JP2019035913A - レンズアレイ素子及びプロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】スペックルによる画質低下を効果的に低減できる、レンズアレイ素子及びプロジェクターを提供する。
【解決手段】レンズアレイ素子は、複数の第1のレンズを備えた第1のレンズアレイと、第1のレンズアレイと対向するように設けられ、複数の第2のレンズを備えた第2のレンズアレイと、第1のレンズアレイと第2のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を備える。複数の第1のレンズのうち一つの第1のレンズの第1の光軸は、複数の第2のレンズのうち一つの第2のレンズの第2の光軸と一致している。
【選択図】図3
【解決手段】レンズアレイ素子は、複数の第1のレンズを備えた第1のレンズアレイと、第1のレンズアレイと対向するように設けられ、複数の第2のレンズを備えた第2のレンズアレイと、第1のレンズアレイと第2のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を備える。複数の第1のレンズのうち一つの第1のレンズの第1の光軸は、複数の第2のレンズのうち一つの第2のレンズの第2の光軸と一致している。
【選択図】図3
Description
本発明は、レンズアレイ素子及びプロジェクターに関するものである。
プロジェクター用の光源としてレーザー光源が注目されている。このようなレーザー光源を用いた場合、スペックルのために表示画像の画質を著しく低下させるおそれがある。
スペックルによる画質低下を低減する手段として、下記の特許文献1には、可動ミラーと拡散素子とを照明光路に配置した投射型表示装置が開示されている。
スペックルによる画質低下を効果的に低減するためには、投射レンズの射出瞳に形成される光源像を時間的に大きく変化させることが重要である。しかしながら、上述した技術では、射出瞳における光源像の動きが小さく、画質低下を効果的に低減することはできなかった。
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、スペックルによる画質低下を効果的に低減できる、レンズアレイ素子及びプロジェクターを提供する。
本発明の第1態様に従えば、複数の第1のレンズを備えた第1のレンズアレイと、前記第1のレンズアレイと対向するように設けられ、複数の第2のレンズを備えた第2のレンズアレイと、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を備え、前記複数の第1のレンズのうち一つの第1のレンズの第1の光軸は、前記複数の第2のレンズのうち一つの第2のレンズの第2の光軸と一致しているレンズアレイ素子が提供される。
第1のレンズアレイと第2のレンズアレイと間隔規制部材とが一体になっているため、第1のレンズアレイに対する第2のレンズアレイのアライメントが不要である。よって、第1態様に係るレンズアレイ素子をプロジェクターに組み込む場合、組み立てが容易である。
また、例えば、プロジェクターの光学系としてレンズアレイ素子を組み込んだ場合、投射光学系の射出瞳は第2のレンズと光学的に共役である。レンズアレイ素子を回転させると第2のレンズに形成される像が回転し、射出瞳に形成される像も回転する。これにより、射出瞳上において複数の像が時間的に重畳された状態となる。そのため、投射光学系からスクリーンのある点に投射される光の角度分布が時間的に変化する。角度分布が時間的に変化するとスペックルパターンが時間的に変化するため、スペックルノイズが観察者に認識されにくくなり、スペックルによる画質の低下が低減される。
また、例えば、プロジェクターの光学系としてレンズアレイ素子を組み込んだ場合、投射光学系の射出瞳は第2のレンズと光学的に共役である。レンズアレイ素子を回転させると第2のレンズに形成される像が回転し、射出瞳に形成される像も回転する。これにより、射出瞳上において複数の像が時間的に重畳された状態となる。そのため、投射光学系からスクリーンのある点に投射される光の角度分布が時間的に変化する。角度分布が時間的に変化するとスペックルパターンが時間的に変化するため、スペックルノイズが観察者に認識されにくくなり、スペックルによる画質の低下が低減される。
上記第1態様において、前記複数の第1のレンズ各々と前記複数の第2のレンズ各々とは、六角形であるのが好ましい。
例えば、レンズアレイ素子を回転させると、レンズアレイの各レンズを透過した光による照明領域も回転し、互いに異なる回転角度の複数の照明領域が時間的に重畳される。回転中に常に光が照射されている領域は、被照明領域を照明するために有効に利用できる有効照明領域として働く。照明領域のうち有効照明領域の外側の領域に入射した光は照明に利用できないため、光損失となる。本構成によれば照明領域の形状が六角形なので、照明領域が四角形の場合よりも光損失が小さい。
上記第1態様において、前記間隔規定部材は、光透過性の基材からなるとともに、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間に設けられており、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとは前記基材によって支持されているのが好ましい。
この構成によれば、第1のレンズアレイと第2のレンズアレイとの間隔を簡便且つ精度良く保持できる。
本発明の第2態様に従えば、レーザー光を射出する光源と、前記レーザー光の光路上に設けられ、所定の回転軸の周りに回転可能なレンズアレイ素子と、前記レンズアレイ素子を、前記所定の回転軸の周りに回転させるための駆動装置と、前記レンズアレイ素子の後段に設けられ、前記レンズアレイ素子を透過した前記レーザー光が入射する重畳レンズと、前記重畳レンズの後段に設けられ、画像情報に応じて前記レーザー光を変調する光変調装置と、前記光変調装置の後段に設けられた投射光学系と、を備え、前記レンズアレイ素子は、前記光源から射出された前記レーザー光が入射する第1のレンズアレイと、前記第1のレンズアレイの光射出側に設けられた第2のレンズアレイと、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を有し、前記第1のレンズアレイは複数の第1のレンズを有し、前記第2のレンズアレイは複数の第2のレンズを有し、前記複数の第1のレンズのうち一つの第1のレンズの第1の光軸は、前記複数の第2のレンズのうち一つの第2のレンズの第2の光軸と一致しており、前記所定の回転軸は、前記第1の光軸と平行であるプロジェクターが提供される。
プロジェクターにおいて、投射光学系の射出瞳は第2のレンズと光学的に共役である。第2態様に係るプロジェクターでは、レンズアレイ素子を回転させると第2のレンズに形成される像が回転し、射出瞳に形成される像も回転する。これにより、射出瞳上において複数の像が時間的に混じり合った状態となるので、投射光学系によって投射される光の角度分布が時間的に変化する。これにより、スペックルパターンが時間的に変化するため、スペックルノイズが観察者に認識されにくくなり、スペックルによる画質の低下が低減される。よって、スペックルを効果的に低減したプロジェクターを提供できる。
上記第2態様において、前記複数の第1のレンズ各々と前記複数の第2のレンズ各々とは、六角形であるのが好ましい。
レンズアレイ素子が回転することでレンズアレイの各レンズを透過した光による照明領域も回転し、互いに異なる回転角度の複数の照明領域が時間的に重畳される。回転中に常に光が照射されている領域は、被照明領域を照明するために有効に利用できる有効照明領域として働く。照明領域のうち有効照明領域の外側の領域に入射した光は照明に利用できないため、光損失となる。本構成によれば照明領域の形状が六角形なので、照明領域が四角形の場合よりも光損失が小さい。
上記第2態様において、前記間隔規定部材は、光透過性の基材からなるとともに、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間に設けられており、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとは前記基材によって支持されているのが好ましい。
この構成によれば、第1のレンズアレイと第2のレンズアレイとの間隔を簡便且つ精度良く保持できる。
上記第2態様において、前記レンズアレイ素子と前記光変調装置との間に、アナモフィックレンズ面をさらに備えるのが好ましい。
この構成によれば、アナモフィックレンズ面により有効照明領域の形状を光変調装置に対応した形状に整形することができる。よって、効率的に光変調装置を照明できる。
上記第2態様において、前記光源と前記レンズアレイ素子との間に設けられた偏光変換素子をさらに備えるのが好ましい。
この構成によれば、偏光変換素子を設けることで光変調装置に入射する光の偏光方向を揃えることができる。よって、例えば、光源から偏光度の低いレーザー光や時間的に偏光状態が変化するレーザー光を射出する場合でも、所定の偏光方向の光を光変調装置に入射させることができる。
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。
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。
(第一実施形態)
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図1は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、スクリーンSCR上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター1は、照明装置2と、色分離光学系3と、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bと、合成光学系5と、投射光学系6とを備えている。
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図1は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、スクリーンSCR上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター1は、照明装置2と、色分離光学系3と、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bと、合成光学系5と、投射光学系6とを備えている。
色分離光学系3は、白色光WLを赤色光LRと、緑色光LGと、青色光LBとに分離する。色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7a及び第2のダイクロイックミラー7bと、第1の全反射ミラー8a、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bとを備えている。
第1のダイクロイックミラー7aは、照明装置2からの白色光WLを赤色光LRと、その他の光(緑色光LG及び青色光LB)とに分離する。第1のダイクロイックミラー7aは、分離された赤色光LRを透過すると共に、その他の光を反射する。第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射すると共に青色光LBを透過させる。
第1の全反射ミラー8aは、赤色光LRを光変調装置4Rに向けて反射する。第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cは、青色光LBを光変調装置4Bに導く。緑色光LGは、第2のダイクロイックミラー7bから光変調装置4Gに向けて反射される。
第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路中における第2のダイクロイックミラー7bの後段に配置されている。
光変調装置4Rは、赤色光LRを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置4Gは、緑色光LGを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置4Bは、青色光LBを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。
光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側各々には、偏光板(図示せず。)が配置されている。
また、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの入射側には、それぞれフィールドレンズ10R,フィールドレンズ10G,フィールドレンズ10Bが配置されている。
合成光学系5には、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bからの各画像光が入射する。合成光学系5は、各画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系6に向けて射出する。合成光学系5には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。
投射光学系6は、投射レンズ群からなり、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像が表示される。
(照明装置)
続いて、照明装置2の構成について説明する。図2は照明装置2の概略構成を示す図である。図2に示すように、照明装置2は、第1光源装置11と、第2光源装置12と、第3光源装置13と、光線合成素子14と、レンズアレイユニット15と、重畳レンズ16と、を備えている。
続いて、照明装置2の構成について説明する。図2は照明装置2の概略構成を示す図である。図2に示すように、照明装置2は、第1光源装置11と、第2光源装置12と、第3光源装置13と、光線合成素子14と、レンズアレイユニット15と、重畳レンズ16と、を備えている。
第1光源装置11、光線合成素子14及び第3光源装置13は、第1光源装置11の光軸ax1上に設けられている。第2光源装置12、光線合成素子14、レンズアレイユニット15及び重畳レンズ16は、照明装置2の照明光軸ax2上に設けられている。光軸ax1と照明光軸ax2とは、互いに直交している。
なお、第3光源装置13の光軸は第1光源装置11の光軸ax1と一致しており、第2光源装置12の光軸は照明光軸ax2と一致する。
なお、第3光源装置13の光軸は第1光源装置11の光軸ax1と一致しており、第2光源装置12の光軸は照明光軸ax2と一致する。
第1光源装置11は、第1光源アレイ20と、コリメート光学系21と、アフォーカル光学系22とを有する。
第1光源アレイ20は、固体光源としての複数の半導体レーザー20aを備える。複数の半導体レーザー20aは光軸ax1と直交する面内において、アレイ状に配置されている。半導体レーザー20aは、例えば青色の光線Bb(例えば380nm〜495nmの波長域のレーザー光)を射出する。本実施形態において、半導体レーザー20aは特許請求の範囲の「光源」に相当し、光線Bbは特許請求の範囲の「レーザー光」に相当する。
コリメート光学系21は、第1光源アレイ20から射出された光線Bbを平行光に変換する。コリメート光学系21は、例えばアレイ状に配置された複数のコリメートレンズ21aから構成されている。複数のコリメートレンズ21aはそれぞれ、複数の半導体レーザー20aに対応して配置されている。
アフォーカル光学系22は、例えば凸レンズ22a及び凹レンズ22bから構成されている。アフォーカル光学系22は、複数の光線Bbからなる青色光LBの光束径を狭める。アフォーカル光学系22を通過した青色光LBは光線合成素子14に入射する。
第2光源装置12は、射出する光の色が異なる以外、第1光源装置11と同様の構成を有している。具体的に、第2光源装置12は、第2光源アレイ23と、コリメート光学系21と、アフォーカル光学系22とを有する。
第2光源アレイ23は、複数の半導体レーザー23aを備える。複数の半導体レーザー23aは照明光軸ax2と直交する面内において、アレイ状に配置されている。半導体レーザー23aは、例えば緑色の光線Bg(例えば495nm〜585nmの波長域のレーザー光)を射出する。本実施形態において、半導体レーザー23aは特許請求の範囲の「光源」に相当し、光線Bgは特許請求の範囲の「レーザー光」に相当する。
第2光源装置12において、コリメート光学系21は、第2光源アレイ23から射出された光線Bgを平行光に変換する。アフォーカル光学系22は、複数の光線Bgからなる緑色光LGの光束径を狭めるアフォーカル光学系22を通過した緑色光LGは光線合成素子14に入射する。
第3光源装置13は、射出する光の色が異なる以外、第1光源装置11と同様の構成を有している。具体的に、第3光源装置13は、第3光源アレイ24と、コリメート光学系21と、アフォーカル光学系22とを有する。
第3光源アレイ24は、複数の半導体レーザー24aを備える。複数の半導体レーザー24aは光軸ax1と直交する面内において、アレイ状に配置されている。半導体レーザー24aは、例えば赤色の光線Br(例えば585nm〜720nmの波長域のレーザー光)を射出する。本実施形態において、半導体レーザー24aは特許請求の範囲の「光源」に相当し、光線Brは特許請求の範囲の「レーザー光」に相当する。
第3光源装置13において、コリメート光学系21は、第3光源アレイ24から射出された光線Brを平行光に変換する。アフォーカル光学系22は、複数の光線Brからなる赤色光LRの光束径を狭める。アフォーカル光学系22を通過した光線Brは光線合成素子14に入射する。
光線合成素子14は、青色光LBと緑色光LGと赤色光LRとを合成して白色光WLを生成し、該白色光WLをレンズアレイユニット15に入射させる。
光線合成素子14は、第1のダイクロイックミラー14aと、第2のダイクロイックミラー14bとを有する。第1のダイクロイックミラー14aと第2のダイクロイックミラー14bはそれぞれ、光軸ax1及び照明光軸ax2に対して45°で交差するように配置される。また、第1のダイクロイックミラー14a及び第2のダイクロイックミラー14bは、互いに45°の角度をなすように交差する。
第1のダイクロイックミラー14aは、青色光LBを反射するとともに、緑色光LG及び赤色光LRを透過させる光学特性を有している。
第2のダイクロイックミラー14bは、赤色光LRを反射するとともに、青色光LB及び緑色光LGを透過させる光学特性を有している。
レンズアレイユニット15は、レンズアレイ素子30と、レンズアレイ素子30を所定の回転軸Oの周りに回転させるための駆動装置40と、を備える。
レンズアレイ素子30は、円板形状からなる基材30Aと、第1のレンズアレイ31と、第2のレンズアレイ32とを有する。駆動装置40としては、例えば、モーターを用いることができる。回転軸Oは、照明光軸ax2と平行であって、かつ基材30Aの中心に一致している。
なお、駆動装置40は、回転軸Oの周りにレンズアレイ素子30を一方向に回転させる構成に限定されず、回転方向を周期的に反転させても良い。
基材30Aは、透光性を有する材料から構成される。基材30Aの材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。
第1のレンズアレイ31は、光線合成素子14からの光(青色光LB、緑色光LG及び赤色光LR)を複数の部分光線束に分割するための複数の第1小レンズ31aを有する。複数の第1小レンズ31aは、照明装置2の照明光軸ax2と直交する面内に配列されている。
図3は第1のレンズアレイ31の構成を示す図であり、第1のレンズアレイ31へ光が入射している領域を第1小レンズ31aの光軸方向(照明光軸ax2)に見た図である。図3に示すように、複数の第1小レンズ31a各々の形状は六角形であるため、密に配置されている。そのため、各第1小レンズ31aは光を効率良く取り込むことができる。
第2のレンズアレイ32は、複数の第2小レンズ32aを有する。複数の第2小レンズ32aの各々は複数の第1小レンズ31aに対応している。複数の第2小レンズ32a各々の形状は、第1小レンズ31aと同様、六角形である。
図2に示すように、本実施形態において、一つの第1小レンズ31aの光軸31cは、該第1小レンズ31aに対応した第2小レンズ32aの光軸32cと一致している。
第2のレンズアレイ32は、重畳レンズ16とともに、第1のレンズアレイ31の各第1小レンズ31aの像を各光変調装置4R,4G,4Bの画像形成領域の近傍に重畳させる。
本実施形態において、第1のレンズアレイ31と第2のレンズアレイ32とは、基材30Aによって支持されている。基材30Aは、第1のレンズアレイ31と第2のレンズアレイ32との間の間隔を所定距離に規定する間隔規制部材として機能する。このような基材30Aを用いることで、第1のレンズアレイ31と第2のレンズアレイ32との間隔を簡便且つ精度良く保持できる。第1のレンズアレイ31及び第2のレンズアレイ32は、基材30Aの両面に例えば不図示の接着材により固定されている。なお、第1のレンズアレイ31及び第2のレンズアレイ32は、基材30Aと一体に形成されていても良い。
続いて、レンズアレイユニット15による作用について説明する。以下の説明では、第1光源装置11から射出された青色光LBを例に挙げてレンズアレイユニット15の作用を説明する。第2光源装置12から射出される緑色光LGおよび第3光源装置13から射出される赤色光LRについても同様の作用を得ることができる。
図4は、各第1小レンズ31aからの青色の部分光線束が光変調装置4Bの画像形成領域の近傍に形成する照明領域SAを示した図である。第1のレンズアレイ31の第1小レンズ31aの光入射面は、画像形成領域と光学的に共役関係となっている。
図4に示すように、レンズアレイユニット15が回転していない時、照明領域SAの形状は第1小レンズ31aと相似である。すなわち、照明領域SAは六角形である。
一方、レンズアレイユニット15が回転している場合、第1小レンズ31aも回転するので、照明領域SAも六角形の中心のまわりに回転する。レンズアレイユニット15の回転中は、互いに異なる回転角度の複数の照明領域SAが時間的に重畳される。回転中に常に光が照射されている領域は、被照明領域(画像形成領域)を照明するために有効に利用できる有効照明領域SA1として働く。
本実施形態においては、有効照明領域SA1が画像形成領域を包含するようにレンズアレイユニット15及び重畳レンズ16を構成しているので、レンズアレイユニット15の回転中に画像形成領域を効率良く照明できる。
照明領域SAのうち有効照明領域SA1の外側の領域に入射した光は照明に利用できないため、光損失となる。しかし、本実施形態の照明領域SAは六角形であるため、照明領域が四角形の場合よりも光損失が小さい。
有効照明領域SA1の大きさと画像形成領域の大きさとの差が小さいほど、光の利用効率が高い。例えば、図4の矢印Bで示す内側に向けて有効照明領域SA1を圧縮することで、有効照明領域SA1と光変調装置4Bとの大きさの差を小さくして光変調装置4Bをより明るく照明することができる。
有効照明領域SA1を圧縮する方法としては、レンズアレイユニット15と光変調装置4Bとの間に、上記矢印B方向においてのみ縮小するパワーを持つアナモフィックレンズ面を設ければよい。例えば、アナモフィックレンズ面は、重畳レンズ16或いはフィールドレンズ10Bに設けることでレンズの枚数の増加を抑えても良い。
第1小レンズ31aの光入射面には、青色光LBの一部によるスポットが形成される。レンズアレイユニット15の回転に伴って、第1小レンズ31aに対するスポットの入射位置も変化する。
第1小レンズ31aに対するスポットの入射位置が変化すると、該第1小レンズ31aに対応する第2小レンズ32aに形成される像も変化する。具体的に、空間に固定した座標系を基準としたとき、レンズアレイユニット15の回転に伴って、第2小レンズ32aに形成される像も回転する。
図5は第2のレンズアレイ32に形成される像を示した図である。なお、図5に示す像は概念的な図であり、像の数はこれに限定されない。第2のレンズアレイ32の光射出面は第1光源アレイ20の光射出面と光学的に共役関係である。半導体レーザー20aの光射出面の平面形状は矩形状であるため、第2のレンズアレイ32の光射出面上に形成される半導体レーザー20aの像(二次光源像)Gも矩形である。
投射光学系6の射出瞳は第2のレンズアレイ32の光射出面と光学的に共役であるため、像Gが回転すると、射出瞳に形成される像も回転する。
図6は投射光学系6の射出瞳上に形成される像を概念的に示した図である。なお、図6に示す像は概念的な図であり、像の数はこれに限定されない。
レンズアレイユニット15が回転している間、投射光学系6の射出瞳6a上においては、図6に示すように向きが互いに異なる複数の像Gが時間的に重畳された状態となる。そのため、投射光学系6からスクリーンSCRのある点に投射される光の角度分布が時間的に変化する。角度分布が時間的に変化するとスペックルパターンが時間的に変化するため、スペックルノイズが観察者に認識されにくくなり、スペックルによる画質の低下が低減される。
レンズアレイユニット15が回転している間、投射光学系6の射出瞳6a上においては、図6に示すように向きが互いに異なる複数の像Gが時間的に重畳された状態となる。そのため、投射光学系6からスクリーンSCRのある点に投射される光の角度分布が時間的に変化する。角度分布が時間的に変化するとスペックルパターンが時間的に変化するため、スペックルノイズが観察者に認識されにくくなり、スペックルによる画質の低下が低減される。
本実施形態の照明装置2によれば、レーザー光である青色光LB、緑色光LG及び赤色光LRそれぞれに対してスペックルによる画質低下を低減することができる。また、スペックルによる画質低下を低減する手段としてレンズアレイユニット15を用いるので、拡散板を用いる構成に比べてレーザー光に生じる偏光の乱れが低減される。これにより、照明装置2から射出した光は、光変調装置4R,4G,4Bの入射側偏光板にて吸収され難くなるので、光利用効率が高くなる。
本実施形態のプロジェクター1は、スペックルによる画質の低下が少ない、良質な画像を表示できる。
本実施形態のプロジェクター1は、スペックルによる画質の低下が少ない、良質な画像を表示できる。
(第二実施形態)
続いて、第二実施形態に係るレンズアレイユニットについて説明する。なお、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図7は本実施形態のレンズアレイユニット115の平面図であり、図8はレンズアレイユニット115の側面図である。なお、図8は、図7の矢印Cの方向にレンズアレイユニット115を見た側面図である。
続いて、第二実施形態に係るレンズアレイユニットについて説明する。なお、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図7は本実施形態のレンズアレイユニット115の平面図であり、図8はレンズアレイユニット115の側面図である。なお、図8は、図7の矢印Cの方向にレンズアレイユニット115を見た側面図である。
図7、8に示すように、本実施形態のレンズアレイユニット115は、レンズアレイ素子130と、レンズアレイ素子130を回転させるための駆動装置140と、を備える。
本実施形態のレンズアレイ素子130は、第一実施形態のレンズアレイ素子30よりも外径が小さい以外は同様の構成からなり、平面形状が円形である。また、レンズアレイ素子130は、第1のレンズアレイ131と、第2のレンズアレイ132と、第1のレンズアレイ131および第2のレンズアレイ132を支持する基材130Aと、基材130Aの周囲を囲むようにして基材130Aを保持するリング状の保持部材133と、を有する。第1のレンズアレイ131は複数の第1小レンズ131aを有し、第2のレンズアレイ132は複数の第2小レンズ132aを有する。第1小レンズ131a及び第2小レンズ132a各々の形状は六角形である。保持部材133は、その外周面の全周に亘ってリング状に設けられた凸部133aを有する。
本実施形態において、駆動装置140は、円形状のレンズアレイ素子130の中心のまわりに該レンズアレイ素子130を時計回りに回転させる。駆動装置140は、主動ローラー141と、従動ローラー142,143とを含む。主動ローラー141は、外周面の全周に亘ってリング状に設けられた凹部141aを有する。また、従動ローラー142,143は、外周面の全周に亘ってリング状に設けられた凹部142a,143aをそれぞれ有する。
主動ローラー141は、例えば、内蔵されたモーター等の駆動力で反時計回りに回転することで凹部141aに当接する凸部133aに対して時計回りの回転力を付与する。これにより、凸部133aを有する保持部材133は時計回りに回転する。従動ローラー142,143は、保持部材133の凸部133aを介して回転力が伝達されることで反時計回りに回転する。
なお、レンズアレイ素子130を一方向に回転させる構成に限定されることはなく、例えば、回転方向を周期的に反転させても良い。
本実施形態のレンズアレイユニット115においても、該レンズアレイユニット115の回転に伴って、第1小レンズ131aに対する青色光LBの一部によるスポットの入射位置が変化することで、第2小レンズ132aに形成される像を回転させることができる。これにより、投射光学系6の射出瞳に形成される像を回転させることができる。
したがって、本実施形態のレンズアレイユニット115によってスペックルによる画質低下を低減できる。
したがって、本実施形態のレンズアレイユニット115によってスペックルによる画質低下を低減できる。
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
図9は変形例に係る照明装置2Aの構成を示す図である。
例えば、図9に示すように、第1光源装置11とレンズアレイユニット15との間、第2光源装置12とレンズアレイユニット15との間、及び第3光源装置13とレンズアレイユニット15との間には、それぞれ偏光変換素子50が配置されていても良い。偏光変換素子50は、例えば、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。
例えば、図9に示すように、第1光源装置11とレンズアレイユニット15との間、第2光源装置12とレンズアレイユニット15との間、及び第3光源装置13とレンズアレイユニット15との間には、それぞれ偏光変換素子50が配置されていても良い。偏光変換素子50は、例えば、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。
偏光変換素子50を配置することで光変調装置4R,4G,4Bに入射する光の偏光方向を揃えることができる。よって、例えば、第1光源装置11、第2光源装置12及び第3光源装置13のいずれかが、偏光度の低いレーザー光や偏光が時間的に変化するレーザー光を射出する場合でも、所定の偏光方向の光を光変調装置4R,4G,4Bに入射させることができる。なお、図9に示した3個の偏光変換素子50に代えて、光線合成素子14とレンズアレイユニット15との間の白色光WLの光路上に1個の偏光変換素子50を設けてもよい。つまり、偏光変換素子50を配置する場所は、レンズアレイユニット15の上流であれば特に限定されない。
また、上記第一実施形態では、回転軸Oが基材30Aの中心に一致する場合を例に挙げたが、回転軸が基材30Aの中心からずれた位置にあってもよい。
また、上記実施形態では、3つの光変調装置4R,4G,4Bを備えるプロジェクター1を例示したが、1つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。
また、上記実施形態では本発明によるレンズアレイ素子をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明によるレンズアレイ素子は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
1…プロジェクター、2,2A…照明装置、4B,4G,4R…光変調装置、6…投射光学系、16…重畳レンズ、20a…半導体レーザー、30,130…レンズアレイ素子、30A…基材、31,131…第1のレンズアレイ、31a,131a…第1小レンズ、31c…光軸、32,132…第2のレンズアレイ、32a,132a…第2小レンズ、32c…光軸、40,140…駆動装置、50…偏光変換素子、Bb,Bg,Br…光線(レーザー光)、O…回転軸。
Claims (8)
- 複数の第1のレンズを備えた第1のレンズアレイと、
前記第1のレンズアレイと対向するように設けられ、複数の第2のレンズを備えた第2のレンズアレイと、
前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を備え、
前記複数の第1のレンズのうち一つの第1のレンズの第1の光軸は、前記複数の第2のレンズのうち一つの第2のレンズの第2の光軸と一致している
レンズアレイ素子。 - 前記複数の第1のレンズ各々と前記複数の第2のレンズ各々とは、六角形である
請求項1に記載のレンズアレイ素子。 - 前記間隔規定部材は、光透過性の基材からなるとともに、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間に設けられており、
前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとは前記基材によって支持されている
請求項1又は2に記載のレンズアレイ素子。 - レーザー光を射出する光源と、
前記レーザー光の光路上に設けられ、所定の回転軸の周りに回転可能なレンズアレイ素子と、
前記レンズアレイ素子を、前記所定の回転軸の周りに回転させるための駆動装置と、
前記レンズアレイ素子の後段に設けられ、前記レンズアレイ素子を透過した前記レーザー光が入射する重畳レンズと、
前記重畳レンズの後段に設けられ、画像情報に応じて前記レーザー光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置の後段に設けられた投射光学系と、を備え、
前記レンズアレイ素子は、前記光源から射出された前記レーザー光が入射する第1のレンズアレイと、前記第1のレンズアレイの光射出側に設けられた第2のレンズアレイと、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間の間隔を規定するための間隔規定部材と、を有し、
前記第1のレンズアレイは複数の第1のレンズを有し、
前記第2のレンズアレイは複数の第2のレンズを有し、
前記複数の第1のレンズのうち一つの第1のレンズの第1の光軸は、前記複数の第2のレンズのうち一つの第2のレンズの第2の光軸と一致しており、
前記所定の回転軸は、前記第1の光軸と平行である
プロジェクター。 - 前記複数の第1のレンズ各々と前記複数の第2のレンズ各々とは、六角形である
請求項4に記載のプロジェクター。 - 前記間隔規定部材は、光透過性の基材からなるとともに、前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとの間に設けられており、
前記第1のレンズアレイと前記第2のレンズアレイとは前記基材によって支持されている
請求項4又は5に記載のプロジェクター。 - 前記レンズアレイ素子と前記光変調装置との間に、アナモフィックレンズ面をさらに備える
請求項6に記載のプロジェクター。 - 前記光源と前記レンズアレイ素子との間に設けられた偏光変換素子をさらに備える
請求項4乃至7のいずれか一項に記載のプロジェクター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017158653A JP2019035913A (ja) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | レンズアレイ素子及びプロジェクター |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017158653A JP2019035913A (ja) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | レンズアレイ素子及びプロジェクター |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019035913A true JP2019035913A (ja) | 2019-03-07 |
Family
ID=65637526
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017158653A Pending JP2019035913A (ja) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | レンズアレイ素子及びプロジェクター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019035913A (ja) |
-
2017
- 2017-08-21 JP JP2017158653A patent/JP2019035913A/ja active Pending
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