JPH11295816A - 投射スクリーン及び投射表示装置 - Google Patents
投射スクリーン及び投射表示装置Info
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- JPH11295816A JPH11295816A JP10132698A JP10132698A JPH11295816A JP H11295816 A JPH11295816 A JP H11295816A JP 10132698 A JP10132698 A JP 10132698A JP 10132698 A JP10132698 A JP 10132698A JP H11295816 A JPH11295816 A JP H11295816A
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Abstract
るい映像光を、所定方向に透過又は反射することができ
るホログラムを用いた投射スクリ一ン及び投射表示装置
を提供する。 【解決手段】 投射装置2から出力された投射光4は、
投射スクリーン1の反射防止膜7を透過してホログラム
5に入射する。R,G,Bの光は、R,G,Bに対応し
たホログラム層r,5g,5bで、それぞれ略法線方向
に反射され、投射スクリーン1と対向した位置の観察者
の肉眼に達する。ホログラム5で回折反射されなかった
不要光Rt,Gt,Btや外光8は、ホログラム5の裏面
に設けられた光吸収材6によって吸収されるため、観察
者の目に達せず、それら不要光によってコントラストが
低下する恐れはない。
Description
映像表示に用いられる投射スクリ一ンにかかり、特にホ
ログラムを用いた投射スクリーンの改良に関するもので
ある。
リーン表面にガラスビーズを分散させて形成した反射型
スクリーンや、レンチキュラーの拡散板を使用した透過
型スクリーンが、一般に知られている。
近年ボックスの簿型化が開発のトレンドとなっており、
フロント投射型の表示装置においては、投射表示装置が
観察の障害にならないよう、あおり投射を行うのが一般
的になっている。例えば、本出願人による特願平9−3
22338号には、投射スクリーンに対し、入射角度の
大きい斜め方向から映像光を入射させて投影表示を行う
ようにした投射表示装置が記載されている。これによれ
ば、斜め投射によっても投影像の像歪みが発生しないと
いう有用な効果が得られる。
来技術としては、例えば、特開平8−248514号公
報に開示されたものがある。これは、ホログラムシ一ト
を投射装置とスクリーンの間の光路中に配置し、投射装
置からの斜め入射光をスクリーン面に略垂直方向に回折
するようにして、背面投射装置の薄型化を可能としたも
のである。また、特開平9−34015号には、ホログ
ラムとして1色もしくは多色記録のホログラムを用いる
ことが開示されており、特開平8−15779号には、
3原色光に対応した3層のリップマンホログラムを投射
スクリーンに使用した例が開示されている。共に、不要
な外光を透過吸収して明るい場所でも表示画像のコント
ラストを低下させることがないという利点がある。
ような従来技術には次のような不都合がある。まず、特
願平9−322338号で開示された斜め投射型表示装
置に、例えばガラスビーズを分散して形成した従来の反
射型スクリーンを使用した場合には、投射映像光は入射
角度とほぼ同じ角度で反射する。従って、入射角度が大
きい斜め投射のときには、スクリーン正面の観察者方向
に反射する映像光が減少し、映像が暗くなってしまう不
都合がある。レンチキュラーの拡散板を用いた透過型ス
クリーンにおいても同様である。
れた背面投射装置では、使用するホログラムによっては
投射映像がレインボー状となり、色再現の劣悪な投射映
像となってしまう可能性がある。一方、例えば投射光と
して直線偏光光を使用する液晶投射装置においては、投
射光そのものに不要な直線偏光成分が含まれており、こ
れが表示コントラストを悪化させている。従って、特開
平9−34015号及び特開平8−15779号に開示
された従来技術において、投射表示装置自身のコントラ
スト性能が悪い場合には、表示画像のコントラストも悪
化せざるを得ないという不都合がある。
投射においても、コントラストが高く明るい映像光を、
所定方向に透過又は反射することができるホログラムを
用いた投射スクリ一ン及び投射表示装置を提供すること
を、その目的とする。
め、本発明の投射スクリーンは、斜め方向から入射した
映像光をホログラムによって所定方向に回折する投射ス
クリーンにおいて、前記ホログラムで回折された映像光
にかかる各原色光の射出方向が互いに略一致することを
特徴とする。主要な形態の一つによれば、前記ホログラ
ムが、各原色光に対応するホログラム層の積層構造又は
各原色光を多重露光した単層構造のいずれかであって、
前記各原色光に対する回折効率の最大値を与える波長
が、映像光における各原色光の中心波長と略−致してい
ることを特徴とする。他の形態によれば、前記ホログラ
ムが、P偏光波,S偏光波のうちの一方を回折し他方を
透過する偏光分離機能を有することを特徴とする。
が、回折されることなく透過する不要光を吸収する吸収
層を裏面に備えた反射型ホログラムであることを特徴と
する。更に他の形態によれば、前記ホログラムが、回折
光の射出側に光拡散手段を備えた透過型のホログラムで
あることを特徴とする。更に他の形態によれば、前記ホ
ログラムと前記光拡散手段の間に、映像光中に含まれる
不要光を反射して系外に排除する反射層を設けたことを
特徴とする。
れかの投射スクリーンを備えており、前記ホログラムの
回折効率の最大値を与える入射角度と、映像光の前記ホ
ログラムに対する入射角度とを略一致させたことを特徴
とする。
て詳細に説明する。 [実施形態1]
る概略図であり、反射型の投射スクリーンに応用した例
を示している。同図において、本形態にかかるホログラ
ムを用いた投射スクリーン1は、投射装置2が格納され
たボックス3に立設されている。投射装置2としては、
例えば前記特願平9−322338号に開示されている
斜め投射装置が好適である。投射装置2が発した投射光
4は、投射スクリーン1に対し斜めに入射する。しか
し、投射スクリーン1が斜め入射光を略法線方向に反射
するホログラムで構成されているから、投射光4は投射
スクリーン1によって矢印FAで示す前方に反射され、
投射スクリーン1と対向して位置する観察者の目に達す
る。
の目に届かなかった従来の反射型スクリーンによる投射
光も、本形態の投射スクリーンではほとんど全てが観察
者に達するようになり、明るい表示影像を見ることがで
きる。更に、投射光4の投射スクリーン1に対する入射
角度と、前記投射スクリーン1を構成するホログラムの
回折効率(効率約100%)の最大値を与える入射角度
とを一致させることによって、より高輝度の表示映像も
得ることができる。
1の一例が示されている。同図に示すように、ホログラ
ム5と光吸収層又は光吸収材6とが積層されており、ホ
ログラム5が表側(観察者側),光吸収材6が裏側とな
っている。反射防止膜7は、ホログラム5の表面に形成
されている。ホログラム5は、R(赤),G(緑),B
(青)の3原色光のうちのRに対応するホログラム層5
r,Gに対応するホログラム層5g,Bに対応するホロ
グラム層5bを積層した構成となっている。なお、ホロ
グラム層5を、3原色光によってホログラム材を多重露
光して形成した単層構造のものとしてもよい。以上のよ
うに、ホログラム5,光吸収材6,及び反射防止膜7に
よって、投射スクリーン1が構成されている。
る。上述したように、投射装置2から出力された投射光
4が投射スクリーン1に斜め入射する。投射光4は、反
射防止膜7を透過してホログラム5に入射する。この入
射光のうち、青色光Bは、反射防止膜7を透過し、ホロ
グラム5の青色対応のホログラム層5bに入射し、ここ
でその略法線方向(図1の矢印FA方向)に反射され
る。また、緑色光Gは、反射防止膜7及び青色対応ホロ
グラム層5bを各々透過して、緑色対応のホログラム層
5gに入射し、ここでその略放線方向に反射される。更
に、赤色光Rは、反射防止膜7,青色対応ホログラム層
5b,及び緑色対応ホログラム層5gをそれぞれ透過し
て、赤色対応のホログラム層5rに入射し、ここでその
略法線方向に反射される。このようにして、ホログラム
5で反射されたR,G,Bの投射光4は、投射スクリー
ン1と対向した位置の観察者の肉眼に達する。
にかかるR,G,Bの各光の射出方向を共に略一致させ
ることにより、色シェーディングのない高品質な表示映
像を提供できる。更に、R,G,Bにそれぞれ対応する
ホログラム層5r,5g,及び5bにおいて回折効率の
最大値を与える各色の波長と、映像光4にかかるR,
G,Bの中心波長とを一致させることによって、高輝度
な表示映像を提供できる。
射されなかった不要光Rt,Gt,及びBt,例えばゼロ
次回折光は、ホログラム5の裏面に設けられた光吸収材
6によって吸収されるため、観察者の目に達することは
ない。従って、それら不要光によって観察者に達する投
射光のコントラストが低下する恐れはない。一方、コン
トラストの悪化を招くもう一つの要因である外光8は、
ホログラム5に対して投射光4の入射方向と異なる方向
から入射する。このため、前記ホログラム5において投
射光4とは逆方向に回折又は透過するようになり、裏面
の光吸収層6で吸収されて、同様に観察者の目に達する
ことはない。従って、それら外光によっても、コントラ
ストが低下する恐れはない。 [実施形態2]
が示されている。この形態2は、透過型スクリーンに本
発明を応用した例である。同図において、ホログラムを
用いた投射スクリーン10は、投射装置11が底部に格
納された縦形ボックス12の側面に設けられている。投
射装置11としては、例えば前記特願平9−32233
8号に開示されている斜め投射装置が好適である。投射
装置11が発した投射光4は、投射スクリーン10に対
し斜めに入射する。しかし、投射スクリーン10が斜め
入射光を略法線方向に透過するホログラムで構成されて
いるから、投射光4は投射スクリーン1によって矢印F
Bで示す前方に回折され、投射スクリーン10と対向し
て位置する観察者の目に達する。
目に届かなかった従来の透過型スクリーンによる投射光
も、本形態の投射スクリーンではほとんど全てが観察者
に達するようになり、明るい表示影像を見ることができ
る。更に、投射光4の投射スクリーン10に対する入射
角度と、前記投射スクリーン10を構成するホログラム
の回折効率(効率約100%)の最大値を与える入射角
度とを一致させることによって、より高輝度の表示映像
も得ることができる。
10の一例が示されている。同図に示すように、ホログ
ラム13と光拡散層又は光拡散板14とが積層されてお
り、ホログラム5が裏側(ボックス内側),光拡散板1
4が表側(観察者側)となっている。反射防止膜15
は、ホログラム13の光入射面に形成されている。ホロ
グラム13は、前記形態と同様にR,G,Bの3原色光
のうちのRに対応するホログラム層13r,Gに対応す
るホログラム層13g,Bに対応するホログラム層13
bを積層した構成となっている。なお、ホログラム層1
3を、3原色光によってホログラム材を多重露光して形
成した単層構造のものとしてもよい。以上のように、ホ
ログラム13,光拡散板14,及び反射防止膜15によ
って、投射スクリーン10が構成されている。
る。投射装置11から出力された投射光4は、図3に示
すように、投射スクリーン10に斜め入射する。投射光
4は、反射防止膜15を透過してホログラム13に入射
する。この入射光のうち、青色光Bは、反射防止膜15
を透過し、ホログラム13の青色対応のホログラム層1
3bに入射し、ここでその略法線方向(図3の矢印FB
方向)に回折する。そして、G及びRのホログラム層1
3g,13rをそれぞれ透過して光拡散板14から射出
される。緑色光Gは、反射防止膜15及び青色対応ホロ
グラム層13bを各々透過して、緑色対応のホログラム
層13gに入射し、ここでその略放線方向に回折する。
そして、Rのホログラム層13rを透過して光拡散板1
4から射出される。更に、赤色光Rは、反射防止膜1
5,青色対応ホログラム層13b,及び緑色対応ホログ
ラム層13gをそれぞれ透過して、赤色対応のホログラ
ム層13rに入射し、ここでその略法線方向に回折して
光拡散板14から射出される。このようにして、ホログ
ラム13で回折したR,G,Bの投射光4は、投射スク
リーン10と対向した位置の観察者の肉眼に達する。
3で回折される映像光4にかかるR,G,Bの各光の射
出方向を共に略一致させることにより、色シェーディン
グのない高品質な表示映像を提供できる。更に、R,
G,Bにそれぞれ対応するホログラム層13r,13
g,及び13bにおいて回折効率の最大値を与える各色
の波長と、映像光4にかかるR,G,Bの中心波長とを
一致させることによって、高輝度な表示映像を提供でき
る。特に、本形態によれば、ホログラム13の回折光が
光拡散層又は光拡散板14で拡散される。従って、視野
角の広い投射スクリ一ンが得られる。 [実施形態3]
の実施形態について説明する。この形態は、上述した透
過型の投射スクリーンに関するものである。なお、前記
図4と同じ構成要素は同一の符号で示す。本形態の特徴
は、ホログラム13と光拡散層14の間に、斜め入射光
を所望の方向に反射する反射層16を設けたものであ
る。反射層16としては、可視光帯城の光を効率良く反
射する反射型ホログラム16a(同図(a)参照)や空
気層16b(同図(b)参照)が用いられる。
てホログラム層16aを備えた反射スクリーン20から
説明する。この場合、投射光4のR,G,Bの各光のう
ち、対応するホログラム層で回折されなかった不要光R
f,Gf,Bfは、点線で図示するように、ホログラム層
16aで所定の方向に反射される。このため、不要光が
観察者の目に届くことはないから、コントラストに優れ
た表示映像を提供できる。なお、反射された不要光R
f,Gf,Bfは、ホログラム13に設定された入射角度
と異なる入射角度でホログラム13に入射するから、回
折されることなく透過して系外に排除される。前記ホロ
グラム層16aとしては、後述する偏光分離機能を有す
るホログラムではない方がよい。
して空気層16bを備えた反射スクリーン30を説明す
る。この場合、投射光4のR、G、Bの各光のうち、対
応するホログラム層で回折されなかった不要光Rf,G
f,Bfは、点線で図示するように、空気層16bとホロ
グラム13の界面で全反射される。このため、不要光が
観察者の目に届くことはないから、コントラストに優れ
た表示映像を提供できる。なお、反射された不要光R
f,Gf,Bfは、ホログラム13に設定された入射角度
と異なる入射角度でホログラム13に入射するから、回
折されることなく透過して系外に排除される。ホログラ
ム13で回折した投射光4は、前記空気層16bに対し
ては略垂直に入射するから、空気層16で反射されるこ
となく通過して観察者の目に達する。
クス12(図3参照)の内側に光吸収材を備えるように
すれば、排除された不要光Rf,Gf,Bfが吸収される
ため、不要光の影響が更に低減されてコントラストが向
上する。 [実施形態4]
の実施形態4について説明する。この形態は、前記ホロ
グラム5,13を、偏光分離機能を有するホログラムで
構成したもので、コントラストの向上を図ったものであ
る。偏光分離機能を有するホログラムの特性は、例えば
図6及び図7に示すようになる。
光の波長を540nm,ホログラム感材に対する屈折率
の変化量△nを0.03とし、各ベンドアングルにおい
てS偏光波の回折効率が100%となるようにホログラ
ムの厚みtを設定した条件下で、P偏光波の回折効率を
計算によって求めたものである。この図から明らかなよ
うに、ベンドアングルが大きいと、S偏光波とP偏光波
の両方をほぼ100%回折する特性が得られ、ベンドア
ングルを120度以下にするとP偏光波の回折効率を5
0%以下にすることができ、ベンドアングルを90度に
近づけることでP偏光波の回折効率を0%にすることが
できる。
対して大きな依存性を示す。しかし、逆にその波長依存
性を利用することにより、所望の波長に対してS偏光波
が100%に近い回折効率で回折され、P偏光波の回折
効率が極めて小さくなるような最適設計を行うこともで
きる。従って、前記ホログラム5,13を、R,G,B
の各色について、それぞれの波長帯域のS偏光波だけを
高い回折効率で回折するとともに、P偏光波の回折効率
を抑制するように構成することができる。
変化量△n,その厚みt,及び入射角θに対して依存性
を有する。ところが、入射角θを60度から90度の範
囲という具合に大きく設定した条件下では、図7に示す
ように、P偏光波の回折効率ηpとS偏光波の回折効率
ηsは、屈折率変化量△nと厚みtを関数とした関数F
(△n,t)の変化に対して相互に位相を異にした周期
的な変化傾向を有している。そして、屈折率変化量△n
と厚みtを一定にして入射角を0度に近づけると、P偏
光波の回折効率ηpにかかる位相がS偏光波の回折効率
ηsにかかる位相に近づき、θ=0度では理論的に双方
の回折効率が一致する。従って、図7で示した各回折効
率ηp,ηsの変化において、例えば入射角θを75度に
設定し、屈折率変化量△nと厚みtの条件を選択して関
数F(△n,t)の値を図中のA点にすると、P偏光波
の回折効率ηpを最大の100%にしながら、S偏光波
の回折効率ηsを0%にすることができる。
て、それぞれ目的とする特性が得られるように屈折率変
化量△n,厚みt,入射角θを設定すれば、所定の偏光
波の投射光を所望の方向に射出させることができるとと
もに、不要な偏光波を分離除去でき、コントラストに優
れた表示映像を提供することができる。例えば、前記形
態1において、P偏光波を投射光4として使用するとと
もに、ホログラム5を主にP偏光波を回折してS偏光波
を透過する偏光分離機能を有するホログラムで構成す
る。すると、投射光4中に含まれるコントラストの劣化
要因となっている不要なS偏光波が、前記ホログラム5
を透過して光吸収層6に吸収されるようになり、観察者
に達する投射光のコントラストが向上する。このよう
に、直線偏光波を投射光とする液晶投射装置において、
コントラストに優れた表示映像を提供することができ
る。
次のような効果がある。 (1)ホログラムによる回折によって射出される映像光
の射出方向がほぼ同じであるため、色シェーディングの
ない高品質な表示映像が得られる。 (2)R,G,Bの各ホログラムの回折効率の最大値を
与える波長が、映像光におけるR,G,Bの各中心波長
と略一致しているため、光利用率の高い高輝度な表示映
像を得ることができる。 (3)偏光分離機能を備えたホログラムを使用するた
め、映像表示にかかる偏光成分のみを主に取り出すとと
もに、不要な偏光成分を除去することができ、コントラ
スト性能の悪い投射装置を使用してもコントラストの高
い映像表示が可能となる。 (4)不要光を吸収する吸収層を設けたため、不要光の
影響が低減されて、コントラストの高い映像表示が可能
となる。 (5)ホログラムによる回折光の射出側に光拡散手段を
設けたため、視野角の広い投射スクリーンを得ることが
できる。 (6)ホログラムと光拡散手段の間に、不要光を回折し
て系外に排除する反射手段を設けたため、コントラスト
の高い映像表示が可能となる。 (7)ホログラムの回折効率の最大値を与える入射角度
と、映像光のホログラムに対する入射角度とを略一致さ
せたため、高輝度で色シェーディングのない高品質な表
示映像を得ることができる。
る。
図である。
る。
図である。
示す図である。
率との関係を示す図である。
ある。
ム層 6…光吸収層又は光吸収材 7…反射防止膜 8…外光 14…光拡散層又は光拡散板 16…反射層 16a…反射型ホログラム 16b…空気層 R,G,B…原色光 Rt,Gt,Bt…透過不要光 Rf,Gf,Bf…反射不要光
Claims (7)
- 【請求項1】 斜め方向から入射した映像光をホログラ
ムによって所定方向に回折する投射スクリーンにおい
て、 前記ホログラムで回折された映像光にかかる各原色光の
射出方向が互いに略一致することを特徴とする投射スク
リーン。 - 【請求項2】 前記ホログラムが、各原色光に対応する
ホログラム層の積層構造又は各原色光を多重露光した単
層構造のいずれかであって、前記各原色光に対する回折
効率の最大値を与える波長が、映像光における各原色光
の中心波長と略−致していることを特徴とする請求項1
記載の投射スクリーン。 - 【請求項3】 前記ホログラムが、P偏光波,S偏光波
のうちの一方を回折し他方を透過する偏光分離機能を有
することを特徴とする請求項1又は2記載の投射スクリ
ーン。 - 【請求項4】 前記ホログラムが、回折されることなく
透過する不要光を吸収する吸収層を裏面に備えた反射型
ホログラムであることを特徴とする請求項1,2,又は
3のいずれかに記載の投射スクリーン。 - 【請求項5】 前記ホログラムが、回折光の射出側に光
拡散手段を備えた透過型のホログラムであることを特徴
とする請求項1,2,又は3のいずれかに記載の投射ス
クリーン。 - 【請求項6】 前記ホログラムと前記光拡散手段の間
に、映像光中に含まれる不要光を反射して系外に排除す
る反射層を設けたことを特徴とする請求項5記載の投射
スクリーン。 - 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載の投射
スクリーンを備えた投射表示装置であって、前記ホログ
ラムの回折効率の最大値を与える入射角度と、映像光の
前記ホログラムに対する入射角度とを略一致させたこと
を特徴とする投射表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10132698A JP3758358B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 投射スクリーン及び投射表示装置 |
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JPH11295816A true JPH11295816A (ja) | 1999-10-29 |
JP3758358B2 JP3758358B2 (ja) | 2006-03-22 |
Family
ID=14297710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10132698A Expired - Lifetime JP3758358B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 投射スクリーン及び投射表示装置 |
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