JP2008033040A - Rear projection display device - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な装置構成によりスクリーンの大画面化及び装置の薄型化を実現する背面投影型表示装置を提供する。
【解決手段】背面投影型表示装置100は、レーザ光線を直接変調して出射する光源1と、光源1より出射されたレーザ光線を略平行光線に変換する光学素子2と、光学素子2で変換された略平行光線をスクリーン5に入射させるように走査する走査部3と、走査部3で走査されたレーザ光線を回折反射してレーザ光線をスクリーン5へ入射させるスクリーン導光板4とを備え、スクリーン導光板4は、表面に、スクリーン5に対して略垂直にレーザ光線が入射されるようにレーザ光線を回折反射する反射型ホログラフィック光学素子42が設けられている。
【選択図】図1AProvided is a rear projection display device that realizes a large screen and a thin device with a simple device configuration.
A rear projection display device 100 includes a light source 1 that directly modulates and emits a laser beam, an optical element 2 that converts the laser beam emitted from the light source 1 into a substantially parallel beam, and a conversion performed by the optical element 2. A scanning unit 3 that scans so that the substantially parallel light beam is incident on the screen 5; and a screen light guide plate 4 that diffracts and reflects the laser beam scanned by the scanning unit 3 and causes the laser beam to enter the screen 5. The screen light guide plate 4 is provided with a reflective holographic optical element 42 that diffracts and reflects the laser beam so that the laser beam is incident on the surface substantially perpendicularly to the screen 5.
[Selection] Figure 1A
Description
本発明は、光線を走査してスクリーンの背面より映像を投影する背面投影型表示装置に関する。 The present invention relates to a rear projection display device that scans light rays and projects an image from the back of a screen.
近年、背面投影型表示装置は、液晶テレビジョン装置やプラズマテレビジョン装置に次ぐ表示装置として注目されており、背面投影型プラズマテレビジョン装置に比べて大幅に低価格であることから急速に普及している。 In recent years, rear projection display devices have attracted attention as display devices next to liquid crystal television devices and plasma television devices, and have rapidly become popular because they are much cheaper than rear projection plasma television devices. ing.
背面投影型表示装置は、従来のCRT(Cathode Ray Tube)方式からLCD(Liquid Crystal Display)等のマイクロディスプレイを用いた方式に移行され、液晶テレビジョン装置やプラズマテレビジョン装置のディスプレイに匹敵する程の高画質を実現できるようになった。 The rear projection display device has been shifted from a conventional CRT (Cathode Ray Tube) method to a method using a micro display such as an LCD (Liquid Crystal Display), and is comparable to a display of a liquid crystal television device or a plasma television device. High image quality can be realized.
この背面投影型表示装置においても、他の表示装置と同様に、スクリーンの大画面化や装置の薄型化に対するニーズが急速に高まってきている。 In this rear projection type display device, as with other display devices, there is a rapidly increasing need for a larger screen and a thinner device.
しかしながら、従来の背面投影型表示装置は、拡大投写光学系が占めるサイズ、特にスクリーンに対して奥行き方向のサイズが大きくなるといった問題があった。 However, the conventional rear projection display device has a problem that the size occupied by the enlargement projection optical system, particularly the size in the depth direction with respect to the screen becomes large.
この問題を解決するために、例えば特許文献1には、映像光をスクリーン上に斜めに投影して背面投影型表示装置の奥行き方向のサイズを縮小する技術が提案されている。また、例えば特許文献2には、パネル表示面の画像をスクリーン面上に投影する投影光学系と、この投影光学系からスクリーン面までの光路を折り曲げる平面ミラー系とを備え、平面ミラー系が少なくとも2面の平面反射面を有し、そのうちの1面がスクリーン面に対向するとともに光線を2回反射するように配置されている背面投影表示装置の技術が記載されている。
In order to solve this problem, for example,
しかしながら、薄型化を実現するために設計された従来の背面投影型表示装置では、例えば、スクリーンに投影される映像光に歪が生じたり、光学系の複雑化に伴って高温の熱が発生する等、装置の薄型化に伴って多くの問題が生じていた。 However, in a conventional rear projection display device designed to achieve a reduction in thickness, for example, image light projected on a screen is distorted or high-temperature heat is generated as the optical system becomes more complex. Many problems have arisen with the thinning of the apparatus.
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、簡易な装置構成によりスクリーンの大画面化及び装置の薄型化を実現する背面投影型表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and an object of the present invention is to provide a rear projection display device that realizes a large screen and a thin device with a simple device configuration. To do.
上述した目的を達成するために、本発明は、スクリーンの背面から映像を投影する背面投影型表示装置において、光線を出射する光源と、上記光源より出射された光線を略平行光線に変換する光学素子と、上記光学素子で変換された略平行光線を上記スクリーンに入射させるように走査する走査手段と、上記走査手段で走査された光線を回折反射して当該光線を上記スクリーンへ入射させる導光板とを備え、上記導光板は、表面に、上記スクリーンに対して略垂直に上記光線が入射されるように当該光線を回折反射する回折光学素子が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a light source that emits a light beam and an optical that converts the light beam emitted from the light source into a substantially parallel light beam in a rear projection display device that projects an image from the back of a screen. An element, scanning means for scanning so that substantially parallel light rays converted by the optical element are incident on the screen, and a light guide plate for diffracting and reflecting the light rays scanned by the scanning means and causing the light rays to enter the screen. The light guide plate is provided with a diffractive optical element that diffracts and reflects the light beam so that the light beam is incident substantially perpendicularly to the screen.
本発明によれば、簡易な装置構成で大画面且つ薄型の背面投影型表示装置を実現することができる。 According to the present invention, a large-screen and thin rear projection display device can be realized with a simple device configuration.
また、本発明によれば、スクリーンに入射される光線の角度をスクリーンの何れの位置においても略垂直にしてスクリーンにおける視野角特性をスクリーン画面で一様にすることができ、スクリーンの何れの位置においても一様な画質を実現することができる。 In addition, according to the present invention, the angle of light incident on the screen can be made substantially vertical at any position on the screen, and the viewing angle characteristics on the screen can be made uniform on the screen screen. Can achieve uniform image quality.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
図1Aは、本発明を適用した第1の実施形態における背面投影型表示装置100の内部構成を示す図である。背面投影型表示装置100は、光源1と、光線束整形光学素子21及び光線束変換光学素子22から構成される光学素子2と、走査部3と、スクリーン導光板4と、スクリーン5とを備えて構成される。
FIG. 1A is a diagram showing an internal configuration of a rear
スクリーン導光板4は、平面板41の表面に、スクリーン5に対して略垂直に光線を入射させることが可能な反射型ホログラフィック光学素子42を設ける。
The screen
反射型ホログラフィック光学素子42は、例えば図1A,図1B,図1Cに示すように、スクリーン導光板4の高さ方向の何れの位置においてもスクリーン5に対して略垂直にレーザ光線を入射させるように、ホログラム層を露光する際、このホログラム層へ入射させる例えば参照光の入射角をホログラム層の位置によって変化させる。
For example, as shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the reflective holographic
これにより、背面投影型表示装置100では、スクリーン導光板4の高さ方向の何れの位置においてもスクリーン5に対して略垂直にレーザ光線を入射させることができる。なお、反射型ホログラフィック光学素子42についての詳細は、後述する。
Thereby, in the rear
図2は、背面投影型表示装置100のシステム構成を示す図である。背面投影型表示装置100は、例えば、ビデオプレーヤ、ビデオカメラ、ビデオレコーダ、放送チューナ、インターネット等の映像信号発生装置101と接続されることにより、種々の映像信号を入力する。背面投影型表示装置100は、映像信号発生装置101より入力された映像信号の信号処理を行う映像信号処理部100Aと、この映像信号に基づいて光源1を駆動する光源駆動部100Bと、この映像信号に基づいて走査部3を駆動する走査駆動部100Cとを備える。
FIG. 2 is a diagram showing a system configuration of the rear
光源1は、半導体レーザを直接変調して変調光であるレーザ光線を得る。光源1は、任意の発散角で変調された半導体レーザのレーザ光線を出射する。光源1において、半導体レーザのレーザ光線における発散角は、水平方向と垂直方向とで異なるため、光線束の断面は楕円形になる。
The
なお、光源1は、半導体レーザ以外にガスレーザ、固体レーザ、発光ダイオード等でもよい。また、光学素子2は、シリンドリカルレンズ及び凸レンズを備えるとするが、これらに限られるものではなく、例えばプリズムを備えてもよい。
The
光源1より出射されたレーザ光線は、光線束整形光学素子21に入射され、光線束の断面が楕円形から円形へと整形される。光線束の断面が整形されたレーザ光線は、光線束変換光学素子22に入射され、光線束の断面の直径が1mm以下である略平行光線に変換される。光線束変換光学素子22より出射された略平行光線は、走査部3によって反射される。
The laser beam emitted from the
走査部3は、反射鏡31A、及び、レーザ光線がスクリーン5の上下方向に入射されるように反射鏡31Aを走査する走査駆動部31Bと、反射鏡32A、及び、レーザ光線がスクリーンの左右方向に入射されるように反射鏡32Aを走査する走査駆動部32Bとから構成される。ここで、走査駆動部31B及び走査駆動部32Bは、走査駆動部100Cに対応する。なお、走査部3は、反射鏡に替えて、例えばプリズム等を備えてもよい。
The
スクリーン導光板4は、走査部3によって走査されたレーザ光線を回折反射し、スクリーン5の上下左右方向へとレーザ光線を入射させる。
The screen
スクリーン5には、走査部3によるレーザ光線の走査に基づいて映像が表示される。
An image is displayed on the
図3に示すように、スクリーン導光板4は、例えばガラスである平面板41の表面に、レーザ光線を任意の方向に回折反射させる回折光学素子として反射型ホログラフィック光学素子42を設けることにより構成される。本発明を適用した第1の実施形態では、反射型ホログラフィック光学素子42としてリップマンホログラムを用いる。リップマンホログラムは、体積ホログラムともいい、比較的厚く透明な感光材料に立体的に記録されたホログラムであり、通常、物体光及び参照光を互いに反対方向から入射させることにより作製される。また、リップマンホログラムは、光の波長よりも十分に大きな厚さを有するため、入射光線を回折反射する際、入射光線の波長及び入射角度に対して選択性を有する。
As shown in FIG. 3, the screen
反射型ホログラフィック光学素子42は、フィルム層42A,ホログラム層42B,フィルム層42Cがこの順に積層形成されて構成される。
The reflective holographic
走査部3によって走査されたレーザ光線は、反射型ホログラフィック光学素子42に入射し、特定の波長域の光線束のみがホログラム層42Bによってスクリーン5に対して略垂直に入射するように回折反射される。なお、光線束がスクリーン5に入射する角度は略垂直でなくてもよく、この場合はスクリーン5に視野角を調整する仕組みを組み込むことにより視野角特性の劣化を防ぐことができる。
The laser beam scanned by the
反射型ホログラフィック光学素子42は、数μmから数十μmの厚さを有するが、反射型ホログラフィック光学素子42への光線束の入射角には、ある程度の許容誤差が生じる。
The reflective holographic
一般的に、ホログラム層の許容誤差Δθは、以下の数式(1)により算出される。 Generally, the allowable error Δθ of the hologram layer is calculated by the following formula (1).
Δθ=−λ(n2−sin2θ)1/2/(tsinθcosθ) (1)
ここで、λは入射光束の波長、tはホログラム層の厚さ、nはホログラム層の中心屈折率、θはホログラム層への入射角である。この数式(1)より、反射型ホログラフィック光学素子の場合、Δθ=8°となる。
Δθ = −λ (n 2 −sin 2 θ) 1/2 / (tsin θ cos θ) (1)
Here, λ is the wavelength of the incident light beam, t is the thickness of the hologram layer, n is the central refractive index of the hologram layer, and θ is the incident angle to the hologram layer. From Equation (1), Δθ = 8 ° in the case of a reflective holographic optical element.
また、波長の許容誤差Δλは、以下の数式(2)により算出される。 In addition, the wavelength tolerance Δλ is calculated by the following equation (2).
Δλ=λ2/{t(n±(n2−sin2θ))} (2)
反射型ホログラフィック光学素子において、例えばλ=550nm,t=10μm,n=1.5,θ=135°とした場合、この数式(2)によりΔλ=11nmとなる。
Δλ = λ 2 / {t (n ± (n 2 −sin 2 θ))} (2)
In the reflection-type holographic optical element, for example, when λ = 550 nm, t = 10 μm, n = 1.5, and θ = 135 °, Δλ = 11 nm according to the equation (2).
一般的に、以下の数式(3)に示すパラメータQが0に近い値である場合には薄いホログラム層、0よりも十分に大きい値である場合には厚いホログラム層とみなされる。 Generally, when the parameter Q shown in the following formula (3) is a value close to 0, it is regarded as a thin hologram layer, and when it is a value sufficiently larger than 0, it is regarded as a thick hologram layer.
Q=2πλt/(nΛ2) (3)
ここで、λは入射光束の波長、tはホログラム層の厚さ、nはホログラム層の中心屈折率、Λはホログラム層内に形成される干渉縞の間隔である。このΛは、以下の数式(4)により算出される。
Q = 2πλt / (nΛ 2 ) (3)
Here, λ is the wavelength of the incident light beam, t is the thickness of the hologram layer, n is the center refractive index of the hologram layer, and Λ is the interval between the interference fringes formed in the hologram layer. This Λ is calculated by the following formula (4).
Λ=λ/(2sin((θs−θr)/2)) (4)
ここで、λはホログラム層の製造時におけるホログラム層の波長、θs及びθrはそれぞれホログラム層s,rにおける製造時の光線束の入射角である。
Λ = λ / (2sin ((θs−θr) / 2)) (4)
Here, λ is the wavelength of the hologram layer at the time of manufacturing the hologram layer, and θs and θr are the incident angles of the beam bundles at the time of manufacturing the hologram layers s and r, respectively.
このように、比較的厚いホログラム層では、ある程度の許容誤差範囲内の波長及び入射角を有する光線束が選択的に回折され、他の光線束は回折されずに透過される。同一光源から出射した光線束であっても、反射型ホログラフィック光学素子42に入射する角度は異なり、ホログラム層42Bにより選択的に回折される。
In this way, in a relatively thick hologram layer, a light beam having a wavelength and an incident angle within a certain allowable error range is selectively diffracted, and the other light beam is transmitted without being diffracted. Even light beams emitted from the same light source have different angles of incidence on the reflective holographic
反射型ホログラフィック光学素子42は、波長532nmのSHGレーザ(second harmonic generation laser)の露光により作製された緑色用ホログラム層を有するものとする。これにより、背面投影型表示装置100では、スクリーン5に表示される映像は、緑色の単色で表示される。
The reflective holographic
反射型ホログラム光学素子42は、回折波長において選択性を有するため、光源1から出射されるレーザ光線のスペクトルは反射型ホログラフィック光学素子42の回折波長と一致させることが望ましい。
Since the reflection type hologram
なお、背面投影型表示装置100では、他色のレーザの露光により作製されたホログラム層を有する反射型ホログラフィック光学素子と、他色のレーザとを用いることにより、スクリーン5に表示される映像を他の色で表示することができる。
In the rear
以上のような構成を備える本発明を適用した第1の実施形態における背面投影型表示装置100では、従来の背面投影型表示装置に比べて大幅にスクリーン後方の奥行き距離を短縮することが可能となる。
In the rear
また、本発明を適用した第1の実施形態における背面投影型表示装置100では、光源1に種々のレーザ又は発光ダイオードを用いるため、大画面のスクリーンにおいても極めて純度の高い色を再現することができる。
Further, in the rear
また、本発明を適用した第1の実施形態における背面投影型表示装置100では、光源1に種々のレーザ又は発光ダイオードを用いることにより、出射される光線の光線束断面においてスポット径の微細化(スポットサイズ=1画素サイズ)が可能となり、ニュートンの結像関係を用いずにスクリーン5上で1画素として表示されるため、固定画素で表示するプラズマディスプレイや液晶ディスプレイや従来のプロジェクタよりも鮮明な映像を大画面のスクリーン5に表示することができる。
Further, in the rear
また、本発明を適用した第1の実施形態における背面投影型表示装置100は、スクリーン導光板4に反射型ホログラフィック光学素子を用いることにより、スクリーン5に入射される光線束の角度をスクリーン5の何れの位置においても略垂直にし、スクリーン5における視野角特性をスクリーン画面で一様にすることができる。これにより、背面投影型表示装置100では、スクリーン5の何れの位置においても一様な画質を実現することができる。
In addition, the rear
本発明を適用した第1の実施形態における背面投影型表示装置100では、スクリーン5に表示される映像が単色となる。
In the rear
そこで、本発明を適用した第2の実施形態として、スクリーン5への映像がフルカラーで表示されることが可能な背面投影型表示装置を適用する。
Therefore, as a second embodiment to which the present invention is applied, a rear projection display device capable of displaying an image on the
本発明を適用した第2の実施形態における背面投影型表示装置は、図4に示すようなRGB三色のレーザにより多重露光されたホログラム層421Bを有する反射型ホログラフィック光学素子421を設けたスクリーン導光板40と、RGBスペクトルを含むレーザ光線を出射するレーザ光源とを用いることによりスクリーン5への映像のフルカラー表示が可能となる。なお、図3に示すスクリーン導光板4と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
The rear projection display device according to the second embodiment to which the present invention is applied has a screen provided with a reflective holographic
図5は、反射型ホログラフィック光学素子421におけるホログラム層421Bを多重露光するための露光装置10を示す図である。
FIG. 5 is a view showing the
露光装置10において、赤色レーザ(Krレーザ、波長647n)光源111から出射された赤色レーザは、可変ビームスプリッタ114によって分割され、一方はダイクロイックミラー115及びミラー116により反射されて変調素子117を経てホログラム層421Bの一方の面に参照光として照射される。また、赤色レーザは、ミラー118、ダイクロイックミラー119及びミラー120によって反射されて変調素子121及び非球面非回転対称波面発生光学系122を経てホログラム層421Bのもう一方の面に物体光として照射される。
In the
緑色レーザ(SHGレーザ、波長532nm)光源112から出射された緑色レーザは、ミラー123により反射され、可変ビームスプリッタ124により分割され、一方はダイクロイックミラー125及びダイクロイックミラー115を透過し、ミラー116により反射されて変調素子117を経てホログラム層421Bの一方の面に参照光として照射される。また、緑色レーザは、ミラー126により反射され、ダイクロイックミラー127及びダイクロイックミラー119を透過し、ミラー120により反射されて変調素子121及び非球面非回転対称波面発生光学系122を経てホログラム層421Bのもう一方の面に物体光として照射される。
The green laser emitted from the green laser (SHG laser, wavelength 532 nm)
青色レーザ(Arレーザ、波長477nm)光源113から出射された青色レーザは、可変ビームスプリッタ128により分割され、一方はミラー129及びダイクロイックミラー125により反射され、ダイクロイックミラー115を透過し、ミラー116より反射されて変調素子117を経てホログラム層421Bの一方の面に参照光として照射される。また、青色レーザは、ダイクロイックミラー127により反射され、ダイクロイックミラー119を透過し、ミラー120により反射されて変調素子121及び非球面非回転対称波面発生光学系122を経てホログラム層421Bのもう一方の面に物体光として照射される。
The blue laser emitted from the blue laser (Ar laser, wavelength 477 nm)
なお、露光装置10では、非球面非回転対称波面発生光学系122に替えて球面非回転対称波面発生光学系を用いてもよい。
Note that the
本発明を適用した第2の実施形態における背面投影型表示装置では、露光装置10によって多重露光されたホログラム層に参照光としてRGBスペクトルを含むレーザ光線を照射することにより、スクリーン5へ投影される映像のフルカラー表示が可能となる。
In the rear projection display device according to the second embodiment to which the present invention is applied, the hologram layer subjected to multiple exposure by the
しかしながら、本発明を適用した第2の実施形態における背面投影型表示装置では、ホログラム層におけるRGB三色のレーザそれぞれの回折効率は、ホログラム層を単色露光した場合に比べて低くなる。 However, in the rear projection display device according to the second embodiment to which the present invention is applied, the diffraction efficiency of each of the RGB three-color lasers in the hologram layer is lower than that in the case where the hologram layer is subjected to monochromatic exposure.
そこで、本発明を適用した第3の実施形態として、ホログラム層におけるRGB三色のレーザそれぞれの回折効率を低下させることなくスクリーン5へ映像がフルカラーで表示されることが可能となる背面投影型表示装置を適用する。
Therefore, as a third embodiment to which the present invention is applied, a rear projection display in which an image can be displayed in full color on the
本発明を適用した第3の実施形態における背面投影型表示装置では、図6に示すようなRGB三色のレーザそれぞれの回折効率を維持するためにRGBそれぞれについて専用のホログラム層を有する反射型ホログラフィック光学素子52をスクリーン導光板に用いることを特徴とする。
In the rear projection display apparatus according to the third embodiment to which the present invention is applied, a reflection type hologram having a dedicated hologram layer for each of RGB in order to maintain the diffraction efficiency of each of the RGB three-color lasers as shown in FIG. The graphic
図7は、この反射型ホログラフィック光学素子52の構成の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of the reflective holographic
図7に示すように、反射型ホログラフィック光学素子52は、ベースフィルム52A、緑色用ホログラム層52B、バリア層52C、青色用ホログラム層52D、バリア層52E、赤色用ホログラム層52F、バリア層52G、接着層52H、カバーフィルム52Iがこの順に積層形成されることにより構成される。反射型ホログラフィック光学素子52は、このように、回折効率が比較的小さい赤色用ホログラム層を最も上層に配し、回折効率の比較的大きい緑色用ホログラム層を最も下層に配していることを特徴とする。
As shown in FIG. 7, the reflective holographic
反射型ホログラフィック光学素子52は、カバーフィルム52I側から再生光が照射される。
The reflective holographic
ベースフィルム52A及びカバーフィルム52Iは、例えばポリエチレンテレフタレートで構成される。また、ベースフィルム52A及びカバーフィルム52Iは、数十μm程度の厚みを有していればよく、本実施の形態では、例えばベースフィルム52Aの厚さを50μm、カバーフィルム52Iの厚さを25μmとする。なお、カバーフィルム52Iには反射防止層(ARコート)を形成してもよい。
The
緑色用ホログラム層52B、青色用ホログラム層52D、及び赤色用ホログラム層52Fは、何れも増感色素、反応開始剤、連鎖移動作用剤、モノマ、高分子バインダ等を含有するフォトポリマから構成される。そして、緑色用ホログラム層52B、青色用ホログラム層52D、及び赤色用ホログラム層52Fは、数μm〜数十μm程度の厚みを有していればよく、本実施の形態では、例えば緑色用ホログラム層52B、青色用ホログラム層52D、及び赤色用ホログラム層52Fはそれぞれ15μmとする。
Each of the
また、緑色用ホログラム層52Bは、約500〜550nmの波長帯域においてのみ十分な感度を有するように増感色素、反応開始剤等が含有され、青色用ホログラム層52Dは、約400〜480nmの波長帯域においてのみ十分な感度を持つように増感色素、反応開始剤等が含有され、赤色用ホログラム層52Fは、約600〜700nmの波長帯域においてのみ十分な感度をもつように、増感色素、反応開始剤等が含有されている。
The
したがって、例えば反射型ホログラフィック光学素子52を波長477nmのArガスレーザで露光した場合には、青色用ホログラム層52Dのみが感光し、緑色用ホログラム層52B及び赤色用ホログラム層52Fは感光しない。また、例えば反射型ホログラフィック光学素子52を波長532nmのYAGレーザの2次高調波で露光した場合には、緑色用ホログラム層52Bのみが感光し、青色用ホログラム層52D及び赤色用ホログラム層52Fは感光しない。また、例えば反射型ホログラフィック光学素子52を波長647nmのKrガスレーザで露光した場合には、赤色用ホログラム層52Fのみが感光し、緑色用ホログラム層52B及び青色用ホログラム層52Dは感光しない。
Therefore, for example, when the reflective holographic
本発明を適用した第3の実施形態における背面投影型表示装置では、赤色、緑色及び青色の多波長同時露光、多波長順次露光等、何れの露光方法においても、それぞれ緑色用ホログラム層52B、青色用ホログラム層52D、及び赤色用ホログラム層52Fにそれぞれ緑色、青色及び赤色の干渉縞が記録されるため、1枚のフィルムでありながら高い回折効率を有するカラーホログラムを作製することができる。
In the rear projection type display device according to the third embodiment to which the present invention is applied, the
また、この反射型ホログラフィック光学素子52では、ホログラム層が緑色用ホログラム層52B、青色用ホログラム層52D、赤色用ホログラム層52Fの順に積層されているが、これは、視感度が強く回折効率が高い緑色用ホログラム層52Bを再生光の照射方向から最も遠い位置にし、視感度が弱く回折効率が低い赤色用ホログラム層52Fを再生光の照射方向から最も近い位置にするためである。反射型ホログラフィック光学素子52では、ホログラム層を緑色用ホログラム層52B、青色用ホログラム層52D、赤色用ホログラム層52Fの順に積層することによって、各色の視感度や回折効率のバランスがとれたカラーホログラムとすることが可能となる。
In this reflection type holographic
なお、本発明を適用した第3の実施形態における背面投影型表示装置では、ベースフィルム側から再生光が照射される反射型ホログラフィック光学素子を適用してもよい。 In the rear projection display device according to the third embodiment to which the present invention is applied, a reflective holographic optical element that is irradiated with reproduction light from the base film side may be applied.
図8は、ベースフィルム側から再生光が照射される反射型ホログラフィック光学素子521の構成の一例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the reflective holographic
反射型ホログラフィック光学素子521は、ベースフィルム521A、赤色用ホログラム層521B、バリア層521C、青色用ホログラム層521D、バリア層521E、緑色用ホログラム層521F、バリア層521G、接着層521H、カバーフィルム521Iがこの順に積層形成されることにより構成される。
The reflective holographic
反射型ホログラフィック光学素子521では、ベースフィルム521A上に反射防止層(ARコート)が形成されていることが好ましい。
In the reflective holographic
反射型ホログラフィック光学素子52,521におけるバリア層は、何れもホログラム層間でのフォトポリマ分子の移動を抑制するためのものであり、その厚さは、各色用ホログラム層の厚みよりも薄く、例えば約5μmとされている。フォトポリマ分子が各色用ホログラム層間で移動した場合、屈折率変調度が低下して高い回折効率が得られない。反射型ホログラフィック光学素子52,521では、各色用ホログラム層間にこのようなバリア層を備えることにより、フォトポリマ分子の移動を抑制し、高い回折効率を得ることができる。
The barrier layers in the reflection-type holographic
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上述した実施の形態において、スクリーン導光板4は、例えばガラスである平面板41の表面に反射型ホログラフィック光学素子42が設けられて構成されるとしたが、スクリーン導光板4は、これに限られるものではなく、別の実施の形態として、例えば、図9(A)に示すように、平面の反射鏡61の表面に図9(B)に示すような透過型のホログラム層62Aを有する透過型ホログラフィック光学素子62が設けられることにより構成されてもよい。透過型ホログラフィック光学素子62において、ホログラム層62Aで回折されたレーザ光線は、反射鏡61で反射されて再び透過型ホログラフィック光学素子62に入射し、その後、このホログラフィック光学素子62を透過してスクリーン5に入射する。
For example, in the above-described embodiment, the screen
また、例えば、上述した実施の形態では、光源1が半導体レーザを直接変調して出射するようにしたが、別の実施の形態として、無変調の光源から出射されるレーザ光線を変調する変調素子をさらに備えるようにしてもよい。この変調素子は、光源1と光学素子2との間に備えられて光学素子2に変調されたレーザ光線を供給するようにしてもよいし、光学素子2の内部、外部問わず、光路中の何れの位置に配置されるようにしてもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, the
また、例えば、上述した実施の形態とは別の実施の形態として、図10に示すように、反射鏡61の表面に、ホログラム層72Aを多重露光することにより作製された透過型ホログラフィック光学素子72を設けて、レーザ光線が複数の波長帯域で回折されるようにしてもよい。ここで、この透過型ホログラフィック光学素子72は、上述した第2の実施形態で説明した方法と同様の方法によりホログラム層72Aを多重露光するものとする。
Further, for example, as an embodiment different from the above-described embodiment, as shown in FIG. 10, a transmissive holographic optical element manufactured by multiple exposure of a
また、例えば、上述した実施の形態とは別の実施の形態として、図11に示すように、反射鏡61の表面に、RGB三色のレーザそれぞれの回折効率を維持するためにRGBそれぞれについて専用のホログラム層を有する透過型ホログラフィック光学素子82を用いてもよい。
Further, for example, as an embodiment different from the above-described embodiment, as shown in FIG. 11, each of RGB is dedicated on the surface of the reflecting
また、例えば、上述した実施の形態では、スクリーン導光板は、平面の基板又は平面の反射鏡の表面にホログラフィック光学素子を設けることとしたが、ホログラフィック光学素子が設けられる基板又は反射鏡の形状は、平面に限られず、例えば、スクリーン5に対して、凹型のトーリック曲面、凹型の球面、凹型の自由曲面等、何れの形状であってもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, the screen light guide plate is provided with the holographic optical element on the surface of the flat substrate or the flat reflecting mirror, but the substrate or reflecting mirror provided with the holographic optical element is used. The shape is not limited to a flat surface, and may be any shape such as a concave toric curved surface, a concave spherical surface, or a concave free curved surface with respect to the
また、例えば、上述した実施の形態では、光源1及び光学素子2を備えた光路を、例えば図1に示すように、スクリーン5後方の奥行き方向に配置したが、別の実施の形態として、これら光源1及び光学素子2を備えた光路を紙面垂直方向に折り曲げるようにしてもよい。これにより、スクリーン5後方の奥行き距離は、さらに短縮される。
Further, for example, in the above-described embodiment, the optical path including the
1 光源、2 光学素子、3 走査部、4 スクリーン導光板、5 スクリーン、21 光線束整形光学素子、22 光線束変換光学素子、41 平面版、42 反射型ホログラフィック光学素子
DESCRIPTION OF
Claims (14)
光線を出射する光源と、
上記光源より出射された光線を略平行光線に変換する光学素子と、
上記光学素子で変換された略平行光線を上記スクリーンに入射させるように走査する走査手段と、
上記走査手段で走査された光線を回折反射して当該光線を上記スクリーンへ入射させる導光板と
を備え、
上記導光板は、表面に、上記スクリーンに対して略垂直に上記光線が入射されるように当該光線を回折反射する回折光学素子が設けられていることを特徴とする背面投影型表示装置。 In a rear projection display device that projects images from the back of the screen,
A light source that emits light rays;
An optical element that converts light emitted from the light source into substantially parallel light;
Scanning means for scanning so that substantially parallel light rays converted by the optical element are incident on the screen;
A light guide plate that diffracts and reflects the light beam scanned by the scanning means and causes the light beam to enter the screen, and
The rear projection display device, wherein the light guide plate is provided with a diffractive optical element that diffracts and reflects the light beam so that the light beam is incident on the surface substantially perpendicularly to the screen.
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