JP2017037343A - 照明装置、投射装置および投射型映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照明装置40は、散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体55を含む光学素子50と、光がホログラム記録媒体上を走査するように、光学素子にコヒーレント光を照射する照射装置60と、を有する。照射装置からホログラム記録媒体の各位置に入射したコヒーレント光がそれぞれ被照明領域に重ねて像5を再生する。任意の瞬間にコヒーレント光を照射されているホログラム記録媒体上での領域IAは、照射装置の光源から出射した直後におけるコヒーレント光の断面積よりも広い面積を有する。
【選択図】図2
Description
散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
コヒーレント光を生成する光源を有する照射装置であって、前記コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する、照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ被照明領域に重ねて像を再生するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されており、
任意の瞬間に前記照射装置から前記コヒーレント光を照射されている前記ホログラム記録媒体上での領域は、前記ホログラム記録媒体の一部であり、且つ、前記照射装置の前記光源から出射した直後における前記コヒーレント光の断面積よりも広い面積を有する。
ホログラム記録媒体を、含む光学素子と、
コヒーレント光を生成する光源を有する照射装置であって、前記コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する、照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記ホログラム記録媒体で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う領域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されており、
任意の瞬間に前記照射装置から前記コヒーレント光を照射されている前記ホログラム記録媒体上での領域は、前記ホログラム記録媒体の一部であり、且つ、前記照射装置の前記光源から出射した直後における前記コヒーレント光の断面積よりも広い面積を有する。
入射光の光路を変化させるレンズアレイを含む光学素子と、
コヒーレント光を生成する光源を有する照射装置であって、前記コヒーレント光が前記レンズアレイ上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記レンズアレイによって光路を変化させられて被照明領域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されており、
任意の瞬間に前記照射装置から前記コヒーレント光を照射されている前記レンズアレイ上での領域は、前記レンズアレイの一部であり、且つ、前記照射装置の前記光源から出射した直後における前記コヒーレント光の断面積よりも広い面積を有する、照明装置。
入射光の光路を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光を生成する光源を有する照射装置であって、前記コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記光拡散素子によって光路を変化させられて少なくとも一部分において重なり合う領域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されており、
任意の瞬間に前記照射装置から前記コヒーレント光を照射されている前記光拡散素子上での領域は、前記光拡散素子の一部であり、且つ、前記照射装置の前記光源から出射した直後における前記コヒーレント光の断面積よりも広い面積を有する。
上述した本発明による第1〜第4の照明装置のいずれかと、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置された空間光変調器と、を備える。
上述した本発明による第1の投射装置のいずれかと、
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投影されるスクリーンと、を備える。
上述した本発明による第1〜第4の照明装置のいずれかと、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置されたスクリーンと、を備える。
まず、コヒーレント光を投射する照明装置および投射装置を含み且つスペックルを目立たなくさせることができる投射型映像表示装置の構成を、主として図1〜図5を参照して説明する。
より具体的には、以下に説明する照明装置40は、コヒーレント光からなる拡散光で被照明領域LZを照明するが、この拡散光の入射角度が経時的に変化していく。この結果、スクリーン15上でのコヒーレント光の拡散パターンも時間的に変化するようになり、コヒーレント光の拡散で生じるスペックルが時間的に重畳されて目立たなくなる。以下、このような照明装置40について、さらに詳細に説明する。
このため、図4に示された、再生照明光Laとして機能する基準点SPからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体55の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板6の像5を、互いに同一の位置(被照明領域LZ)に再生することができる。
次に、以上の構成からなる照明装置40、投射装置20および投射型映像表示装置10の作用について説明する。
すなわち、ホログラム記録媒体55が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域LZ、さらには、空間光変調器30を介してスクリーン15を照明するようになる。このようなホログラム記録媒体55での新たな波面の形成により、投射装置側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。
この条件下では、肉眼観察により、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察された。
図1〜5に例示された一具体例に基づいて説明してきた一実施の形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置40に起因したものである。したがって、この照明装置40を種々の態様で有用に使用することができる。例えば、照明装置40を単なる照明として用いることができ、この場合、明るさのムラ(輝度ムラ、ちらつき)を目立たなくさせることができる。
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置40に起因したものである。そして、この照明装置40を、種々の既知な空間光変調器、投射光学系、スクリーン等と組み合わせても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。この点から、空間光変調器、投射光学系、スクリーンは、例示したものに限られず、種々の既知な部材、部品、装置等を用いることができる。
また、ホログラム記録媒体55が、空間光変調器30の入射面に対応した形状を有した平面状の散乱板6を用いて、干渉露光法により作製される例を示したが、これに限られず、ホログラム記録媒体55が、何らかのパターンを有した散乱板を用いて、干渉露光法により作製されてもよい。この場合、ホログラム記録媒体55によって、何らかのパターンを持った散乱板の像が再生されるようになる。言い換えると、光学素子50(ホログラム記録媒体55)は、何らかのパターンを持った被照明領域LZを照明するようになる。この光学素子50を用いる場合、空間光変調器30を、さらには投射光学系25をも上述の一実施の形態における投射型映像表示装置10から省き、スクリーン15を被照明領域LZと重なる位置に配置することによって、スクリーン15上にホログラム記録媒体55に記録された何らかのパターンを表示することが可能となる。この表示装置においても、コヒーレント光がホログラム記録媒体55上を走査するように、照射装置60が光学素子50にコヒーレント光を照射することによって、スクリーン15上でのスペックルを目立たなくさせることができる。
上述した形態では、照射装置60が、レーザ光源61aと、走査デバイス65と、を有する例を示した。走査デバイス65は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス66からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス65は、図8に示すように、ミラーデバイス66のミラー(反射面66a)が、第1の回動軸線RA1だけでなく、第1の回動軸線RA1と交差する第2の回動軸線RA2を中心としても回動可能となっていてもよい。図8に示された例では、ミラー66aの第2の回動軸線RA2は、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系のY軸と平行に延びる第1回動軸線RA1と、直交している。そして、ミラー66aが、第1軸線RA1および第2軸線RA2の両方を中心として回動可能なため、照射装置60からのコヒーレント光が照射される光学素子50上の照射領域IAは、ホログラム記録媒体55の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図8に示されているように、コヒーレント光の光学素子50上への照射領域IAが円周上を移動するようにすることもできる。
したがって、照射装置60が異なる波長域の光源を含んでいる場合には、ホログラム記録媒体55が、各光源で発生されるコヒーレント光の波長域にそれぞれ対応したホログラム要素を、積層した状態で、含むようにしてもよい。各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素は、例えば、図3および図4を参照しながら既に説明した方法において、露光用の光(参照光Lrおよび物体光Lo)として、対応する波長域のコヒーレント光を用いることにより、作製され得る。また、各波長域のホログラム要素を積層してホログラム記録媒体55を作製することに代え、各波長域のコヒーレント光からなる物体光Loおよび参照光Lrを、それぞれ同時にホログラム感光材料58に露光して、単一のホログラム記録媒体55によって、複数の波長域の光をそれぞれ回折するようにしてもよい。
上述した形態において、光学素子50が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム55からなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子50は複数のホログラム記録媒体55を含んでいてもよい。また、光学素子50は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子50は、透過型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、レリーフ型(エンボス型)のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。
上述した形態において、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55やレンズアレイ等から構成される光拡散素子55が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が二次元的な被照明領域LZを照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55やレンズアレイ等から構成される光拡散素子55が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が二次元的な被照明領域LZを照明してもよい(図8を参照しながら、既に説明した態様)。
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
6 散乱板
10 投射型映像表示装置
15 スクリーン
20 投射装置
25 投射光学系
30 空間光変調器
40 照明装置
50 光学素子
55 ホログラム記録媒体
58 ホログラム感光材料
60 照射装置
61a 光源
65 走査デバイス
66 ミラーデバイス(反射デバイス)
66a ミラー(反射面)
67 偏向素子(集光レンズ)
69 保持機構
LZ 被照明領域
IA 照射領域
Claims (20)
- 入射光の光路を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光を生成する光源を有する照射装置であって、前記コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって光路を変化させられて少なくとも被照明領域の全域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されており、
任意の瞬間に前記照射装置から前記コヒーレント光を照射されている前記光拡散素子上での領域は、前記光拡散素子の一部であり、且つ、前記照射装置の前記光源から出射した直後における前記コヒーレント光の断面積よりも広い面積を有し、
前記照射装置は、前記光源からの前記コヒーレント光の光路を変化させて、当該コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査するようにする走査デバイスと、前記光源から前記走査デバイスまでの光路上に設けられ前記コヒーレント光のビーム断面形状を変化させる光整形手段と、をさらに有する、照明装置。 - 前記照射装置は、前記走査デバイスから前記光拡散素子までの光路上に設けられ前記コヒーレント光が一定の方向に沿って前記光拡散素子に入射するよう当該コヒーレント光の光路を偏向する偏向素子を、さらに有する、請求項1に記載の照明装置。
- 入射光の光路を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光を生成する光源を有する照射装置であって、前記コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置から前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって光路を変化させられて少なくとも被照明領域の全域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されており、
任意の瞬間に前記照射装置から前記コヒーレント光を照射されている前記光拡散素子上での領域は、前記光拡散素子の一部であり、且つ、前記照射装置の前記光源から出射した直後における前記コヒーレント光の断面積よりも広い面積を有し、
前記照射装置は、前記光源からの前記コヒーレント光の光路を変化させて、当該コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査するようにする走査デバイスと、前記走査デバイスから前記光拡散素子までの光路上に設けられ前記コヒーレント光が一定の方向に沿って前記光拡散素子に入射するよう当該コヒーレント光の光路を偏向する偏向素子と、をさらに有する、照明装置。 - 前記光整形手段は、前記光源からの前記コヒーレント光を発散光束に変換する、請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記光整形手段は、前記光源からの前記コヒーレント光を収束光束に変換する、請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記光源は、横マルチモードのコヒーレント光を放出する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記光源から放出されたコヒーレント光の断面形状は楕円形状となっている、請求項1〜6記載の照明装置。
- 前記光拡散素子は、ホログラム記録媒体である、請求項1〜7に記載の照明装置。
- 前記光拡散素子は、フライアイレンズである、請求項1〜7に記載の照明装置。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置された空間光変調器と、
前記空間光変調器上に得られる変調画像をスクリーン上に投射する投射光学系と、を備える投射装置。 - コヒーレント光の光路における前記照明装置から前記空間光変調器までの間に配置されたインテグレーターロッドを、さらに備える請求項10に記載の投射装置。
- コヒーレント光の光路における前記照明装置から前記空間光変調器までの間に配置されたリレー光学系を、さらに備える請求項10または11に記載の投射装置。
- 請求項10〜12のいずれか一項に記載の投射装置と、
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投影されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。 - 入射光の光路を変化させる光拡散素子を含む光学素子と、
コヒーレント光を生成する光源からの前記コヒーレント光の光路を変化させて、前記光学素子に入射する前記コヒーレント光が前記光拡散素子上を走査するようにする走査デバイスと、を備え、
前記光拡散素子の各位置に入射した前記コヒーレント光が、それぞれ、前記光拡散素子によって光路を変化させられて少なくとも被照明領域の全域を照明するように、前記光学素子及び前記走査デバイスが、配置されており、
任意の瞬間に前記コヒーレント光を照射されている前記光拡散素子上での領域は、前記光拡散素子の一部であり、且つ、前記光源から出射した直後における前記コヒーレント光の断面積よりも広い面積を有する、光モジュール。 - 前記光源から前記走査デバイスまでの光路上に設けられ、前記コヒーレント光のビーム断面形状を変化させる光整形手段を、さらに備える、請求項14に記載の光モジュール。
- 前記走査デバイスから前記光拡散素子までの光路上に設けられ、前記コヒーレント光が一定の方向に沿って前記光拡散素子に入射するよう当該コヒーレント光の光路を偏向する偏向素子を、さらに備える、請求項14または15に記載の光モジュール。
- 前記光整形手段は、前記光源からの前記コヒーレント光を発散光束に変換する、請求項15に記載の光モジュール。
- 前記光整形手段は、前記光源からの前記コヒーレント光を収束光束に変換する、請求項15に記載の光モジュール。
- 前記光拡散素子は、ホログラム記録媒体である、請求項14〜18に記載の光モジュール。
- 前記光拡散素子は、フライアイレンズである、請求項14〜18に記載の光モジュール。
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