JP4666543B2 - 反射型ホログラムスクリーン - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、反射型ホログラムスクリーンに関し、特に、広い視域がとれて明るい投影表示用の反射型ホログラムスクリーンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型ホログラムを用いた反射型ホログラムスクリーンが種々提案されている（例えば、特開平８−２０２２４８号、特開平９−３４０１５号）。これらは、スクリーンの拡散性を得るため、拡散光と参照光の干渉により反射型ホログラムを記録している。また、カラー表示を可能にするために、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の多層記録したり多重記録をしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の反射型ホログラムスクリーンにおいては、反射ホログラム自体が散乱型であるので、記録されている干渉縞が単一の体積型の干渉縞でないため、回折効率が低下してしまう問題がある。また、ＲＧＢをそれぞれ別の層に記録する場合（多層記録）には、作製に手間がかかりコストアップになる問題がある。一方、１層に多重記録する場合には、十分な回折効率が得られない問題がある。
【０００４】
本発明は従来技術のこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、広い視域がとれかつ明るい投影表示用の反射型ホログラムスクリーンを提供することがである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の反射型ホログラムスクリーンは、反射型体積ホログラムからなり、集光性あるいは発散性を持たず、干渉縞がホログラム面に平行に記録されていて、反射回折する波長が異なる微小な要素ホログラムが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムと、その入射側に配置され、斜め方向から入射した光を正面方向のある角度範囲内へ散乱するホログラム透過散乱層とからなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、反射型ホログラムスクリーンが、反射型体積ホログラムからなり、集光性あるいは発散性を持たず、干渉縞がホログラム面に平行に記録されていて、反射回折する波長が異なる微小な要素ホログラムが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムと、その入射側に配置され、斜め方向から入射した光を正面方向のある角度範囲内へ散乱するホログラム透過散乱層とからなるので、広い視域内でスクリーン面を明るく観察でき、かつ、色再現性の良い投影表示用の反射型スクリーンを得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に基づく反射型ホログラムスクリーンとそれを用いた投影表示装置を実施例に基づいて説明する。
【００１２】
本発明の第１の反射型ホログラムスクリーンの基本要素を構成する反射型ホログラム１は、図２（ａ）に平面図、図２（ｂ）に断面図を示すように、微小な要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなるものであって、これら要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは体積型反射ホログラムからなっている。その中、赤色反射回折ホログラム要素１Ｒは入射角θ1 の所定方向から入射する白色光１１中の赤色波長成分λR 及びその近傍の波長の光のみを特定方向に回折する反射型ホログラムからなり、緑色反射回折ホログラム要素１Ｇはその白色光１１中の緑色波長成分λG 及びその近傍の波長の光のみを同じ特定方向に回折する反射型ホログラムからなり、青色反射回折ホログラム要素１Ｂはその白色光１１中の青色波長成分λB 及びその近傍の波長の光のみを同じ特定方向に回折する反射型ホログラムからなるものである。そのため、反射型ホログラム１に入射角θ1 で白色光１１が入射すると、要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからはそれぞれ波長λR の赤色光、波長λG の緑色光、波長λB の青色光が同じ特定の方向に回折されるが、各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが微小であるため、全体の回折光１２はその回折方向から見ると白色に見えるものであり、したがって、反射型ホログラム１の面も白色に見えるものである。そして、各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、集光あるいは発散することなく回折する単純なブラッグ格子状の干渉縞からなる反射型体積ホログラムからなる。なお、このような反射型ホログラム１の作製方法については後で触れる。
【００１３】
このように、反射回折波長を面積分割してなり集光性あるいは発散性を有さない反射型ホログラム１の入射側に透過散乱板を配置することにより、本発明に基づく第１の投影表示用の反射型ホログラムスクリーンが構成される。その実施例を以下に説明する。
【００１４】
図１はこの実施例の投影表示用の反射型ホログラムスクリーンの構成と作用を説明するための図であり、上記のような集光性あるいは発散性を持たず反射回折する波長が異なる要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが面積分割してアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラム１の入射側に、すりガラスあるいは乳白色板のような透過散乱板２を配置することにより、本発明の１実施例の反射型ホログラムスクリーン３Ａが構成されている。このような反射型ホログラムスクリーン３Ａに所定の斜めの入射角θ1 で白色の投影光１１が入射すると、透過散乱板２である程度の散乱角内に散乱し、次いで、その散乱光は反射型ホログラム１の各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの平行な干渉縞で波長選択を受けると同時にその干渉縞に対して略正反射される方向に回折され、その回折光は透過散乱板２で再度散乱される。したがって、この反射型ホログラムスクリーン３Ａにおいては、遠方の観察者の眼Ｅがこの散乱角範囲内にあるかぎり、全ての要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの３つ色全ての散乱光を観察することができる。したがって、図２の反射型ホログラム１単体に比べてより広い視域内で反射型ホログラムスクリーン３Ａを白色に観察することができる。ただし、この反射型ホログラムスクリーン３Ａの構成においては、すりガラスや乳白色板は等方方向に散乱し、また、吸収もあるため、光の損失が多くなり、ある程度明るさが犠牲になる可能性がある。
【００１５】
そこで、次の図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）の実施例においては、反射型ホログラム１の入射側に配置する透過散乱板として指向性を持つホログラム透過散乱板を配置し、散乱方向を制限することにより、より明るい反射型ホログラムスクリーンとなる。以下、順に説明する。
【００１６】
図３（ａ）、（ｂ）は反射型ホログラム１を構成する要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの干渉縞がホログラム面に平行に記録されている反射型ホログラム１ａの場合であり、このような場合、白色の投影光１１が直接入射すると、回折光は正反射方向に回折される。その場合に、図３（ａ）においては、所定の入射角で入射する投影光１１はホログラム透過散乱板４ａで回折されずに透過し、その透過光は反射型ホログラム１ａの各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで波長選択を受けると同時に正反射方向へ回折され、その回折光はホログラム透過散乱板４ａで正面方向のある角度範囲内へ散乱するように回折される。したがって、このような反射型ホログラムスクリーン３Ｂによると、正面方向の散乱光の角度範囲内で明るく広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００１７】
また、図３（ｂ）においては、所定の入射角で入射する白色の投影光１１はまずホログラム透過散乱板４ｂである角度範囲内へ散乱するように回折され、その回折光は反射型ホログラム１ａの各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで波長選択を受けると同時に正反射方向へ回折され、その回折光はホログラム透過散乱板４ｂで正面方向へ散乱するように再度回折される。したがって、このような反射型ホログラムスクリーン３Ｃによると、正面方向の散乱光の角度範囲内で明るく広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００１８】
次に、図４（ａ）、（ｂ）は反射型ホログラム１を構成する要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの干渉縞がホログラム面に対して傾いて記録されており、白色の投影光１１が直接入射すると、回折光は正面方向に回折される反射型ホログラム１ｂの場合である。この場合に、図４（ａ）においては、所定の入射角で入射する投影光１１はホログラム透過散乱板４ｃで回折されずに透過し、その透過光は反射型ホログラム１ｂの各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで波長選択を受けると同時に正面方向へ回折され、その回折光はホログラム透過散乱板４ｃで正面方向のある角度範囲内へ散乱するように回折される。したがって、このような反射型ホログラムスクリーン３Ｄによると、正面方向の散乱光の角度範囲内で明るく広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００１９】
また、図４（ｂ）においては、所定の入射角で入射する投影光１１はホログラム透過散乱板４ｄである角度範囲内へ散乱するように回折され、その回折光は反射型ホログラム１ｂの各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで波長選択を受けると同時に正面方向を中心にある角度範囲内に回折され、その回折光はホログラム透過散乱板４ｄで正面方向へ散乱するように再度回折される。したがって、このような反射型ホログラムスクリーン３Ｅによると、正面方向の散乱光の角度範囲内で明るく広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００２０】
このように、反射型ホログラム１ａ、１ｂの入射側に配置されるホログラム透過散乱板４ａ〜４ｄは若干の回折特性の差はあるが、集光性も発散性もない要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからなる反射型ホログラム１ａ、１ｂの入射側に配置することにより、所定の制限された角度範囲内にそれぞれの波長成分を損失なく明るく回折することができ広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンを構成することができる。
【００２１】
なお、以上のような回折特性を持つホログラム透過散乱板４ａ〜４ｄは、例えば図５に示したような配置で撮影することにより作製できる。図５（ａ）の場合は、図３（ａ）、（ｂ）に示した特性のホログラム透過散乱板４ａ、４ｂを作製するための配置であり、フォトポリマー等のホログラム感光材料２０に面して間隔をおいてガラスあるいは乳白色板のような透過散乱板２を略平行に配置し、透過散乱板２の裏面側から所定波長の照明光２１で照明し、透過散乱板２の透過側に散乱光２２を発生させ、その散乱光２２を物体光としてホログラム感光材料２０の１面に入射させる。同時に、投影光１１の入射角と同じ入射角で可干渉な参照光２３を同じ側からホログラム感光材料２０に入射させてその物体光２２と参照光２３を干渉させて記録する。この場合、ホログラム感光材料２０中に記録されたホログラムの再生照明光の入射角の角度依存性が高い場合に、図３（ａ）のホログラム透過散乱板４ａとなり、相対的にその角度依存性が低い場合に、図３（ｂ）のホログラム透過散乱板４ｂとなる。
【００２２】
図５（ｂ）の場合は、図４（ａ）、（ｂ）に示した特性のホログラム透過散乱板４ｃ、４ｄを作製するための配置であり、フォトポリマー等のホログラム感光材料２０に面して間隔をおいてガラスあるいは乳白色板のような透過散乱板２を略平行に配置し、透過散乱板２の裏面に略垂直に所定波長の照明光２１を入射させ、透過散乱板２で散乱された散乱光２４と透過散乱板２で散乱を受けずに透過した透過光２５とを同時にホログラム感光材料２０に入射させ、その散乱光２４と透過光２５と干渉させて記録する。この場合、ホログラム感光材料２０中に記録されたホログラムの再生照明光の入射角の角度依存性が高い場合に、図４（ａ）のホログラム透過散乱板４ｃとなり、相対的にその角度依存性が低い場合に、図４（ｂ）のホログラム透過散乱板４ｄとなる。
【００２３】
次に、本発明に基づく第２の投影表示用の反射型ホログラムスクリーンについて説明する。この第２の反射型ホログラムスクリーンは、集光性あるいは発散性を持ち反射回折する波長が異なる要素ホログラムが面積分割してアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラム単体からなるものである。図６に、その１実施例の反射型ホログラムスクリーン１３の断面図を示す。この反射型ホログラムスクリーン１３は、微小なＲ、Ｇ、Ｂ三原色の要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなるものであって、これら要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは体積型反射ホログラムからなっている。この中、赤色反射回折ホログラム要素１３Ｒは入射角θ1 の所定方向から入射する白色光１１中の赤色波長成分λR 及びその近傍の波長の光のみを特定方向に回折する反射型ホログラムからなり、同様に緑色反射回折ホログラム要素１３Ｇは、緑色波長成分λG 及びその近傍の波長の光のみを回折するものであり、青色反射回折ホログラム要素１３Ｂは、青色波長成分λB 及びその近傍の波長の光のみを回折するものである。ただし、それらのホログラム要素からの反射回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、図６に示すように、略同じ距離の焦点位置に集光するものである。すなわち、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂはそれぞれ赤色波長λR 、緑色波長λG 、青色波長λB を選択的に回折すると共に集光性の回折特性を持つ体積型反射ホログラムからなるものである。そのため、所定の入射角θ1 で白色の投影光１１が入射すると、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂで回折された対応する色の波長成分の回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは一旦集光し、その後、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの径と焦点距離で決まる立体角α内に均一に発散してゆくので、遠方の観察者の眼Ｅがこの角度範囲内にあるかぎり、全ての要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂからの３つ色全ての表示光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを観察することができることになる。したがって、図２の反射型ホログラム１単体に比べてより広い視域内で反射型ホログラムスクリーン１３を白色に観察することができる。しかも、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂには単一の体積型の干渉縞しか記録されていないので高い回折効率となり、明るい反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００２４】
ところで、図６の場合は、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂで回折された回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、一旦集光した後発散するものであったが、各要素ホログラムを発散性の回折特性を持つ体積型反射ホログラムからなるものとしても同様の特性のものを得ることができる。その場合の反射型ホログラムスクリーンの断面図を図７に示す。この反射型ホログラムスクリーン１４は、微小なＲ、Ｇ、Ｂ三原色の要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなるものであって、これら要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは体積型反射ホログラムからなっている。この中、赤色反射回折ホログラム要素１４Ｒは入射角θ1 の所定方向から入射する白色光１１中の赤色波長成分λR 及びその近傍の波長の光のみを特定方向に回折する反射型ホログラムからなり、同様に緑色反射回折ホログラム要素１４Ｇは、緑色波長成分λG 及びその近傍の波長の光のみを回折するものであり、青色反射回折ホログラム要素１４Ｂは、青色波長成分λB 及びその近傍の波長の光のみを回折するものである。そして、これらのホログラム要素からの反射回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、図７に示すように、略同じ距離の焦点位置から発散する発散性の回折特性を持つ体積型反射ホログラムからなるものである。そのため、所定の入射角θ1 で白色の投影光１１が入射すると、各要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂで回折された対応する色の波長成分の回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、それらの径と焦点距離で決まる立体角α内に均一に発散してゆくので、遠方の観察者の眼Ｅがこの角度範囲内にあるかぎり、全ての要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂからの３つ色全ての表示光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを観察することができることになる。したがって、図２の反射型ホログラム１単体に比べてより広い視域内で反射型ホログラムスクリーン１４を白色に観察することができる。しかも、各要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂには単一の体積型の干渉縞しか記録されていないので高い回折効率となり、明るい反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００２５】
図６、図７のような、集光性あるいは発散性で異なる波長の光を選択的に反射回折する要素ホログラムがアレー状に周期的に配置されている反射型ホログラムスクリーン１３、１４を作製するには、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すような配置で撮影すればよい。図８（ａ）において、フォトポリマー等の厚みのあるホログラム感光材料２０の表面側から、まず入射角θ1 で波長λR の平行光３１を入射させると共に、その裏面側からその平行光３１と可干渉な平行光３２を集光レンズ３３を介して集光光３２’として入射させ、平行光３１と集光光３２’とを感光材料２０中で干渉させて記録する。ただし、この記録の際、集光レンズ３３は、作製する反射型ホログラムスクリーン１３の赤色反射回折ホログラム要素１３Ｒの位置に対応するようにアレー状に配置しておき、それ以外には平行光３２が入射しないように、集光レンズ３３間に遮光マスク３４を配置しておく。また、表面側から入射する平行光３１も、作製する反射型ホログラムスクリーン１３の赤色反射回折ホログラム要素１３Ｒの領域以外には入射しないように、感光材料２０の表面側に遮光マスク３４’を配置しておく。
【００２６】
このようにして赤色反射回折ホログラム要素１３Ｒを記録し、次に、集光レンズ３３、遮光マスク３４、３４’を１つのホログラム要素分移動して、今度は平行光３１と平行光３２の波長をλG に変更して同様にして緑色反射回折ホログラム要素１３Ｇを記録し、さらに、同様にして、平行光３１と平行光３２の波長をλB に変更して青色反射回折ホログラム要素１３Ｂを記録することにより、図６の集光性で異なる波長の光を選択的に反射回折するホログラム要素１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂがアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムスクリーン１３が得られる。
【００２７】
図８（ｂ）は、図７の発散性で異なる波長の光を選択的に反射回折するホログラム要素１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂがアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムスクリーン１４を撮影するための配置を示す図であり、図８（ａ）との違いは、ホログラム感光材料２０の裏面側から入射させた平行光３２を集光レンズ３３を介して一旦集光させた後に発散光３２”として入射させる点だけであり、その他は図８（ａ）の場合と同様であり、同様にして図７の発散性で異なる波長の光を選択的に反射回折するホログラム要素１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂがアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムスクリーン１４が得られる。
【００２８】
なお、図８（ａ）又は（ｂ）の配置において、集光レンズ３３を省いて、平行光３１と平行光３２の波長を順次λR 、λG 、λB と変更して１つのホログラム要素分移動しながら同様に記録することにより、図２の、集光性あるいは発散性を持たず反射回折する波長が異なる要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが面積分割してアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラム１を作製することができる。
【００２９】
ところで、図１の反射型体積ホログラムからなる要素ホログラムのアレーからなる反射型ホログラム１と、その入射側に配置されたすりガラスあるいは乳白色板のような透過散乱板２とからなる反射型ホログラムスクリーン３Ａは、反射型ホログラム１及び透過散乱板２を透過した光は散乱されるため、反射型ホログラムスクリーン３Ａを通してその背後にある物体あるいは画像を明瞭に見ることはできないが、図３、図４、図６、図７に示した１枚又は２枚の体積型ホログラムからなる反射型ホログラムスクリーン３Ｂ〜３Ｅ、１３、１４の場合は、回折波長以外の波長は何ら散乱されずに透過するので、これら反射型ホログラムスクリーンの背後にある物体あるいは画像を表示像と重畳して見ることができる。したがって、このような反射型ホログラムスクリーンは、窓、ショーウインドウ等のガラスの代わりに、あるいは、その上に貼り付けて用いることにより、投影画像を表示させながら、窓の内外又は、ショーウインドウ内の景色、物品等も同時に見せることができるものとなる。
【００３０】
さて、本発明は、以上のような、集光性も発散性もなく異なる波長の光を選択的に反射回折する微小なホログラム要素がアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラム１、１ａ、１ｂとその入射側に透過散乱板２、４ａ〜４ｄが配置されて構成された反射型ホログラムスクリーン３Ａ〜３Ｅ、及び、集光性あるいは発散性で異なる波長の光を選択的に反射回折する微小なホログラム要素がアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムスクリーン１３、１４を用いる投影表示装置を含むものである。その１例の構成を図９に模式的に示す。図９においては、反射型ホログラムスクリーンとして、図１の構成の反射型ホログラムスクリーン３Ａを用いるものとしているが、その代わりに、図３、図４、図６、図７に示した反射型ホログラムスクリーン３Ｂ〜３Ｅ、１３、１４の何れかのものを用いてもよい。この配置において、投影表示装置４０を含み、この投影表示装置４０は、投影レンズ４１と、液晶表示装置のような画像表示装置４２と、その画像表示装置４２を背面あるいは前面側から照明する照明光源４３（図９の場合は、画像表示装置４２を背面から照明する照明光源）とからなり、画像表示装置４２の表示面に表示された画像を入射角θ1 近傍の入射角で反射型ホログラムスクリーン３Ａ上に投影して結像させる。この投影像は、反射型ホログラムスクリーン３Ａの略正面方向の観察者の眼Ｅによって観察される。
【００３１】
前記したように、本発明の反射型ホログラムスクリーン３Ａ等は広い視域で明るい投影像が得られるので、反射型ホログラムスクリーン３Ａの正面方向の広い範囲で画像表示装置４２に表示された画像を明るく観察できる。
【００３２】
なお、画像表示装置４２の表示がＲ、Ｇ、Ｂ三原色の画素の集合からなる場合に、反射型ホログラムスクリーン３Ａのスクリーン面に投影された１画素内に、反射型ホログラムスクリーンを構成する要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ（１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ；１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ）の相互に隣接する少なくとも３つの要素ホログラムが入るように、投影表示装置４０の倍率を選ぶか、画像表示装置４２の画素の寸法を選ぶか、あるいは、反射型ホログラムスクリーン３Ａの要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの寸法を選ぶ必要がある。この関係を満足しない場合は、投影画像を色再現性良く観察することができなくなる恐れがある。
【００３３】
なお、図９の投影表示装置４０は単板式のカラー画像投影装置としたが、もちろん、三板式のカラー画像投影装置の場合も同様である。
【００３４】
以上、本発明の反射型ホログラムスクリーン及びそれを用いた投影表示装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の反射型ホログラムスクリーンによると、反射型ホログラムスクリーンが、反射型体積ホログラムからなり、集光性あるいは発散性を持たず、干渉縞がホログラム面に平行に記録されていて、反射回折する波長が異なる微小な要素ホログラムが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムと、その入射側に配置され、斜め方向から入射した光を正面方向のある角度範囲内へ散乱するホログラム透過散乱層とからなるので、広い視域内でスクリーン面を明るく観察でき、かつ、色再現性の良い投影表示用の反射型スクリーンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく１実施例の投影表示用の反射型ホログラムスクリーンの構成と作用を説明するための図である。
【図２】図１の反射型ホログラムスクリーンの基本要素を構成する反射型ホログラムの平面図と断面図である。
【図３】本発明に基づいてホログラム透過散乱板を用いた反射型ホログラムスクリーンの構成と作用を説明するための図である。
【図４】本発明に基づいてホログラム透過散乱板を用いた反射型ホログラムスクリーンの別の実施例の構成と作用を示す図である。
【図５】図３と図４で用いているホログラム透過散乱板を作製するための配置を示す図である。
【図６】本発明に基づく反射型ホログラムスクリーンの別の実施例の断面図である。
【図７】本発明に基づく反射型ホログラムスクリーンのさらに別の実施例の断面図である。
【図８】図６、図７の反射型ホログラムスクリーンを作製するための配置を示す図である。
【図９】本発明の反射型ホログラムスクリーンを用いる投影表示装置の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
Ｅ…観察者の眼
１、１ａ、１ｂ…反射型ホログラム
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ…要素ホログラム
２…透過散乱板（すりガラス、乳白色板）
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ…反射型ホログラムスクリーン
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…ホログラム透過散乱板
１１…投影光
１２…回折光
１３…反射型ホログラムスクリーン
１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ…要素ホログラム
１４…反射型ホログラムスクリーン
１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ…要素ホログラム
２０…ホログラム感光材料
２１…照明光
２２…散乱光（物体光）
２３…参照光
２４…散乱光
２５…透過光
３１…平行光
３２…平行光
３２’…集光光
３２”…発散光
３３…集光レンズ
３４、３４’…遮光マスク
４０…投影表示装置
４１…投影レンズ
４２…画像表示装置
４３…照明光源
本発明は、反射型ホログラムスクリーンに関し、特に、広い視域がとれて明るい投影表示用の反射型ホログラムスクリーンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型ホログラムを用いた反射型ホログラムスクリーンが種々提案されている（例えば、特開平８−２０２２４８号、特開平９−３４０１５号）。これらは、スクリーンの拡散性を得るため、拡散光と参照光の干渉により反射型ホログラムを記録している。また、カラー表示を可能にするために、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の多層記録したり多重記録をしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の反射型ホログラムスクリーンにおいては、反射ホログラム自体が散乱型であるので、記録されている干渉縞が単一の体積型の干渉縞でないため、回折効率が低下してしまう問題がある。また、ＲＧＢをそれぞれ別の層に記録する場合（多層記録）には、作製に手間がかかりコストアップになる問題がある。一方、１層に多重記録する場合には、十分な回折効率が得られない問題がある。
【０００４】
本発明は従来技術のこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、広い視域がとれかつ明るい投影表示用の反射型ホログラムスクリーンを提供することがである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の反射型ホログラムスクリーンは、反射型体積ホログラムからなり、集光性あるいは発散性を持たず、干渉縞がホログラム面に平行に記録されていて、反射回折する波長が異なる微小な要素ホログラムが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムと、その入射側に配置され、斜め方向から入射した光を正面方向のある角度範囲内へ散乱するホログラム透過散乱層とからなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、反射型ホログラムスクリーンが、反射型体積ホログラムからなり、集光性あるいは発散性を持たず、干渉縞がホログラム面に平行に記録されていて、反射回折する波長が異なる微小な要素ホログラムが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムと、その入射側に配置され、斜め方向から入射した光を正面方向のある角度範囲内へ散乱するホログラム透過散乱層とからなるので、広い視域内でスクリーン面を明るく観察でき、かつ、色再現性の良い投影表示用の反射型スクリーンを得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に基づく反射型ホログラムスクリーンとそれを用いた投影表示装置を実施例に基づいて説明する。
【００１２】
本発明の第１の反射型ホログラムスクリーンの基本要素を構成する反射型ホログラム１は、図２（ａ）に平面図、図２（ｂ）に断面図を示すように、微小な要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなるものであって、これら要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは体積型反射ホログラムからなっている。その中、赤色反射回折ホログラム要素１Ｒは入射角θ1 の所定方向から入射する白色光１１中の赤色波長成分λR 及びその近傍の波長の光のみを特定方向に回折する反射型ホログラムからなり、緑色反射回折ホログラム要素１Ｇはその白色光１１中の緑色波長成分λG 及びその近傍の波長の光のみを同じ特定方向に回折する反射型ホログラムからなり、青色反射回折ホログラム要素１Ｂはその白色光１１中の青色波長成分λB 及びその近傍の波長の光のみを同じ特定方向に回折する反射型ホログラムからなるものである。そのため、反射型ホログラム１に入射角θ1 で白色光１１が入射すると、要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからはそれぞれ波長λR の赤色光、波長λG の緑色光、波長λB の青色光が同じ特定の方向に回折されるが、各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが微小であるため、全体の回折光１２はその回折方向から見ると白色に見えるものであり、したがって、反射型ホログラム１の面も白色に見えるものである。そして、各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、集光あるいは発散することなく回折する単純なブラッグ格子状の干渉縞からなる反射型体積ホログラムからなる。なお、このような反射型ホログラム１の作製方法については後で触れる。
【００１３】
このように、反射回折波長を面積分割してなり集光性あるいは発散性を有さない反射型ホログラム１の入射側に透過散乱板を配置することにより、本発明に基づく第１の投影表示用の反射型ホログラムスクリーンが構成される。その実施例を以下に説明する。
【００１４】
図１はこの実施例の投影表示用の反射型ホログラムスクリーンの構成と作用を説明するための図であり、上記のような集光性あるいは発散性を持たず反射回折する波長が異なる要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが面積分割してアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラム１の入射側に、すりガラスあるいは乳白色板のような透過散乱板２を配置することにより、本発明の１実施例の反射型ホログラムスクリーン３Ａが構成されている。このような反射型ホログラムスクリーン３Ａに所定の斜めの入射角θ1 で白色の投影光１１が入射すると、透過散乱板２である程度の散乱角内に散乱し、次いで、その散乱光は反射型ホログラム１の各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの平行な干渉縞で波長選択を受けると同時にその干渉縞に対して略正反射される方向に回折され、その回折光は透過散乱板２で再度散乱される。したがって、この反射型ホログラムスクリーン３Ａにおいては、遠方の観察者の眼Ｅがこの散乱角範囲内にあるかぎり、全ての要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの３つ色全ての散乱光を観察することができる。したがって、図２の反射型ホログラム１単体に比べてより広い視域内で反射型ホログラムスクリーン３Ａを白色に観察することができる。ただし、この反射型ホログラムスクリーン３Ａの構成においては、すりガラスや乳白色板は等方方向に散乱し、また、吸収もあるため、光の損失が多くなり、ある程度明るさが犠牲になる可能性がある。
【００１５】
そこで、次の図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）の実施例においては、反射型ホログラム１の入射側に配置する透過散乱板として指向性を持つホログラム透過散乱板を配置し、散乱方向を制限することにより、より明るい反射型ホログラムスクリーンとなる。以下、順に説明する。
【００１６】
図３（ａ）、（ｂ）は反射型ホログラム１を構成する要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの干渉縞がホログラム面に平行に記録されている反射型ホログラム１ａの場合であり、このような場合、白色の投影光１１が直接入射すると、回折光は正反射方向に回折される。その場合に、図３（ａ）においては、所定の入射角で入射する投影光１１はホログラム透過散乱板４ａで回折されずに透過し、その透過光は反射型ホログラム１ａの各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで波長選択を受けると同時に正反射方向へ回折され、その回折光はホログラム透過散乱板４ａで正面方向のある角度範囲内へ散乱するように回折される。したがって、このような反射型ホログラムスクリーン３Ｂによると、正面方向の散乱光の角度範囲内で明るく広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００１７】
また、図３（ｂ）においては、所定の入射角で入射する白色の投影光１１はまずホログラム透過散乱板４ｂである角度範囲内へ散乱するように回折され、その回折光は反射型ホログラム１ａの各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで波長選択を受けると同時に正反射方向へ回折され、その回折光はホログラム透過散乱板４ｂで正面方向へ散乱するように再度回折される。したがって、このような反射型ホログラムスクリーン３Ｃによると、正面方向の散乱光の角度範囲内で明るく広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００１８】
次に、図４（ａ）、（ｂ）は反射型ホログラム１を構成する要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの干渉縞がホログラム面に対して傾いて記録されており、白色の投影光１１が直接入射すると、回折光は正面方向に回折される反射型ホログラム１ｂの場合である。この場合に、図４（ａ）においては、所定の入射角で入射する投影光１１はホログラム透過散乱板４ｃで回折されずに透過し、その透過光は反射型ホログラム１ｂの各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで波長選択を受けると同時に正面方向へ回折され、その回折光はホログラム透過散乱板４ｃで正面方向のある角度範囲内へ散乱するように回折される。したがって、このような反射型ホログラムスクリーン３Ｄによると、正面方向の散乱光の角度範囲内で明るく広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００１９】
また、図４（ｂ）においては、所定の入射角で入射する投影光１１はホログラム透過散乱板４ｄである角度範囲内へ散乱するように回折され、その回折光は反射型ホログラム１ｂの各要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで波長選択を受けると同時に正面方向を中心にある角度範囲内に回折され、その回折光はホログラム透過散乱板４ｄで正面方向へ散乱するように再度回折される。したがって、このような反射型ホログラムスクリーン３Ｅによると、正面方向の散乱光の角度範囲内で明るく広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００２０】
このように、反射型ホログラム１ａ、１ｂの入射側に配置されるホログラム透過散乱板４ａ〜４ｄは若干の回折特性の差はあるが、集光性も発散性もない要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからなる反射型ホログラム１ａ、１ｂの入射側に配置することにより、所定の制限された角度範囲内にそれぞれの波長成分を損失なく明るく回折することができ広い視域を有する反射型ホログラムスクリーンを構成することができる。
【００２１】
なお、以上のような回折特性を持つホログラム透過散乱板４ａ〜４ｄは、例えば図５に示したような配置で撮影することにより作製できる。図５（ａ）の場合は、図３（ａ）、（ｂ）に示した特性のホログラム透過散乱板４ａ、４ｂを作製するための配置であり、フォトポリマー等のホログラム感光材料２０に面して間隔をおいてガラスあるいは乳白色板のような透過散乱板２を略平行に配置し、透過散乱板２の裏面側から所定波長の照明光２１で照明し、透過散乱板２の透過側に散乱光２２を発生させ、その散乱光２２を物体光としてホログラム感光材料２０の１面に入射させる。同時に、投影光１１の入射角と同じ入射角で可干渉な参照光２３を同じ側からホログラム感光材料２０に入射させてその物体光２２と参照光２３を干渉させて記録する。この場合、ホログラム感光材料２０中に記録されたホログラムの再生照明光の入射角の角度依存性が高い場合に、図３（ａ）のホログラム透過散乱板４ａとなり、相対的にその角度依存性が低い場合に、図３（ｂ）のホログラム透過散乱板４ｂとなる。
【００２２】
図５（ｂ）の場合は、図４（ａ）、（ｂ）に示した特性のホログラム透過散乱板４ｃ、４ｄを作製するための配置であり、フォトポリマー等のホログラム感光材料２０に面して間隔をおいてガラスあるいは乳白色板のような透過散乱板２を略平行に配置し、透過散乱板２の裏面に略垂直に所定波長の照明光２１を入射させ、透過散乱板２で散乱された散乱光２４と透過散乱板２で散乱を受けずに透過した透過光２５とを同時にホログラム感光材料２０に入射させ、その散乱光２４と透過光２５と干渉させて記録する。この場合、ホログラム感光材料２０中に記録されたホログラムの再生照明光の入射角の角度依存性が高い場合に、図４（ａ）のホログラム透過散乱板４ｃとなり、相対的にその角度依存性が低い場合に、図４（ｂ）のホログラム透過散乱板４ｄとなる。
【００２３】
次に、本発明に基づく第２の投影表示用の反射型ホログラムスクリーンについて説明する。この第２の反射型ホログラムスクリーンは、集光性あるいは発散性を持ち反射回折する波長が異なる要素ホログラムが面積分割してアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラム単体からなるものである。図６に、その１実施例の反射型ホログラムスクリーン１３の断面図を示す。この反射型ホログラムスクリーン１３は、微小なＲ、Ｇ、Ｂ三原色の要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなるものであって、これら要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは体積型反射ホログラムからなっている。この中、赤色反射回折ホログラム要素１３Ｒは入射角θ1 の所定方向から入射する白色光１１中の赤色波長成分λR 及びその近傍の波長の光のみを特定方向に回折する反射型ホログラムからなり、同様に緑色反射回折ホログラム要素１３Ｇは、緑色波長成分λG 及びその近傍の波長の光のみを回折するものであり、青色反射回折ホログラム要素１３Ｂは、青色波長成分λB 及びその近傍の波長の光のみを回折するものである。ただし、それらのホログラム要素からの反射回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、図６に示すように、略同じ距離の焦点位置に集光するものである。すなわち、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂはそれぞれ赤色波長λR 、緑色波長λG 、青色波長λB を選択的に回折すると共に集光性の回折特性を持つ体積型反射ホログラムからなるものである。そのため、所定の入射角θ1 で白色の投影光１１が入射すると、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂで回折された対応する色の波長成分の回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは一旦集光し、その後、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの径と焦点距離で決まる立体角α内に均一に発散してゆくので、遠方の観察者の眼Ｅがこの角度範囲内にあるかぎり、全ての要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂからの３つ色全ての表示光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを観察することができることになる。したがって、図２の反射型ホログラム１単体に比べてより広い視域内で反射型ホログラムスクリーン１３を白色に観察することができる。しかも、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂには単一の体積型の干渉縞しか記録されていないので高い回折効率となり、明るい反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００２４】
ところで、図６の場合は、各要素ホログラム１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂで回折された回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、一旦集光した後発散するものであったが、各要素ホログラムを発散性の回折特性を持つ体積型反射ホログラムからなるものとしても同様の特性のものを得ることができる。その場合の反射型ホログラムスクリーンの断面図を図７に示す。この反射型ホログラムスクリーン１４は、微小なＲ、Ｇ、Ｂ三原色の要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなるものであって、これら要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは体積型反射ホログラムからなっている。この中、赤色反射回折ホログラム要素１４Ｒは入射角θ1 の所定方向から入射する白色光１１中の赤色波長成分λR 及びその近傍の波長の光のみを特定方向に回折する反射型ホログラムからなり、同様に緑色反射回折ホログラム要素１４Ｇは、緑色波長成分λG 及びその近傍の波長の光のみを回折するものであり、青色反射回折ホログラム要素１４Ｂは、青色波長成分λB 及びその近傍の波長の光のみを回折するものである。そして、これらのホログラム要素からの反射回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、図７に示すように、略同じ距離の焦点位置から発散する発散性の回折特性を持つ体積型反射ホログラムからなるものである。そのため、所定の入射角θ1 で白色の投影光１１が入射すると、各要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂで回折された対応する色の波長成分の回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、それらの径と焦点距離で決まる立体角α内に均一に発散してゆくので、遠方の観察者の眼Ｅがこの角度範囲内にあるかぎり、全ての要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂからの３つ色全ての表示光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを観察することができることになる。したがって、図２の反射型ホログラム１単体に比べてより広い視域内で反射型ホログラムスクリーン１４を白色に観察することができる。しかも、各要素ホログラム１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂには単一の体積型の干渉縞しか記録されていないので高い回折効率となり、明るい反射型ホログラムスクリーンとなる。
【００２５】
図６、図７のような、集光性あるいは発散性で異なる波長の光を選択的に反射回折する要素ホログラムがアレー状に周期的に配置されている反射型ホログラムスクリーン１３、１４を作製するには、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すような配置で撮影すればよい。図８（ａ）において、フォトポリマー等の厚みのあるホログラム感光材料２０の表面側から、まず入射角θ1 で波長λR の平行光３１を入射させると共に、その裏面側からその平行光３１と可干渉な平行光３２を集光レンズ３３を介して集光光３２’として入射させ、平行光３１と集光光３２’とを感光材料２０中で干渉させて記録する。ただし、この記録の際、集光レンズ３３は、作製する反射型ホログラムスクリーン１３の赤色反射回折ホログラム要素１３Ｒの位置に対応するようにアレー状に配置しておき、それ以外には平行光３２が入射しないように、集光レンズ３３間に遮光マスク３４を配置しておく。また、表面側から入射する平行光３１も、作製する反射型ホログラムスクリーン１３の赤色反射回折ホログラム要素１３Ｒの領域以外には入射しないように、感光材料２０の表面側に遮光マスク３４’を配置しておく。
【００２６】
このようにして赤色反射回折ホログラム要素１３Ｒを記録し、次に、集光レンズ３３、遮光マスク３４、３４’を１つのホログラム要素分移動して、今度は平行光３１と平行光３２の波長をλG に変更して同様にして緑色反射回折ホログラム要素１３Ｇを記録し、さらに、同様にして、平行光３１と平行光３２の波長をλB に変更して青色反射回折ホログラム要素１３Ｂを記録することにより、図６の集光性で異なる波長の光を選択的に反射回折するホログラム要素１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂがアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムスクリーン１３が得られる。
【００２７】
図８（ｂ）は、図７の発散性で異なる波長の光を選択的に反射回折するホログラム要素１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂがアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムスクリーン１４を撮影するための配置を示す図であり、図８（ａ）との違いは、ホログラム感光材料２０の裏面側から入射させた平行光３２を集光レンズ３３を介して一旦集光させた後に発散光３２”として入射させる点だけであり、その他は図８（ａ）の場合と同様であり、同様にして図７の発散性で異なる波長の光を選択的に反射回折するホログラム要素１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂがアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムスクリーン１４が得られる。
【００２８】
なお、図８（ａ）又は（ｂ）の配置において、集光レンズ３３を省いて、平行光３１と平行光３２の波長を順次λR 、λG 、λB と変更して１つのホログラム要素分移動しながら同様に記録することにより、図２の、集光性あるいは発散性を持たず反射回折する波長が異なる要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが面積分割してアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラム１を作製することができる。
【００２９】
ところで、図１の反射型体積ホログラムからなる要素ホログラムのアレーからなる反射型ホログラム１と、その入射側に配置されたすりガラスあるいは乳白色板のような透過散乱板２とからなる反射型ホログラムスクリーン３Ａは、反射型ホログラム１及び透過散乱板２を透過した光は散乱されるため、反射型ホログラムスクリーン３Ａを通してその背後にある物体あるいは画像を明瞭に見ることはできないが、図３、図４、図６、図７に示した１枚又は２枚の体積型ホログラムからなる反射型ホログラムスクリーン３Ｂ〜３Ｅ、１３、１４の場合は、回折波長以外の波長は何ら散乱されずに透過するので、これら反射型ホログラムスクリーンの背後にある物体あるいは画像を表示像と重畳して見ることができる。したがって、このような反射型ホログラムスクリーンは、窓、ショーウインドウ等のガラスの代わりに、あるいは、その上に貼り付けて用いることにより、投影画像を表示させながら、窓の内外又は、ショーウインドウ内の景色、物品等も同時に見せることができるものとなる。
【００３０】
さて、本発明は、以上のような、集光性も発散性もなく異なる波長の光を選択的に反射回折する微小なホログラム要素がアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラム１、１ａ、１ｂとその入射側に透過散乱板２、４ａ〜４ｄが配置されて構成された反射型ホログラムスクリーン３Ａ〜３Ｅ、及び、集光性あるいは発散性で異なる波長の光を選択的に反射回折する微小なホログラム要素がアレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムスクリーン１３、１４を用いる投影表示装置を含むものである。その１例の構成を図９に模式的に示す。図９においては、反射型ホログラムスクリーンとして、図１の構成の反射型ホログラムスクリーン３Ａを用いるものとしているが、その代わりに、図３、図４、図６、図７に示した反射型ホログラムスクリーン３Ｂ〜３Ｅ、１３、１４の何れかのものを用いてもよい。この配置において、投影表示装置４０を含み、この投影表示装置４０は、投影レンズ４１と、液晶表示装置のような画像表示装置４２と、その画像表示装置４２を背面あるいは前面側から照明する照明光源４３（図９の場合は、画像表示装置４２を背面から照明する照明光源）とからなり、画像表示装置４２の表示面に表示された画像を入射角θ1 近傍の入射角で反射型ホログラムスクリーン３Ａ上に投影して結像させる。この投影像は、反射型ホログラムスクリーン３Ａの略正面方向の観察者の眼Ｅによって観察される。
【００３１】
前記したように、本発明の反射型ホログラムスクリーン３Ａ等は広い視域で明るい投影像が得られるので、反射型ホログラムスクリーン３Ａの正面方向の広い範囲で画像表示装置４２に表示された画像を明るく観察できる。
【００３２】
なお、画像表示装置４２の表示がＲ、Ｇ、Ｂ三原色の画素の集合からなる場合に、反射型ホログラムスクリーン３Ａのスクリーン面に投影された１画素内に、反射型ホログラムスクリーンを構成する要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ（１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ；１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ）の相互に隣接する少なくとも３つの要素ホログラムが入るように、投影表示装置４０の倍率を選ぶか、画像表示装置４２の画素の寸法を選ぶか、あるいは、反射型ホログラムスクリーン３Ａの要素ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの寸法を選ぶ必要がある。この関係を満足しない場合は、投影画像を色再現性良く観察することができなくなる恐れがある。
【００３３】
なお、図９の投影表示装置４０は単板式のカラー画像投影装置としたが、もちろん、三板式のカラー画像投影装置の場合も同様である。
【００３４】
以上、本発明の反射型ホログラムスクリーン及びそれを用いた投影表示装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の反射型ホログラムスクリーンによると、反射型ホログラムスクリーンが、反射型体積ホログラムからなり、集光性あるいは発散性を持たず、干渉縞がホログラム面に平行に記録されていて、反射回折する波長が異なる微小な要素ホログラムが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムと、その入射側に配置され、斜め方向から入射した光を正面方向のある角度範囲内へ散乱するホログラム透過散乱層とからなるので、広い視域内でスクリーン面を明るく観察でき、かつ、色再現性の良い投影表示用の反射型スクリーンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく１実施例の投影表示用の反射型ホログラムスクリーンの構成と作用を説明するための図である。
【図２】図１の反射型ホログラムスクリーンの基本要素を構成する反射型ホログラムの平面図と断面図である。
【図３】本発明に基づいてホログラム透過散乱板を用いた反射型ホログラムスクリーンの構成と作用を説明するための図である。
【図４】本発明に基づいてホログラム透過散乱板を用いた反射型ホログラムスクリーンの別の実施例の構成と作用を示す図である。
【図５】図３と図４で用いているホログラム透過散乱板を作製するための配置を示す図である。
【図６】本発明に基づく反射型ホログラムスクリーンの別の実施例の断面図である。
【図７】本発明に基づく反射型ホログラムスクリーンのさらに別の実施例の断面図である。
【図８】図６、図７の反射型ホログラムスクリーンを作製するための配置を示す図である。
【図９】本発明の反射型ホログラムスクリーンを用いる投影表示装置の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
Ｅ…観察者の眼
１、１ａ、１ｂ…反射型ホログラム
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ…要素ホログラム
２…透過散乱板（すりガラス、乳白色板）
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ…反射型ホログラムスクリーン
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…ホログラム透過散乱板
１１…投影光
１２…回折光
１３…反射型ホログラムスクリーン
１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ…要素ホログラム
１４…反射型ホログラムスクリーン
１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ…要素ホログラム
２０…ホログラム感光材料
２１…照明光
２２…散乱光（物体光）
２３…参照光
２４…散乱光
２５…透過光
３１…平行光
３２…平行光
３２’…集光光
３２”…発散光
３３…集光レンズ
３４、３４’…遮光マスク
４０…投影表示装置
４１…投影レンズ
４２…画像表示装置
４３…照明光源
Claims (1)
- 反射型体積ホログラムからなり、集光性あるいは発散性を持たず、干渉縞がホログラム面に平行に記録されていて、反射回折する波長が異なる微小な要素ホログラムが１次元あるいは２次元アレー状に周期的に配置されてなる反射型ホログラムと、その入射側に配置され、斜め方向から入射した光を正面方向のある角度範囲内へ散乱するホログラム透過散乱層とからなることを特徴とする反射型ホログラムスクリーン。
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