KR20200131219A - 화상 표시 장치 - Google Patents

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KR20200131219A
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타케시 요네자와
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소니 주식회사
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Abstract

상기 목적을 달성하기 위해, 본 기술의 일 형태에 따른 화상 표시 장치는, 광원부와, 1 이상의 광학 부품을 구비한다. 상기 1 이상의 광학 부품은, 상기 광원부로부터 출사된 광을 복수의 광속으로 분할하여 집광하는 광학면과, 상기 광학면에 의해 수속된 상기 복수의 광속을 반사하는 반사면을 가지고, 상기 반사면에 의해 반사된 상기 복수의 광속을 상기 광학면으로부터 출사한다.

Description

화상 표시 장치
본 기술은, 화상 표시 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 피조명면을 균일하게 조명하기 위한 조명 광학계 및 이를 사용한 액정 프로젝터 등의 투사형 디스플레이 장치에 대해 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 조명 광학계는, 오목면 미러 어레이로 이루어지는 반사판과, 렌즈 어레이와, 콘덴서 렌즈로 구성되어 있다. 이 구성에 의해, 외관 상, 적분기(integrator) 광학계에 있어서의 제1 플라이아이 렌즈를 생략 가능하고, 광원의 출사광을 콜리메이트(collimate)하지 않고 화상 형성 소자에 균일하게 조사하는 것이 가능하다고 되어 있다. 또한, 조명 광학계가 콤팩트한 투사형 디스플레이 장치를 실현하는 것이 가능하다고 되어 있다(특허문헌 1의 명세서 단락 [0024] [0027] 등).
특허문헌 1: 일본특허공개 2001-75173호 공보
이와 같이 프로젝터 등의 다양한 화상 표시 장치에 있어서, 장치의 소형화를 실현하는 것을 가능하게 하는 기술이 요구되고 있다.
이상과 같은 사정을 감안하여, 본 기술의 목적은, 장치의 소형화를 실현하는 것이 가능한 화상 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 기술의 일 형태에 따른 화상 표시 장치는, 광원부와, 1 이상의 광학 부품을 구비한다.
상기 1 이상의 광학 부품은, 상기 광원부에서 출사된 광을 복수의 광속(光束)으로 분할하여 집광하는 광학면과, 상기 광학면에 의해 수속된 상기 복수의 광속을 반사하는 반사면을 가지고, 상기 반사면에 의해 반사된 상기 복수의 광속을 상기 광학면으로부터 출사한다.
이 화상 표시 장치는, 광학면 및 반사면을 갖는 광학 부품을 구비한다. 광학 부품의 광학면에 의해 광원부로부터의 광이 복수의 광속으로 분할되어 집광되며, 반사면에 의해 반사된다. 반사면에 의해 반사된 복수의 광속은, 광학면으로부터 출사된다. 이에 의해 장치의 소형화를 실현하는 것이 가능해진다.
상기 광학면은, 2차원 형상으로 배치된 복수의 렌즈의 각각의 렌즈면에 의해 구성되어도 된다. 이 경우, 상기 반사면은, 상기 복수의 렌즈의 각각에 의해 수속된 광속을, 상기 복수의 렌즈의 각각의 렌즈면을 향해 반사해도 된다.
상기 반사면은, 상기 복수의 렌즈의 각각의 초점면을 상기 복수의 렌즈 각각의 면 근방에 위치시키도록 배치되어도 된다.
상기 광학면 및 상기 반사면은, 서로 대향하도록 배치되어도 된다.
상기 광학면 및 상기 반사면은, 일체적으로 형성되어도 된다.
상기 화상 표시 장치는, 상기 출사부로부터 출사된 광을 콜리메이트 광으로 변환하여 상기 광학면으로 가이드하는 콜리메이트 광학계를 더 구비하여도 된다.
상기 화상 표시 장치는, 화상 표시 소자와, 조명 광학계를 더 구비하여도 된다.
상기 조명 광학계는, 상기 광학 부품으로부터 출사된 상기 복수의 광속을 상기 화상 표시 소자의 화상 표시면으로 가이드한다.
상기 조명 광학계는, 상기 광학 부품으로부터 출사된 상기 복수의 광속을 상기 화상 표시면 상에 중첩시켜도 된다.
상기 반사면은, 상기 복수의 광속의 각각을 반사하는 복수의 반사 영역을 가져도 된다.
상기 복수의 반사 영역은, 서로 동일한 형상을 가져도 된다.
상기 복수의 반사 영역의 각각은, 평면 형상을 가져도 된다.
상기 광원부는, 서로 다른 위치에 배치된 복수의 광원을 가져도 된다. 이 경우, 상기 복수의 반사 영역의 각각은, 상기 복수의 광원의 위치 관계에 대응한 형상을 가져도 된다.
상기 복수의 반사 영역의 각각은, 상기 반사 영역의 중앙에 형성된 평면 형상으로 이루어지는 평면부와, 상기 반사 영역의 중앙부터 주연을 향해 경사지게 연장하는 테이퍼면부를 가져도 된다.
상기 광학 부품은, 상기 복수의 광원 위치에 대응하여 서로 다른 각도가 되도록 배치되며, 각각이 상기 복수의 광원 중 대응하는 광원으로부터 출사되어 상기 광학면에 의해 수속된 상기 복수의 광속을 반사하는 복수의 반사면을 가져도 된다.
상기 1 이상의 광학 부품은, 제1 및 제2 광학 부품을 포함해도 된다. 이 경우, 상기 화상 표시 장치는, 상기 광원부에서 출사된 광을 분할하여 상기 제1 및 상기 제2 광학 부품의 각각에 출사하며, 상기 제1 및 상기 제2 광학 부품의 각각으로부터 출사된 상기 복수의 광속을 합성하는 빔 스플리터를 더 구비하여도 된다.
이상과 같이, 본 기술에 의하면, 장치의 소형화를 실현하는 것이 가능해진다. 한편, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니며, 본 개시 중에 기재된 어떠한 효과이어도 된다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 화상 표시 장치의 광학계의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 반사 플라이아이 렌즈의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 화상이 투사될 때까지의 광로에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제2 실시 형태에 따른 화상 표시 장치의 광학계의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 화상 표시 장치의 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 6은 제3 실시 형태에 따른 화상 표시 장치의 광학계의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 7은 RGB의 각 색의 광 출사 방향에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제4 실시 형태에 따른 반사 플라이아이 렌즈의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 제4 실시 형태에 따른 반사 플라이아이 렌즈의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 반사 영역의 형상에 관한 시뮬레이션을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 반사 플라이아이 렌즈의 구성의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 12는 도 8에 나타내는 화상 표시 장치의 변형예를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 기술에 관한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
<제1 실시 형태>
[화상 표시 장치]
도 1은, 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 화상 표시 장치의 광학계의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 화상 표시 장치(100)는, 광원(1)과, 오목면 반사 미러(2)와, 콘덴서 렌즈(3 및 4)와, 1/4 파장판(QWP)(5)과, 반사 플라이아이 렌즈(6)와, 편광 빔 스플리터(PBS)(7)와, 화상 표시 소자(8)와, 투사 렌즈(9)을 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일 방향으로 연장되는 제1 기준축(A1)을 따라, 반사 플라이아이 렌즈(6), QWP(5), 콘덴서 렌즈(3), 오목면 반사 미러(2), 콘덴서 렌즈(4), PBS(7), 및 화상 표시 소자(8)가 이 순서로 배치된다.
반사 플라이아이 렌즈(6), QWP(5), 콘덴서 렌즈(3 및 4), 및 PBS(7)는, 렌즈면이나 반사면 등의 광학 특성을 발휘하는 광학면의 중심을 통과하는 축(각 부재의 광축이라고도 말할 수 있음)이, 제1 기준축(A1)과 대략 일치하도록 배치된다.
오목면 반사 미러(2)는, 제1 기준축(A1)을 기준으로 하여, 소정의 반사 특성이 발휘되도록 배치된다. 화상 표시 소자(8)는, 화상 표시면(8a)의 중심이 제1 기준축(A1)에 맞추어져 배치된다. 제1 기준축(A1)은, 반사 플라이아이 렌즈(6)로부터 화상 표시면(8a)으로 진행하는 광의 광축이 된다.
투사 렌즈(9)는, 제1 기준축(A1)에 직교하고, PBS(7)의 광학면(7a)의 중심을 통과하는 제2 기준축(A2) 상에 배치된다. 투사 렌즈(9)는, 자신의 광축이 제2 기준축(A2)에 대략 일치하도록 배치된다. 제2 기준축(A2)은, 화상 표시면(8a)으로부터 출사되어, PBS(7)의 광학면(7a)에 의해 반사되는 화상광의 광축이 된다.
광원(1)은, 백색 광원이며, 예를 들면, 레이저 광원이나 LED가 사용된다. 물론, 수은 램프나 크세논 램프 등의 다른 광원이 사용되어도 된다. 본 실시형태에서 광원(1)은 광원부에 상당한다.
오목면 반사 미러(2)는, 광원(1)으로부터 출사된 백색광을 콘덴서 렌즈(3)를 향해 반사한다. 본 실시형태에서는, 오목면 반사 미러(2)로서, 와이어 그리드 편광 필름이 사용된다. 따라서, 오목면 반사 미러(2)의 광학면(2a)에 대해, 소정의 편광 상태의 광(여기서는 S편광으로 함)이 반사되고, 다른 편광 상태의 광(여기서는 P편광으로 함)이 투과된다. 따라서, 오목면 반사 미러(2)는, 편광 소자로서 기능한다. 물론, 와이어 그리드 편광 필름 이외의 편광 소자에 의해, 오목면 반사 미러(2)가 구성되어도 된다.
콘덴서 렌즈(3)는, 오목면 반사 미러(2)에 의해 반사된 백색광을 집광하여 출사한다. 본 실시형태에서는, 콘덴서 렌즈(3)에 의해, 오목면 반사 미러(2)에 의해 반사된 백색광이 콜리메이트 광(평행광)으로 변환된다. 그리고 콜리메이트 된 백색광이, 제1 기준축(A1)을 따라, QWP(5) 및 반사 플라이아이 렌즈(6)를 향해 출사된다.
따라서, 본 실시형태에서는, 오목면 반사 미러(2) 및 콘덴서 렌즈(3)에 의해, 광원(1)으로부터 출사된 백색광을 콜리메이트 광으로 변환하고, 반사 플라이아이 렌즈(6)의 광학면(12)으로 가이드하는, 콜리메이트 광학계가 실현된다.
광학면(2a)이 오목면 형상이 되는 오목면 반사 미러(2)를 사용함으로써, 콘덴서 렌즈(3)의 광학적인 부하를 억제하는 것이 가능해지고, 콘덴서 렌즈(3)의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 백색광의 광로 길이를 짧게 하는 것도 가능해진다. 그 결과, 화상 표시 장치(100)의 소형화를 실현하는 것이 가능해진다.
QWP(5)는, 입사하는 광의 편광면에 90°의 위상차를 부여한다. QWP(5)의 구체적인 구성은 한정되지 않으며, 임의로 설계되어도 된다.
도 2는, 반사 플라이아이 렌즈(6)의 구성예를 나타내는 모식도이다. 반사 플라이아이 렌즈(6)는, 광학면(12)과, 반사면(13)을 갖는다.
광학면(12)은, 2차원 형상으로 배치된 복수의 렌즈(14)의 각각의 렌즈면(14a)에 의해 구성된다. 복수의 렌즈(14)는 서로 대략 동일한 형상을 갖는다. 따라서, 복수의 렌즈면(14a)도 서로 대략 동일한 형상이 된다.
또한, 복수의 렌즈(14)는, 대략 동일 평면 상에 같은 방향을 향하도록 형성된다. 따라서, 각 렌즈면(14a)의 중심을 통과하는 광축은, 같은 방향으로 각각 연장한다. 또한, 렌즈면(14a)의 선단의 위치도 같은 위치가 된다. 따라서, 각 렌즈(14)의 초점면(초점을 포함하는 광축에 수직한 면)은, 같은 위치로 구성되게 된다.
반사면(13)은, 평면 형상을 가지며, 광학면(12)과 대향하도록 배치된다. 본 실시형태에서는, 반사면(13)은, 복수의 렌즈(14)의 각각의 초점면(F)를 복수의 렌즈면(14a)의 각각의 면 근방에 위치시키도록 배치된다. 즉, 반사면(13)은, 각 렌즈(14)로부터 렌즈(14)의 초점거리의 대략 절반쯤 떨어진 위치에 배치된다. 반사면(13)은, 복수의 렌즈(14)에 대해 하나의 평면으로 공통으로 구성되며, 각 렌즈(14)의 초점면(F)과 각 렌즈면(14a)의 면이 대략 일치하는 위치에 배치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반사면(13)은, 복수의 렌즈(14)에 대응하여 복수의 반사 영역(15)을 갖는다. 1개의 렌즈(14)(렌즈면(14a))에 대해, 1개의 반사 영역(15)이 배치된다. 복수의 반사 영역(15)은, 서로 동일한 형상을 가지며, 본 실시형태에서는 평면 형상으로 이루어진다.
반사 플라이아이 렌즈(6)의 광학면(12)에 콜리메이트 광(L1)이 입사하면, 복수의 렌즈(14)의 각각에 의해, 콜리메이트 광(L1)이 복수의 광속(L2)으로 분할되어 집광된다. 상기한 바와 같이, 반사면(13)은, 각 렌즈(14)로부터 렌즈(14)의 초점거리의 대략 절반쯤 떨어진 위치에 배치되어 있다. 따라서, 분할된 복수의 광속(L2)은, 집광되면서 반사면(13)의 반사 영역(15)에 의해 렌즈면(14a)를 향해 반사되고, 렌즈면(14a) 근방에서 집광되어 출사된다.
본 실시형태에 있어서, 반사 플라이아이 렌즈(6)는, 광원부에서 출사된 광을 복수의 광속으로 분할하여 집광하는 광학면과, 광학면에 의해 수속(converge)된 복수의 광속을 반사하는 반사면을 갖고, 반사면에 의해 반사된 복수의 광속을 광학면으로부터 출사하는 광학 부품으로서 기능한다.
본 실시형태에서는, 반사 플라이아이 렌즈(6)는, 하나의 부품으로서 형성된다. 따라서, 광학면(12)과 반사면(13)은, 일체적으로 형성된다. 예를 들면, 유리 몰드 성형이나, 투명 수지 재료를 사용한 사출 성형 등에 의해, 반사 플라이아이 렌즈(6)를 간단히 형성하는 것이 가능하다. 물론, 절삭 가공 등의 다른 임의의 방법이 사용되어도 된다. 또한, 반사면(13)에, 외측으로부터 반사막 등이 형성되어도 된다.
도 1로 돌아가서, 콘덴서 렌즈(4)는, 반사 플라이아이 렌즈(6)로부터 출사된 복수의 광속을 집광한다. PBS(7)는, 프리즘형의 빔 스플리터이며, 광학면(7a)에 의해 입사광의 편광 상태에 기초하여 입사광을 분할한다. 본 실시형태에서는, 광학면(7a)에 대해 S편광에서는 높은 반사율을 갖고, P편광에서는 높은 투과율을 갖도록 설계되어 있다.
반사형의 화상 표시 소자(8)는, PBS(7)의 제1 기준축(A1)에 직교하는 제1 면(7b)에 대향하여 배치된다. 화상 표시 소자(8)로서는, 예를 들면 고해상도 및 초소형의 마이크로 디스플레이가 사용된다. 예를 들면, 반사형의 액정 패널, 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD) DLP, 유기 EL(Electro-Luminescence) 패널 등을 채용하는 것이 가능하다. 물론, 마이크로 디스플레이에 포함되지 않는 화상 표시 소자나, 그 밖의 종류의 화상 표시 소자에 대해서도, 본 기술은 적용 가능하다.
본 실시형태에서는, 화상 표시 소자(8)에 컬러 필터가 탑재되어 있고, 1개의 화소(픽셀)에 대해 RGB의 서브 화소(서브 픽셀)이 배치되어 있다. 화상 표시면(8a)에 백색광이 조사되면, RGB의 서브 픽셀에 의해, RGB의 각 색의 화상 정보를 포함한 화상 신호에 기초하여 백색광이 변조된다. RGB의 각 변조광을 포함한 화상광은, 화상 표시면(8a)으로부터 출사된다.
투사 렌즈(9)는, PBS(7)의 제2 기준축(A2)에 직교하는 제2 면(7c)에 대향하여 배치된다. 투사 렌즈(9)는, 화상 표시 소자(8)에 의해 생성된 화상광을, 스크린 등에 투사한다. 투사 렌즈(9)의 구체적인 구성은 한정되지 않고, 임의로 설계되어도 된다.
도 3은, 화상이 투사될 때까지의 광로에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 3A에 도시된 바와 같이, 광원(1)으로부터 오목면 반사 미러(2)를 향해 백색광(L3)이 출사된다. 이 때, 편광판 등에 의해, 오목면 반사 미러(2)의 광학면(2a)에 대해 S편광이 되도록, 백색광(L3)의 편광 상태가 갖추어져도 된다. 이에 의해 광의 손실(광량의 저하)을 억제하는 것이 가능해지고, 휘도를 향상시키는 것이 가능해진다.
오목면 반사 미러(2) 및 콘덴서 렌즈(3)에 의해, 백색광(L3)이 콜리메이트 광으로 변환되고, QWP(5)에 출사된다. QWP(5)에 의해, 백색광(L3)의 편광 상태가 변경되어, 반사 플라이아이 렌즈(6)로 출사된다.
도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 반사 플라이아이 렌즈(6)의 광학면(12)에 포함되는 복수의 렌즈면(14a)에 의해, 백색광(L3)(도 2의 L1에 상당)이 복수의 광속(L2)으로 분할되어 집광된다. 집광되는 도중의 복수 광속(L2)은, 반사면(13)의 반사 영역(15) 상에서 반사되어 렌즈면(14a) 근방에 집광된다. 따라서, 렌즈면(14a) 근방에는 광원(1)의 상이 결상된다. 반사면(13)의 반사 영역(15)에 의해 반사된 복수의 광속(L2)은, 복수의 렌즈면(14a)으로부터 출사된다.
이하, 도 3B에서는, 반사 플라이아이 렌즈(6)의 광학면(12)으로부터 출사된 복수의 광속을, 복수의 광속(L4)으로 하여 설명한다. 반사 플라이아이 렌즈(6)로부터 출사된 복수의 광속(L4)은, QWP(5)에 의해 편광 상태가 변경된다. 백색광(L3)은, 2회 QWP(5)를 투과하게 되기 때문에, 광의 편광 방향이 90° 회전된다.
이에 의해 복수의 광속(L4)의 편광 상태는, 오목면 반사 미러(2)의 광학면(2a)에 대해 P편광이 된다. 따라서, 반사 플라이아이 렌즈(6)로부터 출사된 복수의 광속(L4)은, 콘덴서 렌즈(3)에 의해 집광된 후에, 오목면 반사 미러(2)를 투과한다.
오목면 반사 미러(2)를 투과한 복수의 광속(L4)은, 콘덴서 렌즈(4)에 의해 집광되고, PBS(7)의 광학면(7a)를 투과하여, 화상 표시 소자(8)로 조사된다. 그 때문에, 예를 들면 오목면 반사 미러(2)의 광학면(2a)에 대해 P편광이 되는 광이, PBS(7)의 광학면(7a)에 대해도 P편광이 되도록, 광학계가 적절히 설계되어 있다. 혹은, 1/2 파장판 등의 편광 소자에 의해, 오목면 반사 미러(2)를 투과한 복수의 광속(L4)이, PBS(7)의 광학면(7a)에 대해서도 P편광이 되도록, 편광 상태가 제어되어도 된다.
도 3B에 도시된 바와 같이, 반사 플라이아이 렌즈(6)로부터 출사된 복수의 광속(L4)은, 화상 표시 소자(8)의 화상 표시면(8a) 상에 중첩되도록 조사된다. 즉 본 실시형태에서는, 렌즈(14)에 의해 집광되고, 반사면(13)의 반사 영역(15)에 의해 반사되고, 재차 렌즈면(14a) 근방 상에 결상되는 광원(1)의 상을 2차 광원으로 한 복수의 광속(L4)이, 화상 표시면(8a) 상에 중첩된다. 이에 의해 휘도(강도)가 균일화된 백색광을, 화상 표시면(8a)에 조사하는 것이 가능하게 된다.
본 실시형태에서는, 반사 플라이아이 렌즈(6), QWP(5), 콘덴서 렌즈(3 및 4), PBS(7)에 의해, 광학 부품으로부터 출사된 복수의 광속을 화상 표시 소자의 화상 표시면에 가이드하는 조명 광학계가 실현된다. 이 조명 광학계에 의해, 반사 플라이아이 렌즈(6)로부터 출사된 복수의 광속(L4)이, 화상 표시면(8a) 상에 중첩된다.
따라서, 본 실시형태에서는, 콘덴서 렌즈(3)는, 콜리메이트 광학계로서도 기능하고, 조명 광학계로서도 기능한다. 또한, 반사 플라이아이 렌즈(6)는, 백색광(L3)을 복수의 광속으로 분할하는 기능과, 조명 광학계의 기능의 양쪽을 구비한다.
콜리메이트 광학계 및 조명 광학계의 구체적인 구성은 한정되지 않으며, 임의로 설계되어도 된다. 예를 들면, 오목면 반사 미러(2)를 적절하게 설계함으로써, 콘덴서 렌즈(3)를 생략하는 것도 가능하다. 물론, 이 경우, 조명 광학계로서의 기능을 실현하기 위한 설계가 새롭게 필요하게 될 가능성은 있다.
화상 표시 소자(8)의 화상 표시면(8a)으로부터, RGB의 각 색의 변조광을 포함하는 화상광(L5)이 출사된다. 화상광(L5)의 P편광 성분은, PBS(7)의 광학면(7a)에 의해 반사되어, 제2 기준축(A2)을 따라, 제2 면(7c)로부터 출사된다. 제2 면(7c)으로부터 출사된 화상광(L5)은, 투사 렌즈(9)에 의해, 스크린 등의 피투사물(60)에 투사된다. 이에 의해 풀 컬러의 화상이 표시된다.
또한, 컬러 필터를 탑재하지 않는 화상 표시 소자(8)와, 컬러 휠(color wheel)이 설치되어도 된다. 이 경우, 컬러 휠에 의해, 백색광으로부터 RGB의 각 색광이 생성되어, 시분할로 화상 표시면(8a)에 조사된다. 그 타이밍에 맞추어, RGB의 각 색의 화상 정보를 포함하는 화상 신호에 기초하여 각 색광이 변조되어, 각 색의 화상광(변조광)이 생성된다. 생성된 각 색의 화상광(L5)은, PBS(7)의 광학면(7a)에 의해 반사되고, 투사 렌즈(9)에 의해 투사된다. 따라서, RGB의 각 색의 화상광(L5)이 시분할로 투사되게 된다. 이러한 구성에서도, 풀 컬러의 화상을 표시하는 것이 가능하다.
이상, 본 실시형태에 관한 화상 표시 장치(100)에서는, 광학면(12) 및 반사면(13)을 갖는 반사 플라이아이 렌즈(6)가 탑재된다. 반사 플라이아이 렌즈(6)의 광학면(12)에 의해 광원(1)으로부터의 백색광(L3)이 복수의 광속(L4)으로 분할되어 집광되고, 반사면(13)에 의해 반사된다. 반사면(13)에 의해 반사된 복수의 광속(L4)은, 광학면(12)으로부터 출사된다. 이에 의해, 화상 표시 장치(100)의 소형화를 실현하는 것이 가능해진다.
예를 들어, 조명의 효율 향상, 조명 상의 균일성을 확보하기 위해, 라이트 파이프(로드(rod)라고도 불림)와, 2장의 플라이아이 렌즈가 조명계에 사용된다고 가정한다. 이러한 구성을 채용하는 경우, 광학계가 길어지기 때문에, 장치의 소형화가 어렵다. 특히, 종래의 플라이아이 광학계로 조명계를 구성할 경우, 조명 효율의 향상에는 유리하지만, 장치의 소형화가 과제였다.
상기 특허문헌 1에 기재된 조명 광학계에서는, 외관상, 적분기 광학계에서의 제1 플라이아이 렌즈를 생략하는 것이 가능하다고 하지만, 제2 플라이아이 렌즈 군이 필요하며, 여전히 광학계의 집적화에 관한 과제가 남아있다.
본 실시형태에서는, 반사 플라이아이 렌즈(6)를 사용함으로써, 종래의 플라이아이 광학계와 같은 정도의 높은 조명 효율을 발휘하면서, 광학계의 길이를 대폭으로 단축하는 것이 가능하다. 그 결과, 화상 표시 장치(100)의 소형화를 실현하는 것이 가능해지고, 예를 들면 아이웨어(eyewear)에 적용하는 것이 매우 유리하다. 또한, 반사 플라이아이 렌즈(6)를 이용함으로써, 부품 수를 삭감하는 것도 가능해지고, 비용을 삭감하는 것이 가능해진다.
물론, 본 기술은, 아이웨어에 한정되지 않으며, 화상을 표시하는 것이 가능한 다양한 장치에 적용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 프로젝터, TV, 노트형 PC, 태블릿 단말, 스마트폰, 디지타이저, PDA(Personal Digital Assistants), 휴대형 AV 플레이어, 디지털 스틸 카메라, 캠코더, 게임기, 전자 서적 단말, ATM(Automatic Teller Machine), 역 티켓 발매기, 자동차 네비게이션 시스템 등이, 본 기술에 따른 화상 표시 장치로서 구성되어도 된다.
<제2 실시 형태>
본 기술에 따른 제2 실시 형태의 화상 표시 장치에 대해 설명한다.
이후의 설명에서는, 상기 실시 형태에서 설명한 화상 표시 장치(100)의 구성 및 작용과 동일한 부분에 대해서는, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.
도 4는, 본 실시형태에 따른 화상 표시 장치(200)의 광학계 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 화상 표시 장치(200)는, 광원(21)과, 콜리메이트 렌즈(22)와, PBS(23)와, QWP(24 및 25)와, 제1 반사 플라이아이 렌즈(26)와, 제2 반사 플라이아이 렌즈(27)와, 콘덴서 렌즈(28 및 29)와, TIR 프리즘(내부 전반사 프리즘)(30)과, 화상 표시 소자(31)와, 투사 렌즈(32)를 갖는다.
본 실시형태에 따른 화상 표시 장치(200)와, 제1 실시 형태에 따른 화상 표시 장치(100)의 주된 차이점은 다음과 같다.
(1) 광원(21)으로부터 출사된 백색광(L1)을 콜리메이트 광으로 변환하고, 제1 및 제2 반사 플라이아이 렌즈(26 및 27)의 광학면(26a 및 27b)으로 가이드하는 콜리메이트 광학계가, 콜리메이트 렌즈(22) 및 PBS(23)에 의해 실현되어 있다.
(2) 2개의 반사 플라이아이 렌즈(제1 및 제2 반사 플라이아이 렌즈(26 및 27))가 사용되고 있다.
(3) 조명 광학계로서, TIR 프리즘(30)이 이용되고 있다.
광원(21)으로부터 출사되는 백색광(L1)은, 콜리메이트 렌즈(22)에 의해 평행화된 후, PBS(23)의 광학면(23a)에 의해 분할된다. 본 실시형태에서는, 백색광(L1)의 S편광 성분(L2)이 광학면(23a)에 의해 반사되어, 제1 반사 플라이아이 렌즈(26)로 가이드된다. 백색광(L1)의 P편광 성분(L3)은 광학면(23a)을 투과하여, 제2 반사 플라이아이 렌즈(27)로 가이드된다.
제1 반사 플라이아이 렌즈(26)의 광학면(26a)로부터는 복수의 광속(L4)이 출사된다. 복수의 광속(L4)은, QWP(24)을 2회 투과하므로 P편광이 되고, PBS(23)의 광학면(23a)을 투과한다.
제2 반사 플라이아이 렌즈(27)의 광학면(27a)으로부터는 복수의 광속(L5)이 출사된다. 복수의 광속(L5)은, QWP(25)를 2회 투과하기 때문에 S편광이 되고, PBS(23)의 광학면(23a)에 의해 반사된다. 이에 의해, 제1 반사 플라이아이 렌즈(26)로부터 출사되는 복수의 광속(L4)과, 제2 반사 플라이아이 렌즈(27)로부터 출사되는 복수의 광속(L5)이, 동축 상에 합성된다.
동축 상에 합성된 복수의 광속(L4 및 L5)은, 콘덴서 렌즈(28 및 29)와, TIR 프리즘(30)을 통해, 화상 표시 소자(31)의 화상 표시면(31a) 상에 중첩된다. 화상 표시 소자(31)에 의해 화상광(L6)이 생성되고, 화상 표시면(31a)으로부터 출사된다. 화상 표시면(31a)으로부터 출사된 화상광(L6)은, TIR 프리즘(30) 및 투사 렌즈(32)를 통해, 스크린 등에 투사된다. 또한, 컬러 필터를 구비하는 구성, 및 컬러 휠이 사용되는 구성 중 어느 하나가 채용 가능하다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 콜리메이트 광학계로서 PBS(23)가 배치되고, PBS(23)에 의해 분할된 2개의 백색광(L2 및 L3)이, 2개의 반사 플라이아이 렌즈(제1 및 제2 반사 플라이아이 렌즈(26 및 27))로 가이드된다. 그리고, 제1 및 제2 반사 플라이아이 렌즈(26 및 27)에 의해, 복수의 광속(L4 및 L5)이 출사된다. 이에 의해, 광의 손실(광량의 저하)을 억제하는 것이 가능해지고, 휘도를 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 조명 광학계로서, TIR 프리즘(30)을 사용함으로써, 광로 길이를 짧게 하는 것이 가능해지고, 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능하다.
본 실시형태에 있어서, 제1 및 제2 반사 플라이아이 렌즈(26 및 27)는, 1 이상의 광학 부품에 포함되는, 제1 및 제2 광학 부품에 상당한다. 또한 PBS(23)는, 광원부에서 출사된 광을 분할하여 제1 및 제2 광학 부품의 각각에 출사하고, 제1 및 제2 광학 부품의 각각으로부터 출사된 복수의 광속을 합성하는 빔 스플리터로서 기능한다. 한편, PBS와는 상이한 광학 부품에 의해, 본 기술에 따른 빔 스플리터가 실현되어도 된다.
도 5는, 도 4에 나타내는 화상 표시 장치(200)의 변형예를 나타내는 모식도이다. 화상 표시 장치(200')에서는, 제1 반사 플라이아이 렌즈(26')과 QWP(24')의 사이에, 콘덴서 렌즈(33)가 배치된다. 또한, 제2 반사 플라이아이 렌즈(27')와 QWP(25')의 사이에, 콘덴서 렌즈(34)가 배치된다.
이에 의해 예를 들면, PBS(23')와, TIR 프리즘(30')의 사이에 배치되는 콘덴서 렌즈의 수를 삭감하는 것이 가능해지고, PBS(23')와 TIR 프리즘(30')의 사이의 거리를 짧게 하는 것이 가능해진다. 이에 의해 화상 표시 장치(200')의 소형화를 실현하는 것이 가능해진다.
<제3 실시 형태>
도 6은, 본 기술의 제3 실시 형태에 따른 화상 표시 장치(300)의 광학계 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 화상 표시 장치(300)에서는, 제1 실시 형태에 따른 화상 표시 장치(100)와 비교하여, 광원부(41), 및 반사 플라이아이 렌즈(43)의 구성이 다르다. 그 밖의 구성에 대해서는, 화상 표시 장치(100)와 동일하므로, 도 1과 같은 부호를 적절하게 사용하여 설명을 한다.
또한, 화상 표시 장치(300)에서는, 필드 시퀀셜 방식으로, 컬러 화상이 투사된다. 즉, RGB의 각 광이 시분할로 화상 표시 소자(8)의 화상 표시면(8a)에 조사된다. 그 타이밍에 맞추어, RGB의 각 색의 화상 정보를 포함하는 화상 신호에 기초하여 각 색광이 변조되어, 각 색의 화상광(변조광)이 생성된다. 생성된 각 색의 화상광은, 투사 렌즈(9)에 의해 시분할로 투사된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 광원부(41)은, 적색 LED(42R), 녹색 LED(42G), 및 청색 LED(42B)를 포함하는 LED 어레이 광원으로서 구성된다. 적색 LED(42R), 녹색 LED(42G), 및 청색 LED(42B)는, 오목면 반사 미러(2)에 대해, 서로 다른 위치에 배치된다. 본 실시형태에 있어서, 적색 LED(42R), 녹색 LED(42G), 및 청색 LED(42B)는, 서로 다른 위치에 배치된 복수의 광원에 상당한다.
반사 플라이 아이렌즈(43)는, 렌즈 본체(44)와, 다이크로익 웨지 플레이트(dichroic wedge plate)(46)를 갖는다. 렌즈 본체(44)는, 도 1에 나타내는 반사 플라이아이 렌즈(6)와 대략 동일한 구성을 가지며, 복수의 렌즈면으로 이루어지는 광학면(45)을 갖는다.
다이크로익 웨지 플레이트(dichroic wedge plate)(46)는, 렌즈 본체(44)의, 광학면(45)과 대향하는 후방면(47)에 접속된다. 이 후방면(47)은, 도 1에 나타내는 반사 플라이아이 렌즈(6)의 반사면(13)에 상당하는 면이지만, 본 실시형태에서는, 반사면으로서는 사용되지 않는다. 한편, 이 후방면(47)에 반사 방지막 등이 형성되어도 된다.
다이크로익 웨지 플레이트(46)는, 소정의 파장 영역의 색광을 선택적으로 반사하고 그 이외의 파장 영역의 광을 투과시키는 성질을 갖는, 복수의 반사면을 갖는다. 본 실시형태에서는, 적색광을 선택적으로 반사하는 반사면(48R)과, 녹색광을 선택적으로 반사하는 반사면(48G)과, 청색광을 선택적으로 반사하는 반사면(48B)이 설치된다.
반사면(48R, 48G, 및 48B)은, 반사 각도가 서로 다른 각도가 되도록 배치된다. 본 실시형태에서는, 제1 기준축(A1)과 대략 수직한 각도로, 녹색광을 반사하는 반사면(48G)은 배치된다. 한편, 적색광을 반사하는 반사면(48R) 및 청색광을 반사하는 반사면(48B)은, 제1 기준축(A1)에 대해, 경사진 각도로 배치된다.
도 7은, RGB의 각 색의 광 출사 방향에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서는, 적색 LED(42R), 녹색 LED(42G), 및 청색 LED(42B)의 각각으로부터 출사되는, 적색광(R), 녹색광(G), 및 청색광(B)에 대해, 주 광선만이 도시되어 있다. 주 광선은, 광속의 중심을 진행하는 광이다.
또한, 도 7에서는, 콜리메이트 광학계로서 기능하는 콘덴서 렌즈(3)의 도시가 생략되고, 오목면 반사 미러(2)의 광학면(2a)에 의해, 콜리메이트 광으로의 변환이 행해지는 것으로 하여 설명한다. 즉, 도 7에서는, 오목면 반사 미러(2)의 광학면(2a)에 의해 반사된 광은, 콜리메이트된 각 색광의 주 광선이 된다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에서는, 녹색 LED(42G)로부터 출사된 녹색광(G)이, 콜리메이트 광학계에 의해 콜리메이트되어, 제1 기준축(A1)을 따라 반사 플라이아이 렌즈(43)에 대략 수직하게 출사된다고 가정한다.
이 경우, 다른 위치에 배치된 적색 LED(42R)으로부터 출사되는 적색광(R)이, 콜리메이트 광학계에 의해 콜리메이트된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 콜리메이트된 적색광(R)은, 녹색광(G)의 출사 방향과는 다른 방향을 따라, 반사 플라이아이 렌즈(43)에 대해 경사지게 출사된다. 또한, 다른 위치에 배치된 청색 LED(42B)로부터 출사되는 청색광(B)에 대해서도, 콜리메이트된 청색광(B)은, 반사 플라이아이 렌즈(43)에 대해 경사지게 출사된다.
다이크로익 웨지 플레이트(46)의 반사면(48R, 48G, 및 48B)은, 콜리메이트된 적색광(R), 녹색광(G), 및 청색광(B)의 출사 방향에 대응한 각도로 각각 배치된다. 구체적으로는, 광학면(45)에 의해 분할된 적색광(R)의 복수의 광속과, 광학면(45)에 의해 분할된 녹색광(G)의 복수의 광속과, 광학면(45)에 의해 분할된 청색광(B)의 복수의 광속이, 대략 동일한 방향을 따라 집광되면서 반사되도록, 반사면(48R, 48G, 및 48B)의 각도가 설계되어 있다.
본 실시형태에서는, 광학면(45)로부터 출사되는 각 색의 복수의 광속이, 제1 기준축(A1)을 기준으로 하여, 대략 동일한 방향으로 진행하도록 각 반사면의 각도가 설계되어 있다. 이는, 반사 플라이아이 렌즈(43)의 광학면(45)으로부터 출사되는 각 색광의 광축을 맞추는 것에도 상당한다.
이에 의해, 각 색의 복수의 광속을 화상 표시 소자(8)의 화상 표시면(8a)의 대략 동일한 영역에 중첩시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 필드 시퀀셜 방식으로 컬러 화상을 생성하는 경우에 있어서, 높은 조명 효율을 발휘하는 것이 가능해진다. 예를 들면, RGB의 각 색광에 있어서, 3색이 겹치지 않는 영역(합성했을 경우 백색이 되지 않는 영역)의 광은 사용할 수 없게 되지만, 본 실시형태에서는 그러한 영역이 발생하는 것을 충분히 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, RGB의 각 색의 광축이 어긋남으로써 색 얼룩이 발생하는 것을 충분히 방지하는 것이 가능하다.
콜리메이트된 적색광(R), 녹색광(G), 및 청색광(B)의 출사 방향은, 적색 LED(42R), 녹색 LED(42G), 및 청색 LED(42B)가 배치되는 위치에 대응한다. 따라서, 반사면(48R, 48G, 및 48B)의 각도는, 적색 LED(42R), 녹색 LED(42G), 및 청색 LED(42B)의 위치에 대응한 각도라고도 말할 수 있다. 구체적으로 어떤 각도로 설정할지는 한정되지 않으며, 각 광원의 위치나, 맞추고 싶은 광축의 방향 등에 따라, 적절하게 설계되면 된다.
본 실시형태에 있어서, 다이크로익 웨지 플레이트(46)의 반사면(48R, 48G, 및 48B)은, 복수의 광원의 위치에 대응하여 서로 다른 각도가 되도록 배치되고, 각각이 복수의 광원 중 대응하는 광원으로부터 출사되어 광학면에 의해 수속된(즉, 집광되는 도중의) 복수의 광속을 반사하는 복수의 반사면으로서 기능한다.
<제4 실시 형태>
도 8 및 도 9는, 본 기술의 제4 실시 형태에 따른 반사 플라이아이 렌즈의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 예를 들면, 도 6에 나타내는 화상 표시 장치(300)에서, 다이크로익 웨지 플레이트(46)를 포함하는 반사 플라이아이 렌즈(43) 대신에, 본 실시형태에 관한 반사 플라이아이 렌즈(50)를 사용하는 것이 가능하다.
반사 플라이아이 렌즈(50)는, 복수의 렌즈(51)의 각각의 렌즈면(51a)에 의해 구성되는 광학면(52)을 갖는다. 또한, 반사 플라이아이 렌즈(50)는, 광학면(52)과 대향하도록 배치되는 반사면(53)을 갖는다. 반사면(53)은, 복수의 렌즈(51)에 대응하여 복수의 반사 영역(54)을 갖는다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에서는, 각 반사 영역(54)의 형상이, 평면 형상과는 다르도록, 적절하게 설계되어 있다. 구체적으로는, 각 반사 영역(54)에 있어서, 반사 영역(54)의 중앙에 평면 형상으로 이루어지는 평면부(55)가 형성된다. 또한, 반사 영역(54)의 중앙으로부터 주연을 향해 경사지게 연장하는 테이퍼면부(56)가 형성된다.
도 8 및 도 9에는, 적색광(R), 녹색광(G), 및 청색광(B)의 각각의 주 광선이 도시되어 있다. 반사 플라이아이 렌즈(50)에 대해 대략 수직하게 입사하는 녹색광(G)은, 반사 영역(54)의 평면부(55) 위를 향해 수속된다. 그리고 평면부(55)에 의해 반사되고, 광학면(52)로부터 제1 기준축(A1)을 따라 출사된다.
반사 플라이아이 렌즈(50)에 대해, 경사지게 입사하는 적색광(R), 및 청색광(B)은, 테이퍼면부(56) 위를 향해 수속되고, 반사 후 집광된다. 이에 의해 녹색광(G)과 대략 동일 방향을 따라(제1 기준축(A1)을 따라), 적색광(R) 및 청색광(B)이 광학면(52)으로부터 출사된다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 각 색광이 각각 수속하는 포인트, 및 집광하는 광의 진행 방향(전형적으로는, 주 광선의 진행 방향)에 맞추어, 반사 플라이아이 렌즈(50)의 광학면(52)로부터 출사되는 각 색광의 광축이 대략 동축이 되도록, 반사 영역(54)의 형상이 적절하게 설계된다.
이에 의해, 다이크로익 웨지 플레이트(46) 등을 사용하지 않고, 각 색광의 광축을 맞추는 것이 가능해진다. 그 결과, 높은 조명 효율을 발휘하는 것이 가능해지고, 또한 색 얼룩의 발생을 충분히 억제하는 것이 가능해진다.
각 반사 영역(54)의 구체적인 형상이, 도 9 등에 도시된 것으로 한정되는 것은 아니다. 각 색광의 광축이 대략 동일하도록, 콜리메이트 광학계에 의해 콜리메이트된 적색광(R), 녹색광(G), 및 청색광(B)의 출사 방향에 대응하여 적절하게 설계되면 된다. 이는, 적색 LED(42R), 녹색 LED(42G), 및 청색 LED(42B)의 위치에 대응하는 형상이 되도록, 각 반사 영역의 형상을 설계하는 것에 상당한다.
도 10은, 반사 영역의 형상에 관한 시뮬레이션을 설명하기 위한 모식도이다. 도 10A에 도시된 바와 같이, 렌즈면(61)의 중앙 부분에 녹색광(G1)을 대략 수직하게 입사시킨다. 렌즈면(61)의 중앙으로부터 약간 오프셋된 위치에, 적색광(R1) 및 청색광(B1)을 경사지게 입사시킨다. 그리고, 녹색광(G1)이 집광하는 위치는 렌즈면(61) 근방으로 하고, 적색광(R1)과 청색광(B1)이 각각 집광하는 위치도 렌즈면(61)근방으로 하였다.
평면부(62)에 의해 반사된 녹색광(G2)는, 입사한 녹색광(G1)과 대략 동일 방향을 따라, 렌즈면(61)로부터 출사되었다. 테이퍼면부(63)에서 반사된 적색광 및 청색광(R2 및 B2)도, 녹색광(G2)과 대략 동일 방향을 따라 렌즈면(61)으로부터 출사되었다. 도 10B에 도시된 바와 같이, 광속의 확산은 있어 보이지만, 전체적으로는 각 색의 광이 동일 방향을 따라 출사되고, 3색이 합성된 백색광으로서 대략 동일 영역에 조사되는 것을 확인할 수 있었다. 예를 들면, 이와 같은 시뮬레이션을 이용함으로써, 반사 영역의 형상을 고정밀도로 설계하는 것이 가능하다.
도 11은, 반사 플라이아이 렌즈 구성의 다른 예를 나타내는 모식도이다. 도 9에 나타내는 예에서는, 반사 영역(54)의 중앙에 오목부가 형성되도록, 평면부(55) 및 테이퍼면부(56)가 형성되었다. 이에 대해, 도 11A에 도시된 바와 같이, 반사 영역(64)이 전체적으로 볼록한 형상이 되도록 평면부(65) 및 테이퍼면부(66)가 형성되어도 된다. 또한, 테이퍼면부(66)의 경사가 반대가 되도록 구성되어도 된다. 즉, 반사 영역의 중앙으로부터 주연을 향해, 높이가 높아지도록 테이퍼면부(56)가 형성되어도 된다.
도 11B에 도시된 바와 같이, 각 색광의 광축 맞춤을 위해, 렌즈면(67)의 형상이 설계되어도 된다. 도 11B에서는, RGB의 각 색광이 입사하는 영역(67a, 67b, 67c)별로, 각 색에 맞추어 형상이 설계된다. 그 밖에, 렌즈면의 곡률 반경 등을 설계하거나, 각 색에 맞추어 비구면으로 하거나, 자유 곡면으로 하는 등의, 임의의 설계가 채용되어도 된다.
<그 밖의 실시 형태>
본 기술은, 이상 설명한 실시 형태에 한정되지 않으며, 다른 다양한 실시 형태를 실현할 수 있다.
도 12는, 도 8에 나타내는 화상 표시 장치의 변형예를 나타내는 모식도이다. 도 12에 나타내는 화상 표시 장치에서는 광원부로서 LED 어레이 광원이 사용된다
도 12A 및 B에 도시된 바와 같이, LED 어레이 광원은, 적색 LED(42R), 녹색 LED(42G), 및 청색 LED(42B)의 순서로 배열되는 열과, 청색 LED(42B'), 녹색 LED(42G')및 적색 LED(42R')의 순서로 배열되는 열을 포함한다. 또한, 도 12A 및 B에서는, 도면상에 2개의 열이 좌우로 배열되어 도시되어 있으나, 실제로는, 지면의 수직 방향(깊이 방향)을 따라, 2개의 열이 배열되어 있다.
도 12A는, 적색 LED(42R), 녹색 LED(42G), 및 청색 LED(42B)의 순서로 배열되는 열로부터 출사되는 RGB광의 주 광선을 나타내는 도면이다. 도 12B는, 청색 LED(42B'), 녹색 LED(42G') 및 적색 LED(42R')의 순서로 배열되는 열로부터 출사되는 RGB광의 주 광선을 나타내는 도면이다.
2개의 열에서, 적색 LED와 청색 LED의 위치가 반대가 되도록, 각 LED가 배치되어 있으므로, 반사 플라이아이 렌즈(50)의 광학면(52)으로부터 출사되는 적색광(R)과 청색광(B)의 위치(광속의 위치)도 반대가 된다. 이에 의해, 화상 표시 소자의 화상 표시면에 중첩되는 RGB의 각 광의 치우침을 충분히 억제하는 것이 가능하게 되고, 고품질 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 반사 플라이아이 렌즈의 설계에 맞추어 광원부의 구성을 적절히 설계함으로써, 품질 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 색별로 광속의 폭 등을 제어하는 것도 가능하다.
이상에서는, 광원부으로부터 출사되는 광을 반사하고, 반사 플라이아이 렌즈로부터 출사되는 복수의 광속을 투과시키는 소자로서, 편광 소자가 사용되었다. 이에 한정되지 않고, 하프 미러 등의 다른 광학소자가 사용되어도 된다.
이상에서는, 서로 다른 위치에 배치된 복수의 광원으로서, RGB의 LED 광원을 예로 들었다. 이에 한정되지 않고, 임의의 색이 임의의 광원이 복수의 광원으로서 사용되어도 된다.
이상에서는, 2개의 반사 플라이아이 렌즈가 사용되는 예를 설명하였으나, 3개 이상의 반사 플라이아이 렌즈가 사용되어도 된다. 또한, RGB의 색별로 본 기술에 따른 반사 플라이아이 렌즈가 준비되고, 각 반사 플라이아이 렌즈로부터 출사되는 RGB의 각 복수의 광속이 동축으로 맞추어져도 된다.
각 도면을 참조하여 설명한 화상 표시 장치, 광원부, 반사 플라이아이 렌즈, 콜리메이트 광학계, 조명 광학계, 빔 스플리터 등의 각 구성은, 어디까지나 일 실시형태이며, 본 기술의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변형 가능하다. 즉, 본 기술을 실시하기 위한 다른 임의의 구성이 채용되어도 된다.
본 개시에 있어서, 「중심」, 「중앙」, 「균일」, 「동일」, 「수직」, 「콜리메이트」, 「평행」, 「평면 형상」, 「동일 평면」, 「동일 방향」등은, 「실질적으로 중심」, 「실질적으로 중앙」, 「실질적으로 균일」, 「실질적으로 동일」, 「실질적으로 수직」, 「실질적으로 콜리메이트」, 「실질적으로 평행」, 「실질적으로 평면 형상」, 「실질적으로 동일 평면」, 「실질적으로 동일 방향」을 포함하는 개념으로 한다. 예를 들면, 「완전히 중심」, 「완전히 중앙」, 「완전히 균일」, 「완전히 동일」, 「완전히 수직」, 「완전히 콜리메이트」, 「완전히 평행」, 「완전히 평면 형상」, 「완전히 동일 평면」, 「완전히 동일 방향」 등을 기준으로 한 소정의 범위(예를 들면, ±10%의 범위)에 포함되는 상태도 포함된다.
이상 설명한 본 기술에 따른 특징 부분 중, 적어도 2개의 특징 부분을 조합시키는 것도 가능하다. 즉, 각 실시 형태로 설명한 다양한 특징 부분은, 각 실시 형태의 구별 없이, 임의로 조합되어도 된다. 또한, 상기에서 기재한 다양한 효과는, 어디까지나 예시이며 한정되는 것이 아니며, 또한 다른 효과가 발휘되어도 된다.
한편, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 광원부와,
상기 광원부로부터 출사된 광을 복수의 광속으로 분할하여 집광하는 광학면과, 상기 광학면에 의해 수속된 상기 복수의 광속을 반사하는 반사면을 가지고, 상기 반사면에 의해 반사된 상기 복수의 광속을 상기 광학면으로부터 출사하는 1 이상의 광학 부품를 구비하는 화상 표시 장치.
(2) (1)에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 광학면은, 2차원 형상으로 배치된 복수의 렌즈의 각각의 렌즈면으로 구성되고,
상기 반사면은, 상기 복수의 렌즈의 각각에 의해 수속된 광속을 상기 복수의 렌즈의 각각의 렌즈면을 향해 반사하는 화상 표시 장치.
(3) (2)에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 반사면은, 상기 복수의 렌즈의 각각의 초점면을 상기 복수의 렌즈 각각의 면 근방에 위치시키도록 배치되는 화상 표시 장치.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 어느 한 하나에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 광학면 및 상기 반사면은, 서로 대향하도록 배치되는 화상 표시 장치.
(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 광학면 및 상기 반사면은, 일체적으로 형성되는 화상 표시 장치.
(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 출사부에서 출사된 광을 콜리메이트 광으로 변환하여 상기 광학면으로 가이드하는 콜리메이트 광학계를 더 구비하는 화상 표시 장치.
(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 화상 표시 장치로서,
화상 표시 소자와,
상기 광학 부품으로부터 출사된 상기 복수의 광속을 상기 화상 표시 소자의 화상 표시면으로 가이드하는 조명 광학계를 더 구비하는 화상 표시 장치.
(8) (7)에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 조명 광학계는, 상기 광학 부품으로 출사된 상기 복수의 광속을 상기 화상 표시면 상에서 중첩시키는 화상 표시 장치.
(9) (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 반사면은, 상기 복수의 광속 각각을 반사하는 복수의 반사 영역을 갖는 화상 표시 장치.
(10) (9)에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 복수의 반사 영역은, 서로 동일한 형상을 갖는 화상 표시 장치.
(11) (9) 또는 (10)에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 복수의 반사 영역의 각각은, 평면 형상을 갖는 화상 표시 장치.
(12) (9) 또는 (10)에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 광원부는, 서로 다른 위치에 배치된 복수의 광원을 가지고,
상기 복수의 반사 영역의 각각은, 상기 복수의 광원의 위치 관계에 대응한 형상을 갖는 화상 표시 장치.
(13) (12)에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 복수의 반사 영역의 각각은, 상기 반사 영역의 중앙에 형성된 평면 형상으로 이루어지는 평면부와, 상기 반사 영역의 중앙으로부터 주연을 향해 경사지게 연장하는 테이퍼면부를 갖는 화상 표시 장치.
(14) (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 광원부는, 서로 다른 위치에 배치된 복수의 광원을 가지고,
상기 광학 부품은, 상기 복수의 광원의 위치에 대응하여 서로 다른 각도가 되도록 배치되고, 각각이 상기 복수의 광원 중 대응하는 광원으로부터 출사되어 상기 광학면에 의해 수속된 상기 복수의 광속을 반사하는 복수의 반사면을 갖는 화상 표시 장치.
(15) (1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 화상 표시 장치로서,
상기 1 이상의 광학 부품은, 제1 및 제2 광학 부품을 포함하고,
상기 화상 표시 장치는, 상기 광원부에서 출사된 광을 분할하여 상기 제1 및 상기 제2 광학 부품의 각각에 출사하고, 상기 제1 및 상기 제2 광학 부품의 각각으로부터 출사된 상기 복수의 광속을 합성하는 빔 스플리터를 더 구비하는 화상 표시 장치.
1: 광원
2: 오목면 반사 미러
2a: 오목면 반사 미러의 광학면
3, 4, 28, 29, 33, 34: 콘덴서 렌즈
5, 24, 25: 1/4 파장판(QWP)
6, 43, 50: 반사 플라이아이 렌즈
7: 편광 빔 스플리터(PBS)
7a: PBS(7)의 광학면
7b: PBS(7)의 제1 기준축(A1)에 직교하는 제1 면
7c: PBS(7)의 제2 기준축(A2)에 직교하는 제2 면
8, 31: 화상 표시 소자
8a, 31a: 화상 표시면
9, 32: 투사 렌즈
12, 45, 52: 반사 플라이아이 렌즈의 광학면
13, 53: 반사 플라이아이 렌즈의 반사면
14a, 51a, 61, 67: 렌즈면
14, 51: 렌즈
15, 54, 64: 반사 영역
21, 41: 광원
22: 콜리메이트 렌즈
23: PBS
23a: 광학면
26: 제1 반사 플라이아이 렌즈
26a: 제1 반사 플라이아이 렌즈의 광학면
27: 제2 반사 플라이아이 렌즈
27a: 제2 반사 플라이아이 렌즈의 광학면
30: TIR 프리즘
42R, 42R': 적색 LED
42B, 42B': 청색 LED
42G, 42G': 녹색 LED
44: 반사 플라이아이 렌즈(44)의 렌즈 본체
46: 다이크로익 웨지 플레이트
48R, 48G, 48B: 반사면
55, 62, 65: 평면부
56, 63, 66: 테이퍼면부
60: 피투사물(스크린 등)
67a, 67b, 67c: RGB의 각 색광이 입사하는 영역
100, 200, 300: 화상 표시 장치

Claims (15)

  1. 광원부와,
    상기 광원부에서 출사된 광을 복수의 광속으로 분할하여 집광하는 광학면과, 상기 광학면에 의해 수속(converge)된 상기 복수의 광속을 반사하는 반사면을 가지고, 상기 반사면에 의해 반사된 상기 복수의 광속을 상기 광학면으로부터 출사하는 1 이상의 광학 부품을 구비하는 화상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학면은, 2차원 형상으로 배치된 복수의 렌즈의 각각의 렌즈면에 의해 구성되고,
    상기 반사면은, 상기 복수의 렌즈의 각각에 의해 수속된 광속을, 상기 복수의 렌즈의 각각의 렌즈면을 향해 반사하는 화상 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사면은, 상기 복수의 렌즈의 각각의 초점면을 상기 복수의 렌즈의 각각의 면 근방에 위치시키도록 배치되는 화상 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학면 및 상기 반사면은, 서로 대향하도록 배치되는 화상 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학면 및 상기 반사면은, 일체적으로 형성되는 화상 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출사부에서 출사된 광을 콜리메이트 광으로 변환하여 상기 광학면으로 가이드하는 콜리메이트 광학계를 더 구비하는 화상 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    화상 표시 소자와,
    상기 광학 부품으로부터 출사된 상기 복수의 광속을 상기 화상 표시 소자의 화상 표시면으로 가이드하는 조명 광학계를 더 구비하는 화상 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조명 광학계는, 상기 광학 부품으로부터 출사된 상기 복수의 광속을 상기 화상 표시면 상에서 중첩시키는 화상 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반사면은, 상기 복수의 광속의 각각을 반사하는 복수의 반사 영역을 갖는 화상 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 반사 영역은, 서로 동일한 형상을 갖는 화상 표시 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 반사 영역의 각각은, 평면 형상을 갖는 화상 표시 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 광원부는, 서로 다른 위치에 배치된 복수의 광원을 가지고,
    상기 복수의 반사 영역의 각각은, 상기 복수의 광원의 위치 관계에 대응한 형상을 갖는 화상 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 반사 영역의 각각은, 상기 반사 영역의 중앙에 형성된 평면 형상으로 이루어지는 평면부와, 상기 반사 영역의 중앙부터 주변을 향해 경사지게 연장하는 테이퍼면부를 갖는 화상 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는, 서로 다른 위치에 배치된 복수의 광원을 가지고,
    상기 광학 부품은, 상기 복수의 광원의 위치에 대응하여 서로 다른 각도가 되도록 배치되고, 각각이 상기 복수의 광원 중 대응하는 광원으로부터 출사되어 상기 광학면에 의해 수속된 상기 복수의 광속을 반사하는 복수의 반사면을 갖는 화상 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 1 이상의 광학 부품은, 제1 및 제2 광학 부품을 포함하고,
    상기 화상 표시 장치는, 상기 광원부에서 출사된 광을 분할하여 상기 제1 및 상기 제2 광학 부품의 각각에 출사하고, 상기 제1 및 상기 제2 광학 부품의 각각으로부터 출사된 상기 복수의 광속을 합성하는 빔 스플리터를 더 구비하는 화상 표시 장치.

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