JP6631839B2 - 照明装置および画像表示装置 - Google Patents
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光源素子と、配光分布均一化部材と、導光部材とを、前記光源素子から出射する光の進行方向にこの順に有する光源装置であって、
前記配光分布均一化部材は、所定の一方向とこれに直交する方向とで異なる拡散作用を持ち、
前記導光部材は、前記配光分布均一化部材により拡散された光が入射する曲面からなる入射面と、前記入射面と対向する位置にあって前記入射面から入射される光を反射する反射面を有し、
前記入射面は、前記導光部材に入射する光を平行光とし、
前記反射面による反射光を照明対象に照射することを主要な特徴とする。
図2に示すように、導光部材3の導光部32の光進行方向に対して直交する方向の横断面形状は長方形である。配光分布均一化部材である光拡散部材2は、前記長方形の長辺方向において、導光部材3に入射する光の配光分布を均一化する。導光部材3の反射面35は前記長方形の短辺方向における光の配光分布を均一化する機能をもっている。以下、配光分布の均一化について説明する。
図5に示すように、光源装置は、光ファイバー8を有していてもよい。光ファイバー8の一端81側に、固体光源素子からなる光源素子1とカップリング光学系6が光学的に接続されている。光源素子1から出射される照明光は、カップリング光学系6を介して光ファイバー8の一端81から光ファイバー8内に導かれる。光は、光ファイバー8内を進行し、光ファイバー8の他端82から出射する。
導光部材3にガウスビームが入射したときの様子を図8に示す。図8(a)は導光部材3の平面図すなわち前記横断面の短辺方向を見た図、(b)は導光部材3の後面図すなわち前記横断面の長辺方向を見た図である。迷光を防ぐために、導光部材3の入射側にアパーチャ12を設けている。アパーチャ12により、ガウスビームの裾野が遮断される。アパーチャ12の開口は、導光部材3の前記横断面の短辺方向と長辺方向の大きさが、短辺方向と長辺方向の長さに対応して設定されていて、ガウスビームが回転対称の場合、短辺と長辺では、短辺の方が多く遮断される。アパーチャ12で切られる位置でのガウスビームの強度は最小値になる。アパーチャ12の開口を通るガウスビームの最大値と前記最小値との高低差は、短辺で小さく、長辺で大きい。
次に、図13乃至図17を参照して、配光分布均一化部材としての光拡散部材2およびその具体例について説明する。
上述した光源装置を用いた画像表示装置の構成例を図18に示す。図18(a)は導光部材3の長辺方向を見た図、(b)は短辺方向を見た図である。光源装置は、上述したとおり、光源素子1、配光分布均一化部材である光拡散部材2、曲面からなる入射面31を備えた導光部材3を有してなる。この光源装置に加えて、導光部材3の前面33に配置されたガラス基板4と、ガラス基板4に微小間隔をおいて対向配置された画像表示素子5とを備える。光源装置は画像表示素子5に照明光を照射して画像表示素子5を照明する。
・幅W=7mm
・長さL=15.5mm
・厚みh=2.5mm
また、導光部材3の材質はPMMA(ポリメタクリル酸メチル)樹脂である。
本発明に係る照明装置の応用として、プロジェクタ、スマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ等の画像表示装置が挙げられる。画像表示装置において、表示される画像の照度の均一性は重要である。画面の周辺部において照度が低い場合、視野が狭まったように見え、見づらい画像となる。本照明装置を画像表示装置に適用することにより、その課題を解決することができる。
2 配光分布均一化部材である光拡散部材
3 導光部材
5 画像表示素子
8 光ファイバー
30 コリメート機能部
31 入射面
32 導光部
35 反射面
Claims (13)
- 光源素子と、配光分布均一化部材と、導光部材とを、前記光源素子から出射する光の進行方向にこの順に有する光源装置であって、
前記配光分布均一化部材は、所定の一方向とこれに直交する方向とで異なる拡散作用を持ち、
前記導光部材は、前記配光分布均一化部材により拡散された光が入射する曲面からなる入射面と、前記入射面と対向する位置にあって前記入射面から入射される光を反射する反射面を有し、
前記入射面は、前記導光部材に入射する光を平行光とし、
前記反射面による反射光を照明対象に照射する光源装置。 - 前記入射面は、前記光源に向かって凸の曲面である請求項1記載の光源装置。
- 前記導光部材は、光の進行方向に対して交差する方向の断面形状が長方形であり、
前記配光分布均一化部材は、前記長方形の長辺方向に拡散作用を有していて前記長辺方向の配光分布の高低差を小さくする請求項1または2記載の光源装置。 - 前記反射面は、前記導光部材の前記短辺方向において傾斜している請求項3記載の光源装置。
- 前記反射面による反射光の到達位置に機能性光学部材がある請求項1乃至4のいずれかに記載の光源装置。
- 前記機能性光学部材は光の向きを変える部材である請求項5記載の光源装置。
- 前記光源素子から出射される光束の配光分布はガウス分布である請求項1乃至6のいずれかに記載の光源装置。
- 光源素子と光ファイバーを有し、前記光源素子が出射し前記光ファイバーが導く光を前記配光分布均一化部材に入射する請求項1乃至7のいずれかに記載の光源装置。
- 前記配光分布均一化部材は拡散板である請求項1乃至8のいずれかに記載の光源装置。
- 前記配光分布均一化部材はプリズムアレイである請求項1乃至8のいずれかに記載の光源装置。
- 前記配光分布均一化部材はレンチキュラーアレイである請求項1乃至8のいずれかに記載の光源装置。
- 前記配光分布均一化部材は回折格子である請求項1乃至8のいずれかに記載の光源装置。
- 請求項1乃至12のいずれかに記載の光源装置を用いた画像表示装置であって、前記光源装置で照明される画像表示素子を有し、前記画像表示素子によって表示される画像を投射する投射光学系を有する画像表示装置。
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