JP2008033040A - 背面投影型表示装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開平５−１６５０９５号公報 特開２００１−２３５７９９号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Δθ＝−λ（ｎ^２−ｓｉｎ^２θ）^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。

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。

Δλ＝λ^２／｛ｔ（ｎ±（ｎ^２−ｓｉｎ^２θ））｝ （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。

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。

Ｑ＝２πλｔ／（ｎΛ^２） （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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の内部構成を示す図である。 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の内部構成を示す図である。 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の内部構成を示す図である。 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のシステム構成を示す図である。 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に備えられたスクリーン導光板の構成を示す図である。 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に備えられたスクリーン導光板の構成を示す図である。 反射型ホログラフィック光学素子におけるホログラム層を多重露光するための露光装置を示す図である。 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に備えられたスクリーン導光板の構成を示す図である。 反射型ホログラフィック光学素子の構成の一例を示す図である。 反射型ホログラフィック光学素子の構成の一例を示す図である。 （Ａ）は、本発明を適用した別の実施の形態における背面投影型表示装置に備えられたスクリーン導光板の構成を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のスクリーン導光板に設けられた透過型ホログラフィック光学素子の構成を示す図である。 本発明を適用した別の実施の形態における背面投影型表示装置に備えられたスクリーン導光板の構成を示す図である。 本発明を適用した別の実施の形態における背面投影型表示装置に備えられたスクリーン導光板の構成を示す図である。

符号の説明

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

Claims (14)

1. 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背面投影型表示装置。
2. 上記回折光学素子は、反射型ホログラフィック光学素子であることを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
3. 上記反射型ホログラフィック光学素子は、異なる波長の光線で多重露光して作製されたホログラム層を有することを特徴とする請求項２記載の背面投影型表示装置。
4. 上記反射型ホログラフィック光学素子は、それぞれ異なる波長の光線で露光して作製された複数のホログラム層を有することを特徴とする請求項２記載の背面投影型表示装置。
5. 上記光源は、光線を直接変調して出射することを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
6. 上記光源より出射された光線を変調する変調素子をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
7. 上記導光板の上端部から上記スクリーンまでの距離は、上記導光板の下端部から上記スクリーンまでの距離よりも短いことを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
8. 上記導光板の形状は、平面であることを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
9. 上記導光板の形状は、上記スクリーンに対して凹型のトーリック曲面であることを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
10. 上記導光板の形状は、上記スクリーンに対して凹型の球面であることを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
11. 上記導光板の形状は、上記スクリーンに対して凹型の自由曲面であることを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
12. 上記光源は、半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
13. 上記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。
14. 上記走査手段は、反射面を有し、上記スクリーンの上下左右方向に上記略平行光線を走査するように当該反射面を駆動することを特徴とする請求項１記載の背面投影型表示装置。

Images