JP2003294952A

JP2003294952A - ホログラムスクリーン

Info

Publication number: JP2003294952A
Application number: JP2002095945A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Takada; 健一朗高田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Also published as: DE10314184A1; US6924912B2; US20030184830A1

Abstract

(57)【要約】【課題】表示映像の輝度を確保しつつ，色再現性を向
上させることのできるホログラムスクリーンを提供する
こと。【解決手段】映像投射装置２によって投射された映像
光３を回折・散乱することにより映像を表示するホログ
ラムスクリーン１。ホログラムスクリーン１は，斜め上
方又は下方から入射する映像光３を回折・散乱する本体
ホログラム１１と，本体ホログラム１１の映像投射装置
２側に配置され，映像光３の一部をその入射方向を中心
に所定の角度範囲で散乱して透過させると共に，映像光
３の他の一部を直進透過させる指向性散乱ホログラム１
２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，映像投射装置によって投射され
た映像光を回折・散乱することにより映像を表示するホ
ログラムスクリーンに関する。

【０００２】

【従来技術】従来より，映像投射装置によって投射され
た映像光を回折・散乱することにより映像を表示するホ
ログラムスクリーンがある。このようなホログラムスク
リーンに用いるホログラム素子は，図２０に示すような
露光光学系９により拡散体９８を感光部材９５に記録す
ることにより作製される。

【０００３】ここにレーザー発振器９０（例えばＡｒレ
ーザー）より発せられたレーザー光９００（例えば波長
５１４．５ｎｍ）は半透明鏡９９０において二方向に分
割される。一方の光は２枚の反射鏡９９１を経て対物レ
ンズ９３１により発散光となした後，感光部材９５に投
射される。なお，この光が参照光９６である。

【０００４】また，他方の光も２枚の反射鏡９９２を経
て対物レンズ９３２により発散光となした後，放物面鏡
９９に導入される。該放物面鏡９９で反射された光は拡
散体９８を透過して拡散光となした後，感光部材９５に
投射される。なお，この拡散体９８からの光が物体光９
７となる。該物体光９７と上記参照光９６とを感光部材
９５上において干渉させて露光する。これにより，上記
感光部材９５に拡散体９８を記録してホログラム素子を
作製する。

【０００５】ところが，このように作製されたホログラ
ム素子を用いたホログラムスクリーンにおいては，上記
映像投射装置から投影された映像が緑系の色調を帯びる
等，投影された映像の色が充分再現されないという問題
が生じていた。かかる問題に対して，ホログラムスクリ
ーンの色再現性を向上させる方法として，指向性散乱フ
ィルムをホログラム素子に積層する方法が，特開平１１
−２０２４１７号公報に開示されている。即ち，例え
ば，上記指向性散乱フィルムとして，住友化学製の視界
制御フィルム「ルミスティー」を，上記ホログラム素子
に積層する。

【０００６】これにより，上記指向性散乱フィルムを透
過して上記ホログラム素子に入射する映像光の入射角
に，ある程度の幅を持たせ，正面方向（ホログラム素子
の法線方向）への回折光の波長分布に偏りを生じないよ
うにすることができる。それ故，色再現性に優れたホロ
グラムスクリーンを得ることができる。この色再現性向
上の原理については，上記特開平１１−２０２４１７号
公報に示されるとおりである。

【０００７】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来のホ
ログラムスクリーンにおいては，表示画像の色再現性は
非常に良好なものとなるが，輝度が低下しすぎるという
問題があった。その理由は，指向性散乱フィルムが映像
光を必要以上に散乱するためである。即ち，図２１に示
すごとく，入射光が広い範囲にわたり連続的に散乱され
て指向性散乱フィルムを出射する。そのため，予め設定
されたホログラム素子の映像光入射角と略同一の角度
で，上記ホログラム素子に入射する光の強度が非常に弱
くなってしまう。その結果，上記ホログラム素子の効率
が大きく低下することとなる。

【０００８】なお，図２１は，白色光が入射角３５°で
上記拡散体９８（指向性散乱フィルム）に入射した場合
における，散乱透過する光の出射角による強度分布を示
す。縦軸の強度比とは，図２２に示す拡散体９８への入
射光８１と出射光８２との強度比を表す。横軸の出射角
は，直進透過した出射光８２１となす角度を表し，該出
射光８２１よりも拡散体９８の法線に対する角度が大き
くなる方を＋とした。

【０００９】以上のような原因から，上記指向性散乱フ
ィルムである視界制御フィルム「ルミスティー」を積層
すると，映像表示輝度が積層前の１／２以下になってし
まい，比較的暗い室内でしか使用できなくなるという問
題点があった。

【００１０】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，表示映像の輝度を確保しつつ，色再現性
を向上させることのできるホログラムスクリーンを提供
しようとするものである。

【００１１】

【課題の解決手段】第１の発明は，映像投射装置によっ
て投射された映像光を回折・散乱することにより映像を
表示するホログラムスクリーンにおいて，該ホログラム
スクリーンは，斜め上方又は下方から入射する映像光を
回折・散乱する本体ホログラムと，該本体ホログラムの
映像投射装置側に配置され，上記映像光の一部をその入
射方向を中心に所定の角度範囲で散乱して透過させると
共に，上記映像光の他の一部を直進透過させる指向性散
乱ホログラムとを有することを特徴とするホログラムス
クリーンにある（請求項１）。

【００１２】次に，本発明の作用効果につき説明する。
上記本体ホログラムは，予め設定された映像光入射角と
略同一の角度で映像光が入射したとき，表示映像の輝度
を高くすることができる。また，上記本体ホログラム
は，上記映像光をその入射角度にある程度の幅を持って
入射させることにより，表示映像の色再現性を向上させ
ることができる。

【００１３】本発明のホログラムスクリーンは，上記本
体ホログラムの映像投射装置側に上記指向性散乱ホログ
ラムを配置してなる。それ故，上記指向性散乱ホログラ
ムに入射した上記映像光は，その一部が所定の角度範囲
で散乱して透過して，上記本体ホログラムに入射する。
また，上記映像光の他の一部は，上記入射方向と略同一
方向に直進透過して，上記本体ホログラムに入射する。

【００１４】上記指向性散乱ホログラムを直進透過する
映像光は，予め設定された本体ホログラムの映像光入射
角と略同一の角度で，該本体ホログラムに入射すること
ができるため，高い効率で略正面方向へ回折し，表示映
像の輝度を高くすることができる。一方，上記指向性散
乱ホログラムにおいて散乱して透過した映像光は，入射
角にある程度の幅を持って本体ホログラムに入射するた
め，表示映像の色再現性の向上に寄与することとなる。

【００１５】それ故，上記指向性散乱ホログラムを直進
透過する映像光と，散乱する映像光との両者を，ある程
度の割合で確保することにより，上記ホログラムスクリ
ーンの表示映像の輝度を確保しつつ色再現性の向上を図
ることができる。

【００１６】以上のごとく，本発明によれば，表示映像
の輝度を確保しつつ，色再現性を向上させることのでき
るホログラムスクリーンを提供することができる。

【００１７】第２の発明は，映像投射装置によって投射
された映像光を回折・散乱することにより映像を表示す
るホログラムスクリーンにおいて，上記ホログラムスク
リーンは，斜め上方又は下方から入射する入射光を回折
・散乱する第１原版と，上記入射光の一部をその入射方
向を中心に所定の角度範囲で散乱して透過させると共
に，上記入射光の他の一部を直進透過させる第２原版と
を，感光材に積層し，上記第１原版及び第２原版側から
参照光を入射させ，上記第１原版と第２原版とを上記感
光材に多重記録することにより作製されたものであるこ
とを特徴とするホログラムスクリーンにある（請求項１
０）。

【００１８】上記ホログラムスクリーンは，上記第１原
版と第２原版とを上記感光材に多重記録されてなる。上
記第１原版は，斜め上方又は下方から入射する入射光を
回折・散乱する。また，上記第２原版は，上記入射光の
一部をその入射方向を中心に所定の角度範囲で散乱して
透過させると共に，上記入射光の他の一部を直進透過さ
せる。

【００１９】即ち，上記第１原版は，上記第１の発明に
おける本体ホログラムと同様の機能を有し，上記第２原
版は，上記第１の発明における指向性散乱ホログラムと
同様の機能を有する。従って，上記ホログラムスクリー
ンは，上記本体ホログラムと上記指向性散乱ホログラム
とが多重記録されている状態と同様の状態である。それ
故，上記ホログラムスクリーンは，上記第１の発明と同
様の作用効果を奏する。

【００２０】また，上記ホログラムスクリーンは，１枚
の感光材に２つの原版を記録してなるため，１枚の部材
で構成することができる。それ故，上記ホログラムスク
リーンを量産する際には，その工数を低減することがで
きると共に，製造コストを低減することができる。ま
た，本体ホログラムと指向性散乱ホログラムとを積層す
る場合に比べ，構成部材による光の吸収が低減するた
め，ホログラムスクリーンの透明性を高くすることがで
きる。

【００２１】以上のごとく，本発明によれば，表示映像
の輝度を確保しつつ，色再現性を向上させることのでき
るホログラムスクリーンを提供することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】上記第１の発明（請求項１）にお
いて，上記ホログラムスクリーンの中心への上記映像投
射装置による映像光の投射角度は，例えば，上方或いは
下方約３５°とすることができる。そして，上記本体ホ
ログラムは，上記投射角度で入射した映像光を，略正面
方向（本体ホログラムの法線方向）に回折・散乱させる
ことができる。また，直進透過とは，上記映像光の入射
方向と略一致する方向へ透過することをいい，例えば，
入射方向に対し±２°以下の方向へ透過することをい
う。

【００２３】また，上記指向性散乱ホログラムは，上記
映像光の２０〜７０％を散乱し，８０〜３０％を直進透
過させることが好ましい（請求項２）。この場合には，
上記指向性散乱ホログラムを直進透過する映像光の強度
と，散乱する映像光の強度とを，充分に確保することが
できる。そのため，上記ホログラムスクリーンの表示映
像の輝度を充分に確保しつつ，色再現性を充分に向上さ
せることができる。

【００２４】上記映像光を散乱させる割合が２０％未満
の場合，及び上記映像光を直進透過させる割合が８０％
を超える場合には，表示映像の色再現性を充分に確保す
ることが困難となるおそれがある。一方，上記映像光を
散乱させる割合が７０％を超える場合，及び上記映像光
を直進透過させる割合が３０％未満の場合には，表示映
像の輝度を充分に確保することが困難となるおそれがあ
る。

【００２５】また，上記指向性散乱ホログラムは，上記
映像光を入射方向に対して±５°以上散乱させることが
好ましい（請求項３）。この場合には，上記本体ホログ
ラムへの映像光の入射角度に充分な幅を持たせることが
できるため，上記表示映像の色再現性を充分に向上させ
ることができる。上記散乱角度が入射方向に対して±５
°未満の場合には，表示映像の色再現性を充分に向上さ
せることが困難となるおそれがある。

【００２６】また，上記散乱角度は，上記指向性散乱ホ
ログラムへの入射方向に対して±３０°以下であること
が好ましい。この場合には，上記表示映像の輝度を確保
しつつ色再現性を効率的に向上させることができる。何
故ならば，単色レーザ光で作製した透過型ホログラムに
おいて，再生光入射角を変えて可視光全ての波長を再生
する場合，再生光の入射角の幅は，せいぜい±３０°程
度であればよい。それ故，これを大きく超える範囲で映
像光を散乱させて，上記本体ホログラムに入射させて
も，散乱角度の大きい光は色再現性の向上には殆ど寄与
せず，また，映像表示の輝度の向上にも寄与することが
ない。そのため，上記範囲を超えて散乱角度を大きくし
ても，単に輝度の低下につながるだけとなる。従って，
上記散乱角度を上記のごとく制限することにより，輝度
を確保しつつ，効率的に色再現性を向上させることがで
きる。

【００２７】また，上記指向性散乱ホログラムは，感光
材と拡散体とを重ねて配置した後，参照光を，上記拡散
体側からその法線と所定角度をなして入射させ，上記拡
散体を透過させると共に拡散させて拡散光とし，該拡散
光によって上記感光材を露光することにより作製された
ものであることが好ましい（請求項４）。

【００２８】この場合には，表示映像の輝度を確保しつ
つ，色再現性を向上させることのできるホログラムスク
リーンを容易に得ることができる。また，ホログラムと
して上記拡散体を記録するため，上記指向性散乱ホログ
ラムは，直進透過する映像光の割合をも充分に確保する
ことができる。上記所定角度は，上記ホログラムスクリ
ーンに対する映像光の投射角度と略一致させることが好
ましい。また，上記感光材と拡散体とは，両者の間に例
えば透明ガラス等を介在させて，重ねて配置することも
できる。

【００２９】また，上記拡散体は，所定の上下角度範囲
からの入射光のみを拡散し，それ以外の角度からの入射
光は直進透過する指向性散乱フィルムであり，上記所定
の上下角度範囲は，上記ホログラムスクリーン全面への
映像光の入射角度を全て含むことが好ましい（請求項
５）。

【００３０】この場合には，上記本体ホログラムに入射
する映像光の一部を上下方向に散乱させる指向性散乱ホ
ログラムを得ることができる。それ故，該指向性散乱ホ
ログラムを上記本体ホログラムと組み合わせることによ
り，色再現性に優れたホログラムスクリーンを得ること
ができる。

【００３１】また，上記指向性散乱ホログラムに上記指
向性散乱フィルムを記録することにより，映像光の上下
に関する散乱角度を制限することができ，ホログラムス
クリーンの映像輝度を確保することができる。また，上
記上下角度範囲は，例えば，上限角度を４５〜５５°，
下限角度を２０〜２５°とすることができる。

【００３２】また，上記拡散体はスリガラスとすること
もできる（請求項６）。この場合には，上記指向性散乱
ホログラムは，映像光を上下左右に散乱させるため，一
層色再現性に優れたホログラムスクリーンを得ることが
できる。また，所望の光散乱度合を有するスリガラスを
選択することにより，上記指向性散乱ホログラムの光散
乱度合を容易に制御することができる。

【００３３】また，上記拡散体は，スリガラスと該スリ
ガラスよりも上記感光材側に配置したルーバフィルムと
を積層してなることが好ましい（請求項７）。この場合
には，スリガラスの散乱度合い，ルーバフィルムのルー
バ角・可視角，上記拡散体への参照光の入射角を適宜設
定すれば，映像光入射角への対応可能範囲や作製された
指向性散乱ホログラムの散乱度合いを比較的自由に制御
することが可能となる。

【００３４】また，上記ルーバフィルムを用いなくと
も，スリガラスの光散乱度合いと参照光の入射角とによ
り，作製される指向性散乱ホログラムの散乱度合いと散
乱方向がほぼ決まるが，散乱の仕方としては入射光軸に
対して上下で略対称になる。ルーバフィルムをスリガラ
スの後方（透過光の抜け出る側）に配置することで，得
られる指向性散乱ホログラムは，上下で非対称に散乱さ
せたり，散乱光の範囲をより限定することができる。こ
れにより，ホログラムスクリーン全面において，色再現
性を高めることができ，また，効率的に色再現性を向上
させることができる。

【００３５】また，上記ルーバフィルムは，１０°以上
のルーバ角を有することが好ましい（請求項８）。この
場合には，斜め上方又は下方からの上記映像光を直進透
過させる指向性散乱ホログラムを確実に得ることができ
る。また，適切な上記ルーバ角は，上記ホログラムスク
リーンへの映像光の投射角度および指向性散乱ホログラ
ムに要求する散乱分布によって異なる。

【００３６】また，上記指向性散乱ホログラムは，ハー
フミラーコーティング層を形成したハーフミラー面と，
該ハーフミラー面の反対側の面においてスリガラス状層
とミラーコーティング層とを形成した拡散ミラー面とを
有する反射拡散体を，上記ハーフミラー面を感光材に向
けると共に傾斜させて配置した後，参照光を，上記反射
拡散体のハーフミラー面側からその法線に対して斜めに
入射させ，該参照光の一部を上記ハーフミラー面におい
て反射させて非拡散光として上記感光材に入射させると
共に，上記参照光の他の一部を上記拡散ミラー面におい
て散乱反射させて散乱光として上記感光材に入射させ，
上記非拡散光と上記拡散光とを上記感光材上において干
渉させて該感光材を露光することにより作製されたもの
であってもよい（請求項９）。

【００３７】この場合には，上記ハーフミラー面におい
て反射した非拡散光と，上記拡散ミラー面において反射
した拡散光とが，上記感光材上において干渉することに
より該感光材が露光される。それ故，上記指向性散乱ホ
ログラムとしては散乱範囲が狭く，直進透過する光に近
い角度の散乱光の強度が強いものを作製できる。そのた
め，上記指向性散乱ホログラムに入射した映像光の多く
は，本体ホログラムに対し，予め設定された映像光投射
角度と略同一方向の角度で入射する。その結果，上記ホ
ログラムスクリーンの効率が向上し，表示映像輝度を高
くすることができる

【００３８】次に，第２の発明（請求項１０）におい
て，上記感光材への第１原版及び第２原版の積層順は特
に限定されないが，色再現性向上の観点から，感光材，
第１原版，第２原版の順であることが好ましい。また，
上記感光材，第１原版，第２原版は，例えば透明ガラス
等を介在させて積層してもよい。

【００３９】また，上記第２原版は，上記入射光の１０
〜８０％を散乱し，９０〜２０％を直進透過させること
が好ましい（請求項１１）。この場合には，上記感光材
に記録された第２原版を直進透過する映像光の強度と，
散乱する映像光の強度とを，充分に確保することができ
る。そのため，上記ホログラムスクリーンの表示映像の
輝度を充分に確保しつつ，色再現性を充分に向上させる
ことができる。上記第２原版の直進透過率が，上述した
第１の発明における指向性散乱ホログラムの好ましい値
と異なるのは，原版透過後のレーザ光強度と，原版で散
乱されたレーザ光強度の比が，ホログラム効率を決める
上で重要だからである。

【００４０】また，上記第２原版は，上記入射光を入射
方向に対して±５°以上散乱させることが好ましい（請
求項１２）。この場合には，上記感光材に記録された第
１原版への映像光の入射角度に充分な幅を持たせること
ができるため，上記表示映像の色再現性を充分に向上さ
せることができる。

【００４１】

【実施例】（実施例１）本発明の実施例にかかるホログ
ラムスクリーンにつき，図１〜図４を用いて説明する。
上記ホログラムスクリーン１は，図１に示すごとく，映
像投射装置２によって投射された映像光３を回折・散乱
することにより映像を表示する。

【００４２】該ホログラムスクリーン１は，下記の本体
ホログラム１１と，該本体ホログラムの映像投射装置２
側に配置された指向性散乱ホログラム１２とを有する。
上記本体ホログラム１１は，図２に示すごとく，斜め上
方から入射する映像光３を回折・散乱して，回折光３６
となす。上記指向性散乱ホログラム１２は，図３に示す
ごとく，上記映像光３の一部をその入射方向を中心に所
定の角度範囲で散乱して透過させると共に，上記映像光
３の他の一部を直進透過させる。即ち，上記映像光３の
うちの一部が散乱透過光３７となり，他の一部が直進透
過光３８となる。

【００４３】また，図４に示すごとく，上記指向性散乱
ホログラム１２は，上記映像光３の約５０％を散乱し，
約５０％を直進透過させる。ここで，直進透過とは，上
記映像光の入射方向と略一致する方向へ透過することを
いい，上記入射方向に対し±２°以下の方向へ透過する
ことをいう。

【００４４】また，図３，図５に示すごとく，上記指向
性散乱ホログラム１２は，上記映像光３を入射方向に対
して±５°以上散乱させることができる。また，上記散
乱角度は，上記指向性散乱ホログラム１２への入射方向
に対して±３０°以下である。即ち，入射方向に対して
±３０°を超えて散乱する光は５％未満である。図４，
図５に示したグラフは，上記従来例の図２１で示したグ
ラフと同様の方法で，本例の指向性散乱ホログラム１２
を出射する光の強度分布を表したものである。そして，
図５は，図４の一部を縦軸方向に拡大したものである。

【００４５】図１に示すごとく，上記ホログラムスクリ
ーン１の中心への上記映像投射装置２による映像光３の
投射角度θｃは，上方約３５°である。そして，図２に
示すごとく，上記本体ホログラム１１は，上記投射角度
θｃで入射した映像光３を，略正面方向（本体ホログラ
ムの法線方向）に回折・散乱させることができる。ま
た，上記本体ホログラム１１は，上述した従来例と同様
の露光光学系（図２０），方法により作製される。

【００４６】次に，本例の作用効果につき説明する。上
記本体ホログラム１１は，予め設定された映像光入射角
と略同一の角度で映像光が入射したとき，表示映像の輝
度を高くすることができる。また，上記本体ホログラム
１１は，上記映像光３をその入射角度にある程度の幅を
持って入射させることにより，表示映像の色再現性を向
上させることができる。

【００４７】本発明のホログラムスクリーン１は，図１
に示すごとく，上記本体ホログラム１１の映像投射装置
２側に上記指向性散乱ホログラム１２を配置してなる。
それ故，上記指向性散乱ホログラム１２に入射した上記
映像光３は，その一部（約５０％）が所定の角度範囲で
散乱して透過して，上記本体ホログラム１１に入射す
る。また，上記映像光３の他の一部（約５０％）は，入
射方向と略同一方向に直進透過して，上記本体ホログラ
ム１１に入射する。

【００４８】上記指向性散乱ホログラム１２を直進透過
する映像光３は，予め設定された本体ホログラム１１の
映像光入射角と略同一の角度で，該本体ホログラム１１
に入射するため，高い効率で略正面方向へ回折し，表示
映像の輝度を高くすることができる。一方，上記指向性
散乱ホログラム１２において散乱して透過した映像光３
は，入射角にある程度の幅を持って本体ホログラム１１
に入射するため，表示映像の色再現性の向上に寄与する
こととなる。

【００４９】それ故，上記指向性散乱ホログラム１２を
直進透過する映像光３と，散乱する映像光３との両者
を，ある程度の割合で確保することにより，上記ホログ
ラムスクリーン１の表示映像の輝度を確保しつつ色再現
性の向上を図ることができる。

【００５０】また，上記指向性散乱ホログラム１２は，
上記映像光３の約５０％を散乱し，約５０％を直進透過
させる。それ故，上記指向性散乱ホログラム１２を直進
透過する映像光３の強度と，散乱する映像光３の強度と
を，充分に確保することができる。そのため，上記ホロ
グラムスクリーン１の表示映像の輝度を充分に確保しつ
つ，色再現性を充分に向上させることができる。

【００５１】また，上記指向性散乱ホログラム１２は，
上記映像光３を入射方向に対して±５°以上散乱させ
る。それ故，上記本体ホログラム１１への映像光３の入
射角度に充分な幅を持たせることができるため，上記表
示映像３の色再現性を充分に向上させることができる。

【００５２】また，上記散乱角度は，上記指向性散乱ホ
ログラム１２への入射方向に対して±３０°以下であ
る。これにより，上記表示映像の輝度を確保することが
できる。また，上記指向性散乱ホログラム１２は，法線
方向付近から入射する光は直進透過させるため，上記ホ
ログラムスクリーン１を略正面から見たとき，その背景
を視認することもできる。

【００５３】以上のごとく，本例によれば，表示映像の
輝度を確保しつつ，色再現性を向上させることのできる
ホログラムスクリーンを提供することができる。

【００５４】（実験例１）本例は，図６に示すごとく，
実施例１におけるホログラムスクリーン１の各種性能に
つき確認した実験例である。即ち，上記ホログラムスク
リーンのスクリーンゲイン，及び表示映像の色再現性に
つき評価した。

【００５５】まず，本発明のホログラムスクリーン１の
上記スクリーンゲインについて，本体ホログラム１１単
体，及び従来のホログラムスクリーン（特開平１１−２
０２４１７号報記載のもの）と比較した。スクリーンゲ
インは，下記式により求められ，スクリーンの効率を表
す指標として用いられる。スクリーンゲイン＝（輝度×π）／照度

【００５６】輝度の測定は，図６に示すごとく，映像投
射装置２から白色画面をホログラムスクリーン１に投射
し，ホログラムスクリーン１の法線上でホログラムスク
リーン１から距離２ｍの位置に色彩輝度計８を設置して
行った。その後，ホログラムスクリーン１の映像投射装
置２側の中心部１５に照度計を置き（図示略），照度を
測定した。

【００５７】測定の結果，本発明のホログラムスクリー
ン１の効率は，スクリーンゲインで２．２であった。ま
た，本体ホログラム１１単独でのスクリーンゲインは，
２．８であり，従来のホログラムスクリーンのスクリー
ンゲインは１．２であった。この結果から分かるよう
に，本発明のホログラムスクリーン１は，本体ホログラ
ム１１に指向性散乱ホログラム１２を積層しても，約２
０％程度の効率低下におさえることができる。これに対
し，従来のホログラムスクリーンは，本体ホログラム１
１に指向性散乱フィルムを積層することにより，約６０
％程度の効率低下がある。即ち，本発明のホログラムス
クリーンは，従来のホログラムスクリーンに比べ，輝度
が大幅に向上していることが分かる。

【００５８】また，本発明のホログラムスクリーン１の
色再現性についても，目視にて違和感を感じない良好な
色合いを再現することができた。以上のごとく，本例に
よれば，本発明のホログラムスクリーンは，表示映像の
輝度及び色再現性に優れていることが分かる。

【００５９】（実施例２）本例は，図７〜図１１に示す
ごとく，実施例１に示したホログラムスクリーン１の製
造方法の第１の例である。上記ホログラムスクリーンを
構成する指向性散乱ホログラム１２は，以下のごとく作
製する。

【００６０】即ち，まず，図７に示すごとく，感光材４
と拡散体５とを重ねて配置する。その後，参照光６を，
上記拡散体５側からその法線と所定角度θｄをなして入
射させ，上記拡散体５を透過させると共に拡散させて拡
散光とする。そして，該拡散光によって上記感光材４を
露光する。上記所定角度θｄは，映像光入射角θｃ（図
１）と略一致することが好ましいが，多少ずれていても
よい。

【００６１】上記拡散体５は，図８〜図１０に示すごと
く，所定の上下角度範囲γからの入射光３０のみを拡散
し，それ以外の角度からの入射光３１は直進透過する指
向性散乱フィルム５０からなる。上記所定の上下角度範
囲γは，上記ホログラムスクリーン１全面への映像光３
の入射角度（図１のθ１〜θ２）を全て含む。

【００６２】具体的には，図７に示すごとく，透明ガラ
ス７１の一方の面に感光材４を貼り付け，他方の面に指
向性散乱フィルム５０を貼り付ける。該指向性散乱フィ
ルム５０として，住友化学製ルミスティーＭＦＹ−２５
５５を用いる。ルミスティーＭＦＹ−２５５５は，図８
〜図１０に示すように，法線に対して上方２５〜５５°
の範囲γで入射する入射光３０を上下方向に，主に下方
２５〜５５°の範囲δで散乱する特性を有している。こ
の特性は，ルミスティーＭＦＹ−２５５５上の全ての点
で同じである。そして，この散乱可能な上下入射角範囲
γに，参照光６の入射角度が含まれるようにする。ま
た，図１０に示すごとく，上記指向性散乱フィルム５０
は，入射光３０を左右に散乱させることはない。

【００６３】参照光６は，図１１に示すごとく，レーザ
発振器７２から発振されるアルゴンレーザの波長５１４
ｎｍのレーザ光６１を用いる。即ち，該レーザ光６１を
ミラー７３，７４，７５で導き対物レンズ７６（オリン
パス製ＭＤＰｌａｎ５０）に入射させる。これにより上
記レーザ光６１を発散光として，感光材４の中心４５に
約３５°で入射すると共に，感光材４の全面に照射され
る上記参照光６とする。該参照光６の感光材４の中心４
５への照射距離は，１７００ｍｍとする。

【００６４】感光材４にはＤｕＰｏｎｔ社製フォトポリ
マＨＲＦ６００Ｘを使用する。感光材４，指向性散乱フ
ィルム５０（ルミスティーＭＦＹ−２５５５）のサイズ
は８００ｍｍ×６００ｍｍとする。３０ｍＪ／ｃｍ²の
エネルギー量の参照光６を照射後，波長３６５ｎｍのＵ
Ｖ（紫外線）を０．１Ｊ／ｃｍ²のエネルギー量照射
し，１４０℃，３０分の熱処理を施す。そして，リンテ
ック製透明ＰＥＴフィルムを貼り付けて，上記感光材４
を上記透明ガラス７１から剥離し，指向性散乱ホログラ
ム１２を得る。該指向性散乱ホログラム１２を上記本体
ホログラム１１に積層することにより，ホログラムスク
リーン１を得る（図１参照）。

【００６５】本例の場合には，上記本体ホログラム１１
に入射する映像光３を上下方向に散乱させる指向性散乱
ホログラム１２を得ることができる。それ故，該指向性
散乱ホログラム１２を上記本体ホログラム１１と組み合
わせることにより，色再現性に優れたホログラムスクリ
ーン１を得ることができる。

【００６６】また，上記指向性散乱ホログラム１２に上
記指向性散乱フィルムを記録することにより，映像光３
の上下に関する散乱角度を制限することができ，ホログ
ラムスクリーン１の映像輝度を確保することができる。
なお，上記指向性散乱ホログラム１２の効率は，参照光
６の強度，露光量，感光材４の膜厚等によって制御する
ことができる。

【００６７】（実施例３）本例は，図１２に示すごと
く，実施例１に示したホログラムスクリーン１の製造方
法の第２の例である。上記ホログラムスクリーン１を構
成する指向性散乱ホログラム１２を作製するにあたり，
感光材４に記録する拡散体をスリガラス５１とした。即
ち，実施例２における指向性散乱フィルム５０（ルミス
ティＭＦＹ−２５５５）の代わりにスリガラス５１を用
いた。

【００６８】本例の露光光学系は，感光材４とスリガラ
ス５１とを，透明ガラス７１を介して重ねて，参照光６
を斜め方向から入射させる構成となっている。そして，
参照光６がスリガラス５１を透過することにより生じた
散乱光同士を，上記感光材４の表面において干渉させて
該感光材４を露光する。これにより，指向性散乱ホログ
ラム１を作製する。その他は，実施例２と同様である。

【００６９】この場合には，上記指向性散乱ホログラム
１２は，映像光３を上下左右に散乱させるため，一層色
再現性に優れたホログラムスクリーン１を得ることがで
きる。また，所望の光散乱度合を有するスリガラス５１
を選択することにより，上記指向性散乱ホログラム１２
の光散乱度合を容易に制御することができる。また，上
記参照光６の入射角度θｄを比較的自由に決めることが
できる。その他は，実施例２と同様の作用効果を有す
る。

【００７０】（実施例４）本例は，図１３〜図１５に示
すごとく，実施例１に示したホログラムスクリーン１の
製造方法の第３の例である。上記ホログラムスクリーン
１を構成する指向性散乱ホログラム１２を作製するにあ
たり，感光材４に記録する拡散体を，ルーバーフィルム
５２及びスリガラス５１の積層体５３とした。即ち，実
施例２における指向性散乱フィルム５０（ルミスティＭ
ＦＹ−２５５５）の代わりに上記積層体５３を用いた。

【００７１】また，上記ルーバフィルム５２は，スリガ
ラス５１と該スリガラス５１よりも上記感光材４側に配
置している。また，上記ルーバフィルム５２は，１０°
以上のルーバ角θｒを有する（図１４）。また，適切な
上記ルーバ角θｒは，上記ホログラムスクリーン１への
映像光３の投射角度θｃ（図１），及び上記指向性散乱
ホログラム１２に要求する散乱分布によって異なり，上
記映像光３の投射角度θｃと略一致させている。その他
は，実施例２と同様である。

【００７２】ここで，ルーバフィルム５２の機能を図１
４，図１５を使って説明する。図１４のように，ルーバ
フィルム５２は黒色層５２１と透明層５２２が縦方向に
繰り返し並んでいる構造になっている。これらの層がル
ーバフィルム５２の法線に対して傾斜した傾きθｒをル
ーバ角といい，透過可能な入射光の入射角範囲θｓを可
視角という。

【００７３】ルーバフィルム５２とスリガラス５１を重
ね合わせて参照光６を照射したときの散乱光６２の様子
を図１５に示した。参照光６がスリガラス５１を透過し
た後の散乱光６２のうち，散乱角が大きく強度の弱い散
乱光６２は，ルーバフィルム５２の黒色層５２１に吸収
され，強度の強い散乱光６２のみが可視角θｓに応じて
透過する。

【００７４】このように，本例では色再現性改善に寄与
しにくい，強度の低い方向の散乱光をカットして，指向
性散乱ホログラム１２を作製することができる。そのた
め，該指向性散乱ホログラム１２で散乱されず直進透過
する映像光３の割合を高くすることができる。その結
果，ホログラムスクリーン１の効率を，即ち表示映像の
輝度を上げることができる。

【００７５】また，スリガラス５１の散乱度合い，ルー
バフィルム５３のルーバ角θｒ・可視角θｓ，上記拡散
体５３への参照光６の入射角を適宜設定すれば，映像光
入射角への対応可能範囲や作製された指向性散乱ホログ
ラム１２の散乱度合いを比較的自由に制御することが可
能となる。

【００７６】また，上記ルーバフィルム５２を用いなく
とも，スリガラス５１の光散乱度合いと参照光６の入射
角とにより，作製される指向性散乱ホログラム１２の散
乱度合いと散乱方向がほぼ決まるが，散乱の仕方として
は入射光軸に対して上下で略対称になる。図１５に示す
ごとく，ルーバフィルム５２をスリガラス５１の後方
（透過光の抜け出る側）に配置することで，得られる指
向性散乱ホログラム１２は，上下で非対称に散乱させた
り，散乱光の範囲をより限定することができる。これに
より，ホログラムスクリーン１全面において，色再現性
を高めることができ，また，効率的に色再現性を向上さ
せることができる。

【００７７】（実施例５）本例は，図１６，図１７に示
すごとく，実施例１に示したホログラムスクリーン１の
製造方法の第４の例である。本例においては，上記ホロ
グラムスクリーン１を構成する指向性散乱ホログラム１
２を作製するにあたり，図１６に示す露光光学系を用い
る。該露光光学系は，透明ガラス７１に貼り付けた感光
材４と，レーザー光を発散光として参照光６を形成する
対物レンズ７７と，上記参照光６を反射，拡散させる反
射拡散体５４とを有する。

【００７８】上記反射拡散体５４は，図１７に示すごと
く，ハーフミラーコーティング層５４２を形成したハー
フミラー面５４１と，該ハーフミラー面５４１の反対側
の面においてスリガラス状層５４３とミラーコーティン
グ層５４４とを形成した拡散ミラー面５４９とを有す
る。上記スリガラス状層５４３はスリガラスの凸凹処理
が施されてなり，上記ミラーコーティング層５４４は，
該スリガラス状層５４３の上からアルミニウム蒸着を施
すことにより形成されている。

【００７９】上記反射拡散体５４は，上記ハーフミラー
面５４１を感光材４に向けると共に傾斜させて配置され
ている。そして，参照光６を，上記反射拡散体５４のハ
ーフミラー面５４１側からその法線に対して斜めに入射
させる。これにより，該参照光６の一部を上記ハーフミ
ラー面５４１において反射させて非拡散光６３として上
記感光材４に入射させると共に，上記参照光６を上記拡
散ミラー面５４９において散乱反射させて拡散光６４と
して上記感光材４に入射させる。そして，上記非拡散光
６３と上記拡散光６４とを上記感光材４上において干渉
させて該感光材４を露光する。

【００８０】上記反射拡散体５４の傾斜は，上記非拡散
光６３が，図１の映像光３の入射角度θｃと略同一にな
るように設定されている。その他は，実施例２と同様で
ある。

【００８１】本例では，拡散光６４と非拡散光６３であ
る発散光とが干渉するため，指向性散乱ホログラム１２
としては散乱範囲が狭く，直進透過する光に近い角度の
散乱光の強度が強いものを作製できる。それ故，上記指
向性散乱ホログラム１２に入射した映像光３の多くは，
本体ホログラム１１に対し，予め設定された映像光投射
角度と略同一の角度で入射する。

【００８２】これに対し，実施例２〜４は，散乱光のみ
で干渉させるため，散乱範囲が比較的広く，その分，直
進透過する光に近い角度の散乱光強度が比較的弱くなり
やすい。それ故，予め設定された映像光投射角度と略同
一の角度で入射する映像光が，比較的少ない。この違い
から，本例により得られるホログラムスクリーン１は，
その効率がより向上し，実施例２〜４と比べて表示映像
輝度を更に高くすることができる。その他，実施例１と
同様の作用効果を有する。

【００８３】指向性散乱ホログラムとして実施例２〜５
の何れのものを選択するかについては，ホログラムスク
リーンの使用環境により異なる。すなわち，明るい環境
下で使用する場合には，表示映像の輝度がより高い実施
例５の指向性散乱ホログラムが良い。明るい環境下で
は，色の区別がつきにくく，いかに表示輝度が高いかが
映像品位を決定するからである。逆に，比較的暗い環境
下では，色再現性効果がより高い実施例２〜４の指向性
散乱ホログラムから適宜選択すると良い。暗い環境下で
は，輝度が比較的低くても映像を容易に視認できる一
方，色あいの変化も目立ちやすいからである。

【００８４】（実施例６）本例は，図１８，図１９に示
すごとく，１枚の感光材４に下記の第１原版１０１と第
２原版１０２を記録することにより，ホログラムスクリ
ーン１０を形成した例である。上記第１原版１０１は，
斜め上方から入射する入射光を回折・散乱する。上記第
２原版１０２は，上記入射光の一部をその入射方向を中
心に所定の角度範囲で散乱して透過させると共に，上記
入射光の他の一部を直進透過させる。即ち，上記第１原
版１０１は，実施例２における本体ホログラム１１と同
様の機能を有し（図２），上記第２原版１０２は，実施
例２における指向性散乱ホログラム１２と同様の機能を
有する（図３）。

【００８５】上記ホログラムスクリーン１０を作製する
に当っては，図１８に示すごとく，上記感光材４に，上
記第１原版１０１及び第２原版１０２を，この順序で積
層する。そして，上記第１原版１０１及び第２原版１０
２側から参照光６を入射させ，上記第１原版１０１と第
２原版１０２とを上記感光材４に多重記録する。これに
より，上記ホログラムスクリーン１０を作製する。その
他は，実施例１，２と同様である。

【００８６】上記ホログラムスクリーン１は，上述のご
とく，実施例１における本体ホログラム１１及び指向性
散乱ホログラム１２とそれぞれ同様の機能を有する上記
第１原版１０１及び第２原版１０２を，上記感光材４に
多重記録してなる。従って，上記ホログラムスクリーン
１０は，上記本体ホログラム１１と上記指向性散乱ホロ
グラム１２とが多重記録されている状態と同様の状態で
ある。それ故，上記ホログラムスクリーン１０は，上記
実施例１のホログラムスクリーン１と同様の作用効果を
奏する。

【００８７】また，上記ホログラムスクリーン１０は，
１枚の感光材４に２つの原版を記録してなるため，図１
９に示すごとく，１枚の部材で構成することができる。
それ故，上記ホログラムスクリーン１０を量産する際に
は，その工数を低減することができると共に，製造コス
トを低減することができる。また，本体ホログラム１１
と指向性散乱ホログラム１２とを積層する場合に比べ，
構成部材による光の吸収が低減するので，透明性を高く
することができる。その他，実施例１と同様の作用効果
を有する。

【００８８】上記各実施例においては，斜め上方から映
像光を投射するホログラムスクリーンの例を示したが，
斜め下方から映像光を投射するホログラムスクリーンに
も本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における，ホログラムスクリーンの説
明図。

【図２】実施例１における，本体ホログラムの説明図。

【図３】実施例１における，指向性散乱ホログラムの説
明図。

【図４】実施例１における，白色光を指向性散乱ホログ
ラムへ入射した際の，出射角による出射光の強度分布を
示す線図。

【図５】図４の一部を拡大した線図。

【図６】実験例１における，スクリーンゲインの測定方
法の説明図。

【図７】実施例２における，指向性散乱ホログラムの作
製方法の説明図。

【図８】実施例２における，指向性散乱フィルムの斜視
説明図。

【図９】実施例２における，指向性散乱フィルムの側面
説明図。

【図１０】実施例２における，指向性散乱フィルムの正
面説明図。

【図１１】実施例２における，指向性散乱ホログラムの
露光光学系の説明図。

【図１２】実施例３における，指向性散乱ホログラムの
作製方法の説明図。

【図１３】実施例４における，指向性散乱ホログラムの
作製方法の説明図。

【図１４】実施例４における，ルーバフィルムの説明
図。

【図１５】実施例４における，ルーバフィルムによる作
用効果の説明図。

【図１６】実施例５における，指向性散乱ホログラムの
作製方法の説明図。

【図１７】実施例５における，反射拡散体の断面説明
図。

【図１８】実施例６における，ホログラムスクリーンの
作製方法の説明図。

【図１９】実施例６における，ホログラムスクリーンの
説明図。

【図２０】従来例における，ホログラム素子の露光光学
系の説明図。

【図２１】従来例における，白色光を指向性散乱フィル
ムへ入射した際の，出射角による出射光の強度分布を示
す線図。

【図２２】従来例における，出射光の強度分布の測定方
法を表す説明図。

【符号の説明】

１，１０．．．ホログラムスクリーン，１１．．．本体ホログラム，１２．．．指向性散乱ホログラム，２．．．映像投射装置，３．．．映像光，４．．．感光材，５．．．拡散体，６．．．参照光，

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像投射装置によって投射された映像光
を回折・散乱することにより映像を表示するホログラム
スクリーンにおいて，該ホログラムスクリーンは，斜め
上方又は下方から入射する映像光を回折・散乱する本体
ホログラムと，該本体ホログラムの映像投射装置側に配
置され，上記映像光の一部をその入射方向を中心に所定
の角度範囲で散乱して透過させると共に，上記映像光の
他の一部を直進透過させる指向性散乱ホログラムとを有
することを特徴とするホログラムスクリーン。
【請求項２】請求項１において，上記指向性散乱ホロ
グラムは，上記映像光の２０〜７０％を散乱し，８０〜
３０％を直進透過させることを特徴とするホログラムス
クリーン。
【請求項３】請求項１又は２において，上記指向性散
乱ホログラムは，上記映像光を入射方向に対して±５°
以上散乱させることを特徴とするホログラムスクリー
ン。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項において，
上記指向性散乱ホログラムは，感光材と拡散体とを重ね
て配置した後，参照光を，上記拡散体側からその法線と
所定角度をなして入射させ，上記拡散体を透過させると
共に拡散させて拡散光とし，該拡散光によって上記感光
材を露光することにより作製されたものであることを特
徴とするホログラムスクリーン。
【請求項５】請求項４において，上記拡散体は，所定
の上下角度範囲からの入射光のみを拡散し，それ以外の
角度からの入射光は直進透過する指向性散乱フィルムで
あり，上記所定の上下角度範囲は，上記ホログラムスク
リーン全面への映像光の入射角度を全て含むことを特徴
とするホログラムスクリーン。
【請求項６】請求項４において，上記拡散体はスリガ
ラスであることを特徴とするホログラムスクリーン。
【請求項７】請求項４において，上記拡散体は，スリ
ガラスと該スリガラスよりも上記感光材側に配置したル
ーバフィルムとを積層してなることを特徴とするホログ
ラムスクリーン。
【請求項８】請求項７において，上記ルーバフィルム
は，１０°以上のルーバ角を有することを特徴とするホ
ログラムスクリーン。
【請求項９】請求項１〜３のいずれか一項において，
上記指向性散乱ホログラムは，ハーフミラーコーティン
グ層を形成したハーフミラー面と，該ハーフミラー面の
反対側の面においてスリガラス状層とミラーコーティン
グ層とを形成した拡散ミラー面とを有する反射拡散体
を，上記ハーフミラー面を感光材に向けると共に傾斜さ
せて配置した後，参照光を，上記反射拡散体のハーフミ
ラー面側からその法線に対して斜めに入射させ，該参照
光の一部を上記ハーフミラー面において反射させて非拡
散光として上記感光材に入射させると共に，上記参照光
の他の一部を上記拡散ミラー面において散乱反射させて
散乱光として上記感光材に入射させ，上記非拡散光と上
記拡散光とを上記感光材上において干渉させて該感光材
を露光することにより作製されたものであることを特徴
とするホログラムスクリーン。
【請求項１０】映像投射装置によって投射された映像
光を回折・散乱することにより映像を表示するホログラ
ムスクリーンにおいて，上記ホログラムスクリーンは，
斜め上方又は下方から入射する入射光を回折・散乱する
第１原版と，上記入射光の一部をその入射方向を中心に
所定の角度範囲で散乱して透過させると共に，上記入射
光の他の一部を直進透過させる第２原版とを，感光材に
積層し，上記第１原版及び第２原版側から参照光を入射
させ，上記第１原版と第２原版とを上記感光材に多重記
録することにより作製されたものであることを特徴とす
るホログラムスクリーン。
【請求項１１】請求項１０において，上記第２原版
は，上記入射光の１０〜８０％を散乱し，９０〜２０％
を直進透過させることを特徴とするホログラムスクリー
ン。
【請求項１２】請求項１０又は１１において，上記第
２原版は，上記入射光を入射方向に対して±５°以上散
乱させることを特徴とするホログラムスクリーン。