JP2014194472A - Microlens array, optical modulator, and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロレンズアレイ、光変調装置、及びプロジェクターに関する。 The present invention relates to a microlens array, a light modulation device, and a projector.
従来より、光源から射出された照明光により光変調素子を照明し、その光変調素子により変調されて射出された画像光を投射光学系によりスクリーンに拡大投射するプロジェクターが広く知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a projector that illuminates a light modulation element with illumination light emitted from a light source and enlarges and projects the image light modulated and emitted by the light modulation element onto a screen by a projection optical system is widely known.
このようなプロジェクターの光源には、超高圧水銀ランプなどの放電ランプが従来より用いられている。一方、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、ランプから放射される紫外線が液晶ライトバルブを劣化させるなどの課題がある。 As a light source of such a projector, a discharge lamp such as an ultrahigh pressure mercury lamp has been conventionally used. On the other hand, this type of discharge lamp has problems such as a relatively short life, difficult to light instantaneously, and ultraviolet rays emitted from the lamp deteriorate the liquid crystal light bulb.
そこで、放電ランプに代わるプロジェクター用の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーなどのレーザー光源が注目されている。レーザー光源は、従来の放電ランプに比べて、小型化が図れることや、色再現性に優れること、瞬時点灯が可能であること、長寿命であることなどの利点を有している。 Therefore, a laser light source such as a semiconductor laser that can obtain light with high luminance and high output has attracted attention as a light source for a projector that can replace a discharge lamp. Compared with a conventional discharge lamp, the laser light source has advantages such as miniaturization, excellent color reproducibility, instant lighting, and long life.
一方、レーザー光源が発するレーザー光は、コヒーレント(可干渉)光であるため、プロジェクター用の光源として用いた場合、スクリーン上に干渉によって生じたスペックルと呼ばれる斑点模様が表示され、表示品質を低下させる原因となる。 On the other hand, the laser light emitted from the laser light source is coherent (coherent) light, so when used as a light source for a projector, speckle patterns called speckles caused by interference are displayed on the screen, degrading display quality. Cause it.
このため、従来のプロジェクターでは、例えば拡散光学素子を用いて、投射光学系の射出瞳面における光強度の空間分布を均一化することによって、上述したスペックルの発生による表示品質の低下(いわゆるスペックルノイズ)を低減することが行われている(例えば、特許文献1を参照。)。 For this reason, in conventional projectors, for example, using a diffusing optical element, the spatial distribution of the light intensity on the exit pupil plane of the projection optical system is made uniform, thereby reducing the display quality due to the generation of speckles described above (so-called specs). (See, for example, Patent Document 1).
一方、プロジェクターにおいて表示品質に優れた明るい映像表示を行うためには、光変調素子の複数の画素が配列された画像形成領域に対して、照明光を効率良く入射させる必要がある。 On the other hand, in order to perform bright video display with excellent display quality in a projector, it is necessary to efficiently make illumination light incident on an image forming region in which a plurality of pixels of a light modulation element are arranged.
しかしながら、従来のプロジェクターでは、画像形成領域のうち画像光の形成に寄与しない領域、例えば隣り合う画素の間や、画素内のマスク層で覆われた遮光部分などにも照明光が入射することになる。したがって、このような領域に照明光が入射する分だけ照明光の利用効率が悪くなるといった問題があった。 However, in a conventional projector, illumination light is incident on an image forming area that does not contribute to image light formation, for example, between adjacent pixels or a light-shielding portion covered with a mask layer in the pixel. Become. Therefore, there is a problem that the use efficiency of the illumination light is deteriorated by the amount of illumination light incident on such a region.
そこで、複数のマイクロレンズが二次元的に配列されたマイクロレンズアレイを用いて、画像形成領域の各画素に対して照明光を効率良く入射させることが行われている(例えば、特許文献2を参照。)。 In view of this, illumination light is efficiently incident on each pixel in the image forming region using a microlens array in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged (for example, see Patent Document 2). reference.).
具体的に、このマイクロレンズアレイは、複数の画素に対応した位置に複数のマイクロレンズがそれぞれ位置するように、画像形成領域の面上に取り付けられている。これにより、画像形成領域の各画素に対して各マイクロレンズにより集光された照明光を入射させることができる。 Specifically, this microlens array is attached on the surface of the image forming region so that a plurality of microlenses are positioned at positions corresponding to a plurality of pixels, respectively. Thereby, the illumination light condensed by each microlens can be made incident on each pixel in the image forming area.
ところで、従来のマイクロレンズアレイは、画像形成領域の各画素に対して照明光を効率良く入射させるためのものである。したがって、上述したスペックルノイズを低減するためには、投射光学系の射出瞳面における光強度の空間分布を均一化するための光学素子を別途設ける必要があった。しかしながら、このような光学素子を追加した場合には、プロジェクターの小型(軽量)化だけでなく、コスト面でも不利となってしまう。 By the way, the conventional microlens array is for making illumination light efficiently enter each pixel in the image forming region. Therefore, in order to reduce the speckle noise described above, it is necessary to separately provide an optical element for making the spatial distribution of the light intensity on the exit pupil plane of the projection optical system uniform. However, when such an optical element is added, not only the projector is reduced in size (light weight) but also in terms of cost.
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、スペックルノイズを低減することが可能なマイクロレンズアレイ、並びに、そのようなマイクロレンズアレイを備えた光変調装置、並びに、そのような光変調装置を備えたプロジェクターを提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, a microlens array capable of reducing speckle noise, a light modulation device including such a microlens array, and Another object of the present invention is to provide a projector including such a light modulation device.
上記目的を達成するために、本発明に係るマイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズが二次元的に配列されたマイクロレンズアレイであって、前記複数のマイクロレンズのうち一のマイクロレンズの光軸を含む断面において、前記一のマイクロレンズの形状は、曲線状の部分と略直線状の部分とを含むことを特徴とする。 To achieve the above object, a microlens array according to the present invention is a microlens array in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged, and an optical axis of one microlens among the plurality of microlenses. In the cross section including the first microlens, the shape of the one microlens includes a curved portion and a substantially linear portion.
上記マイクロレンズアレイの構成によれば、投射光学系の射出瞳面における光強度の空間分布を均一化することができるため、スペックルの発生を抑制することができる。 According to the configuration of the microlens array, the spatial distribution of the light intensity on the exit pupil plane of the projection optical system can be made uniform, so that speckle generation can be suppressed.
また、前記曲線状の部分は、前記一のマイクロレンズの頂部と前記略直線状の部分との間に設けられていることが好ましい。 Further, it is preferable that the curved portion is provided between a top portion of the one microlens and the substantially linear portion.
この構成によれば、投射光学系の射出瞳面における光強度の空間分布を均一化することができるため、スペックルの発生を抑制することができる。 According to this configuration, since the spatial distribution of the light intensity on the exit pupil plane of the projection optical system can be made uniform, the generation of speckle can be suppressed.
また、前記一のマイクロレンズの底面に対する前記略直線状の部分の傾斜角は、30°以上50°以下であることが好ましい。 The inclination angle of the substantially linear portion with respect to the bottom surface of the one microlens is preferably 30 ° or more and 50 ° or less.
この構成によれば、スペックルの発生を抑制しながら、各マイクロレンズにより集光される光の利用効率を高めることができる。 According to this configuration, it is possible to increase the utilization efficiency of light collected by each microlens while suppressing generation of speckle.
また、前記マイクロレンズは、前記光軸を中心に前記曲線状の部分を回転させることによって得られる曲面部と、前記光軸を中心に前記略直線状の部分を回転させることによって得られる斜面部と、を含む屈折面を備え、前記曲面部が前記斜面部と連続していることが好ましい。 The microlens has a curved surface portion obtained by rotating the curved portion around the optical axis, and a slope portion obtained by rotating the substantially linear portion around the optical axis. It is preferable that the curved surface portion is continuous with the slope portion.
この構成によれば、投射光学系の射出瞳面における光強度の空間分布を均一化することができるため、スペックルの発生を抑制することができる。 According to this configuration, since the spatial distribution of the light intensity on the exit pupil plane of the projection optical system can be made uniform, the generation of speckle can be suppressed.
また、本発明に係る光変調装置は、上記何れかのマイクロレンズアレイと、複数の画素が配列された画像形成領域を有する光変調素子と、を備え、前記マイクロレンズアレイは、前記複数の画素のうち一の画素に前記一のマイクロレンズが対応するように設けられていることを特徴とする。 The light modulation device according to the present invention includes any one of the above-described microlens arrays and a light modulation element having an image forming region in which a plurality of pixels are arranged, and the microlens array includes the plurality of pixels. Among these, the one microlens is provided so as to correspond to one pixel.
上記光変調装置の構成によれば、投射光学系の射出瞳面における光強度の空間分布を均一化することができる。そのため、スペックルの発生を抑制するとともに、各マイクロレンズにより集光される光を画像形成領域の各画素に対して効率良く入射させることができる。 According to the configuration of the light modulation device, the spatial distribution of the light intensity on the exit pupil plane of the projection optical system can be made uniform. Therefore, generation of speckle can be suppressed and light condensed by each microlens can be efficiently incident on each pixel in the image forming area.
また、本発明に係るプロジェクターは、照明光を照射する照明装置と、前記照明光を画像情報に応じて変調した画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、前記光変調装置として、上記の光変調装置を用いることを特徴とする。 A projector according to the present invention includes an illumination device that irradiates illumination light, a light modulation device that forms image light obtained by modulating the illumination light according to image information, a projection optical system that projects the image light, And the above-described light modulation device is used as the light modulation device.
上記プロジェクターの構成によれば、画像品質に優れた明るい表示を行うことができる。 According to the configuration of the projector, bright display with excellent image quality can be performed.
また、前記照明装置は、レーザー光源を備えた構成であってもよい。 Moreover, the structure provided with the laser light source may be sufficient as the said illuminating device.
この構成によれば、高輝度・高出力な光が得られると共に、光源の小型化を図ることができる。 According to this configuration, high luminance and high output light can be obtained, and the light source can be miniaturized.
また、前記レーザー光源は、複数の半導体レーザーを配列したアレイ光源であってもよい。 The laser light source may be an array light source in which a plurality of semiconductor lasers are arranged.
この構成によれば、複数の半導体レーザーを配列したアレイ光源を用いて、更に高輝度・高出力な光を得ることができる。 According to this configuration, light with higher luminance and higher output can be obtained using an array light source in which a plurality of semiconductor lasers are arranged.
以下、本発明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、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.
(プロジェクター)
先ず、本発明の実施形態として例えば図1に示すプロジェクター10の一例について説明する。なお、図1は、このプロジェクター10の概略構成を示す模式図である。
(projector)
First, an example of the
このプロジェクター10は、図1に示すように、スクリーン(被投射面)SCR上にカラー映像(画像)を表示する投射型画像表示装置である。また、このプロジェクター10は、光変調装置として、各々が赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)の各色光に対応した3つの液晶ライトバルブ(液晶パネル)を用いている。さらに、このプロジェクター10は、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザ(レーザ光源)を用いている。
As shown in FIG. 1, the
具体的に、このプロジェクター10は、第1の色光である赤色光(R)を照射する第1の照明装置11Rと、第2の色光である緑色光(G)を照射する第2の照明装置11Gと、第3の色光である青色光(B)を照射する第3の照明装置11Bと、各色光R,G,Bを画像情報に応じて変調し、各色光R,G,Bに対応した画像光をそれぞれ形成する光変調装置12R,光変調装置12G,光変調装置12Bと、各光変調装置12R,12G,12Bからの画像光を合成する合成光学系13と、合成光学系13からの画像光をスクリーンSCRに向かって投射する投射光学系14とを概略備えている。
Specifically, the
第1の照明装置11R、第2の照明装置11G及び第3の照明装置11Bは、各色光R,G,Bに対応したレーザー光をそれぞれ射出するレーザー光源15R,レーザー光源15G,レーザー光源15Bを備える以外は同じ構成を有している。したがって、以下の説明では、第1の照明装置11Rについて説明し、第2の照明装置11G及び第3の照明装置11Bの説明は省略するものとする。
The first
第1の照明装置11Rは、レーザー光を射出するレーザー光源15Rと、レーザー光源15Rのからのレーザー光が入射する回折光学素子16と、回折光学素子16からの回折光が入射する平行化レンズ17とを有している。
The
レーザー光源15Rは、例えば半導体レーザーからなり、コヒーレント光であるレーザー光を回折光学素子16に向かって射出する。なお、レーザー光源15Rは、1つの半導体レーザーを配置したものに限らず、複数の半導体レーザーを配列したアレイ光源であってもよい。
The laser light source 15 </ b> R is made of, for example, a semiconductor laser, and emits laser light that is coherent light toward the diffractive
回折光学素子16は、例えば計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)からなる。この回折光学素子16は、レーザー光源15Rからのレーザー光を回折することによって、光変調装置12Rの画像形成領域に入射する回折光の強度分布を均一化する機能を有する。なお、本発明では、このような回折光学素子16の代わりに、マルチレンズアレイやロッドレンズなどのインテグレータ光学系を用いて、照明光の強度分布を均一化してもよい。
The diffractive
平行化レンズ17は、光変調装置12Rの光入射面側に配置されて、この光変調装置12Rに入射する回折光を平行化する機能を有する。
The collimating
3つの光変調装置12R,12G,12B各々は、透過型の液晶ライトバルブ(液晶パネル)を備えている。そして、これら3つの光変調装置12R,12G,12Bはそれぞれ、色光R,G,Bを画像情報に応じて変調した画像光を形成する。なお、各光変調装置12R,12G,12Bの光入射側及び光射出側には、一対の偏光板(図示せず。)が配置されており、特定の方向の直線偏光の光のみを通過させる仕組みとなっている。
Each of the three
合成光学系13は、クロスダイクロイックプリズムからなり、各光変調装置12R,12G,12Bから入射した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系14に向かって射出する。
The synthesizing
投射光学系14は、投射レンズからなり、合成光学系13により合成された画像光をスクリーンSCRに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像(画像)が表示される。
The projection
(光変調装置)
ところで、光変調装置12R,12G,12Bには、例えば図2及び図3に示すようなマイクロレンズアレイ200が取り付けられた液晶パネル(光変調素子)100が用いられている。ただし、図3では、後述する表面層207を図示していない。なお、図2は、マイクロレンズアレイ200が取り付けられた液晶パネル100の概略構成を示す平面図である。図3は、図2中のH−H’線に沿った断面図である。
(Light modulation device)
By the way, for the
液晶パネル100は、素子基板101と、この素子基板101に対向して配置された対向基板102と、素子基板101と対向基板102との間に配置された液晶層103とを概略備えている。
The
対向基板102の液晶層103と対向する面上には、平面視矩形枠状の遮光層106が形成されている。遮光層106の内側は、複数の画素Gがマトリクス状に配列された画像形成領域107である。さらに、各画素Gに対応した領域をマトリクス状に区画する遮光膜115が設けられている。遮光膜115で覆われた領域は、画像光の形成に寄与しない領域である。
A
素子基板101の液晶層50と対向する面側には、各画素Gに対応して複数の画素電極113が設けられている。各画素電極113には、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)などのスイッチング素子(図示せず。)が接続されている。液晶パネル100は、概略上記した構成を備えている。
A plurality of
(マイクロレンズアレイ)
マイクロレンズアレイ200は、複数のマイクロレンズ201が二次元的に配列されたレンズ基板からなり、対向基板102の液晶層103とは反対側の面に取り付けられている。また、マイクロレンズアレイ200は、複数の画素Gに対応した位置に複数のマイクロレンズ201がそれぞれ位置するように、画像形成領域107の面上に位置決め配置されている。つまり、マイクロレンズアレイ200は、1つの画素Gに1つのマイクロレンズ201が対応するように設けられている。
(Micro lens array)
The
図4は、1つのマイクロレンズ201を拡大して示す断面図である。
マイクロレンズ201の光軸Zを含む断面において、マイクロレンズ201の形状は、略直線状の部分202bと曲線状の部分202aとを含む。曲線状の部分202aは、マイクロレンズ201の頂部APと略直線状の部分202bとの間に設けられている。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing one
In the cross section including the optical axis Z of the
そして、マイクロレンズ201は、光軸Zを中心に曲線状の部分202aを回転させることによって得られる曲面部203aと、光軸Zを中心に略直線状の部分202bを回転させることによって得られる斜面部203bと、を含む屈折面204を備える。屈折面204において、前記曲面部は前記斜面部と連続している。
The
次に、図5を用いてマイクロレンズ201の製造方法について説明する。図5は、マイクロレンズ201の光軸Zとなる軸Z’を含むレンズ基板205の断面図である。
Next, a manufacturing method of the
初めに、レンズ基板205の一面の上に、レンズ基板よりもエッチングレートが高い表面層207を成膜する。
First, a
次に、表面層207の上に、ピンホール210を有するマスク層208を形成する。そして、ピンホール210を介して、ウェットエッチングによって表面層207とレンズ基板205とをエッチングする。表面層207のエッチングレートはレンズ基板205のエッチングレートよりも高いため、レンズ基板205と比較して表面層207のエッチングは、レンズ基板205の面と平行な方向へ早く進む。
Next, a
これにより、レンズ基板205の一面上に、マイクロレンズ201の型となる凹部211が形成される。マスク208を除去した後、例えば紫外線硬化樹脂からなるレンズ部材206を凹部211に充填することにより、マイクロレンズ201を形成することができる。
As a result, a
曲線状の部分202aは、図5に示した断面図におけるマスク層208の開口端209を中心とする円弧として近似することができる。その場合、略直線状の部分202bは曲線状の部分202aの端部における接線であると近似することができる。なお、マスク層208の開口に対応する凹部211の領域212は平坦部となる。したがって、マイクロレンズ201の頂部APには平坦部が形成される。
The
また、ウェットエッチングによってマイクロレンズ201を形成した場合、マイクロレンズ201の幅wと高さtと、ピンホール210の直径ADとは、以下の式に示す関係を有している。
W=2×(AD/2+t/sinθ)
Further, when the
W = 2 × (AD / 2 + t / sin θ)
曲面部203aは、マイクロレンズ201の平面視中央部分において、凸レンズとして機能する部分であり、この曲面部203aに入射した光は、集光されながら画素Gの有効領域(画像光の形成に寄与する領域)に向かって射出される。
The
一方、斜面部203bは、マイクロレンズ201の平面視周囲部分において、プリズムレンズとして機能する部分である。斜面部203bに入射した光は、斜面部203bによって屈折され、画素Gの有効領域(画像光の形成に寄与する領域)に向かって射出される。
On the other hand, the
ここで、投射光学系14の出射瞳での光源像の面積(径)と、スペックルコントラストとの相対関係を示すグラフを図6に示す。
図6に示すように、光源像の面積(径)が大きいほど、スペックルコントラストが低下する。スペックルコントラストが低下する、ということは、スペックルノイズが観察者に認識されにくい、ということである。これは、投射光学系14の出射瞳での光源像が大きいほど、スクリーンへ入射する光の強度の角度分布が広がるためである。
Here, a graph showing the relative relationship between the area (diameter) of the light source image at the exit pupil of the projection
As shown in FIG. 6, the speckle contrast decreases as the area (diameter) of the light source image increases. A decrease in speckle contrast means that speckle noise is not easily recognized by an observer. This is because the larger the light source image at the exit pupil of the projection
また、投射光学系14の出射瞳での光強度分布の均一性と、スペックルコントラストとの相対関係を示すグラフを図7に示す。
図7に示すように、出射瞳での光強度分布の均一性が高いほど、スペックルコントラストが低下することになる。スペックルコントラストを低くするためには、光強度分布を出射瞳全体にわたって均一にすることが好ましい。
FIG. 7 is a graph showing the relative relationship between the uniformity of the light intensity distribution at the exit pupil of the projection
As shown in FIG. 7, the higher the uniformity of the light intensity distribution at the exit pupil, the lower the speckle contrast. In order to reduce the speckle contrast, it is preferable to make the light intensity distribution uniform over the entire exit pupil.
図8は、マイクロレンズの底面に対する略直線状の部分202bの傾斜角θが異なるマイクロレンズML1〜マイクロレンズML6について、投射光学系14の出射瞳での光強度分布の均一性と傾斜角θとの関係を示す図である。なお、出射瞳での光強度分布の均一性は、光変調装置から射出される光の強度の角度分布によって定めることができる。
FIG. 8 shows the uniformity of the light intensity distribution at the exit pupil of the projection
光変調装置から射出される光の強度の角度分布が広く均一なほど、出射瞳での光強度分布の均一性が高い。図8に示す光強度分布の均一性は、コンピュータシミュレーションによって求めた射出光の強度の角度分布から求めた値を、その最大値によって規格化した値である。 The wider and more uniform the angular distribution of the intensity of light emitted from the light modulation device, the higher the uniformity of the light intensity distribution at the exit pupil. The uniformity of the light intensity distribution shown in FIG. 8 is a value obtained by normalizing the value obtained from the angle distribution of the intensity of the emitted light obtained by computer simulation with the maximum value.
また、曲線状の部分202aは、図5に示した断面図におけるマスク層208の開口端209を中心とする円弧として近似し、略直線状の部分202bは曲線状の部分202aの端部における接線であると近似して、コンピュータシミュレーションを行った。
The
マイクロレンズML1〜マイクロレンズML6について、図4に示した傾斜角θ、高さt、底面203cから液晶層103までの距離z、幅Wを表1に示す。
Table 1 shows the tilt angle θ, the height t, the distance z from the
図8に示すように、傾斜角θが45°のマイクロレンズML4の場合、光強度分布の均一性が最も高い。一方、傾斜角θが55°のマイクロレンズML6の場合、光強度分布の均一性がマイクロレンズML1〜マイクロレンズML6の中では最も低い。 As shown in FIG. 8, in the case of the microlens ML4 having the inclination angle θ of 45 °, the uniformity of the light intensity distribution is the highest. On the other hand, in the case of the micro lens ML6 having the inclination angle θ of 55 °, the uniformity of the light intensity distribution is the lowest among the micro lenses ML1 to ML6.
表2に、各マイクロレンズML1〜マイクロレンズML6を用いた場合のスペックルノイズの認識されにくさを示す。表2では、スペックルノイズの認識されにくさを+の数で表し、+の数が多いほどスペックルノイズの認識されにくいことを表している。 Table 2 shows the difficulty in recognizing speckle noise when each of the microlenses ML1 to microlens ML6 is used. In Table 2, the difficulty in recognizing speckle noise is represented by the number of +, and the greater the number of +, the more difficult it is to recognize the speckle noise.
マイクロレンズML4を用いた場合、スペックルノイズは最も認識されにくい。また、マイクロレンズML6を用いた場合、スペックルノイズを低減する効果はマイクロレンズML1〜マイクロレンズML6の中では最も低い。マイクロレンズML6を用いた場合のスペックルノイズを低減する効果は、マイクロレンズML5とマイクロレンズML6との間のレベルであった。 When the microlens ML4 is used, speckle noise is hardly recognized. When the microlens ML6 is used, the effect of reducing speckle noise is the lowest among the microlenses ML1 to microlens ML6. The effect of reducing speckle noise when the microlens ML6 is used is a level between the microlens ML5 and the microlens ML6.
なお、従来技術によるマイクロレンズは略直線状の部分を備えておらず、傾斜角θが90°の場合に相当する。傾斜角θが90°の場合、スペックルノイズを低減する効果は極めて低い(表2において−と表記する。)。 Note that the microlens according to the prior art does not include a substantially linear portion, which corresponds to a case where the inclination angle θ is 90 °. When the inclination angle θ is 90 °, the effect of reducing speckle noise is extremely low (denoted as − in Table 2).
本発明に係るマイクロレンズ201を用いることによって、投射光学系14の出射瞳での光強度分布の均一性を高めることができる。つまり、出射瞳面の広い範囲にわたって光を入射させることができる。また、出射瞳面の特定の領域、例えば出射瞳面の中央に入射光が集中することを低減することができる。これにより、スクリーンへ入射する光の強度の角度分布を広げることができる。従って、本発明によれば、スペックルノイズを低減することができる。
By using the
略直線状の部分202bの傾斜角θは、マイクロレンズ201の底面(対向基板102と対向する面)203cに対して30°以上50°以下であることが好ましい。これにより、スペックルノイズを大きく低減することができる。
The inclination angle θ of the substantially
また、マイクロレンズ201の直径(マイクロレンズ201の高さtに相当する。)は、画素Gの対角線の長さの9割以上とすることが好ましい。これにより、画素Gを通過する光のうちマイクロレンズ201を通過しない光を減らすことができる。
The diameter of the microlens 201 (corresponding to the height t of the microlens 201) is preferably 90% or more of the diagonal length of the pixel G. Thereby, the light which does not pass the
以上のようなマイクロレンズアレイ200が取り付けられた液晶パネル100では、液晶パネル100から射出される光の強度の角度分布が広くなり、かつ均一性が高められる。そのため、液晶パネル100によって形成される画像におけるスペックルノイズが大きく低減される。また、各マイクロレンズ201により集光される光を画像形成領域107の各画素Gに対して効率良く入射させることができる。したがって、このようなマイクロレンズアレイ200が取り付けられた液晶パネル100を備えるプロジェクター10では、スペックルノイズが大きく低減され、画像品質に優れた明るい表示を行うことが可能である。
In the
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
本実施形態では、曲線状の部分202aの形状を略円弧状としているが、曲線状の部分202aの形状は、非球面形状や自由曲面形状としてもよい。また、略直線状の部分202bの形状は、本実施形態では直線状としているが、略直線状の部分202bの形状は、屈曲していてもよい。また、略直線状の部分202bが曲線状の部分202aの端部の接線である構成に限られない。
In the present embodiment, the
上記実施形態では、3つの光変調装置12R,12G,12Bを備えるプロジェクター10を例示したが、1つの光変調装置でカラー映像(画像)を表示するプロジェクタに適用することも可能である。さらに、光変調装置としては、上述した液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイス(DMD:米国テキサスインツルメンツ社の登録商標)などを用いることもできる。
In the above-described embodiment, the
10…プロジェクター 11R…第1の照明装置 11G…第2の照明装置 11B…第3の照明装置 12R,12G,12B…光変調装置(液晶ライトバルブ) 13…合成光学系 14…投射光学系 15R,15G,15B…レーザー光源 16…回折光学素子 17…平行化レンズ SCR…スクリーン
100…液晶パネル(光変調素子) 101…素子基板 102…対向基板 103…液晶層 107…画素形成領域 113…画素電極 G…画素
200…マイクロレンズアレイ 201…マイクロレンズ 202a…曲線状の部分 202b…略直線状の部分 203a…曲面部 203b…斜面部 203c…底面
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数のマイクロレンズのうち一のマイクロレンズの光軸を含む断面において、前記一のマイクロレンズの形状は、曲線状の部分と略直線状の部分とを含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ。 A microlens array in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged,
In the cross section including the optical axis of one microlens among the plurality of microlenses, the shape of the one microlens includes a curved portion and a substantially linear portion.
前記曲面部が前記斜面部と連続していることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のマイクロレンズアレイ。 The microlens is a curved surface portion obtained by rotating the curved portion around the optical axis, and a slope portion obtained by rotating the substantially linear portion around the optical axis, A refracting surface including
The microlens array according to claim 1, wherein the curved surface portion is continuous with the slope portion.
複数の画素が配列された画像形成領域を有する光変調素子と、を備え、
前記マイクロレンズアレイは、前記複数の画素のうち一の画素に前記一のマイクロレンズが対応するように設けられていることを特徴とする光変調装置。 The microlens array according to any one of claims 1 to 4,
A light modulation element having an image forming region in which a plurality of pixels are arranged,
The light modulation device, wherein the microlens array is provided so that the one microlens corresponds to one pixel of the plurality of pixels.
前記照明光を画像情報に応じて変調した画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、
前記光変調装置として、請求項5に記載の光変調装置を用いることを特徴とするプロジェクター。 An illumination device that emits illumination light;
A light modulation device for forming image light obtained by modulating the illumination light according to image information;
A projection optical system for projecting the image light,
A projector using the light modulation device according to claim 5 as the light modulation device.
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