JP2007171745A - Illuminator and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置及びプロジェクタ、特に、レーザ光を用いる照明装置の技術に関す
る。
The present invention relates to a lighting device and a projector, and more particularly to a technology of a lighting device using laser light.
近年、半導体レーザの高出力化や青色半導体レーザの開発に伴い、レーザ光源を用いた
プロジェクタやディスプレイが提案されている。レーザ光は、単一波長であるため色純度
が高い、コヒーレンスが高く整形が容易である等の特徴を有する。レーザ光源は、従来用
いられるメタルハライドランプやハロゲンランプ等と比較して、小型である、瞬時点灯が
可能である等の利点を有する。このことから、レーザ光を用いることで、小型な構成によ
り高品質な画像を表示することが期待されている。レーザ光はコヒーレンスが高いことか
ら、照射領域において明点及び暗点がランダムに分布するいわゆるスペックルパターンを
生じさせ易い。画像を表示するために拡大整形されたレーザ光においてスペックルを生じ
ると、ぎらぎらとするちらつき感を観察者へ与え、画像観賞へ悪影響を及ぼすこととなる
。スペックルを低減するための技術は、例えば、特許文献1に提案されている。
In recent years, projectors and displays using laser light sources have been proposed with the increase in output of semiconductor lasers and the development of blue semiconductor lasers. Since the laser beam has a single wavelength, it has characteristics such as high color purity, high coherence, and easy shaping. The laser light source has advantages such as being small in size and capable of instantaneous lighting as compared with a conventionally used metal halide lamp or halogen lamp. For this reason, it is expected to display a high-quality image with a small configuration by using laser light. Since the laser light has high coherence, a so-called speckle pattern in which bright spots and dark spots are randomly distributed in the irradiation region is likely to be generated. When speckle is generated in the laser beam enlarged and shaped to display an image, a glimmering flickering feeling is given to an observer, and the image viewing is adversely affected. A technique for reducing speckle is proposed in Patent Document 1, for example.
拡散素子の回転、振動によりスペックルパターンを変化させる特許文献1の技術では、
モータ等、拡散素子を駆動するための機械的な駆動部が必要となる。このような駆動部を
用いることで装置の信頼性の低下や装置の大型化、静粛性の悪化が引き起こされることが
考えられる。また、拡散素子を外力により回転等させることから、拡散素子に高い耐久性
が必要となり、コストが増大することも考えられる。拡散素子を単純に往復運動させる場
合には拡散素子が停止する瞬間が生じることから、種々のスペックルパターンを重ね合わ
せて特定のスペックルパターンを認識させにくくするという効果が低減されてしまう。さ
らに、特定の拡散パターンの拡散素子を回転、振動させても周期的に同じスペックルパタ
ーンが生じることから、特定のスペックルパターンを観察者に認識させてしまうことも考
えられる。このように、従来の技術によると、機械的な駆動部を不要とし、かつスペック
ルの発生を十分低減することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に
鑑みてなされたものであり、機械的な駆動部を不要とし、かつスペックルの発生を十分低
減することが可能な照明装置、及びプロジェクタを提供することを目的とする。
In the technique of Patent Document 1 in which the speckle pattern is changed by rotation and vibration of the diffusion element,
A mechanical drive unit for driving the diffusing element such as a motor is required. By using such a drive unit, it is considered that the reliability of the apparatus is reduced, the apparatus is enlarged, and the quietness is deteriorated. Further, since the diffusion element is rotated by an external force, the diffusion element needs to have high durability, and the cost may be increased. When the diffusing element is simply reciprocated, there is a moment when the diffusing element stops, so that the effect of making it difficult to recognize a specific speckle pattern by superimposing various speckle patterns is reduced. Furthermore, since the same speckle pattern is periodically generated even if the diffusing element having the specific diffusing pattern is rotated and vibrated, it is conceivable that the observer recognizes the specific speckle pattern. As described above, according to the conventional technique, there is a problem that a mechanical driving unit is unnecessary and it is difficult to sufficiently reduce the generation of speckle. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an illumination device and a projector that do not require a mechanical drive unit and can sufficiently reduce speckle generation. To do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、レーザ光を供給する
レーザ光源と、ポリマー部材の層に液晶分子を分散させたポリマー分散液晶部と、を有し
、ポリマー分散液晶部は、レーザ光が入射する位置に設けられ、液晶分子の配向を変化さ
せるごとのポリマー分散液晶部からのレーザ光を重畳させて照明対象を照明することを特
徴とする照明装置を提供することができる。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a laser light source that supplies laser light, and a polymer-dispersed liquid crystal portion in which liquid crystal molecules are dispersed in a layer of a polymer member, A polymer-dispersed liquid crystal unit is provided at a position where laser light is incident, and illuminates an illumination target by superimposing laser light from the polymer-dispersed liquid crystal unit every time the orientation of liquid crystal molecules is changed. Can be provided.
ポリマー分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal;PDLC)は、電圧印加のパター
ンに応じて、ポリマー中に分散された液晶分子の配向を変化させるものである。液晶分子
の配向を変化させることにより、ポリマー分散液晶部からのレーザ光の散乱特性を変化さ
せる。レーザ光の散乱特性の変化により、レーザ光のスペックルパターンを変化させるこ
とができる。液晶分子の配向を変化させる間のさまざまなスペックルパターンを重ね合わ
せることにより、特定のスペックルパターンの認識をさせにくくすることができ、効果的
にスペックルの低減を図れる。また、ポリマー分散液晶部を用いることにより、モータ等
の機械的な駆動部を用いること無くスペックルの低減を図ることが可能となる。これによ
り、機械的な駆動部を不要とし、かつスペックルの発生を十分低減することが可能な照明
装置を得られる。機械的な駆動部を不要とすることで、小型、低電力、低コストで高い静
粛性、及び高い信頼性を備える照明装置を得ることができる。
Polymer-dispersed liquid crystal (PDLC) changes the orientation of liquid crystal molecules dispersed in a polymer according to a pattern of voltage application. By changing the orientation of the liquid crystal molecules, the scattering characteristics of the laser light from the polymer-dispersed liquid crystal portion are changed. The speckle pattern of the laser beam can be changed by changing the scattering characteristic of the laser beam. By superimposing various speckle patterns while changing the orientation of liquid crystal molecules, it is possible to make it difficult to recognize a specific speckle pattern, and to effectively reduce speckle. Further, by using the polymer-dispersed liquid crystal unit, it is possible to reduce speckle without using a mechanical drive unit such as a motor. As a result, it is possible to obtain an illuminating device that eliminates the need for a mechanical drive and can sufficiently reduce the generation of speckle. By eliminating the need for a mechanical drive unit, it is possible to obtain a lighting device having a small size, low power, low cost, high silence, and high reliability.
また、本発明の好ましい態様としては、ポリマー分散液晶部は、ポリマー分散液晶部か
らのレーザ光を散乱させる第1の状態と、第1の状態よりレーザ光の散乱が低減された第
2の状態に繰り返し変化することが望ましい。ポリマー分散液晶部を第1の状態と第2の
状態とに繰り返し変化させることにより、スペックルパターンを常時変化させ、観察者に
特定のスペックルパターンの認識をさせにくくすることができる。
Moreover, as a preferable aspect of the present invention, the polymer-dispersed liquid crystal part includes a first state in which the laser light from the polymer-dispersed liquid crystal part is scattered, and a second state in which the scattering of the laser light is reduced compared to the first state. It is desirable to change repeatedly. By repeatedly changing the polymer-dispersed liquid crystal portion between the first state and the second state, the speckle pattern can be constantly changed, making it difficult for an observer to recognize a specific speckle pattern.
また、本発明の好ましい態様としては、ポリマー分散液晶部は、ポリマー分散液晶部へ
の電圧の印加と、電圧の印加の停止とを繰り返すことにより、第1の状態と第2の状態と
に繰り返し変化することが望ましい。電圧の印加により配向が揃う性質の液晶分子を用い
る場合、電圧の印加の停止により第1の状態、電圧の印加により第2の状態にできる。電
圧の印加の停止により配向が揃う性質の液晶分子を用いる場合、電圧の印加により第1の
状態、電圧の印加の停止により第2の状態にできる。これにより、第1の状態と第2の状
態とにポリマー分散液晶部を繰り返し変化させることができる。
As a preferred embodiment of the present invention, the polymer dispersed liquid crystal part repeats the first state and the second state by repeatedly applying a voltage to the polymer dispersed liquid crystal part and stopping the application of the voltage. It is desirable to change. In the case of using liquid crystal molecules whose properties are aligned by applying a voltage, the first state can be obtained by stopping the application of the voltage, and the second state can be obtained by applying the voltage. In the case of using liquid crystal molecules whose properties are aligned by stopping the application of voltage, the first state can be obtained by applying voltage, and the second state can be obtained by stopping applying voltage. Thereby, the polymer-dispersed liquid crystal part can be repeatedly changed between the first state and the second state.
また、本発明の好ましい態様としては、ポリマー分散液晶部は、ポリマー分散液晶部へ
電圧を印加することで液晶分子の配向が揃えられる場合、第1の状態において電圧の印加
が停止され、かつ第2の状態において液晶分子の配向が略均一となる最大電圧より低い電
圧が印加され、ポリマー分散液晶部への電圧の印加を停止することで液晶分子の配向が揃
えられる場合、第1の状態において電圧が印加され、かつ第2の状態において、第1の状
態での印加電圧より低い電圧が印加されることが望ましい。レーザ光の散乱は、ポリマー
分散液晶部の液晶分子の配向が略均一となるときに最小となる。本態様では、第2の状態
において、液晶分子の配向が略均一となる手前の状態とすることが可能となる。液晶分子
の配向が略均一となる手前において液晶分子はランダムに配向することとなるため、スペ
ックルパターンをランダムに変化させることができる。また、第2の状態となるたびに液
晶分子の配向が略均一となる場合よりも、特定のスペックルパターンの認識をさせにくく
することが可能となる。これにより、さらにスペックルを低減することができる。
Further, as a preferred embodiment of the present invention, the polymer-dispersed liquid crystal part is configured such that when the liquid crystal molecules are aligned by applying a voltage to the polymer-dispersed liquid crystal part, the application of voltage is stopped in the first state, and When a voltage lower than the maximum voltage at which the alignment of the liquid crystal molecules is substantially uniform in the state 2 is applied and the alignment of the liquid crystal molecules is aligned by stopping the application of the voltage to the polymer dispersed liquid crystal portion, It is desirable that a voltage is applied and a voltage lower than the applied voltage in the first state is applied in the second state. Laser light scattering is minimized when the orientation of the liquid crystal molecules in the polymer-dispersed liquid crystal portion is substantially uniform. In this aspect, in the second state, it is possible to obtain a state before the alignment of the liquid crystal molecules becomes substantially uniform. Since the liquid crystal molecules are randomly aligned before the alignment of the liquid crystal molecules becomes substantially uniform, the speckle pattern can be changed randomly. In addition, it is possible to make it difficult to recognize a specific speckle pattern, compared to the case where the alignment of liquid crystal molecules becomes substantially uniform every time the second state is reached. Thereby, speckles can be further reduced.
また、本発明の好ましい態様としては、ポリマー分散液晶部は、第2の状態において液
晶分子の配向が保持されるまでの時間が経過する前に、第1の状態への変化を開始させる
ことが望ましい。液晶分子の配向が保持されるまでの時間とは、第2の状態においてポリ
マー分散液晶部への電圧の印加、又は電圧の印加の停止により液晶分子の配向が略均一と
なるまでの応答時間である。ポリマー分散液晶部は、第2の状態において液晶分子の配向
が略均一となる前段階において、第1の状態への変化を開始させる。液晶分子の配向が略
均一となる手前において液晶分子はランダムに配向することとなるため、スペックルパタ
ーンをランダムに変化させることができる。また、第2の状態となるたびに液晶分子の配
向が略均一となる場合よりも、特定のスペックルパターンの認識をさせにくくすることが
可能となる。これにより、さらにスペックルを低減することができる。
As a preferred embodiment of the present invention, the polymer-dispersed liquid crystal part may start changing to the first state before the time until the alignment of the liquid crystal molecules is maintained in the second state. desirable. The time until the orientation of the liquid crystal molecules is maintained is the response time until the orientation of the liquid crystal molecules becomes substantially uniform by applying a voltage to the polymer-dispersed liquid crystal portion in the second state or by stopping the application of the voltage. is there. The polymer-dispersed liquid crystal portion starts the change to the first state before the alignment of the liquid crystal molecules becomes substantially uniform in the second state. Since the liquid crystal molecules are randomly aligned before the alignment of the liquid crystal molecules becomes substantially uniform, the speckle pattern can be changed randomly. In addition, it is possible to make it difficult to recognize a specific speckle pattern, compared to the case where the alignment of liquid crystal molecules becomes substantially uniform every time the second state is reached. Thereby, speckles can be further reduced.
また、本発明の好ましい態様としては、第1の状態におけるポリマー分散液晶部のヘイ
ズ値が5%〜20%であることが望ましい。これにより、照射領域の形状の変化を低減し
、かつスペックルの低減を図れる。
Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the polymer-dispersed liquid crystal portion in the first state has a haze value of 5% to 20%. Thereby, the change of the shape of an irradiation area | region can be reduced and the reduction of a speckle can be aimed at.
また、本発明の好ましい態様としては、レーザ光を回折させることにより、レーザ光の
照射領域を整形する回折光学素子を有し、ポリマー分散液晶部は、回折光学素子及び照明
対象の間の光路中に設けられることが望ましい。回折光学素子を用いることで、簡易な構
成により、照明対象の形状に合わせたレーザ光の照射領域の整形ができる。回折光学素子
を用いることで、光量分布の均一化も行うことができる。例えば、回折光学素子の入射側
にポリマー分散液晶部を設ける場合、位相が乱れた状態のレーザ光が回折光学素子へ入射
することで、照射領域の整形が不十分となる場合が考えられる。回折光学素子と照明対象
との間にポリマー分散液晶部を設ける構成とすることで、回折光学素子の入射側における
位相の乱れを回避し、照射領域を正確に整形することが可能となる。
Further, as a preferred embodiment of the present invention, a diffractive optical element that shapes an irradiation region of the laser light by diffracting the laser light is provided, and the polymer-dispersed liquid crystal unit is in the optical path between the diffractive optical element and the illumination target. It is desirable to be provided. By using the diffractive optical element, the irradiation region of the laser beam can be shaped according to the shape of the illumination target with a simple configuration. By using the diffractive optical element, the light quantity distribution can be made uniform. For example, when a polymer-dispersed liquid crystal unit is provided on the incident side of the diffractive optical element, it may be possible that shaping of the irradiation region becomes insufficient due to incident laser light having a disordered phase on the diffractive optical element. By adopting a configuration in which a polymer-dispersed liquid crystal unit is provided between the diffractive optical element and the object to be illuminated, it is possible to avoid phase disturbance on the incident side of the diffractive optical element and accurately shape the irradiation region.
さらに、本発明によれば、上記の照明装置を備えることを特徴とするプロジェクタを提
供することができる。上記の照明装置を用いることにより、スペックルを低減するための
機械的な駆動部を不要とし、かつスペックルの発生を十分低減することができる。これに
より、小型、低電力、低コストで高い静粛性、及び高い信頼性を備え、かつスペックルが
低減された高品質な画像を表示することが可能なプロジェクタを得られる。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a projector including the above-described illumination device. By using the lighting device described above, a mechanical drive unit for reducing speckles is not necessary, and generation of speckles can be sufficiently reduced. As a result, it is possible to obtain a projector that can display a high-quality image with reduced speckles, having a small size, low power, low cost, high silence, and high reliability.
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る照明装置10の概略構成を示す。照明装置10は、レ
ーザ光を供給するレーザ光源11を有する。レーザ光源11としては、半導体レーザを用
いることができる。回折光学素子12は、レーザ光を回折させることにより、照明対象I
の形状に合わせてレーザ光の照明領域を矩形形状に整形及び拡大する。また、回折光学素
子12は、レーザ光の光量分布の均一化も行う。回折光学素子12としては、例えば、計
算機合成ホログラム(Computer Generated Hologram;CGH)を用いることができる。ポリ
マー分散液晶部13は、レーザ光が入射する位置であって、回折光学素子12及び照明対
象Iの間の光路中に設けられている。ポリマー分散液晶部13を透過した光は、照明対象
Iの方向へ進行する。なお、レーザ光源11としては、半導体レーザ励起固体(DPSS
)レーザや、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ等を用いても良い。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
The illumination area of the laser beam is shaped and enlarged to a rectangular shape in accordance with the shape. The diffractive
) A laser, a solid-state laser, a liquid laser, a gas laser, or the like may be used.
図2は、ポリマー分散液晶部13の要部概略構成を示す。ポリマー分散液晶部13は、
ポリマー部材を有するポリマー部材層25に液晶分子24を分散させて構成されている。
ポリマー分散液晶部13は、液晶分子24が含まれる粒子23をポリマー部材層25に分
散させる、いわゆるマイクロカプセル方式を採用している。粒子23を分散させたポリマ
ー部材層25は、例えば、重合反応に伴う相分離によってポリマー部材と液晶分子24と
を分離させることで形成することができる。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the main part of the polymer-dispersed
The
The polymer-dispersed
ポリマー分散液晶部13は、電圧印加のパターンに応じて、液晶分子24の配向を変化
させる。例えば、液晶分子24は、ポリマー分散液晶部13への電圧の印加により電場の
方向を向くように配向する性質を有する。第1電極26は、ポリマー部材層25の一つの
側、例えば入射側に形成されている。第2電極27は、ポリマー部材層25のうち第1電
極26が形成される側とは反対の側、例えば出射側に形成されている。
The polymer-dispersed
第1電極26及び第2電極27には、電力供給部28が接続されている。第1電極26
及び第2電極27は、ポリマー分散液晶部13のうち液晶分子24が分散されたポリマー
部材層25へ電圧を印加する。第1電極26及び第2電極27は、例えば金属酸化物であ
るITOやIZOにより構成することができる。第1電極26、ポリマー部材層25、第
2電極27は、入射側透明基板21、及び出射側透明基板22により挟持されている。
A
The
図3は、ポリマー分散液晶部13への電圧の印加を停止させた第1の状態について説明
するものである。ポリマー分散液晶部13への電圧の印加を停止すると、液晶分子24は
ランダムな配向状態となる。ポリマー部材層25は、液晶分子24がランダムな配向状態
であるとき、ポリマー部材と粒子23とが互いに異なる屈折率となるように形成されてい
る。ポリマー部材と粒子23とが互いに異なる屈折率であるとき、ポリマー部材層25へ
入射した光は、ポリマー部材と粒子23との界面での屈折により散乱する。このように、
ポリマー分散液晶部13は、電圧の印加を停止させることにより、ポリマー分散液晶部1
3を透過するレーザ光を散乱させる。また、ポリマー分散液晶部13への電圧の印加を停
止するときに、レーザ光の散乱が最大となる。
FIG. 3 illustrates a first state in which the application of voltage to the polymer-dispersed
The polymer-dispersed
3 is scattered. Further, when the application of voltage to the polymer-dispersed
図4は、ポリマー分散液晶部13へ電圧を印加することにより液晶分子24の配向が揃
えられた第2の状態について説明するものである。ポリマー部材層25は、液晶分子24
の配向が揃えられた状態であるとき、液晶分子24がランダムな配向状態であるときより
ポリマー部材の屈折率と粒子23の屈折率との差が小さくなる。ポリマー部材の屈折率と
粒子23の屈折率との差が小さくなることで、液晶分子24がランダムな配向状態である
ときよりポリマー部材層25における光の散乱が抑制される。このように、ポリマー分散
液晶部13は、電圧の印加により液晶分子24の配向が揃えられることで、散乱が低減さ
れたレーザ光を出射させる。また、ポリマー分散液晶部13へ印加する電圧が最大電圧と
なるとき、液晶分子24の配向が略均一となることによりレーザ光の散乱が最小となる。
FIG. 4 illustrates a second state in which the alignment of the
When the orientation of the
電圧の印加、及び電圧の印加の停止を繰り返すことにより、ポリマー分散液晶部13は
、第1の状態と第2の状態とに繰り返し変化する。液晶分子24の配向を変化させること
により、ポリマー分散液晶部13からのレーザ光の散乱特性を変化させる。レーザ光の散
乱特性の変化により、レーザ光のスペックルパターンを変化させることができる。このよ
うに、照明装置10は、液晶分子24の配向を変化させるごとのポリマー分散液晶部13
からのレーザ光を重畳させて照明対象Iを照明することにより、スペックルの発生を低減
させる。液晶分子の配向を変化させる間のさまざまなスペックルパターンを重ね合わせる
ことにより、特定のスペックルパターンの認識をさせにくくすることができ、効果的にス
ペックルの低減を図れる。また、第1の状態と第2の状態とにポリマー分散液晶部13を
繰り返し変化させることにより、スペックルパターンを常時変化させ、観察者に特定のス
ペックルパターンの認識をさせにくくすることができる。
By repeating the application of the voltage and the stop of the application of the voltage, the polymer-dispersed
The generation of speckles is reduced by illuminating the illumination target I by superimposing the laser beam from. By superimposing various speckle patterns while changing the orientation of liquid crystal molecules, it is possible to make it difficult to recognize a specific speckle pattern, and to effectively reduce speckle. Further, by repeatedly changing the polymer-dispersed
ポリマー分散液晶部13への電圧の印加、電圧の印加の停止の切り換えは、例えば、1
秒間に60回以上行うことが望ましい。これにより、人間が特定のスペックルパターンを
認識するよりも早くスペックルパターンを変化させることを可能とし、スペックルの発生
を十分に低減することが可能となる。また、ポリマー分散液晶部13は、レーザ光を分散
させる第1の状態におけるヘイズ値を5%〜20%とすることが望ましい。これにより、
一度回折光学素子12で整形された照射領域の形状の変化を低減し、かつスペックルの低
減を図れる。
Switching between application of voltage to the polymer-dispersed
It is desirable to perform 60 times or more per second. As a result, it is possible to change the speckle pattern faster than a human recognizes a specific speckle pattern, and it is possible to sufficiently reduce the generation of speckle. The polymer-dispersed
A change in the shape of the irradiation region once shaped by the diffractive
照明装置10は、ポリマー分散液晶部13を用いることにより、モータ等の機械的な駆
動部を用いること無くスペックルの低減を図ることが可能となる。これにより、機械的な
駆動部を不要とし、かつスペックルの発生を十分低減することができるという効果を奏す
る。機械的な駆動部を不要とすることで、小型、低電力、低コストで高い静粛性、及び高
い信頼性を備える照明装置10を得ることができる。
The
例えば、回折光学素子12の入射側にポリマー分散液晶部13を設ける場合、位相が乱
れた状態のレーザ光が回折光学素子12へ入射することで、照射領域の整形や光量分布の
均一化が不十分となる場合が考えられる。このため、ポリマー分散液晶部13は、本実施
例のように回折光学素子12と照明対象Iとの間の光路中に設けられることが望ましい。
回折光学素子12より出射側にポリマー分散液晶部13を設ける構成とすることで、回折
光学素子12の入射側における位相の乱れを回避し、照射領域の整形や光量分布の均一化
を正確に行うことが可能となる。さらに、ポリマー分散液晶部13は、回折光学素子12
と照明対象Iとの間であって、回折光学素子12に近い位置に設けることが望ましい。こ
れにより、できるだけ照射領域が大きく拡大される前に光をポリマー分散液晶部13へ入
射させる構成とし、ポリマー分散液晶部13を小型にすることができる。なお、照射領域
の整形や光量分布の均一化が可能であれば、レーザ光源11と回折光学素子12との間に
ポリマー分散液晶部13を設ける構成としても良い。
For example, when the polymer-dispersed
By providing the polymer-dispersed
It is desirable to provide at a position close to the diffractive
ポリマー分散液晶部13は、レーザ光の散乱が低減された第2の状態において、液晶分
子24の配向が略均一となるように電圧が印加される場合に限られない。例えば、図5に
示すように、第2の状態では、液晶分子24の配向が略均一となる最大電圧Vより低い電
圧、例えば最大電圧Vの約80%に相当する電圧V’を印加することとしても良い。ポリ
マー分散液晶部13は、時間tの間一定の電圧V’とする矩形波電圧が印加される。この
場合、ポリマー分散液晶部13は、第2の状態において、液晶分子24の配向が略均一と
なる手前の状態となる。
The polymer-dispersed
液晶分子24の配向が略均一となる手前において、液晶分子24はランダムに配向する
こととなる。液晶分子24をランダムに配向させることで、スペックルパターンをランダ
ムに変化させることができる。また、第2の状態となるたびに液晶分子の配向が略均一と
なる場合よりも、特定のスペックルパターンの認識をさせにくくすることが可能となる。
これにより、さらにスペックルを低減することができる。また、図6に示すように、ポリ
マー分散液晶部13は、電圧V’をピークとするサイン波電圧を印加することとしても良
い。
Before the alignment of the
Thereby, speckles can be further reduced. As shown in FIG. 6, the polymer-dispersed
ポリマー分散液晶部13は、電圧の印加により配向が揃う性質の液晶分子24を用いる
場合に限らず、電圧の印加を停止させることにより配向が揃う性質の液晶分子24を用い
る構成としても良い。この場合、ポリマー分散液晶部13は、電圧の印加によりレーザ光
を分散させる第1の状態、電圧の印加の停止によりレーザ光の分散を低減する第2の状態
とすることができる。さらに、図7に示すように、ポリマー分散液晶部13は、第2の状
態において、液晶分子24の配向が略均一となる電圧ゼロとせず、最大電圧Vより低い電
圧、例えば最大電圧Vの約20%に相当する電圧V’’を印加することとしても良い。第
1の状態では、ポリマー分散液晶部13へ印加する電圧を最大電圧Vとすることで、液晶
分子24をランダムな配向状態とし、レーザ光の散乱が最大となる。ポリマー分散液晶部
13は、第2の状態において最大電圧Vより低い電圧の印加により、液晶分子24の配向
が略均一となる手前の状態となる。この場合も、さらにスペックルを低減することができ
る。
The polymer-dispersed
液晶分子24の配向が略均一となる手前の状態とするには、第2の状態においてポリマ
ー分散液晶部13へ印加する電圧を変化させる場合に限られない。第2の状態において液
晶分子24の配向が保持されるまでの時間が経過する前に、第1の状態への変化を開始さ
せることとしても良い。液晶分子24の配向が保持されるまでの時間とは、第2の状態に
おいてポリマー分散液晶部13への電圧の印加、又は電圧の印加の停止により液晶分子2
4の配向が略均一となるまでの応答時間である。
The state before the alignment of the
4 is a response time until the orientation of 4 becomes substantially uniform.
例えば、図8に示すように、時間tの間ポリマー分散液晶部13へ電圧Vを印加するこ
とにより、液晶分子24の配向が略均一となって保持されるとする。この場合において、
ポリマー分散液晶部13は、第2の状態において、液晶分子24の配向が略均一となる時
間tより短い時間、例えば時間tの約80%に相当する時間t’だけ電圧Vが印加される
。このようにポリマー分散液晶部13へ電圧を印加する時間を調節することで、第2の状
態において液晶分子24の配向が略均一となる前段階において、第1の状態への変化を開
始させる。
For example, as shown in FIG. 8, it is assumed that the orientation of the
In the second state, the polymer-dispersed
この場合も、液晶分子24の配向が略均一となる手前において液晶分子24はランダム
に配向することとなるため、スペックルパターンをランダムに変化させることができる。
また、第2の状態となるたびに液晶分子24の配向が揃う場合よりも、特定のスペックル
パターンの認識をさせにくくすることが可能となる。これにより、さらにスペックルを低
減することができる。
Also in this case, since the
In addition, it is possible to make it difficult to recognize a specific speckle pattern than when the alignment of the
図9は、本実施例の変形例に係る照明装置について説明するものである。本変形例は、
三次元方向について網目状に形成されたポリマー部材35に液晶分子34を分散させる、
いわゆるポリマーネットワーク型のポリマー分散液晶部33を用いることを特徴とする。
第1電極26及び第2電極27は、ポリマー分散液晶部33のうち液晶分子34が分散さ
れたポリマー部材35へ電圧を印加する。ポリマー分散液晶部33は、例えば、特開平7
−333583号公報に記載された製造方法を用いて製造することができる。
FIG. 9 illustrates a lighting device according to a modification of the present embodiment. This variation is
A so-called polymer network type polymer dispersed
The
It can be produced using the production method described in Japanese Patent No. 333583.
例えば、ポリマー分散液晶部33への電圧の印加を停止させた第1の状態では、図9に
示すように、液晶分子34はランダムな配向状態となる。液晶分子34がランダムな配向
状態となることで、ポリマー分散液晶部33は、レーザ光を散乱させる。また、ポリマー
分散液晶部33へ電圧を印加する第2の状態では、図10に示すように、液晶分子34の
配向が揃えられる。液晶分子34の配向が揃えられることで、ポリマー分散液晶部33は
、散乱が低減されたレーザ光を出射させる。本変形例の場合も、スペックルの発生を十分
低減することができる。本変形例の場合も、第2の状態において液晶分子34の配向が略
均一となる手前の状態とするように電圧を印加することとしても良い。また、電圧の印加
により液晶分子34の配向を揃える場合に限らず、電圧の印加を停止させる場合に液晶分
子34の配向を揃える構成としても良い。
For example, in the first state in which the application of voltage to the polymer dispersed
図11は、本発明の実施例2に係るプロジェクタ100の概略構成を示す。プロジェク
タ100は、観察者側に設けられたスクリーン65に光を供給し、スクリーン65で反射
する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタである
。プロジェクタ100は、上記実施例1に係る照明装置10と同様に構成された各色光用
照明装置10R、10G、10Bを備えることを特徴とする。
FIG. 11 shows a schematic configuration of the
赤色光(以下、「R光」という。)用照明装置10Rに設けられたR光用レーザ光源1
1Rは、R光を供給する。R光用回折光学素子12Rは、R光用レーザ光源11Rからの
R光を回折させることにより、R光の照明領域の変換、及び光量分布の均一化を行う。R
光用回折光学素子12RからのR光は、R光用ポリマー分散液晶部13Rを透過した後、
R光用照明装置10Rの照明対象であるR光用空間光変調装置61Rへ入射する。R光用
空間光変調装置61Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。
R光用空間光変調装置61Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイ
ックプリズム62に入射する。
Laser light source 1 for R light provided in the
1R supplies R light. The R light diffractive
The R light from the light diffractive
The light enters the R light spatial
The R light modulated by the R light spatial
緑色光(以下、「G光」という。)用照明装置10Gに設けられたG光用レーザ光源1
1Gは、G光を供給する。G光用回折光学素子12Gは、G光用レーザ光源11Gからの
G光を回折させることにより、G光の照明領域の変換、及び光量分布の均一化を行う。G
光用回折光学素子12GからのG光は、G光用ポリマー分散液晶部13Gを透過した後、
G光用照明装置10Gの照明対象であるG光用空間光変調装置61Gへ入射する。G光用
空間光変調装置61Gは、G光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。
G光用空間光変調装置61Gで変調されたG光は、色合成光学系であるクロスダイクロイ
ックプリズム62に入射する。
Laser light source 1 for G light provided in an
1G supplies G light. The G light diffractive
G light from the diffractive optical element for light 12G passes through the polymer dispersed
The light enters the G light spatial
The G light modulated by the G light spatial
青色光(以下、「B光」という。)用照明装置10Bに設けられたB光用レーザ光源1
1Bは、B光を供給する。B光用回折光学素子12Bは、B光用レーザ光源11Bからの
B光を回折させることにより、B光の照明領域の変換、及び光量分布の均一化を行う。B
光用回折光学素子12BからのB光は、B光用ポリマー分散液晶部13Bを透過した後、
B光用照明装置10Bの照明対象であるB光用空間光変調装置61Bへ入射する。B光用
空間光変調装置61Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。
B光用空間光変調装置61Bで変調されたB光は、色合成光学系であるクロスダイクロイ
ックプリズム62に入射する。
Laser light source 1 for B light provided in the
1B supplies B light. The diffractive
The B light from the light diffractive
The light enters the spatial
The B light modulated by the B light spatial
クロスダイクロイックプリズム62は、互いに略直交するように配置された2つのダイ
クロイック膜62a、62bを有する。第1ダイクロイック膜62aは、R光を反射し、
G光及びB光を透過する。第2ダイクロイック膜62bは、B光を反射し、G光及びR光
を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム62は、各空間光変調装置61
R、61G、61Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。投写光学系6
3は、クロスダイクロイックプリズム62で合成された光をスクリーン65に投写する。
The cross
Transmits G light and B light. The second
R light, G light, and B light modulated by R, 61G, and 61B are combined. Projection optical system 6
3 projects the light combined by the cross
プロジェクタ100は、上記実施例1の照明装置10と同様に構成された各色光用照明
装置10R、10G、10Bを有することから、スペックルを低減するための機械的な駆
動部を不要とし、かつスペックルの発生を十分低減することができる。これにより、小型
、低電力、低コストで高い静粛性、及び高い信頼性を備えた構成により、スペックルが低
減された高品質な画像を表示することができるという効果を奏する。
Since the
プロジェクタ100は、3つの透過型液晶表示装置を設けた、いわゆる3板式のプロジ
ェクタに限らず、例えば、1つの透過型液晶表示装置を設けたプロジェクタや、反射型液
晶表示装置を用いたプロジェクタとしても良い。また、各色光用空間光変調装置61R、
61G、61Bは、液晶表示装置を用いる構成に限らず、微小なミラーを駆動させる微小
ミラーアレイデバイスや、ライン状の変調光を一次元方向へ走査させるためのデバイスと
しても良い。プロジェクタ100は、フロント投写型のプロジェクタに限られず、スクリ
ーンの一方の面にレーザ光を供給し、スクリーンの他方の面から出射される光を観察する
ことで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタとしても良い。さらに、本発明の照明
装置は、スライドプロジェクタや露光装置に適用することとしても良い。
The
61G and 61B are not limited to a configuration using a liquid crystal display device, and may be a micromirror array device that drives micromirrors or a device that scans line-shaped modulated light in a one-dimensional direction. The
以上のように、本発明に係る照明装置は、レーザ光を用いて画像を表示するための照明
装置として適している。
As described above, the illumination device according to the present invention is suitable as an illumination device for displaying an image using laser light.
10 照明装置、11 レーザ光源、12 回折光学素子、13 ポリマー分散液晶部
、I 照明対象、21 入射側透明基板、22 出射側透明基板、23 粒子、24 液
晶分子、25 ポリマー部材層、26 第1電極、27 第2電極、28 電力供給部、
33 ポリマー分散液晶部、34 液晶分子、35 ポリマー部材、100 プロジェク
タ、10R R光用照明装置、10G G光用照明装置、10B B光用照明装置、11
R R光用レーザ光源、11G G光用レーザ光源、11B B光用レーザ光源、12R
R光用回折光学素子、12G G光用回折光学素子、12B B光用回折光学素子、1
3R R光用ポリマー分散液晶部、13G G光用ポリマー分散液晶部、13B B光用
ポリマー分散液晶部、61R R光用空間光変調装置、61G G光用空間光変調装置、
61B B光用空間光変調装置、62 クロスダイクロイックプリズム、62a 第1ダ
イクロイック膜、62b 第2ダイクロイック膜、63 投写光学系、65 スクリーン
DESCRIPTION OF
33 polymer dispersed liquid crystal part, 34 liquid crystal molecules, 35 polymer member, 100 projector, 10R R light illumination device, 10G G light illumination device, 10B B light illumination device, 11
Laser light source for RR light, laser light source for 11G G light, laser light source for 11B B light, 12R
Diffractive optical element for R light, diffractive optical element for 12G G light, diffractive optical element for 12B B light, 1
Polymer dispersion liquid crystal part for 3R R light, polymer dispersion liquid crystal part for 13G G light, polymer dispersion liquid crystal part for 13B B light, spatial light modulation device for 61R R light, spatial light modulation device for 61G G light,
61B spatial light modulator for B light, 62 cross dichroic prism, 62a first dichroic film, 62b second dichroic film, 63 projection optical system, 65 screen
Claims (8)
ポリマー部材を有する層に液晶分子を分散させたポリマー分散液晶部と、を有し、
前記ポリマー分散液晶部は、前記レーザ光が入射する位置に設けられ、
前記液晶分子の配向を変化させるごとの前記ポリマー分散液晶部からの前記レーザ光を
重畳させて照明対象を照明することを特徴とする照明装置。 A laser light source for supplying laser light;
A polymer-dispersed liquid crystal part in which liquid crystal molecules are dispersed in a layer having a polymer member,
The polymer-dispersed liquid crystal part is provided at a position where the laser beam is incident,
An illuminating device for illuminating an illumination target by superimposing the laser light from the polymer-dispersed liquid crystal portion every time the orientation of the liquid crystal molecules is changed.
第1の状態と、前記第1の状態より前記レーザ光の散乱が低減された第2の状態に繰り返
し変化することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The polymer-dispersed liquid crystal portion repeatedly changes between a first state in which the laser light from the polymer-dispersed liquid crystal portion is scattered and a second state in which the scattering of the laser light is reduced from the first state. The lighting device according to claim 1.
停止とを繰り返すことにより、前記第1の状態と前記第2の状態とに繰り返し変化するこ
とを特徴とする請求項2に記載の照明装置。 The polymer-dispersed liquid crystal part is repeatedly changed between the first state and the second state by repeatedly applying a voltage to the polymer-dispersed liquid crystal part and stopping the application of the voltage. The lighting device according to claim 2.
前記ポリマー分散液晶部へ電圧を印加することで前記液晶分子の配向が揃えられる場合
、前記第1の状態において電圧の印加が停止され、かつ前記第2の状態において前記液晶
分子の配向が略均一となる最大電圧より低い電圧が印加され、
前記ポリマー分散液晶部への電圧の印加を停止することで液晶分子の配向が揃えられる
場合、前記第1の状態において電圧が印加され、かつ前記第2の状態において、前記第1
の状態での印加電圧より低い電圧が印加されることを特徴とする請求項2に記載の照明装
置。 The polymer dispersed liquid crystal part is
When the orientation of the liquid crystal molecules is aligned by applying a voltage to the polymer-dispersed liquid crystal portion, the application of voltage is stopped in the first state, and the orientation of the liquid crystal molecules is substantially uniform in the second state. A voltage lower than the maximum voltage is applied,
When alignment of liquid crystal molecules is made uniform by stopping application of voltage to the polymer-dispersed liquid crystal portion, voltage is applied in the first state, and in the second state, the first
The lighting device according to claim 2, wherein a voltage lower than an applied voltage in the state is applied.
までの時間が経過する前に、前記第1の状態への変化を開始させることを特徴とする請求
項2又は3に記載の照明装置。 3. The polymer-dispersed liquid crystal unit starts to change to the first state before the time until the alignment of the liquid crystal molecules is maintained in the second state. Or the illuminating device of 3.
を特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein a haze value of the polymer-dispersed liquid crystal portion in the first state is 5% to 20%.
子を有し、
前記ポリマー分散液晶部は、前記回折光学素子及び前記照明対象の間の光路中に設けら
れることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明装置。 Having a diffractive optical element that shapes an irradiation region of the laser light by diffracting the laser light;
The illumination device according to claim 1, wherein the polymer-dispersed liquid crystal unit is provided in an optical path between the diffractive optical element and the illumination target.
。 A projector comprising the illumination device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005371599A JP2007171745A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Illuminator and projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005371599A JP2007171745A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Illuminator and projector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007171745A true JP2007171745A (en) | 2007-07-05 |
Family
ID=38298362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005371599A Withdrawn JP2007171745A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Illuminator and projector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007171745A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009103954A (en) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Seiko Epson Corp | Image display device |
JP2013223176A (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | Light diffusion device, image projection device, and driving method for light diffusion device |
JP2017223950A (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-21 | 凸版印刷株式会社 | Projection screen and image display system |
-
2005
- 2005-12-26 JP JP2005371599A patent/JP2007171745A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009103954A (en) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Seiko Epson Corp | Image display device |
JP2013223176A (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | Light diffusion device, image projection device, and driving method for light diffusion device |
JP2017223950A (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-21 | 凸版印刷株式会社 | Projection screen and image display system |
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