JP6197361B2 - プロジェクター - Google Patents
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この構成によれば、光分岐素子に入射する光は、入射する方向と同一の方向に射出される。したがって、光路上から外れる光を低減することができる。
この構成によれば、光分岐素子に入射した入射光は、入射光に含まれる互いに方向が異なる2つの偏光成分ごとに分離される。そのため、分離された2つの光の強度比は、入射光に含まれる2つの偏光成分の比に等しくなる。したがって、光分岐素子によって分離される偏光方向を変えることによって、光分岐素子によって分離された2つの光の強度比を調整することができる。
この構成によれば、1つの光分岐素子によって分岐された光が、別の光分岐素子によってさらに分岐される。そのため、光分岐素子から射出される分岐光の数を増加することができる。
この構成によれば、ハーフミラーに入射する光の方向に垂直な方向に沿って、複数のハーフミラーを配置することで、配置したハーフミラーの数だけ分岐光の数を増加することができる。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
図1は、本実施形態のプロジェクター1000を示す模式図である。
本実施形態のプロジェクター1000は、光源装置100と、色分離導光光学系200と、光変調装置(第2の光変調素子)400Rと、光変調装置(第3の光変調素子)400Gと、光変調装置(第1の光変調素子)400Bと、クロスダイクロイックプリズム(クロスプリズム)500と、投射光学系600と、を備えている。
複屈折板1は、図2に示すように、直方体である。入射光Lが入射する方向を複屈折板1の厚さ方向とする。複屈折板1は、入射光Lが入射する方向と直交する入射面1bと、射出面1cと、入射光Lが入射する方向と複屈折板1の光学軸C1とを含む面と平行な上面1aと、を有している。入射面1bは上面1aと直交している。複屈折板1の厚さh1は、必要とされる複屈折特性に応じて決定される。厚さh1を変えることで、後述する常光Loと異常光Leとの距離w1を調整することができる。光学軸C1は、複屈折板1の上面1aと平行でない面(たとえば、入射面1bおよび射出面1c)に対しては斜めに傾いている。
複屈折板1は、たとえば、方解石や水晶、あるいは液晶分子を配向させた液晶セル、高分子配向体等の、屈折率異方性を有する部材で構成される。
このように、複屈折板1の入射面1bに入射された入射光Lは、射出する方向がともに入射光Lと同一の方向である2本の光線、常光Loと、異常光Leとに分岐される。
これに対して、本実施形態のように、複屈折板1に入射する光がレーザー光のような偏光である場合には、光の振動方向に偏りがあるため、分岐させる偏光方向によって、分岐された2つの偏光の強度が異なるものとなる。すなわち、入射する偏光の振動方向に対して、複屈折板1の光学軸C1の角度を変えることで、分岐された2つの光の強度を調整することができる。
拡散部材としての回転拡散板70は、入射した青色光を拡散して入射側とは反対側の面から射出する透過型の回転拡散板である。回転拡散板70は、モーター73により回転駆動される拡散部材としての基板71を備えている。基板71としては、公知の拡散板、たとえば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。本実施形態では基板71として円板を用いているが、基板71の形状は円板に限られない。回転拡散板70では、基板71を回転駆動することによって、青色光が照射された部分(被照射部分)が円を描くように、青色光が照射される領域(光照射領域)S1に対して相対的に移動する。
第1ピックアップ光学系80は、ダイクロイックミラー22と回転拡散板70との間の光路上に配置されている。第1ピックアップ光学系80は、回転拡散板70からの光が入射するピックアップレンズとしての第1レンズ81と、第1レンズ81から射出される光を平行化する第2レンズ82とを含んで構成されている。第1レンズ81は、たとえば、光入射面が平面状であり、光射出面が凸の曲面状をなす平凸レンズからなり、第2レンズ82は、たとえば凸レンズからなる。第1ピックアップ光学系80は、回転拡散板70からの光を、略平行化した状態でダイクロイックミラー22に入射させる。
偏光変換素子93は、図3に示すように、光入射面S3と、光射出面S4と、偏光分離膜931と、反射膜932と、位相差膜933と、を備えている。偏光変換素子93は、フライアイインテグレーター90から入射する入射光Lを、偏光分離膜931に対するP偏光Lpと偏光分離膜931に対するS偏光Lsに分離し、P偏光Lpの偏光方向をS偏光Lsの偏光方向に揃えて射出するものである。以降、偏光分離膜931に対するP偏光のことをP偏光Lpとし、偏光分離膜931に対するS偏光のことをS偏光Lsとする。
光射出面S4は、S偏光を射出させる面である。光射出面S4は、互いに隣り合う第1の領域S4Aと第2の領域S4Bとを有する。第1の領域S4Aは、フライアイインテグレーター90からの入射光Lの入射方向から見て光入射面S3と重なる領域である。第2の領域S4Bは、フライアイインテグレーター90からの入射光Lの入射方向から見て光入射面S3と重ならない領域である。
位相差膜933は、第1の領域S4Aに設けられている。位相差膜933は、たとえばλ/2板からなる。位相差膜933は、偏光分離膜931を透過したP偏光Lpを、その偏光方向を90°回転させてS偏光Lsに変換する。
フライアイインテグレーター90からの入射光Lは、光入射面S3を通過して偏光分離膜931に入射する。
以下、図を用いて説明する。
図5は、複屈折板が2つある場合の光の分岐について示す、説明図である。
なお、図5の説明においてはX1Y1Z1座標系を設定し、このX1Y1Z1座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、複屈折板1Aの側面1Aaと垂直な方向をX1軸方向、X1軸方向と直交し、複屈折板1Aの入射面1Abと平行な方向をY1軸方向、X1軸方向とY1軸方向の両方と直交する方向をZ1軸方向(入射光Lの方向)とする。また、入射光Lの進行方向を+Z1方向とする。
また、入射光Lは自然光として表示しており、光線に示す矢印は、光の振動方向を示している。
複屈折板1Aは、直方体である。複屈折板1Aの光学軸C2は、入射光Lと光学軸C2とで規定される面が、複屈折板1Aの側面1Aaと平行となるように設定されている。いいかえると、光学軸C2は、Y1Z1平面内に設定されている。光学軸C2は、側面1Aaと平行でない面に対しては斜めに傾いている。複屈折板1Aは、入射面1Ab(光学軸C2を含む面に対して垂直な面)が入射光Lの方向(Z1軸方向)に垂直となるようにして配置されている。
常光Lo1は、複屈折板1A内を直進するため、入射光Lと同軸上の光である。
一方、異常光Le1は、入射面1Abにおいて屈折し、屈折した角度のまま複屈折板1A内を進む。そして、異常光Le1は、射出面1Acにおいて再び屈折し、常光Lo1と平行な方向に進む。これにより、異常光Le1は、常光Lo1と所定距離離れた平行な光となる。
入射した常光Lo1は、側面1Baと垂直な方向に振動する常光Lo2と、側面1Baと平行な方向に振動する異常光Le2と、に分岐する。
同様にして、異常光Le1も、常光Lo3と、異常光Le3と、に分岐する。
異常光Le2および異常光Le3は、前述した異常光Le1と同様に、複屈折板1Bの入射面1Bbで屈折し、射出面1Bcで再び屈折し、常光Lo2および常光Lo3と平行な方向に射出面1Bcから射出する。
これにより、入射光Lは、複屈折板1Aおよび1Bによって、常光Lo2、常光Lo3、異常光Le2および異常光Le3の4つに分岐される。
なお、図5では、複屈折板が2つの場合を示したが、これに限られず、3つ以上用いてもよい。その場合においては、入射光Lはさらに分岐され、複屈折板から射出される光線の本数が増加する。
本実施形態は、第1実施形態に対して、複屈折板1の代わりにハーフミラーを備えた光分岐素子を用いている点において異なる。
なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
本実施形態の光分岐素子3は、図6に示すように、第1ハーフミラー3aと、第2ハーフミラー3bと、反射ミラー3cと、を備える。
なお、本明細書において、「ハーフミラー」は、入射光の一部を透過し、他の一部を反射するものを意味する。
第1ハーフミラー3aは、入射した光のうち、3分の1を透過させ、3分の2を反射させる性質を有している。第2ハーフミラー3bは、入射した光のうち、半分を透過させ、半分を反射させる性質を有している。
射出光Lh3は、反射ミラー3cによって、90°折り曲げられ、入射光Lの進行方向と同一の方向に反射される。
これにより、入射光Lは、射出光Lh1、射出光Lh2および射出光Lh3に分岐される。射出光Lh1、射出光Lh2および射出光Lh3は同一の進行方向に進む。また、射出光Lh1、射出光Lh2および射出光Lh3それぞれの強度は入射光Lの3分の1の強度である。
本実施例は、複屈折板による光の分岐についてシミュレーションを行ったものである。
実施例1では、1つの複屈折板(複屈折板1D)を用い、実施例2では、2つの複屈折板(複屈折板1Dと複屈折板1E)を用いた。
本実施例の説明は図7から図9を参照して行う。図7は、本実施例における、複屈折板の基準となる姿勢を示す図である。図7から図9の説明においてはX2Y2Z2座標系を設定し、このX2Y2Z2座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、入射光の進行方向(中心軸Oの方向)をZ2軸方向とする。また、図7の基準となる姿勢において、光学軸C4と中心軸Oとで規定される面に対して垂直な方向をY2軸方向、Y2軸方向とZ2軸方向とにそれぞれ直交する方向をX2軸方向とする。また、入射光L3の進行方向を+Z2方向とする。中心軸Oは、複屈折板の中心を通る線である。
光線に示す矢印は、光の振動方向を示している。
図8は、本実施例におけるシミュレーションの結果を示す図である。実施例1では、複屈折板1Dの光学軸C4とX2軸とがなす角度θは30°である。複屈折板1Dを図7に示す基準姿勢に対して、中心軸O回りに時計回りに20°回転させ、偏光方向Dの直線偏光である入射光L3を、複屈折板1Dの入射面1Dbに対して入射させた。入射光L3は、中心軸Oと同軸である。入射光L3の偏光方向Dは、図7の基準姿勢において光学軸C4を含む面と平行な方向(X2軸方向)である。
これにより、複屈折板によって入射する光を2つに分岐できることが確かめられた。
図9は、本実施例におけるシミュレーションの結果を示す図である。
図9に示すように、本実施例においては、複屈折板1Dの下流に、複屈折板1Eをさらに配置した。
図9における、複屈折板1Dは、図7に示す基準姿勢に対して、中心軸O回りに時計回りに30°回転させた状態であり、複屈折板1Eは、図7に示す基準姿勢に対して、中心軸O回りに時計回りに50°回転させた状態である。複屈折板1Dの光学軸C4とX2軸とがなす角度θは30°であり、複屈折板1Eの光学軸C5とX2軸とがなす角度θは50°である。
図9においては、異常光Le5と異常光Le6は重なり、1つの光線となって射出されているため、射出された光線は3本となっている。
Claims (4)
- 第1の色のレーザー光を発する第1の光源装置と、
第2の色の光と第3の色の光とを発する第2の光源装置と、
第1の光変調素子と、
第2の光変調素子と、
第3の光変調素子と、
前記第1の光源装置と前記第1の光変調素子との間の光路上に配置された、第1の光分岐素子および第2の光分岐素子と、
前記第1の光変調素子、前記第2の光変調素子および前記第3の光変調素子からの光を合成するクロスプリズムと、
投射光学系と、
を備え、
前記光路と平行に見たとき、前記第1の光分岐素子の光学軸は前記第2の光分岐素子の光学軸に対して前記光路の周りに回転されているプロジェクター。 - 第1の色のレーザー光を発する第1の光源装置と、
第2の色のレーザー光を発する第2の光源装置と、
第3の色の光を発する第3の光源装置と、
第1の光変調素子と、
第2の光変調素子と、
第3の光変調素子と、
前記第1の光変調素子、前記第2の光変調素子および前記第3の光変調素子からの光を合成するクロスプリズムと、
投射光学系と、
を備え、
前記第1の光源装置と前記第1の光変調素子との間の第1の光路上に第1の光分岐素子が配置され、
前記第2の光源装置と前記第2の光変調素子との間の第2の光路上に、第2の光分岐素子および第3の光分岐素子が配置されており、
前記第2の光路と平行に見たとき、前記第2の光分岐素子の光学軸は前記第3の光分岐素子の光学軸に対して前記第2の光路の周りに回転されているプロジェクター。 - 前記第1の光分岐素子によって分岐された光は、前記第1の光分岐素子に入射した光と同じ方向に射出される、請求項1または2に記載のプロジェクター。
- 前記第1の光分岐素子は、入射した光を、偏光方向が互いに異なる2つの偏光成分に分離する、請求項1から3のいずれか1項に記載のプロジェクター。
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