JP5500235B2 - Illumination device and display device - Google Patents

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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。   The present disclosure relates to an illumination device that emits light including laser light, and a display device that displays an image using such an illumination device.

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)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。   An optical module, which is one of the main components of a projector (projection display device), generally includes an illumination optical system (illumination device) including a light source and a projection optical system (projection optical system) including a light modulation element. ing. In the field of such projectors, in recent years, small (palm-sized) and lightweight portable projectors called microprojectors have begun to spread. Conventionally, in this microprojector, an LED (Light Emitting Diode) is mainly used as a light source of a lighting device.

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。   On the other hand, recently, lasers have attracted attention as a new light source for lighting devices. For example, a projector using a gas laser is conventionally known as a projector using laser beams of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). Thus, projectors using a laser as a light source have been proposed in Patent Documents 1 and 2, for example. By using a laser as the light source, a projector having a wide color reproduction range and low power consumption can be obtained.

特開昭55−65940号公報JP-A-55-65940 特開平6−208089号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-208089

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。   By the way, when a diffusing surface is irradiated with coherent light such as laser light, a pattern on a spot that cannot be seen with normal light is observed. Such a pattern is called a speckle pattern. This speckle pattern is generated because light scattered at each point on the diffusing surface interferes with each other in a random phase relationship according to microscopic unevenness on the surface.

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、従来、スペックル模様(スペックルノイズ)の発生を低減させるための様々な試みがなされている。   Here, in a projector using the above laser as a light source, such a speckle pattern (interference pattern) is superimposed on a display image on a screen. For this reason, it is recognized by human eyes as intense random noise, and the display image quality deteriorates. As described above, the generation of speckle patterns is a common problem when using a coherent laser beam as a light source. Conventionally, various methods for reducing the generation of speckle patterns (speckle noise) have been proposed. Attempts have been made.

例えば、上記特許文献1では、レーザを光源として用いたプロジェクタにおいて、このようなスペックル模様の発生を低減させるため、圧電素子を用いてスクリーンを微小振動させている。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という問題があった。   For example, in Patent Document 1, in a projector using a laser as a light source, the screen is slightly vibrated using a piezoelectric element in order to reduce the occurrence of such a speckle pattern. In general, the human eye and brain cannot discern flickering of an image within about 20 to 50 ms. That is, the images within that time are integrated and averaged in the eye. Therefore, by superimposing a large number of independent speckle patterns on the screen within this time, the speckle noise is intended to be averaged to the extent that the human eye does not care. However, with this method, there is a problem that the size of the apparatus is increased because it is necessary to vibrate the large screen itself.

一方、上記特許文献2では、拡散素子を機械的に回転させることにより、スペックルパターンの位置をスクリーン上で高速に変位させ、スペックルノイズが人の眼に検知されないようにしている。しかしながら、この手法では拡散素子を用いて光を拡散させているため、光の利用効率が低下してしまうという問題があった。   On the other hand, in Patent Document 2, the position of the speckle pattern is displaced at high speed on the screen by mechanically rotating the diffusing element so that speckle noise is not detected by human eyes. However, since this method diffuses light using a diffusing element, there is a problem in that the light use efficiency decreases.

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、小型化および光の利用効率向上を図りつつ、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。   The present disclosure has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an illumination device and a display device capable of reducing the generation of interference patterns while reducing the size and improving the light use efficiency. It is in.

本開示の照明装置は、レーザ光源を含む光源部と、レーザ光源からのレーザ光が進行する光路上に配設された光学素子と、照明光を出射するフライアイレンズと、光学素子とフライアイレンズとの間の相対位置を変位させることにより、フライアイレンズの入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させる駆動部とを備えたものである。上記光学素子は、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光学面とを有している。 An illumination device of the present disclosure includes a light source unit including a laser light source, an optical element disposed on an optical path along which laser light from the laser light source travels, a fly-eye lens that emits illumination light, an optical element, and a fly-eye. A drive unit that changes at least one of the incident position and the incident angle of the laser light in the incident surface of the fly-eye lens by displacing the relative position with the lens is provided. The optical element has a first optical surface that emits the incident laser beam while converging it, and a second optical surface that emits the incident laser beam while diverging it.

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。   A display device according to the present disclosure includes the illumination device according to the present disclosure and a light modulation element that modulates illumination light from the illumination device based on a video signal.

本開示の照明装置および表示装置では、レーザ光が進行する光路上に配設された光学素子と照明光を出射するフライアイレンズとの間の相対位置が変位することにより、レーザ光に起因した干渉パターンの発生が低減する。また、フライアイレンズの入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方(入射位置、入射角度、または、入射位置および入射角度の双方)が変化することにより、上記した相対位置の変位がなされても、光学素子からフライアイレンズへの入射の際における光損失が、低減もしくは回避される。   In the illumination device and the display device according to the present disclosure, the relative position between the optical element disposed on the optical path in which the laser light travels and the fly-eye lens that emits the illumination light is displaced, thereby causing the laser light. Generation of interference patterns is reduced. In addition, in the incident surface of the fly-eye lens, at least one of the incident position and the incident angle (incident position, incident angle, or both the incident position and incident angle) of the laser light is changed, so that the above-described relative Even if the position is displaced, the optical loss at the time of incidence from the optical element to the fly-eye lens is reduced or avoided.

本開示の照明装置および表示装置によれば、レーザ光が進行する光路上に配設された光学素子と照明光を出射するフライアイレンズとの間の相対位置を変位させることによって、フライアイレンズの入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させるようにしたので、光学素子からフライアイレンズへの入射の際の光損失を低減もしくは回避しつつ、レーザ光に起因した干渉パターンの発生を低減することができる。よって、小型化および光の利用効率向上を図りつつ、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。   According to the illumination device and the display device of the present disclosure, the fly-eye lens is displaced by displacing the relative position between the optical element disposed on the optical path in which the laser light travels and the fly-eye lens that emits the illumination light. Since at least one of the incident position and the incident angle of the laser beam is changed within the incident surface of the laser beam, the laser beam is reduced or avoided while reducing the optical loss when entering the fly-eye lens from the optical element. It is possible to reduce the occurrence of interference patterns due to the above. Therefore, it is possible to reduce the generation of interference patterns (improving display image quality) while reducing the size and improving the light utilization efficiency.

本開示の一実施の形態に係る表示装置の全体構成を表す図である。It is a figure showing the whole structure of the display apparatus which concerns on one embodiment of this indication. 図1に示したプリズムアレイの詳細構成を模式的に表す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a detailed configuration of the prism array illustrated in FIG. 1. 比較例に係る表示装置の全体構成を表す図である。It is a figure showing the whole structure of the display apparatus which concerns on a comparative example. 図2に示したプリズムアレイの作用について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect | action of the prism array shown in FIG. プリズムアレイの振動によるビームスキャンについて説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the beam scan by the vibration of a prism array. プリズムアレイのピッチとフライアイレンズのピッチとの関係について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the relationship between the pitch of a prism array, and the pitch of a fly eye lens. 非照射領域の発生原理について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the generation | occurrence | production principle of a non-irradiation area | region. 変形例1に係るプリズムアレイの構成を模式的に表す断面図である。10 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a prism array according to Modification 1. FIG. 変形例2に係る照明装置の要部構成を表す図である。It is a figure showing the principal part structure of the illuminating device which concerns on the modification 2. 変形例3に係る照明装置の要部構成を表す図である。It is a figure showing the principal part structure of the illuminating device which concerns on the modification 3. 変形例4に係る光学素子の構成を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the structure of the optical element which concerns on the modification 4. 図11に示した光学素子の詳細構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the detailed structure of the optical element shown in FIG. 図12に示した各パラメータの一例を表す図である。It is a figure showing an example of each parameter shown in FIG. 図11に示した光学素子の作用について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an effect | action of the optical element shown in FIG. 変形例5に係る光学素子の構成を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the structure of the optical element which concerns on the modification 5. 変形例6に係る光学素子の構成を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the structure of the optical element which concerns on the modification 6. As shown in FIG. 変形例7に係る照明装置の要部構成を表す図である。It is a figure showing the principal part structure of the illuminating device which concerns on the modification 7. 変形例8に係る照明装置の要部構成を表す図である。It is a figure showing the principal part structure of the illuminating device which concerns on the modification 8. 他の変形例に係る光学素子の構成を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the structure of the optical element which concerns on another modification. 他の変形例に係る光学素子の構成を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the structure of the optical element which concerns on another modification. 他の変形例に係る光学素子の構成を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the structure of the optical element which concerns on another modification.

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(光学素子としてプリズムアレイを用いた例)
2.変形例
変形例1(プリズムアレイ内に回折格子を設けた例)
変形例2(光学素子として回折素子を用いた例)
変形例3(光学素子としてレンズ(コリメータレンズ)を用いた例)
変形例4,5(凸状曲面および凹状曲面を有する光学素子を用いた例)
変形例6(光学素子としてマイクロレンズアレイを用いた例)
変形例7(光軸に沿って複数の光学素子を設けた例)
変形例8(光学素子・フライアイレンズ間の相対的位置関係を変化させる手法)
その他の変形例
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.

1. Embodiment (example using prism array as optical element)
2. Modified example Modified example 1 (example in which a diffraction grating is provided in a prism array)
Modification 2 (example using a diffraction element as an optical element)
Modification 3 (example using a lens (collimator lens) as an optical element)
Modifications 4 and 5 (examples using optical elements having convex and concave curved surfaces)
Modification 6 (example using a microlens array as an optical element)
Modification 7 (example in which a plurality of optical elements are provided along the optical axis)
Modification 8 (Method for changing the relative positional relationship between the optical element and the fly-eye lens)
Other variations

<実施の形態>
[表示装置3の全体構成]
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からの照明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。
<Embodiment>
[Overall Configuration of Display Device 3]
FIG. 1 illustrates an overall configuration of a display device (display device 3) according to an embodiment of the present disclosure. The display device 3 is a projection type display device that projects an image (image light) onto a screen 30 (projected surface), and displays an image using the illumination device 1 and illumination light from the illumination device 1. An optical system (display optical system).

(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、プリズムアレイ14、駆動部15、コリメータレンズ16、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。
(Lighting device 1)
The illumination device 1 includes a red laser 11R, a green laser 11G, a blue laser 11B, lenses 12R, 12G, and 12B, dichroic prisms 131 and 132, a prism array 14, a drive unit 15, a collimator lens 16, a fly-eye lens 17, and a condenser lens 18. It has. In addition, Z0 shown in the figure represents an optical axis.

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。   The red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B are three types of light sources that emit red laser light, green laser light, and blue laser light, respectively. A light source unit is configured by these laser light sources, and here, these three types of light sources are all laser light sources. Each of the red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B includes, for example, a semiconductor laser, a solid laser, or the like. For example, when each of these laser light sources is a semiconductor laser, as an example, the wavelength of the red laser light is about λr = 600 to 700 nm, the wavelength of the green laser light is about λg = 500 to 600 nm, and the wavelength of the blue laser light is λb = 400. About 500 nm.

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。   The lenses 12R and 12G collimate the red laser light emitted from the red laser 11R and the green laser light emitted from the green laser 11G (as parallel lights) and combine them with the dichroic prism 131 (coupled lens). ). Similarly, the lens 12B is a lens (coupled lens) for collimating the laser light emitted from the blue laser 11B (as parallel light) and coupling it with the dichroic prism 132. Here, each of the incident laser beams is collimated by these lenses 12R, 12G, and 12B (and is made parallel light), but this is not a limitation, and the lenses 12R, 12G, and 12B do not collimate. (It does not have to be parallel light). However, it can be said that collimation as described above is more desirable because the size of the apparatus can be reduced.

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。   The dichroic prism 131 is a prism that selectively transmits the red laser light incident through the lens 12R and selectively reflects the green laser light incident through the lens 12G. The dichroic prism 132 is a prism that selectively transmits the red laser light and the green laser light emitted from the dichroic prism 131 while selectively reflecting the blue laser light incident through the lens 12B. As a result, color synthesis (optical path synthesis) is performed on the red laser light, the green laser light, and the blue laser light.

プリズムアレイ14は、光源とフライアイレンズ17との間の光路上(レーザ光の光路上;具体的には、ダイクロイックプリズム132とコリメータレンズ16との間の光路上)に配置されており、本開示における「光学素子」の一具体例に対応するものである。プリズムアレイ14は、後述するスペックルノイズ(干渉パターン)を低減するための光学素子であり、図中に示した光軸Z0上を進行するレーザ光がこのプリズムアレイ14を通過するようになっている。   The prism array 14 is disposed on the optical path between the light source and the fly-eye lens 17 (on the optical path of the laser light; specifically, on the optical path between the dichroic prism 132 and the collimator lens 16). This corresponds to a specific example of “optical element” in the disclosure. The prism array 14 is an optical element for reducing speckle noise (interference pattern), which will be described later, and the laser light traveling on the optical axis Z0 shown in the figure passes through the prism array 14. Yes.

図2は、プリズムアレイ14の詳細構成を模式的に斜視図で表わしたものである。プリズムアレイ14は、複数(ここでは、n/2個(n:2以上の整数))のプリズム140がY軸方向に沿って並んで配置されたものである。各プリズム140は、レーザ光の出射側(+Z軸側)に、各々がX軸方向に延在する一対の傾斜面を有している。すなわち、これらのプリズム140は、光出射面(X−Y平面)内における一対の傾斜面の延在方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に沿って、並んで配置されている。具体的には、図中のY軸の負方向に向かって順に、1個目のプリズム140は一対の傾斜面(第1面)S1および傾斜面(第2面)S2を、2個目のプリズム140は一対の傾斜面(第3面)S3および傾斜面(第4面)S4を、…、(n/2)個目のプリズム140は一対の傾斜面Sn-1(第(n−1)面)および傾斜面(第n面)Snを、それぞれ有している。これにより各プリズム140は、X軸方向に沿って延在する三角柱状(Y軸方向のピッチ(プリズムピッチ):d、各傾斜面の傾斜角:θ)となっており、光出射面全体に山部(凸部)および谷部(凹部)が交互に形成されている。なお、この例では、凸部(傾斜面)が各プリズム140における出射面側に設けられているが、これには限られず、各プリズム14における入射面および出射面のうちの少なくとも一方の側に設けられているようにすればよい。また、このプリズムアレイ14の詳細な作用については後述する(図4〜図7)。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing the detailed configuration of the prism array 14. The prism array 14 includes a plurality of (here, n / 2 (n: integer greater than or equal to 2)) prisms 140 arranged along the Y-axis direction. Each prism 140 has a pair of inclined surfaces each extending in the X-axis direction on the laser beam emission side (+ Z-axis side). That is, these prisms 140 are arranged side by side along a direction (Y-axis direction) orthogonal to the extending direction (X-axis direction) of the pair of inclined surfaces in the light emission surface (XY plane). Yes. Specifically, the first prism 140 has two pairs of inclined surfaces (first surfaces) S 1 and two inclined surfaces (second surfaces) S 2 in order in the negative direction of the Y axis in the figure. The prism 140 of the eye has a pair of inclined surfaces (third surface) S 3 and an inclined surface (fourth surface) S 4 ... (N / 2) th prism 140 has a pair of inclined surfaces S n−1 ( the (n-1) plane) and the inclined surface (the n-th surface) S n, respectively have. As a result, each prism 140 has a triangular prism shape (pitch in the Y-axis direction (prism pitch): d, inclination angle of each inclined surface: θ) extending along the X-axis direction. Mountain portions (convex portions) and valley portions (concave portions) are alternately formed. In this example, the convex portion (inclined surface) is provided on the exit surface side of each prism 140. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the entrance surface and the exit surface of each prism 14 is provided. What is necessary is just to be provided. The detailed operation of the prism array 14 will be described later (FIGS. 4 to 7).

駆動部15は、プリズムアレイ14とフライアイレンズ17との間の相対位置を変位させることにより、フライアイレンズ17の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方(入射位置、入射角度、または、入射位置および入射角度の双方)を変化させるものである。特に本実施の形態では、駆動部15は、図1中に示したように、プリズムアレイ14を振動(微小振動)させる(具体的には、図2に示したプリズム140の配列方向であるY軸方向に沿って振動させる)ことにより、上記相対位置を変位させるようになっている。この駆動部15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。なお、上記した相対位置の変位と、入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方の変位としてはそれぞれ、例えば周期的な変位(変化)が挙げられるが、この場合には限られず他の変位(変化)手法としてもよく、以下の全ての例について同様である。また、この駆動部15による駆動手法としては、例えば、所定の周波数(例えば15Hz)以上の駆動周波数によって、上記相対位置を往復変位させる手法が挙げられる。   The drive unit 15 displaces the relative position between the prism array 14 and the fly-eye lens 17, so that at least one of the incident position and the incident angle of the laser light (incident on the incident surface of the fly-eye lens 17). Position, incident angle, or both incident position and incident angle). In particular, in the present embodiment, the drive unit 15 vibrates (microvibrates) the prism array 14 as shown in FIG. 1 (specifically, Y is the arrangement direction of the prisms 140 shown in FIG. 2). The relative position is displaced by oscillating along the axial direction. The drive unit 15 includes, for example, a coil and a permanent magnet (for example, a permanent magnet made of a material such as neodymium (Nd), iron (Fe), or boron (boron; B)). The displacement of the relative position and the displacement of at least one of the incident position and the incident angle are, for example, periodic displacements (changes). However, in this case, the displacement is not limited to other displacements (changes). ) Method, and the same applies to all the following examples. Moreover, as a driving method by this drive part 15, the method of reciprocating the said relative position with the drive frequency more than predetermined frequency (for example, 15 Hz) is mentioned, for example.

コリメータレンズ16は、プリズムアレイ14とフライアイレンズ17との間の光路上に配置されており、プリズムアレイ14から出射した光をコリメートして平行光とするためのレンズである。   The collimator lens 16 is disposed on the optical path between the prism array 14 and the fly-eye lens 17 and is a lens for collimating the light emitted from the prism array 14 into parallel light.

フライアイレンズ17は、基板上に複数のレンズ(後述する複数の単位レンズ170)が2次元配置された光学部材(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(面内の強度分布が均一化され)、照明光として出射されるようになっている。なお、このフライアイレンズ17が、本開示における「光学部材」の一具体例に対応している。   The fly-eye lens 17 is an optical member (integrator) in which a plurality of lenses (a plurality of unit lenses 170 described later) are two-dimensionally arranged on a substrate, and an incident light beam is spatially divided according to the arrangement of these lenses. Are emitted. Thereby, the emitted light from the fly-eye lens 17 is made uniform (in-plane intensity distribution is made uniform) and emitted as illumination light. The fly-eye lens 17 corresponds to a specific example of “optical member” in the present disclosure.

コンデンサレンズ18は、フライアイレンズ17により均一化されて入射した光(照明光)を集光するためのレンズである。   The condenser lens 18 is a lens for collecting incident light (illumination light) that is made uniform by the fly-eye lens 17.

(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。
(Display optical system)
The display optical system described above is configured by using a polarization beam splitter (PBS) 22, a reflective liquid crystal element 21, and a projection lens 23 (projection optical system).

偏光ビームスプリッタ22は、特定の偏光(例えばs偏光)を選択的に透過させると共に、他方の偏光(例えばp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からの照明光(例えばs偏光)が選択的に反射されて反射型液晶素子21へ入射すると共に、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へ入射するようになっている。   The polarization beam splitter 22 is an optical member that selectively transmits specific polarized light (for example, s-polarized light) and selectively reflects the other polarized light (for example, p-polarized light). As a result, the illumination light (for example, s-polarized light) from the illumination device 1 is selectively reflected and enters the reflective liquid crystal element 21, and the image light (for example, p-polarized light) emitted from the reflective liquid crystal modulation element 21. The light is selectively transmitted and incident on the projection lens 23.

反射型液晶素子21は、照明装置1からの照明光を、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(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。   The reflective liquid crystal element 21 is a light modulation element that emits video light by reflecting the illumination light from the illumination device 1 while modulating it based on a video signal supplied from a display control unit (not shown). At this time, the reflection type liquid crystal element 21 performs reflection so that each polarized light (for example, s-polarized light or p-polarized light) is different between the incident time and the emitted time. Such a reflective liquid crystal element 21 is made of a liquid crystal element such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon).

投射レンズ23は、反射型液晶素子21により変調された照明光(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。   The projection lens 23 is a lens for projecting (enlarging and projecting) illumination light (video light) modulated by the reflective liquid crystal element 21 onto the screen 30.

[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、プリズムアレイ14を通過したのち、コリメータレンズ16によってコリメートされて平行光となり、フライアイレンズ17へ入射する。この入射光は、フライアイレンズ17によって均一化(面内の強度分布の均一化)がなされて出射したのち、コンデンサレンズ18によって集光される。このようにして、照明装置1から照明光が出射される。
[Operation and effect of display device 3]
(1. Display operation)
In the display device 3, first, light (laser light) emitted from the red laser 11 R, the green laser 11 G, and the blue laser 11 B in the illumination device 1 is collimated by the lenses 12 R, 12 G, and 12 B, and becomes parallel light. . Next, the laser beams (red laser beam, green laser beam, and blue laser beam) that have been converted into parallel light in this way are subjected to color synthesis (optical path synthesis) by the dichroic prisms 131 and 132. Each of the laser beams that have undergone optical path synthesis passes through the prism array 14, and then is collimated by the collimator lens 16 to become parallel light and enters the fly-eye lens 17. The incident light is made uniform by the fly-eye lens 17 (in-plane intensity distribution is made uniform) and emitted, and then collected by the condenser lens 18. In this way, illumination light is emitted from the illumination device 1.

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。   Next, the illumination light is selectively reflected by the polarization beam splitter 22 and enters the reflective liquid crystal element 21. In the reflective liquid crystal element 21, the incident light is reflected while being modulated based on the video signal, and is emitted as video light. Here, in this reflection type liquid crystal element 21, since each polarized light at the time of incidence is different from that at the time of emission, the image light emitted from the reflection type liquid crystal element 21 is selectively transmitted through the polarization beam splitter 22 and projected. The light enters the lens 23. The incident light (image light) is projected (enlarged projection) onto the screen 30 by the projection lens 23.

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。   At this time, each of the red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B sequentially emits light in a time division manner (pulse emission), and emits each laser beam (red laser beam, green laser beam, and blue laser beam). In the reflective liquid crystal element 21, the laser light of the corresponding color is sequentially modulated in a time division manner based on the video signal of each color component (red component, green component, blue component). As a result, a color video display based on the video signal is performed on the display device 3.

(2.特徴的部分の作用)
次に、本開示の特徴的部分の作用(照明装置1の作用)について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
(2. Action of characteristic parts)
Next, the operation of the characteristic part of the present disclosure (the operation of the lighting device 1) will be described in detail in comparison with a comparative example.

(2−1.比較例)
図3は、比較例に係る表示装置(表示装置100)の全体構成を表したものである。この比較例の表示装置100は、本実施の形態の表示装置3と同様に、スクリーン30に対して映像光を投射する投射型の表示装置である。表示装置100は、赤色レーザ101R、緑色レーザ101G、青色レーザ101B、ダイクロイックミラー102R,102G,102B、拡散素子103、モータ(駆動部)104、レンズ105、光変調素子106および投射レンズ107を備えている。
(2-1. Comparative example)
FIG. 3 illustrates an overall configuration of a display device (display device 100) according to a comparative example. The display device 100 of this comparative example is a projection type display device that projects video light onto the screen 30 as in the display device 3 of the present embodiment. The display device 100 includes a red laser 101R, a green laser 101G, a blue laser 101B, dichroic mirrors 102R, 102G, and 102B, a diffusion element 103, a motor (drive unit) 104, a lens 105, a light modulation element 106, and a projection lens 107. Yes.

この表示装置100では、赤色レーザ101R、緑色レーザ101Gおよび青色レーザ101Bから出射された各色のレーザ光は、ダイクロイックミラー102R,102G,102Bにおいて色合成(光路合成)がなされ、拡散素子103へ入射する。この入射光は、拡散素子103によって拡散されたのち、レンズ105によって照明光として光変調素子106へ照射される。この光変調素子106では、この照明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。そして、この映像光は、投射レンズ107によってスクリーン30に対して投射(拡大投射)され、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100においてなされる。   In this display device 100, the laser beams of the respective colors emitted from the red laser 101R, the green laser 101G, and the blue laser 101B undergo color synthesis (optical path synthesis) in the dichroic mirrors 102R, 102G, and 102B, and enter the diffusion element 103. . The incident light is diffused by the diffusing element 103 and then irradiated to the light modulation element 106 as illumination light by the lens 105. In the light modulation element 106, the illumination light is reflected while being modulated based on the video signal, and is emitted as video light. Then, the image light is projected (enlarged projection) onto the screen 30 by the projection lens 107, whereby a color image display based on the image signal is performed on the display device 100.

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。   By the way, when a diffusing surface is irradiated with coherent light such as laser light, a pattern on a spot that cannot be seen with normal light is observed. Such a pattern is called a speckle pattern. This speckle pattern is generated because light scattered at each point on the diffusing surface interferes with each other in a random phase relationship according to microscopic unevenness on the surface.

ここで、上記比較例の表示装置100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。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。   Here, in a projector using a laser light source like the display device 100 of the comparative example, such a speckle pattern (interference pattern) is superimposed on the display image on the screen. Therefore, if it is as it is, it will be recognized by the human eye as intense random noise, and the display image quality will deteriorate.

そこで、レーザ光源を用いたプロジェクタにおいて、このようなスペックル模様(スペックルノイズ)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。   Therefore, in a projector using a laser light source, in order to reduce the occurrence of such a speckle pattern (speckle noise), a method of minutely vibrating the screen can be considered. In general, the human eye and brain cannot discern flickering of an image within about 20 to 50 ms. That is, the images within that time are integrated and averaged in the eye. Therefore, by superimposing a large number of independent speckle patterns on the screen within this time, the speckle noise is intended to be averaged to the extent that the human eye does not care. However, in this method, since the large screen itself needs to be minutely vibrated, the apparatus configuration becomes large. At the same time, there are concerns about increased power consumption and noise problems.

そこで、上記比較例の表示装置100では、モータ104によって拡散素子103を機械的に回転させ、スペックルパターンの位置をスクリーン30上で高速に変位させることにより、スペックルノイズの発生を低減させている。しかしながら、この手法では、拡散素子103によってこの拡散素子103への入射光を拡散させていることから、光の利用効率が低下してしまうことになる。   Therefore, in the display device 100 of the comparative example, the generation of speckle noise is reduced by mechanically rotating the diffusion element 103 by the motor 104 and displacing the position of the speckle pattern on the screen 30 at high speed. Yes. However, in this method, since the light incident on the diffusing element 103 is diffused by the diffusing element 103, the light use efficiency is lowered.

(2−2.本実施の形態)
これに対して本実施の形態の照明装置1では、プリズムアレイ14を用いて、以下のようにして上記の問題を解決している。
(2-2. The present embodiment)
On the other hand, in the illuminating device 1 of this Embodiment, the above problem is solved using the prism array 14 as follows.

まず、プリズムアレイ14では、各プリズム140への入射光が、以下のようにして一対の傾斜面から出射する。すなわち、図4に示したように、各プリズム140の一対の傾斜面において、入射光の位置と、プリズムアレイ14から所定の距離を隔てた面上(ここでは、フライアイレンズ17の入射面上)における出射光の位置とが互いに入れ替わるように、出射光が出射する。具体的には、プリズムアレイ14における前述した1個目のプリズム140では、傾斜面S1および傾斜面S2の間で、入射光の入射位置と、フライアイレンズ17の入射面上における出射光の位置とが、互いに入れ替わる。すなわち、傾斜面S1からの出射光は、傾斜面S2への入射光の入射位置(1個目のプリズム140の出射面内における下方側)に向かって出射する一方、傾斜面S2からの出射光は、傾斜面S1への入射光の入射位置(1個目のプリズム140の出射面内における上方側)に向かって出射する。同様に、前述した(n/2)個目のプリズム140では、傾斜面Sn-1および傾斜面Snの間で、入射光の入射位置と、フライアイレンズ17の入射面上における出射光の位置とが、互いに入れ替わる。すなわち、傾斜面Sn-1からの出射光は、傾斜面Snへの入射光の入射位置((n/2)個目のプリズム140の出射面内における下方側)に向かって出射する一方、傾斜面Snからの出射光は、傾斜面Sn-1への入射光の入射位置((n/2)個目のプリズム140の出射面内における上方側)に向かって出射する。なお、このような入射光と出射光との位置の入れ替わり作用は、図2中に示したプリズムピッチdおよび傾斜角θの設定によって、任意に調整可能となっている。 First, in the prism array 14, light incident on each prism 140 is emitted from a pair of inclined surfaces as follows. That is, as shown in FIG. 4, on the pair of inclined surfaces of each prism 140, the position of the incident light and the surface separated by a predetermined distance from the prism array 14 (here, on the incident surface of the fly-eye lens 17). The emitted light is emitted so that the positions of the emitted light in FIG. Specifically, in the first prism 140 described above in the prism array 14, the incident light incident position and the outgoing light on the incident surface of the fly-eye lens 17 are between the inclined surface S 1 and the inclined surface S 2. Are replaced with each other. That is, the outgoing light from the inclined surface S 1 is emitted toward the incident position of the incident light on the inclined surface S 2 (the lower side in the outgoing surface of the first prism 140), while from the inclined surface S 2. Is emitted toward the incident position of the incident light on the inclined surface S 1 (upper side in the emission surface of the first prism 140). Similarly, in the above-described (n / 2) th prism 140, between the inclined surface S n-1 and the inclined surface S n, and the incident position of the incident light, the outgoing light on the incident surface of the fly-eye lens 17 Are replaced with each other. That is, light emitted from the inclined surface S n-1, while that emitted toward the incident position of incident light on the inclined surface S n ((n / 2) lower side in the exit plane of th prism 140) , light emitted from the inclined surface S n is emitted toward the incident position of incident light on the inclined surface S n-1 ((n / 2) the upper side in the exit plane of th prism 140). Note that the switching operation of the positions of the incident light and the outgoing light can be arbitrarily adjusted by setting the prism pitch d and the inclination angle θ shown in FIG.

そして、駆動部15は、このプリズムアレイ14とフライアイレンズ17との間の相対位置を変位させる。具体的には、本実施の形態の駆動部15は、例えば図5中の矢印P1で示したように、プリズムアレイ14を、光軸Z0と直交する面内におけるプリズム140の配列方向(Y軸方向)に沿って振動させることにより、上記相対位置を変位させる。すなわち、上記した各プリズム140の傾斜面からの出射光(一対の傾斜面間で互いに位置が入れ替わるように出射された出射光)の位置も、例えば図5中の矢印P21,P21で示したようにY軸方向に沿って変位(シフト)する。これにより、フライアイレンズ17の入射面上において、プリズムアレイ14内の各プリズム140からの入射光によるビームスキャンがなされる。その結果、上記した原理(スペックルパターンの多重化(時間平均))によって、レーザ光に起因したスペックルノイズ(干渉パターン)の発生が低減する。   Then, the drive unit 15 displaces the relative position between the prism array 14 and the fly-eye lens 17. Specifically, the drive unit 15 according to the present embodiment, for example, as shown by an arrow P1 in FIG. 5, the prism array 14 is arranged in the direction in which the prisms 140 are arranged in the plane orthogonal to the optical axis Z0 (Y axis). The relative position is displaced by oscillating along the direction. That is, the positions of the emitted light from the inclined surfaces of the respective prisms 140 (emitted light emitted so that the positions of the pair of inclined surfaces are interchanged with each other) are also indicated by arrows P21 and P21 in FIG. Is displaced (shifted) along the Y-axis direction. As a result, a beam scan is performed on the incident surface of the fly-eye lens 17 by the incident light from each prism 140 in the prism array 14. As a result, the generation of speckle noise (interference pattern) due to laser light is reduced by the above principle (multiplexing of speckle patterns (time average)).

また、本実施の形態では、駆動部15は、フライアイレンズ17の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方が変化するように、プリズムアレイ14とフライアイレンズ17との間の相対位置(ここではプリズムアレイ14自体)を変位(振動)させている。これにより、上記した相対位置の変位(ビームスキャン)がなされても、プリズムアレイ14からフライアイレンズ17への入射の際における光損失が、低減もしくは回避される。すなわち、上記比較例の手法とは異なり、スペックルノイズの多重化(時間平均)を利用したスペックルノイズの低減を行う際に、レーザ光の損失(ロス)が最小限に低減もしくは回避される。   In the present embodiment, the drive unit 15 includes the prism array 14 and the fly-eye lens 17 so that at least one of the incident position and the incident angle of the laser light changes within the incident surface of the fly-eye lens 17. Relative position (here, the prism array 14 itself) is displaced (vibrated). Thereby, even if the displacement (beam scanning) of the relative position described above is performed, the light loss at the time of entering the fly-eye lens 17 from the prism array 14 is reduced or avoided. That is, unlike the method of the above comparative example, when speckle noise is reduced by using speckle noise multiplexing (time average), laser light loss is reduced or avoided to a minimum. .

ところで、このプリズムアレイ14では、例えば図6に示したように、プリズム140の傾斜面における配列方向(Y軸方向)の長さをPa、プリズムアレイ14とフライアイレンズ17との距離をD、プリズムアレイ14からの出射光における屈折角をφとしたとき、以下の(1)式が成り立つ。なお、この場合において、以下の(2)式が成り立つようにするのが望ましいと言える。
Pa≒(D×tanφ) ……(1)
Pa=(D×tanφ) ……(2)
By the way, in this prism array 14, for example, as shown in FIG. 6, the length in the arrangement direction (Y-axis direction) on the inclined surface of the prism 140 is Pa, the distance between the prism array 14 and the fly-eye lens 17 is D, When the refraction angle in the light emitted from the prism array 14 is φ, the following equation (1) is established. In this case, it can be said that it is desirable to satisfy the following expression (2).
Pa≈ (D × tanφ) (1)
Pa = (D × tanφ) (2)

またこのとき、図6中に示したように、フライアイレンズ17における単位レンズのピッチをPfとすると、以下の(3)式が成り立つようにするのが望ましい。換言すると、プリズム140の傾斜面における配列方向の長さPaは、フライアイレンズ17における単位レンズのピッチPfと異なり、かつ、このピッチPfの整数倍(2倍以上の整数倍)にもなっていないようにするのが望ましい。
Pa≠(m×Pf)(m:1以上の整数) ……(3)
At this time, as shown in FIG. 6, it is desirable that the following expression (3) is satisfied, where Pf is the pitch of the unit lenses in the fly-eye lens 17. In other words, the length Pa in the arrangement direction on the inclined surface of the prism 140 is different from the pitch Pf of the unit lenses in the fly-eye lens 17 and is an integral multiple (an integral multiple of 2 or more) of the pitch Pf. It is desirable to avoid it.
Pa ≠ (m × Pf) (m: an integer of 1 or more) (3)

これは、以下の理由によるものである。すなわち、上記(3)式を満たすように、プリズム140における長さPaおよびフライアイレンズ17におけるピッチPfをそれぞれ設定することにより、フライアイレンズ17の入射面上での非照射領域の発生が回避されるからである。換言すると、共役点である反射型液晶素子21上において、非照射領域の発生を回避するというものである。   This is due to the following reason. That is, by setting the length Pa in the prism 140 and the pitch Pf in the fly-eye lens 17 so as to satisfy the above expression (3), generation of a non-irradiation region on the incident surface of the fly-eye lens 17 is avoided. Because it is done. In other words, generation of a non-irradiation region is avoided on the reflective liquid crystal element 21 which is a conjugate point.

具体的には、上記したプリズムアレイ14による入射光と出射光との位置の入れ替わりがなされた場合に、プリズムアレイ14の精度や、プリズムアレイ14からフライアイレンズ17までの距離のずれ(配置ずれ)に起因して、フライアイレンズ17上に非照射領域が発生する可能性がある。その際に、上記(3)式を満たさない(Pa=(m×Pf)を満たす)と、そのような非照射領域が周期的に発生してしまう。すなわち、フライアイレンズ17は面内の強度分布を均一にするものであるため、上記(3)式を満たさない場合、被照射面内の特定部分に空白領域(非照射領域)が発生する可能性がある。すると、例えば図7に示したように、フライアイレンズ17から出射後の照射領域において、非照射領域もしくは照度むらが発生してしまうことになる。この例では、反射型液晶素子21上において、照射領域210の他に部分的に非照射領域211が発生してしまい、照度むらが発生してしまっている。具体的には、図7中の実線が、フライアイレンズ17上の非照射領域を通過する光線を表わすものとすると、このフライアイレンズ17上の周期的な非照射領域が、反射型液晶素子21上において部分的な非照射領域211を発生させてしまっている。これに対して、上記(3)式を満たすように設定することにより、このような非照射領域211の発生による照度むら(表示むら)の発生を回避することが可能となる。   Specifically, when the positions of the incident light and the emitted light are switched by the prism array 14 described above, the accuracy of the prism array 14 and the displacement (displacement displacement) of the distance from the prism array 14 to the fly-eye lens 17 are changed. ), A non-irradiation region may be generated on the fly-eye lens 17. At that time, if the above expression (3) is not satisfied (Pa = (m × Pf) is satisfied), such a non-irradiation region is periodically generated. That is, since the fly-eye lens 17 makes the in-plane intensity distribution uniform, a blank area (non-irradiation area) may occur in a specific portion in the irradiated surface if the above equation (3) is not satisfied. There is sex. Then, for example, as shown in FIG. 7, a non-irradiation region or illuminance unevenness occurs in the irradiation region after emission from the fly-eye lens 17. In this example, a non-irradiation region 211 is partially generated on the reflective liquid crystal element 21 in addition to the irradiation region 210, resulting in uneven illuminance. Specifically, if the solid line in FIG. 7 represents a light beam that passes through the non-irradiated region on the fly-eye lens 17, the periodic non-irradiated region on the fly-eye lens 17 is a reflective liquid crystal element. 21, a partial non-irradiation region 211 has been generated. On the other hand, by setting so as to satisfy the above expression (3), it is possible to avoid the occurrence of uneven illuminance (display unevenness) due to the generation of the non-irradiation region 211.

以上のように本実施の形態では、レーザ光が通過するプリズムアレイ14と照明光を出射するフライアイレンズ17との間の相対位置を変位させることによって、このフライアイレンズ17の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させるようにしたので、プリズムアレイ14からフライアイレンズ17への入射の際の光損失を低減もしくは回避しつつ、レーザ光に起因した干渉パターン(スペックルノイズ)の発生を低減することができる。よって、小型化および光の利用効率向上を図りつつ、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。   As described above, in the present embodiment, the relative position between the prism array 14 through which the laser light passes and the fly-eye lens 17 that emits the illumination light is displaced, so that the incident surface of the fly-eye lens 17 is within the incident surface. Since at least one of the incident position and the incident angle of the laser light is changed, the light loss caused by the incidence from the prism array 14 to the fly-eye lens 17 is reduced or avoided, and is caused by the laser light. Generation of interference patterns (speckle noise) can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the generation of interference patterns (improving display image quality) while reducing the size and improving the light utilization efficiency.

<変形例>
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1〜8)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。
<Modification>
Subsequently, modified examples (modified examples 1 to 8) of the above-described embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing as the component in embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

[変形例1]
図8は、変形例1に係る光学素子(プリズムアレイ14A)の構成を断面図で模式的に表したものである。本変形例のプリズムアレイ14Aは、上記実施の形態のプリズムアレイ14において、各プリズム140の傾斜面上に回折格子141(回折格子構造)を設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。
[Modification 1]
FIG. 8 schematically shows a configuration of an optical element (prism array 14 </ b> A) according to Modification 1 in a cross-sectional view. The prism array 14A of the present modification is such that a diffraction grating 141 (diffraction grating structure) is provided on the inclined surface of each prism 140 in the prism array 14 of the above embodiment, and the other configurations are the same. It has become.

回折格子141は、プリズム140の傾斜面への入射光Linを回折することにより、回折光Ld(例えば、図中に示した0次回折光、+1次回折光、−1次回折光など)を発生して出射させるものである。   The diffraction grating 141 generates diffracted light Ld (for example, the 0th-order diffracted light, the + 1st-order diffracted light, the −1st-order diffracted light, etc. shown in the figure) by diffracting the incident light Lin on the inclined surface of the prism 140. The light is emitted.

このような回折格子141を有するプリズムアレイ14Aを用いた本変形例では、前述した(3)式を満たすように設定しなくとも、非照射領域の発生による照度むら(表示むら)の発生を回避することが可能となる。すなわち、(3)式を満たすようにプリズム140における長さPaおよびフライアイレンズ17におけるピッチPfをそれぞれ設定することなく、非照射領域の発生による照度むら(表示むら)の発生を回避することが可能となる。   In this modification using the prism array 14A having such a diffraction grating 141, it is possible to avoid the occurrence of illuminance unevenness (display unevenness) due to the generation of a non-irradiated region without setting so as to satisfy the above-described equation (3). It becomes possible to do. That is, it is possible to avoid the occurrence of illuminance unevenness (display unevenness) due to the generation of the non-irradiation region without setting the length Pa in the prism 140 and the pitch Pf in the fly-eye lens 17 so as to satisfy the expression (3). It becomes possible.

[変形例2]
図9は、変形例2に係る照明装置(照明装置1B)の要部構成(一部の構成)を表したものである。本変形例の照明装置1Bは、本開示における「光学素子」の一具体例として、上記実施の形態で説明したプリズムアレイ14の代わりに以下説明する回折素子14Bを設けたものであり、他の構成は照明装置1と同様となっている。
[Modification 2]
FIG. 9 illustrates a main configuration (a part of the configuration) of the illumination device (illumination device 1B) according to Modification 2. The illumination device 1B of the present modification is provided with a diffraction element 14B described below as a specific example of the “optical element” in the present disclosure, instead of the prism array 14 described in the above embodiment. The configuration is the same as that of the lighting device 1.

回折素子14Bは、図中に示したように、入射光を回折させてコリメータレンズ16およびフライアイレンズ17へと出射する光学素子である。   The diffractive element 14B is an optical element that diffracts incident light and emits it to the collimator lens 16 and the fly-eye lens 17 as shown in the figure.

本変形例では、駆動部15は、この回折素子14Bとフライアイレンズ17との間の相対位置を変位させることにより、フライアイレンズ17の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させる。具体的には、駆動部15は、回折素子14Bを、この回折素子14Bおよびフライアイレンズ17の光軸(光軸Z0)の方向(Z軸方向)に沿って振動(微小振動)させることにより、上記相対位置を変位させる。   In the present modification, the drive unit 15 displaces the relative position between the diffraction element 14B and the fly-eye lens 17, so that the incident position and the incident angle of the laser light are changed within the incident surface of the fly-eye lens 17. Change at least one of them. Specifically, the drive unit 15 causes the diffraction element 14B to vibrate (microvibration) along the direction (Z-axis direction) of the optical axis (optical axis Z0) of the diffraction element 14B and the fly-eye lens 17. The relative position is displaced.

このようにして、回折素子14Bによる入射光の回折作用(回折光の出射)と、駆動部15による回折素子14Bの光軸方向への振動動作とがなされることにより、上記実施の形態と同様のビームスキャンがなされる。すなわち、フライアイレンズ17の入射面上において、回折素子14Bからの入射光によるビームスキャンがなされる。その結果、上記実施の形態と同様に、スペックルパターンの多重化(時間平均)によって、レーザ光に起因したスペックルノイズ(干渉パターン)の発生が低減する。   In this way, the diffraction action of incident light (outgoing of diffracted light) by the diffractive element 14B and the vibration operation in the direction of the optical axis of the diffractive element 14B by the drive unit 15 are performed, which is the same as in the above embodiment. Beam scanning is performed. That is, a beam scan is performed on the incident surface of the fly-eye lens 17 by the incident light from the diffraction element 14B. As a result, similar to the above-described embodiment, the generation of speckle noise (interference pattern) due to laser light is reduced by multiplexing of speckle patterns (time average).

また、本変形例においても、駆動部15は、フライアイレンズ17の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方が変化するように、回折素子14Bとフライアイレンズ17との間の相対位置(ここでは回折素子14B自体)を変位(振動)させている。したがって、本変形例においても上記実施の形態と同様に、上記した相対位置の変位(ビームスキャン)がなされても、回折素子14Bからフライアイレンズ17への入射の際における光損失が、低減もしくは回避される。   Also in this modification, the drive unit 15 includes the diffractive element 14B and the fly-eye lens 17 so that at least one of the incident position and the incident angle of the laser light changes in the incident surface of the fly-eye lens 17. Relative position (here, the diffraction element 14B itself) is displaced (vibrated). Therefore, in the present modification as well, as in the above-described embodiment, even if the relative position displacement (beam scan) is performed, the light loss at the time of incidence on the fly-eye lens 17 from the diffraction element 14B is reduced or reduced. Avoided.

ここで、図9中に示したように、回折素子14Bからの回折光のうちのm次光(m次回折光)は、コリメータレンズ16およびフライアイレンズ17の位置における光軸Z0からの高さ(Y軸方向の距離)をそれぞれ、H,Tとする。また、このm次光の回折角をθm、回折素子14Bとコリメータレンズ16との距離をZ1、コリメータレンズ16とフライアイレンズ17との距離をD、コリメータレンズ16の合成焦点距離をf(図示せず)とすると、以下の(4)式が成り立つ。このため、回折素子14Bの振動の際の振幅をΔLとすると、フライアイレンズ17上の高さTの変化量ΔTは、以下の(5)式により表わすことができる。したがって、本変形例では、この変化量ΔTが、スペックルノイズ低減に効果的な範囲内の値となるように、振動の際の振幅ΔLを設定すればよいことになる。また、上記した回折角θmは、回折素子14Bにおける回折格子のピッチをp、入射光の波長をλとすると、以下の(6)式により表わすことができる。したがって、本変形例において、フライアイレンズ17上でのスペックル低減に効果的なビームシフト量をSとすると、このビームシフト量Sについて、以下の条件式((7)式)が成り立つことになる。   Here, as shown in FIG. 9, the m-order light (m-order diffracted light) of the diffracted light from the diffractive element 14 </ b> B is the height from the optical axis Z <b> 0 at the positions of the collimator lens 16 and the fly-eye lens 17. Let (distance in the Y-axis direction) be H and T, respectively. The diffraction angle of this m-order light is θm, the distance between the diffraction element 14B and the collimator lens 16 is Z1, the distance between the collimator lens 16 and the fly-eye lens 17 is D, and the combined focal length of the collimator lens 16 is f (FIG. (Not shown), the following equation (4) holds. For this reason, assuming that the amplitude at the time of vibration of the diffraction element 14B is ΔL, the amount of change ΔT of the height T on the fly-eye lens 17 can be expressed by the following equation (5). Therefore, in this modification, the amplitude ΔL at the time of vibration may be set so that the amount of change ΔT is a value within a range effective for reducing speckle noise. The diffraction angle θm described above can be expressed by the following equation (6), where p is the pitch of the diffraction grating in the diffraction element 14B, and λ is the wavelength of the incident light. Therefore, in this modification, when the beam shift amount effective for speckle reduction on the fly-eye lens 17 is S, the following conditional expression (Equation (7)) holds for this beam shift amount S: Become.

Figure 0005500235
Figure 0005500235

このような構成の照明装置1Bおよびそれを用いた表示装置においても、上記実施の形態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、小型化および光の利用効率向上を図りつつ、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。   Also in the illumination device 1B having such a configuration and a display device using the same, it is possible to obtain the same effect by the same operation as in the above embodiment. That is, it is possible to reduce the generation of interference patterns (improving display image quality) while reducing the size and improving the light utilization efficiency.

[変形例3]
図10は、変形例3に係る照明装置(照明装置1C)の要部構成(一部の構成)を表したものである。本変形例の照明装置1Cは、本開示における「光学素子」の一具体例として、上記実施の形態で説明したプリズムアレイ14の代わりに以下説明するレンズ(コリメータレンズ14C)を設けたものであり、他の構成は照明装置1と同様となっている。
[Modification 3]
FIG. 10 illustrates a main configuration (a part of the configuration) of the illumination device (illumination device 1C) according to Modification 3. As a specific example of the “optical element” in the present disclosure, the illumination device 1 </ b> C according to the present modification is provided with a lens (collimator lens 14 </ b> C) described below instead of the prism array 14 described in the above embodiment. Other configurations are the same as those of the lighting device 1.

コリメータレンズ14Cは、図中に示したように、ダイクロイックプリズム132からの入射光をコリメートして平行光とするものであり、正のパワーを有するNA変換レンズである。   As shown in the drawing, the collimator lens 14C collimates the incident light from the dichroic prism 132 into parallel light, and is an NA conversion lens having positive power.

本変形例では、駆動部15は、このコリメータレンズ14Cとフライアイレンズ17との間の相対位置を変位させることにより、フライアイレンズ17の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させる。具体的には、駆動部15は、コリメータレンズ14Cを、このコリメータレンズ14Cおよびフライアイレンズ17の光軸(光軸Z0)と直交する面内方向(X−Y平面内方向)に沿って振動(微小振動)させることにより、上記相対位置を変位させる。   In this modification, the drive unit 15 displaces the relative position between the collimator lens 14 </ b> C and the fly-eye lens 17, thereby changing the incident position and the incident angle of the laser light on the incident surface of the fly-eye lens 17. Change at least one of them. Specifically, the driving unit 15 vibrates the collimator lens 14C along an in-plane direction (XY plane direction) orthogonal to the optical axis (optical axis Z0) of the collimator lens 14C and the fly-eye lens 17. The relative position is displaced by (microvibration).

このようにして、コリメータレンズ14Cによる入射光の平行化作用と、駆動部15によるコリメータレンズ14Cの光軸方向と直交する面内方向への振動動作(偏芯作用)とがなされることにより、上記実施の形態と同様のビームスキャンがなされる。すなわち、フライアイレンズ17の入射面上において、コリメータレンズ14Cからの入射光によるビームスキャンがなされる(図10中の矢印P3参照)。その結果、上記実施の形態と同様に、スペックルパターンの多重化(時間平均)によって、レーザ光に起因したスペックルノイズ(干渉パターン)の発生が低減する。   In this way, the collimating action of the incident light by the collimator lens 14C and the vibration operation (eccentric action) in the in-plane direction orthogonal to the optical axis direction of the collimator lens 14C by the drive unit 15 are performed. A beam scan similar to that in the above embodiment is performed. That is, a beam scan is performed on the incident surface of the fly-eye lens 17 by the incident light from the collimator lens 14C (see arrow P3 in FIG. 10). As a result, similar to the above-described embodiment, the generation of speckle noise (interference pattern) due to laser light is reduced by multiplexing of speckle patterns (time average).

また、本変形例においても、駆動部15は、フライアイレンズ17の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化するように、コリメータレンズ14Cとフライアイレンズ17との間の相対位置(ここではコリメータレンズ14C自体)を変位(振動)させている。したがって、本変形例においても上記実施の形態と同様に、上記した相対位置の変位(ビームスキャン)がなされても、コリメータレンズ14Cからフライアイレンズ17への入射の際における光損失が、低減もしくは回避される。   Also in this modification, the driving unit 15 collimator lens 14 </ b> C and the fly-eye lens 17 so as to change at least one of the incident position and the incident angle of the laser light within the incident surface of the fly-eye lens 17. Relative position (here, the collimator lens 14C itself) is displaced (vibrated). Accordingly, in the present modification as well, in the same way as in the above-described embodiment, even when the relative position displacement (beam scan) is performed, the light loss at the time of incidence from the collimator lens 14C to the fly-eye lens 17 is reduced or reduced. Avoided.

ここで、図10中に示したように、コリメータレンズ14Cにおける偏芯をA、この偏芯Aを与えた場合におけるコリメータレンズ14Cからの出射光の出射角度をφ、コリメータレンズ14Cの焦点距離をfとすると、以下の(8)式が成り立つ。また、コリメータレンズ14Cとフライアイレンズ17との距離をDとすると、本変形例では、フライアイレンズ17上でのスペックル低減に効果的なビームシフト量Sについて、以下の条件式((9)式)が成り立つ。したがって、これらの(8)式および(9)式により、本変形例では、上記したビームシフト量Sについて、以下の条件式((10)式)が成り立つことになる。   Here, as shown in FIG. 10, the eccentricity in the collimator lens 14C is A, the emission angle of the emitted light from the collimator lens 14C when this eccentricity A is given is φ, and the focal length of the collimator lens 14C is Assuming f, the following equation (8) is established. Also, assuming that the distance between the collimator lens 14C and the fly-eye lens 17 is D, in this modification, the following conditional expression ((9) is applied to the beam shift amount S effective for speckle reduction on the fly-eye lens 17. ) Formula) holds. Therefore, with these expressions (8) and (9), in the present modification, the following conditional expression (expression (10)) is established for the beam shift amount S described above.

Figure 0005500235
Figure 0005500235

このような構成の照明装置1Cおよびそれを用いた表示装置においても、上記実施の形態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、小型化および光の利用効率向上を図りつつ、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。   Also in the lighting device 1C having such a configuration and a display device using the same, it is possible to obtain the same effect by the same operation as in the above embodiment. That is, it is possible to reduce the generation of interference patterns (improving display image quality) while reducing the size and improving the light utilization efficiency.

なお、本変形例では、「光学素子」としてのレンズの一例としてコリメータレンズ14Cを挙げて説明したが、これには限られず、他のレンズを用いてもよい。具体的には、光学系全体として正のパワーを有するようにすればよく、負のパワーを有するNA変換レンズを含めた複数のレンズを用いて光学系を構築してもよい。   In this modification, the collimator lens 14C has been described as an example of the lens as the “optical element”. However, the present invention is not limited to this, and other lenses may be used. Specifically, the entire optical system may have a positive power, and the optical system may be constructed using a plurality of lenses including an NA conversion lens having a negative power.

[変形例4]
(光学素子14Dの構成)
図11は、変形例4に係る光学素子(光学素子14D)の構成を模式的に表したものである。本変形例の光学素子14D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。ここで、図11(A)は、光学素子14DのX−Y平面構成および図中のII−II線に沿った断面構成を示し、図11(B)は、図11(A)中の符号G1で示した部分の拡大図に対応している。
[Modification 4]
(Configuration of optical element 14D)
FIG. 11 schematically illustrates the configuration of an optical element (an optical element 14D) according to Modification 4. The optical element 14D of this modification has an uneven surface having a periodic corrugated structure on the light exit surface side. Here, FIG. 11A shows an XY plane configuration of the optical element 14D and a cross-sectional configuration along the line II-II in the drawing, and FIG. 11B is a symbol in FIG. 11A. This corresponds to the enlarged view of the portion indicated by G1.

この光学素子14Dは、図11(B)に示したように、その光出射面側に、凸状曲面からなる第1光学面14D1と凹状曲面からなる第2光学面14D2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14D1のピッチをP(+)、第1光学面14D1の曲率半径をR(+)、第2光学面14D2のピッチをP(−)、第2光学面14D2の曲率半径をR(−)として示している。   As shown in FIG. 11B, the optical element 14D has a first optical surface 14D1 made of a convex curved surface and a second optical surface 14D2 made of a concave curved surface arranged alternately on the light emitting surface side ( 1-dimensional array). Here, the pitch of the first optical surface 14D1 is P (+), the radius of curvature of the first optical surface 14D1 is R (+), the pitch of the second optical surface 14D2 is P (−), and the second optical surface 14D2 Is shown as R (-).

これらの第1光学面14D1,第2光学面14D2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における単位レンズ170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14D1,第2光学面14D2の延在方向と、上記した単位レンズ170の配列方向とが、互いに傾斜している。ここでは一例として、第1光学面14D1,第2光学面14D2の延在方向とX軸との傾斜角α=45°となっている。   The first optical surface 14D1 and the second optical surface 14D2 are respectively inclined with respect to the X axis and the Y axis (the arrangement direction of the unit lenses 170 in the fly-eye lens 17 described later). In other words, the extending direction of the first optical surface 14D1 and the second optical surface 14D2 and the arrangement direction of the unit lenses 170 described above are inclined with respect to each other. Here, as an example, the inclination angle α between the extending direction of the first optical surface 14D1 and the second optical surface 14D2 and the X axis is 45 °.

ここで、例えば図12に模式的に示したように、第1光学面14D1は、入射したレーザ光を収束させつつ出射する機能を有する一方、第2光学面14D2は、入射したレーザ光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14Dでは、第1光学面14D1から出射される収束光の光路と、第2光学面14D2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14D1と第2光学面14D2とが滑らかに接続されている。なお、図12中に示したF(+)は、第1光学面14D1における焦点距離を表し、F(−)は、第2光学面14D2における焦点距離を表している。   Here, for example, as schematically shown in FIG. 12, the first optical surface 14D1 has a function of emitting the incident laser light while converging it, while the second optical surface 14D2 diffuses the incident laser light. And has a function of emitting light. In the optical element 14D, the optical path of the convergent light emitted from the first optical surface 14D1 and the optical path of the divergent light emitted from the second optical surface 14D2 are changed continuously (densely). The first optical surface 14D1 and the second optical surface 14D2 are smoothly connected. Note that F (+) shown in FIG. 12 represents the focal length on the first optical surface 14D1, and F (−) represents the focal length on the second optical surface 14D2.

また、図12に示したように、光学素子14Dからの出射光の進行方向とフライアイレンズ17の光軸(ここではZ軸)とがなす角度(収束光がなす角度θ(+),発散光がなす角度θ(−))のうちの最大値をθmax、フライアイレンズ17における許容入射角度をθthとする。すると、この光学素子14Dでは、θmax≦θthという条件式を満たすように設定されている。   Further, as shown in FIG. 12, the angle formed by the traveling direction of the light emitted from the optical element 14D and the optical axis (here, the Z axis) of the fly-eye lens 17 (the angle θ (+) formed by the convergent light, divergence). The maximum value of the angle θ (−)) formed by light is θmax, and the allowable incident angle in the fly-eye lens 17 is θth. Then, in this optical element 14D, it is set to satisfy the conditional expression of θmax ≦ θth.

なお、この光学素子14Dにおける各種のパラメータは、例えば図13に示したような値に設定されている。ここで、LPは、図12中に示したように、第1光学面14D1から出射される収束光の光束幅と第2光学面14D2から出射される発散光の光束幅とが互いに等しくなるとき(いずれもピッチPとなるとき)の平面と、光学素子14Dとの間の距離を表している。   The various parameters in the optical element 14D are set to values as shown in FIG. 13, for example. Here, as shown in FIG. 12, the LP is when the light flux width of the convergent light emitted from the first optical surface 14D1 and the light flux width of the divergent light emitted from the second optical surface 14D2 are equal to each other. This represents the distance between the plane (when both are at the pitch P) and the optical element 14D.

(光学素子14Dの作用・効果)
このような構成の光学素子14Dでは、例えば図14(A)〜(C)に示したように、基準位置から+Y軸方向,−Y軸方向に沿って、フライアイレンズ17との間の相対位置がそれぞれ変位するように駆動されることにより、以下の作用・効果が得られる。なお、これらの図14(A)〜(C)はそれぞれ、上記した光学素子14Dから距離LPだけ離れた平面上における収束光束領域17aおよび拡散光束領域17bをそれぞれ、フライアイレンズ17における各単位レンズ170と重ねて模式的に示したものである。また、図14(D)〜(F)はそれぞれ、図14(A)〜(C)中の太線で示した単位レンズ170上の領域内における、収束光束領域17aおよび拡散光束領域17bを模式的に示したものである。
(Operation and effect of optical element 14D)
In the optical element 14D having such a configuration, for example, as shown in FIGS. 14A to 14C, relative to the fly-eye lens 17 from the reference position along the + Y axis direction and the −Y axis direction. The following operations and effects can be obtained by driving the positions so as to be displaced. 14A to 14C respectively show the convergent light beam region 17a and the diffused light beam region 17b on the plane separated from the optical element 14D by the distance LP, respectively, in each unit lens in the fly-eye lens 17. This is schematically shown by overlapping with 170. 14D to 14F schematically show the convergent light beam region 17a and the diffused light beam region 17b in the region on the unit lens 170 indicated by the thick line in FIGS. 14A to 14C, respectively. It is shown in.

すなわち、光学素子14DがY軸に沿って振動するように駆動されることにより、例えば図14(D)〜(F)に示したように、各単位レンズ170上の領域内で、収束光束領域17aと拡散光束領域17bとが交互に入れ替わることになる。したがって、このような構成の光学素子14Dを用いた照明装置および表示装置においても、上記実施の形態等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、小型化および光の利用効率向上を図りつつ、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。   That is, by driving the optical element 14D so as to vibrate along the Y axis, for example, as shown in FIGS. 14D to 14F, the convergent light flux region within the region on each unit lens 170 is obtained. 17a and the diffused light beam region 17b are alternately switched. Therefore, also in the illuminating device and the display device using the optical element 14D having such a configuration, the same effect can be obtained by the same operation as in the above-described embodiment and the like. That is, it is possible to reduce the generation of interference patterns (improving display image quality) while reducing the size and improving the light utilization efficiency.

また、本変形例では、光学素子14Dにおける第1光学面14D1,第2光学面14D2の延在方向と、フライアイレンズ17における単位レンズ170の配列方向とが互いに傾斜しているようにしたので、以下の効果も得ることが可能である。すなわち、単位レンズ170間の境界領域と、収束光束および拡散光束との接続境界線におけるクロストークを低減することも可能となる。   In this modification, the extending direction of the first optical surface 14D1 and the second optical surface 14D2 of the optical element 14D and the arrangement direction of the unit lenses 170 of the fly-eye lens 17 are inclined with respect to each other. The following effects can also be obtained. That is, it is possible to reduce crosstalk in the boundary area between the boundary region between the unit lenses 170 and the convergent light beam and the diffused light beam.

なお、本変形例の光学素子14Dでは、その光出射面側に波型構造が形成されている場合について説明したが、光入射面側や、光入射面側および光出射面側の双方に波型構造が形成されているようにしてもよい。   In the optical element 14D of the present modification, the case where the wave structure is formed on the light exit surface side has been described. However, the wave is formed on the light entrance surface side and on both the light entrance surface side and the light exit surface side. A mold structure may be formed.

[変形例5]
図15は、変形例5に係る光学素子(光学素子14E)の構成を模式的に表したものである。本変形例の光学素子14E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。ここで、図15(A)は、光学素子14EのX−Y平面構成と、図中のIII−III線,IV−IV線に沿った断面構成を示し、図15(B),(C)はそれぞれ、図15(A)中の符号G2,G3で示した部分の拡大図に対応している。
[Modification 5]
FIG. 15 schematically illustrates the configuration of an optical element (an optical element 14E) according to Modification 5. The optical element 14E of this modification has an uneven surface having a periodic corrugated structure on the light exit surface side. Here, FIG. 15A shows an XY plane configuration of the optical element 14E and a cross-sectional configuration taken along lines III-III and IV-IV in the drawing, and FIGS. Respectively correspond to enlarged views of portions indicated by reference numerals G2 and G3 in FIG.

この光学素子14Eは、その光出射面側に、凸状曲面からなる第1光学面14D1と凹状曲面からなる第2光学面14D2とを交互に配列(2次元配列)した構造を有している。すなわち、図15(B),(C)中の符号G2,G3で示した部分の拡大図(拡大断面図)はそれぞれ、上記変形例4で説明したものと同様の構成となっている。なお、この光学素子14Eにおいても光学素子14Dと同様に、第1光学面14D1,第2光学面14D2の延在方向と、単位レンズ170の配列方向とが、互いに傾斜している(例えば、傾斜角α=45)。   The optical element 14E has a structure in which first optical surfaces 14D1 made of convex curved surfaces and second optical surfaces 14D2 made of concave curved surfaces are alternately arranged (two-dimensionally arranged) on the light exit surface side. . That is, enlarged views (enlarged cross-sectional views) of portions indicated by reference numerals G2 and G3 in FIGS. 15B and 15C have the same configurations as those described in the fourth modification. In the optical element 14E, as in the optical element 14D, the extending direction of the first optical surface 14D1 and the second optical surface 14D2 and the arrangement direction of the unit lenses 170 are inclined to each other (for example, inclined) Angle α = 45).

このような構成の光学素子14Eを用いた照明装置および表示装置においても、上記実施の形態等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。なお、本変形例の光学素子14Eにおいても、その光入射面側や光入射面側および光出射面側の双方に、波型構造が形成されているようにしてもよい。   Also in the illumination device and the display device using the optical element 14E having such a configuration, the same effect can be obtained by the same operation as in the above-described embodiment and the like. In the optical element 14E of the present modification, a wave structure may be formed on both the light incident surface side, the light incident surface side, and the light emitting surface side.

[変形例6]
図16は、変形例6に係る光学素子(光学素子14F)の構成を模式的に表したものである。本変形例の光学素子14Fでは、その光出射面側に複数のマイクロレンズ142が2次元的に配列されてなる(各マイクロレンズ142のピッチをP、曲率半径をRとする)。すなわち、この光学素子14Fは、マイクロレンズアレイからなる。なお、この図16では、光学素子14FのX−Y平面構成と、図中のV−V線に沿った断面構成を示している。
[Modification 6]
FIG. 16 schematically illustrates the configuration of an optical element (an optical element 14F) according to Modification 6. In the optical element 14F of this modification, a plurality of microlenses 142 are two-dimensionally arranged on the light exit surface side (P is the pitch of each microlens 142 and R is the curvature radius). That is, the optical element 14F is composed of a microlens array. Note that FIG. 16 shows an XY plane configuration of the optical element 14F and a cross-sectional configuration along the line VV in the drawing.

このような構成の光学素子14Fを用いた照明装置および表示装置においても、上記実施の形態等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。なお、本変形例の光学素子14Fにおいても、その光入射面側や光入射面側および光出射面側の双方に、複数のマイクロレンズ142が形成されているようにしてもよい。   Also in the illumination device and the display device using the optical element 14F having such a configuration, the same effect can be obtained by the same operation as in the above-described embodiment and the like. Also in the optical element 14F of this modification, a plurality of microlenses 142 may be formed on both the light incident surface side, the light incident surface side, and the light emitting surface side.

[変形例7]
図17は、変形例7に係る照明装置の要部構成(一部の構成)を表したものである。本変形例の照明装置は、本開示における「光学素子」の一具体例として、複数の光学素子を備えたものであり、他の構成は照明装置1と同様となっている。
[Modification 7]
FIG. 17 illustrates a main configuration (part of configuration) of a lighting device according to Modification 7. The illumination device of the present modification includes a plurality of optical elements as a specific example of the “optical element” in the present disclosure, and other configurations are the same as those of the illumination device 1.

光学素子群14Gは、その光軸Z0に沿って配設された複数の光学素子を有する光学系であり、ここでは、前述したプリズムアレイ14およびコリメータレンズ14Cが光軸Z0に沿って配置されている。ただし、複数の光学素子の組み合わせはこれには限られず、他の組み合わせとしてもよい。具体的には、例えばプリズムアレイ14とレンズ(コリメータレンズ14C)との組み合わせや、プリズムアレイ14と回折素子14Bとの組み合わせ、プリズムアレイ14とフライアイレンズとの組み合わせ、回折素子14Bとレンズ(コリメータレンズ14C)との組み合わせ、回折素子14Bとフライアイレンズとの組み合わせ、レンズ(コリメータレンズ14C)とフライアイレンズとの組み合わせなどとしてもよい。また、これらの光学素子(プリズムアレイ14,回折素子14B,コリメータレンズ14C,フライアイレンズ)に加え、上記変形例4〜6で説明した光学素子14D,14E,14Fをも含めた複数の光学素子のうちから、2つ以上の光学素子を任意の組み合わせで用いるようにしてもよい。   The optical element group 14G is an optical system having a plurality of optical elements arranged along the optical axis Z0. Here, the prism array 14 and the collimator lens 14C described above are arranged along the optical axis Z0. Yes. However, the combination of a plurality of optical elements is not limited to this, and may be another combination. Specifically, for example, a combination of a prism array 14 and a lens (collimator lens 14C), a combination of a prism array 14 and a diffraction element 14B, a combination of a prism array 14 and a fly-eye lens, a diffraction element 14B and a lens (collimator). A combination with the lens 14C), a combination with the diffraction element 14B and the fly-eye lens, a combination with the lens (collimator lens 14C) and the fly-eye lens, or the like may be used. In addition to these optical elements (prism array 14, diffractive element 14B, collimator lens 14C, fly-eye lens), a plurality of optical elements including optical elements 14D, 14E, and 14F described in Modifications 4 to 6 above. Of these, two or more optical elements may be used in any combination.

本変形例では、駆動部15は、このような光学素子群14Gにおける複数の光学素子とフライアイレンズ17との間の相対位置を変位させることにより、フライアイレンズ17の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させる。具体的には、駆動部15は、この光学素子群14Gにおける複数の光学素子をそれぞれ、個別の方向に沿って振動(微小振動)させることにより、上記相対位置を変位させる。すなわち、図17に示した例では、駆動部15は、矢印P41で示したように、プリズムアレイ14を、光軸Z0と直交する面内におけるプリズム140の配列方向(Y軸方向)に沿って振動させている。一方、駆動部15は、矢印P42で示したように、コリメータレンズ14Cを、光軸Z0と直交する面内方向(X−Y平面内方向)に沿って振動させている。   In the present modification, the driving unit 15 displaces the relative positions between the plurality of optical elements and the fly-eye lens 17 in the optical element group 14G, so that the laser beam is incident on the incident surface of the fly-eye lens 17. At least one of the incident position and the incident angle of light is changed. Specifically, the drive unit 15 displaces the relative position by causing each of the plurality of optical elements in the optical element group 14G to vibrate (microvibration) along individual directions. That is, in the example shown in FIG. 17, the drive unit 15 moves the prism array 14 along the arrangement direction (Y-axis direction) of the prisms 140 in the plane orthogonal to the optical axis Z0, as indicated by the arrow P41. It is vibrating. On the other hand, as indicated by an arrow P42, the drive unit 15 vibrates the collimator lens 14C along an in-plane direction (XY plane in-plane direction) orthogonal to the optical axis Z0.

このような構成の照明装置およびそれを用いた表示装置においても、上記実施の形態等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、小型化および光の利用効率向上を図りつつ、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。   In the illumination device having such a configuration and a display device using the same, the same effect can be obtained by the same operation as in the above-described embodiment and the like. That is, it is possible to reduce the generation of interference patterns (improving display image quality) while reducing the size and improving the light utilization efficiency.

また、本変形例では、光学素子群14Gにおける複数の光学素子をそれぞれ、個別の方向(互いに異なる方向)に沿って振動させることにより、干渉パターンの発生を更に低減することが可能となる。   Moreover, in this modification, it becomes possible to further reduce the occurrence of interference patterns by vibrating each of the plurality of optical elements in the optical element group 14G along individual directions (directions different from each other).

[変形例8]
図18(B),(C)はそれぞれ、変形例8に係る照明装置の要部構成(一部の構成)を表したものである。
[Modification 8]
FIGS. 18B and 18C each show a main part configuration (partial configuration) of a lighting device according to Modification Example 8. FIG.

これまでの説明では、例えば図18(A)に示したように、駆動部15が、光学素子(ここではプリズムアレイ14)およびフライアイレンズ17のうちの一方(光学素子)のみを振動させることにより、これらの間の相対位置を変位させている。   In the description so far, for example, as shown in FIG. 18A, the drive unit 15 vibrates only one of the optical elements (here, the prism array 14) and the fly-eye lens 17 (optical element). Therefore, the relative position between them is displaced.

これに対して本変形例では、まず、図18(B)に示した例においては、駆動部15が、光学素子(プリズムアレイ14)およびフライアイレンズ17のうちの他方(フライアイレンズ17)のみを振動させることにより、これらの間の相対位置を変位させている。   On the other hand, in this modification, first, in the example shown in FIG. 18B, the drive unit 15 is the other of the optical elements (prism array 14) and the fly-eye lens 17 (fly-eye lens 17). By oscillating only, the relative position between them is displaced.

また、図18(C)に示した例では、駆動部15が、光学素子(プリズムアレイ14)およびフライアイレンズ17の双方(両方)を振動させることにより、これらの間の相対位置を変位させている。   In the example shown in FIG. 18C, the drive unit 15 vibrates both (both) the optical element (prism array 14) and the fly-eye lens 17, thereby displacing the relative position between them. ing.

このように、駆動部15によって、光学素子およびフライアイレンズ17のうちの少なくとも一方を振動させてこれらの間の相対位置を変位させるようにすればよく、上記実施の形態等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、小型化および光の利用効率向上を図りつつ、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。   In this way, the drive unit 15 may oscillate at least one of the optical element and the fly-eye lens 17 to displace the relative position between them, and the same action as in the above-described embodiment and the like. Similar effects can be obtained. That is, it is possible to reduce the generation of interference patterns (improving display image quality) while reducing the size and improving the light utilization efficiency.

なお、本変形例では、「光学素子」の一例としてプリズムアレイ14を挙げて説明したが、これには限られず、前述した回折素子14Bやレンズ(コリメータレンズ14C)、光学素子14D,14E,14Fを用いるようにしてもよい。   In this modification, the prism array 14 is described as an example of the “optical element”. However, the present invention is not limited to this, and the diffraction element 14B, the lens (collimator lens 14C), and the optical elements 14D, 14E, and 14F described above. May be used.

[その他の変形例]
以上、実施の形態および変形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。
[Other variations]
As described above, the technology of the present disclosure has been described with reference to the embodiment and the modifications. However, the technology is not limited to the embodiment and the like, and various modifications can be made.

例えば、上記実施の形態等では、本開示における「光学素子」の一例として、プリズムアレイ、回折素子、レンズ(コリメータレンズ)およびマイクロレンズ等を挙げて説明したが、これら以外の他の光学素子を用いてもよい。すなわち、例えば、複数の単位構造が1次元配列または2次元配列されてなる他の光学素子や、入射したレーザ光の光路を周期的な複数の光路に分割して出射する他の光学素子を用いてもよい。同様に、本開示における「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。   For example, in the above embodiment and the like, a prism array, a diffractive element, a lens (collimator lens), a microlens, and the like have been described as examples of the “optical element” in the present disclosure. It may be used. That is, for example, another optical element in which a plurality of unit structures are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, or another optical element that divides an optical path of incident laser light into a plurality of periodic optical paths and emits it is used. May be. Similarly, as an “optical member” in the present disclosure, an optical member (for example, a rod integrator) other than the fly-eye lens described in the above-described embodiments and the like may be used.

具体的には、例えば図19に示した光学素子14Hは、その光出射面側に、周期的な波型構造(ピッチ:P、曲率半径:R(+),R(−))からなる凹凸面を有している。なお、図19(A)は、この光学素子14HのY−Z断面構成およびX−Y平面構成を示し、図19(B)は、図19(A)中の符号G5で示した部分の拡大図に対応している。また、例えば図20に示した光学素子14Iは、その光出射面側に、X軸方向に沿って延在する周期的な回折構造(ブレーズ構造、ピッチ:Pb、高さ:h)を有している。また、この周期的な回折構造は、Y軸方向に沿った奇数列および偶数例(各列間のピッチ:P)の間で、X軸方向に沿って互いに反対向きの傾斜面を有するように形成されている。なお、図20(A)は、この光学素子14IのY−Z断面構成(奇数列および偶数列)およびX−Y平面構成を示し、図20(B)は、図20(A)中の符号G6で示した部分の拡大図に対応している。更に、例えば図21に示した光学素子14Jは、その光出射面側に、X軸方向に沿って延在する周期的な傾斜面構造(ピッチ:Pa、傾斜角:θ)からなる凹凸構造を有している。また、この周期的な凹凸構造は、Y軸方向に沿った奇数列および偶数例(各列間のピッチ:P)の間で、凹部(谷部)と凸部(山部)とが互い違いの位置となるように形成されている。なお、図21(A)は、この光学素子14JのY−Z断面構成(奇数列および偶数列)およびX−Y平面構成を示し、図21(B)は、図21(A)中の符号G7で示した部分の拡大図に対応している。このような構成からなる光学素子14H,14I,14Jにおいても、上記実施の形態等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。なお、これらの光学素子14H,14I,14Jでは、その光出射面側に波型構造や回折構造、凹凸構造が形成されているが、光入射面側や、光入射面側および光出射面側の双方にそれらの構造が形成されているようにしてもよい。   Specifically, for example, the optical element 14H shown in FIG. 19 has unevenness formed of a periodic corrugated structure (pitch: P, radius of curvature: R (+), R (−)) on the light exit surface side. Has a surface. 19A shows a YZ cross-sectional configuration and an XY plane configuration of the optical element 14H, and FIG. 19B is an enlarged view of a portion indicated by reference numeral G5 in FIG. 19A. Corresponds to the figure. Further, for example, the optical element 14I shown in FIG. 20 has a periodic diffraction structure (blazed structure, pitch: Pb, height: h) extending along the X-axis direction on the light exit surface side. ing. In addition, this periodic diffractive structure has inclined surfaces that are opposite to each other along the X-axis direction between odd-numbered rows and even-numbered rows (pitch between rows: P) along the Y-axis direction. Is formed. 20A shows the YZ cross-sectional configuration (odd and even columns) and XY plane configuration of this optical element 14I, and FIG. 20B shows the reference numerals in FIG. 20A. This corresponds to the enlarged view of the portion indicated by G6. Further, for example, the optical element 14J shown in FIG. 21 has a concavo-convex structure having a periodic inclined surface structure (pitch: Pa, inclination angle: θ) extending along the X-axis direction on the light emitting surface side. Have. In addition, this periodic concavo-convex structure is such that concave portions (valley portions) and convex portions (peak portions) are staggered between odd-numbered rows and even-numbered rows (pitch between rows: P) along the Y-axis direction. It is formed to be a position. 21A shows the YZ cross-sectional configuration (odd and even columns) and XY plane configuration of this optical element 14J, and FIG. 21B is the reference numeral in FIG. 21A. This corresponds to the enlarged view of the portion indicated by G7. Also in the optical elements 14H, 14I, and 14J having such a configuration, it is possible to obtain the same effect by the same operation as in the above-described embodiment and the like. In these optical elements 14H, 14I, and 14J, a corrugated structure, a diffractive structure, and a concavo-convex structure are formed on the light exit surface side. However, the light entrance surface side, the light entrance surface side, and the light exit surface side are formed. Both of these structures may be formed.

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。   In the above-described embodiment, etc., a case has been described in which a plurality of types of light sources (for red, green, and blue) are all laser light sources. However, the present invention is not limited to this case. At least one may be a laser light source. That is, a combination of a laser light source and another light source (such as an LED) may be provided in the light source unit.

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であってもよい。また、上記実施の形態等では、本開示における「光学素子」が、透過型の光学素子(レーザ光が通過する光学素子)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、例えば反射型の光学素子(レーザ光を反射させる光学素子)であってもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment and the like, the case where the light modulation element is a reflection type liquid crystal element has been described as an example. However, the present invention is not limited to this case, and may be, for example, a transmission type liquid crystal element. May be a light modulation element other than a liquid crystal element. In the above-described embodiment and the like, the case where the “optical element” in the present disclosure is a transmissive optical element (an optical element through which laser light passes) has been described as an example. However, the present invention is not limited to this case. For example, a reflective optical element (an optical element that reflects laser light) may be used.

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。   In addition, in the above-described embodiments and the like, the case of using three types of light sources that emit light of different wavelengths has been described. For example, instead of three types of light sources, one type, two types, or four or more types of light sources are used. You may do it.

また、上記実施の形態等では、光学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。   In the above-described embodiments and the like, each component (optical system) of the optical device and the display device has been specifically described. However, it is not necessary to include all the components, and other components are further included. You may have. Specifically, for example, instead of the dichroic prisms 131 and 132, dichroic mirrors may be provided.

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。   Further, in the above-described embodiment, the case where the projection optical system (projection lens) that projects the light modulated by the light modulation element on the screen is provided and configured as a projection display device has been described. Can be applied to a direct-view display device or the like.

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のレーザ光が進行する光路上に配設された光学素子と、
照明光を出射する光学部材と、
前記光学素子と前記光学部材との間の相対位置を変位させることにより、前記光学部材の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させる駆動部と
を備えた照明装置。
(2)
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)に記載の照明装置。
(3)
前記第1光学面から出射される収束光の光路と前記第2光学面から出射される発散光の光路とが連続的に変化するように、前記第1光学面と前記第2光学面とが接続されている
上記(2)に記載の照明装置。
(4)
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(3)に記載の照明装置。
(5)
前記光学部材は、複数の単位レンズが2次元配列されてなるフライアイレンズであり、
前記第1光学面および前記第2光学面の延在方向と、前記単位レンズの配列方向とが、互いに傾斜している
上記(2)ないし(4)のいずれかに記載の照明装置。
(6)
前記光学素子がマイクロレンズアレイである
上記(1)に記載の照明装置。
(7)
前記光学素子がプリズムアレイであり、
前記プリズムアレイでは、各々が一対の傾斜面からなる凸部を有する複数のプリズムが、前記一対の傾斜面の延在方向と直交する方向に沿って並んで配置されている
上記(1)に記載の照明装置。
(8)
前記凸部は、各プリズムにおける入射面および出射面のうちの少なくとも一方の側に設けられている
上記(7)に記載の照明装置。
(9)
前記光学素子が、1または複数のレンズからなる
上記(1)に記載の照明装置。
(10)
前記光学部材がフライアイレンズである
上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の照明装置。
(11)
前記光学素子からの出射光の進行方向と前記フライアイレンズの光軸とがなす角度のうちの最大値をθmax、前記フライアイレンズにおける許容入射角度をθthとしたとき、
θmax≦θthを満たす
上記(10)に記載の照明装置。
(12)
前記光学素子は、入射したレーザ光の光路を、周期的な複数の光路に分割して出射する
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の照明装置。
(13)
前記光学素子は、複数の単位構造が1次元配列または2次元配列されてなる
上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の照明装置。
(14)
前記駆動部は、15Hz以上の駆動周波数によって、前記相対位置を往復変位させる
上記(1)ないし(13)のいずれかに記載の照明装置。
(15)
前記駆動部は、前記光学素子および前記光学部材のうちの少なくとも一方を振動させることにより、前記相対位置を変位させる
上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の照明装置。
(16)
前記光学素子が、その光軸に沿って複数配設されており、
前記駆動部は、複数の光学素子をそれぞれ、個別の方向に沿って振動させる
上記(1)ないし(15)のいずれかに記載の照明装置。
(17)
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(16)のいずれかに記載の照明装置。
(18)
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(17)に記載の照明装置。
(19)
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のレーザ光が進行する光路上に配設された光学素子と、
前記照明光を出射する光学部材と、
前記光学素子と前記光学部材との間の相対位置を変位させることにより、前記光学部材の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させる駆動部と
を有する表示装置。
(20)
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(19)に記載の表示装置。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1)
A light source unit including a laser light source;
An optical element disposed on an optical path along which laser light from the laser light source travels;
An optical member that emits illumination light;
A drive unit that changes at least one of the incident position and the incident angle of the laser beam in the incident surface of the optical member by displacing the relative position between the optical element and the optical member. Lighting device.
(2)
The optical element is
A first optical surface that emits while converging the incident laser beam;
The illumination device according to (1), further including: a second optical surface that emits the incident laser light while diverging.
(3)
The first optical surface and the second optical surface are arranged such that the optical path of the convergent light emitted from the first optical surface and the optical path of the divergent light emitted from the second optical surface are continuously changed. The lighting device according to (2), wherein the lighting device is connected.
(4)
The lighting device according to (3), wherein the first optical surface is a convex curved surface, and the second optical surface is a concave curved surface.
(5)
The optical member is a fly-eye lens in which a plurality of unit lenses are two-dimensionally arranged.
The lighting device according to any one of (2) to (4), wherein an extending direction of the first optical surface and the second optical surface and an arrangement direction of the unit lenses are inclined with respect to each other.
(6)
The illumination device according to (1), wherein the optical element is a microlens array.
(7)
The optical element is a prism array;
In the prism array, a plurality of prisms each having a convex portion including a pair of inclined surfaces are arranged side by side along a direction orthogonal to the extending direction of the pair of inclined surfaces. Lighting equipment.
(8)
The illumination device according to (7), wherein the convex portion is provided on at least one side of an incident surface and an emission surface of each prism.
(9)
The illumination device according to (1), wherein the optical element includes one or a plurality of lenses.
(10)
The illumination device according to any one of (1) to (9), wherein the optical member is a fly-eye lens.
(11)
When the maximum value of the angle formed between the traveling direction of the light emitted from the optical element and the optical axis of the fly-eye lens is θmax, and the allowable incident angle in the fly-eye lens is θth,
The illumination device according to (10), wherein θmax ≦ θth is satisfied.
(12)
The illumination device according to any one of (1) to (11), wherein the optical element divides an optical path of incident laser light into a plurality of periodic optical paths and emits the divided optical path.
(13)
The illumination device according to any one of (1) to (12), wherein the optical element includes a plurality of unit structures arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
(14)
The lighting device according to any one of (1) to (13), wherein the driving unit reciprocates the relative position with a driving frequency of 15 Hz or more.
(15)
The lighting device according to any one of (1) to (14), wherein the driving unit displaces the relative position by vibrating at least one of the optical element and the optical member.
(16)
A plurality of the optical elements are disposed along the optical axis,
The lighting device according to any one of (1) to (15), wherein the driving unit vibrates each of the plurality of optical elements along individual directions.
(17)
The lighting device according to any one of (1) to (16), wherein the light source unit includes three types of light sources that emit red light, green light, and blue light.
(18)
The lighting device according to (17), wherein at least one of the three types of light sources is the laser light source.
(19)
A lighting device;
A light modulation element that modulates illumination light from the illumination device based on a video signal,
The lighting device includes:
A light source unit including a laser light source;
An optical element disposed on an optical path along which laser light from the laser light source travels;
An optical member that emits the illumination light;
A display that includes: a drive unit that changes at least one of an incident position and an incident angle of a laser beam within an incident surface of the optical member by displacing a relative position between the optical element and the optical member. apparatus.
(20)
The display device according to (19), further including a projection optical system that projects the illumination light modulated by the light modulation element onto a projection surface.

1,1B,1C…照明装置、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、14,14A…プリズムアレイ、14B…回折素子、14C…コリメータレンズ、14D〜14F,14H〜14J…光学素子、14G…光学素子群、14D1…第1光学面(凸状曲面)、14D2…第2光学面(凹状曲面)、140…プリズム、141…回折格子、142…マイクロレンズ、15…駆動部、16…コリメータレンズ、17…フライアイレンズ、170…単位レンズ、18…コンデンサレンズ、21…反射型液晶素子、210…照射領域、211…非照射領域、22…偏光ビームスプリッタ、23…投射レンズ、3…表示装置、30…スクリーン、Z0…光軸、S1,S2,Sn-1,Sn…傾斜面、Lin…入射光、Ld…回折光。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1B, 1C ... Illuminating device, 11R ... Red laser, 11G ... Green laser, 11B ... Blue laser, 12R, 12G, 12B ... Lens, 131, 132 ... Dichroic prism, 14, 14A ... Prism array, 14B ... Diffraction element , 14C ... collimator lens, 14D-14F, 14H-14J ... optical element, 14G ... optical element group, 14D1 ... first optical surface (convex curved surface), 14D2 ... second optical surface (concave curved surface), 140 ... prism, 141 ... Diffraction grating, 142 ... Micro lens, 15 ... Driver, 16 ... Collimator lens, 17 ... Fly eye lens, 170 ... Unit lens, 18 ... Condenser lens, 21 ... Reflective liquid crystal element, 210 ... Illumination region, 211 ... Non-irradiation region, 22 ... polarizing beam splitter, 23 ... projection lens, 3 ... display device, 30 ... screen, 0 ... optical axis, S 1, S 2, S n-1, S n ... inclined surface, Lin ... incident light, Ld ... diffracted light.

Claims (15)

レーザ光源を含む光源部と、
前記レーザ光源からのレーザ光が進行する光路上に配設された光学素子と、
照明光を出射するフライアイレンズと、
前記光学素子と前記フライアイレンズとの間の相対位置を変位させることにより、前記フライアイレンズの入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させる駆動部と
を備え
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
を有する照明装置。
A light source unit including a laser light source;
An optical element disposed on an optical path along which laser light from the laser light source travels;
A fly-eye lens that emits illumination light;
A drive unit that changes at least one of an incident position and an incident angle of a laser beam in an incident surface of the fly-eye lens by displacing a relative position between the optical element and the fly-eye lens; Prepared ,
The optical element is
A first optical surface that emits while converging the incident laser beam;
A second optical surface for emitting incident laser light while diverging;
A lighting device.
前記第1光学面から出射される収束光の光路と前記第2光学面から出射される発散光の光路とが連続的に変化するように、前記第1光学面と前記第2光学面とが接続されている
請求項に記載の照明装置。
The first optical surface and the second optical surface are arranged such that the optical path of the convergent light emitted from the first optical surface and the optical path of the divergent light emitted from the second optical surface are continuously changed. The lighting device according to claim 1 , wherein the lighting device is connected.
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
請求項または請求項に記載の照明装置。
Wherein the first optical surface is a convex curved surface, the second optical surface lighting device according to claim 1 or claim 2 which is concave curved.
前記第1光学面のピッチと前記第2光学面のピッチとが、互いに異なる
請求項ないし請求項のいずれか1項に記載の照明装置。
The pitch of the pitch and the second optical surface of the first optical surface, the illumination device according to any one of different claims 1 to 3 together.
前記光学素子からの出射光の進行方向と前記フライアイレンズの光軸とがなす角度のうちの最大値をθmax、前記フライアイレンズにおける許容入射角度をθthとしたとき、
θmax≦θthを満たす
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の照明装置。
When the maximum value of the angle formed between the traveling direction of the light emitted from the optical element and the optical axis of the fly-eye lens is θmax, and the allowable incident angle in the fly-eye lens is θth,
Lighting device according to any one of claims 1 to 4 satisfy .theta.max ≦ [theta] th.
前記光学素子は、入射したレーザ光の光路を、周期的な複数の光路に分割して出射する
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の照明装置。
The illumination device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the optical element divides an optical path of incident laser light into a plurality of periodic optical paths and emits the optical path.
前記光学素子は、複数の単位構造が1次元配列または2次元配列されてなる
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の照明装置。
The illumination device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the optical element has a plurality of unit structures arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
前記駆動部は、15Hz以上の駆動周波数によって、前記相対位置を往復変位させる
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の照明装置。
The drive unit, by the above driving frequency 15 Hz, the lighting device according to any one of claims 1 to 7 reciprocally displacing the relative position.
前記駆動部は、前記光学素子および前記フライアイレンズのうちの少なくとも一方を振動させることにより、前記相対位置を変位させる
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の照明装置。
The drive unit is configured by vibrating at least one of the optical elements and the fly-eye lens, the illumination apparatus according to any one of claims 1 to 8 for displacing the relative positions.
前記光学素子が、その光軸に沿って複数配設されており、
前記駆動部は、複数の光学素子をそれぞれ、個別の方向に沿って振動させる
請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の照明装置。
A plurality of the optical elements are disposed along the optical axis,
The lighting device according to any one of claims 1 to 9 , wherein the driving unit vibrates each of the plurality of optical elements along individual directions.
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ないし請求項1のいずれか1項に記載の照明装置。
The light source unit, an illumination apparatus according to any one of claims 1 to 1 0 having three types of light sources emitting red light, green light or blue light.
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1に記載の照明装置。
Wherein at least one of the three kinds of light sources, but the lighting device according to claim 1 1 wherein a laser light source.
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のレーザ光が進行する光路上に配設された光学素子と、
前記照明光を出射するフライアイレンズと、
前記光学素子と前記フライアイレンズとの間の相対位置を変位させることにより、前記フライアイレンズの入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方を変化させる駆動部と
を有し、
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
を有する表示装置。
A lighting device;
A light modulation element that modulates illumination light from the illumination device based on a video signal,
The lighting device includes:
A light source unit including a laser light source;
An optical element disposed on an optical path along which laser light from the laser light source travels;
A fly-eye lens that emits the illumination light;
A drive unit that changes at least one of an incident position and an incident angle of a laser beam in an incident surface of the fly-eye lens by displacing a relative position between the optical element and the fly-eye lens; Yes, and
The optical element is
A first optical surface that emits while converging the incident laser beam;
A second optical surface for emitting incident laser light while diverging;
A display device.
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1に記載の表示装置。
The display device according to the illumination light modulated by the light modulator to claims 1 to 3, the projection optical system further comprising projecting against a projection surface.
前記光変調素子が液晶素子である
請求項1または請求項1に記載の表示装置。
The display device according to claim 1 3 or claim 1 4 wherein the light modulation element is a liquid crystal element.
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