JP5945932B2 - Optical module, illumination device, projection device, and projection-type image display device - Google Patents

Optical module, illumination device, projection device, and projection-type image display device Download PDF

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Description

本発明は、入射したコヒーレント光を回折する光学素子を備え、とりわけ、入射したコヒーレント光に起因する光学素子の温度上昇を抑制することができる光学モジュールに関する。また本発明は、光学モジュールを備えた照明装置、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 optical module that includes an optical element that diffracts incident coherent light, and in particular, can suppress an increase in temperature of the optical element due to incident coherent light. The present invention also relates to an illuminating device, a projection device, and a projection-type image display device including an optical module.

スクリーン上に光を投射して映像表示を行う投射型映像表示装置は、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。このような投射型映像表示装置の基本原理は、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)などの空間光変調器を利用して、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というものである。例えば、高圧水銀ランプなどの白色光源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光学式プロジェクタが知られている。   Various types of projection-type image display devices that display images by projecting light onto a screen have been proposed, including commercially available products called “optical projectors”. The basic principle of such a projection-type image display device is to use a spatial light modulator such as a liquid crystal micro display or DMD (Digital Micromirror Device) to generate an original two-dimensional image. A two-dimensional image is enlarged and projected on a screen using a projection optical system. For example, an optical projector is known in which a white light source such as a high-pressure mercury lamp is used to illuminate a spatial light modulator such as a liquid crystal display, and an obtained modulated image is enlarged and projected onto a screen by a lens.

ところでDMDなどの空間光変調器においては、全ての光が利用されるわけではなく、一部の光は空間光変調器や光学素子によって熱として吸収される。このような発熱は、高い光束密度を有する光が用いられる場合により顕著になる。   By the way, in a spatial light modulator such as a DMD, not all light is used, and a part of the light is absorbed as heat by the spatial light modulator and the optical element. Such heat generation becomes more prominent when light having a high luminous flux density is used.

光の吸収に起因する発熱が生じる場合であっても、空間光変調器の特性や信頼性が劣化することを防ぐため、様々な方法が提案されている。例えば特許文献1において、DMDなどの空間光変調器のうち光が入射する面とは反対側の面に設けられ、空間光変調器における発熱を吸熱する受熱部と、受熱部を冷却する冷却手段と、空間光変調器を保持する保持金具と、空間光変調器および保持金具に貼り付けられる熱伝導シートと、熱伝導シートの熱を放出するための熱拡散板および冷却部と、を備えた冷却装置が提案されている。   Various methods have been proposed to prevent deterioration of the characteristics and reliability of the spatial light modulator even when heat is generated due to light absorption. For example, in Patent Document 1, a spatial light modulator such as a DMD is provided on a surface opposite to a surface on which light is incident, and a heat receiving unit that absorbs heat generated in the spatial light modulator, and a cooling unit that cools the heat receiving unit And a metal fitting for holding the spatial light modulator, a heat conductive sheet attached to the spatial light modulator and the metal fitting, and a heat diffusing plate and a cooling unit for releasing the heat of the heat conductive sheet. Cooling devices have been proposed.

ところで、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。このような問題に対処するため、レーザ光源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。   By the way, a high-intensity discharge lamp such as a high-pressure mercury lamp has a relatively short life, and when used in an optical projector or the like, it is necessary to frequently replace the lamp. 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. In order to cope with such a problem, a method using a coherent light source such as a laser light source 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である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、文献「Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006」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 coherent light such as laser light. When speckle is generated on a screen, it is observed as a spotted brightness unevenness and observed. 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, the document “Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006” provides a detailed theoretical discussion of speckle generation.

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。例えば特許文献2には、空間光変調器を照明する照明装置として、ホログラム記録媒体と、ホログラム記録媒体上を走査するように、ホログラム記録媒体にコヒーレント光を照射する照射装置と、を備えた照明装置が提案されている。特許文献2においては、このような照明装置を用いて空間光変調器を照明することにより、ホログラム記録媒体から空間光変調器上の個々の点に到達する回折光の入射角度を時間とともに変化させることができる。これによって、スペックルを低減することが可能となる。   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, Patent Literature 2 discloses an illumination device that illuminates a spatial light modulator and includes a hologram recording medium and an irradiation device that irradiates the hologram recording medium with coherent light so as to scan the hologram recording medium. A device has been proposed. In Patent Document 2, by illuminating the spatial light modulator using such an illuminating device, the incident angle of diffracted light that reaches each point on the spatial light modulator from the hologram recording medium is changed with time. be able to. As a result, speckle can be reduced.

ホログラム記録媒体の干渉縞が記録される記録層は、一般に、ガラスなどの支持体上に感光性組成物を塗布することにより形成される。また記録層の上には、特許文献3に記載されているように、ガラスやフィルムなどが保護部材として設けられる。   The recording layer on which the interference fringes of the hologram recording medium are recorded is generally formed by applying a photosensitive composition on a support such as glass. On the recording layer, as described in Patent Document 3, glass or a film is provided as a protective member.

特開2011−170013号公報JP 2011-170013 A 特許第4816819号公報Japanese Patent No. 4816819 特開平6−301322号公報JP-A-6-301322

Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006

ホログラム記録媒体を支持するガラスや、ホログラム記録媒体を保護するガラスやフィルムなどの部材は通常、高い放熱特性を有する部材ではない。従って、ホログラム記録媒体に対して高い光束密度を有する光が照射されると、光が照射された領域の温度が高くなり、この結果、ホログラム記録媒体における光の回折特性が影響を受けてしまうことが考えられる。   Members such as glass for supporting the hologram recording medium and glass or film for protecting the hologram recording medium are usually not members having high heat dissipation characteristics. Therefore, when the hologram recording medium is irradiated with light having a high luminous flux density, the temperature of the irradiated area becomes high, and as a result, the light diffraction characteristics of the hologram recording medium are affected. Can be considered.

本発明は、このような課題を効果的に解決し得る光学モジュール、照明装置、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。   An object of the present invention is to provide an optical module, an illumination device, a projection device, and a projection-type image display device that can effectively solve such problems.

本発明による光学モジュールは、
内部を冷媒が流動する透明容器と、
前記透明容器を経由して前記冷媒を循環させると共に、前記冷媒を冷却する冷媒循環装置と、
前記透明容器内の前記冷媒中に配置され、前記透明容器の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体を有する光学素子と、を備える。
The optical module according to the present invention comprises:
A transparent container in which the refrigerant flows;
A refrigerant circulation device for circulating the refrigerant through the transparent container and cooling the refrigerant;
An optical element having a hologram recording medium disposed in the refrigerant in the transparent container and diffracting coherent light incident from the outside of the transparent container.

本発明による光学モジュールにおいて、
前記光学素子は、
前記ホログラム記録媒体のコヒーレント光が入射する側に配置された第1の透明基板と、
前記ホログラム記録媒体のコヒーレント光が入射する側とは反対側に配置された第2の透明基板と、
前記ホログラム記録媒体が前記冷媒に接触しないように、前記ホログラム記録媒体、前記第1の透明基板および前記第2の透明基板の端部を覆うシール部材と、を有してもよい。
In the optical module according to the present invention,
The optical element is
A first transparent substrate disposed on the side on which the coherent light of the hologram recording medium is incident;
A second transparent substrate disposed on the opposite side of the hologram recording medium from which the coherent light is incident;
You may have a sealing member which covers the edge part of the said hologram recording medium, a said 1st transparent substrate, and a said 2nd transparent substrate so that the said hologram recording medium may not contact the said refrigerant | coolant.

本発明による光学モジュールにおいて、
前記冷媒は、フッ素系液体、フッ素系不活性液体、シリコーンオイル、有機溶媒、液状脂肪酸、アルコールおよび水の何れかを含んでもよい。
In the optical module according to the present invention,
The refrigerant may include any one of a fluorinated liquid, a fluorinated inert liquid, silicone oil, an organic solvent, a liquid fatty acid, alcohol and water.

本発明による照明装置は、
内部を冷媒が流動する透明容器と、前記透明容器を経由して前記冷媒を循環させると共に、前記冷媒を冷却する冷媒循環装置と、前記透明容器内の前記冷媒中に配置され、前記透明容器の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体を有する光学素子と、を有する光学モジュールと、
コヒーレント光が前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記透明容器の外側から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、
任意の瞬間に前記照射装置によってコヒーレント光を照射されている前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上の領域は、前記ホログラム記録媒体の一部である。
The lighting device according to the present invention comprises:
A transparent container in which a refrigerant flows, a refrigerant circulation device that circulates the refrigerant through the transparent container and cools the refrigerant, and the refrigerant in the transparent container are disposed in the transparent container. An optical element having a hologram recording medium that diffracts coherent light incident from the outside, and an optical module,
An irradiation device for irradiating the optical element from the outside of the transparent container so that the coherent light scans the hologram recording medium of the optical element; and
A region on the hologram recording medium of the optical element that is irradiated with coherent light by the irradiation device at an arbitrary moment is a part of the hologram recording medium.

本発明による照明装置において、前記照射装置から前記光学素子の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、前記ホログラム記録媒体で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う前記透明容器の外側の領域を照明するように、前記透明容器と前記冷媒と前記第1及び第2の透明基板との屈折率が設定されていると共に前記照射装置および前記光学モジュールが配置されていてもよい。   In the illumination device according to the present invention, the coherent light incident on each position of the hologram recording medium of the optical element from the irradiation device is diffracted by the hologram recording medium and overlaps each other at least partially. A refractive index of the transparent container, the coolant, and the first and second transparent substrates may be set and the irradiation device and the optical module may be disposed so as to illuminate the region.

本発明による投射装置は、
照明装置と、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置された空間光変調器と、を備え、
前記照明装置は、
内部を冷媒が流動する透明容器と、前記透明容器を経由して前記冷媒を循環させると共に、前記冷媒を冷却する冷媒循環装置と、前記透明容器内の前記冷媒中に配置され、前記透明容器の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体を有する光学素子と、を有する光学モジュールと、
コヒーレント光が前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記透明容器の外側から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、を有し、
任意の瞬間に前記照射装置によってコヒーレント光を照射されている前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上の領域は、前記ホログラム記録媒体の一部である。
The projection apparatus according to the present invention
A lighting device;
A spatial light modulator disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device,
The lighting device includes:
A transparent container in which a refrigerant flows, a refrigerant circulation device that circulates the refrigerant through the transparent container and cools the refrigerant, and the refrigerant in the transparent container are disposed in the transparent container. An optical element having a hologram recording medium that diffracts coherent light incident from the outside, and an optical module,
An irradiation device for irradiating the optical element from the outside of the transparent container so that coherent light scans the hologram recording medium of the optical element;
A region on the hologram recording medium of the optical element that is irradiated with coherent light by the irradiation device at an arbitrary moment is a part of the hologram recording medium.

本発明による第1の投射型映像表示装置は、
照明装置と、前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置された空間光変調器と、を有する投射装置と、
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、
前記照明装置は、
内部を冷媒が流動する透明容器と、前記透明容器を経由して前記冷媒を循環させると共に、前記冷媒を冷却する冷媒循環装置と、前記透明容器内の前記冷媒中に配置され、前記透明容器の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体を有する光学素子と、を有する光学モジュールと、
コヒーレント光が前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記透明容器の外側から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、を有し、
任意の瞬間に前記照射装置によってコヒーレント光を照射されている前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上の領域は、前記ホログラム記録媒体の一部である。
A first projection display apparatus according to the present invention is:
A projection device comprising: an illumination device; and a spatial light modulator disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device;
A screen on which a modulated image obtained on the spatial light modulator is projected,
The lighting device includes:
A transparent container in which a refrigerant flows, a refrigerant circulation device that circulates the refrigerant through the transparent container and cools the refrigerant, and the refrigerant in the transparent container are disposed in the transparent container. An optical element having a hologram recording medium that diffracts coherent light incident from the outside, and an optical module,
An irradiation device for irradiating the optical element from the outside of the transparent container so that coherent light scans the hologram recording medium of the optical element;
A region on the hologram recording medium of the optical element that is irradiated with coherent light by the irradiation device at an arbitrary moment is a part of the hologram recording medium.

本発明による第2の投射型映像表示装置は、
照明装置と、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置されたスクリーンと、を備え、
前記照明装置は、
内部を冷媒が流動する透明容器と、前記透明容器を経由して前記冷媒を循環させると共に、前記冷媒を冷却する冷媒循環装置と、前記透明容器内の前記冷媒中に配置され、前記透明容器の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体を有する光学素子と、を有する光学モジュールと、
コヒーレント光が前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記透明容器の外側から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、を有し、
任意の瞬間に前記照射装置によってコヒーレント光を照射されている前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上の領域は、前記ホログラム記録媒体の一部である。
A second projection type video display device according to the present invention is:
A lighting device;
A screen disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device,
The lighting device includes:
A transparent container in which a refrigerant flows, a refrigerant circulation device that circulates the refrigerant through the transparent container and cools the refrigerant, and the refrigerant in the transparent container are disposed in the transparent container. An optical element having a hologram recording medium that diffracts coherent light incident from the outside, and an optical module,
An irradiation device for irradiating the optical element from the outside of the transparent container so that coherent light scans the hologram recording medium of the optical element;
A region on the hologram recording medium of the optical element that is irradiated with coherent light by the irradiation device at an arbitrary moment is a part of the hologram recording medium.

本発明によれば、ホログラム記録媒体における発熱を適切に放出することができる。   According to the present invention, heat generated in the hologram recording medium can be appropriately released.

図1は、本発明による一実施の形態のうちの基本形態を説明するための図であって、基本形態の一具体例としての照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a basic form of an embodiment according to the present invention, and shows a schematic configuration of a lighting device, a projection apparatus, and a projection type video display apparatus as one specific example of the basic form. FIG. 図2は、図1に示された照明装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the illumination device illustrated in FIG. 1. 図3は、図2の照明装置の光学素子をなすホログラム記録媒体を作製するための露光方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an exposure method for producing a hologram recording medium that forms an optical element of the illumination device of FIG. 図4は、図3の露光方法を経て作製されたホログラム記録媒体の作用を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the hologram recording medium manufactured through the exposure method of FIG. 図5は、図1に示された照明装置の作用を説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view for explaining the operation of the lighting apparatus shown in FIG. 図6は、光学素子の断面図および光学素子の一側の平面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical element and a plan view of one side of the optical element. 図7は、光学モジュールを示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the optical module. 図8は、光学素子の一変形例を説明するための図であって、光学素子を対応する被照明領域とともに示す平面図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a modification of the optical element, and is a plan view showing the optical element together with a corresponding illuminated region. 図9は、本発明による一実施の形態のうちの基本形態を応用した応用形態を説明するための図であって、応用形態の一具体例としての照明装置、投射装置および投射型映像表示装置の概略構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an application form to which the basic form of one embodiment according to the present invention is applied, and is a lighting device, a projection apparatus, and a projection type video display apparatus as specific examples of the application form It is a figure which shows schematic structure of these.

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9は、本発明の一実施の形態に係る光学素子、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7を参照して、一実施の形態に係る光学素子、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8と図9を適宜参照しながら、一実施の形態に係る光学素子、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. 1-9 is a figure for demonstrating the optical element which concerns on one embodiment of this invention, an illuminating device, a projection apparatus, a projection type video display apparatus, and its modification. Among these, with reference to FIGS. 1-7, the optical element which concerns on one Embodiment, an illuminating device, a projection apparatus, and a projection type video display apparatus are demonstrated. Thereafter, an example of a modification to the optical element, the illumination device, the projection device, and the projection type video display device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9 as appropriate.

〔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7を参照して説明する。
〔Constitution〕
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 video display device 10 shown in FIG. 1 includes a screen 15 and a projection device 20 that projects video light including coherent light. The projection device 20 includes an illuminating device 40 that illuminates the illuminated region LZ located on the virtual plane with coherent light, and a spatial light modulator that is disposed at a position overlapping the illuminated region LZ and that is illuminated with the coherent light by the illuminating device 40. 30 and a projection optical system 25 that projects the coherent light from the spatial light modulator 30 onto the screen 15.

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 light modulator 30, for example, a transmissive liquid crystal microdisplay can be used. In this case, the spatial light modulator 30 illuminated in a planar shape by the illumination device 40 selects and transmits coherent light for each pixel, thereby forming a modulated image on the screen of the display that forms the spatial light modulator 30. Will come to be. The modulated image (video light) thus obtained is projected onto the screen 15 at the same magnification or scaled by the projection optical system 25. As a result, the modulated image is displayed on the screen 15 at the same magnification or scaled (usually enlarged), and the observer can observe the image.

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。   As the spatial light modulator 30, a reflective micro display can be used. In this case, a modulated image is formed by the reflected light from the spatial light modulator 30, the surface on which the spatial light modulator 30 is irradiated with coherent light from the illumination device 40, and the image light that forms the modulated image from the spatial light modulator 30. The surface where the lead is the same surface. When such reflected light is used, a MEMS element such as a DMD (Digital Micromirror Device) can be used as the spatial light modulator 30.

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 light modulator 30 has the same shape and size as the illuminated region LZ irradiated with the coherent light by the illumination device 40. In this case, it is because the coherent light from the illuminating device 40 can be used with high utilization efficiency for displaying the image on the screen 15.

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、スクリーン15に関して投射装置20と同じ側から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を透過したコヒーレント光によって表示される映像を、スクリーン15に関して投射装置20とは反対の側から観察することになる。   The screen 15 may be configured as a transmissive screen or may be configured as a reflective screen. When the screen 15 is configured as a reflective screen, the observer observes an image displayed by the coherent light reflected by the screen 15 from the same side as the projection device 20 with respect to the screen 15. On the other hand, when the screen 15 is configured as a transmission screen, the observer observes the image displayed by the coherent light transmitted through the screen 15 from the side opposite to the projection device 20 with respect to the screen 15. .

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 screen 15 is diffused and recognized as an image by the observer. At this time, the coherent light projected on the screen interferes by diffusion and causes speckle. However, in the projection display apparatus 10 described here, the illumination apparatus 40 described below illuminates the illuminated area LZ on which the spatial light modulator 30 is superimposed with coherent light that changes in angle with time. It is like that. More specifically, the illuminating device 40 described below illuminates the illuminated region LZ with diffused light composed of coherent light, and the incident angle of this diffused light changes over time. As a result, the diffusion pattern of the coherent light on the screen 15 also changes with time, and speckles generated by the diffusion of the coherent light are temporally superimposed and become inconspicuous. Hereinafter, such an illuminating device 40 will be described in more detail.

図1および図2に示された照明装置40は、入射したコヒーレント光を回折して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を含む光学モジュール70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。   The illumination device 40 shown in FIGS. 1 and 2 includes an optical module 70 including an optical element 50 that diffracts incident coherent light and directs the traveling direction of the coherent light toward the illuminated region LZ, and the coherent light to the optical element 50. And an irradiating device 60 for irradiating.

光学モジュール70は、さらに、冷媒循環装置(チラー)71と、冷媒循環チューブ72,73と、透明容器74と、を含む。詳細には後述するが、透明容器74の内部に、ホログラム記録媒体55を冷却するための冷媒75が満たされている。透明容器74は、内部を冷媒75が流動するようになっている。そして、冷媒循環装置71は、冷媒循環チューブ72、透明容器74の冷媒流入口74a、透明容器74、透明容器74の冷媒流出口74b、および、冷媒循環チューブ73をこの順に経由して冷媒75を循環させると共に、冷媒75を冷却する。   The optical module 70 further includes a refrigerant circulation device (chiller) 71, refrigerant circulation tubes 72 and 73, and a transparent container 74. As will be described in detail later, the transparent container 74 is filled with a refrigerant 75 for cooling the hologram recording medium 55. The transparent container 74 is configured such that the refrigerant 75 flows inside. The refrigerant circulation device 71 passes the refrigerant 75 through the refrigerant circulation tube 72, the refrigerant inlet 74a of the transparent container 74, the transparent container 74, the refrigerant outlet 74b of the transparent container 74, and the refrigerant circulation tube 73 in this order. While circulating, the refrigerant 75 is cooled.

なお光学素子50および光学素子50の各構成要素に関する以下の説明において、「一側」は、照射装置60からのコヒーレント光が入射する側を意味しており、「他側」は、一側の反対側を意味している。図1において、光学素子50の一側の面が符号50aで示されており、また光学素子50の他側の面が符号50bで示されている。   In the following description of the optical element 50 and each component of the optical element 50, “one side” means a side on which coherent light from the irradiation device 60 is incident, and “other side” means one side. Means the other side. In FIG. 1, the surface on one side of the optical element 50 is indicated by reference numeral 50a, and the surface on the other side of the optical element 50 is indicated by reference numeral 50b.

光学素子50は、光拡散素子乃至光拡散要素として機能するホログラム記録媒体55、とりわけ、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、透明容器74内の冷媒75中に配置されている。光学素子50は、光学素子50の一側の面50aを構成する第1の透明基板51と、透明容器74の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体55と、接着層52と、光学素子50の他側の面50bを構成する第2の透明基板53と、ホログラム記録媒体55、接着層52、第1の透明基板51および第2の透明基板53の端部を覆うシール部材56と、を有する。第1の透明基板51は、ホログラム記録媒体55のコヒーレント光が入射する側、即ち一側に配置されている。第2の透明基板53は、接着層52を介して、ホログラム記録媒体55のコヒーレント光が入射する側とは反対側、即ち他側に配置されている。なお、「ホログラム記録媒体」とは、ホログラムが記録されている媒体のことである。   The optical element 50 includes a hologram recording medium 55 that functions as a light diffusing element or a light diffusing element, in particular, a hologram recording medium 55 that can reproduce the image 5 of the scattering plate 6. In the illustrated example, the optical element 50 is disposed in the refrigerant 75 in the transparent container 74. The optical element 50 includes a first transparent substrate 51 constituting one surface 50a of the optical element 50, a hologram recording medium 55 that diffracts coherent light incident from the outside of the transparent container 74, an adhesive layer 52, an optical layer A second transparent substrate 53 constituting the other surface 50 b of the element 50, a sealing member 56 covering the hologram recording medium 55, the adhesive layer 52, the first transparent substrate 51, and the second transparent substrate 53. Have. The first transparent substrate 51 is arranged on the side on which the coherent light of the hologram recording medium 55 is incident, that is, one side. The second transparent substrate 53 is disposed on the opposite side to the side on which the coherent light of the hologram recording medium 55 enters, that is, the other side, with the adhesive layer 52 interposed therebetween. The “hologram recording medium” is a medium on which a hologram is recorded.

透明容器74、冷媒75及び第1の透明基板51は、十分な透光性を有する材料から構成されている。このため、透明容器74の外部から光学素子50に入射する光の大半は、透明容器74、冷媒75及び第1の透明基板51を透過してホログラム記録媒体55に到達する。   The transparent container 74, the refrigerant 75, and the first transparent substrate 51 are made of a material having sufficient translucency. For this reason, most of the light incident on the optical element 50 from the outside of the transparent container 74 passes through the transparent container 74, the refrigerant 75, and the first transparent substrate 51 and reaches the hologram recording medium 55.

光学素子50の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 hologram recording medium 55 of the optical element 50 can receive the coherent light emitted from the irradiation device 60 as the reproduction illumination light La, and can diffract the coherent light with high efficiency. In particular, the hologram recording medium 55 can reproduce the image 5 of the scattering plate 6 by diffracting coherent light incident on each position, in other words, each minute region that should be called each point. ing.

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、任意の瞬間に、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の表面全域の一部分となっており、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 irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with the coherent light so that the coherent light of the hologram recording medium 55 scans the hologram recording medium 55 of the optical element 50. Therefore, the region on the hologram recording medium 55 that is irradiated with the coherent light by the irradiation device 60 at an arbitrary moment is a part of the entire surface of the hologram recording medium 55, and in particular, in the illustrated example, is called a point. It is a very small area.

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。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、ホログラム記録媒体55で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う透明容器74の外側の領域を照明する。とりわけここで説明する形態では、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は、それぞれ、ホログラム記録媒体55で回折されて同一の被照明領域LZを照明するようになっている。より詳細には、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)、同一の被照明領域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の各構成要素のうち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 irradiation device 60 and scanned on the hologram recording medium 55 is diffracted by the hologram recording medium 55 at each position (each point or each region (hereinafter the same)) on the hologram recording medium 55. Incidence is made at an incident angle that satisfies the conditions. The coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 illuminates a region outside the transparent container 74 that is diffracted by the hologram recording medium 55 and overlaps at least partially. In particular, in the embodiment described here, the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 is diffracted by the hologram recording medium 55 to illuminate the same illuminated region LZ. . More specifically, as shown in FIG. 2, the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 is superimposed on the illuminated region LZ to reproduce the image 5 of the scattering plate 6. It has become. That is, the coherent light that has entered the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 is diffused (expanded) by the optical element 50 and enters the same illuminated area LZ. 2 and FIGS. 4 and 5 to be described later, in order to clarify the function of the hologram recording medium 55, the components other than the hologram recording medium 55 among the components of the optical element 50 are described. Omitted.

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 hologram recording medium 55 that enables the diffraction action of such coherent light. As shown in FIG. 3, the hologram recording medium 55 is manufactured by using the scattered light from the actual scattering plate 6 as the object light Lo. FIG. 3 shows a state in which the hologram photosensitive material 58 having photosensitivity that forms the hologram recording medium 55 is exposed to the reference light Lr and the object light Lo, which are coherent light beams having coherence with each other. ,It is shown.

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 photosensitive material 58. In the example shown in FIG. 3, the laser light that forms the reference light Lr is incident on the condensing element 7 as a parallel light beam parallel to the optical axis of the condensing element 7. The reference light Lr passes through the condensing element 7, so that it is shaped (converted) into a convergent light beam from the parallel light beam so far, and is incident on the hologram photosensitive material 58. At this time, the focal position FP of the convergent light beam Lr is at a position beyond the hologram photosensitive material 58. In other words, the hologram photosensitive material 58 is disposed between the condensing element 7 and the focal position FP of the convergent light beam Lr collected by the condensing element 7.

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 photosensitive material 58 as scattered light from a scattering plate 6 made of, for example, opal glass. Here, since the hologram recording medium 55 to be manufactured is a reflection type, the object light Lo is incident on the hologram photosensitive material 58 from the surface opposite to the reference light Lr. The object light Lo needs to have coherency with the reference light Lr. Therefore, for example, laser light oscillated from the same laser light source can be divided, and one of the divided lights can be used as the reference light Lr and the other can be used as the object light Lo.

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参照光Lr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 scattering plate 6 is incident on and scattered by the scattering plate 6, and the scattered light transmitted through the scattering plate 6 is the object light Lo. The light enters the hologram photosensitive material 58. According to this method, when an isotropic scattering plate that is usually available at a low cost is used as the scattering plate 6, the object light Lo from the scattering plate 6 is incident on the hologram photosensitive material 58 with a substantially uniform light amount distribution. Is possible. Further, according to this method, although depending on the degree of scattering by the scattering plate 6, the reference light Lr is incident on each position of the hologram photosensitive material 58 with a substantially uniform light amount from the entire area of the exit surface 6 a of the scattering plate 6. It becomes easy. In such a case, the light incident on each position of the obtained hologram recording medium 55 reproduces the image 5 of the scattering plate 6 with the same brightness, and the reproduced scattering plate 6 It can be realized that the image 5 is observed with substantially uniform brightness.

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、ホログラム感光材料58の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録媒体55が得られる。   As described above, when the hologram recording material 58 is exposed to the reference light Lr and the object light Lo, an interference fringe formed by the interference of the reference light Lr and the object light Lo is generated. It is recorded on the hologram recording material 58 as a pattern (in the case of a volume hologram, for example, a refractive index modulation pattern). Thereafter, appropriate post-processing corresponding to the type of the hologram photosensitive material 58 is performed, and the hologram recording medium 55 is obtained.

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 hologram recording medium 55 obtained through the exposure process of FIG. As shown in FIG. 4, the hologram recording medium 55 formed from the hologram photosensitive material 58 of FIG. 3 is light having the same wavelength as the laser beam used in the exposure process, and the optical path of the reference light Lr in the exposure process. The light traveling in the opposite direction satisfies the Bragg condition. That is, as shown in FIG. 4, the reference point SP positioned with respect to the hologram recording medium 55 in the same positional relationship as the relative position of the focal point FP (see FIG. 3) with respect to the hologram photosensitive material 58 during the exposure process. The divergent light beam that diverges from the light and has the same wavelength as the reference light Lr during the exposure process is diffracted as the reproduction illumination light La to the hologram recording medium 55, and the relative position of the scattering plate 6 with respect to the hologram photosensitive material 58 during the exposure process A reproduced image 5 of the scattering plate 6 is generated at a specific position with respect to the hologram recording medium 55 that has the same positional relationship as (see FIG. 3).

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散乱光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(拡がっている)。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 reproduction image 5 of the scattering plate 6 travels from the scattering plate 6 toward the hologram photosensitive material 58 during the exposure process. Each point of the image 5 of the scattering plate 6 is reproduced as light traveling in the opposite direction along the optical path of the object light Lo that has been emitted. As described above and as shown in FIG. 3, the scattered light Lo emitted from each position on the exit surface 6 a of the scattering plate 6 in the exposure process is incident on almost the entire region of the hologram photosensitive material 58. Is spreading (spreading). That is, the object light Lo from the entire area of the exit surface 6 a of the scattering plate 6 is incident on each position on the hologram photosensitive material 58, and as a result, information on the entire exit surface 6 a is placed on each position of the hologram recording medium 55. Each is recorded. For this reason, each light which forms the divergent light beam from the reference point SP functioning as the reproduction illumination light La shown in FIG. 4 is incident on each position of the hologram recording medium 55 independently and has the same contour. The image 5 of the scattering plate 6 can be reproduced at the same position (illuminated area LZ).

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光路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、コヒーレント光の光路を経時的に変化させ、コヒーレント光の光学素子50への入射位置を変化させる。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 irradiation device 60 that irradiates the optical element 50 composed of the hologram recording medium 55 with the coherent light can be configured as follows. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the irradiation apparatus 60 includes a laser light source 61a that generates coherent light in a specific wavelength region, and a scanning device 65 that changes the optical path of the coherent light from the laser light source 61a. doing. The scanning device 65 changes the optical path of the coherent light with time, and changes the incident position of the coherent light on the optical element 50. As a result, the coherent light whose traveling direction is changed by the scanning device 65 scans the incident surface of the hologram recording medium 55 of the optical element 50.

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光路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 the example shown in FIG. 2, the scanning device 65 includes a reflective device 66 having a reflective surface 66a that can be rotated about one axis RA1. More specifically, the reflection device 66 is configured as a mirror device having a mirror as a reflection surface 66a that can be rotated about one axis RA1. As shown in FIGS. 2 and 5, the mirror device 66 changes the optical path of the coherent light from the laser light source 61a by changing the orientation of the mirror 66a. At this time, as shown in FIG. 2, the mirror device 66 generally receives coherent light from the laser light source 61a at the reference point SP. For this reason, the coherent light whose traveling direction is finally adjusted by the mirror device 66 is reproduced illumination light La (see FIG. 4) that can form one light beam diverging from the reference point SP, and the hologram recording medium 55 of the optical element 50. Can be incident. As a result, the coherent light from the irradiation device 60 scans on the hologram recording medium 55, and the image of the scattering plate 6 in which the coherent light incident on each position on the hologram recording medium 55 has the same contour. 5 is reproduced at the same position (illuminated area LZ).

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 mirror device 66 shown in FIG. 2 is configured to rotate the mirror 66a along one axis line RA1. FIG. 5 shows the configuration of the illumination device 40 shown in FIG. 2 as a perspective view. In the example shown in FIG. 5, the rotation axis RA <b> 1 of the mirror 66 a has an XY coordinate system defined on the plate surface of the hologram recording medium 55 (that is, the XY plane is parallel to the plate surface of the hologram recording medium 55. It extends parallel to the Y axis of the (XY coordinate system). Then, since the mirror 66a rotates around the axis line RA1 parallel to the Y axis of the XY coordinate system defined on the plate surface of the hologram recording medium 55, the coherent light from the irradiation device 60 is applied to the optical element 50. The incident point IP reciprocates in a direction parallel to the X axis of the XY coordinate system defined on the plate surface of the hologram recording medium 55. That is, in the example shown in FIG. 5, the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with coherent light so that the coherent light scans on the hologram recording medium 55 along a linear path.

このような照射装置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、図1に矢印A1で示すように、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。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。このため、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。   The coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 illuminates the entire illuminated area LZ with the coherent light, but the coherent light that illuminates the illuminated area LZ. The illumination directions are different from each other. Since the position on the hologram recording medium 55 on which the coherent light is incident changes with time, the incident direction of the coherent light to the illuminated region LZ also changes with time, as indicated by an arrow A1 in FIG. As a result, the light forming each pixel of the image formed by the light transmitted through the spatial light modulator 30 is projected to a specific position on the screen 15 while changing the optical path over time as indicated by an arrow A2 in FIG. Will come to be. For this reason, the coherent light scattering pattern having no correlation is multiplexed and observed by the human eye. Therefore, speckles generated corresponding to each scattering pattern are overlapped and averaged and observed by an observer. Thereby, speckles can be made very inconspicuous for an observer who observes the image displayed on the screen 15.

ところで、光学素子50のホログラム記録媒体55へ入射するコヒーレント光の波長は、図3の露光工程(記録工程)で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、露光工程で用いた光の波長から多少ずれていても被照明領域LZに像5を実質的に再生することができる。そもそも、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、ホログラム感光材料58が収縮する場合があり、このような場合には、むしろ、ホログラム感光材料58の収縮を考慮して、ホログラム記録媒体55を作製する際、コヒーレント光の入射角度が調整されていた方が良い。このような点から、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(記録工程)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ればよい。   By the way, the wavelength of the coherent light incident on the hologram recording medium 55 of the optical element 50 does not need to exactly match the wavelength of the light used in the exposure process (recording process) in FIG. Even if it is slightly deviated from the wavelength, the image 5 can be substantially reproduced in the illuminated area LZ. In the first place, as a practical problem, there is a case where the hologram photosensitive material 58 contracts when the hologram recording medium 55 is produced. In such a case, the hologram recording material 58 is considered in consideration of the contraction of the hologram photosensitive material 58. When the medium 55 is manufactured, it is preferable that the incident angle of the coherent light is adjusted. From this point, the wavelength of the coherent light generated by the coherent light source 61a does not need to be exactly the same as the wavelength of the light used in the exposure process (recording process) in FIG. .

同様に、光学素子50のホログラム記録媒体55へ入射するコヒーレント光の進行方向も、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を実質的に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。   Similarly, the traveling direction of the coherent light incident on the hologram recording medium 55 of the optical element 50 is also in the illuminated region LZ even if it does not take exactly the same path as one light beam included in the divergent light beam from the reference point SP. The image 5 can be substantially reproduced. Actually, in the example shown in FIGS. 2 and 5, the mirror (reflecting surface) 66a of the mirror device 66 constituting the scanning device 65 is inevitably deviated from the rotation axis RA1. Therefore, when the mirror 66a is rotated around the rotation axis RA1 that does not pass through the reference point SP, the light incident on the hologram recording medium 55 may not be a single light beam that forms a divergent light beam from the reference point SP. is there. However, in practice, the image 5 can be substantially reproduced by being superimposed on the illuminated region LZ by coherent light from the irradiation device 60 having the illustrated configuration.

また、前述のように、コヒーレント光は透明容器74、冷媒75及び第1の透明基板51を透過してホログラム記録媒体55へ入射することになる。そのため、透明容器74、冷媒75及び第1の透明基板51の屈折率が異なる場合、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。しかしながら、実際には、透明容器74、冷媒75及び第1の透明基板51の屈折率が同等であれば、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。即ち、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、ホログラム記録媒体55で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う透明容器74の外側の領域を照明するように、透明容器74、冷媒75及び第1の透明基板51の屈折率が設定されていればよい。   Further, as described above, the coherent light passes through the transparent container 74, the coolant 75, and the first transparent substrate 51 and enters the hologram recording medium 55. Therefore, when the refractive indexes of the transparent container 74, the refrigerant 75, and the first transparent substrate 51 are different, the light incident on the hologram recording medium 55 does not become one light beam that forms a divergent light beam from the reference point SP. However, in practice, if the refractive indexes of the transparent container 74, the refrigerant 75, and the first transparent substrate 51 are equal, the image is superimposed on the illuminated region LZ by the coherent light from the irradiation device 60 having the illustrated configuration. 5 can be substantially reproduced. That is, the coherent light incident on each position of the hologram recording medium 55 is diffracted by the hologram recording medium 55 and illuminates a region outside the transparent container 74 that at least partially overlaps the transparent container 74 and the refrigerant 75. And the refractive index of the 1st transparent substrate 51 should just be set.

ところで上述のように、本実施の形態において、任意の瞬間に、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(位置)は、ホログラム記録媒体55の一部分となっている。また上述のように、各瞬間に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によって、同一の輪郭を有した散乱板6の像5が同一の位置(被照明領域LZ)に再生される。従って本実施の形態においては、平均的には、各瞬間に散乱板6の像5全域を再生するために必要とされる光のエネルギーが、各瞬間に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のエネルギーによって得られることになる。従って本実施の形態においては、各瞬間にホログラム記録媒体55の全域にコヒーレント光が照射される場合に比べて、ホログラム記録媒体55に照射されるコヒーレント光の光束密度が高くなっている。   As described above, in the present embodiment, the region (position) on the hologram recording medium 55 that is irradiated with the coherent light by the irradiation device 60 at an arbitrary moment is a part of the hologram recording medium 55. . Further, as described above, the image 5 of the scattering plate 6 having the same contour is reproduced at the same position (illuminated region LZ) by the coherent light incident on each position on the hologram recording medium 55 at each moment. . Accordingly, in the present embodiment, on average, the energy of light necessary for reproducing the entire image 5 of the scattering plate 6 at each moment is incident on each position on the hologram recording medium 55 at each moment. It is obtained by the energy of the coherent light. Therefore, in the present embodiment, the light flux density of the coherent light irradiated onto the hologram recording medium 55 is higher than that when the entire area of the hologram recording medium 55 is irradiated with the coherent light at each moment.

ホログラム記録媒体55に入射したコヒーレント光は、大部分は回折され、その他の部分はホログラム記録媒体55を透過したりホログラム記録媒体55によって熱として吸収されたりする。ここで、ホログラム記録媒体55に照射されるコヒーレント光の光束密度が高い場合、ホログラム記録媒体55の各領域において熱として吸収されるコヒーレント光のエネルギーも大きくなる。ここで本実施の形態においては、ホログラム記録媒体55を含む光学素子50を、透明容器74内の冷媒75中に配置することにより、ホログラム記録媒体55の温度上昇を抑制することができる。以下、冷媒75中に配置される光学素子50の構成および光学モジュール70の構成について、図6および図7を参照して詳細に説明する。   Most of the coherent light incident on the hologram recording medium 55 is diffracted, and the other part is transmitted through the hologram recording medium 55 or absorbed as heat by the hologram recording medium 55. Here, when the luminous flux density of the coherent light irradiated to the hologram recording medium 55 is high, the energy of the coherent light absorbed as heat in each region of the hologram recording medium 55 also increases. Here, in the present embodiment, by arranging the optical element 50 including the hologram recording medium 55 in the refrigerant 75 in the transparent container 74, the temperature rise of the hologram recording medium 55 can be suppressed. Hereinafter, the configuration of the optical element 50 disposed in the refrigerant 75 and the configuration of the optical module 70 will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.

図6(a)は光学素子50の断面図であり、図6(b)は光学素子50の一側の平面図である。図6(a)に示すように、また、前述したように、ホログラム記録媒体55の一側には、第1の透明基板51が配置されていると共に、ホログラム記録媒体55の他側には、接着層52を介して第2の透明基板53が配置されている。第1の透明基板51a及び第2の透明基板51bは、例えば、ガラスや樹脂材料などから構成されている。   FIG. 6A is a cross-sectional view of the optical element 50, and FIG. 6B is a plan view of one side of the optical element 50. As shown in FIG. 6A, as described above, the first transparent substrate 51 is disposed on one side of the hologram recording medium 55, and on the other side of the hologram recording medium 55, A second transparent substrate 53 is disposed via the adhesive layer 52. The first transparent substrate 51a and the second transparent substrate 51b are made of, for example, glass or a resin material.

また、光学素子50は、ホログラム記録媒体55が冷媒75に接触しないように、ホログラム記録媒体55、接着層52、第1の透明基板51および第2の透明基板53の端部を覆うシール部材56を有する。図6(b)に示すように、シール部材56は、第1の透明基板51の一側の面50aに入射するコヒーレント光を妨げないように、ホログラム記録媒体55、接着層52、第1の透明基板51および第2の透明基板53の端部を囲っている。シール部材56は、例えば、シリコンゴムなどから構成されている。仮にホログラム記録媒体55が冷媒75に長時間接触した場合、ホログラム記録媒体55が劣化する可能性があるが、このシール部材56の存在により、ホログラム記録媒体55を劣化させないようにできる。   In addition, the optical element 50 includes a sealing member 56 that covers the hologram recording medium 55, the adhesive layer 52, the first transparent substrate 51, and the ends of the second transparent substrate 53 so that the hologram recording medium 55 does not contact the coolant 75. Have As shown in FIG. 6B, the seal member 56 does not interfere with the coherent light incident on the surface 50a on one side of the first transparent substrate 51, so that the hologram recording medium 55, the adhesive layer 52, and the first The ends of the transparent substrate 51 and the second transparent substrate 53 are enclosed. The seal member 56 is made of, for example, silicon rubber. If the hologram recording medium 55 is in contact with the refrigerant 75 for a long time, the hologram recording medium 55 may be deteriorated. However, the presence of the seal member 56 can prevent the hologram recording medium 55 from being deteriorated.

図7は、光学モジュール70を示す斜視図である。図7に示すように、立方体形状の透明容器74の内部には、素子設置部材76が設けられている。光学素子50は、素子設置部材76に設置されている。透明容器74の一側及び他側の面とは異なる向かい合う側面には、冷媒流入口74aと冷媒流出口74bがそれぞれ設けられている。透明容器74は、例えば、ガラスや樹脂材料などから構成されている。   FIG. 7 is a perspective view showing the optical module 70. As shown in FIG. 7, an element installation member 76 is provided inside a cubic transparent container 74. The optical element 50 is installed on the element installation member 76. A refrigerant inlet 74a and a refrigerant outlet 74b are provided on opposite side surfaces different from the one side and the other side of the transparent container 74, respectively. The transparent container 74 is made of, for example, glass or a resin material.

前述したように、冷媒循環装置71は、冷媒循環チューブ72、冷媒流入口74a、透明容器74、冷媒流出口74b、および、冷媒循環チューブ73をこの順に経由して冷媒75を循環させると共に、冷媒75を冷却する。これにより、ホログラム記録媒体55で発生した熱は、透明容器74内の冷却された冷媒75に移動する。   As described above, the refrigerant circulation device 71 circulates the refrigerant 75 through the refrigerant circulation tube 72, the refrigerant inlet 74a, the transparent container 74, the refrigerant outlet 74b, and the refrigerant circulation tube 73 in this order. 75 is cooled. Thereby, the heat generated in the hologram recording medium 55 moves to the cooled refrigerant 75 in the transparent container 74.

冷媒75は、コヒーレント光を透過する液体からなる。また、前述のように、冷媒75は、透明容器74および第1の透明基板51の屈折率と同等の屈折率を有していることが好ましい。一例として、冷媒は、フッ素系液体、フッ素系不活性液体、メチルフェニルシリコーンオイルなどのシリコーンオイル、有機溶媒、カーギル標準屈折液、液状脂肪酸、水およびアルコール等の何れかを含む。上記有機溶媒は、イソオクタン、シクロへキサン、トルエン、2.4-ジクロロトルエン、ジベンジルエーテルおよび1-ブロモナフタレンなどの何れかを含む。   The refrigerant 75 is made of a liquid that transmits coherent light. Further, as described above, the coolant 75 preferably has a refractive index equivalent to that of the transparent container 74 and the first transparent substrate 51. As an example, the refrigerant includes any one of a fluorinated liquid, a fluorinated inert liquid, a silicone oil such as methylphenyl silicone oil, an organic solvent, a Cargill standard refraction liquid, a liquid fatty acid, water, and alcohol. The organic solvent includes any one of isooctane, cyclohexane, toluene, 2.4-dichlorotoluene, dibenzyl ether, 1-bromonaphthalene and the like.

また、冷媒75の流量は、ホログラム記録媒体55にコヒーレント光が照射されている間に冷媒75の温度が安定するように、即ち、ホログラム記録媒体55の温度が上昇し過ぎないように、適宜設定すればよい。   Further, the flow rate of the refrigerant 75 is set as appropriate so that the temperature of the refrigerant 75 is stabilized while the hologram recording medium 55 is irradiated with the coherent light, that is, the temperature of the hologram recording medium 55 is not excessively increased. do it.

上述の透明容器74の形状や構造が特に限られることはなく、光学素子50と素子設置部材76が収容できる形状であり、冷媒75を循環させることができる構造を有していればよい。   The shape and structure of the transparent container 74 described above are not particularly limited as long as it has a shape that can accommodate the optical element 50 and the element installation member 76 and can circulate the refrigerant 75.

上述してきた本実施の形態によれば、次の利点を享受することができる。   According to the embodiment 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、高い光束密度を有するコヒーレント光が用いられる。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、本実施の形態によれば、ホログラム記録媒体55は、透明容器74内の冷媒75中に設置されている。このため、ホログラム記録媒体55において発生した熱を適切に外部に放出することができる。   As described above, the coherent light is applied to the optical element 50 so as to scan the hologram recording medium 55. Accordingly, the hologram recording medium 55 generates heat due to the energy of the coherent light. In particular, since the screen 15 in the projection display apparatus 10, that is, the illuminated area LZ in the illumination device 40 is preferably sufficiently bright, coherent light having a high light flux density is used. As a result, the amount of heat generated by the hologram recording medium 55 increases. Here, according to the present embodiment, the hologram recording medium 55 is installed in the refrigerant 75 in the transparent container 74. For this reason, the heat generated in the hologram recording medium 55 can be appropriately released to the outside.

これに対して、このような透明容器74及び冷媒75が設けられていない場合、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。本実施の形態によれば、これらの不具合を効果的に防止することができ、ホログラム記録媒体55の耐久性を向上させることができる。   On the other hand, when the transparent container 74 and the refrigerant 75 are not provided, the following problems may occur. That is, the hologram recording medium 55 gradually deteriorates due to continuous heat generation, and may eventually be damaged. Further, the hologram recording medium 55 may gradually expand or contract due to continuous heat generation, and the interference fringes may change, or molecular diffusion may occur and the contrast of the interference fringes may be lowered. As the light diffracted in (2) diffuses outside the illuminated area LZ, there is a possibility that the brightness and accuracy will decrease. Thus, the durability of the hologram recording medium 55 may be reduced by heat. According to the present embodiment, these problems can be effectively prevented, and the durability of the hologram recording medium 55 can be improved.

従って、照明装置40、投射装置20及び投射型映像表示装置10においても、このような透明容器74及び冷媒75を有する光学モジュール70を備えていることにより、各装置における輝度や精度の劣化を防止すると共に各装置の耐久性を向上させることができる。   Accordingly, the illumination device 40, the projection device 20, and the projection type image display device 10 also include the optical module 70 having such a transparent container 74 and the refrigerant 75, thereby preventing deterioration in luminance and accuracy in each device. In addition, the durability of each device can be improved.

〔変形例〕
図1〜7に例示された一具体例に基づいて説明してきた本実施の形態に対して、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、上述した本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。
[Modification]
Various modifications can be made to the present embodiment described based on one 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 portions in the above-described embodiment are used, and redundant descriptions are omitted.

(照明装置)
図8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8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。
(Lighting device)
As shown in FIG. 8, the optical element 50 may include a plurality of hologram recording media 55-1, 55-2,. Each of the hologram recording media 55-1, 55-2,... Shown in FIG. 8 is formed in a strip shape, and is arranged side by side with no gap in a direction orthogonal to the longitudinal direction. Further, the hologram recording media 55-1, 55-2,... Are located on the same virtual plane. Each hologram recording medium 55-1, 55-2,... Has an image 5 of the scattering plate 6 in the illuminated areas LZ-1, LZ-2,. Generate, in other words, illuminate the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... With coherent light. Each of the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... Is formed as an elongated area extending in one direction (an area that is also referred to as a linear shape), and is arranged side by side in a direction orthogonal to the longitudinal direction. ing. In addition, each of the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... Is located on the same virtual plane.

図8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。また本変形例においても、光学素子50を透明容器74内の冷媒75中に設置することにより、各ホログラム記録媒体55−1,55−2,・・・において発生した熱を適切に外部に放出することができる。   In the example shown in FIG. 8, the illuminated areas LZ-1, LZ-2,... May be illuminated as follows. First, the irradiation device 60 repeatedly scans the path along the longitudinal direction (the one direction) of the first hologram recording medium 55-1 so that the coherent light repeatedly scans the first hologram recording medium 55-of the optical element 50. 1 is irradiated with the coherent light. The coherent light incident on each position of the first hologram recording medium 55-1 is superimposed on the first illumination area LZ-1 to reproduce the image 5 of the linear or elongated scattering plate 6, and the first One illumination area LZ-1 is illuminated with coherent light. When a predetermined time elapses, the irradiation device 60 irradiates the second hologram recording medium 55-2 adjacent to the first hologram recording medium 55-1 with the coherent light, and the first illuminated region LZ-1 Instead, the second illuminated area LZ-2 adjacent to the first illuminated area LZ-1 is illuminated with coherent light. Hereinafter, the hologram recording medium is sequentially irradiated with coherent light, and the illuminated area corresponding to the hologram recording medium is illuminated with the coherent light. According to such a method, it is possible to read two-dimensional image information without moving the illumination device. Also in this modification, the heat generated in each hologram recording medium 55-1, 55-2,... Is appropriately released to the outside by installing the optical element 50 in the refrigerant 75 in the transparent container 74. can do.

(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、ホログラム記録媒体55を有する光学素子50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をも上述の本実施の形態における投射型映像表示装置10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 hologram recording medium 55 is manufactured by the interference exposure method using the planar scattering plate 6 having a shape corresponding to the incident surface of the spatial light modulator 30 is shown, the present invention is not limited thereto. The hologram recording medium 55 may be manufactured by an interference exposure method using a scattering plate having a certain pattern. In this case, the image of the scattering plate having a certain pattern is reproduced by the hologram recording medium 55. In other words, the optical element 50 having the hologram recording medium 55 illuminates the illuminated area LZ having a certain pattern. When this optical element 50 is used, the spatial light modulator 30 and the projection optical system 25 are also omitted from the projection type image display apparatus 10 in the above-described embodiment, and the screen 15 is positioned so as to overlap the illuminated area LZ. By disposing, it is possible to display some pattern recorded on the hologram recording medium 55 on the screen 15. Also in this display device, the speckles on the screen 15 can be made inconspicuous by the irradiation device 60 irradiating the optical element 50 with the coherent light so that the coherent light scans the hologram recording medium 55. .

(光学素子のホログラム記録媒体)
上述した形態において、光学素子50の反射型のホログラム記録媒体55が、フォトポリマーを用いた体積型ホログラム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、透過型の体積型ホログラム記録媒体を含んでいてもよいし、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 hologram recording medium)
In the embodiment described above, the reflection type hologram recording medium 55 of the optical element 50 is composed of the volume hologram 55 using a photopolymer. However, the present invention is not limited to this. As already described, the optical element 50 may include a plurality of hologram recording media 55. Further, the optical element 50 may include a volume hologram that is recorded using a photosensitive medium including a silver salt material. Further, the optical element 50 may include a transmission type volume hologram recording medium or a relief type (emboss type) hologram recording medium.

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 the hologram interference fringe is 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 hologram recording medium 55 is preferably a volume hologram using a photopolymer.

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。ただ、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. However, 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 hologram recording medium 55 does not use the actual object light Lo and reference light Lr, but the planned wavelength and incident direction of the reproduction illumination light La. In addition, it may be designed using a computer based on the shape and position of the image to be reproduced. The hologram recording medium 55 obtained in this way is also called a computer-generated hologram. When a plurality of coherent lights having different wavelength ranges are irradiated from the irradiation device 60 as in the above-described modification, the hologram recording medium 55 as a computer-generated hologram corresponds to each coherent light in each wavelength range. The coherent light in each wavelength region may be diffracted in the corresponding region to reproduce an image.

(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.

<応用形態>
〔応用形態の構成および応用形態の作用〕
次に、上述してきた基本形態を応用してなる応用形態について、図9に例示された照明装置40、投射装置20および投射型映像表示装置10を参照しながら、説明する。以下の説明では、上述の基本形態に追加される点についてのみ説明し、上述の基本形態と同様に構成され得るその他の部分については、図9において上述の基本形態と同様の符号を付して、重複説明を省略する。
<Application form>
[Configuration of application form and operation of application form]
Next, an application form obtained by applying the basic form described above will be described with reference to the illumination device 40, the projection device 20, and the projection type video display device 10 illustrated in FIG. In the following description, only points that are added to the basic form described above will be described, and other parts that may be configured similarly to the basic form described above are denoted by the same reference numerals as in the basic form described above in FIG. The duplicated explanation is omitted.

上述した基本形態において、照射装置60は、コヒーレント光を生成する単一の光源61aのみを有する例を示した。単一の光源61aから生成されるコヒーレント光は、レーザ光に代表されるように、典型的には、狭波長帯域の光であって単色光となる。また、実質的に使用可能な光源、すなわち、安価に入手することができ且つ十分な出力を有した光源から発生されるコヒーレント光は、特定の波長(域)の光に限定される。すなわち、種々の色の光を、単一の光源からの光で表示することはできない。その一方で、今日における多くの場合、単一の光源では表示することのできない所望の色や、複数の色、典型的にはフルカラーで、被照明領域を照明する或いは映像を表示することが望まれている。図9に示された形態は、このような点を考慮して、上述の基本形態を応用したものである。   In the basic mode described above, the irradiation apparatus 60 has an example having only a single light source 61a that generates coherent light. The coherent light generated from the single light source 61a is typically light in a narrow wavelength band and is monochromatic light, as represented by laser light. Further, coherent light generated from a substantially usable light source, that is, a light source which can be obtained at a low cost and has a sufficient output is limited to light of a specific wavelength (range). That is, light of various colors cannot be displayed with light from a single light source. On the other hand, in many cases today, it is desirable to illuminate the illuminated area or display an image in a desired color that cannot be displayed with a single light source, or in multiple colors, typically full color. It is rare. The form shown in FIG. 9 is an application of the basic form described above in consideration of such points.

応用形態では、照射装置60が、互いに異なる波長域の複数のコヒーレント光を合成してなる合成光SLを光学素子50に照射するようになっている。図9に示された例では、照射装置60は、第1波長域の第1コヒーレント光Laと、第1波長域とは異なる第2波長域の第2コヒーレント光Lbと、第1波長域および第2波長域の両方と異なる第3波長域の第3コヒーレント光Lcと、を合成してなる合成光SLを照射する。とりわけ以下においては、第1波長域が第1の原色成分(例えば、赤色成分)に対応し、第2波長域が第2の原色成分(例えば、緑色成分)に対応し、且つ、第3波長域が第3の原色成分(例えば、青色成分)に対応して、照射装置60が、第1〜第3の原色成分の加法混色によって、白色光を照射する例について、説明する。   In the applied form, the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with the synthesized light SL formed by synthesizing a plurality of coherent lights having different wavelength ranges. In the example shown in FIG. 9, the irradiation device 60 includes a first coherent light La in the first wavelength range, a second coherent light Lb in a second wavelength range different from the first wavelength range, a first wavelength range, and The synthetic light SL formed by synthesizing the third coherent light Lc in the third wavelength range different from both of the second wavelength ranges is irradiated. In particular, in the following, the first wavelength region corresponds to the first primary color component (for example, red component), the second wavelength region corresponds to the second primary color component (for example, green component), and the third wavelength. An example in which the irradiating device 60 emits white light by additive color mixing of the first to third primary color components corresponding to the third primary color component (for example, blue component) will be described.

図9に示す例において、照射装置60は、上述した走査デバイス65と、合成光SLを生成する光源機構61と、を有している。光源機構61は、各コヒーレント光の波長域に対応した波長域のコヒーレント光をそれぞれ発振する複数の光源61a,61b,61cと、複数の光源61a,61b,61cからのコヒーレント光を合成する合成デバイス62と、を有している。光源機構61には、複数の光源として、第1波長域の第1コヒーレント光Laを発振する第1光源61aと、第2波長域の第2コヒーレント光Lbを発振する第2光源61bと、第3波長域の第3コヒーレント光Lcを発振する第3光源61cと、が設けられている。一方、合成デバイス62として、二つの光を合成する種々の部材、部品、装置等を用いることができる。図示する例においては、クロスダイクロックプリズム等と比較して安価で小型であるといった利点を有するハーフミラーが、合成デバイス62として用いられている。   In the example illustrated in FIG. 9, the irradiation apparatus 60 includes the above-described scanning device 65 and a light source mechanism 61 that generates the combined light SL. The light source mechanism 61 includes a plurality of light sources 61a, 61b, and 61c that respectively oscillate coherent light in a wavelength region corresponding to the wavelength region of each coherent light, and a combining device that combines the coherent light from the plurality of light sources 61a, 61b, and 61c. 62. The light source mechanism 61 includes, as a plurality of light sources, a first light source 61a that oscillates the first coherent light La in the first wavelength region, a second light source 61b that oscillates the second coherent light Lb in the second wavelength region, And a third light source 61c that oscillates the third coherent light Lc in the three wavelength regions. On the other hand, as the synthesizing device 62, various members, components, apparatuses, and the like that synthesize two lights can be used. In the illustrated example, a half mirror having an advantage of being inexpensive and small compared with a cross dichroic prism or the like is used as the combining device 62.

図9に示す例において、光学素子50は、合成光を回折して被照明領域LZを照明する反射型の体積型ホログラムからなるホログラム記録媒体55を含んでいる。ただし、反射型の体積型ホログラムは、強い波長選択性を有している。このため、図示された光学素子50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第1〜第3ホログラム要素55a,55b,55cを含んでいる。第1ホログラム要素55aは、第1波長域の第1コヒーレント光Laに対応して設けられ、第2ホログラム要素55bは、第2波長域の第2コヒーレント光Lbに対応して設けられ、第3ホログラム要素55cは、第3波長域の第3コヒーレント光Lcに対応して設けられている。   In the example shown in FIG. 9, the optical element 50 includes a hologram recording medium 55 made of a reflective volume hologram that diffracts the combined light and illuminates the illuminated area LZ. However, the reflective volume hologram has a strong wavelength selectivity. For this reason, the hologram recording medium 55 of the illustrated optical element 50 includes first to third hologram elements 55a, 55b, and 55c provided corresponding to coherent light in each wavelength region. The first hologram element 55a is provided corresponding to the first coherent light La in the first wavelength range, the second hologram element 55b is provided corresponding to the second coherent light Lb in the second wavelength range, and the third The hologram element 55c is provided corresponding to the third coherent light Lc in the third wavelength region.

第1〜第3ホログラム要素55a,55b,55cの各々は、散乱板6の像5を再生することができる。とりわけ、第1ホログラム要素55aが第1波長域の第1コヒーレント光Laを再生照明光として回折することによって、第2ホログラム要素55bが第2波長域の第2コヒーレント光Lbを再生照明光として回折することによって、さらに、第3ホログラム要素55cが第3波長域の第3コヒーレント光Lcを再生照明光として回折することによって、互いに同一の散乱板6の像5が再生され得るようになっている。   Each of the first to third hologram elements 55a, 55b, and 55c can reproduce the image 5 of the scattering plate 6. In particular, the first hologram element 55a diffracts the first coherent light La in the first wavelength region as the reproduction illumination light, and the second hologram element 55b diffracts the second coherent light Lb in the second wavelength region as the reproduction illumination light. As a result, the third hologram element 55c diffracts the third coherent light Lc in the third wavelength region as the reproduction illumination light, whereby the images 5 of the same scattering plate 6 can be reproduced. .

なお、各波長域のコヒーレント光用のホログラム要素55a,55b,55c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。   Note that the hologram elements 55a, 55b, and 55c for coherent light in each wavelength region are used as exposure light (reference light Lr and object light Lo) in the method already described with reference to FIGS. 3 and 4, for example. , By using coherent light in the corresponding wavelength range.

図9に示すように、ホログラム記録媒体55の第1〜第3ホログラム要素55a,55b,55cは互いに積層されている。そして、上述した基本形態と同様に、照射装置60が合成光SLを光学素子50に照射した場合には、合成光SLがホログラム記録媒体55上を走査する。この結果、合成光SLのうちの少なくとも第1コヒーレント光Laが第1ホログラム要素55a上を走査し、合成光SLのうちの少なくとも第2コヒーレント光Lbが第2ホログラム要素55b上を走査し、合成光SLのうちの少なくとも第3コヒーレント光Lcが第3ホログラム要素55c上を走査するようになる。そして、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合成光SLの第1コヒーレント光Laが、それぞれ、被照明領域LZに重ねて像5を再生し、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合成光SLの第2コヒーレント光Lbが、それぞれ、前記被照明領域LZに重ねて像5を再生し、且つ、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合成光SLの第3コヒーレント光Lcが、それぞれ、前記被照明領域LZに重ねて像5を再生するように、光学素子50および照射装置60が位置決めされている。   As shown in FIG. 9, the first to third hologram elements 55a, 55b, 55c of the hologram recording medium 55 are stacked on each other. Similarly to the basic form described above, when the irradiation device 60 irradiates the optical element 50 with the synthesized light SL, the synthesized light SL scans on the hologram recording medium 55. As a result, at least the first coherent light La of the combined light SL scans on the first hologram element 55a, and at least the second coherent light Lb of the combined light SL scans on the second hologram element 55b to combine the light. At least the third coherent light Lc of the light SL scans on the third hologram element 55c. Then, the first coherent light La of the combined light SL incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 reproduces the image 5 so as to overlap the illuminated region LZ, and from the irradiation device 60 to the hologram recording medium 55. The second coherent light Lb of the combined light SL incident on each of the positions of the combined light reproduces the image 5 superimposed on the illuminated region LZ, and is incident on each position of the hologram recording medium 55 from the irradiation device 60 The optical element 50 and the irradiation device 60 are positioned so that the third coherent light Lc of the light SL is superimposed on the illuminated area LZ to reproduce the image 5.

図9に示された応用形態では、照射装置60からの合成光SLが光学素子50に入射すると、合成光をなす各波長域のコヒーレント光(第1〜第3コヒーレント光)La,Lb,Lcによって、それぞれ、被照明領域LZに重ねて散乱板6の像5が再生されるようになる。結果として、被照明領域LZは、第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcの加法混色によって得られる色に照明されることになる。すなわち、本例では、照明装置60は、白色光で被照明領域LZを照明することになる。   In the application mode shown in FIG. 9, when the combined light SL from the irradiation device 60 enters the optical element 50, coherent light (first to third coherent light) La, Lb, and Lc in each wavelength region that forms the combined light. Thus, the image 5 of the scattering plate 6 is reproduced so as to overlap the illuminated area LZ. As a result, the illuminated area LZ is illuminated with a color obtained by additive color mixing of the first to third coherent lights La, Lb, and Lc. That is, in this example, the illumination device 60 illuminates the illuminated area LZ with white light.

そして、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La,Lb,Lc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、更にはフルカラーで映像を表示することが可能となる。また、空間光変調域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La,Lb,Lcを時分割で、すなわち、コヒーレント光La,Lb,Lcを細かい時間単位で順繰りに照射し、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で作動するようにしてもよい。このような例においても、時分割動作が人間の目で検出不可能な程度に高速であれば、人間に目で観察した場合に、複数色で映像が表示されること、更にはフルカラーで映像が表示されることを可能にすることができる。   In the projection device 20 or the transmissive image display device 10, the spatial light modulator 30 includes, for example, a color filter, and a modulated image can be formed for each of the coherent lights La, Lb, and Lc in each wavelength region. In this case, it is possible to display a video in a plurality of colors, and further to display a video in full color. Even if the spatial light modulation area does not include a color filter, the irradiation device 60 time-divides the coherent light La, Lb, and Lc in each wavelength area, that is, the coherent light La, Lb, and Lc in fine time units. Irradiation may be performed sequentially, and the spatial light modulator 30 may be operated in a time division manner so as to form a modulated image corresponding to the coherent light in the irradiated wavelength region. Even in such an example, if the time-division operation is fast enough to be undetectable by the human eye, the image can be displayed in a plurality of colors when viewed by the human eye, and further, the image can be displayed in full color. Can be displayed.

また、図9に示された応用形態によれば、上述した基本形態と同様に、光学素子50のホログラム要素55a,55b,55cで回折された各コヒーレント光La,Lb,Lcの被照明領域LZの各位置への入射方向は、連続的に変化する。これにともなって、投射装置20から投射される第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcからなる映像光のスクリーン15上の各位置への入射方向も、連続的に変化する。このため、基本形態で既に説明したように、無相関なスペックルパターンが重畳されて平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルを目立たなくさせることができる。   Further, according to the application form shown in FIG. 9, similarly to the basic form described above, the illuminated areas LZ of the respective coherent lights La, Lb, Lc diffracted by the hologram elements 55a, 55b, 55c of the optical element 50 are provided. The incident direction at each position of the lens changes continuously. Accordingly, the incident direction of the image light composed of the first to third coherent lights La, Lb, and Lc projected from the projection device 20 to each position on the screen 15 also changes continuously. For this reason, as already described in the basic embodiment, uncorrelated speckle patterns are superimposed and averaged, and as a result, speckles observed by the observer's eyes can be made inconspicuous.

加えて、図9に示された形態では、第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcが、同時に被照明領域LZを照明し、また、同時にスクリーン15に投射されるようになる。この第1〜第3コヒーレント光La,Lb,Lcは、互いに異なる光源61a,61b,61cで生成され、このため、互いに干渉性を有していない。すなわち、各コヒーレント光La,Lb,Lcに起因するスペックルパターンは無相関であり、この無相関なスペックルパターンがスクリーン15で重畳されて平均化される。このため、図9に示された応用形態では、スペックルパターンを更に目立たなくさせることができる。   In addition, in the form shown in FIG. 9, the first to third coherent lights La, Lb, and Lc simultaneously illuminate the illuminated area LZ and are simultaneously projected onto the screen 15. The first to third coherent lights La, Lb, and Lc are generated by different light sources 61a, 61b, and 61c, and thus have no coherency. That is, the speckle pattern resulting from each of the coherent lights La, Lb, and Lc is uncorrelated, and the uncorrelated speckle pattern is superimposed on the screen 15 and averaged. For this reason, in the application form shown in FIG. 9, the speckle pattern can be made less noticeable.

また図9に示された応用形態においても、第1〜第3ホログラム要素55a,55b,55cを含むホログラム記録媒体55は、透明容器74内の冷媒75中に設置されている。また、冷媒循環装置71は、透明容器74を経由して冷媒75を循環させると共に、冷媒75を冷却するようになっている。このため、ホログラム記録媒体55の第1〜第3ホログラム要素55a,55b,55cにおいて発生した熱を適切に外部に放出することができる。   9 also, the hologram recording medium 55 including the first to third hologram elements 55a, 55b, and 55c is installed in the refrigerant 75 in the transparent container 74. The refrigerant circulation device 71 circulates the refrigerant 75 via the transparent container 74 and cools the refrigerant 75. For this reason, the heat generated in the first to third hologram elements 55a, 55b, and 55c of the hologram recording medium 55 can be appropriately released to the outside.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to this Example.

(実施例1)
第1の透明基板51として、厚さ1mm、面積30×50mmの青板ガラスを準備した。次に、第1の透明基板51の他側の面上にホログラム感光材料58を設けた。ホログラム感光材料58としては、上述の特許文献3に記載されている、体積ホログラム記録用感光性組成物を用いた。次に、ホログラム感光材料58に向けて物体光および参照光を照射し、これによって、第1の透明基板51上にホログラム記録媒体55を形成した。
Example 1
A blue plate glass having a thickness of 1 mm and an area of 30 × 50 mm 2 was prepared as the first transparent substrate 51. Next, a hologram photosensitive material 58 was provided on the other surface of the first transparent substrate 51. As the hologram photosensitive material 58, the photosensitive composition for volume hologram recording described in Patent Document 3 described above was used. Next, the hologram photosensitive material 58 was irradiated with object light and reference light, whereby the hologram recording medium 55 was formed on the first transparent substrate 51.

次に、第2の透明基板53として、厚さ1mmの青板ガラスを準備した。次に、第1の透明基板51上に形成されたホログラム記録媒体55と、第2の透明基板53とを、NOA61から構成された接着層52を用いて接着した。   Next, a blue plate glass having a thickness of 1 mm was prepared as the second transparent substrate 53. Next, the hologram recording medium 55 formed on the first transparent substrate 51 and the second transparent substrate 53 were bonded using an adhesive layer 52 made of NOA61.

そして、シリコンゴムからなるシール部材56で、ホログラム記録媒体55、接着層52、第1の透明基板51および第2の透明基板53の端部をシーリングした。このようにして、光学素子50を作製した。なおNOA61は、アクリル系UV硬化性樹脂を含む接着剤であり、1.56の屈折率と、30℃のガラス転移点とを有している。接着層52の厚みは50μmとなっていた。   Then, the end portions of the hologram recording medium 55, the adhesive layer 52, the first transparent substrate 51, and the second transparent substrate 53 were sealed with a sealing member 56 made of silicon rubber. Thus, the optical element 50 was produced. NOA61 is an adhesive containing an acrylic UV curable resin, and has a refractive index of 1.56 and a glass transition point of 30 ° C. The thickness of the adhesive layer 52 was 50 μm.

上述のようにして作製された光学素子50を、体積100×100×100mmの透明容器74内に素子設置部材76を用いて設置した。そして、透明容器74内に、冷媒循環装置71を用いて、冷媒75としてメチルフェニルシリコーンオイル(屈折率:1.49)を循環させた。 The optical element 50 produced as described above was placed in the transparent container 74 having a volume of 100 × 100 × 100 mm 3 using the element placement member 76. Then, methylphenyl silicone oil (refractive index: 1.49) was circulated as the refrigerant 75 in the transparent container 74 using the refrigerant circulation device 71.

次に、常温下において、光学素子50のホログラム記録媒体55上の一領域に、1.6W/mmの光束密度を有するレーザ光を1時間にわたって照射した。この際、レーザ光のビーム径は約1mmであった。 Next, a laser beam having a light flux density of 1.6 W / mm 2 was irradiated to a region on the hologram recording medium 55 of the optical element 50 for 1 hour at room temperature. At this time, the beam diameter of the laser beam was about 1 mm.

レーザ光を1時間にわたって照射した後の光学素子50を、サーモグラフィーを用いて観察した。その結果、光学素子50上の各領域の最大温度は約30℃となっていた。また光学素子50に、他の領域に比べて顕著に温度が高くなっている領域、いわゆるヒートスポットは観察されなかった。なおサーモグラフィー観察のための装置としては、NEC AVIO赤外線テクノロジー社製のサーモギアG100を用いた。   The optical element 50 after being irradiated with laser light for 1 hour was observed using thermography. As a result, the maximum temperature of each region on the optical element 50 was about 30 ° C. Further, in the optical element 50, a region where the temperature was significantly higher than the other regions, that is, a so-called heat spot was not observed. As an apparatus for thermography observation, Thermo Gear G100 manufactured by NEC AVIO Infrared Technology was used.

(実施例2)
冷媒75としてメチルフェニルシリコーンオイルに代えてカーギル標準屈折液(屈折率:1.52)を用いたこと以外は、実施例1の場合と同様にして、光学素子50のホログラム記録媒体55上の一領域にレーザ光を照射した。その後、サーモグラフィーを用いて光学素子50を観察した。結果、光学素子50上の各領域の最大温度は約30℃となっていた。また、ヒートスポットは観察されなかった。
(Example 2)
Except for using a Cargill standard refraction liquid (refractive index: 1.52) instead of methylphenyl silicone oil as the refrigerant 75, the same as in the case of Example 1, one on the hologram recording medium 55 of the optical element 50 The region was irradiated with laser light. Then, the optical element 50 was observed using thermography. As a result, the maximum temperature of each region on the optical element 50 was about 30 ° C. Moreover, no heat spot was observed.

(実施例3)
冷媒75としてメチルフェニルシリコーンオイルに代えてトルエン(屈折率:1.49)を用いたこと以外は、実施例1の場合と同様にして、光学素子50のホログラム記録媒体55上の一領域にレーザ光を照射した。その後、サーモグラフィーを用いて光学素子50を観察した。結果、光学素子50上の各領域の最大温度は約30℃となっていた。また、ヒートスポットは観察されなかった。
(Example 3)
A laser is applied to a region on the hologram recording medium 55 of the optical element 50 in the same manner as in Example 1 except that toluene (refractive index: 1.49) is used as the refrigerant 75 instead of methylphenyl silicone oil. Irradiated with light. Then, the optical element 50 was observed using thermography. As a result, the maximum temperature of each region on the optical element 50 was about 30 ° C. Moreover, no heat spot was observed.

(比較例1)
実施例1と同じ光学素子50を透明容器74中に設置することなく、空気中で、実施例1の場合と同様にして、光学素子50のホログラム記録媒体55上の一領域にレーザ光を照射した。その後、サーモグラフィーを用いて光学素子50を観察した。その結果、光学素子50に、他の領域に比べて顕著に温度が高くなっている領域、いわゆるヒートスポットが観察された。ヒートスポットの温度は約50℃であった。つまり、ホログラム記録媒体55の表面に熱分布が顕著に生じていた。
(Comparative Example 1)
The same optical element 50 as in the first embodiment is not installed in the transparent container 74, but a laser beam is irradiated on a region of the optical element 50 on the hologram recording medium 55 in the same manner as in the first embodiment. did. Then, the optical element 50 was observed using thermography. As a result, a region where the temperature was significantly higher than the other regions, that is, a so-called heat spot was observed in the optical element 50. The temperature of the heat spot was about 50 ° C. That is, a significant heat distribution was generated on the surface of the hologram recording medium 55.

実施例1〜3と比較例1との比較から明らかなように、光学素子50を透明容器74内の冷媒75中に設置することにより、ホログラム記録媒体55の温度上昇を抑制することができた。また、ホログラム記録媒体55上にヒートスポットが生成されることを防ぐことができた。   As is clear from the comparison between Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the temperature rise of the hologram recording medium 55 could be suppressed by installing the optical element 50 in the refrigerant 75 in the transparent container 74. . Further, it was possible to prevent heat spots from being generated on the hologram recording medium 55.

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
50 光学素子
50a 一側の面
50b 他側の面
51 第1の透明基板
52 接着層
53 第2の透明基板
55 ホログラム記録媒体
56 シール部材
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)
70 光学モジュール
71 冷媒循環装置
72,73 冷媒循環チューブ
74 透明容器
74a 冷媒流入口
74b 冷媒流出口
75 冷媒
76 素子設置部材
LZ 被照明領域
5 Image 6 Scattering plate 10 Projection type image display device 15 Screen 20 Projection device 25 Projection optical system 30 Spatial light modulator 40 Illumination device 50 Optical element 50a One side surface 50b The other side surface 51 First transparent substrate 52 Adhesive layer 53 Second transparent substrate 55 Hologram recording medium 56 Seal member 58 Holographic photosensitive material 60 Irradiation device 61a Light source 65 Scan device 66 Mirror device (reflection device)
66a Mirror (reflective surface)
70 Optical module 71 Refrigerant circulation device 72, 73 Refrigerant circulation tube 74 Transparent container 74a Refrigerant inlet 74b Refrigerant outlet 75 Refrigerant 76 Element installation member LZ Illuminated area

Claims (5)

内部を冷媒が流動する透明容器と、前記透明容器を経由して前記冷媒を循環させると共に、前記冷媒を冷却する冷媒循環装置と、前記透明容器内の前記冷媒中に配置され、前記透明容器の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体を有する光学素子と、を有する光学モジュールと、
コヒーレント光が前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記透明容器の外側から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、
任意の瞬間に前記照射装置によってコヒーレント光を照射されている前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上の領域は、前記ホログラム記録媒体の一部である、照明装置。
A transparent container in which a refrigerant flows, a refrigerant circulation device that circulates the refrigerant through the transparent container and cools the refrigerant, and the refrigerant in the transparent container are disposed in the transparent container. An optical element having a hologram recording medium that diffracts coherent light incident from the outside, and an optical module,
An irradiation device for irradiating the optical element from the outside of the transparent container so that the coherent light scans the hologram recording medium of the optical element; and
The area on the hologram recording medium of the optical element irradiated with coherent light by the irradiation apparatus at an arbitrary moment is a part of the hologram recording medium.
前記光学素子は、前記ホログラム記録媒体のコヒーレント光が入射する側に配置された第1の透明基板と、前記ホログラム記録媒体のコヒーレント光が入射する側とは反対側に配置された第2の透明基板と、を有し、
前記照射装置から前記光学素子の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、前記ホログラム記録媒体で回折されて少なくとも一部分において互いに重なり合う前記透明容器の外側の領域を照明するように、前記透明容器と前記冷媒と前記第1及び第2の透明基板との屈折率が設定されていると共に前記照射装置および前記光学モジュールが配置されている、請求項の照明装置。
The optical element includes a first transparent substrate disposed on a side on which the coherent light of the hologram recording medium is incident, and a second transparent substrate disposed on a side opposite to the side on which the coherent light of the hologram recording medium is incident. A substrate,
The coherent light incident on each position of the hologram recording medium of the optical element from the irradiation device illuminates a region outside the transparent container that is diffracted by the hologram recording medium and at least partially overlaps each other. , the irradiation device and the optical module with the refractive index of the transparent container and the refrigerant and the first and second transparent substrates are set is arranged, the lighting apparatus according to claim 1.
照明装置と、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置された空間光変調器と、を備え、
前記照明装置は、
内部を冷媒が流動する透明容器と、前記透明容器を経由して前記冷媒を循環させると共に、前記冷媒を冷却する冷媒循環装置と、前記透明容器内の前記冷媒中に配置され、前記透明容器の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体を有する光学素子と、を有する光学モジュールと、
コヒーレント光が前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記透明容器の外側から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、を有し、
任意の瞬間に前記照射装置によってコヒーレント光を照射されている前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上の領域は、前記ホログラム記録媒体の一部である、投射装置。
A lighting device;
A spatial light modulator disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device,
The lighting device includes:
A transparent container in which a refrigerant flows, a refrigerant circulation device that circulates the refrigerant through the transparent container and cools the refrigerant, and the refrigerant in the transparent container are disposed in the transparent container. An optical element having a hologram recording medium that diffracts coherent light incident from the outside, and an optical module,
An irradiation device for irradiating the optical element from the outside of the transparent container so that coherent light scans the hologram recording medium of the optical element;
The area on the hologram recording medium of the optical element irradiated with coherent light by the irradiation apparatus at an arbitrary moment is a part of the hologram recording medium.
照明装置と、前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置された空間光変調器と、を有する投射装置と、
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、
前記照明装置は、
内部を冷媒が流動する透明容器と、前記透明容器を経由して前記冷媒を循環させると共に、前記冷媒を冷却する冷媒循環装置と、前記透明容器内の前記冷媒中に配置され、前記透明容器の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体を有する光学素子と、を有する光学モジュールと、
コヒーレント光が前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記透明容器の外側から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、を有し、
任意の瞬間に前記照射装置によってコヒーレント光を照射されている前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上の領域は、前記ホログラム記録媒体の一部である、投射型映像表示装置。
A projection device comprising: an illumination device; and a spatial light modulator disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device;
A screen on which a modulated image obtained on the spatial light modulator is projected,
The lighting device includes:
A transparent container in which a refrigerant flows, a refrigerant circulation device that circulates the refrigerant through the transparent container and cools the refrigerant, and the refrigerant in the transparent container are disposed in the transparent container. An optical element having a hologram recording medium that diffracts coherent light incident from the outside, and an optical module,
An irradiation device for irradiating the optical element from the outside of the transparent container so that coherent light scans the hologram recording medium of the optical element;
The projection-type image display apparatus, wherein a region on the hologram recording medium of the optical element irradiated with coherent light by the irradiation apparatus at an arbitrary moment is a part of the hologram recording medium.
照明装置と、
前記照明装置からのコヒーレント光によって照明される位置に配置されたスクリーンと、を備え、
前記照明装置は、
内部を冷媒が流動する透明容器と、前記透明容器を経由して前記冷媒を循環させると共に、前記冷媒を冷却する冷媒循環装置と、前記透明容器内の前記冷媒中に配置され、前記透明容器の外側から入射したコヒーレント光を回折するホログラム記録媒体を有する光学素子と、を有する光学モジュールと、
コヒーレント光が前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上を走査するように、前記透明容器の外側から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、を有し、
任意の瞬間に前記照射装置によってコヒーレント光を照射されている前記光学素子の前記ホログラム記録媒体上の領域は、前記ホログラム記録媒体の一部である、投射型映像表示装置。
A lighting device;
A screen disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device,
The lighting device includes:
A transparent container in which a refrigerant flows, a refrigerant circulation device that circulates the refrigerant through the transparent container and cools the refrigerant, and the refrigerant in the transparent container are disposed in the transparent container. An optical element having a hologram recording medium that diffracts coherent light incident from the outside, and an optical module,
An irradiation device for irradiating the optical element from the outside of the transparent container so that coherent light scans the hologram recording medium of the optical element;
The projection-type image display apparatus, wherein a region on the hologram recording medium of the optical element irradiated with coherent light by the irradiation apparatus at an arbitrary moment is a part of the hologram recording medium.
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