JP2015055739A - マイクロレンズ素子、光変調装置およびプロジェクター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のマイクロレンズ素子は、第1のマイクロレンズ層11を備え、第1のマイクロレンズ層11は、周辺領域に設けられた第1のマイクロレンズ18と、中心領域に設けられた第2のマイクロレンズ19と、を含む。第2のマイクロレンズ19に入射してマイクロレンズ素子から射出された光の角度分布の均一性は、第1のマイクロレンズ18に入射してマイクロレンズ素子から射出された光の角度分布の均一性よりも高く、第1のマイクロレンズ18に入射してマイクロレンズ素子から射出された光の中心強度は、第2のマイクロレンズ19に入射してマイクロレンズ素子から射出された光の中心強度よりも高い。
【選択図】図2
Description
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図5を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、レーザー光源を用いた液晶プロジェクターである。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
光源装置2R、光源装置2G、光源装置2Bの各々から射出された色光は、各色光に対応する赤色光用光変調装置3R、緑色光用光変調装置3G、青色光用光変調装置3Bに入射し、変調される。赤色光用光変調装置3R、緑色光用光変調装置3G、青色光用光変調装置3Bにより変調された色光は、色合成素子4に入射して合成される。色合成素子4により合成された画像を内包した光は、投写光学系5により壁やスクリーン等の被投写面6に拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。
光源装置2R、光源装置2G、光源装置2Bの各々は、対応する色光を射出する赤色光源部7R、緑色光源部7G、青色光源部7Bと、計算機生成ホログラム8(Computer Generated Hologram, 以下、CGHと略記する)と、平行化レンズ9と、を備えている。赤色光源部7R、緑色光源部7G、青色光源部7Bの各々は、複数のレーザー光源(図示略)を有し、コヒーレント光であるレーザー光を射出する。赤色光源部7R、緑色光源部7G、青色光源部7Bでは、例えば複数のレーザー光源をアレイ状に配列することにより、高出力のレーザー光を得ることができる。赤色光源部7Rは、赤色光を射出する複数の赤色レーザー光源を有する。緑色光源部7Gは、緑色光を射出する複数の緑色レーザー光源を有する。青色光源部7Bは、青色光を射出する複数の青色レーザー光源を有する。
本実施形態のプロジェクター1は、以上のような構成となっている。
図4は、第1のマイクロレンズ層11のうち、周辺領域の第1のマイクロレンズ18と中心領域の第2のマイクロレンズ19を抜き出した模式図である。第1のマイクロレンズ18の平面18bと第2のマイクロレンズ19の平面19bとを含む平面を基準面Fとする。ここで、基準面Fに対して垂直に、第1のマイクロレンズ層11の上面側から第1のマイクロレンズ層11へ入射する光L0を考える。
光変調装置3から射出される光の角度分布の拡がりが大きく、かつ、光が広がっている角度範囲において光強度の角度依存性が小さい程、スペックルコントラストが低くなり、スクリーン上でのちらつきが少なくなる。以下に説明するように、マイクロレンズの形状によって、スペックルノイズを低減する効果が異なる。
光変調装置3から射出される光のうち射出角度が大きい成分は、投写光学系5でけられるため、利用することができない。表1からわかるように、第1のマイクロレンズ18は、第2のマイクロレンズ19よりも射出光の中心強度が高く、すなわち射出角度が大きい成分が少ない。従って、第1のマイクロレンズ18は、第2のマイクロレンズ19よりも光利用効率の向上効果が高い。第3のマイクロレンズは、第2のマイクロレンズと第1のマイクロレンズの中間の特性を有する。
以下、本発明の第2実施形態について、図6、図7を用いて説明する。
第2実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、マイクロレンズ素子の構成が第1実施形態と異なる。
図6、図7において第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第3実施形態について、図8〜図10を用いて説明する。
第3実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、マイクロレンズ素子の構成が第1実施形態と異なる。
図8〜図10において第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第4実施形態について、図11を用いて説明する。
第4実施形態のマイクロレンズ素子の個々のマイクロレンズの形状が第3実施形態と異なる。
図11において第3実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
マイクロレンズ42の各種パラメーターとして、図13に示すように、下面から中心部42aの頂点までの高さtを4.1μm、周辺部42bの傾斜面の下面に対する傾斜角度θを52°、下面の直径wを11.4μm、マイクロレンズ42の下面と液晶ライトバルブ12との距離zを14μmとした。第4実施形態と同様、マイクロレンズの屈折率を場所によって変えた。第1のマイクロレンズの屈折率を1.5とした。第3のマイクロレンズの屈折率を1.55とした。第2のマイクロレンズの屈折率を1.62とした。
以下、本発明の第5実施形態について、図14を用いて説明する。
第5実施形態の光変調装置の構成は第1実施形態と同様であるが、マイクロレンズ素子の構成が第1実施形態と異なる。
図14において第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第6実施形態について、図16を用いて説明する。
第6実施形態の光変調装置の基本構成は第5実施形態と同様であり、光射出側の第2のマイクロレンズ層の構成が第5実施形態と異なる。
図16において第5実施形態で用いた図14と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
例えば上記第1〜第4実施形態では、矩形状の光変調領域に対して、第1の領域、第2の領域、および第3の領域各々の輪郭は矩形であったが、この配置に限られない。図17に示したように、矩形状の光変調領域Mに対して、第1の領域の輪郭R1、第2の領域の輪郭R2、および第3の領域の輪郭R3を例えば円形としてもよい。
Claims (12)
- 複数の画素を含む光変調領域を備えた光変調素子に設けられるマイクロレンズ素子であって、
第1のマイクロレンズ層を備え、
前記第1のマイクロレンズ層は、前記マイクロレンズ素子の周辺領域に設けられた第1のマイクロレンズと、前記マイクロレンズ素子の中心領域に設けられた第2のマイクロレンズと、を含み、
前記第2のマイクロレンズに入射して前記マイクロレンズ素子から射出された光の角度分布の均一性が、前記第1のマイクロレンズに入射して前記マイクロレンズ素子から射出された光の角度分布の均一性よりも高く、
前記第1のマイクロレンズに入射して前記マイクロレンズ素子から射出された光の中心強度が、前記第2のマイクロレンズに入射して前記マイクロレンズ素子から射出された光の中心強度よりも高いことを特徴とするマイクロレンズ素子。 - 前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズの各々が、平凸レンズで構成され、
前記第1のマイクロレンズの凸面の一部が平坦面であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロレンズ素子。 - 前記第2のマイクロレンズの凸面の一部が平坦面であり、
前記第1のマイクロレンズの前記平坦面の面積が、前記第2のマイクロレンズの前記平坦面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載のマイクロレンズ素子。 - 前記第1のマイクロレンズの屈折率が、前記第2のマイクロレンズの屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のマイクロレンズ素子。
- 第2のマイクロレンズ層をさらに備え、
前記周辺領域における前記第2のマイクロレンズ層の屈折力は、前記中心領域における前記第2のマイクロレンズ層の屈折力よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のマイクロレンズ素子。 - 前記第2のマイクロレンズ層は、前記周辺領域に設けられた第1の凸レンズを含むことを特徴とする請求項5に記載のマイクロレンズ素子。
- 前記第2のマイクロレンズ層は、前記中心領域に設けられた第2の凸レンズをさらに含み、
前記第2の凸レンズの屈折力は前記第1の凸レンズの屈折力よりも小さいことを特徴とする請求項6に記載のマイクロレンズ素子。 - 前記第2のマイクロレンズ層は、前記中心領域に設けられた凹レンズを含むことを特徴とする請求項5または6に記載のマイクロレンズ素子。
- 複数の画素を含む光変調領域を備えた光変調素子と、
前記光変調素子に設けられたマイクロレンズ素子と、を備え、
前記マイクロレンズ素子が、請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載のマイクロレンズ素子であることを特徴とする光変調装置。 - 前記マイクロレンズ素子が、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のマイクロレンズ素子であり、
前記マイクロレンズ素子は前記光変調素子の光入射側に設けられていることを特徴とする請求項9に記載の光変調装置。 - 前記マイクロレンズ素子が、請求項5から請求項8までのいずれか一項に記載のマイクロレンズ素子であり、
前記第1のマイクロレンズ層は前記光変調素子の光入射側に設けられ、
前記第2のマイクロレンズ層は前記光変調素子の光射出側に設けられていることを特徴とする請求項9に記載の光変調装置。 - 光源装置と、
前記光源装置からの光を変調する光変調装置と、
前記光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、
前記光変調装置が、請求項9から請求項11までのいずれか一項に記載の光変調装置であることを特徴とするプロジェクター。
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