TW201544851A - 照明裝置 - Google Patents

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Abstract

照明裝置(40)係沿著光路依序包含有：照射裝置(70)、擴散元件(50)、第1透鏡陣列(55)、第2透鏡陣列(60)、及偏向元件(65)。入射至擴散元件上的某區域而被擴散的擴散光、以及入射至與擴散元件上的前述某區域為不同的其他區域而被擴散的擴散光係分別前進至至少部分相疊合的區域。由擴散元件出射的擴散光的擴散角(θa)形成為由第2透鏡陣列(60)的第2單位透鏡的主點(61a)朝第1透鏡陣列(55)的第1單位透鏡的兩端延伸的二個線段LS之間所形成的估計角(θb)以下。

Description

照明裝置
本發明係關於照明裝置、及具有照明裝置的投射裝置。
在射出雷射光等同調光的照明裝置中，係會衍生發生光斑的問題。光斑(speckle)係當將雷射光等同調光照射至散射面時所呈現的斑點狀模樣。光斑係若發生在例如屏幕上時，被觀察為斑點狀的亮度不均(明亮度的不均)，形成為對觀察者會造成生理上的不良影響的要因。以光斑對策而言，在JP2012-237813A所揭示之照明裝置中，照明光對散射面的入射角度會經時性改變。因此，因同調光的擴散所產生的散射面上的光斑被重疊，在時間上被平均化而變得不明顯。
以具體構成而言，JP2012-237813A所揭示之照明裝置係沿著光路，依序具有射出同調光的光源、第1透鏡陣列、第2透鏡陣列、及聚光透鏡。光源係掃射第1透鏡陣列上，對第1透鏡陣列由一定方向照射平行光束。被照射至第1透鏡陣列所包含的單位透鏡的光係之後入射 至第2透鏡陣列所對應的單位透鏡，接著，以聚光透鏡被集中在被照明區域。在JP2012-237813A所揭示之照明裝置中，朝向被照明區域的同調光由聚光透鏡的出射位置會經時性改變。結果，被照明區域係由對應光學元件上的各區域的各種方向被照明。
在JP2012-237813A所揭示之照明裝置中，如圖10所示，入射至第1透鏡陣列155的單位透鏡156的光係在對應該單位透鏡156的第2透鏡陣列160的單位透鏡161上連結焦點，之後，透過聚光透鏡165而朝向被照明區域LZ。尤其在該照明裝置140中，來自光源的光係由一定方向入射至第1透鏡陣列155的單位透鏡156。因此，入射至第1透鏡陣列155的各單位透鏡156的光係通過位於對應該單位透鏡156的第2透鏡陣列160的單位透鏡161上的焦點fp。在如上所示之照明裝置中，可以高利用效率利用來自光源的光。尤其，可引起光斑的同調光係空間同調性優異。因此，若使用同調光時，可將入射至第2透鏡陣列160的光精度佳地集中在單位透鏡161的焦點fp上，在利用效率方面較為理想。
但是，在JP2012-237813A所揭示之照明裝置140中，入射至第1透鏡陣列155的同一單位透鏡156的光係全部通過第2透鏡陣列160上的預定位置，亦即該單位透鏡156的焦點fp。結果，由聚光透鏡165入射至被照明區域的光的入射方向係呈階段性改變，並非連續性改變。因此，有無法有效地使光斑不明顯的可能性。尤其， 若使用可精度佳地被集中在單位透鏡161的焦點fp上的同調光時，其可能性增高。
此外，如圖11所示，在某瞬間，同調光入射至第1透鏡陣列155的區域，亦即來自光源的光在第1透鏡陣列155上的點區域(點徑)比一個單位透鏡156的大小為更小時，產生來自光源的光僅入射至第1透鏡陣列155所包含的一個單位透鏡156的一部分，而且在該一個單位透鏡156上掃射的期間。在該期間，被照明區域LZ係僅由大概一定方向被照明。此時，光斑低減功能降低的可能性增高。
本發明係考慮到以上情形而完成者，目的在提供一種可一邊以高利用效率利用來自光源的光，一邊有效地使光斑不明顯的照明裝置。
本發明之照明裝置係具備有：擴散元件；照射裝置，其係在前述擴散元件上掃射而將同調光照射至前述擴散元件；第1透鏡陣列，其係變更在前述擴散元件被擴散的擴散光的光路；第2透鏡陣列，其係與前述第1透鏡陣列相對向配置而且變更在前述第1透鏡陣列被變更光路的光的光路；及偏向元件，其係與前述第2透鏡陣列相對向配置而且 變更在前述第2透鏡陣列被變更光路的光的光路，入射至前述擴散元件上的某區域而被擴散的擴散光、以及入射至與前述擴散元件上的前述某區域為不同的其他區域而被擴散的擴散光係分別以前述第1透鏡陣列、前述第2透鏡陣列、及前述偏向元件被調整光路，而前進至至少部分相疊合的區域，前述第1透鏡陣列係包含複數第1單位透鏡，前述第2透鏡陣列係包含對應前述第1透鏡陣列的各第1單位透鏡而設的複數第2單位透鏡，在與一個第1單位透鏡的光軸呈平行且在具有最大寬幅的部位橫穿該一個第1單位透鏡的面中，由前述擴散元件出射的擴散光的擴散角形成為由對應前述一個第1單位透鏡的一個第2單位透鏡的主點朝前述一個第1單位透鏡的兩端延伸的二個線段之間所形成的估計角以下。
在本發明之照明裝置中，亦可在任意瞬間，來自前述擴散元件的擴散光所入射的前述第1透鏡陣列上的區域係包含至少一個前述第1單位透鏡。
在本發明之照明裝置中，亦可各第2單位透鏡的主點係位於對應該第2單位透鏡的第1單位透鏡的後側焦點上。
在本發明之照明裝置中，亦可前述擴散元件係具有包含複數凹透鏡的透鏡陣列。
本發明之投射裝置係具備有：上述本發明之照明裝置之任一者；及 藉由來自前述照明裝置的光被照明的空間光調變器。
本發明之投射裝置亦可另外具備有將來自前述空間光調變器的光朝向被投射體上的投射光學系。
本發明之投射型顯示裝置係具備有：上述本發明之投射裝置之任一者；及由前述投射裝置被投射光的被投射體。
藉由本發明，可一邊以高利用效率利用來自光源的光，一邊有效地使光斑不明顯。
10‧‧‧投射型影像顯示裝置
15‧‧‧屏幕
20‧‧‧投射裝置
25‧‧‧投射光學系
30‧‧‧空間光調變器
35‧‧‧中繼光學系統
37‧‧‧均一化光學系
37a‧‧‧入射面
37b‧‧‧出射面
40‧‧‧照明裝置
45‧‧‧光路控制元件
50‧‧‧擴散元件
51‧‧‧透鏡陣列
52‧‧‧單位透鏡
55‧‧‧第1透鏡陣列
56‧‧‧第1單位透鏡
60‧‧‧第2透鏡陣列
61‧‧‧第2單位透鏡
61a‧‧‧主點
65‧‧‧偏向元件
70‧‧‧照射裝置
71‧‧‧光源裝置
72‧‧‧光源
75‧‧‧掃射裝置
76‧‧‧反射構件
76a‧‧‧反射面
140‧‧‧照明裝置
155‧‧‧第1透鏡陣列
156‧‧‧單位透鏡
160‧‧‧第2透鏡陣列
161‧‧‧單位透鏡
165‧‧‧聚光透鏡
A1、A2‧‧‧箭號
fp‧‧‧焦點
LS‧‧‧線段
LZ‧‧‧被照明區域
od1、od2、od3‧‧‧光軸
oda‧‧‧光軸
p1、p2、p3‧‧‧位置
Ra‧‧‧旋動軸
θa‧‧‧擴散角
θb‧‧‧估計角
圖1係用以說明本發明之一實施形態的圖，顯示投射裝置及投射型顯示裝置的概略構成的圖。
圖2係顯示圖1的投射裝置所包含的照明裝置的圖。
圖3係圖1的局部放大圖。
圖4係圖1的局部放大圖。
圖5係用以說明照明裝置的作用的圖。
圖6係對應圖2的圖，顯示照明裝置之一變形例的圖。
圖7係對應圖1的圖，顯示照明裝置之其他變形例的圖。
圖8係對應圖1的圖，顯示投射裝置之一變形例的圖。
圖9係對應圖1的圖，顯示投射裝置之其他變形例的 圖。
圖10係顯示照明裝置之一參考例的一部分的圖。
圖11係圖10的局部放大圖。
以下參照圖示，說明本發明之一實施形態。其中，在本案說明書所附之圖示中，為圖示及理解方便，適當將縮尺及縱橫的尺寸比等，由實物的該等變更而誇張顯示。
此外，關於在本說明書中所使用之特定形狀或幾何學上的條件以及該等的程度之例如「平行」、「同一」等用語或長度或角度的值等，並非侷限於嚴謹的涵義，包含可期待同樣功能的程度的範圍來進行解釋。
圖1所示之投射型影像顯示裝置10係具有：屏幕15、及投射影像光的投射裝置20。投射裝置20係具有：以同調光照明位於假想面上的被照明區域LZ的照明裝置40；被配置在與被照明區域LZ相重疊的位置且藉由照明裝置40被照明的空間光調變器30；及將來自空間光調變器30的同調光投射至屏幕15的投射光學系25。亦即，在此說明之一實施形態中，照明裝置40係被組入在投射裝置20，作為用以照明空間光調變器30的照明裝置。接著，照明裝置40係藉由同調光來照明被照明區域LZ，但是在該照明裝置40係設法使光斑不明顯。
首先，說明照明裝置40。如圖1所示，照明 裝置40係具有：照射同調光的照射裝置70；及將來自照射裝置70的光朝向預定區域的光路控制元件45。
在該照明裝置40中，照射裝置70係在光路控制元件45上掃射而對該光路控制元件45照射同調光。因此，在某瞬間，藉由照射裝置70被照射同調光的光路控制元件45上的區域係成為光路控制元件45的入射面的一部分。光路控制元件45係入射至掃射路徑上的某一個區域的同調光、以及入射至與掃射路徑上的前述某一個區域為不同的一個區域的同調光以分別入射至被照明區域LZ的方式調整光路。尤其，在以下說明的實施形態中，分別入射至將形成光路控制元件45的入射面的擴散元件50進行平面分割而成的複數區域的光以入射至被照明區域LZ而照明的方式，被調整由照射裝置70被照射至光路控制元件45的同調光的光路。
照射裝置70係具有：射出特定波長頻寬的同調光的光源裝置71、及將來自光源裝置71的光的行進方向朝向光路控制元件45的掃射裝置75。光源裝置71係具有：生成同調光的光源72，例如雷射光源72。
另一方面，掃射裝置75係使來自光源72的同調光的光路經時性改變的元件。在圖示之具體例中，掃射裝置75係具有可以一個旋動軸Ra為中心進行旋動的光路變更構件。光路變更構件係其本身具有變更入射光的光路的功能。該光路變更構件以一個軸Ra為中心進行旋動。亦即，圖示之照射裝置70係構成為一維掃射元件。 以光路變更構件而言，亦可例示稜鏡等，但是在圖示之例中，係構成為具有反射面76a的反射構件76。該反射構件76係以可以與反射面76a呈平行的旋動軸Ra為中心進行旋動的方式予以保持。如上所示之掃射裝置75係可由共振鏡元件所構成，來作為一例。
接著，說明光路控制元件45。光路控制元件45係如上所述，具有將對各區域的入射光朝向按照該區域的位置的特定方向的光路控制功能。在此說明的光路控制元件45係變更對各區域的入射光的行進方向，而集中在被照明區域LZ。亦即，被照射在將光路控制元件45的入射面進行平面分割而成的各區域之來自照射裝置70的同調光係在經由光路控制元件45之後，朝向被照明區域LZ。
如圖1及圖2所示，光路控制元件45係具有：形成光路控制元件45的入射面的擴散元件50；變更在擴散元件50被擴散的同調光的光路的第1透鏡陣列55；變更在第1透鏡陣列55被變更光路的光的光路的第2透鏡陣列60；及變更在第2透鏡陣列60被變更光路的光的光路的偏向元件65。形成光路控制元件45的該等光學元件係以互相對向的方式作配置。其中，透鏡陣列係指亦被稱為單位透鏡的較小透鏡的集合體，作為藉由折射或反射來使光的行進方向偏向的元件來發揮功能。
以一例而言，在圖1及圖2所示之例中，擴散元件50係可包含對應來自照射裝置70的光的入射方向 而形成的透鏡陣列51而構成。在圖2所示之例中，透鏡陣列51係全面舖上由凹透鏡所成之單位透鏡52而形成。形成透鏡陣列51的複數單位透鏡52係被排列在與各單位透鏡的光軸呈正交的假想面上。接著，透鏡陣列51係使入射至對應各單位透鏡52的各區域的光擴散。亦即，單位透鏡52係作為擴散元件50的單位擴散要素來發揮功能。
在圖2所示之例中，第1透鏡陣列55係全面舖上由凸透鏡所成之第1單位透鏡56而形成。複數第1單位透鏡56係使光軸互相平行而配置。此外，複數第1單位透鏡56係被排列在與其光軸呈正交的假想面上。第2透鏡陣列60係與第1透鏡陣列55同樣地構成，全面舖上由凸透鏡所成之第2單位透鏡61而形成。亦即，使用同一構成的二個透鏡陣列作為第1透鏡陣列55及第2透鏡陣列60。第1透鏡陣列55及第2透鏡陣列60係使各透鏡陣列55、60所包含的單位透鏡56、61的光軸互相平行而配置。此外，第2透鏡陣列60所包含的一個第2單位透鏡61係與第1透鏡陣列55所包含之任何第1單位透鏡56相對向配置。尤其，在本實施形態中，係在沿著單位透鏡56、61的光軸的投影中，使一個第1單位透鏡56與對應該第1單位透鏡56的一個單位透鏡61的外輪廓相重疊而配置有第1透鏡陣列55及第2透鏡陣列60。
另一方面，在圖2所示之一具體例中，偏向元件65係由作為與第2透鏡陣列60相對向配置的聚光透 鏡或視場透鏡來發揮功能的透鏡所構成。接著，以擴散元件50的單位透鏡52的光軸、第1透鏡陣列55的第1單位透鏡56的光軸、第2透鏡陣列60的第2單位透鏡61的光軸、及形成偏向元件65的透鏡的光軸呈平行的方式，配置有形成光路控制元件45的光學元件。
若具有某程度的點徑的同調光入射至由如上所示之構成所成之光路控制元件45時，藉由在形成擴散元件50的透鏡陣列51的單位透鏡52的擴散，前進至第1透鏡陣列55的同調光係形成發散光束。在圖2所示之例中，係在任意瞬間，擴散元件50上的同調光所入射的區域係包含至少一個單位透鏡52，亦即在內部包含至少一個單位透鏡52的外輪廓。此外，在圖2所示之例中，在任意瞬間，來自擴散元件50的擴散光所入射的第1透鏡陣列50上的區域係包含至少一個第1單位透鏡56，亦即在內部包含至少一個單位透鏡52的外輪廓。此外，藉由在該至少一個單位透鏡52的擴散被整形的發散光束的光軸以與第1單位透鏡56的光軸呈平行的方式，使擴散元件50及第1透鏡陣列55被定位。在此，「發散光束的光軸」或「擴散光的光軸」係指沿著走向發散光束或擴散光所通過的區域的中心的光路的方向。
如圖2所示，與第1單位透鏡56的光軸呈平行且在具有最大寬幅的部位橫穿第1單位透鏡56的剖面中，由擴散元件45出射的擴散光的擴散角θa形成為由對應第1單位透鏡56的一個第2單位透鏡61的主點61a朝 一個第1單位透鏡56的兩端延伸的二個直線段LS之間所形成的估計角θb以下。亦即，成立以下關係。
θa≦θb
其中，「主點」係指透鏡的光學中心，決定焦點距離的中心點。
此外，如圖3所示，第2透鏡陣列60的各第2單位透鏡61的主點61a係位於對應該第2單位透鏡61的第1單位透鏡56的後側焦點fp上。其中，在圖3所示之狀態下，來自擴散元件50的發散光束的光軸係與第1透鏡陣列55所包含的一個第1單位透鏡56的光軸排列在一直線上。第2單位透鏡61的主點61a位於對該發散光束所形成的第1單位透鏡56的後側焦點fp上。
接著，說明空間光調變器30。空間光調變器30係與被照明區域LZ重疊配置。接著，空間光調變器30係藉由照明裝置40被照明而形成調變畫像。來自照明裝置40的光係僅照明被照明區域LZ的全域。因此，空間光調變器30的入射面係以與藉由照明裝置40被照射光的被照明區域LZ為相同形狀及大小為佳。此時，在調變畫像的形成，可以高利用效率利用來自照明裝置40的光之故。
空間光調變器30並未特別限制，可利用各種周知的空間光調變器。例如，可使用無須利用偏光而形成調變畫像的空間光調變器，例如數位反射元件(DMD)；及利用偏光而形成調變畫像的透過型液晶微顯示器；或反 射型的LCoS(Liquid Crystal On Silicon(註冊商標))作為空間光調變器30。
如圖1所示之例，若空間光調變器30為透過型液晶微顯示器，藉由照明裝置40被照明成面狀的空間光調變器30按每個畫素選擇同調光而使其透過，藉此在形成空間光調變器30的顯示器的畫面上形成調變畫像。如此所得之調變畫像在最終係藉由投射光學系25，以等倍或變化倍率被投射至屏幕15。藉此，觀察者係可觀察被投射在屏幕15上的該畫像。屏幕15係可構成為透過型屏幕，亦可構成為反射型屏幕。
接著，說明由以上構成所成之照明裝置40、投射裝置20及投射型影像顯示裝置10的作用。
首先，照射裝置70係在光路控制元件45的擴散元件50上掃射而將同調光照射至擴散元件50。具體而言，以光源裝置71的光源72生成沿著一定方向前進的特定波長頻寬的同調光，該同調光在掃射裝置75被改變行進方向。掃射裝置75係周期性進行動作，結果，在擴散元件50上的同調光的入射位置亦會周期性改變。
入射至擴散元件50的各單位透鏡52的同調光係分別藉由在擴散元件50的擴散功能而被擴散，形成為發散光束而朝向第1透鏡陣列55。其中，在圖1~圖5所示之例中，以擴散元件50的各單位透鏡52被整形的發散光束的光軸係與第1透鏡陣列55的第1單位透鏡56的光軸呈平行。入射至第1透鏡陣列55的光係藉由在第1 單位透鏡56的光路調整功能，被調整光路，而朝向第2透鏡陣列60。同樣地，入射至第2透鏡陣列60的光係藉由在第2單位透鏡61的光路調整功能而被調整光路，且朝向偏向元件65。
如圖1及圖2所示，照射裝置70係朝擴散元件50上的入射位置經時性改變，將同調光投射至擴散元件50上。因此，透過第1及第2透鏡陣列55、60而入射至偏向元件65之在偏向元件65上的入射位置亦會周期性改變。接著，入射至偏向元件65的各區域的同調光係藉由在偏向元件65的光路調整功能，作為照明被照明區域LZ的全域的照明光而朝向被照明區域LZ。
亦即，入射至光路控制元件45的各區域的同調光係分別藉由在光路控制元件45的光路調整功能，被重疊在被照明區域LZ。由照射裝置70入射至光路控制元件45的各區域的同調光係分別在光路控制元件45被擴散或擴展，而入射至被照明區域LZ的全域。如此一來，照射裝置70係可以同調光照明被照明區域LZ。
如圖1所示，在投射裝置20中，在照明裝置40之與被照明區域LZ相重疊的位置配置有空間光調變器30。因此，空間光調變器30係藉由照明裝置40被照明成面狀，按每個畫素選擇同調光而使其透過，藉此形成影像。該影像係藉由投射光學系25而被投射至屏幕15。被投射至屏幕15的同調光被擴散且被觀察者辨識為影像。
但是，被投射至屏幕上的同調光係因擴散而 干擾而產生光斑。另一方面，藉由在此說明的照明裝置40，如以下說明所示，可極為有效地使光斑不明顯。
為使光斑不明顯，將偏光、相位、角度、時間等參數多重化，且增加模式為有效。在此所謂的模式係指互相為無相關的光斑圖案。例如，由複數雷射光源對同一屏幕由不同方向投射同調光時，以雷射光源的數量，存在模式。此外，將來自同一雷射光源的同調光，將時間劃分而從不同方向投射至屏幕時，在以人的眼睛不可分解的時間的期間，以同調光的入射方向改變的次數存在模式。接著，若存在多數該模式，光的干擾圖案無相關地被重疊而平均化，結果，被認為是被觀察者的眼睛所觀察的光斑變得不明顯者。
在上述照明裝置40中，同調光在光學元件50上掃射而被照射在光學元件50。此外，由照射裝置60入射至光學元件50的各區域的同調光係分別以同調光照明同一被照明區域LZ的全域。接著，同調光所經由的偏向元件65上的區域會經時性改變，因此對被照明區域LZ的同調光的入射方向亦會經時性改變。
亦即，由照射裝置70入射至擴散元件50的各區域的同調光係分別以同調光照明同一被照明區域LZ的全域，但是照明該被照明區域LZ的同調光的照明方向係互相不同。接著，同調光所入射的擴散元件50上的區域會經時性改變，因此對被照明區域LZ的同調光的入射方向亦會經時性改變。
若以被照明區域LZ為基準來考量時，在被照明區域LZ內的各區域不斷入射來同調光，但是其入射方向係如圖1中以箭號A1所示，經常持續改變。結果，藉由空間光調變器30的透過光所形成之構成影像的各畫素的光，如圖1中以箭號A2所示，一邊經時性使光路改變，一邊被投射至屏幕15的特定位置。
基於以上，藉由使用上述之照明裝置40，在顯示影像的屏幕15上的各位置，同調光的入射方向時間性改變，而且，該改變係以人的眼睛為不可分解的速度，結果，在人的眼睛會無相關的同調光的散射圖案被多重化而被觀察。因此，對應各散射圖案所生成的光斑被重疊而平均化，被觀察者所觀察。藉此，對於觀察被顯示在屏幕15的影像的觀察者，可極為有效地使光斑不明顯。
其中，在依人所觀察之習知之光斑，不僅以在屏幕15上的同調光的散射為原因之在屏幕側的光斑，亦會發生以被投射至屏幕前的同調光的散射為原因之在投射裝置側的光斑。在該投射裝置側發生的光斑圖案亦可透過空間光調變器30被投射至屏幕15上，藉此被觀察者所辨識。但是，藉由本實施形態，同調光在光路控制元件45的擴散元件50上連續掃射，接著入射至光路控制元件45的各區域的同調光分別照明空間光調變器30相重疊的被照明區域LZ的全域。亦即，光路控制元件45形成有別於原形成有光斑圖案之到該時的波面的其他新的波面，複雜且均一地透過被照明區域LZ，甚至透過空間光調變器 30照明屏幕15。藉由如上所示之在光路控制元件45的新波面的形成，在投射裝置側發生的光斑圖案係被不可視化。
尤其，在藉由本實施形態所得之照明裝置40中，由照射裝置70被照射的同調光係在擴散元件50被擴散而形成為發散光束而入射至第1透鏡陣列55。因此，若同調光對擴散元件50上的入射區域改變，入射至形成第1透鏡陣列55的一個第1單位透鏡56的擴散光的光軸od1、od2、od3亦會改變。
伴隨如上所示之擴散光的光軸od1、od2、od3的改變，通過各第1單位透鏡56的同調光係入射至對應該第1單位透鏡56的第2單位透鏡61的位置亦會改變，尤其在本實施形態中係在對應該第1單位透鏡56的第2單位透鏡61上收斂的位置p1、p2、p3亦會改變。結果，經由一個第1單位透鏡56而入射至偏向元件65的同調光在偏向元件65上的入射位置亦伴隨由照射裝置70被照射的同調光在擴散元件50上的入射位置的改變而改變。結果，可使由偏向元件65入射至被照明區域LZ的照明光的入射方向，亦即照明方向連續變化。結果，與參照圖10及圖11所說明的照明裝置相比較，可極為有效地使光斑不明顯。
其中，在圖5中顯示將與圖11為相同條件的同調光照射至光學控制元件45時的光路。藉由同調光藉由擴散元件50被整形成擴散光束而入射至第1單位透鏡 56的圖6的實施形態，相較於圖11所示之習知例，可理解入射至被照明區域LZ的照明光的入射方向的變化為呈連續性。
此外，在藉由本實施形態所得之照明裝置40中，如圖3所示，在與一個第1單位透鏡56的光軸oda呈平行的面而且在具有最大寬幅的部位橫穿該一個第1單位透鏡56的面中，由擴散元件50出射的擴散光的擴散角θa，在圖示之例中為入射至一個單位擴散要素52的光由該單位擴散要素52出射時的出射方向的角度範圍θa形成為由對應一個第1單位透鏡56的一個第2單位透鏡61的主點61a朝一個第1單位透鏡61a的兩端延伸的二個直線段LS之間所形成的估計角θb以下。此時，如圖4所示，包含在來自擴散元件50的發散光束且相對第1單位透鏡56的光軸oda最為傾斜的光L41在第1單位透鏡56的寬幅方向中的端部被調整光路，可入射至對應該第1單位透鏡56的第2單位透鏡61。因此，藉由設置擴散元件50，可防止在光源72所生成的同調光利用效率大幅降低。
藉由如以上所示之本實施形態，可一邊以優異的利用效率利用來自光源72的光，一邊極為有效地使光斑不明顯。
此外，在上述實施形態中，在任意瞬間，來自擴散元件50的擴散光所入射的第1透鏡陣列55上的區域係包含至少一個第1單位透鏡55。由擴散元件50入射至該至少一個第1透鏡陣列55的光係全部入射至相對應 的第2單位透鏡61，可被有效利用。此外，由擴散元件50入射至該至少一個第1透鏡陣列55的光係經由第2透鏡陣列60及偏向元件65而在被照明區域LZ的全域被擴展。因此，可不會發生明亮度不均地照明被照明區域LZ。
此外，在上述實施形態中，對應該第1單位透鏡56的第2單位透鏡61的主點61a位於來自具有與第1單位透鏡56的光軸oda呈平行的光軸的照射裝置70的發散光束入射至該第1單位透鏡56時所形成的後側焦點fp上。藉此，可更高精度地進行在光路控制元件45的光路調整，且可有效地使光斑不明顯。
此外，在上述實施形態中，擴散元件50係具有包含凹透鏡作為單位透鏡52的透鏡陣列51。藉由由凹透鏡所成之單位透鏡52，可使入射光在入射後馬上擴散而擴展光路寬幅，而非如凸透鏡般一度連結焦點後發生擴散現象。因此，亦可由圖6理解，可縮短擴散元件50與第1透鏡陣列55的間隔，而達成照明裝置40及投射裝置20的小型化。
可對上述實施形態施加各種變更。以下，一邊參照圖示，一邊說明變形之一例。在以下說明及以下說明中所使用的圖示中，係針對可與上述實施形態同樣構成的部分，使用對與上述實施形態中相對應的部分所使用的符號為相同的符號，且省略重複說明。
在上述實施形態中，係顯示擴散元件50的透 鏡陣列51具有由凹透鏡所成之單位透鏡52之例，惟並非侷限於此。如圖6所示，擴散元件50的透鏡陣列51亦可具有由凸透鏡所成之單位凸透鏡53。其中，圖6中以虛線顯示的透鏡陣列係顯示包含由凹透鏡所成之單位透鏡52的圖2的透鏡陣列的配置。
此外，在上述實施形態中，光源裝置71係具有單一光源72。但是，並非侷限於該例，光源裝置71亦可包含複數光源。以一例而言，光源裝置71亦可構成為包含複數雷射光源的雷射陣列。光源裝置71所包含的複數光源係可生成互相不同的波長頻寬的光，亦可生成同一波長頻寬的光。若使用生成不同波長頻寬的光的複數光源時，藉由加法混色，可藉由在單一光源中並無法生成的顏色的光，來照明被照明區域LZ。此外，若複數光源分別生成紅色波長頻寬的光、綠色波長頻寬的光、藍色波長頻寬的光時，係可以白色光照明被照明區域LZ。另一方面，若使用生成同一波長頻寬的光的複數光源時，可以高輸出照明被照明區域LZ。
再者，在上述實施形態中，係顯示照射裝置70具有：光源裝置71、及將來自光源裝置71的光的行進方向朝向光路控制元件45的掃射裝置75之例。接著，在上述實施形態中，如圖1所示，來自照射裝置70的光沿著發散光束所包含的光線的光路前進，而朝向光路控制元件45。但是，並非侷限於該例，亦可來自照射裝置70的光沿著平行光束所包含的光線的光路前進，而朝向光路控 制元件45。換言之，亦可來自照射裝置70的光沿著平行光束所包含的光線的光路前進，而朝向光路控制元件45。藉由如上所示之變形例，以更高精度發揮在光路控制元件45的光路調整功能，可有效地使光斑不明顯。在圖7所示之例中，照射裝置70係另外具有被設在掃射裝置75與光路控制元件45之間的準直器77。準直器77係例如由凸透鏡所構成。
此外，掃射裝置75係顯示被形成為使同調光的行進方向藉由反射而改變的單軸旋動型的元件之例，但是並非侷限於該例。掃射裝置75係反射構件76的反射面76a不僅旋動軸線Ra，亦以與該旋動軸線Ra呈交叉的第2旋動軸線為中心來進行旋動。此外，掃射裝置75亦可包含二以上的反射元件。此時，各反射元件的反射面即使僅可以單一軸線為中心來進行旋動，掃射裝置75亦可將在擴散元件50上的掃射路徑形成為二維的路徑。其中，以掃射裝置75所包含的反射元件的具體例而言，可列舉MEMS鏡等。此外，掃射裝置75亦可包含藉由反射而使同調光的行進方向改變的反射元件以外的元件所構成。例如，掃射裝置75亦可包含折射稜鏡、或透鏡等。
此外，在上述實施形態中，空間光調變器30被配置在藉由照明裝置40被照明的被照明區域LZ，惟並非侷限於該例。以一例而言，在圖8及圖9所示之例中，均一化光學系37的入射面37a被配置在被照明區域LZ。亦即，來自照明裝置40的光係入射至均一化光學系37。 入射至均一化光學系37的光係一邊反覆反射，尤其全反射，一邊在均一化光學系37內傳播，而由均一化光學系37出射。如上所示之均一化光學系37在出射面37b上的各位置的照度係形成為均一化。以均一化光學系37而言，可使用例如積分柱(integrator rod)、萬花筒、光導管等。
在圖8所示之例中，空間光調變器30以面對均一化光學系37的出射面37b的方式作配置，空間光調變器30被均一光量照明。另一方面，在圖9所示之例中，在均一化光學系37與空間光調變器30之間配置有中繼光學系統35。藉由中繼光學系統35，配置有空間光調變器30的位置係形成為與均一化光學系37的出射面37b為共軛的面。因此，在圖9所示之例中，亦使空間光調變器30被均一光量照明。
此外，在上述實施形態中，係顯示照明裝置40被組入在投射裝置20及投射型影像顯示裝置10之例，惟並非侷限於此，可在各種用途使用照明裝置40。以一例而言，可將上述照明裝置40使用在掃射器用的照明裝置等。
其中，以上說明對上述實施形態的若干個變形例，但是當然亦可適當組合複數變形例來適用。
10‧‧‧投射型影像顯示裝置
15‧‧‧屏幕
20‧‧‧投射裝置
25‧‧‧投射光學系
30‧‧‧空間光調變器
40‧‧‧照明裝置
45‧‧‧光路控制元件
50‧‧‧擴散元件
55‧‧‧第1透鏡陣列
60‧‧‧第2透鏡陣列
65‧‧‧偏向元件
70‧‧‧照射裝置
71‧‧‧光源裝置
72‧‧‧光源
75‧‧‧掃射裝置
76‧‧‧反射構件
76a‧‧‧反射面
A1、A2‧‧‧箭號
LZ‧‧‧被照明區域
Ra‧‧‧旋動軸

Claims (5)

  1. 一種照明裝置，其係具備有：擴散元件；照射裝置，其係在前述擴散元件上掃射而將同調光照射至前述擴散元件；第1透鏡陣列，其係變更在前述擴散元件被擴散的擴散光的光路；第2透鏡陣列，其係與前述第1透鏡陣列相對向配置而且變更在前述第1透鏡陣列被變更光路的光的光路；及偏向元件，其係與前述第2透鏡陣列相對向配置而且變更在前述第2透鏡陣列被變更光路的光的光路，入射至前述擴散元件上的某區域而被擴散的擴散光、以及入射至與前述擴散元件上的前述某區域為不同的其他區域而被擴散的擴散光係分別以前述第1透鏡陣列、前述第2透鏡陣列、及前述偏向元件被調整光路，而前進至至少部分相疊合的區域，前述第1透鏡陣列係包含複數第1單位透鏡，前述第2透鏡陣列係包含對應前述第1透鏡陣列的各第1單位透鏡而設的複數第2單位透鏡，在與一個第1單位透鏡的光軸呈平行且在具有最大寬幅的部位橫穿該一個第1單位透鏡的面中，由前述擴散元件出射的擴散光的擴散角形成為由對應前述一個第1單位透鏡的一個第2單位透鏡的主點朝前述一個第1單位透鏡的兩端延伸的二個線段之間所形成的估計角以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中，在任意瞬間，來自前述擴散元件的擴散光所入射的前述第1透鏡陣列上的區域係包含至少一個前述第1單位透鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中，各第2單位透鏡的主點係位於對應該第2單位透鏡的第1單位透鏡的後側焦點上。
  4. 如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中，前述擴散元件係具有包含複數凹透鏡的透鏡陣列。
  5. 一種投射裝置，其係具備有：如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之照明裝置；及藉由來自前述照明裝置的光被照明的空間光調變器。
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