は後述するが、光学素子15へ入射するレーザ光の光入射位置が後述する複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、その光入射位置の切替制御を行う機能を有している。つまり、これらのダブルウェッジプリズム14および駆動部161が、本開示における「切替制御部」の一具体例に対応している。具体的には、ダブルウェッジプリズム14および駆動部161は、ここでは、上記したレーザ光の光入射位置が所定の切替周波数f1(例えば、数十Hz〜数百Hz程度)で周期的に切り替わるように、光入射位置の切替制御を行う。また、ダブルウェッジプリズム14および駆動部161は、ここでは、上記したダブルウェッジプリズム14によるレーザ光の光路変換を利用して、そのような切替制御を行う。このようなレーザ光の光入射位置の切替制御により、以下説明する固有スペックルの形成動作(形成される固有スペックルの種類)もまた、周期的(切替周波数f1)に切り替えられるようになっている。
光学素子15は、上記したレーザ光の光路上に配置された平板状の素子であり、ここでは光源部とフライアイレンズ17との間(具体的には、ダブルウェッジプリズム14とフライアイレンズ17との間)の光路上に配置されている。この光学素子15は、照明光において、後述する干渉パターン(いわゆるスペックルノイズ)を低減するための光学素子であり、上記した光路上を進行するレーザ光がこの光学素子15を通過するようになっている。光学素子15は、複数の分割領域(ここでは2つの分割領域15a,15b)を有している。これらの分割領域15aと分割領域15bとでは、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターン(固有スペックル)がそれぞれ異なるレーザ光を出射するように形成されている。換言すると、分割領域15aを通過(透過)したときと分割領域15bを通過したときとでは、レーザ光において形成される固有の干渉パターンが互いに異なるものとなるように設定されている。なお、レーザ光における固有の干渉パターンに関連する要素としては、例えば、レーザ光における位相、偏光、位置、角度、波長および明るさを挙げることができる。ここでは、分割領域15aと分割領域15bとで、これらのパラメータのうちの少なくとも1つがそれぞれ異なるものとなるように変化させるようにしてもよい。
図2は、光学素子15の平面構成(X−Y平面構成)例を模式的に表したものであり、レーザ光の入射面(光入射面)側からみた平面構成例を示している。この光学素子15では、光入射面および光出射面(X−Y平面)がそれぞれ、上記した複数の分割領域(ここでは上記した2つの分割領域15a,15b)に分割されている。また、この例では、これらの2つの分割領域15a,15bが、X−Y平面内で1次元配列されている。つまり、ここではX軸の正方向に沿って、分割領域15b,15aの順に並んで配置されている。そして、上記した異なる種類(固有)の干渉パターンが、これら2つの分割領域15a,15bを通過したレーザ光において個別に形成されるようになっている。
図3は、光学素子15の断面構成例を模式的に表したものであり、図2中のII−II線(分割領域15a)およびIII−III線(分割領域15b)に沿った矢視断面構成例に対応している。この光学素子15は、その光出射面側に、周期的な波型構造からなる凹凸面を有している。具体的には、光学素子15はその光出射面側に、凸状曲面からなる第1光学面S51と凹状曲面からなる第2光学面S52とを交互に配列(1次元配列)した構造を有している。なお、ここでは、第1光学面S51のピッチをP(+)、第1光学面S51の曲率半径をR(+)、第2光学面S52のピッチをP(−)、第2光学面S52の曲率半径をR(−)として示している。この例では、第1光学面S51のピッチP(+)と、第2光学面S52のピッチP(−)とが、互いに異なっている(ここでは、P(+)>P(−)となっている)。
また、ここでは光学素子15では、これらの第1光学面S51,第2光学面S52はそれぞれ、X軸およびY軸(後述するフライアイレンズ17における単位セルの配列方向)に対して傾斜配置されている。換言すると、第1光学面S51,第2光学面S52の延在方向(光学面延在軸)と、上記した単位セルの配列方向とが、互いに傾斜している。また、ここでは、分割領域15aにおける光学面延在軸と分割領域15bにおける光学面延在軸とが、互いに異なる方向を向いている(互いに直交している)。なお、ここでは一例として、第1光学面S51,第2光学面S52の延在方向とX軸との傾斜角=45°となっている。このように、分割領域15aと分割領域15bとで光学面延在軸が互いに異なる方向を向いている(母線方向が互いに異なっている)ことから、後述するフライアイレンズ17から出射されるレーザ光では、分割領域15aを通過したときと分割領域15bを通過したときとで、互いに独立した干渉パターンが形成されるようになっている。
ここで、この光学素子15において、第1光学面S51は、入射したレーザ光(入射光Lin2)を収束させつつ出射する機能を有する一方、第2光学面S52は、入射したレーザ光(入射光Lin2)を拡散させつつ出射する機能を有している。そして、光学素子15では、第1光学面S51から出射される収束光の光路と、第2光学面S52から出射される発散光の光路とが連続的(疎密的)に変化するように、これらの第1光学面S51と第2光学面S52とが滑らかに接続されている。
駆動部162は、例えば図2中の矢印P2で示したように、光学素子15を駆動する(ここでは、Y軸方向に沿って微小振動させる)ものである。具体的には、ここでは、光学素子15を所定の振動周波数f2(例えば、数十Hz〜数百Hz程度)で周期的に振動させるようになっている。このような駆動部162もまた、前述した駆動部161と同様に、例えば、コイルおよび永久磁石(例えば、Nd,Fe,B等の材料からなる永久磁石)等を含んで構成されている。
フライアイレンズ17は、基板上に複数のレンズ(単位セル)が2次元配置されてなる光学部材(インテグレータ)であり、これらのレンズの配列に応じて入射光束を空間的に分割して出射させるものである。これにより、このフライアイレンズ17からの出射光が均一化される(面内の強度分布が均一化される)ようになっている。つまり、このフライアイレンズ17は、均一化光学部材として機能するものである。
コンデンサレンズ18は、フライアイレンズ17からの出射光を集光し、後述する反射型液晶素子21へ向けて照明光を効率良く導くためのレンズである。
(表示光学系)
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(光変調素子)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。
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(光変調素子)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。
偏光ビームスプリッタ22は、反射型液晶素子21と投射レンズ23との間の光路上に配置されており、特定の偏光(例えばp偏光)を選択的に透過させると共に、他方の偏光(例えばs偏光)を選択的に反射させる光学部材である。これにより、照明装置1(具体的にはコンデンサレンズ18)からの出射光(例えばs偏光)が選択的に反射され、反射型液晶素子21へ入射するようになっている。また、この反射型液晶変調素子21から出射した映像光(例えばp偏光)が選択的に透過し、投射レンズ23側へ入射するようになっている。
反射型液晶素子21は、照明装置1(コンデンサレンズ18)からの出射光を、図示しない表示制御部から供給される映像信号に基づいて変調しつつ反射させることにより、映像光を出射する光変調素子である。このとき、反射型液晶素子21では、入射時と出射時とにおける各偏光状態(例えば、s偏光またはp偏光)が異なるものとなるように、反射がなされる。このような反射型液晶素子21は、例えばLCOS(Liquid Crystal On Silicon)等の液晶素子からなる。
投射レンズ23は、反射型液晶素子21により変調された後に偏光ビームスプリッタ22を介して入射した映像光を、スクリーン30に対して投射(拡大投射)するためのレンズである。
[表示装置3の作用・効果]
(1.表示動作)
この表示装置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、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、ダブルウェッジプリズム14、光学素子15、フライアイレンズ17およびコンデンサレンズ18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17によって、このフライアイレンズ17からの出射光Lout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1から照明光が出射される。
(1.表示動作)
この表示装置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、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、ダブルウェッジプリズム14、光学素子15、フライアイレンズ17およびコンデンサレンズ18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17によって、このフライアイレンズ17からの出射光Lout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1から照明光が出射される。
次いで、この照明光は、偏光ビームスプリッタ22によって選択的に反射され、反射型液晶素子21へ入射する。反射型液晶素子21では、この入射光が映像信号に基づいて変調されつつ反射されることにより、映像光として出射する。ここで、この反射型液晶素子21では、入射時と出射時とにおける各偏光状態が異なるものとなるため、反射型液晶素子21から出射した映像光は選択的に偏光ビームスプリッタ22を透過し、投射レンズ23へと入射する。そして、この入射光(映像光)は、投射レンズ23によって、スクリーン30に対して投射(拡大投射)される。
この際、赤色レーザ11R、緑色レーザ11Gおよび青色レーザ11Bはそれぞれ、時分割的に順次発光(パルス発光)し、各レーザ光(赤色レーザ光,緑色レーザ光,青色レーザ光)を出射する。そして、反射型液晶素子21では、各色成分(赤色成分、緑色成分、青色成分)の映像信号に基づいて、対応する色のレーザ光が時分割的に順次変調される。これにより、映像信号に基づくカラー映像表示が表示装置3においてなされる。
(2.干渉パターンの低減作用)
次に、ダブルウェッジプリズム14および光学素子15の作用(後述する干渉パターンの低減作用)について、詳細に説明する。
次に、ダブルウェッジプリズム14および光学素子15の作用(後述する干渉パターンの低減作用)について、詳細に説明する。
(干渉パターンの発生原理)
最初に、レーザ光に起因した干渉パターン(スペックルノイズ)の発生原理について説明する。
最初に、レーザ光に起因した干渉パターン(スペックルノイズ)の発生原理について説明する。
まず、レーザ光のようなコヒーレント光が拡散面に照射されると、通常の光では見られない斑点上の模様が観察される。このような模様は、スペックル模様(スペックルノイズ)と呼ばれている。このスペックル模様は、拡散面の各点で散乱された光が、面上の微視的な凹凸に応じたランダムな位相関係で干渉し合うために生じるものである。
このように、表示装置3のようにレーザ光源を用いたプロジェクタでは、スクリーン30上において、スペックル模様(干渉パターン)が表示画像に重畳される。したがって、そのままでは人間の眼には強度のランダムノイズとして認識され、表示画質が低下してしまうことになる。
そこで、レーザ光源を用いたプロジェクタにおいて、このような干渉パターンの発生を低減するために、スクリーンを微小振動させる手法が考えられる。一般に、人間の眼および脳は、約20〜50ms内の画像のちらつきは判別できない。つまり、その時間内の画像は眼の中で積分され、平均化されている。したがって、この時間内に、スクリーン上において独立のスペックルパターンを多数重畳させることにより、スペックルノイズを人間の眼の中で気にならない程度に平均化しようとするものである。しかしながら、この手法では大型のスクリーン自体を微小振動させる必要があるため、装置構成が大型化してしまう。また、それとともに、消費電力の増加や騒音の問題などについても懸念される。
(本実施の形態の作用)
これに対して本実施の形態の表示装置3(照明装置1)では、ダブルウェッジプリズム14および光学素子15を用いて、以下のようにして干渉パターンの発生を低減するようにしている。
これに対して本実施の形態の表示装置3(照明装置1)では、ダブルウェッジプリズム14および光学素子15を用いて、以下のようにして干渉パターンの発生を低減するようにしている。
まず、ダブルウェッジプリズム14では、例えば図4(A),(B)に示したように、レーザ光源(赤色レーザ11R、緑色レーザ11Gおよび青色レーザ11B)から出射されたレーザ光(赤色レーザ光,緑色レーザ光,青色レーザ光)が入射光Lin1として入射すると、以下のような光路変換がなされる。すなわち、駆動部161がダブルウェッジプリズム14をX軸方向に沿って微小振動させる(切替周波数f1で振動させる)ことで、入射光Lin1と傾斜面S41,S42との相対的な位置関係に応じて、出射光の光路が切替周波数f1により周期的に切り替わる。
具体的には、例えば図4(A)に示したように、ダブルウェッジプリズム14がX軸の負方向へ向けて変位しているときには、Z軸(光軸Z0)上を進行する入射光Lin1が傾斜面S41側から出射される(出射光Lout11)。このため、この場合には、入射光Lin1の光路が、X軸の正方向へ若干シフトするように光路変換される。
一方、例えば図4(B)に示したように、ダブルウェッジプリズム14がX軸の正方向へ向けて変位しているときには、Z軸上を進行する入射光Lin1が傾斜面S42側から出射される(出射光Lout12)。このため、この場合には、入射光Lin1の光路が、X軸の負方向へ若干シフトするように光路変換される。
このような光路変換がなされることにより、例えば図5(A),(B)に示したように、光学素子15では、入射光Lin2(レーザ光)の光入射位置(光入射領域Ain)が、2つの分割領域15a,15b間で時分割的に切り替わる。具体的には、ここでは、上記した入射光Lin2の光入射位置(光入射領域Ain)が、所定の切替周波数f1で周期的に切り替わる。換言すると、光学素子15の光入射面内において、分割領域15a,15b間を切替周波数f1で、光入射領域Ainが往復運動することになる。
すなわち、例えば上記した図4(A)のように、入射光Lin1の光路がX軸の正方向へ若干シフトするように光路変換されるときには、例えば図5(A)に示したように、入射光Lin2としての出射光Lout11が、分割領域15a側に入射する。つまり、このときには、入射光Lin2の光入射位置(光入射領域Ain)が、分割領域15a側に属することになる。
一方、例えば上記した図4(B)のように、入射光Lin1の光路がX軸の負方向へ若干シフトするように光路変換されるときには、例えば図5(B)に示したように、入射光Lin2としての出射光Lout12が、分割領域15b側に入射する。つまり、このときには、入射光Lin2の光入射位置(光入射領域Ain)が、分割領域15b側に属することになる。
このようにして入射光Lin2(レーザ光)の光入射位置(光入射領域Ain)が切替制御されることで、分割領域15a,15bを通過した後に形成される固有スペックル(固有の干渉パターン)の種類もまた、切替周波数f1にて周期的に切り替えられることになる。つまり、これら分割領域15a,15bでは、入射光Lin2(レーザ光)に基づいて固有スペックルがそれぞれ異なるレーザ光が出射されるため、各分割領域15a,15bから出射したレーザ光同士が時間的に切り替わって互いに重畳されることにより、複数種類の固有スペックルが時間平均される。その結果、本実施の形態の照明装置1では、前述した干渉パターン(スペックルノイズ)の発生が抑えられる。
ここで、図6は、スペックルパターン(固有スペックル)の重畳数Nと、スペックルノイズの相対値との関係の一例を表したものであり、重畳数N=1のときのスペックルノイズの値を1として表している。具体的には、重畳数N=1,2,4,6,8の場合において、乱数計算により求めた値(点で表示)と、実測値(後述するスペックルコントラストCsを用いて求めた値;実線で表示)とをそれぞれ示している。この図6により、固有スペックルの重畳数Nが増加するのに応じて、干渉パターンの平均化の度合いが高まり、スペックルノイズの相対値が(1/√N)の割合で低減していくことが分かる。したがって、固有スペックルの重畳数N、つまり、光学素子15における分割領域の数は、できるだけ多いほうが望ましいと言える。
また、本実施の形態では、前述したように、駆動部162によって光学素子15を所定の振動周波数f2で振動させているため、レーザ光における固有スペックルの時間平均の度合いが更に高まり、干渉パターンの発生が更に低減する。
このとき、例えば図7(A),(B)に示したように、前述した切替周波数f1と振動周波数f2とは、互いに異なる周波数となっている(切替周波数f1≠振動周波数f2)のが望ましい。後述する実施例で示すように、干渉パターンの発生が低減され易いからである。具体的には、図7(A)に示したように、切替周波数f1と比べて振動周波数f2のほうが高い周波数である(切替周波数f1<振動周波数f2)ようにする。あるいは、図7(B)に示したように、切替周波数f1と比べて振動周波数f2のほうが低い周波数である(切替周波数f1>振動周波数f2)ようにする。また、このとき、これらの切替周波数f1と振動周波数f2との関係に起因したビート現象(基本周波数および高調波成分によるビート現象)の発生を抑えるためには、|f1−f2|≧20Hz(あるいは15Hz)という条件式を満たすようにするのが望ましい。このような条件式を満たす場合、上記したビート現象が見えにくくなる(人間の眼に視認されにくくなる)ためである。
また、本実施の形態では、このような手法を用いて干渉パターンの発生を低減させる際に、各レーザ光源から出射されたレーザ光の損失が生じることはない。したがって、光利用効率の向上が図られる。
加えて、本実施の形態では、スクリーン30自体や光学素子などを微小振動させる等の動的な手段を用いることなく、干渉パターン発生の低減が実現される。したがって、装置構成の簡易化・小型化が図られる。
以上のように本実施の形態では、光学素子15へ入射するレーザ光の光入射位置が複数の分割領域15a,15b間で時分割的に切り替わるように切替制御を行うようにしたので、レーザ光における複数種類の固有の干渉パターンを時間平均することができる。よって、レーザ光に起因した干渉パターンの発生を低減する(表示画質を向上させる)ことが可能となる。
また、光学素子15を所定の振動周波数f2で振動させるようにしたので、干渉パターンの発生をより低減する(表示画質をより向上させる)ことが可能となる。
<変形例>
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1〜3)について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1〜3)について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
[変形例1]
図8は、変形例1に係る表示装置(表示装置3A)の全体構成を表すものである。この表示装置3Aも投射型の表示装置であり、照明装置1Aと、この照明装置1Aから出射された照明光(光源光)を用いて映像表示を行うための光学系(表示光学系)とを備えている。つまり、本変形例の表示装置3Aは、上記実施の形態の表示装置3において、照明装置1の代わりに照明装置1Aを設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
図8は、変形例1に係る表示装置(表示装置3A)の全体構成を表すものである。この表示装置3Aも投射型の表示装置であり、照明装置1Aと、この照明装置1Aから出射された照明光(光源光)を用いて映像表示を行うための光学系(表示光学系)とを備えている。つまり、本変形例の表示装置3Aは、上記実施の形態の表示装置3において、照明装置1の代わりに照明装置1Aを設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
照明装置1Aは、赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、青色レーザ11B、レンズ12R,12G,12B、ダイクロイックプリズム131,132、ダブルウェッジプリズム14、光学素子15、駆動部161、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。すなわち、この照明装置1Aは、照明装置1において駆動部162を省いた(設けないようにした)ものに対応し、他の構成は同様となっている。
このように表示装置3A(照明装置1A)では、駆動部162が設けられていないため、表示装置3(照明装置1)とは異なり、光学素子15が所定の振動周波数f2で振動しないようになっている。
このような構成の本変形例においても、基本的には上記実施の形態の表示装置3(照明装置1)と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、光学素子15へ入射するレーザ光の光入射位置が複数の分割領域15a,15b間で時分割的に切り替わるように切替制御を行うようにしたので、レーザ光における複数種類の固有の干渉パターンを時間平均することができ、レーザ光に起因した干渉パターンの発生を低減する(表示画質を向上させる)ことが可能となる。
[変形例2,3]
図9は、変形例2に係る表示装置(表示装置3B)の全体構成を表すものである。この表示装置3Bも投射型の表示装置であり、照明装置1Bと、この照明装置1Bから出射された照明光(光源光)を用いて映像表示を行うための光学系(表示光学系)とを備えている。つまり、本変形例の表示装置3Bは、上記実施の形態の表示装置3において、照明装置1の代わりに照明装置1Bを設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
図9は、変形例2に係る表示装置(表示装置3B)の全体構成を表すものである。この表示装置3Bも投射型の表示装置であり、照明装置1Bと、この照明装置1Bから出射された照明光(光源光)を用いて映像表示を行うための光学系(表示光学系)とを備えている。つまり、本変形例の表示装置3Bは、上記実施の形態の表示装置3において、照明装置1の代わりに照明装置1Bを設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
照明装置1Bは、赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、青色レーザ11B、レンズ12R,12G,12Bおよびダイクロイックプリズム131,132を含む光源ユニット10と、スキャンミラー14Bと、光学素子15と、駆動部161,162と、フライアイレンズ17と、コンデンサレンズ18とを備えている。すなわち、この照明装置1Bは、照明装置1において、ダブルウェッジプリズム14および駆動部162の代わりに、スキャンミラー14Bおよび駆動部163をそれぞれ設けたものに対応し、他の構成は同様となっている。
スキャンミラー14Bは、光源ユニット10と光学素子15との間の光路上(レーザ光の光路上)に配置されており、この光源ユニット10から出射されたレーザ光(入射光Lin1)を反射させ、光学素子15側へと入射させるための光反射素子(反射ミラー)である。このスキャンミラー14Bもまた、ダブルウェッジプリズム14と同様に、入射したレーザ光の光路変換を行う素子(光路変換素子)である。
駆動部163は、例えば図9中の矢印P3で示したように、スキャンミラー14Bを回動させる(ここでは、Z−X面内で微小角度にて回動させる)ものであり、本開示における「回動制御部」の一具体例に対応している。
ここで、これらのスキャンミラー14Bおよび駆動部163が、本開示における「切替制御部」の一具体例に対応している。つまり、ダブルウェッジプリズム14および駆動部161と同様に、スキャンミラー14Bおよび駆動部163は、光学素子15へ入射するレーザ光(入射光Lin2)の光入射位置が複数の分割領域15a,15b間で時分割的に切り替わるように、その光入射位置の切替制御を行う。具体的には、スキャンミラー14Bおよび駆動部163は、ここでは、上記したレーザ光の光入射位置が前述した切替周波数f1にて周期的に切り替わるように、光入射位置の切替制御を行う。また、スキャンミラー14Bおよび駆動部163は、ここでは、上記したスキャンミラー14Bによるレーザ光の光路変換を利用して、そのような切替制御を行う。
このような構成の本変形例においても、基本的には上記実施の形態の表示装置3(照明装置1)と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、光学素子15へ入射するレーザ光の光入射位置が複数の分割領域15a,15b間で時分割的に切り替わるように切替制御を行うようにしたので、レーザ光における複数種類の固有の干渉パターンを時間平均することができ、レーザ光に起因した干渉パターンの発生を低減する(表示画質を向上させる)ことが可能となる。
なお、例えば図10に示した変形例3に係る表示装置3Cのように、前述した変形例1に係る表示装置1Aと同様に、光学素子15が所定の振動周波数f2で振動しないようにしてもよい。すなわち、この表示装置3Cにおける照明装置1Cは、上記した変形例2における照明装置1Bにおいて、駆動部162を省いた(設けないようにした)ものに対応している。このような構成の変形例3においても、基本的には変形例2と同様の作用により同様の効果を得ることが可能となる。
<実施例>
続いて、上記実施の形態および各変形例(変形例1〜3)に係る具体的な実施例(実施例1〜4)について説明する。
続いて、上記実施の形態および各変形例(変形例1〜3)に係る具体的な実施例(実施例1〜4)について説明する。
(測定系の構成)
図11は、実施例1〜4に係る干渉パターンの測定系の構成を模式的に表したものである。この測定系は、赤色レーザ11R,レンズ12Rを有する光源ユニット10、スキャンミラー14B、光学素子15、駆動部162,163、フライアイレンズ17、テレセントリック光学系41、矩形状の開口(アパーチャ)42および投射レンズ23と、スクリーン30と、CCD(Charge Coupled Device)432および撮像レンズ431を有する撮像装置43と、を備えている。なお、この測定系において、光源ユニット10、開口42、投射レンズ23、駆動部162,163、スクリーン30上に投影される投影像、および撮像装置43についての詳細構成は、以下の通りである。
図11は、実施例1〜4に係る干渉パターンの測定系の構成を模式的に表したものである。この測定系は、赤色レーザ11R,レンズ12Rを有する光源ユニット10、スキャンミラー14B、光学素子15、駆動部162,163、フライアイレンズ17、テレセントリック光学系41、矩形状の開口(アパーチャ)42および投射レンズ23と、スクリーン30と、CCD(Charge Coupled Device)432および撮像レンズ431を有する撮像装置43と、を備えている。なお、この測定系において、光源ユニット10、開口42、投射レンズ23、駆動部162,163、スクリーン30上に投影される投影像、および撮像装置43についての詳細構成は、以下の通りである。
・光源ユニット10:赤色レーザ光Lr(平行光)の波長=632nm,Lrの径φ=2mm、連続発光(または非連続(パルス)発光)
・開口42:アスペクト比=16:9
・投射レンズ23:Fナンバー=2.0,焦点距離=5mm
・駆動部162:振動時の振幅=0.3mm(Y軸方向)、振動周波数f2=90Hz(または0Hz:非駆動時)
・駆動部163:切替周波数f1=40Hz,120Hz
・投影像:25インチ
・撮像装置43:解像度=1392ピクセル(X軸方向)×1040ピクセル(Y軸方向),サイズ=2/3インチ,Fナンバー=16,焦点距離=50mm,撮影距離=933mm
・開口42:アスペクト比=16:9
・投射レンズ23:Fナンバー=2.0,焦点距離=5mm
・駆動部162:振動時の振幅=0.3mm(Y軸方向)、振動周波数f2=90Hz(または0Hz:非駆動時)
・駆動部163:切替周波数f1=40Hz,120Hz
・投影像:25インチ
・撮像装置43:解像度=1392ピクセル(X軸方向)×1040ピクセル(Y軸方向),サイズ=2/3インチ,Fナンバー=16,焦点距離=50mm,撮影距離=933mm
また、スクリーン30上の投影像における投影領域51と、撮像装置43による測定領域(撮影領域)52との位置関係は、例えば図12に示したようになっている。具体的には、以下の(1)式により規定されるスペックルコントラストCs(干渉パターンの発生程度を示す指標)の測定条件(輝度プロファイル)は、以下のようになっている。
Cs=(σ/I) ……(1)
(σ:輝度分布(強度分布)の標準偏差、I:輝度分布の平均値)
Cs=(σ/I) ……(1)
(σ:輝度分布(強度分布)の標準偏差、I:輝度分布の平均値)
(測定条件)
・測定数値:輝度階調
・測定領域52:投影領域51におけるX軸方向,Y軸方向の各々についての中心部分
・計測方向:測定領域52内におけるX軸方向,Y軸方向の2方向
・測定数値:輝度階調
・測定領域52:投影領域51におけるX軸方向,Y軸方向の各々についての中心部分
・計測方向:測定領域52内におけるX軸方向,Y軸方向の2方向
(各実施例および各比較例における設定条件)
また、以下説明する各実施例(実施例1〜4)および各比較例(比較例1,2)における設定条件は、以下の通りである。
また、以下説明する各実施例(実施例1〜4)および各比較例(比較例1,2)における設定条件は、以下の通りである。
・比較例1:図11に示した測定系において、スキャンミラー14Bを設けないようにした例
(連続発光、切替周波数f1=0Hz(非駆動)、振動周波数f2=90Hz)
・比較例2:図11に示した測定系において、スキャンミラー14Bおよび光学素子15の双方を設けないようにした例
(連続発光、切替周波数f1=0Hz、振動周波数f2=0Hz)
(連続発光、切替周波数f1=0Hz(非駆動)、振動周波数f2=90Hz)
・比較例2:図11に示した測定系において、スキャンミラー14Bおよび光学素子15の双方を設けないようにした例
(連続発光、切替周波数f1=0Hz、振動周波数f2=0Hz)
・実施例1:(連続発光、切替周波数f1=40Hz、振動周波数f2=0Hz(非駆動))
・実施例2:(連続発光、切替周波数f1=120Hz、振動周波数f2=90Hz)
・実施例3:(連続発光、切替周波数f1=40Hz、振動周波数f2=90Hz)
・実施例4:(非連続発光(発光周波数f0=120Hz)、切替周波数f1=20Hz、振動周波数f2=400Hz)
・実施例2:(連続発光、切替周波数f1=120Hz、振動周波数f2=90Hz)
・実施例3:(連続発光、切替周波数f1=40Hz、振動周波数f2=90Hz)
・実施例4:(非連続発光(発光周波数f0=120Hz)、切替周波数f1=20Hz、振動周波数f2=400Hz)
(タイミング波形)
図13〜図17はそれぞれ、比較例1(図13)、実施例3(図14〜図16)および実施例4(図17)における各種のタイミング波形を表したものである。
図13〜図17はそれぞれ、比較例1(図13)、実施例3(図14〜図16)および実施例4(図17)における各種のタイミング波形を表したものである。
まず、図13(A),(B)に示した比較例1では、レーザ光線の角度の時間変化が、光学素子15の振動周波数f2(=90Hz)のみに対応した波形となっている。
これに対し、図14(A)〜(C)に示した実施例3では、レーザ光線の角度の時間変化が、光学素子15の振動周波数f2(=90Hz)と、スキャンミラー14Bの回動による切替周波数f1(=40Hz)との双方に対応した波形となっている。すなわち、レーザ光線の角度の時間変化が、高周波波形(振動周波数f2に対応した波形)と低周波波形(切替周波数f1に対応した波形)との合成波となる。また、以下説明するように、光学素子15における2つの分割領域15a,15bに対応して、レーザ光線の角度が「+(正)」側の値となる場合と「−(負)」側の値となる場合とで2種類の固有スペックルが存在し、それらが時間的に重畳されることになる。
ここで、図15(A)〜(C)は、上記実施例3において、分割領域15aにおける入射光Lin2(光入射領域Ain)のビーム占有比率が0.5以上の場合を有効としたときのレーザ光線の角度の時間変化を示したものである。一方、図16(A)〜(C)は、上記実施例3において、分割領域15bにおける入射光Lin2(光入射領域Ain)のビーム占有比率が0.5以上の場合を有効としたときのレーザ光線の角度の時間変化を示したものである。このように、分割領域15aに対応してレーザ光線の角度が「+」側の値となる場合と、分割領域15bに対応してレーザ光線の角度が「−」側の値となる場合とが、時分割で周期的(交互)に切り替わり、2種類の固有スペックルが時間的に重畳されることが分かる。
また、図17(A)〜(D)に示した実施例4では、上記実施例2,3の設定に加え、光源ユニット10における非連続(パルス)発光(発光周波数f0=120Hz)がなされていることから、レーザ光線の角度の時間変化が以下のような波形となっている。すなわち、このレーザ光線の角度の時間変化も非連続な波形となり、高周波波形(振動周波数f2に対応した波形)と低周波波形(切替周波数f1に対応した波形)との合成波が、時間的に非連続なもの(とびとびの波形)となっている。このため、分割領域15aに対応してレーザ光線の角度が「+」側の値となる場合(3種類の固有スペックル)と、分割領域15bに対応してレーザ光線の角度が「−」側の値となる場合(3種類の固有スペックル)とが、時分割で周期的に切り替わり、合計6種類の固有スペックルが時間的に重畳されていることが分かる。つまり、この実施例4は、前述した固有スペックルの重畳数N=6の場合に相当するため、重畳数N=1の場合と比べ、スペックルノイズが(1/√6)の割合で低減することが分かる。
(干渉パターンの測定結果)
図18(A),(B)はそれぞれ、比較例2に係る干渉パターンの測定結果を表したものである。一方、図18(C),(D)はそれぞれ、実施例1に係る干渉パターンの測定結果を表したものである。また、図19(A),(B)はそれぞれ、実施例2に係る干渉パターンの測定結果を表したものであり、図19(C),(D)はそれぞれ、実施例3に係る干渉パターンの測定結果を表したものである。具体的には、図18(A),図18(C),図19(A),図19(C)はそれぞれ、計測方向がX軸方向である場合の測定結果であり、X軸方向の画素数(撮像画素数)と撮像信号の強度(輝度)との関係を示している。一方、図18(B),図18(D),図19(B),図19(D)はそれぞれ、計測方向がY軸方向である場合の測定結果であり、Y軸方向の画素数(撮像画素数)と撮像信号の強度(輝度)との関係を示している。
図18(A),(B)はそれぞれ、比較例2に係る干渉パターンの測定結果を表したものである。一方、図18(C),(D)はそれぞれ、実施例1に係る干渉パターンの測定結果を表したものである。また、図19(A),(B)はそれぞれ、実施例2に係る干渉パターンの測定結果を表したものであり、図19(C),(D)はそれぞれ、実施例3に係る干渉パターンの測定結果を表したものである。具体的には、図18(A),図18(C),図19(A),図19(C)はそれぞれ、計測方向がX軸方向である場合の測定結果であり、X軸方向の画素数(撮像画素数)と撮像信号の強度(輝度)との関係を示している。一方、図18(B),図18(D),図19(B),図19(D)はそれぞれ、計測方向がY軸方向である場合の測定結果であり、Y軸方向の画素数(撮像画素数)と撮像信号の強度(輝度)との関係を示している。
まず、図18(A)〜(D)により、比較例2(スペックルコントラストCs=0.46)と比べて実施例1(Cs=0.39)のほうが、干渉パターンの発生程度が小さくなり(Csの値が小さくなり)、表示画質が向上していることが分かる。つまり、スキャンミラー14Bおよび光学素子15の双方が設けられていない比較例2と比べ、スキャンミラー14Bおよび光学素子15をそれぞれ設け、光学素子15へのレーザ光の入射位置の切替制御を行っている実施例1では、スペックルノイズが低減することが確認された。
また、図19(A)〜(D)により、実施例2(Cs=0.28)および実施例3(Cs=0.26)においてもそれぞれ、比較例2と比べて干渉パターンの発生程度が小さくなり、表示画質が向上していることが分かる。つまり、これらの実施例2,3においても上記実施例1と同様に、光学素子15へのレーザ光の入射位置の切替制御を行っているため、スペックルノイズが低減することが確認された。
特に、これらの実施例2,3ではそれぞれ、切替周波数f1による切替制御に加え、振動周波数f2による光学素子15の振動もなされることから、前述した理由により、実施例1と比べて干渉パターンの発生程度がより小さくなっている。つまり、実施例2,3では、実施例1と比べてスペックルノイズがより低減し、表示画質がより向上することが確認された。
加えて、実施例3(Cs=0.26)では実施例2(Cs=0.28)と比べ、干渉パターンの発生程度が若干小さくなっていることが分かる。つまり、実施例3では、実施例2と比べてスペックルノイズが更に低減し、表示画質が更に向上することが確認された。これらの実施例2,3により、ここでは、切替周波数f1と比べて振動周波数f2のほうが高い周波数である(切替周波数f1<振動周波数f2)場合には、切替周波数f1と比べて振動周波数f2のほうが低い周波数である(切替周波数f1>振動周波数f2)場合よりも望ましいと言える。
<その他の変形例>
以上、実施の形態、変形例および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
以上、実施の形態、変形例および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、本開示における「切替制御部(光路変換素子)」および「光学素子」の構成例や配置例、動作例については、上記実施の形態等で説明したものには限られず、他の構成例や配置例、動作例としてもよい。具体的には、例えば光学素子における「分割領域」の個数については2個以上であればよく、特に限定されない。また、この分割領域の配列手法についても特に限定されず、上記実施の形態等で説明した1次元配列の他、例えば、2次元配列(マトリクス配列)としたり、放射状に配列したり、周状に配列したりしてもよい。更に、レーザ光の光入射位置の切替制御についても、上記実施の形態等で説明した手法には限られず、例えば、非周期的な手法を用いた時分割的な切替制御や、光路変換以外の手法を用いた切替制御、切替周波数f1と振動周波数f2とを等しくした(f1=f2)切替制御等であってもよい。
また、上記実施の形態等では、複数種類(赤色用,緑色用,青色用)の光源がいずれもレーザ光源である場合について説明したが、この場合には限られず、複数種類の光源のうちの少なくとも1つがレーザ光源であればよい。すなわち、光源部内に、レーザ光源と他の光源(例えばLED等)とを組み合わせて設けるようにしてもよい。
更に、上記実施の形態等では、光変調素子が反射型の液晶素子である場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られず、例えば透過型の液晶素子であってもよく、更には、液晶素子以外の光変調素子(DMD(Digital Mirror Device)等)であってもよい。
加えて、上記実施の形態等では、異なる波長の光を発する3種類の光源を用いた場合について説明したが、例えば3種類の光源ではなく、1種類や2種類,4種類以上の光源を用いるようにしてもよい。
また、上記実施の形態等では、照明装置および表示装置の各構成要素(光学系)を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。具体的には、例えばダイクロイックプリズム131,132の代わりに、ダイクロイックミラーを設けるようにしてもよい。同様に、前述した均一化光学部材として、上記実施の形態等で説明したフライアイレンズ14以外の光学部材(例えば、ロッドインテグレータなど)を用いてもよい。
更に、上記実施の形態等では、光変調素子により変調された光をスクリーンに投射する投射光学系(投影レンズ)を備え、投射型の表示装置として構成されている場合について説明したが、本技術は、直視型の表示装置などにも適用することが可能である。
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
(1)
レーザ光源を含む光源部と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光路上に配設され、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光を出射する複数の分割領域を有する光学素子と、
前記光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が前記複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、前記光入射位置の切替制御を行う切替制御部と
を備えた照明装置。
(2)
前記切替制御部は、前記光入射位置が所定の切替周波数で周期的に切り替わるように、前記切替制御を行う
上記(1)に記載の照明装置。
(3)
前記光学素子を所定の振動周波数で振動させる駆動部を備えた
上記(2)に記載の照明装置。
(4)
前記切替周波数と前記振動周波数とが、互いに異なる周波数である
上記(3)に記載の照明装置。
(5)
前記切替周波数と比べて前記振動周波数のほうが高い周波数である
上記(4)に記載の照明装置。
(6)
前記切替周波数と比べて前記振動周波数のほうが低い周波数である
上記(4)に記載の照明装置。
(7)
前記切替制御部は、入射するレーザ光の光路変換を行うことによって前記切替制御を行う
上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の照明装置。
(8)
前記切替制御部は、前記光路変換を行う光路変換素子を含んで構成されている
上記(7)に記載の照明装置。
(9)
前記切替制御部は、前記光路変換素子としての複数の傾斜面を有するプリズムと、前記プリズムを振動させる振動制御部とを有する
上記(8)に記載の照明装置。
(10)
前記切替制御部は、前記光路変換素子としての反射ミラーと、前記反射ミラーを回動させる回動制御部とを有する
上記(8)に記載の照明装置。
(11)
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光学面と
を有する上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の照明装置。
(12)
前記第1光学面が凸状の曲面であり、前記第2光学面が凹状の曲面である
上記(11)に記載の照明装置。
(13)
前記光源部は、赤色光、緑色光または青色光を発する3種類の光源を有する
上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の照明装置。
(14)
前記3種類の光源のうちの少なくとも1つが、前記レーザ光源である
上記(13)に記載の照明装置。
(15)
前記レーザ光源は、非連続発光する
上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の照明装置。
(16)
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
を備え、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光路上に配設され、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光を出射する複数の分割領域を有する光学素子と、
前記光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が前記複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、前記光入射位置の切替制御を行う切替制御部と
を有する表示装置。
(17)
前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
上記(16)に記載の表示装置。
(18)
前記光変調素子が液晶素子である
上記(16)または(17)に記載の表示装置。
(1)
レーザ光源を含む光源部と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光路上に配設され、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光を出射する複数の分割領域を有する光学素子と、
前記光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が前記複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、前記光入射位置の切替制御を行う切替制御部と
を備えた照明装置。
(2)
前記切替制御部は、前記光入射位置が所定の切替周波数で周期的に切り替わるように、前記切替制御を行う
上記(1)に記載の照明装置。
(3)
前記光学素子を所定の振動周波数で振動させる駆動部を備えた
上記(2)に記載の照明装置。
(4)
前記切替周波数と前記振動周波数とが、互いに異なる周波数である
上記(3)に記載の照明装置。
(5)
前記切替周波数と比べて前記振動周波数のほうが高い周波数である
上記(4)に記載の照明装置。
(6)
前記切替周波数と比べて前記振動周波数のほうが低い周波数である
上記(4)に記載の照明装置。
(7)
前記切替制御部は、入射するレーザ光の光路変換を行うことによって前記切替制御を行う
上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の照明装置。
(8)
前記切替制御部は、前記光路変換を行う光路変換素子を含んで構成されている
上記(7)に記載の照明装置。
(9)
前記切替制御部は、前記光路変換素子としての複数の傾斜面を有するプリズムと、前記プリズムを振動させる振動制御部とを有する
上記(8)に記載の照明装置。
(10)
前記切替制御部は、前記光路変換素子としての反射ミラーと、前記反射ミラーを回動させる回動制御部とを有する
上記(8)に記載の照明装置。
(11)
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光学面と
を有する上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の照明装置。
(12)
前記第1光学面が凸状の曲面であり、前記第2光学面が凹状の曲面である
上記(11)に記載の照明装置。
(13)
前記光源部は、赤色光、緑色光または青色光を発する3種類の光源を有する
上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の照明装置。
(14)
前記3種類の光源のうちの少なくとも1つが、前記レーザ光源である
上記(13)に記載の照明装置。
(15)
前記レーザ光源は、非連続発光する
上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の照明装置。
(16)
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
を備え、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光路上に配設され、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光を出射する複数の分割領域を有する光学素子と、
前記光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が前記複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、前記光入射位置の切替制御を行う切替制御部と
を有する表示装置。
(17)
前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
上記(16)に記載の表示装置。
(18)
前記光変調素子が液晶素子である
上記(16)または(17)に記載の表示装置。
1,1A〜1C…照明装置、10…光源ユニット、11R…赤色レーザ、11G…緑色レーザ、11B…青色レーザ、12R,12G,12B…レンズ、131,132…ダイクロイックプリズム、14…ダブルウェッジプリズム、14B…スキャンミラー、15…光学素子、15a,15b…分割領域、161,162…駆動部、17…フライアイレンズ、18…コンデンサレンズ、21…反射型液晶素子、22…偏光ビームスプリッタ、23…投射レンズ、3,3A〜3C…表示装置、30…スクリーン、Z0…光軸、Lin1,Lin2…入射光、Lout11,Lout12…出射光、S41,S42…傾斜面、S51…第1光学面(凸状曲面)、S52…第2光学面(凹状曲面、)、Ain…光入射領域、f0…発光周波数、f1…切替周波数、f2…振動周波数。
Claims (18)
- レーザ光源を含む光源部と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光路上に配設され、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光を出射する複数の分割領域を有する光学素子と、
前記光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が前記複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、前記光入射位置の切替制御を行う切替制御部と
を備えた照明装置。 - 前記切替制御部は、前記光入射位置が所定の切替周波数で周期的に切り替わるように、前記切替制御を行う
請求項1に記載の照明装置。 - 前記光学素子を所定の振動周波数で振動させる駆動部を備えた
請求項2に記載の照明装置。 - 前記切替周波数と前記振動周波数とが、互いに異なる周波数である
請求項3に記載の照明装置。 - 前記切替周波数と比べて前記振動周波数のほうが高い周波数である
請求項4に記載の照明装置。 - 前記切替周波数と比べて前記振動周波数のほうが低い周波数である
請求項4に記載の照明装置。 - 前記切替制御部は、入射するレーザ光の光路変換を行うことによって前記切替制御を行う
請求項1に記載の照明装置。 - 前記切替制御部は、前記光路変換を行う光路変換素子を含んで構成されている
請求項7に記載の照明装置。 - 前記切替制御部は、前記光路変換素子としての複数の傾斜面を有するプリズムと、前記プリズムを振動させる振動制御部とを有する
請求項8に記載の照明装置。 - 前記切替制御部は、前記光路変換素子としての反射ミラーと、前記反射ミラーを回動させる回動制御部とを有する
請求項8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光学面と
を有する請求項1に記載の照明装置。 - 前記第1光学面が凸状の曲面であり、前記第2光学面が凹状の曲面である
請求項11に記載の照明装置。 - 前記光源部は、赤色光、緑色光または青色光を発する3種類の光源を有する
請求項1に記載の照明装置。 - 前記3種類の光源のうちの少なくとも1つが、前記レーザ光源である
請求項13に記載の照明装置。 - 前記レーザ光源は、非連続発光する
請求項1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
を備え、
前記照明装置は、
レーザ光源を含む光源部と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光路上に配設され、入射するレーザ光に基づいて固有の干渉パターンがそれぞれ異なるレーザ光を出射する複数の分割領域を有する光学素子と、
前記光学素子へ入射するレーザ光の光入射位置が前記複数の分割領域間で時分割的に切り替わるように、前記光入射位置の切替制御を行う切替制御部と
を有する表示装置。 - 前記光変調素子により変調された照明光を被投射面に対して投射する投射光学系を更に備えた
請求項16に記載の表示装置。 - 前記光変調素子が液晶素子である
請求項16に記載の表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012189698A JP2014048377A (ja) | 2012-08-30 | 2012-08-30 | 表示装置および照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2012189698A JP2014048377A (ja) | 2012-08-30 | 2012-08-30 | 表示装置および照明装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=50608139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012189698A Pending JP2014048377A (ja) | 2012-08-30 | 2012-08-30 | 表示装置および照明装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2014048377A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014139655A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-31 | Ricoh Co Ltd | 2次元画像表示装置および2次元画像表示装置用の光走査装置及び被走査面素子 |
JP2017003758A (ja) * | 2015-06-10 | 2017-01-05 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP2020514825A (ja) * | 2017-03-21 | 2020-05-21 | マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. | 空間光変調器を照明するための方法、デバイス、およびシステム |
US11480861B2 (en) | 2017-03-21 | 2022-10-25 | Magic Leap, Inc. | Low-profile beam splitter |
-
2012
- 2012-08-30 JP JP2012189698A patent/JP2014048377A/ja active Pending
Cited By (6)
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US11567320B2 (en) | 2017-03-21 | 2023-01-31 | Magic Leap, Inc. | Methods, devices, and systems for illuminating spatial light modulators |
US11835723B2 (en) | 2017-03-21 | 2023-12-05 | Magic Leap, Inc. | Methods, devices, and systems for illuminating spatial light modulators |
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