特許 5982854 光源装置および光学装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5982854

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】光源装置および光学装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20160818BHJP

   G03H 1/22 20060101ALI20160818BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20160818BHJP

   G02B 5/32 20060101ALI20160818BHJP

   G03H 1/02 20060101ALI20160818BHJP

   G02B 27/42 20060101ALI20160818BHJP

   G02B 27/22 20060101ALN20160818BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/01 D

   G03H1/22

   G02B5/18

   G02B5/32

   G03H1/02

   G02B27/42

   !G02B27/22

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-32031(P2012-32031)

(22)【出願日】2012年2月16日

(65)【公開番号】特開2013-167821(P2013-167821A)

(43)【公開日】2013年8月29日

【審査請求日】2015年2月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】小石 裕之

【審査官】 廣崎 拓登

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００２−５４０４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９２５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００１７３４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２８５０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／００ −２７／６４

Ｇ０２Ｆ １／００ − １／１３

１／１３７− １／１４１

１／２１ − ７／００

Ｇ０３Ｈ １／００ − ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに異なる位置に配された複数の光源と、
前記複数の光源からの複数の入力光が入力され、外部からの駆動信号により回折状態を動的に変化可能な回折格子と、
前記複数の光源からの前記複数の入力光をまとめて一の回折状態で回折する一の回折用パターンと、前記複数の光源からの前記複数の入力光をまとめて他の回折状態で回折する他の回折用パターンと、を生成する駆動信号を前記回折格子に出力する駆動部と、
複数の他の回折格子とを有し、
前記駆動部は、前記一の回折状態と前記他の回折状態との間で、前記回折格子の回折光の主光線の方向を互いに異ならせるべく、前記一の回折用パターンおよび前記他の回折用パターンを前記回折格子上に生成し、
前記複数の光源は、主光線が互いに平行な前記複数の入力光を前記回折格子に入力し、
前記回折格子は、前記一の回折用パターンにより一の回折方向に向けて前記複数の入力光の主光線を互いに結合する方向に回折し、前記他の回折用パターンにより他の回折方向に向けて前記複数の入力光の主光線を互いに結合する方向に回折し、
前記複数の他の回折格子は、前記一の回折方向および前記他の回折方向にそれぞれ配されており、
前記複数の他の回折格子のそれぞれは、前記回折格子から入力された複数の回折光の主光線を一致させて出力する光源装置。

【請求項2】

第１駆動信号と、第２駆動信号とを出力する駆動部と、
互いに異なる位置に備えられた複数の光源からの複数の入力光が入力され、前記駆動部から前記第１駆動信号が供給されたとき前記複数の光源からの前記複数の入力光を用いて生成した第１の回折光を第１方向に出力し、前記駆動部から前記第２駆動信号が供給されたとき前記複数の光源からの前記複数の入力光を用いて生成した第２の回折光を第２方向に出力する第１回折格子と、
前記第１の回折光が入力される第２回折格子と、
前記第２の回折光が入力される第３回折格子とを有する光学装置。

【請求項3】

請求項２に記載された光学装置であって、
前記第１回折格子は、前記駆動部から前記第１駆動信号が供給されたとき第１の回折用パターンを生成することにより前記第１の回折光を生成し、前記駆動部から前記第２駆動信号が供給されたとき第２の回折用パターンを生成することにより前記第２の回折光を生成する光学装置。

【請求項4】

請求項２又は請求項３に記載された光学装置であって、
前記第１の回折光の主光線の方向と、前記第２の回折光の主光線の方向とは異なる光学装置。

【請求項5】

請求項２から請求項４の何れか１項に記載された光学装置であって、
前記第２回折格子は、入力された前記第１の回折光の主光線を一致させて出力し、
前記第３回折格子は、入力された前記第２の回折光の主光線を一致させて出力する光学装置。

【請求項6】

請求項２から請求項５の何れか１項に記載された光学装置であって、
前記第１回折格子は、主光線が互いに平行な前記複数の入力光が前記複数の光源から入力される光学装置。

【請求項7】

請求項２から請求項６の何れか１項に記載された光学装置であって、
前記第２回折格子、及び、前記第３回折格子は、前記駆動部から供給される駆動信号により回折状態を変化させる光学装置。

【請求項8】

請求項３から請求項７の何れか１項に記載された光学装置であって、
前記第１の回折光と前記第２の回折光とは、回折光の拡散角度が異なる光学装置。

【請求項9】

請求項２から請求項８の何れか１項に記載された光学装置であって、
前記複数の入力光は、波長が互いに異なる光学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光源からの光をホログラム等によって回折させて、出力する光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 国際公開第ＷＯ２００５／０７３７９８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、上述した光源装置のホログラムは、一方向しか光を出力できないといった課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様における光源装置は、互いに異なる位置に配された複数の光源と、前記複数の光源からの複数の入力光が入力され、外部からの駆動信号により回折状態を動的に変化可能な回折格子と、前記複数の光源からの前記複数の入力光をまとめて一の回折状態で回折する一の回折用パターンと、前記複数の光源からの前記複数の入力光をまとめて他の回折状態で回折する他の回折用パターンと、を生成する駆動信号を前記回折格子に出力する駆動部とを備える。

【0005】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。

【図2】実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。

【図3】回折光の主光線の方向を右方向へと向ける場合の回折格子を説明する図である。

【図4】別の実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。

【図5】別の実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。

【図6】更に別の実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。

【図7】更に別の実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。

【図8】更に別の実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0008】

図１及び図２は、実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。２つの光路を切り替える一例として、カメラ等に搭載され、右目用画像と左目用画像を生成する立体表示装置について説明する。図１は、右目用画像を生成する場合である。図２は、左目用画像を生成する場合である。図１に矢印で示す前後左右上下を光源装置の前後左右上下方向とする。

【0009】

図１及び図２に示すように、立体表示装置１０は、光源装置１１と、一対の画像生成部１２及び画像生成部１３とを備える。

【0010】

光源装置１１は、筐体２１と、光源部２２と、回折格子の一例である入力ホログラム２３と、他の回折格子の一例である一対の出力ホログラム２４及び出力ホログラム２５と、駆動部２６とを備えている。光源装置１１は、画像生成部１２、１３へと光９１、９２、９３を照射する。

【0011】

筐体２１は、中空状の直方体形状に構成されている。筐体２１は、光源部２２と、入力ホログラム２３と、出力ホログラム２４、２５とを保持する。光源部２２は、保持部材３１と、光源３２と、光源３３と、光源３４と、レンズ３５と、レンズ３６と、レンズ３７とを備える。保持部材３１は、３個の光源３２、３３、３４、及び、３個のレンズ３５、３６、３７を保持する。

【0012】

３個の光源３２、３３、３４は、互いに異なる位置に配置されている。詳細には、３個の光源３２、３３、３４は、左右方向に沿って、互いに等間隔で配置されている。光源３２は、赤色の光９１を真正面に照射する発光ダイオードを有する。光源３３は、緑色の光９２を真正面に照射する発光ダイオードを有する。光源３４は、青色の光９３を真正面に照射する発光ダイオードを有する。換言すると、光源３２、３３、３４は、三原色に対応する光９１、９２、９３であって、互いに波長の異なる光９１、９２、９３を出力する。光源３２、３３、３４が出力する光９１、９２、９３は、それぞれ低コヒーレント光である。ここでいう低コヒーレント光とは、コヒーレンス長が数十μｍであって、レーザ等に比べてコヒーレンス時間が短い光のことである。これにより、光源３２、３３、３４は、主光線が互いに平行な３本の光９１、９２、９３を入力ホログラム２３に入力する。尚、各光源３２、３３、３４として、発光ダイオード以外の低コヒーレント光を発光する光源を適用してもよい。

【0013】

レンズ３５は、光源３２の前方に配置されている。レンズ３６は、光源３３の前方に配置されている。レンズ３７は、光源３４の前方に配置されている。レンズ３５、３６、３７は、左右方向に沿って、互いに等間隔で配置されている。レンズ３５、３６、３７は、光源３２、３３、３４から出力された光９１、９２、９３を平行光にする凸レンズを含む。これにより、光源３２、３３、３４から出力された光９１、９２、９３は、レンズ３５、３６、３７によって平行光に変換された後、入力ホログラム２３へと入力される。

【0014】

入力ホログラム２３は、光源部２２の前方に配置されている。これにより、入力ホログラム２３には、複数の光源３２、３３、３４からの複数の入力光である低コヒーレントの光９１、９２、９３が入力される。入力ホログラム２３は、偏光板４１と、液晶パネル４２と、偏光板４３とを備えている。

【0015】

偏光板４１は、入力された光９１、９２、９３のうち、上下方向の偏光成分のみを透過する。これにより、偏光板４１からは、上下方向を偏光方向とする直線偏光が出力される。

【0016】

液晶パネル４２は、左右方向において、複数のセルからなる３個の領域４７、領域４８、及び、領域４９に分割されている。それぞれの領域４７、領域４８、及び、領域４９には、光源部２２から出力された赤色の光９１、緑色の光９２、及び、青色の光９３が入力される。液晶パネル４２は、各領域４７、４８、４９において、複数の正方形状のセルを有する。複数のセルは、上下方向及び左右方向に等間隔でマトリックス状に配列されている。各セルの前面及び後面には、複数の正方形状の透明電極４４および透明電極４６が設けられている。複数の透明電極４４および透明電極４６は上下方向及び左右方向に等間隔でマトリックス状に配列されている。隣接する透明電極４４は、互いに絶縁されている。隣接する透明電極４６は、互いに絶縁されている。前後方向において対向する透明電極４４と透明電極４６との間には、液晶４５が配置されている。透明電極４４と透明電極４６との間に電圧が印加されると、液晶４５の配向が変更される。液晶４５の配向が変更された領域では、入力した光の偏光方向が上下方向から左右方向へと変換された後、偏光板４３へと出力される。

【0017】

偏光板４３は、入力された光９１、９２、９３のうち、左右方向の偏光成分のみを透過する。従って、液晶パネル４２を透過した光９１、９２、９３のうち、液晶４５によって偏光方向が左右方向へと変換された光９１、９２、９３のみを透過して、出力する。

【0018】

ここで、駆動部２６からの駆動信号により電圧が印加される透明電極４４の上下左右方向の間隔、及び、透明電極４６の上下左右方向の間隔を所定の間隔にすることにより、入力ホログラム２３は回折格子として機能する。更に、入力ホログラム２３は、駆動部２６からの駆動信号により電圧が印加される透明電極４４、４６の間隔を変更することによって、回折状態を動的に変化させる。

【0019】

出力ホログラム２４は、入力ホログラム２３の右斜め前方に配置されている。一の回折方向の一例が、入力ホログラム２３の右斜め前方である。出力ホログラム２５は、入力ホログラム２３の左斜め前方に配置されている。他の回折方向の一例が、入力ホログラム２３の左斜め前方である。尚、上述の一の回折方向及び他の回折方向は、適宜変更することができる。出力ホログラム２４と出力ホログラム２５は、左右方向に互いに間隔を開けて、前後方向の同じ位置に配置されている。出力ホログラム２４と出力ホログラム２５との中点は、入力ホログラム２３の中心の前方に配置されている。出力ホログラム２４と出力ホログラム２５は、入力ホログラム２３と平行に配置されている。

【0020】

右側の出力ホログラム２４は、偏光板５１と、液晶パネル５２と、偏光板５３とを備えている。偏光板５１は、入力光のうち、左右方向の偏光成分のみを透過する。液晶パネル５２は、上下方向に延びる複数のセルを有する。各セルの前面及び後面には、透明電極５４、及び、透明電極５６（図示略）が左右方向に等間隔で配置されている。透明電極５４、５６の間には、液晶５５が配置されている。これにより、透明電極５４、５６の間に電圧が印加されると、液晶５５の配向が変更される。液晶５５の配向が変更された領域では、入力した光９１、９２、９３の偏光方向が左右方向から上下方向へと変換された後、偏光板５３へと出力される。偏光板５３は、入力した光９１、９２、９３のうち、上下方向の偏光成分のみを透過する。従って、出力ホログラム２４は、所定の透明電極５４、５６に電圧を印加することにより回折格子として機能する。更に、出力ホログラム２４は、駆動部２６からの駆動信号によって、電圧が印加される透明電極５４、５６を変更することにより、回折状態を動的に変更できる。偏光板５３を透過した光９１、９２、９３は、右側の画像生成部１２に入力される。ここで、出力ホログラム２４は、入力ホログラム２３から入力された回折光である３本の光９１、９２、９３の主光線を一致させて出力する。

【0021】

左側の出力ホログラム２５は、偏光板６１と、透明電極６４、透明電極６６及び液晶６５を含む液晶パネル６２と、偏光板６３とを備えている。出力ホログラム２５から出力した光９１、９２、９３は、左側の画像生成部１３に入力する。出力ホログラム２５は、駆動部２６からの駆動信号によって、電圧が印加される透明電極６４、６６を変更することにより、回折状態を動的に変更できる。ここで、出力ホログラム２５は、入力ホログラム２３から入力された回折光である３本の光９１、９２、９３の主光線を一致させて出力する。尚、出力ホログラム２５の構成は、出力ホログラム２４の構成と同様のため説明を省略する。

【0022】

駆動部２６は、入力ホログラム２３の液晶パネル４２、及び、出力ホログラム２４、２５の液晶パネル５２、６２と駆動信号を送受信可能に接続されている。駆動部２６は、左右方向に均等に分けられた入力ホログラム２３の３個の領域４７、４８、４９の透明電極４４、４６を制御する。駆動部２６は、液晶パネル４２の透明電極４４、４６の電圧印加を制御する駆動信号を出力する。これにより、駆動部２６は、入力ホログラム２３の液晶パネル４２を回折格子として機能させることができる。駆動部２６は、３個の光源３２、３３、３４からの複数の光９１、９２、９３をまとめて一の回折状態で回折する一の回折用パターンを生成する駆動信号を入力ホログラム２３に出力する。また、駆動部２６は、３個の光源３２、３３、３４からの複数の光９１、９２、９３をまとめて他の回折状態で回折する他の回折用パターンを生成する駆動信号を入力ホログラム２３に出力する。

【0023】

駆動部２６は、一の回折状態では、入力ホログラム２３から出力した光９１、９２、９３が出力ホログラム２４へと入力するように、駆動信号を生成する。駆動部２６は、他の回折状態では、入力ホログラム２３から出力した光９１、９２、９３が出力ホログラム２５へと入力するように、駆動信号を生成する。

【0024】

これにより、入力ホログラム２３から出力した光９１、９２、９３の主光線の方向は、一の回折状態では出力ホログラム２４の方向となり、他の回折状態では出力ホログラム２５の方向へと切り替えられる。換言すれば、駆動部２６は、一の回折状態と他の回折状態との間で、入力ホログラム２３に形成された回折格子から出力される回折光の主光線の方向を互いに異ならせるべく、一の回折用パターン及び他の回折用パターンを入力ホログラム２３上に生成する。また、駆動部２６は、一の回折状態と他の回折状態との間で、入力ホログラム２３によって回折される光９１、９２、９３の拡散角度を異ならせるべく、一の回折用パターン及び他の回折用パターンを入力ホログラム２３上に生成する。

【0025】

この結果、入力ホログラム２３は、一の回折用パターンによって一の回折方向である出力ホログラム２４に向けて３本の入力光である光９１、９２、９３の主光線を互いに結合する方向へと回折させる。また、入力ホログラム２３は、他の回折用パターンによって他の回折用パターンにより他の回折方向である出力ホログラム２５に向けて３本の入力光である光９１、９２、９３の主光線を互いに結合する方向へと回折させる。ここで、回折された光は、一次回折光であることが好ましいが、二次以降の多次の回折光であってもよい。

【0026】

駆動部２６は、出力ホログラム２４の液晶パネル５２及び出力ホログラム２５の液晶パネル６２を回折格子として機能させることを目的として、液晶パネル５２の透明電極５４、５６及び液晶パネル６２の透明電極６４、６６の電圧印加を制御する駆動信号を生成する。ここで、駆動部２６は、入力ホログラム２３から入力された３本の回折光である光９１、９２、９３の主光線を一致させて画像生成部１２へと出力するように、出力ホログラム２４の透明電極５４、５６の電圧印加を制御する。駆動部２６は、入力ホログラム２３から入力された３本の回折光である光９１、９２、９３の主光線を一致させて画像生成部１３へと出力するように、出力ホログラム２４の透明電極６４、６６の電圧印加を制御する。

【0027】

画像生成部１２及び画像生成部１３は、画像生成用の液晶表示パネルを有する。右側の画像生成部１２は、出力ホログラム２４の前方に、且つ、出力ホログラム２４と平行になるように配置されている。画像生成部１２は、出力ホログラム２４から入力された光９１、９２、９３によって右目用の画像を生成する。左側の画像生成部１３は、出力ホログラム２５の前方に、且つ、出力ホログラム２５と平行になるように配置されている。画像生成部１３は、出力ホログラム２５から入力された光９１、９２、９３によって左目用の画像を生成する。ユーザは、画像生成部１２からの画像を右目で見るとともに、画像生成部１３からの画像を左目で見ることによって、三次元画像を見ることができる。

【0028】

次に、図３を参照して、駆動部による入力ホログラムの回折格子の制御方法について説明する。図３は、回折光の主光線の方向を右方向へと向ける場合の回折格子を説明する図である。

【0029】

図３に示すように、回折格子７１の面に平行な平面波の光７２が、回折格子７１に入力されているとする。この回折格子７１を一単位として、この回折格子７１が左右方向に周期的に配列されているとする。回折格子７１の中心よりも右側のスリット７３の間隔が、中心よりも左側のスリット７３の間隔よりも大きい場合、一次回折光波面７４からわかるように、回折格子７１から出力される回折光７５の主光線の方向は右側に向く。従って、右側の出力ホログラム２４の方向へと回折光７５を向ける場合、駆動部２６は、電圧を印加する液晶パネル４２の透明電極４４、４６の間隔を右側から左側へと徐々に大きくする。尚、透明電極４４、４６に電圧が印加されている領域は、光は透過するスリット７３として機能する。

【0030】

一方、左側の出力ホログラム２５の方向へと回折光７５を向ける場合、駆動部２６は、電圧を印加する液晶パネル４２の透明電極４４、４６の間隔を右側から左側へと徐々に小さくする。即ち、駆動部２６は、図３と左右逆のパターンの配置でスリット７３を配置する。

【0031】

ここで、回折格子７１の垂線と回折光７５の進行方向との間の角度である回折角θは、波長に依存する。従って、駆動部２６は、異なる波長の光を同じ回折角θとする場合、波長の大きい光が入力される領域で電圧印加される透明電極４４、４６の間隔を、波長の小さい光が入力される領域で電圧印加される透明電極４４、４６の間隔よりも大きくする。

【0032】

次に、上述した立体表示装置１０の動作を説明する。まず、立体表示装置１０が起動されると、光源３２、３３、３４から赤、緑、青の低コヒーレントの光９１、９２、９３が、順に所定の時間間隔で時分割されて出力される。出力された光９１、９２、９３は、レンズ３５、３６、３７によって平行光となる。この後、光９１、９２、９３は、入力ホログラム２３の液晶パネル４２のそれぞれの領域４７、４８、４９に入力する。光９１、９２、９３は、入力ホログラム２３によって右側の出力ホログラム２４へと回折される。

【0033】

ここで、駆動部２６は、液晶パネル４２の各領域４７、４８、４９において、光９１、９２、９３の透過領域の間隔が左側から右側へと徐々に小さくなるように、透明電極４４、４６に電圧を印加するための駆動信号を生成している。尚、この動作においては、駆動部２６は、透明電極４４、４６を上下に延びる列毎に制御している。これにより、入力ホログラム２３から出力した各色の光９１、９２、９３は、右側の出力ホログラム２４へと進行する。この後、光９１、９２、９３の主光線が互いに時間差で結合した状態で、光９１、９２、９３は、右側の出力ホログラム２４に入力する。

【0034】

次に、出力ホログラム２４は、光９１、９２、９３の主光線を時間差で一致させて、光９１、９２、９３を出力する。この後、光９１、９２、９３は、右側の画像生成部１２に入力した後、右目用画像として出力される。この右目用画像は、スクリーン等に投影される。

【0035】

次に、光源３２、３３、３４から出力された光９１、９２、９３は、レンズ３５、３６、３７によって平行光となった後、入力ホログラム２３に入力する。光９１、９２、９３は、入力ホログラム２３によって左側の出力ホログラム２５へと回折される。ここで、駆動部２６は、入力ホログラム２３の各領域４７、４８、４９において、光９１、９２、９３の透過領域の間隔が右側から左側へと徐々に小さくなるように、透明電極４４、４６に電圧を印加するための駆動信号を生成している。尚、この動作においては、駆動部２６は、透明電極４４、４６を上下に延びる列毎に制御している。これにより、光９１、９２、９３は、主光線を時間差で互いに結合させた状態で、左側の出力ホログラム２５に入力する。

【0036】

次に、出力ホログラム２５は、光９１、９２、９３の主光線を時間差で一致させて、光９１、９２、９３を出力する。この後、光９１、９２、９３は、左側の画像生成部１３に入力した後、左目用画像として出力される。この左目用画像は、スクリーン等に投影される。上述した右目用画像の生成動作及び左目用画像の生成動作を繰り返すことによって、ユーザは三次元画像を見ることができる。

【0037】

上述したように立体表示装置１０の光源装置１１は、入力ホログラム２３の回折用パターンを変更可能な駆動部２６を備えている。これにより、光源装置１１は、光源部２２から出力された光９１、９２、９３の出力方向を切り替えて、主光線を結合させることができる。この結果、光源装置１１は、１個の入力ホログラム２３によって２個の出力ホログラム２４及び出力ホログラム２５の何れかの方向へと光９１、９２、９３の出力方向を切り替えができるので、装置の簡略化及び小型化を実現できる。

【0038】

光源装置１１は、駆動部２６によって入力ホログラム２３の回折用パターンを光９１、９２、９３の波長に対応させることができる。ここで、体積ホログラムを異なる波長に対応させる場合、波長ごとに干渉露光をしなければならないので、製造工程が複雑になる。一方、光源装置１１は、駆動部２６の駆動信号によって異なる波長に対応できるので、製造工程の複雑化を抑制できる。

【0039】

光源装置１１は、低コヒーレントの光９１、９２、９３を出力する安価な発光ダイオードを光源３２、３３、３４として採用している。これにより、部品コストを低減できる。また、レーザ等のコヒーレント光源を採用した場合に生じるスペックルノイズを低減できる。

【0040】

光源装置１１は、電圧が印加される入力ホログラム２３の透明電極４４、４６の左右方向または上下方向の間隔を変えることにより、光９１、９２、９３の回折方向を変更することができる。これにより、光９１、９２、９３の照明領域の整形、照明領域の位置変更、及び、光量分布の均一化を実現できる。

【0041】

次に、光源部及び入力ホログラムの配置を変更した別の実施形態について説明する。図４及び図５は、別の実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。図４は、右目用画像を生成する場合である。図５は、左目用画像を生成する場合である。

【0042】

図４及び図５に示すように、光源装置１１１では、光源部２２及び入力ホログラム２３が、右側の出力ホログラム２４の後方に配置されている。換言すれば、右側の出力ホログラム２４は、入力ホログラム２３の前方に配置されるとともに、左側の出力ホログラム２５は、入力ホログラム２３の左斜め前方に配置されている。

【0043】

駆動部２６は、図４に示すように、右側の出力ホログラム２４に光９１、９２、９３を入力する場合、以下のように入力ホログラム２３の液晶パネル４２を制御する。

【0044】

駆動部２６は、液晶パネル４２の右側の領域４７の電圧が印加される透明電極４４、４６の間隔を右側から左側に向かって徐々に小さくするように駆動信号を生成する。尚、この動作においては、駆動部２６は、透明電極４４、４６を上下に延びる列毎に制御している。これにより、液晶パネル４２の領域４７によって回折される光９１の回折角が、右側から左側に向かって、徐々に大きくなる。この結果、入力ホログラム２３から出力された光９１が、出力ホログラム２４の全域に入力される。

【0045】

駆動部２６は、液晶パネル４２の中央の領域４８の電圧が印加される透明電極４４、４６の間隔を中央部で小さくして、左右両側に向かって徐々に小さくするように駆動信号を生成する。これにより、液晶パネル４２の領域４８によって回折される光９２の回折角が、中央から左右両側に向かって、徐々に大きくなる。この結果、入力ホログラム２３から出力された光９２が、出力ホログラム２４の全域に入力される。

【0046】

駆動部２６は、液晶パネル４２の左側の領域４９の電圧が印加される透明電極４４、４６の間隔を左側から右側に向かって徐々に小さくするように駆動信号を生成する。これにより、液晶パネル４２の領域４９によって回折される光９３の回折角が、左側から右側に向かって、徐々に大きくなる。この結果、入力ホログラム２３から出力された光９３が、出力ホログラム２４の全域に入力される。

【0047】

一方、駆動部２６は、図５に示すように、左側の出力ホログラム２５に光９１、９２、９３を入力する場合、以下のように入力ホログラム２３の液晶パネル４２を制御する。

【0048】

駆動部２６は、液晶パネル４２の右側の領域４７の電圧が印加される透明電極４４、４６の間隔を右側から左側に向かって徐々に小さくするように駆動信号を生成する。尚、電圧が印加される透明電極４４、４６の間隔は、何れも右側の出力ホログラム２４に入力する場合よりも大きい。これにより、液晶パネル４２の領域４７によって回折される光９１の回折角は、右側の出力ホログラム２４に入力する場合よりも大きく、且つ、右側から左側に向かって徐々に大きくなる。この結果、入力ホログラム２３から出力された光９１が、出力ホログラム２４の全域に入力される。

【0049】

駆動部２６は、液晶パネル４２の中央の領域４８の電圧が印加される透明電極４４、４６の間隔を右側から左側に向かって徐々に小さくするように駆動信号を生成する。これにより、液晶パネル４２の領域４８によって回折される光９２の回折角が、右側から左側に向かって徐々に大きくなる。この結果、入力ホログラム２３から出力された光９２が、出力ホログラム２４の全域に入力される。

【0050】

駆動部２６は、液晶パネル４２の左側の領域４９の電圧が印加される透明電極４４、４６の間隔を右側から左側に向かって徐々に小さくするように駆動信号を生成する。これにより、液晶パネル４２の領域４９によって回折される光９３の回折角が、右側から左側に向かって徐々に大きくなる。この結果、入力ホログラム２３から出力された光９３が、出力ホログラム２４の全域に入力される。

【0051】

次に、出力ホログラムを変更した別の実施形態について説明する。図６、図７、及び、図８は、別の実施形態による光源装置を含む立体表示装置の概略構成図である。図６は、右目用画像を生成する場合である。図７は、左目用画像を生成する場合である。図８は、二次元画像を生成する場合である。

【0052】

図６〜図８に示すように、実施形態による光源装置２１１は、１枚の出力ホログラム２２４を有する。また、立体表示装置２１０は、出力ホログラム２２４に対応させて、１枚の画像生成部２１２を有する。

【0053】

出力ホログラム２２４の左右方向の幅は、入力ホログラム２３の左右方向の幅の２倍以上である。前後方向において、出力ホログラム２２４の中心は、入力ホログラム２３の中心と一致するように配置されている。従って、前方から見ると、入力ホログラム２３の前面は、出力ホログラム２２４によって覆われている。出力ホログラム２２４は、入力ホログラム２３と略平行になるように配置されている。

【0054】

出力ホログラム２２４は、偏光板８１と、透明電極８４、液晶８５及び透明電極８６を含む液晶パネル８２と、偏光板８３とを備えている。これらの構成は、上述した実施形態の出力ホログラム２２４の各構成と左右方向の幅以外は同様であるため説明を省略する。

【0055】

画像生成部２１２の左右方向の幅は、出力ホログラム２２４の左右方向の幅と略同じである。画像生成部２１２は、出力ホログラム２２４の前方に配置されている。従って、前方から見ると、出力ホログラム２２４は、画像生成部２１２と重なる。

【0056】

三次元画像を生成する場合、図６に示すように、駆動部２６は、入力ホログラム２３を制御して、光９１、９２、９３を出力ホログラム２２４の右半分の領域へと入力する。この後、駆動部２６は、出力ホログラム２２４の右半分の領域を制御して、光９１、９２、９３の主光線を一致させて出力する。光９１、９２、９３は、画像生成部２１２の右半分の領域に入力した後、右目用画像として出力される。

【0057】

図７に示すように、次に、駆動部２６は、入力ホログラム２３を制御して、光９１、９２、９３を出力ホログラム２２４の左半分の領域へと入力する。この後、駆動部２６は、出力ホログラム２２４の左半分の領域を制御して、光９１、９２、９３の主光線を一致させて出力する。光９１、９２、９３は、画像生成部２１２に入力した後、左目用画像として出力される。

【0058】

この後、上述した右目用画像及び左目用画像の生成を繰り返すことによって、立体表示装置２１０は、ユーザに三次元画像を提供する。

【0059】

二次元画像を提供する場合、図８に示すように、駆動部２６は、入力ホログラム２３を制御して、光９１、９２、９３を出力ホログラム２２４の中央の領域へと入力する。次に、駆動部２６は、出力ホログラム２２４の中央の領域を制御して、光９１、９２、９３の主光線を一致させて出力する。光９１、９２、９３は、画像生成部２１２に入力した後、二次元画像として出力される。

【0060】

上述したように光源装置２１１では、入力ホログラム２３の前方に１枚の出力ホログラム２２４が配置されている。従って、立体表示装置２１０は、三次元画像のみならず、二次元画像を提供することができる。

【0061】

上述した実施形態の変形例について説明する。上述した実施形態における各構成の配置、形状、種類、数値等は適宜変更してもよい。例えば、発光ダイオードを有する光源の数は、２個以下、または、４個以上であってもよい。また、発光ダイオード以外のレーザ等を光源として適用してもよい。更には、光は、低コヒーレント光、コヒーレント光であってもよい。

【0062】

また、上述した実施形態では、出力ホログラムを液晶パネルによって回折用パターンを変更可能に構成したが、回折用パターンが固定の体積ホログラム等によって構成してもよい。更に、出力ホログラムを３個以上設けてもよい。

【0063】

また、上述した実施形態では、振幅型の回折格子を例に説明したが、位相差型の回折格子を適用してもよい。

【0064】

また、上述した実施形態では、入力ホログラム及び出力ホログラムの透明電極を正方形状としたが、上下方向に延びる長方形状に形成してもよい。

【0065】

また、上述した実施形態では、立体表示装置を例に説明したが、他の装置に本発明を適用してもよい。更に、装置の組立工程において、組み付け誤差が出た場合に、上述の実施形態によって、誤差に対応させて光路を切り替えてもよい。

【0066】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0067】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0068】

１０ 立体表示装置
１１ 光源装置
１２ 画像生成部
１３ 画像生成部
２１ 筐体
２２ 光源部
２３ 入力ホログラム
２４ 出力ホログラム
２５ 出力ホログラム
２６ 駆動部
３１ 保持部材
３２ 光源
３３ 光源
３４ 光源
３５ レンズ
３６ レンズ
３７ レンズ
４１ 偏光板
４２ 液晶パネル
４３ 偏光板
４４ 透明電極
４５ 液晶
４６ 透明電極
４７ 領域
４８ 領域
４９ 領域
５１ 偏光板
５２ 液晶パネル
５３ 偏光板
５４ 透明電極
５５ 液晶
５６ 透明電極
６１ 偏光板
６２ 液晶パネル
６３ 偏光板
６４ 透明電極
６５ 液晶
６６ 透明電極
７１ 回折格子
７２ 光
７３ スリット
７４ 一次回折光波面
７５ 回折光
８１ 偏光板
８２ 液晶パネル
８３ 偏光板
８４ 透明電極
８５ 液晶
８６ 透明電極
９１ 光
９２ 光
９３ 光
１１１ 光源装置
２１０ 立体表示装置
２１１ 光源装置
２１２ 画像生成部
２２４ 出力ホログラム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】