JP2012113221A - Illuminator, projection device and projection type video display apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、被照明領域をコヒーレント光で照明する照明装置、コヒーレント光を投射する投射装置、コヒーレント光を用いて映像を表示する投射型映像表示装置に係り、とりわけ、スペックルの発生を目立たなくさせることができる照明装置、投射装置および投射型映像表示装置に関する。 The present invention relates to an illumination device that illuminates an illuminated area with coherent light, a projection device that projects coherent light, and a projection-type image display device that displays an image using coherent light, and in particular, generation of speckle is inconspicuous. The present invention relates to a lighting device, a projection device, and a projection type image display device that can be made to operate.
スクリーンと、スクリーン上に映像光を投射する投射装置と、を有した投射型映像表示装置が、広く使用されている。典型的な投射型映像表示装置では、液晶マイクロディスプレイやDMD(デジタルマイクロミラーデバイス:Digital Micromirror Device)といった空間光変調器を用いて元になる二次元画像を生成し、この二次元画像を投射光学系を利用してスクリーン上に拡大投影することにより、スクリーン上に映像を表示している。 Projection-type image display devices having a screen and a projection device that projects image light on the screen are widely used. In a typical projection-type image display device, an original two-dimensional image is generated by using a spatial light modulator such as a liquid crystal micro display or a DMD (Digital Micromirror Device), and the two-dimensional image is projected into an optical system. An image is displayed on the screen by enlarging and projecting on the screen using the system.
投射装置としては、いわゆる「光学式プロジェクタ」と呼ばれている市販品を含めて、様々な方式のものが提案されている。一般的な光学式プロジェクタでは、高圧水銀ランプなどの白色光源からなる照明装置を用いて液晶ディスプレイ等の空間光変調器を照明し、得られた変調画像をレンズでスクリーン上に拡大投影する方式を採っている。たとえば、下記の特許文献1には、超高圧水銀ランプで発生させた白色光を、ダイクロイックミラーによってR,G,Bの三原色成分に分け、これらの光を各原色ごとの空間光変調器へ導き、生成された各原色ごとの変調画像をクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーン上に投影する技術が開示されている。
Various types of projectors have been proposed, including commercially available products called “optical projectors”. In general optical projectors, a spatial light modulator such as a liquid crystal display is illuminated using a lighting device consisting of a white light source such as a high-pressure mercury lamp, and the resulting modulated image is projected onto a screen using a lens. Adopted. For example, in
ただし、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短く、光学式プロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプ交換を行う必要がある。また、各原色成分の光を取り出すために、ダイクロイックミラーなどの比較的大型な光学系を利用する必要があるため、装置全体が大型化するという難点がある。 However, high-intensity discharge lamps such as high-pressure mercury lamps have a relatively short life, and when used in optical projectors or the like, it is necessary to frequently replace the lamps. Further, since it is necessary to use a relatively large optical system such as a dichroic mirror in order to extract the light of each primary color component, there is a problem that the entire apparatus becomes large.
このような問題に対処するため、レーザなどのコヒーレント光源を用いる方式も提案されている。たとえば、産業上で広く利用されている半導体レーザは、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプに比べて極めて長寿命である。また、単一波長の光を生成可能な光源であるため、ダイクロイックミラーなどの分光装置が不要になり、装置全体を小型化できるという利点も有する。 In order to cope with such a problem, a method using a coherent light source such as a laser has been proposed. For example, a semiconductor laser widely used in the industry has a very long life compared to a high-intensity discharge lamp such as a high-pressure mercury lamp. In addition, since the light source can generate light having a single wavelength, a spectroscopic device such as a dichroic mirror is not necessary, and the entire device can be reduced in size.
その一方で、レーザ光などのコヒーレント光源を用いる方式には、スペックルの発生といった新たな問題が生じている。スペックル(speckle)は、レーザ光などのコヒーレント光を散乱面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、スクリーン上に発生すると斑点状の輝度ムラ(明るさのムラ)として観察され、観察者に対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いた場合にスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの散乱反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うことによって生じるものとされている。たとえば、下記の非特許文献1には、スペックルの発生についての詳細な理論的考察がなされている。
On the other hand, a method using a coherent light source such as a laser beam has a new problem such as generation of speckle. A speckle is a speckled pattern that appears when a scattering surface is irradiated with laser light or other coherent light. When it appears on a screen, it is observed as speckled brightness irregularities (brightness irregularities). It becomes a factor having a physiological adverse effect on the person. The reason why speckles occur when coherent light is used is that coherent light reflected by each part of a scattering reflection surface such as a screen interferes with each other because of its extremely high coherence. . For example, in the following
このように、コヒーレント光源を用いる方式では、スペックルの発生という固有の問題が生じるため、スペックルの発生を抑制するための技術が提案されている。たとえば、下記の特許文献2には、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を空間光変調器に導くとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。
As described above, in the system using the coherent light source, a problem inherent to the generation of speckles occurs, and thus a technique for suppressing the generation of speckles has been proposed. For example, in
上述したとおり、コヒーレント光源を用いた投射装置および投射型映像表示装置において、スペックルを低減する技術が提案されているが、これまでに提案された手法では、スペックルを効率的かつ十分に抑制することはできていない。たとえば、前掲の特許文献2に開示されている方法では、レーザ光を散乱板に照射して散乱させてしまうため、一部のレーザ光は映像表示に全く貢献することなく浪費されてしまう。また、スペックル低減のために散乱板を回転させる必要があるが、そのような機械的な回転機構は比較的大型の装置となり、また、電力消費も大きくなる。更に、散乱板を回転させたとしても、照明光の光軸の位置は変わらないため、スクリーン上での拡散に起因して発生するスペックルを十分に抑制することはできない。
As described above, technologies for reducing speckles have been proposed in projection devices and projection-type video display devices using a coherent light source. However, the methods proposed so far effectively and sufficiently suppress speckles. I can't do it. For example, in the method disclosed in the above-mentioned
また、スペックルは、投射装置や投射型映像表示装置に関する特有の問題ではなく、被照明領域にコヒーレント光を照明する照明装置を組み込んだ種々の装置において問題となっている。例えば、画像情報の読み取りを行うスキャナにも、読み取り対象となる対象物を照明する照明装置が組み込まれている。読み取り対象となる対象物を照明する光によってスペックルが生じた場合には、画像情報を正確に読み取ることができない。このような不都合を回避するため、コヒーレント光を利用したスキャナでは、画像補正等の特殊な処理を行う必要が生じている。 Speckle is not a problem specific to a projection device or a projection type image display device, but is a problem in various devices in which an illumination device that illuminates coherent light in an illuminated area. For example, a scanner that reads image information incorporates an illumination device that illuminates an object to be read. When speckle is generated by the light that illuminates the object to be read, the image information cannot be read accurately. In order to avoid such an inconvenience, a scanner using coherent light needs to perform special processing such as image correction.
本件発明者らは、以上の点を踏まえて鋭意研究を重ね、その結果として、コヒーレント光で被照明領域を照明する照明装置であって、スペックルを目立たなくさせることができる照明装置を発明するにいたった。すなわち、本発明は、スペックルを目立たなくさせることができる照明装置、この照明装置を含んでなる投射装置および投射型映像表示装置を提供することを目的とする。 The inventors of the present invention have made extensive studies based on the above points, and as a result, invented an illuminating device that illuminates an illuminated area with coherent light, which can make speckle inconspicuous. I went to. That is, an object of the present invention is to provide an illuminating device capable of making speckles inconspicuous, a projection device including the illuminating device, and a projection-type image display device.
本発明による第1の照明装置は、
各点が少なくとも被照明領域の全域に対してコヒーレント光を拡散可能な光学素子と、
コヒーレント光が前記光学素子の表面を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記光学素子は支持基材を有し、
前記支持基材は、前記光学素子の熱を吸収する熱吸収層を有する。
A first lighting device according to the present invention comprises:
An optical element in which each point can diffuse coherent light over at least the entire illuminated area;
An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light so that the coherent light scans the surface of the optical element;
The optical element has a support substrate;
The support substrate has a heat absorption layer that absorbs heat of the optical element.
本発明による第1の照明装置において、
前記光学素子は、散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体を含み、
前記照射装置は、前記コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射し、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記被照明領域に像を重ねて再生するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されていて、
前記支持基材は、前記ホログラム記録媒体を支持し、
前記熱吸収層は、前記ホログラム記録媒体の熱を吸収してもよい。
In the first lighting device according to the present invention,
The optical element includes a hologram recording medium capable of reproducing an image of a scattering plate,
The irradiation device irradiates the optical element with the coherent light so that the coherent light scans on the hologram recording medium,
The irradiation device and the optical element are arranged so that the coherent light incident on each position of the hologram recording medium from the irradiation device reproduces an image superimposed on the illuminated area, respectively.
The support substrate supports the hologram recording medium;
The heat absorption layer may absorb heat of the hologram recording medium.
本発明による第1の照明装置において、前記ホログラム記録媒体は、反射型のホログラム記録媒体であり、前記支持基材は、前記ホログラム記録媒体の入射面の裏面側に設けられ、更に光吸収層を有するようにしてもよい。 In the first illumination device according to the present invention, the hologram recording medium is a reflection-type hologram recording medium, the support base is provided on the back side of the incident surface of the hologram recording medium, and further includes a light absorption layer. You may make it have.
本発明による第1の照明装置において、前記支持基材の前記光吸収層および前記熱吸収層は、前記コヒーレント光の入射面側からこの順に配置されているようにしてもよい。 In the first illumination device according to the present invention, the light absorption layer and the heat absorption layer of the support base material may be arranged in this order from the incident surface side of the coherent light.
本発明による第1の照明装置において、前記ホログラム記録媒体は、反射型のホログラム記録媒体であり、前記支持基材は、前記ホログラム記録媒体の入射面の裏面側に設けられ、前記熱吸収層は、更に光吸収機能を有するようにしてもよい。 In the first illumination device according to the present invention, the hologram recording medium is a reflection type hologram recording medium, the support base is provided on the back side of the incident surface of the hologram recording medium, and the heat absorption layer is Further, it may have a light absorbing function.
本発明による第1の照明装置において、前記ホログラム記録媒体は、透過型のホログラム記録媒体であり、前記支持基材は、開口を有するフレーム形状を持つようにしてもよい。 In the first illumination device according to the present invention, the hologram recording medium may be a transmissive hologram recording medium, and the support base may have a frame shape having an opening.
本発明による第1の照明装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するようにする走査デバイスと、を有するようにしてもよい。 In the first illuminating device according to the present invention, the irradiation device changes the traveling direction of the coherent light from the light source that generates the coherent light, and the coherent light scans the hologram recording medium. And a scanning device for doing so.
本発明による第1の照明装置において、
前記光学素子は、入射光の進行方向を変化させるレンズアレイを含み、
前記照射装置は、前記コヒーレント光が前記レンズアレイ上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射し、
前記照射装置から前記光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて少なくとも前記被照明領域全体を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されていて、
前記支持基材は、前記レンズアレイを支持し、
前記熱吸収層は、前記レンズアレイの熱を吸収してもよい。
In the first lighting device according to the present invention,
The optical element includes a lens array that changes a traveling direction of incident light,
The irradiation device irradiates the optical element with the coherent light so that the coherent light scans on the lens array,
The irradiation apparatus and the optical element are arranged so that the coherent light incident on each position of the optical element from the irradiation apparatus is changed in the traveling direction by the lens array to illuminate at least the entire illuminated area. Have been
The support substrate supports the lens array;
The heat absorption layer may absorb heat of the lens array.
本発明による第1の照明装置において、前記支持基材は、開口を有するフレーム形状を持っていてもよい。 In the first lighting device according to the present invention, the support base material may have a frame shape having an opening.
本発明による第1の照明装置において、前記照射装置は、前記コヒーレント光を生成する光源と、前記光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、当該コヒーレント光が前記レンズアレイ上を走査するようにする走査デバイスと、を有してもよい。 In the first illumination device according to the present invention, the irradiation device scans the lens array by changing a traveling direction of the coherent light from the light source that generates the coherent light and the coherent light. And a scanning device.
本発明による第1の投射装置は、
上述した本発明による第1の照明装置のいずれかと、
前記被照明領域と重なる位置に配置され、前記照明装置によって照明される空間光変調器と、を備える。
A first projection device according to the present invention comprises:
Any of the first lighting devices according to the invention described above;
A spatial light modulator disposed at a position overlapping the illuminated area and illuminated by the illumination device.
本発明による第1の投射装置が、前記空間光変調器上に得られる変調画像をスクリーン上に投射する投射光学系を、さらに備えるようにしてもよい。 The first projection device according to the present invention may further include a projection optical system that projects a modulated image obtained on the spatial light modulator onto a screen.
本発明による第1の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第1の投射装置と、
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投影されるスクリーンと、を備える。
A first projection display apparatus according to the present invention is:
A first projection device according to the invention as described above;
And a screen on which the modulated image obtained on the spatial light modulator is projected.
本発明による第2の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による第1の照明装置のいずれかと、
前記被照明領域と重なる位置に配置されたスクリーンと、を備える。
A second projection type video display device according to the present invention is:
Any of the first lighting devices according to the invention described above;
And a screen disposed at a position overlapping the illuminated area.
本発明によれば、被照明領域または映像を投射する面上でのスペックルを効果的に目立たなくさせることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the speckle on the to-be-illuminated area | region or the surface which projects an image | video can be made effectively inconspicuous.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.
図1〜図13は、本発明の一実施の形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置、並びに、その変形例を説明するための図である。このうち、図1〜図5を参照して、一実施の形態のうちの基本形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置について説明する。その後、図6〜図13を適宜参照しながら、基本形態に係る照明装置、投射装置および投射型映像表示装置に対する変形の一例について説明する。 FIGS. 1-13 is a figure for demonstrating the illuminating device which concerns on one embodiment of this invention, a projection apparatus, a projection type video display apparatus, and its modification. Among these, with reference to FIGS. 1-5, the illuminating device which concerns on the basic form of one Embodiment, a projection apparatus, and a projection type video display apparatus are demonstrated. Thereafter, an example of a modification to the illumination device, the projection device, and the projection type video display device according to the basic mode will be described with reference to FIGS. 6 to 13 as appropriate.
<基本形態>
〔基本形態の構成〕
まず、コヒーレント光を投射する照明装置および投射装置を含み且つスペックルを目立たなくさせることができる投射型映像表示装置の構成を、主として図1〜図5を参照して説明する。
<Basic form>
[Configuration of basic form]
First, the configuration of a projection-type image display device that includes an illumination device that projects coherent light and a projection device and can make speckles inconspicuous will be described mainly with reference to FIGS.
図1に示す投射型映像表示装置10は、スクリーン15と、コヒーレント光からなる映像光を投射する投射装置20と、を有している。投射装置20は、仮想面上に位置する被照明領域LZをコヒーレント光で照明する照明装置40と、被照明領域LZと重なる位置に配置され照明装置40によってコヒーレント光で照明される空間光変調器30と、空間光変調器30からのコヒーレント光をスクリーン15に投射する投射光学系25と、を有している。
A projection
空間光変調器30としては、例えば、透過型の液晶マイクロディスプレイを用いることができる。この場合、照明装置40によって面状に照明される空間光変調器30が、画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、空間光変調器30をなすディスプレイの画面上に変調画像が形成されるようになる。こうして得られた変調画像(映像光)は、投射光学系25によって、等倍で或いは変倍されてスクリーン15へ投射される。これにより、変調画像がスクリーン15上に等倍で或いは変倍(通常、拡大)されて表示され、観察者は当該画像を観察することができる。
As the spatial
なお、空間光変調器30としては、反射型のマイクロディスプレイを用いることも可能である。この場合、空間光変調器30での反射光によって変調画像が形成され、空間光変調器30へ照明装置40からコヒーレント光が照射される面と、空間光変調器30から変調画像をなす映像光が進みでる面が同一の面となる。このような反射光を利用する場合、空間光変調器30としてDMD(Digital Micromirror Device)などのMEMS素子を用いることも可能である。上述した特許文献2に開示された装置では、DMDが空間光変調器として利用されている。
As the spatial
また、空間光変調器30の入射面は、照明装置40によってコヒーレント光を照射される被照明領域LZと同一の形状および大きさであることが好ましい。この場合、照明装置40からのコヒーレント光を、スクリーン15への映像の表示に高い利用効率で利用することができるからである。
Moreover, it is preferable that the incident surface of the spatial
スクリーン15は、透過型スクリーンとして構成されていてもよいし、反射型スクリーンとして構成されていてもよい。スクリーン15が反射型スクリーンとして構成されている場合には、観察者は、スクリーン15に関して投射装置20と同じ側から、スクリーン15で反射されるコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。一方、スクリーン15が透過型スクリーンとして構成されている場合、観察者は、スクリーン15に関して投射装置20とは反対の側から、スクリーン15を透過したコヒーレント光によって表示される映像を観察することになる。
The
ところで、スクリーン15に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。ただし、ここで説明する投射型映像表示装置10では、以下に説明する照明装置40が、時間的に角度変化するコヒーレント光で、空間光変調器30が重ねられている被照明領域LZを照明するようになっている。より具体的には、以下に説明する照明装置40は、コヒーレント光からなる拡散光で被照明領域LZを照明するが、この拡散光の入射角度が経時的に変化していく。この結果、スクリーン15上でのコヒーレント光の拡散パターンも時間的に変化するようになり、コヒーレント光の拡散で生じるスペックルが時間的に重畳されて目立たなくなる。以下、このような照明装置40について、さらに詳細に説明する。
By the way, the coherent light projected on the
図1および図2に示された照明装置40は、コヒーレント光の進行方向を被照明領域LZへ向ける光学素子50と、光学素子50へコヒーレント光を照射する照射装置60と、を有している。光学素子50は、散乱板6の像5を再生し得るホログラム記録媒体55を含んでいる。図示する例では、光学素子50は、保護層51と、ホログラム記録媒体55と、粘着層52と、支持基材53とを有する。支持基材53は、ホログラム記録媒体55の入射面の裏面側に設けられていて、ホログラム記録媒体55を支持するようになっている。支持基材53は、粘着層52によってホログラム記録媒体55に固定されている。図示する例では、支持基材53は熱吸収層53aから形成されている。熱吸収層53aは、例えば、銅製の放熱板(ヒートシンク)又はぺルチェ素子などの熱伝導素子からなり、ホログラム記録媒体55で発生した熱を吸収する。保護層51は、例えば、フィルムやガラスなどからなり、ホログラム記録媒体55の入射面に設けられて入射面を保護する。
The
図示する例で光学素子50をなしているホログラム記録媒体55は、照射装置60から照射されるコヒーレント光を再生照明光Laとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体55は、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折することによって、散乱板6の像5を再生することができるようになっている。
The
一方、照射装置60は、ホログラム記録媒体55のコヒーレント光が、光学素子50のホログラム記録媒体55上を走査するようにして、光学素子50へコヒーレント光を照射する。したがって、ある瞬間に、照射装置60によってコヒーレント光を照射されているホログラム記録媒体55上の領域は、ホログラム記録媒体55の表面の一部分であって、とりわけ図示する例では、点と呼ばれるべき微小領域となっている。
On the other hand, the
そして、照射装置60から照射されてホログラム記録媒体55上を走査するコヒーレント光は、ホログラム記録媒体55上の各位置(各点または各領域(以下、同じ))に、当該ホログラム記録媒体55の回折条件を満たすような入射角度で、入射するようになっている。とりわけ、図2に示すように、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域LZに重ねて散乱板6の像5を再生するようになっている。すなわち、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子50で拡散されて(拡げられて)、被照明領域LZに入射するようになる。なお、図2および以降で説明する図4,5では、ホログラム記録媒体55の機能の説明を明確化するために、光学素子50のホログラム記録媒体55以外の構成要素は記載を省略している。
Then, the coherent light irradiated from the
このようなコヒーレント光の回折作用を可能にするホログラム記録媒体55として、図示する例では、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラムが用いられている。このホログラム記録媒体55は、図3に示すように、実物の散乱板6からの散乱光を物体光Loとして用いて作製されている。図3には、ホログラム記録媒体55をなすようになる感光性を有したホログラム感光材料58に、互いに干渉性を有したコヒーレント光からなる参照光Lrと物体光Loとが露光されている状態が、示されている。
In the illustrated example, a reflection type volume hologram using a photopolymer is used as the
参照光Lrは、例えば、特定波長域のレーザ光を発振するレーザ光源からのレーザ光が用いられており、レンズからなる集光素子7を透過してホログラム感光材料58に入射する。図3に示す例では、参照光Lrをなすようになるレーザ光が、集光素子7の光軸と平行な平行光束として、集光素子7へ入射する。参照光Lrは、集光素子7を透過することによって、それまでの平行光束から収束光束に整形(変換)され、ホログラム感光材料58へ入射する。この際、収束光束Lrの焦点位置FPは、ホログラム感光材料58を越えた位置にある。すなわち、ホログラム感光材料58は、集光素子7と、集光素子7によって集光された収束光束Lrの焦点位置FPと、の間に配置されている。
As the reference light Lr, for example, laser light from a laser light source that oscillates laser light in a specific wavelength region is used, and passes through the condensing element 7 formed of a lens and enters the hologram
次に、物体光Loは、たとえばオパールガラスからなる散乱板6からの散乱光として、ホログラム感光材料58に入射する。ここでは作製されるべきホログラム記録媒体55が反射型なので、物体光Loは、参照光Lrとは反対側の面からホログラム感光材料58へ入射する。物体光Loは、参照光Lrと干渉性を有している必要がある。したがって、例えば、同一のレーザ光源から発振されたレーザ光を分割して、分割された一方を上述の参照光Lrとして利用し、他方を物体光Loとして使用することができる。
Next, the object light Lo is incident on the hologram
図3に示す例では、散乱板6の板面への法線方向と平行な平行光束が、散乱板6へ入射して散乱され、そして、散乱板6を透過した散乱光が物体光Loとしてホログラム感光材料58へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板6として用いた場合に、散乱板6からの物体光Loが、ホログラム感光材料58に概ね均一な光量分布で入射することが可能となる。またこの方法によれば、散乱板6による散乱の度合いにも依存するが、ホログラム感光材料58の各位置に、散乱板6の出射面6aの全域から概ね均一な光量で物体光Loが入射しやすくなる。このような場合には、得られたホログラム記録媒体55の各位置に入射した光が、それぞれ、散乱板6の像5を同様の明るさで再生すること、および、再生された散乱板6の像5が概ね均一な明るさで観察されることが実現され得る。
In the example shown in FIG. 3, a parallel light beam parallel to the normal direction to the plate surface of the
以上のようにして、参照光Lrおよび物体光Loがホログラム記録材料58に露光されると、参照光Lrおよび物体光Loが干渉してなる干渉縞が生成され、この光の干渉縞が、何らかのパターン(体積型ホログラムでは、一例として、屈折率変調パターン)として、ホログラム記録材料58に記録される。その後、ホログラム記録材料58の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録材料55が得られる。
As described above, when the
図4には、図3の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体55の回折作用(再生作用)が示されている。図4に示すように、図3のホログラム感光材料58から形成されたホログラム記録媒体55は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Lrの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。すなわち、図4に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料58に対する焦点FPの相対位置(図3参照)と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体55に対して位置する基準点SPから発散し、露光工程時における参照光Lrと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Laとして、ホログラム記録媒体55に回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料58に対する散乱板6の相対位置(図3参照)と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体55に対する特定の位置に、散乱板6の再生像5を生成する。
FIG. 4 shows the diffraction action (reproduction action) of the
この際、散乱板6の再生像5を生成する再生光(再生照明光Laをホログラム記録媒体55で回折してなる光)Lbは、露光工程時に散乱板6からホログラム感光材料58へ向かって進んでいた物体光Loの光路を逆向きに進む光として散乱板6の像5の各点を再生する。そして、上述したように、また図3に示すように、露光工程時に散乱板6の出射面6aの各位置から出射する物体光Loが、それぞれ、ホログラム感光材料58の概ね全領域に入射するように拡散している(広がっている)。すなわち、ホログラム感光材料58上の各位置には、散乱板6の出射面6aの全領域からの物体光Loが入射し、結果として、出射面6a全体の情報がホログラム記録媒体55の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図4に示された、再生照明光Laとして機能する基準点SPからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体55の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板6の像5を、互いに同一の位置(被照明領域LZ)に再生することができる。
At this time, the reproduction light (light obtained by diffracting the reproduction illumination light La by the hologram recording medium 55) Lb that generates the
一方、このようなホログラム記録媒体55からなる光学素子50にコヒーレント光を照射する照射装置60は、次のように構成され得る。図1および図2に示された例において、照射装置60は、特定波長域のコヒーレント光を生成するレーザ光源61aと、レーザ光源61aからのコヒーレント光の進行方向を変化させる走査デバイス65と、を有している。走査デバイス65は、コヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定とはならないよう種々の方向へ向ける。この結果、走査デバイス65で進行方向を変化させられるコヒーレント光が、光学素子50のホログラム記録媒体55の入射面上を走査するようになる。
On the other hand, the
とりわけ、図2に示された例では、走査デバイス65は、一つの軸線RA1を中心として回動可能な反射面66aを有した反射デバイス66を含んでいる。より具体的に説明すると、反射デバイス66は、一つの軸線RA1を中心として回動可能な反射面66aとしてのミラーを有したミラーデバイスとして、構成されている。そして、図2および図5に示すように、このミラーデバイス66は、ミラー66aの配向を変化させることによって、レーザ光源61aからのコヒーレント光の進行方向を変化させるようになっている。この際、図2に示すように、ミラーデバイス66は、概ね、基準点SPにおいてレーザ光源61aからコヒーレント光を受けるようになっている。このため、ミラーデバイス66で進行方向を最終調整されたコヒーレント光は、基準点SPからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光La(図4参照)として、光学素子50のホログラム記録媒体55へ入射し得る。結果として、照射装置60からのコヒーレント光がホログラム記録媒体55上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体55上の各位置に入射したコヒーレント光が同一の輪郭を有した散乱板6の像5を同一の位置(被照明領域LZ)に再生するようになる。
In particular, in the example shown in FIG. 2, the
なお、図2に示されたミラーデバイス66は、一つの軸線RA1に沿ってミラー66aを回動させるように、構成されている。図5は、図2に示された照明装置40の構成を斜視図として示している。図5に示された例では、ミラー66aの回動軸線RA1は、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系(つまり、XY平面がホログラム記録媒体55の板面と平行となるXY座標系)のY軸と、平行に延びている。そして、ミラー66aが、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系のY軸と平行な軸線RA1を中心として回動するため、照射装置60からのコヒーレント光の光学素子50への入射点IPは、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系のX軸と平行な方向に往復動するようになる。すなわち、図5に示された例では、照射装置60は、コヒーレント光がホログラム記録媒体55上を直線経路に沿って走査するように、光学素子50にコヒーレント光を照射する。
The
なお、実際上の問題として、ホログラム記録媒体55を作成する際、ホログラム記録材料58が収縮する場合がある。このような場合、ホログラム記録材料58の収縮を考慮して、照射装置60から光学素子50に照射されるコヒーレント光の波長が調整されることが好ましい。したがって、コヒーレント光源61aで生成するコヒーレント光の波長は、図3の露光工程で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていてもよい。
As a practical problem, the
また、同様の理由から、光学素子50のホログラム記録媒体55へ入射する光の進行方向も、基準点SPからの発散光束に含まれる一光線と厳密に同一の経路を取っていなくとも、被照明領域LZに像5を再生することができる。実際に、図2および図5に示す例では、走査デバイス65をなすミラーデバイス66のミラー(反射面)66aは、必然的に、その回動軸線RA1からずれる。したがって、基準点SPを通過しない回動軸線RA1を中心としてミラー66aを回動させた場合、ホログラム記録媒体55へ入射する光は、基準点SPからの発散光束をなす一光線とはならないことがある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置60からのコヒーレント光によって、被照明領域LZに重ねて像5を実質的に再生することができる。
For the same reason, even if the traveling direction of the light incident on the
〔基本形態の作用効果〕
次に、以上の構成からなる照明装置40、投射装置20および投射型映像表示装置10の作用について説明する。
[Effects of basic form]
Next, the operation of the
まず、照射装置60は、コヒーレント光が光学素子50のホログラム記録媒体55上を走査するようにして、光学素子50へコヒーレント光を照射する。具体的には、レーザ光源61aで一定方向に沿って進む特定波長のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス65で進行方向を変えられる。走査デバイス65は、ホログラム記録媒体55上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体55での回折により、被照明領域LZに重ねて散乱板6の像5を再生する。すなわち、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子50で拡散されて(拡げられて)、被照明領域LZの全域に入射するようになる。このようにして、照射装置60は、被照明領域LZをコヒーレント光で照明するようになる。
First, the
図1に示すように、投射装置20においては、照明装置40の被照明領域LZと重なる位置に空間光変調器30が配置されている。このため、空間光変調器30は、照明装置40によって面状に照明され、画素毎にコヒーレント光を選択して透過させることにより、映像を形成するようになる。この映像は、投射光学系25によってスクリーン15に投射される。スクリーン15に投射されたコヒーレント光は、拡散され、観察者に映像として認識されるようになる。ただし、この際、スクリーン上に投射されたコヒーレント光は拡散によって干渉し、スペックルを生じさせることになる。
As shown in FIG. 1, in the
しかしながら、ここで説明してきた基本形態における照明装置40によれば、次に説明するように、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
However, according to the
前掲の非特許文献1によれば、スペックルを目立たなくさせるには、偏光・位相・角度・時間といったパラメータを多重化し、モードを増やすことが有効であるとされている。ここでいうモードとは、互いに無相関なスペックルパターンのことである。例えば、複数のレーザ光源から同一のスクリーンに異なる方向からコヒーレント光を投射した場合、レーザ光源の数だけ、モードが存在することになる。また、同一のレーザ光源からのコヒーレント光を、時間を区切って異なる方向から、スクリーンに投射した場合、人間の目で分解不可能な時間の間にコヒーレント光の入射方向が変化した回数だけ、モードが存在することになる。そして、このモードが多数存在する場合には、光の干渉パターンが無相関に重ねられ平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルが目立たなくなるものと考えられている。
According to the aforementioned
上述した照射装置60では、コヒーレント光が、ホログラム記録媒体55上を走査するようにして、光学素子50に照射される。また、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、同一の被照明領域LZの全域をコヒーレント光で照明するが、当該被照明領域LZを照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。そして、コヒーレント光が入射するホログラム記録媒体55上の位置が経時的に変化するため、被照明領域LZへのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。
In the
被照明領域LZを基準にして考えると、被照明領域LZ内の各位置には絶えずコヒーレント光が入射してくるが、その入射方向は、図1に矢印A1で示すように、常に変化し続けることになる。結果として、空間光変調器30の透過光によって形成された映像の各画素をなす光が、図1に矢印A2で示すように経時的に光路を変化させながら、スクリーン15の特定の位置に投射されるようになる。
Considering the illuminated area LZ as a reference, coherent light constantly enters each position in the illuminated area LZ, but the incident direction constantly changes as indicated by an arrow A1 in FIG. It will be. As a result, the light forming each pixel of the image formed by the light transmitted through the spatial
なお、コヒーレント光はホログラム記録媒体55上を連続的に走査する。これにともなって、照射装置60から被照明領域LZへのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化するとともに、投射装置20からスクリーン15へのコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、投射装置20からスクリーン15へのコヒーレント光の入射方向が僅か(例えば0.数°)だけ変化すれば、スクリーン15上に生じるスペックルのパターンも大きく変化し、無相関なスペックルパターンが十分に重畳されることになる。加えて、実際に市販されているMEMSミラーやポリゴンミラー等の走査デバイス65の周波数は通常数百Hz以上であり、数万Hzにも達する走査デバイス65も珍しくない。
The coherent light continuously scans on the
以上のことから、上述してきた基本形態によれば、映像を表示しているスクリーン15上の各位置において時間的にコヒーレント光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察されることになる。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、スクリーン15に表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
From the above, according to the basic form described above, the incident direction of the coherent light changes temporally at each position on the
なお、人間によって観察される従来のスペックルには、スクリーン15上でのコヒーレント光の散乱を原因とするスクリーン側でのスペックルだけでなく、スクリーンに投射される前におけるコヒーレント光の散乱を原因とする投射装置側でのスペックルも発生し得る。この投射装置側で発生したスペックルパターンは、空間光変調器30を介してスクリーン15上に投射されることによって、観察者に認識され得るようにもなる。しかしながら、上述してきた基本形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体55上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、空間光変調器30が重ねられた被照明領域LZの全域を照明するようになる。すなわち、ホログラム記録媒体55が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域LZ、さらには、空間光変調器30を介してスクリーン15を照明するようになる。このようなホログラム記録媒体55での新たな波面の形成により、投射装置側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。
Note that conventional speckles observed by humans include not only speckles on the screen caused by scattering of coherent light on the
ところで、前掲の非特許文献1には、スクリーン上に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト(単位%)という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべきテストパターン映像を表示した際に、スクリーン上に実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、スクリーン上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることを示す。
By the way,
図1〜図5を参照しながら説明してきた基本形態の投射型映像表示装置10について、スペックルコントラストを測定したところ、3.0%となった(条件1)。また、上述の光学素子50として、反射型の体積型ホログラムに代えて、特定の再生照明光を受けた場合に散乱板6の像5を再生し得るように計算機を用いて設計された凹凸形状を有する計算機合成ホログラム(CGH)としてのレリーフ型ホログラムを用いた場合についてのスペックルコントラストは3.7%となった(条件2)。HDTV(高精細テレビ)の映像表示用途にて、観察者が肉眼観察した場合に輝度ムラ模様がほとんど認識できないレベルとして、スペックルコントラスト6.0%以下という基準(たとえば、WO/2001/081996号公報参照)が示されているが、上述してきた基本形態はこの基準を十分に満たしている。また、実際に肉眼観察したところ、視認され得る程度の輝度ムラ(明るさのムラ)は発生していなかった。
The speckle contrast of the basic projection type
一方、レーザ光源からのレーザ光を平行光束に整形して空間光変調器30に入射させた場合、すなわち、図1に示された投射型映像表示装置10の空間光変調器30に、走査デバイス65や光学素子50を介さず、レーザ光源61aからのコヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは20.7%となった(条件3)。この条件下では、肉眼観察により、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察された。
On the other hand, when the laser light from the laser light source is shaped into a parallel light beam and incident on the spatial
また、光源61aを緑色のLED(非コヒーレント光源)に交換し、このLED光源からの光を空間光変調器30に入射させた場合、すなわち、図1に示された投射型映像表示装置10の空間光変調器30に、走査デバイス65や光学素子50を介さず、LED光源からの非コヒーレント光を平行光束として入射させた場合、スペックルコントラストは4.0%となった(条件4)。この条件下では、肉眼観察で視認され得る程度の輝度ムラ(明るさのムラ)は発生していなかった。
Further, when the
条件1および条件2の結果が、条件3の結果よりも極めて良好であり、さらに、条件4の測定結果と比較しても良好となった。既に述べたとおり、スペックルの発生という問題は、実用上、レーザ光などのコヒーレント光源を用いた場合に生じる固有の問題であり、LEDなどの非コヒーレント光源を用いた装置では、考慮する必要のない問題である。加えて、条件1および条件2では、条件4と比較して、スペックル発生の原因となり得る光学素子50が追加されている。これらの点から、条件1および条件2によれば、スペックル不良に十分に対処することができたと言える。
The results of
加えて、上述してきた基本形態によれば、次の利点を享受することもできる。 In addition, according to the basic mode described above, the following advantages can be obtained.
上述のように、コヒーレント光は、ホログラム記録媒体55上を走査するようにして、光学素子50に照射される。従って、ホログラム記録媒体55はコヒーレント光のエネルギーによって発熱するようになる。特に、投射型映像表示装置10におけるスクリーン15(つまり、照明装置40における被照明領域LZ)は十分に明るいことが好ましいので、高エネルギーのコヒーレント光が用いられ得る。これにより、ホログラム記録媒体55の発熱量が増加する。ここで、本基本形態によれば、ホログラム記録媒体55の入射面の裏面側に設けられた熱吸収層53aが、ホログラム記録媒体55で発生した熱を吸収するようになっている。具体的には、例えば、熱吸収層53aとして銅製の放熱板(ヒートシンク)やぺルチェ素子が用いられた場合、これらがホログラム記録媒体55の熱を吸収して外部に放熱するように機能する。これにより、ホログラム記録媒体55の温度を低下させることができる。
As described above, the coherent light is applied to the
これに対して、上記熱吸収層53aを備えていない場合、以下のような問題が発生し得る。即ち、継続的な発熱によってホログラム記録媒体55が徐々に劣化していき、やがて損傷する可能性がある。また、継続的な発熱によってホログラム記録媒体55が徐々に膨張あるいは収縮して干渉縞が変化したり、分子の拡散移動が起こり干渉縞のコントラストが低下する可能性もあり、これによりホログラム記録媒体55で回折された光が被照明領域LZ以外に拡散することで、輝度や精度が低下していく可能性がある。このように、熱によってホログラム記録媒体55の耐久性が低下する可能性がある。本基本形態によれば、これらの不具合を効果的に防止でき、ホログラム記録媒体55の耐久性を向上できる。
On the other hand, when the
また、上述してきた基本形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子50が、照射装置60から照射されるコヒーレント光のビーム形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。
Further, according to the basic form described above, the
また、上述してきた基本形態によれば、ホログラム記録媒体55の各位置に入射するコヒーレント光が、互いに同一の位置に、散乱板6の像5を生成するとともに、当該像5に重ねて空間光変調器30が配置されている。このため、ホログラム記録媒体55で回折された光を、高効率で、映像形成のために利用することが可能となり、光源61aからの光の利用効率の面においても優れる。
Further, according to the basic form described above, coherent light incident on each position of the
なお、ホログラム記録媒体55の発熱量に対して必要な熱吸収機能を発揮できる限り、熱吸収層53aをホログラム記録媒体55の裏面側の全面に設けなくても良い。つまり、例えば、熱吸収層53aは開口を有していても良い。あるいは、熱吸収層53aは、ホログラム記録媒体55の入射面の裏面側には設けられず、ホログラム記録媒体55の周縁部に設けられていても良い。これにより、光学素子50を安価にできる。
Note that the
〔基本形態への変形〕
図1〜5に例示された一具体例に基づいて説明してきた基本形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
[Deformation to basic form]
Various modifications can be made to the basic form described based on the specific example illustrated in FIGS. Hereinafter, an example of modification will be described with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above-described embodiment are used, and redundant descriptions are omitted.
(0次光の回避)
上述してきた基本形態において、照射装置60からのコヒーレント光の一部は、ホログラム記録媒体55で回折されることなく当該ホログラム記録媒体55を透過する(いわゆる、0次光)。このような光学素子50を透過する0次光が、何らかの理由により被照明領域LZに入射してしまうと、周囲と比較して明るさ(輝度)が急激に上昇する異常領域(点状領域、線状領域、面状領域)が被照明領域LZ内に発生してしまう。
(Avoiding zero-order light)
In the basic form described above, part of the coherent light from the
基本形態においては、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光のうちの、ホログラム記録媒体55で回折されずにホログラム記録媒体55を透過する0次光L101の光路が、被照明領域LZからずれている。すなわち、照射装置60からホログラム記録媒体55の各位置に入射したコヒーレント光のうちの0次光L101が、直接、被照明領域LZに入射することはない。これにより、周囲と比較して明るさ(輝度)が急激に上昇する異常領域(点状領域、線状領域、面状領域)が被照明領域LZ内に発生してしまうことを防止して、明るさの面内分布を均一とすることができる。また、投射装置20および投射型映像表示装置10においては、予定した映像を高品質で表示することができる。さらに、照射装置60の光源としてエネルギ密度の高いレーザ光を発振するレーザ光源を利用する場合には、安全性の面でも非常に好ましい。
In the basic form, the optical path of the 0th-order light L101 that passes through the
ここで、図6に示された光学素子50の変形例では、0次光L101による問題をより確実に防止するようにしている。光学素子50において、保護層51、ホログラム記録媒体55、粘着層52、光吸収層53b、粘着層52および熱吸収層53aは、コヒーレント光の入射面側からこの順に配置されている。熱吸収層53aと光吸収層53bは、支持基材53として機能する。ホログラム記録媒体55を透過した後の0次光L101の光路上に、当該0次光L101を吸収する光吸収層53bが設けられている。このため、光学素子50において期待された方向に進行方向を変化させられなかったコヒーレント光L101が、意図しない方向から被照明領域LZに入射することをより確実に防止することができる。加えて、エネルギ密度の高いレーザ光を発振するレーザ光源を照射装置60の光源として利用する場合には、0次光L101が常に一定の場所、例えば照明装置40の筐体の一部分に照射されることに起因して、当該照明装置の筐体等が損傷してしまうことを、効果的に抑制することができる。また、光吸収層53bによってコヒーレント光の漏れ出しを安定して防止することができれば、照射装置60からのコヒーレント光の出力を高め、照明装置40において被照明領域LZを均一且つ明るく照明することができ、投射装置20および投射型映像表示装10においては輝度ムラの無い高品質の映像を明るく表示することができる。
Here, in the modification of the
とりわけ、図示する例では、光吸収層53bは、ホログラム記録媒体55を透過した直後における0次光L101の光路上に配置されている。つまり、ホログラム記録媒体55を透過した後に更に反射や屈折等によって進行方向を変更する前の0次光L101の光路上に配置されている。反射や屈折等は少なからずコヒーレント光を分散させることにもなり得るため、図6に示された例での光吸収層53bによれば、ホログラム記録媒体55を透過した0次光L101を極めて効果的に吸収し、0次光L101が意図せず漏れ出すことに起因した不具合の発生を、より効果的に抑制することができる。
In particular, in the illustrated example, the
なお、光吸収層53bとしては、特に限定されることなく、広くコヒーレント光を吸収し得る部材を用いることができる。具体的には、黒色の光吸収性ゴム材料や無機酸化物(一例として、黒アルマイト処理したアルミニウム)等を用いることができる。
Note that the
また、図6に示した例では、熱吸収層53aと光吸収層53bとの2つの層を設ける一例について説明したが、熱吸収機能と光吸収機能とを有する1つの層を設けても良い。例えば、熱吸収層53aが更に光吸収機能を有していても良い。
In the example illustrated in FIG. 6, an example in which two layers of the
さらに、光学素子50において、保護層51、ホログラム記録媒体55、粘着層52、熱吸収層53a、粘着層52および光吸収層53bは、コヒーレント光の入射面側からこの順に配置されていても良い。この配置においては、熱吸収層53aがコヒーレント光を反射する材料で構成されている場合、熱吸収層53aに開口を設けておき、この開口部分にコヒーレント光を走査するようにする。これにより、ホログラム記録媒体55を透過した0次光L101は、熱吸収層53aの開口を通過して、光吸収層53bに吸収され得る。熱吸収層53aがコヒーレント光を透過する材料で構成されている場合、熱吸収層53aに開口を設けなくても良い。
Furthermore, in the
(透過型のホログラム記録媒体)
基本形態では反射型のホログラム記録媒体を用いる一例について説明したが、透過型のホログラム記録媒体を用いても良い。
(Transmission type hologram recording medium)
In the basic mode, an example of using a reflection type hologram recording medium has been described, but a transmission type hologram recording medium may be used.
図7に示す投射型映像表示装置10は、光学素子50aのみが、基本形態と異なる。既に説明した構成と同一に構成され得るその他の部分に対しては、当該既に説明した構成に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
The
図7に示された例では、光学素子50aにおいて、保護層51、透過型のホログラム記録媒体55a、粘着層52および支持基材53は、コヒーレント光の入射面側からこの順に配置されている。図示する例では、支持基材53は熱吸収層53aから形成されている。支持基材53は、開口を有するフレーム形状を持っている。即ち、熱吸収層53aは、ホログラム記録媒体55aでの回折により被照明領域LZを照明するコヒーレント光が遮られないように、開口を有している。
In the example shown in FIG. 7, in the
図8に示すように、光学素子50aを入射面の裏面側から観察すると、熱吸収層53aの中心部に開口OPが形成されており、開口OPの部分ではホログラム記録媒体55aが露出している。図7の光学素子50aの断面は、この図8のA−A断面に相当する。
As shown in FIG. 8, when the
基本形態と同様に、ホログラム記録媒体55aは、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射する再生照明光を回折することによって、散乱板の像を再生することができるようになっている。従って、図8に示す走査経路に沿ってコヒーレント光を走査することにより、ホログラム記録媒体55aを透過して拡散されたコヒーレント光が、熱吸収層53aの開口OP部分から被照明領域LZの全域に入射する。その他の作用は、基本形態と同様であるため、説明は省略する。
Similar to the basic form, the
これにより、基本形態と同様に、スクリーン15に表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。
Thereby, like the basic form, speckles can be made extremely inconspicuous for an observer who observes an image displayed on the
さらに、基本形態と同様に、熱吸収層53aがホログラム記録媒体55aの熱を吸収して外部に放熱するように機能する。従って、ホログラム記録媒体55aの温度を低下させることができるので、基本形態と同様に、熱によるホログラム記録媒体55の特性の劣化を防止して、その耐久性を向上できる。
Further, as in the basic mode, the
このように、透過型のホログラム記録媒体55aを用いても、基本形態と同様の効果が得られる。
Thus, even if the transmission type
なお、熱吸収層53aの開口OPの形状は、上述した円形に限られず、任意の形状で良い。例えば、図9(a)に示す様に、4つの正方形の開口OPを熱吸収層53aに設けても良い。同図も、光学素子50aの入射面の裏面側を表す平面図である。この構成により、ホログラム記録媒体55aの中央部分における放熱性能を、開口OPが円形の場合よりも改善できる。この場合、例えば、コヒーレント光を、入射面側の走査経路1に沿って走査しても良く、走査経路2に沿って走査しても良い。走査経路1,2は、それぞれ、2つの開口OPに跨る経路である。例えば、ホログラム記録媒体55aの走査経路1に対応する領域と、走査経路2に対応する領域とに、異なる拡散板像を記録しておくことにより、走査経路に応じた異なる拡散板像を得ることもできる。
Note that the shape of the opening OP of the
また、2つのコヒーレント光源61aを用いて、2つのコヒーレント光を同時に走査経路1と走査経路2とに沿って走査するようにしても良い。例えば、ホログラム記録媒体55aの走査経路1に対応する領域と、走査経路2に対応する領域とに、同一の被照明領域LZを照明する拡散板像を記録しておくことにより、2つのコヒーレント光のエネルギーを増加することなく、1つのコヒーレント光を用いた場合より、被照明領域LZをより明るく照明することが可能となる。
Alternatively, two
ここで、例えば、走査経路1に沿って走査する場合、走査経路1の中間部分に熱吸収層53aの一部53aPが重なっている。従って、コヒーレント光を、この熱吸収層53aの一部53aPに重なる部分に走査しても、ホログラム記録媒体55aを透過したコヒーレント光は、熱吸収層53aの一部53aPで遮られてしまい、被照明領域LZを照明できない。よって、コヒーレント光が熱吸収層53aの一部53aPに重なる部分を走査するタイミングで、コヒーレント光源61aをオフしてコヒーレント光を照射しないようにしても良い。また、この熱吸収層53aの一部53aPに重なる部分を走査する際に、コヒーレント光を走査する速度を増加しても良い。これにより、コヒーレント光源61aからのコヒーレント光の利用効率を高めることができる。
Here, for example, when scanning along the
また、図9(b)に示す様に、3つの長方形の開口OPをスリット状に熱吸収層53aに設けても良い。この場合、コヒーレント光を、走査経路1〜3の何れに沿って走査しても良い。走査経路1〜3は、それぞれ、開口OP内の経路である。このように、コヒーレント光を熱吸収層53aに重ならないように走査することにより、コヒーレント光源61aからのコヒーレント光の利用効率を高めることができる。また、3つのコヒーレント光を用いて、走査経路1〜3を同時に走査しても良い。
In addition, as shown in FIG. 9B, three rectangular openings OP may be provided in the
さらに、熱吸収層53aの複数の開口OPは、図9(a)、(b)のように同一の形状でなくても良く、また、均等に配置されていなくても良い。
Furthermore, the plurality of openings OP of the
さらにまた、光学素子50aにおいて、支持基材53(熱吸収層53a)、粘着層52、透過型のホログラム記録媒体55aおよび保護層51は、コヒーレント光の入射面側からこの順に配置されても良い。
あるいは、ホログラム記録媒体55aの発熱量に対して必要な熱吸収機能を発揮できる限り、熱吸収層53aは、ホログラム記録媒体55aの入射面側および裏面側には設けられず、ホログラム記録媒体55aの周縁部に設けられていても良い。これにより、コヒーレント光源61aからのコヒーレント光の利用効率を高めることができる。
Furthermore, in the
Alternatively, as long as the heat absorption function necessary for the heat generation amount of the
なお、前述のように、0次光が被照明領域LZに入射してしまうと、周囲と比較して明るさ(輝度)が急激に上昇する異常領域(点状領域、線状領域、面状領域)が被照明領域LZ内に発生してしまう。反射型のホログラム記録媒体55を用いる場合は、0次光が進行する方向には空間光変調器30と投射光学系25は配置されないため、0次光を比較的容易に回避できるが、透過型のホログラム記録媒体55aを用いる場合は、0次光が進行する方向と近い方向に空間光変調器30と投射光学系25が配置される可能性が高く、注意が必要である。具体的には、0次光が空間光変調器30や投射光学系25を通過しないように、0次光の進行経路に応じて、走査デバイス65、空間光変調器30および投射光学系25の配置場所を設計する必要がある。
As described above, when zero-order light enters the illuminated area LZ, an abnormal area (a dotted area, a linear area, a planar area) in which the brightness (luminance) increases sharply as compared with the surrounding area. Region) occurs in the illuminated region LZ. When the reflection type
(照明装置)
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置40に起因したものである。したがって、この照明装置40を種々の態様で有用に使用することができる。例えば、照明装置40を単なる照明として用いることができ、この場合、明るさのムラ(輝度ムラ、ちらつき)を目立たなくさせることができる。
(Lighting device)
According to the embodiment described above, speckle can be effectively made inconspicuous. However, this effect is mainly due to the
また、上述した照明装置40をスキャナ(一例として、像読み取り装置)用の照明として用いてもよい。このような例においては、照明装置40の被照明領域LZ上にスキャンされるべき対象物を配置することにより、当該対象物上に生じるスペックルを目立たなくさせることができる。結果として、従来必要であった像補正手段等を不要にすることもできる。
Moreover, you may use the illuminating
照明装置40がスキャナに組み込まれる場合には、照明装置40による被照明領域LZが、上述した形態と同様に、面であってもよい。あるいは、照明装置40による被照明領域LZが一方向に延びる細長い領域(線状とも呼ばれるような領域)であってもよい。この場合、スキャナに組み込まれた照明装置40が、前記一方向と直交する方向に沿って、対象物に対して相対移動することにより、二次元的な像情報を読み取ることも可能となる。
When the illuminating
またさらに、図10に示すように、光学素子50が、重ならないようにして並べて配置された複数のホログラム記録媒体55−1,55−2,・・・を含んでいても良い。図10に示された各ホログラム記録媒体55−1,55−2,・・・は、それぞれ短冊状に形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各ホログラム記録媒体55−1,55−2,・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。各ホログラム記録媒体55−1,55−2,・・・は、それぞれ、重ならないようにして並べて配置された被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・に散乱板6の像5を生成する、言い換えると、被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・にコヒーレント光を照明するようになっている。各被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・は、一方向に延びる細長い領域(線状とも呼ばれるような領域)として形成され、その長手方向と直交する方向に、隙間無く並べて配列されている。また、各被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・は、互いに同一の仮想面上に位置している。
Furthermore, as shown in FIG. 10, the
図10に示された例では、次のようにして、被照明領域LZ−1,LZ−2,・・・を照明するようにしてもよい。まず、照射装置60は、コヒーレント光が第1のホログラム記録媒体55−1の長手方向(前記一方向)に沿った経路を繰り返し走査するように、光学素子50の第1のホログラム記録媒体55−1へ当該コヒーレント光を照射する。第1のホログラム記録媒体55−1の各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、第1の照明領域LZ−1に重ねて線状あるいは細長状の散乱板6の像5を再生し、当該第1の照明領域LZ−1をコヒーレント光で照明するようになる。所定の時間が経過すると、照射装置60は、第1のホログラム記録媒体55−1に隣接する第2のホログラム記録媒体55−2上にコヒーレント光を照射し、第1の被照明領域LZ−1に代えて、第1の被照明領域LZ−1に隣接する第2の被照明領域LZ−2をコヒーレント光で照明する。以下、順に各ホログラム記録媒体にコヒーレント光を照射して、当該ホログラム記録媒体に対応する被照明領域をコヒーレント光で照明していく。このような方法によれば、照明装置を移動させることなく、二次元的な像情報を読み取ることが可能となる。
In the example shown in FIG. 10, the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... May be illuminated as follows. First, the
(空間光変調器、投射光学系、スクリーン)
上述した形態によれば、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。ただし、この作用効果は、主として照明装置40に起因したものである。そして、この照明装置40を、種々の既知な空間光変調器、投射光学系、スクリーン等と組み合わせても、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。この点から、空間光変調器、投射光学系、スクリーンは、例示したものに限られず、種々の既知な部材、部品、装置等を用いることができる。
(Spatial light modulator, projection optical system, screen)
According to the embodiment described above, speckle can be effectively made inconspicuous. However, this effect is mainly due to the
(投射型映像表示装置)
また、ホログラム記録媒体55が、空間光変調器30の入射面に対応した形状を有した平面状の散乱板6を用いて、干渉露光法により作製される例を示したが、これに限られず、ホログラム記録媒体55が、何らかのパターンを有した散乱板を用いて、干渉露光法により作製されてもよい。この場合、ホログラム記録媒体55によって、何らかのパターンを持った散乱板の像が再生されるようになる。言い換えると、光学素子50(ホログラム記録媒体55)は、何らかのパターンを持った被照明領域LZを照明するようになる。この光学素子50を用いる場合、空間光変調器30を、さらには投射光学系25をも上述の基本形態から省き、スクリーン15を被照明領域LZと重なる位置に配置することによって、スクリーン15上にホログラム記録媒体55に記録された何らかのパターンを表示することが可能となる。この表示装置においても、コヒーレント光がホログラム記録媒体55上を走査するように、照射装置60が光学素子50にコヒーレント光を照射することによって、スクリーン15上でのスペックルを目立たなくさせることができる。
(Projection-type image display device)
Moreover, although the example in which the
図11には、このような例の一例が開示されている。図示する例において、光学素子50は、第1〜第3のホログラム記録媒体55−1,55−2,55−3を含んでいる。第1〜第3のホログラム記録媒体55−1,55−2,55−3は、互いに重ならないように位置をずらして、光学素子50の入射面と平行な面上に配置されている。各ホログラム記録媒体55−1,55−2,55−3は、矢印の輪郭を有した像5を再生することができる、言い換えると、矢印の輪郭を有した被照明領域LZ−1,LZ−2,LZ−3をコヒーレント光で照明することができるようになっている。各ホログラム記録媒体55−1,55−2,55−3にそれぞれ対応した第1〜第3の被照明領域LZ−1,LZ−2,LZ−3は、同一の仮想面上に、互いに重ならないように配置されている。とりわけ図示する例では、各被照明領域LZ−1,LZ−2,LZ−3をなす矢印によって示される向きがすべて同一で、この向きに沿って第1〜第3被照明領域LZ−1,LZ−2,LZ−3が順に位置している。例えば、照射装置60からのコヒーレント光が第1ホログラム記録媒体55−1上を走査している場合には、最も後方に位置する第1の被照明領域LZ−1が照明される。一例として次に、図11に示すように、照射装置60からのコヒーレント光が第2ホログラム記録媒体55−2上を走査するようになり、真ん中に位置する第2の被照明領域LZ−2が照明される。その後、照射装置60からのコヒーレント光が第3ホログラム記録媒体55−3上を走査するようになると、最も前方に位置する第3の被照明領域LZ−3が照明される。
FIG. 11 discloses an example of such an example. In the illustrated example, the
(照射装置)
上述した形態では、照射装置60が、レーザ光源61aと、走査デバイス65と、を有する例を示した。走査デバイス65は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス66からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス65は、図12に示すように、ミラーデバイス66のミラー(反射面66a)が、第1の回動軸線RA1だけでなく、第1の回動軸線RA1と交差する第2の回動軸線RA2を中心としても回動可能となっていてもよい。図12に示された例では、ミラー66aの第2の回動軸線RA2は、ホログラム記録媒体55の板面上に定義されたXY座標系のY軸と平行に延びる第1回動軸線RA1と、直交している。そして、ミラー66aが、第1軸線RA1および第2軸線RA2の両方を中心として回動可能なため、照射装置60からのコヒーレント光の光学素子50への入射点IPは、ホログラム記録媒体55の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図12に示されているように、コヒーレント光の光学素子50への入射点IPが円周上を移動するようにすることもできる。
(Irradiation device)
In the embodiment described above, an example in which the
また、走査デバイス65が、二以上のミラーデバイス66を含んでいてもよい。この場合、ミラーデバイス66のミラー66aが、単一の軸線を中心としてのみ回動可能であっても、照射装置60からのコヒーレント光の光学素子50への入射点IPを、ホログラム記録媒体55の板面上で二次元方向に移動させることができる。
Further, the
なお、走査デバイス65に含まれるミラーデバイス66aの具体例としては、MEMSミラー、ポリゴンミラー等を挙げることができる。
Specific examples of the
また、走査デバイス65は、反射によってコヒーレント光の進行方向を変化させる反射デバイス(一例として、上述してきたミラーデバイス66)以外のデバイスを含んで構成されていてもよい。例えば、走査デバイス65が、屈折プリズムやレンズ等を含んでいていてもよい。
The
そもそも、走査デバイス65は必須ではなく、照射装置60の光源61aが、光学素子50に対して変位可能(移動、揺動、回転)に構成され、光源61aの光学素子に対する変位によって、光源61aから照射されたコヒーレント光がホログラム記録媒体55上を走査するようにしてもよい。
In the first place, the
さらに、照射装置60の光源61aが、線状光線として整形されたレーザ光を発振する前提で説明してきたが、これに限られない。とりわけ、上述した形態では、光学素子50の各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子50によって、被照明領域LZの全域に入射するようになる光束に整形される。したがって、照射装置60の光源61aから光学素子50に照射されるコヒーレント光は精確に整形されていなくとも不都合は生じない。このため、光源61aから発生されるコヒーレント光は、発散光であってもよい。また、光源61aから発生されるコヒーレント光の断面形状は、円でなく、楕円等であってもよい。さらには、光源61aから発生されるコヒーレント光の横モードがマルチモードであってもよい。
Furthermore, although the
なお、光源61aが発散光束を発生させる場合、コヒーレント光は、光学素子50のホログラム記録媒体55に入射する際に、点ではなくある程度の面積を持った領域に入射することになる。この場合、ホログラム記録媒体55で回折されて被照明領域LZの各位置に入射する光は、角度を多重化されることになる。言い換えると、各瞬間において、被照明領域LZの各位置には、或る程度の角度範囲の方向からコヒーレント光が入射する。このような角度の多重化によって、スペックルをさらに効果的に目立たなくさせることができる。
When the
さらに、上述した形態において、照射装置60が、発散光束に含まれる一光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子50へ入射させる例を示したが、これに限られない。例えば、上述した形態において、走査デバイス65が、コヒーレント光の光路に沿ってミラーデバイス66の下流側に配置された集光レンズ67を、さらに含むようにしてもよい。この場合、図13に示すように、発散光束を構成する光線の光路を進むミラーデバイス66からの光が、集光レンズ67によって、一定の方向に進む光となる。すなわち、照射装置60は、平行光束を構成する光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子50へ入射させるようになる。このような例では、ホログラム記録媒体55を作製する際の露光工程において、参照光Lrとして、上述した収束光束に代えて、平行光束を用いることになる。このようなホログラム記録媒体55は、より簡単に作製および複製することができる。
Furthermore, although the
上述した形態では、照射装置60が単一のレーザ光源61aのみを有する例を示したが、これに限られない。例えば、照射装置60が、同一波長域の光を発振する複数の光源を含んでいても良い。この場合、照明装置40は、被照明領域LZをより明るく照明することが可能となる。また、異なる固体のレーザ光源からのコヒーレント光は、互いに干渉性を有しない。したがって、散乱パターンの多重化がさらに進み、スペックルをさらに目立たなくさせることができる。
In the embodiment described above, an example in which the
また、照射装置60が、異なる波長域のコヒーレント光を発生させる複数の光源を含んでいてもよい。この例によれば、単一レーザ光では表示することが困難な色を加法混色によって生成し、当該色で被照明領域LZを照明することができる。また、この場合、投射装置20または透過型映像表示装置10において、空間光変調器30が、例えばカラーフィルタを含んでおり、各波長域のコヒーレント光毎に変調画像の形成が可能である場合には、複数色で映像を表示することが可能となる。あるいは、空間光変調器30がカラーフィルタを含んでいなくとも、照射装置60が各波長域のコヒーレント光を時分割的に照射し、且つ、空間光変調器30が、照射されている波長域のコヒーレント光に対応した変調画像を形成するように時分割的に作動する場合にも、複数色で映像を表示することが可能となる。とりわけ、投射装置20または透過型映像表示装置10において、照射装置60が、赤色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、緑色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、青色光に対応する波長域のコヒーレント光を発生する光源と、を含んでいる場合には、フルカラーで映像を表示することが可能となる。
Further, the
なお、光学素子50に含まれるホログラム記録媒体55は、波長選択性を有している。したがって、照射装置60が異なる波長域の光源を含んでいる場合には、ホログラム記録媒体55が、各光源で発生されるコヒーレント光の波長域にそれぞれ対応したホログラム要素を、積層した状態で、含むようにしてもよい。各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素は、例えば、図3および図4を参照しながら既に説明した方法において、露光用の光(参照光Lrおよび物体光Lo)として、対応する波長域のコヒーレント光を用いることにより、作製され得る。また、各波長域のホログラム要素を積層してホログラム記録媒体55を作製することに代え、各波長域のコヒーレント光からなる物体光Loおよび参照光Lrを、それぞれ同時にホログラム感光材料58に露光して、単一のホログラム記録媒体55によって、複数の波長域の光をそれぞれ回折するようにしてもよい。
Note that the
(光学素子)
上述した形態において、光学素子50が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム55からなる例を示したが、これに限られない。既に説明したように、光学素子50は複数のホログラム記録媒体55を含んでいてもよい。また、光学素子50は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子50は、レリーフ型(エンボス型)のホログラム記録媒体を含んでいてもよい。
(Optical element)
In the embodiment described above, an example in which the
ただし、レリーフ(エンボス)型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、新たなスペックル生成要因となる可能性があり、この点において体積型ホログラムの方が好ましい。体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率変調パターン(屈折率分布)としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。 However, in the relief (embossed) hologram, hologram interference fringes are recorded by the concavo-convex structure on the surface. However, in the case of this relief type hologram, scattering due to the uneven structure on the surface may become a new speckle generation factor. In this respect, the volume type hologram is preferable. In the volume hologram, since hologram interference fringes are recorded as a refractive index modulation pattern (refractive index distribution) inside the medium, it is not affected by scattering due to the uneven structure on the surface.
もっとも、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が新たなスペックル生成要因となる可能性がある。この点において、ホログラム記録媒体55としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムの方が好ましい。
However, in the case of a volume hologram that is recorded using a photosensitive medium containing a silver salt material, scattering by silver salt particles may be a new speckle generation factor. In this respect, the
また、図3に示す露光工程では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、レンズを用いた記録を行うことにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。フーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を用いる場合には、像再生時にもレンズを使用してもよい。 In addition, in the exposure process shown in FIG. 3, a so-called Fresnel type hologram recording medium is produced. However, a Fourier transform type hologram recording medium obtained by performing recording using a lens may be produced. Absent. When a Fourier transform type hologram recording medium is used, a lens may also be used during image reproduction.
また、ホログラム記録媒体55に形成されるべき縞状パターン(屈折率変調パターンや凹凸パターン)は、現実の物体光Loおよび参照光Lrを用いることなく、予定した再生照明光Laの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られたホログラム記録媒体55は、計算機合成ホログラムとも呼ばれる。また上述した変形例のように波長域の互いに異なる複数のコヒーレント光が照射装置60から照射される場合には、計算機合成ホログラムとしてのホログラム記録媒体55は、各波長域のコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられた複数の領域に平面的に区分けされ、各波長域のコヒーレント光は対応する領域で回折されて像を再生するようにしてもよい。
Further, the striped pattern (refractive index modulation pattern or concave / convex pattern) to be formed on the
さらに、上述した形態において、光学素子50が、各位置に照射されたコヒーレント光を拡げて、当該拡げたコヒーレント光を用いて被照明領域LZの全域を照明するホログラム記録媒体55を、有している例を示したが、これに限られない。光学素子50は、ホログラム記録媒体55に代えて或いはホログラム記録媒体55に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域LZの全域をコヒーレント光で照明する光学要素としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。このような具体例として、拡散機能を付与された全反射型または屈折型のフレネルレンズやフライアイレンズ等を挙げることができる。このような照明装置40においても、照射装置60が、レンズアレイ上をコヒーレント光が走査するようにして、光学素子50にコヒーレント光を照射するようにし、且つ、照射装置60から光学素子50の各位置に入射したコヒーレント光が、レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域LZを照明するよう、照射装置60および光学素子50を構成しておくことにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
Further, in the above-described embodiment, the
レンズアレイを用いた場合にも、ホログラム記録媒体55を用いた場合と同様に、入射したコヒーレント光により発生した熱によって、レンズアレイの耐久性が低下し得る。また、本来意図していないにもかかわらず何らかの理由で、レンズアレイを透過する光が生じ得る。このような点も考慮して、光学素子50がレンズアレイを有する場合には、次のように構成してもよい。なお、以下、レンズアレイを透過型素子として用いた場合について説明する。
Even when the lens array is used, the durability of the lens array can be reduced by the heat generated by the incident coherent light as in the case of using the
図7〜9を参照して説明した透過型のホログラム記録媒体55aを用いた変形例と同様に、光学素子において、レンズアレイ、粘着層52および支持基材53が、コヒーレント光の入射面側からこの順に配置されてもよい。図7,8と同様に、この支持基材53は、熱吸収層53aから形成されていて、開口を有するフレーム形状を持っている。つまり、熱吸収層53aは、レンズアレイでの回折により被照明領域LZを照明するコヒーレント光が遮られないように、開口を有している。
上記構成により、基本形態と同様に、コヒーレント光によりレンズアレイに発生した熱を熱吸収層53aが効果的に放熱できるので、レンズアレイの耐久性を向上できる。なお、熱吸収層53aの開口OPの形状や熱吸収層53aを設ける位置などは、図7〜9を参照して説明した変形例と同様に、適宜変更することができる。
As in the modification using the transmission-type
With the above configuration, the
また、単位レンズの集合体として構成されたレンズアレイ上をコヒーレント光が走査する場合、隣り合う二つの単位レンズ間にコヒーレント光が入射することもある。この位置に入射した光は、本来意図した方向に進行方向を変更することができず、且つ、レンズアレイが屈折および反射のいずれによって光の進行方向を変化させることを意図されているかによらず、概ね直進する方向に透過する光(直進透過光)が多く存在するようになる。この点からすれば、レンズアレイを有した光学素子50が用いられる場合、照射装置60からのコヒーレント光が光学素子50で進行方向を変化させられなかったと仮定した場合における光学素子50の位置を通過した後の仮定のコヒーレント光(直進透過光)の光路が、被照明領域LZからずれていることが好ましい。このような光路設計によれば、光学素子50の破損や脱落等をも含めた何らかの理由で、光学素子50で予定したとおりに進行方向を変化させられなかった光が被照明領域LZに入射してしまうことを効果的に防止することができる。
なお、レンズアレイの裏面に反射層を設け、レンズアレイを反射型素子として用いても良い。この場合にも、基本形態と同様に熱吸収層53aを設けることにより、レンズアレイの耐久性を向上できる。
In addition, when coherent light scans a lens array configured as an assembly of unit lenses, coherent light may be incident between two adjacent unit lenses. The light incident on this position cannot change the direction of travel to the originally intended direction, and whether the lens array is intended to change the direction of travel of light by refraction or reflection. Therefore, a lot of light (straightly transmitted light) that is transmitted in a substantially straight direction comes to exist. From this point, when the
A reflective layer may be provided on the back surface of the lens array, and the lens array may be used as a reflective element. Also in this case, the durability of the lens array can be improved by providing the
(照明方法)
上述した形態において、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55(またはレンズアレイ)が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が二次元的な被照明領域LZを照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55(またはレンズアレイ)が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が二次元的な被照明領域LZを照明してもよい(図12を参照しながら、既に説明した態様)。
(Lighting method)
In the embodiment described above, the
また、既に言及しているように、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55(またはレンズアレイ)が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成され、これにより、照明装置40が一次元的な被照明領域LZを照明するようにしてもよい。この態様において、照射装置60によるコヒーレント光の走査方向と、光学素子のホログラム記録媒体55(またはレンズアレイ)の拡散方向(拡げる方向)と、が平行となるようにしてもよい。
Further, as already mentioned, the
さらに、照射装置60が光学素子50上でコヒーレント光を一次元方向または二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子50のホログラム記録媒体55(またはレンズアレイ)が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するよう(拡げるように、発散させるように)に構成されていてもよい。この態様において、既に説明したように、光学素子50が複数のホログラム記録媒体55(またはレンズアレイ)を有し、各ホログラム記録媒体55(またはレンズアレイ)に対応した被照明領域LZを順に照明していくことによって、照明装置40が二次元的な領域を照明するようにしてもよい。この際、各被照明領域LZが、人間の目では同時に照明されているかのような速度で、順に照明されていってもよいし、あるいは、人間の目でも順番に照明していると認識できるような遅い速度で、順に照明されていってもよい。
Further, the
(変形例の組み合わせ)
なお、以上において上述した基本形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
(Combination of modified examples)
In addition, although the some modification with respect to the basic form mentioned above has been demonstrated above, naturally, it is also possible to apply combining several modifications suitably.
5 像
6 散乱板
10 投射型映像表示装置
15 スクリーン
20 投射装置
25 投射光学系
30 空間光変調器
40 照明装置
41 ビームストッパ
42 ビームストッパ
43 ビームストッパ
50,50a 光学素子
51 保護層
52 粘着層
53 支持基材
53a 熱吸収層
53b 光吸収層
55,55a ホログラム記録媒体
58 ホログラム感光材料
60 照射装置
61a 光源
65 走査デバイス
66 ミラーデバイス(反射デバイス)
66a ミラー(反射面)
67 集光レンズ
LZ 被照明領域
5
66a Mirror (reflective surface)
67 Condensing lens LZ Illuminated area
Claims (14)
コヒーレント光が前記光学素子の表面を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記光学素子は支持基材を有し、
前記支持基材は、前記光学素子の熱を吸収する熱吸収層を有する、照明装置。 An optical element in which each point can diffuse coherent light over at least the entire illuminated area;
An irradiation device for irradiating the optical element with the coherent light so that the coherent light scans the surface of the optical element;
The optical element has a support substrate;
The said support base material is an illuminating device which has a heat absorption layer which absorbs the heat | fever of the said optical element.
前記照射装置は、前記コヒーレント光が前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射し、
前記照射装置から前記ホログラム記録媒体の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記被照明領域に像を重ねて再生するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されていて、
前記支持基材は、前記ホログラム記録媒体を支持し、
前記熱吸収層は、前記ホログラム記録媒体の熱を吸収する、請求項1に記載の照明装置。 The optical element includes a hologram recording medium capable of reproducing an image of a scattering plate,
The irradiation device irradiates the optical element with the coherent light so that the coherent light scans on the hologram recording medium,
The irradiation device and the optical element are arranged so that the coherent light incident on each position of the hologram recording medium from the irradiation device reproduces an image superimposed on the illuminated area, respectively.
The support substrate supports the hologram recording medium;
The illumination device according to claim 1, wherein the heat absorption layer absorbs heat of the hologram recording medium.
前記支持基材は、前記ホログラム記録媒体の入射面の裏面側に設けられ、更に光吸収層を有する、請求項2に記載の照明装置。 The hologram recording medium is a reflection type hologram recording medium,
The illumination device according to claim 2, wherein the support base material is provided on a rear surface side of the incident surface of the hologram recording medium and further includes a light absorption layer.
前記支持基材は、前記ホログラム記録媒体の入射面の裏面側に設けられ、
前記熱吸収層は、更に光吸収機能を有する、請求項2に記載の照明装置。 The hologram recording medium is a reflection type hologram recording medium,
The support base is provided on the back side of the incident surface of the hologram recording medium,
The lighting device according to claim 2, wherein the heat absorption layer further has a light absorption function.
前記支持基材は、開口を有するフレーム形状を持つ、請求項2に記載の照明装置。 The hologram recording medium is a transmission type hologram recording medium,
The lighting device according to claim 2, wherein the support base has a frame shape having an opening.
前記照射装置は、前記コヒーレント光が前記レンズアレイ上を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射し、
前記照射装置から前記光学素子の各位置に入射した前記コヒーレント光がそれぞれ前記レンズアレイによって進行方向を変化させられて少なくとも前記被照明領域全体を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されていて、
前記支持基材は、前記レンズアレイを支持し、
前記熱吸収層は、前記レンズアレイの熱を吸収する、請求項1に記載の照明装置。 The optical element includes a lens array that changes a traveling direction of incident light,
The irradiation device irradiates the optical element with the coherent light so that the coherent light scans on the lens array,
The irradiation apparatus and the optical element are arranged so that the coherent light incident on each position of the optical element from the irradiation apparatus is changed in the traveling direction by the lens array to illuminate at least the entire illuminated area. Have been
The support substrate supports the lens array;
The lighting device according to claim 1, wherein the heat absorption layer absorbs heat of the lens array.
前記被照明領域と重なる位置に配置され、前記照明装置によって照明される空間光変調器と、を備える投射装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 10,
A projection apparatus comprising: a spatial light modulator disposed at a position overlapping the illuminated area and illuminated by the illumination device.
前記空間光変調器上に得られる変調画像を投射されるスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。 A projection device according to claim 11 or 12,
And a screen on which a modulated image obtained on the spatial light modulator is projected.
前記被照明領域と重なる位置に配置されたスクリーンと、を備える、投射型映像表示装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 10,
A projection-type image display device, comprising: a screen arranged at a position overlapping the illuminated area.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014215451A (en) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 大日本印刷株式会社 | Lighting device, projector, and projection type video display device |
JP2014215453A (en) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 大日本印刷株式会社 | Lighting device, projector, and projection type video display device |
JP2015036726A (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-23 | 大日本印刷株式会社 | Illumination device, projection device, and projection type display device |
CN108628077A (en) * | 2018-01-31 | 2018-10-09 | 陈念 | Scatter projection device |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0457882U (en) * | 1990-09-20 | 1992-05-18 | ||
JPH09152553A (en) * | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Light source device and projection type display device using same |
JPH11218844A (en) * | 1998-02-02 | 1999-08-10 | Harness Syst Tech Res Ltd | Display device |
JPH11282084A (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Video projecting device |
JP2002031843A (en) * | 2000-07-17 | 2002-01-31 | Seiko Epson Corp | Projector |
JP2002165231A (en) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Noritsu Koki Co Ltd | Specific and multiple eye-point image display devices |
JP2002357721A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Sharp Corp | Reflective color filter and liquid crystal display device |
JP2003344951A (en) * | 2002-03-18 | 2003-12-03 | Sony Corp | Screen for image display device, method for manufacturing the screen for the image display device, and the image display device |
JP2008152019A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | Light source device, image display apparatus, projector, illumination apparatus and monitor apparatus |
JP2009163901A (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Seiko Epson Corp | Light source device, and projector |
-
2010
- 2010-11-26 JP JP2010263670A patent/JP5720203B2/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0457882U (en) * | 1990-09-20 | 1992-05-18 | ||
JPH09152553A (en) * | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Light source device and projection type display device using same |
JPH11218844A (en) * | 1998-02-02 | 1999-08-10 | Harness Syst Tech Res Ltd | Display device |
JPH11282084A (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Video projecting device |
JP2002031843A (en) * | 2000-07-17 | 2002-01-31 | Seiko Epson Corp | Projector |
JP2002165231A (en) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Noritsu Koki Co Ltd | Specific and multiple eye-point image display devices |
JP2002357721A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Sharp Corp | Reflective color filter and liquid crystal display device |
JP2003344951A (en) * | 2002-03-18 | 2003-12-03 | Sony Corp | Screen for image display device, method for manufacturing the screen for the image display device, and the image display device |
JP2008152019A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | Light source device, image display apparatus, projector, illumination apparatus and monitor apparatus |
JP2009163901A (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Seiko Epson Corp | Light source device, and projector |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014215451A (en) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 大日本印刷株式会社 | Lighting device, projector, and projection type video display device |
JP2014215453A (en) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 大日本印刷株式会社 | Lighting device, projector, and projection type video display device |
JP2015036726A (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-23 | 大日本印刷株式会社 | Illumination device, projection device, and projection type display device |
CN108628077A (en) * | 2018-01-31 | 2018-10-09 | 陈念 | Scatter projection device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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