JP2014016396A

JP2014016396A - Hologram reproduction device, hologram reproduction method, projection type video display device

Info

Publication number: JP2014016396A
Application number: JP2012152076A
Authority: JP
Inventors: Yukio Taniguchi; 幸夫谷口; Makio Kurashige; 牧夫倉重; Tomoe Takanokura; 知枝高野倉
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: JP6041093B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram reproduction device (regeneration method) with no conspicuous bright spot, and a projection type video display device using the hologram reproduction device.SOLUTION: A hologram reproduction device includes: a hologram composed of element holograms periodically arranged; and a light source for illuminating illumination light onto the hologram. A predetermined conditional expression (1) is satisfied by a line segment formed by half value and half width of illumination light that illuminates a certain point on the hologram and an angle Δθ formed with a reproduction incidence direction of the hologram.

Description

本発明は、要素ホログラムを周期的に配列して構成されたホログラムの再生方法、再生装置、並びに、ホログラム再生装置を利用した投写型映像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a hologram reproducing method and apparatus configured by periodically arranging elementary holograms, and a projection display apparatus using the hologram reproducing apparatus.

像を予め記録したホログラムに照明光を照射して像を含む再生光を出射するホログラム再生装置はよく知られるところである。このようなホログラム再生装置に使用されるホログラムの製造方法としては、ホログラムに対して参照光と、像からの物体光を同時に照射してホログラムに干渉縞を記録する方法が知られている。 2. Description of the Related Art A hologram reproduction apparatus that emits reproduction light including an image by irradiating a hologram on which an image has been recorded in advance with illumination light is well known. As a method for manufacturing a hologram used in such a hologram reproducing apparatus, there is known a method of recording interference fringes on a hologram by simultaneously irradiating the hologram with reference light and object light from an image.

また、このような製造方法以外に参照光と物体光で生じる干渉縞を計算機によって計算して製造する方法も知られている。このような方法によって製造されたホログラムは計算機ホログラムと呼ばれ、干渉計測、光情報処理、セキュリティまたはホログラフィックディスプレイなど各種応用分野において重要な位置を占めている。 In addition to such a manufacturing method, a method of manufacturing interference fringes generated by reference light and object light by a computer is also known. Holograms manufactured by such a method are called computer generated holograms and occupy an important position in various application fields such as interference measurement, optical information processing, security or holographic display.

このような計算機ホログラムの製造方法では、計算によって算出された干渉縞に基づいて型を形成し、形成された型でホログラムを型どりすることで、ホログラムの表面上に干渉縞を凹凸として記録する。このように計算機ホログラムにおいては、型を使用することで凹凸を容易に複製することが可能であり、大量生産に適したものとなっている。 In such a computer-generated hologram manufacturing method, a pattern is formed based on the interference fringes calculated by calculation, and the hologram is shaped with the formed mold, whereby the interference fringes are recorded as irregularities on the surface of the hologram. Thus, in the computer generated hologram, the unevenness can be easily duplicated by using a mold, which is suitable for mass production.

しかしながら、計算機による干渉縞の計算には莫大な計算量が必要とされ、１つの計算機ホログラムに対して長時間の計算が必要とされる。そのため、比較的小判の計算機ホログラムに関する干渉縞を計算によって求め、当該計算機ホログラムを周期的に配置して構成することで、大判の計算機ホログラムを形成することが行われている。 However, calculation of interference fringes by a computer requires an enormous amount of calculation, and a long calculation is required for one computer hologram. Therefore, an interference fringe relating to a relatively small computer hologram is obtained by calculation, and the computer hologram is formed by periodically arranging the computer generated hologram.

特許文献１には、コンピュータ形成ホログラム（上述の計算機ホログラムに相当）で形成されたサブホログラム（ファセット１２）をＭ×Ｎ直線行列として配列したビームホモジェナイザが開示されている。各サブホログラムから出射された光は、出力平面上で重なり合い、各サブホログラムを通過した光を均一に混合することを可能としている。 Patent Document 1 discloses a beam homogenizer in which sub-holograms (facets 12) formed by computer-formed holograms (corresponding to the above-described computer generated holograms) are arranged as an M × N linear matrix. The light emitted from each sub-hologram overlaps on the output plane, and the light that has passed through each sub-hologram can be uniformly mixed.

特表２００１−５０７１３９号公報JP-T-2001-507139 特開平６−２０８０８９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-208089

ところで、上述したように小判のホログラム（以下、「要素ホログラム」と呼ぶ）を配列して構成したホログラムでは、ホログラムを再生する照明光束の径が要素ホログラムより大きい、すなわち、照明光束が同時に隣接する要素ホログラムを照明した場合、ホログラムの再生像は均一にならず周期的な構造が現れてしまう。このようなホログラムの周期的構造は、再生する像を劣化させることとなる。また、ホログラムからの再生光を投写型映像表示装置などの照明光として利用する場合、本来であれば均一な照度で照明するべきところ、このような周期的構造は照度ムラとして顕在化し、表示する映像の品質を劣化させることとなる。 By the way, in the hologram configured by arranging small-sized holograms (hereinafter referred to as “element holograms”) as described above, the diameter of the illumination light beam for reproducing the hologram is larger than the element hologram, that is, the illumination light beams are adjacent to each other at the same time. When the element hologram is illuminated, the reproduced image of the hologram is not uniform and a periodic structure appears. Such a periodic structure of the hologram deteriorates the reproduced image. In addition, when the reproduction light from the hologram is used as illumination light for a projection display apparatus or the like, it should be illuminated with uniform illuminance, and such a periodic structure is manifested and displayed as illuminance unevenness. The quality of the video will be degraded.

図１には、ホログラム再生装置において再生像に周期的構造が現れる様子が示されてい
る。ホログラム再生装置１は、ホログラム１０、フーリエ変換レンズ２０を備えて構成されている。図中、ホログラム１０の入射（出射）面を形成する平面がＸＹ平面となるように、Ｘ軸、Ｙ軸を定義するとともに、ＸＹ平面に直交し、照明光Ｌ₁が進行する側の方向
をＺ軸として定義している。 FIG. 1 shows how a periodic structure appears in a reproduced image in a hologram reproducing apparatus. The hologram reproducing apparatus 1 includes a hologram 10 and a Fourier transform lens 20. In the drawing, the X axis and the Y axis are defined so that the plane forming the entrance (exit) surface of the hologram 10 is the XY plane, and the direction on the side where the illumination light L ₁ travels is orthogonal to the XY plane. It is defined as the Z axis.

図２には、Ｚ軸側から見たホログラム１０の構成（一部）が示されている。図に示されるようにホログラム１０は、複数の要素ホログラム１１が隣接して構成される。各要素ホログラム１１は、一辺がピッチｐを有する正方形形状を有している。このように要素ホログラム１１を隣接して構成することで、要素ホログラム１１は周期的に配列されることとなる。 FIG. 2 shows a configuration (a part) of the hologram 10 as viewed from the Z-axis side. As shown in the figure, the hologram 10 is composed of a plurality of element holograms 11 adjacent to each other. Each element hologram 11 has a square shape with one side having a pitch p. In this manner, the element holograms 11 are arranged adjacent to each other so that the element holograms 11 are periodically arranged.

このようなホログラム１０に対して、破線で図示するような照明光Ｌ₁、すなわち、複
数の要素ホログラム１１を跨いで照明する大きさの照明光を照射した場合、前述した再生像における周期的構造が問題となる。 When such a hologram 10 is irradiated with illumination light L ₁ as shown by a broken line, that is, illumination light of a size that illuminates across a plurality of element holograms 11, the periodic structure in the reproduced image described above Is a problem.

図１に戻り、ホログラム１０には、再生像を再生するための所定の入射方向（再生入射方向）から照明光Ｌ₁が入射される。照明光Ｌ₁には、レーザー光源部などから出射されたコヒーレント光が使用される。また、ホログラム１０に入射する照明光Ｌ1は、再生入射
方向に対して平行な光束となっている。この再生入射方向とは、ホログラム１０を設計する際、定められたホログラム１０への入射角度であり、この再生入射方向に沿って照明光Ｌ₁を照射することで、設計時の再生像２１ｉが再生される。ホログラム１０を構成する
各要素ホログラム１１は、入射した照明光Ｌ₁に基づいて、再生光Ｌ₂を出射する。各要素ホログラム１１から出射された再生光Ｌ₂は、フーリエ変換レンズ２０を通過（前焦点距
離、後焦点距離は共にｆ）とすることで同じ位置に再生像を形成する。 Returning to FIG. 1, the illumination light L ₁ is incident on the hologram 10 from a predetermined incident direction (reproduction incident direction) for reproducing a reproduction image. The illumination light L ₁ is coherent light emitted from a laser light source unit is used. The illumination light L1 incident on the hologram 10 is a light beam parallel to the reproduction incident direction. The reproduction incident direction is an incident angle to the hologram 10 that is determined when the hologram 10 is designed. By irradiating the illumination light L ₁ along the reproduction incident direction, the reproduction image 21i at the time of design can be obtained. Played. Each element hologram 11 constituting the hologram 10 emits reproduction light L ₂ based on the incident illumination light L ₁ . The reproduction light L ₂ emitted from each element hologram 11 passes through the Fourier transform lens 20 (the front focal length and the rear focal length are both f), thereby forming a reproduction image at the same position.

ここでは、ホログラム１０には、再生像２１ｉの何れの箇所においても均一な照度を持つような像を記録させている。したがって、再生像２１ｉの理想的な照度分布は均一なものである。しかしながら、前述したように、照明光Ｌ₁にて複数の要素ホログラム１１を
跨いで同時に照明した場合、各要素ホログラム１１からの再生光Ｌ₂が干渉することで、
照度ムラが生じることとなる。この照度ムラは周期的構造を有するものであって、図１に示されるように輝点中心２２が周期的に並ぶこととなり、再生像を劣化させることとなる。 Here, an image having a uniform illuminance is recorded on the hologram 10 at any location of the reproduced image 21i. Therefore, the ideal illuminance distribution of the reproduced image 21i is uniform. However, as described above, when the illumination light L ₁ is simultaneously illuminated across the plurality of element holograms 11, the reproduction light L ₂ from each element hologram 11 interferes,
Irradiance unevenness will occur. This illuminance unevenness has a periodic structure, and as shown in FIG. 1, the bright spot centers 22 are periodically arranged, and the reproduced image is deteriorated.

一方、投写型映像表示装置においては、コヒーレントなレーザー光を光源として使用する場合、照射対象表面の微小凹凸からの散乱光が干渉することで生ずるスペックルノイズが発生し、再生する映像を劣化させる、あるいは、見難くしてしまうことが知られている。 On the other hand, in a projection display apparatus, when coherent laser light is used as a light source, speckle noise is generated due to interference of light scattered from minute irregularities on the surface of the irradiation target, which deteriorates the reproduced image. Or it is known to make it difficult to see.

特許文献２には、コヒーレント光が通過する拡散素子を回転運動させることで、スペックルノイズの低減を図る無スペックル・ディスプレイ装置が開示されている。しかしながら、特許文献２に開示されるスペックルノイズ低減方法では、拡散素子到達前に生じていたスペックルノイズ（干渉パターン）は平均化できるものの、拡散中心からスクリーンへの入射光線角度はスクリーン上のいずれの点においても不変であるため、スクリーン各点の光散乱特性も一定となり、結果としてスクリーン上で発生するスペックルの除去効果は殆ど得られないという問題があった。 Patent Document 2 discloses a non-speckle display device that reduces speckle noise by rotating a diffusion element through which coherent light passes. However, in the speckle noise reduction method disclosed in Patent Document 2, speckle noise (interference pattern) generated before reaching the diffusing element can be averaged, but the incident ray angle from the diffusion center to the screen is on the screen. Since it is invariant at any point, the light scattering characteristic of each point on the screen is also constant, and as a result, there is a problem that the effect of removing speckles generated on the screen is hardly obtained.

このような、コヒーレント光を原因として生ずるスペックルは、コヒーレント光を光源として使用するプロジェクタ（投射型映像表示装置）のみならず、コヒーレント光を使用する様々な照明装置において問題となっている。 Such speckle caused by coherent light is a problem not only in projectors (projection-type image display devices) that use coherent light as a light source, but also in various illumination devices that use coherent light.

本発明は、このような課題を解決するものであって、そのため、以下の構成要件を有することを特徴としている。 The present invention solves such a problem, and is characterized by having the following constituent elements.

本発明に係るホログラム再生方法は、
要素ホログラムを周期的に配列して構成されたホログラムを再生するホログラム再生方法において、
前記ホログラム上のある点に入射する照明光の半値半幅が形成する線分と、前記ホログラムの再生入射方向とが形成する角度Δθが、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
Δθ≧λ／２ｐ・・・（１）
ただし、
λは照明光の波長、
ｐは前記要素ホログラムの一辺の大きさ The hologram reproduction method according to the present invention includes:
In a hologram reproducing method for reproducing a hologram configured by periodically arranging element holograms,
An angle Δθ formed by a line segment formed by a half-width of illumination light incident on a certain point on the hologram and a reproduction incident direction of the hologram satisfies the following conditional expression (1).
Δθ ≧ λ / 2p (1)
However,
λ is the wavelength of the illumination light,
p is the size of one side of the element hologram

さらに本発明に係るホログラム再生方法において、
前記角度Δθは、下記条件式（２）を満足することを特徴とする。
Δθ≦５λ／ｐ・・・（２） Furthermore, in the hologram reproduction method according to the present invention,
The angle Δθ satisfies the following conditional expression (2).
Δθ ≦ 5λ / p (2)

また本発明に係るホログラム再生装置は、
要素ホログラムを周期的に配列して構成されたホログラムと、
前記ホログラムに照明光を照射する光源と、を備え、
前記ホログラム上のある点に入射する照明光の半値半幅が形成する線分と、前記ホログラムの再生入射方向とが形成する角度Δθが、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
Δθ≧λ／２ｐ・・・（１）
ただし、
λは照明光の波長、
ｐは前記要素ホログラムの一辺の大きさ Moreover, the hologram reproducing apparatus according to the present invention includes:
A hologram constructed by periodically arranging element holograms;
A light source for illuminating the hologram with illumination light,
An angle Δθ formed by a line segment formed by a half-width of illumination light incident on a certain point on the hologram and a reproduction incident direction of the hologram satisfies the following conditional expression (1).
Δθ ≧ λ / 2p (1)
However,
λ is the wavelength of the illumination light,
p is the size of one side of the element hologram

さらに本発明に係るホログラム再生装置において、
前記角度Δθは、下記条件式（２）を満足することを特徴とする。
Δθ≦５λ／ｐ・・・（２） Furthermore, in the hologram reproducing apparatus according to the present invention,
The angle Δθ satisfies the following conditional expression (2).
Δθ ≦ 5λ / p (2)

さらに本発明に係るホログラム再生装置において、
前記光源は、レーザー光源部と、散乱素子を有し、
前記散乱素子は、前記レーザー光源部から出射されるコヒーレント光に角度分布を付与して、照明光として出射することを特徴とする。 Furthermore, in the hologram reproducing apparatus according to the present invention,
The light source has a laser light source part and a scattering element,
The scattering element provides angular distribution to coherent light emitted from the laser light source unit and emits the illumination light as illumination light.

さらに本発明に係るホログラム再生装置において、
前記光源は、レーザー光源部と、複数の光ファイバを有し、
前記光ファイバは、前記レーザー光源部から出射されるコヒーレント光に角度分布を付与して、照明光として出射することを特徴とする。 Furthermore, in the hologram reproducing apparatus according to the present invention,
The light source has a laser light source unit and a plurality of optical fibers,
The optical fiber is characterized in that it gives an angular distribution to coherent light emitted from the laser light source unit and emits it as illumination light.

さらに本発明に係るホログラム再生装置において、
前記光源は、レーザー光源部と、レンズアレイを有し、
前記レンズアレイは、レーザー光源部から出射されるコヒーレント光に角度分布を付与して、照明光として出射することを特徴とする。 Furthermore, in the hologram reproducing apparatus according to the present invention,
The light source has a laser light source unit and a lens array,
The lens array is characterized in that the coherent light emitted from the laser light source unit is given an angular distribution and emitted as illumination light.

また本発明に係る投写型映像表示装置は、
照明光を出射する光源と、
前記光源から出射された照明光を走査する前記光走査部と、
像が形成される像形成領域を有する光変調素子と、
要素ホログラムが周期的に配列されて構成され、前記光走査部で走査された照明光を拡散し、各点から出射される再生光が前記像形成領域を重ねて照明するホログラムと、を備え、
前記ホログラム上のある点に入射する照明光の半値半幅が形成する線分と、前記ホログラムの再生入射方向とが形成する角度Δθが、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
Δθ≧λ／２ｐ・・・（１）
ただし、
λは照明光の波長、
ｐは前記要素ホログラムの一辺の大きさ A projection display apparatus according to the present invention is also provided:
A light source that emits illumination light;
The optical scanning unit that scans illumination light emitted from the light source; and
A light modulation element having an image forming region on which an image is formed;
Comprising element holograms arranged periodically, diffusing illumination light scanned by the optical scanning unit, and reproducing light emitted from each point to illuminate the image forming region in an overlapping manner,
An angle Δθ formed by a line segment formed by a half-width of illumination light incident on a certain point on the hologram and a reproduction incident direction of the hologram satisfies the following conditional expression (1).
Δθ ≧ λ / 2p (1)
However,
λ is the wavelength of the illumination light,
p is the size of one side of the element hologram

さらに本発明に係る投写型映像表示装置において、
前記角度Δθは、下記条件式（２）を満足することを特徴とする。
Δθ≦５λ／ｐ・・・（２） Furthermore, in the projection display apparatus according to the present invention,
The angle Δθ satisfies the following conditional expression (2).
Δθ ≦ 5λ / p (2)

さらに本発明に係る投写型映像表示装置において、
前記角度Δθは、下記条件式（３）を満足することを特徴とする。
Δθ≦θ₀ ・・・（３）
ただし、
θ₀は前記ホログラム上の一点から前記像形成領域の短辺を見込む角度幅 Furthermore, in the projection display apparatus according to the present invention,
The angle Δθ satisfies the following conditional expression (3).
Δθ ≦ θ ₀ (3)
However,
θ ₀ is the angular width for viewing the short side of the image forming area from one point on the hologram

本発明によれば、要素ホログラムを周期的に配列して構成されたホログラムを再生する際、再生像に発生する輝点などの周期的構造を抑え、再生像の劣化を抑えることが可能となる。そして、このようなホログラム再生装置（方法）を投写型映像表示装置に採用することで、光変調素子を照明する再生光のムラを抑え、スクリーン上に投射される映像を良好にすることが可能となる。 According to the present invention, when reproducing a hologram configured by periodically arranging element holograms, it is possible to suppress a periodic structure such as a bright spot generated in a reproduced image and to suppress degradation of the reproduced image. . By adopting such a hologram reproducing device (method) in a projection-type image display device, it is possible to suppress unevenness of the reproducing light that illuminates the light modulation element and improve the image projected on the screen. It becomes.

さらに、本発明の投写型映像表示装置では、光走査部で走査された照明光を拡散し、各点から出射される再生光が光変調素子の像形成領域を重ねて照明するホログラムを使用している。このような構成により、ホログラムからの再生光は、スクリーンに対して時間的に異なる角度で照射することとなり、スクリーン上で発生するスペックルを効果的に抑制することが可能となっている。 Furthermore, the projection display apparatus of the present invention uses a hologram that diffuses the illumination light scanned by the optical scanning unit and illuminates the reproduction light emitted from each point by overlapping the image forming area of the light modulation element. ing. With such a configuration, the reproduction light from the hologram is irradiated at different angles with respect to the screen, and speckles generated on the screen can be effectively suppressed.

ホログラム再生装置の構成を説明するための図The figure for demonstrating the structure of a hologram reproduction apparatus 複数の要素ホログラムで構成されたホログラムを説明するための図The figure for demonstrating the hologram comprised by the several element hologram 本発明の実施形態に係るホログラム再生装置の構成を説明するための図The figure for demonstrating the structure of the hologram reproducing apparatus which concerns on embodiment of this invention. ホログラムによって再生される再生像を説明するための図The figure for demonstrating the reproduction image reproduced | regenerated with a hologram 照明光Ｌ₁、並びに、ホログラムの再生像の照度分布を説明するための模式図Schematic diagram for explaining illumination light L ₁ and illuminance distribution of a reproduced image of a hologram 光変調素子を照明したときのホログラムの再生像を示す図The figure which shows the reproduction image of a hologram when illuminating a light modulation element 本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the projection type video display apparatus concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the projection type video display apparatus concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置（または、ホログラム再生装置）で使用する光源の構成を示す図The figure which shows the structure of the light source used with the projection type video display apparatus (or hologram reproduction apparatus) which concerns on embodiment of this invention.

では、本発明の実施形態に係るホログラム装置について図面を参照しつつ説明を行う。図３は、本発明の実施形態に係るホログラム再生装置１の構成を示す図である。なお、以下に説明する図面は、模式的に示した図であって、実際の形状、寸法、配置とは異なる場合がある。 The hologram apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the hologram reproducing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. The drawings described below are schematic views, and may differ from actual shapes, dimensions, and arrangements.

図３のホログラム再生装置１の構成は、図１、図２で説明した構成と、照明光Ｌ₁の照
明以外の点において同一の構成を有するものであって、複数の要素ホログラム１１が周期的に配列して構成されたホログラム１０、フーリエ変換レンズ３１、そして、照明光Ｌ₁
を出射する光源（図示せず）を備えて構成されている。 3 has the same configuration as the configuration described in FIGS. 1 and 2 except for the illumination of the illumination light L ₁ , and a plurality of element holograms 11 are periodically arranged. , The hologram 10 arranged in a matrix, the Fourier transform lens 31, and the illumination light L ₁
The light source (not shown) which radiates | emits is comprised.

ホログラム１０を構成する要素ホログラム１１には、計算機ホログラムが採用されている。計算機ホログラムは、計算機によって計算された干渉縞を表面の凹凸形状として記録したホログラムである。このような計算機ホログラムは、印刷技術などを利用して凹凸形状を形成することで大量生産を可能としている。また、ホログラム１０を構成する複数の要素ホログラム１１を複製して使用することで、干渉縞の算出に必要な計算量を抑えることが可能となっている。 A computer generated hologram is adopted as the element hologram 11 constituting the hologram 10. A computer generated hologram is a hologram in which interference fringes calculated by a computer are recorded as surface irregularities. Such a computer generated hologram can be mass-produced by forming a concavo-convex shape using a printing technique or the like. Further, by duplicating and using the plurality of element holograms 11 constituting the hologram 10, it is possible to suppress the calculation amount necessary for calculating the interference fringes.

図３において、ホログラム１０に入射する照明光Ｌ₁について、ホログラム１０の入射
面のある点Ａについて説明する。ホログラム１０を実際に再生する際には、ホログラム１０の入射面の広い領域にわたって照明光Ｌ₁が入射することになる。このホログラム１０
の点Ａに対して入射する入射光Ｌ₁は、以下の入射角の条件を有するように構成されてい
る。すなわち、一点鎖線で示すホログラム１０の再生入射方向Ｌ_1C、すなわち、ホログラム１０（要素ホログラム１１）を再生する際、予めホログラム１０（要素ホログラム１１）に設定されている再生入射方向に対して角度Δθを形成するように入射させている。 In FIG. 3, a point A having an incident surface of the hologram 10 will be described with respect to the illumination light L ₁ incident on the hologram 10. When the hologram 10 is actually reproduced, the illumination light L ₁ is incident over a wide area of the incident surface of the hologram 10. This hologram 10
The incident light L ₁ incident on the point A is configured to satisfy the following incident angle conditions. That is, the reproduction incident direction L _1C of the hologram 10 indicated by the alternate long and short dash line, that is, when reproducing the hologram 10 (element hologram 11), the angle Δθ with respect to the reproduction incident direction set in advance in the hologram 10 (element hologram 11). It is made to enter so as to form.

その際、照明光Ｌ₁を形成する光束は、強度分布を有するため、角度Δθは、ある点Ａ
に入射する照明光Ｌ₁の半値半幅にて形成される線分で定義される。すなわち、ホログラ
ム１０上の所定位置に入射する照明光Ｌ₁の半値半幅にて形成される線分が、ホログラム
１０の再生入射方向Ｌ_1Cとなす角度がΔθとして定義される。図５（ａ）には、図３中、照明光Ｌ₁に対して直交するＢ−Ｂ間について、照明光Ｌ₁の照度分布が示されている。 At this time, since the light beam forming the illumination light L ₁ has an intensity distribution, the angle Δθ is set at a certain point A.
Is defined by a line segment formed with a half width at half maximum of the illumination light L ₁ incident on the beam. That is, the angle formed by the line segment formed at the half-width at half maximum of the illumination light L ₁ incident on the predetermined position on the hologram 10 with the reproduction incident direction L _1C of the hologram 10 is defined as Δθ. In FIG. 5 (a), in Figure 3, the orthogonal for between B-B of the illumination light L _1, the illuminance distribution of the illumination light L ₁ is shown.

このように、照明光Ｌ₁が再生入射方向Ｌ_1Cに対して角度Δθを有するように入射させ
ることで、ホログラム１０の任意の点（図では点Ａ）に入射した照明光Ｌ₁は、再生光Ｌ₂に変換され、半値半幅ΔＸＢを有する再生像２１ｉに変換される。再生像２１ｉ上に形成された半値半幅ΔＸＢは、基点中心が周期的に並ぶ照度ムラを解消することになる。図５（ｂ）には、ホログラム１０の再生像２１ｉに形成される照度分布が示されている。図５（ａ）で説明した照度分布を有する照明光Ｌ₁を使用した場合、再生像２１ｉも輝点中心
２２を中心として、照度分布を有するものとなる。ここでは、輝点中心２２を中心にして発生する各輝点の半値半幅をΔＸＢとして定義する。 In this manner, the illumination light L ₁ is made incident at an angle Δθ to the playback incidence direction L _1C, the illumination light L ₁ incident on the (point A in the figure) any point of the hologram 10 is reproduced It is converted into light L ₂ and converted into a reproduced image 21 i having a half-value half-width ΔXB. The half-value half width ΔXB formed on the reproduced image 21i eliminates the uneven illuminance in which the center points are periodically arranged. FIG. 5B shows the illuminance distribution formed on the reproduced image 21 i of the hologram 10. When the illumination light L ₁ having the illuminance distribution described with reference to FIG. 5A is used, the reproduced image 21 i also has an illuminance distribution with the bright spot center 22 as the center. Here, the half width at half maximum of each bright spot generated around the bright spot center 22 is defined as ΔXB.

図３において、ホログラム１０の再生入射方向に対する角度Δθと、再生像２１ｉ上の半値半幅ΔＸＢは、以下の式で近似することが可能である。
ΔＸＢ＝ｆ×Δθ ・・・（ａ）
ｆはフーリエ変換レンズ２０の焦点距離 In FIG. 3, the angle Δθ with respect to the reproduction incident direction of the hologram 10 and the half-value half width ΔXB on the reproduction image 21 i can be approximated by the following equations.
ΔXB = f × Δθ (a)
f is the focal length of the Fourier transform lens 20

図４には、ＸＹ平面における再生像２１ｉが模式的に示されている。要素ホログラム１１を周期的に配列したことを原因として、再生像２１ｉ上に発生する輝点は、ΔＸの間隔を有して発生する。すなわち、この輝点の間隔ΔＸは輝点の中心間隔に相当するものであって、以下の式で近似することが可能である。
ΔＸ＝ｆ×λ／ｐ・・・（ｂ）
ただし、
λは照明光Ｌ₁の波長
ｐは要素ホログラム１１の一辺の大きさ、を示す。 FIG. 4 schematically shows a reproduced image 21i on the XY plane. Due to the periodic arrangement of the element holograms 11, bright spots generated on the reproduced image 21i are generated with an interval of ΔX. That is, the bright spot interval ΔX corresponds to the center distance of the bright spot and can be approximated by the following equation.
ΔX = f × λ / p (b)
However,
λ is the wavelength of the illumination light L ₁ , p is the size of one side of the element hologram 11.

本実施形態では、入射光Ｌ₁について、再生入射方向に対して角度Δθを持たせること
で、図５（ｂ）に示されるように、再生光Ｌ₂で発生する各輝点の照明範囲を重複させ、
輝点の発生を抑制（平均化）するものである。具体的には、以下に示す式（ｃ）を使用し、輝点の中心間隔ΔＸと再生光Ｌ₂の半値半幅ΔＸＢが下記の関係を有することが好まし
い。
ΔＸＢ≧ΔＸ／２・・・（ｃ） In the present embodiment, the incident light L ₁ is given an angle Δθ with respect to the reproduction incident direction, so that the illumination range of each bright spot generated by the reproduction light L ₂ is changed as shown in FIG. Duplicate
It suppresses (averages) the occurrence of bright spots. Specifically, the following formula (c) is used, and it is preferable that the center interval ΔX of the bright spots and the half width ΔXB of the reproduction light L ₂ have the following relationship.
ΔXB ≧ ΔX / 2 (c)

この式（ｃ）は、図４において、半値半幅ΔＸＢが接する、あるいは、重複するときの条件を示したものであり、この式（ｃ）を満たすことで、複数の輝点間で照度を平均化し、輝点ムラの抑制を図ることを可能としている。 This equation (c) shows the condition when the half-value half width ΔXB touches or overlaps in FIG. 4. By satisfying this equation (c), the illuminance is averaged between a plurality of bright spots. This makes it possible to suppress bright spot unevenness.

この式（ｃ）に前述した式（ａ）、（ｂ）を代入することで、フーリエ変換レンズ２０の焦点距離ｆを削除し、以下の条件式（１）が得られる。
Δθ≧λ／２ｐ・・・（１）
ただし、
λは照明光Ｌ₁の波長、
ｐは要素ホログラム１１の一辺の大きさ By substituting the above-described expressions (a) and (b) into this expression (c), the focal length f of the Fourier transform lens 20 is deleted, and the following conditional expression (1) is obtained.
Δθ ≧ λ / 2p (1)
However,
λ is the wavelength of the illumination light L ₁ ,
p is the size of one side of the element hologram 11

この条件式（１）は、入射光Ｌ₁の再生入射方向に対する角度Δθの下限を規定するも
のとなっている。角度Δθを大きくすることで、再生像２１ｉに発生する輝点は抑えることが可能である。その一方、角度Δθが大きくなるにしたがって再生像２１ｉ中の半値半幅ΔＸＢは大きくなる。そのため、ホログラム１０にて物体などの再生像２１ｉを再生させた場合、再生される物体の輪郭は、ぼやけることとなる。このようなぼけを抑制するには、ホログラム１０にて物体像を再生する場合には、角度Δθの上限値を、条件式（１）で規定する下限値の１０倍以下に抑えておくことが好ましい。すなわち、条件式（１）の右辺を１０倍した値をΔθの上限値とする条件式（２）を満足させることが好ましい。
Δθ≦５λ／ｐ・・・（２） Conditional expression (1) defines the lower limit of the angle Δθ with respect to the reproduction incident direction of the incident light L ₁ . By increasing the angle Δθ, it is possible to suppress bright spots generated in the reproduced image 21i. On the other hand, the half value half width ΔXB in the reproduced image 21i increases as the angle Δθ increases. Therefore, when the reproduced image 21i such as an object is reproduced by the hologram 10, the outline of the reproduced object becomes blurred. In order to suppress such blurring, when an object image is reproduced with the hologram 10, the upper limit value of the angle Δθ should be suppressed to 10 times or less the lower limit value defined by the conditional expression (1). preferable. That is, it is preferable to satisfy the conditional expression (2) in which a value obtained by multiplying the right side of the conditional expression (1) by 10 is an upper limit value of Δθ.
Δθ ≦ 5λ / p (2)

このように、条件式（１）を満足するように照明光Ｌ₁の角度Δθの下限を規定するこ
とで、輝点の発生を抑えることが可能となる。また、条件式（２）を満足するように照明光Ｌ₁の角度Δθを規定することで輪郭の鮮明な再生像２１ｉを提供することが可能とな
る。 Thus, by defining the lower limit of the angle Δθ of the illumination light L ₁ so as to satisfy the conditional expression (1), it is possible to suppress the generation of bright spots. Further, by defining the angle Δθ of the illumination light L ₁ so as to satisfy the conditional expression (2), it is possible to provide a reproduced image 21i with a clear outline.

上述したホログラム再生装置１について行った実施例について説明する。本実施例は図３で説明したホログラム再生装置１において、照明光Ｌ₁に角度Δθを付与した場合と、
付与しない場合で輝点の発生について比較したものである。なお、輝点の発生を明瞭に観察するため、ホログラム１０（要素ホログラム１１）は、照度分布が一定の再生像を記録したものを使用している。また、角度Δθの付与は、光源から出射された照明光に対して拡散板を透過させることで行うこととしている。以下に、本実施例で使用したホログラム１０の仕様、並びに、ホログラム再生装置１の再生条件を示す。 An embodiment performed for the hologram reproducing apparatus 1 described above will be described. In this embodiment, in the hologram reproducing apparatus 1 described with reference to FIG. 3, an angle Δθ is given to the illumination light L ₁ .
This is a comparison of the occurrence of bright spots when not applied. In order to clearly observe the generation of bright spots, the hologram 10 (element hologram 11) uses a recorded reproduction image having a constant illuminance distribution. Further, the angle Δθ is given by transmitting the illumination light emitted from the light source through the diffusion plate. The specifications of the hologram 10 used in the present embodiment and the reproduction conditions of the hologram reproduction apparatus 1 are shown below.

なお、拡散板を使用した本実施例において、ホログラム１０に入射する照明光が形成する角度Δθは、拡散板の散乱角度φを、ホログラム１０に到達するまでの光学系を使用して換算することで確認されたものである。ここで、拡散板の散乱角度φは、拡散板によって拡散された散乱光の半値半幅にて形成される線分と光軸がなす角度である。角度Δθの
確認は、このように光源からの散乱角度φを使用して算出する形態以外に直接、ホログラム１０に入射する入射光を観察することで行うことも可能である。例えば、ホログラム１０の前にピンホールを設置し、ピンホールを通過した照明光の強度分布をＣＣＤセンサ等で検出することで、照明光によって形成されるΔθの確認を行うことも可能である。 In the present embodiment using the diffusion plate, the angle Δθ formed by the illumination light incident on the hologram 10 is converted using the optical system until the scattering angle φ of the diffusion plate reaches the hologram 10. It was confirmed in. Here, the scattering angle φ of the diffusing plate is an angle formed by a line segment formed by the half width at half maximum of scattered light diffused by the diffusing plate and the optical axis. The confirmation of the angle Δθ can also be performed by directly observing the incident light incident on the hologram 10 in addition to the form calculated using the scattering angle φ from the light source. For example, it is possible to confirm Δθ formed by the illumination light by installing a pinhole in front of the hologram 10 and detecting the intensity distribution of the illumination light that has passed through the pinhole with a CCD sensor or the like.

（実施例）
（ホログラム（ＣＧＨ：計算機ホログラム）の仕様）
再生像の大きさ１０×１０ｍｍ
要素ホログラムピクセル０．１μｍ角
点数２０００×２０００
寸法２００μｍ×２００μｍ
計算法ＩＦＴＡ（反復フーリエ変換）を使用
形態ガラスをエッチングしたバイナリーレリーフ型
ホログラムの大きさ６０００μｍ×６０００μｍ
縦３０個×横３０個の要素ホログラムで構成 (Example)
(Specifications of hologram (CGH: computer generated hologram))
Reproduced image size 10 × 10mm
Element hologram pixel 0.1μm square
Score 2000 × 2000
Dimensions 200μm × 200μm
Calculation method Use IFTA (iterative Fourier transform) Form Binary relief type with etched glass Size of hologram 6000μm × 6000μm
Consists of 30 element x 30 element holograms

（再生条件）
波長５３２ｎｍレーザ
照明光束幅４ｍｍφ
光学系焦点距離１００ｍｍのフーリエ変換レンズ使用
角度Δθ 拡散板なし Δθ＝±０°（平行光）
拡散板あり Δθ＝±０．１° (Playback conditions)
Wavelength 532nm laser Illumination beam width 4mmφ
Optical system Use Fourier transform lens with focal length of 100mm Angle Δθ No diffuser plate Δθ = ± 0 ° (Parallel light)
With diffusion plate Δθ = ± 0.1 °

以下に、本実施例の結果とともに、条件式（１）の評価について示す。
（結果）
拡散板なし縦３８個×横３８個の輝点発生、照明ムラ発生
拡散板あり輝点確認できず、照明ムラなし
拡散板を使用した場合、すなわち、角度Δθ±０．１ｄｅｇの場合、条件式（１）を評価する。条件式（１）の左辺、右辺の値は次のように算出される。
（左辺）＝Δθ＝０．１［ｄｅｇ］
（右辺）＝λ／２ｐ
＝０．５３２／（２＊２００）
＝０．００１３３［ｒａｄ］
＝０．０７６［ｄｅｇ］
（左辺）＞（右辺）となり、条件式（１）を満たしていることが分かる。すなわち、条件式（１）を満足する角度Δθを設けること（拡散板あり）によって、要素ホログラムを周期的に配列して構成されたホログラムの再生時、輝点の発生が抑えられることが確認できた。 Below, it shows about evaluation of conditional expression (1) with the result of a present Example.
(result)
No diffuser plate Vertical 38 x horizontal 38 bright spot generation, illumination unevenness diffusion plate exist Bright spot cannot be confirmed, no illumination unevenness When using a diffuser plate, that is, when the angle Δθ ± 0.1 deg, conditional expression (1) is evaluated. The values on the left and right sides of conditional expression (1) are calculated as follows.
(Left side) = Δθ = 0.1 [deg]
(Right side) = λ / 2p
= 0.532 / (2 * 200)
= 0.00133 [rad]
= 0.076 [deg]
(Left side)> (Right side), and it is understood that the conditional expression (1) is satisfied. That is, by providing an angle Δθ that satisfies the conditional expression (1) (with a diffuser), it can be confirmed that the generation of bright spots can be suppressed during the reproduction of a hologram composed of periodically arranged element holograms. It was.

一方、ホログラム１０の再生光Ｌ₂を投写型映像表示装置などの照明装置として使用す
る形態が考えられる。このような場合、ホログラム１０から出射される再生像２１ｉは、照明ムラが生じないように均一に照明する必要がある。すなわち、要素ホログラム１１で構成されたホログラム１０を使用する場合においても、上述する式（１）を満足することで再生像２１ｉ中の輝点の発生を抑えることが可能となる。 On the other hand, a form in which the reproduction light L ₂ of the hologram 10 is used as an illumination device such as a projection display device is conceivable. In such a case, the reproduced image 21i emitted from the hologram 10 needs to be illuminated uniformly so as not to cause uneven illumination. That is, even when the hologram 10 composed of the element hologram 11 is used, it is possible to suppress the occurrence of bright spots in the reproduced image 21i by satisfying the above-described formula (1).

ホログラム１０を、このような照明装置として使用する形態では、再生像２１ｉの輪郭の鮮明さを必要としないため、角度Δθの上限を緩和することが可能である。図６は、ホログラム１０を投写型映像表示装置などにて使用される照明装置として使用した場合の形態を示した図であって、照明対象となる光学変調素子４０のＸＹ平面上の図である。なお、座標系は図３と同様である。ホログラム１０は、光変調素子４０中、像形成領域４１を
被照明領域として照明する。 In the form in which the hologram 10 is used as such an illuminating device, the sharpness of the outline of the reproduced image 21i is not required, and therefore the upper limit of the angle Δθ can be relaxed. FIG. 6 is a diagram showing a form in the case where the hologram 10 is used as an illuminating device used in a projection video display device or the like, and is a diagram on the XY plane of the optical modulation element 40 to be illuminated. . The coordinate system is the same as in FIG. The hologram 10 illuminates the image forming area 41 in the light modulation element 40 as an illuminated area.

光変調素子４０中の像形成領域４１は、縦Ｘ₀、横Ｙ₀の大きさを有する。図１で説明した従来のホログラム再生装置１によって、像形成領域４１を照明する場合、黒点で示される輝点中心２２を中心とする輝点が発生する。本実施形態では、入射光Ｌ₁について、再
生入射方向に対して角度Δθを持たせたことで、ホログラム１０の再生像２１ｉに半値半幅ΔＸＢを形成し、この輝点を抑制することとしている。本実施形態のようにホログラム再生装置１を、光変調素子４０を照明する照明装置として使用する場合、角度Δθの上限値は以下の条件を満足することが好ましい。 The image forming region 41 in the light modulation element 40 has a size of vertical X ₀ and horizontal Y ₀ . When the image forming area 41 is illuminated by the conventional hologram reproducing apparatus 1 described with reference to FIG. 1, a bright spot centered on the bright spot center 22 indicated by a black spot is generated. In the present embodiment, the incident light L ₁ has an angle Δθ with respect to the reproduction incident direction, thereby forming a half-value half-width ΔXB in the reproduced image 21 i of the hologram 10 and suppressing the bright spot. When the hologram reproducing device 1 is used as an illumination device that illuminates the light modulation element 40 as in the present embodiment, it is preferable that the upper limit value of the angle Δθ satisfies the following conditions.

すなわち、角度Δθは、光変調素子４０の像形成領域４１の短辺（図６の場合Ｘ軸方向の長さＸ₀）側において、両端に位置する半値半幅ΔＸＢ同士が接しない大きさを条件と
することが好ましい。すなわち、下記に示す式（ｄ）を満足することが好ましい。
ΔＸＢ≦Ｘ₀ ・・・（ｄ） That is, the angle Δθ is such that the half widths ΔXB located at both ends are not in contact with each other on the short side (the length X ₀ in the X-axis direction in the case of FIG. 6) of the image forming region 41 of the light modulation element 40. It is preferable that That is, it is preferable that the following formula (d) is satisfied.
ΔXB ≦ X ₀ (d)

ここで、Ｘ₀は、下記に示す式（ｅ）で書き換えることが可能である。
Ｘ₀＝ｆ×θ₀ ・・・（ｅ）
ｆはフーリエ変換レンズ２０の焦点距離
θ₀はホログラム１０の上の一点から像形成領域４１の短辺を見込む角度幅 Here, X ₀ can be rewritten by the following equation (e).
X ₀ = f × θ ₀ (e)
f is the focal length of the Fourier transform lens 20 θ ₀ is the angular width of the short side of the image forming region 41 from one point on the hologram 10

したがって、ホログラム再生装置１を投写型映像表示装置などの照明装置として使用する場合、角度Δθの上限値は、式（ｄ）に式（ａ）、（ｅ）を代入することで、下記に示す条件式（３）で表すことができる。
Δθ≦Δθ₀ ・・・・（３）
ただし、
θ₀はホログラム１０の上の一点から前記像形成領域の短辺を見込む角度幅 Therefore, when the hologram reproducing device 1 is used as an illumination device such as a projection video display device, the upper limit value of the angle Δθ is shown below by substituting the equations (a) and (e) into the equation (d). It can be expressed by conditional expression (3).
Δθ ≦ Δθ ₀ (3)
However,
θ ₀ is an angular width in which the short side of the image forming region is seen from one point on the hologram 10

条件式（３）を満足することで輝点の発生を抑制しつつ、不要な照明、すなわち、被照明領域としての像形成領域４１以外の箇所の照明を抑えることが可能となる。なお、照明装置として使用する場合であっても、角度Δθの上限値を条件式（２）にて規定することとしてもよい。 By satisfying the conditional expression (3), it is possible to suppress unnecessary illumination, that is, illumination of portions other than the image forming area 41 as an illuminated area while suppressing generation of bright spots. Even when used as a lighting device, the upper limit value of the angle Δθ may be defined by the conditional expression (2).

図７、図８には、このようにホログラム再生装置を、投写型映像装置２の照明装置として使用した実施形態が示されている。本実施形態の投写型映像表示装置２は、光源３０、第１レンズ５１、光走査部６０、第２レンズ５２、ホログラム１０、光変調素子４０、投射光学系５３を有している。図７には、光源２０からホログラム１０までの構成が示されており、図８には、ホログラム１０から出射された再生光Ｌ₂が、光変調素子４０を透過
して映像再生光Ｌ₃となり、スクリーン５４に投影されるまでの構成が示されている。 7 and 8 show an embodiment in which the hologram reproducing device is used as an illumination device for the projection video apparatus 2 in this way. The projection display apparatus 2 according to this embodiment includes a light source 30, a first lens 51, an optical scanning unit 60, a second lens 52, a hologram 10, a light modulation element 40, and a projection optical system 53. 7 shows a configuration from the light source 20 to the hologram 10, and in FIG. 8, the reproduction light L ₂ emitted from the hologram 10 passes through the light modulation element 40 and becomes the image reproduction light L ₃ . The configuration until projected onto the screen 54 is shown.

図７に示される光源３０は、コヒーレント光を出射するレーザー光源部３１と、出射されたコヒーレント光に散乱角度φ（角度分布）を付与し、散乱光Ｌ₀に変換する散乱板３
２（本発明における「散乱素子」）を備えて構成されている。散乱板３２にて付与される散乱角度φは、後に説明するホログラム１０の再生入射方向Ｌ_1Cに対して形成する角度Δθを形成することになる。 The light source 30 shown in FIG. 7 includes a laser light source unit 31 that emits coherent light, and a scattering plate 3 that imparts a scattering angle φ (angle distribution) to the emitted coherent light and converts it into scattered light L _0.
2 (“scattering element” in the present invention). The scattering angle φ given by the scattering plate 32 forms an angle Δθ formed with respect to the reproduction incident direction L _1C of the hologram 10 described later.

本実施形態では、コヒーレント光に散乱角度φを付与するため、散乱板３２を使用することとしたが、平行なコヒーレント光に対する散乱角度φの付与には他の形態を採用することも可能である。図９には、レーザー光源部３１からのコヒーレント光に散乱角度φを付与する他の形態が示されている。図９（ａ）は、複数の光ファイバー３３を使用した形態であって、レーザー光源部３１から出射されたコヒーレント光は、複数の光ファイバー
３３を通過し、各光ファイバー３３の端部にて散乱角度φを有する散乱光Ｌ₀に変換され
る。一方、図９（ｂ）は、レンズアレイ３４を使用した形態である。レンズアレイ３４は、複数の要素レンズから構成されている。レーザー光源部３１から出射されたコヒーレント光は、各要素レンズを通過することで、散乱角度φを有する散乱光Ｌ₀に変換される。 In this embodiment, the scattering plate 32 is used in order to give the scattering angle φ to the coherent light. However, other forms may be adopted to give the scattering angle φ to the parallel coherent light. . FIG. 9 shows another form in which the scattering angle φ is given to the coherent light from the laser light source unit 31. FIG. 9A shows a form using a plurality of optical fibers 33, and the coherent light emitted from the laser light source unit 31 passes through the plurality of optical fibers 33 and is scattered at the end of each optical fiber 33. Is converted into scattered light L ₀ . On the other hand, FIG. 9B shows a form using the lens array 34. The lens array 34 is composed of a plurality of element lenses. The coherent light emitted from the laser light source unit 31 is converted into scattered light L ₀ having a scattering angle φ by passing through each element lens.

投写型映像表示装置２において、散乱光Ｌ₀は、第１レンズ５１、第２レンズ５２を通
過して照明光Ｌ₁に変換され、ホログラム１０を照明する。本実施形態ではその経路中、
光走査部６０が設けられており、照明光Ｌ₁の照明位置を経時的に移動（走査）している
。光走査部６０は、回動中心Ｒａを中心として反射面を回動させることのできるミラーデバイスであって、ポリゴンミラー、ガルバノスキャナ、ＭＥＭＳスキャナのような可動ミラーを機械的に回動させるミラーデバイスが用いられる。散乱光Ｌ₀を走査する光走査部
６０としては、このような形態の他、音響光学効果スキャナのような屈折率を変調させるものなど各種形態を採用することができる。 In the projection display apparatus 2, the scattered light L ₀ passes through the first lens 51 and the second lens 52 and is converted into illumination light L ₁ to illuminate the hologram 10. In this embodiment, in the route,
An optical scanning unit 60 is provided, and the illumination position of the illumination light L ₁ is moved (scanned) over time. The optical scanning unit 60 is a mirror device that can rotate the reflection surface around the rotation center Ra, and mechanically rotates a movable mirror such as a polygon mirror, a galvano scanner, or a MEMS scanner. Is used. As the optical scanning unit 60 that scans the scattered light L ₀ , various forms such as those that modulate the refractive index, such as an acousto-optic effect scanner, can be adopted in addition to such forms.

光走査部６０によって走査された散乱光Ｌ₀は、照明光Ｌ₁としてホログラム１０上を経時的に移動する。このとき、図３で説明したようにホログラム１０に入射する照明光Ｌ₁
の半値半幅は、ホログラム１０に設定されている再生入射方向Ｌ_1Cに対し、角度Δθを形成するように設定される。この角度Δθは、少なくとも前述した条件式（１）を満足するように設定されることで、照明領域中に発生する輝点を抑制することが可能となる。さらに、条件式（３）を満足することでホログラム１０による被照明領域が、光変調素子４０内の像形成領域４１を大幅に超えることを抑制し、照明光Ｌ₁が効率的に使用されること
を可能としている。 The scattered light L ₀ scanned by the light scanning unit 60 moves on the hologram 10 with time as illumination light L ₁ . At this time, the illumination light L ₁ incident on the hologram 10 as described in FIG.
Is set so as to form an angle Δθ with respect to the reproduction incident direction L _1C set in the hologram 10. This angle Δθ is set so as to satisfy at least the above-described conditional expression (1), so that bright spots generated in the illumination area can be suppressed. Furthermore, by satisfying conditional expression (3), the illuminated area by the hologram 10 is prevented from significantly exceeding the image forming area 41 in the light modulation element 40, and the illumination light L ₁ is used efficiently. Making it possible.

図７には、散乱板３２から出射される最外位置での２つの散乱光Ｌ₀について、その光
路が示されている。そして、各々の散乱光Ｌ₀について、光走査部６０の時刻ｔ１（実線
）、時刻ｔ２（破線）における回動位置での光路が示されている。時刻ｔ１、時刻ｔ２、何れにおいても、入射光Ｌ₁の半値半幅は、再生入射方向Ｌ_1cに対して角度Δθを形成す
るようにホログラム１０を照明している。照明光Ｌ₁は、実線で示される時刻ｔ１の光路
と、破線で示される時刻ｔ２の光路間を経時的に移動しつつ、ホログラム１０を照明する。 FIG. 7 shows the optical paths of the two scattered lights L ₀ emitted from the scattering plate 32 at the outermost position. For each scattered light L ₀ , the optical path at the rotation position of the optical scanning unit 60 at time t1 (solid line) and time t2 (dashed line) is shown. At both time t1 and time t2, the half value half width of the incident light L ₁ illuminates the hologram 10 so as to form an angle Δθ with respect to the reproduction incident direction L _1c . The illumination light L ₁ illuminates the hologram 10 while moving over time between the optical path at time t1 indicated by a solid line and the optical path at time t2 indicated by a broken line.

図８に示されるように、ホログラム１０で再生された再生像は、フーリエ変換レンズ３１を介して光変調素子４０の像形成領域４１全体を照明するように位置する。図８において光変調素子４０の像形成領域４１は、ＸＹ平面内に２次元的に位置している。また、ホログラム１０で再生された再生像は、光走査部６０による照明光Ｌ₁の走査により、光変
調素子４０の像形成領域４１を重ねて照明する。したがって、ホログラム１０による再生像は、時間的に異なる角度で照明される再生光Ｌ₂によって形成されることとなる。 As shown in FIG. 8, the reproduced image reproduced by the hologram 10 is positioned so as to illuminate the entire image forming region 41 of the light modulation element 40 via the Fourier transform lens 31. In FIG. 8, the image forming area 41 of the light modulation element 40 is two-dimensionally located in the XY plane. Further, the reproduced image reproduced by the hologram 10 is illuminated by overlapping the image forming region 41 of the light modulation element 40 by scanning the illumination light L ₁ by the light scanning unit 60. Therefore, the reproduction image by the hologram 10 is formed by the reproduction light L ₂ that is illuminated at different angles in time.

マイクロディスプレイなどの光変調素子４０は、ホログラム１０からの再生光Ｌ₂にて
照明され、画素毎に再生光を透過して映像を形成する。光変調素子４０で変調された再生光Ｌ₂は、投射光学系５３（本実施形態では投射レンズ５３ａと絞り５３ｂで構成）で拡
大され映像再生光Ｌ₃としてスクリーン５４上に投射され、反射、あるいは、透過される
映像を観察者に観察させる。このときスクリーン５４の面上に投射されたコヒーレント光は互いに干渉することでスペックルを生じさせる。しかしながら、本実施形態では、光走査部６０によって散乱光Ｌ₀が走査されるため、結果としてスクリーン５４に投射する映
像再生光Ｌ₃を経時的に変化させ、このスペックルを極めて効果的に目立たなくしている
。 The light modulation element 40 such as a micro display is illuminated by the reproduction light L ₂ from the hologram 10 and transmits the reproduction light for each pixel to form an image. The reproduction light L ₂ modulated by the light modulation element 40 is magnified by the projection optical system 53 (configured by the projection lens 53 a and the diaphragm 53 _b in the present embodiment), projected onto the screen 54 as the video reproduction light L ₃ , reflected, Alternatively, the viewer is allowed to observe the transmitted image. At this time, the coherent light projected on the surface of the screen 54 interferes with each other to cause speckle. However, in this embodiment, since the scattered light L ₀ is scanned by the light scanning unit 60, the image reproduction light L ₃ projected on the screen 54 is changed as a result, and this speckle is very effectively conspicuous. It is lost.

例えば、図８に示されるスクリーン５４上の点Ｐ１においては、時刻ｔ１における映像再生光Ｌ₃（ｔ１）と、時刻ｔ２における映像再生光Ｌ₃（ｔ２）は、異なる入射角度で照
射されることとなる。図では、この時刻ｔ１と時刻ｔ２における映像再生光Ｌ₃の角度差
がＣで示されている。図に示す他の点Ｐ２や図示しない他の点においても同様であって、映像再生光Ｌ₃は、入射角度を時間的に変化させつつスクリーン５４上に映像を投射する
。したがって、ごく短い時間ではスクリーン５４上に形成されるスペックルも、映像再生光Ｌ₃が時間によって異なる入射角度で照射されることで平均化され、スクリーン５４に
投射される像を観察する観察者には十分に目立たない状態となる。 For example, at point P1 on the screen 54 shown in FIG. 8, the video reproduction light L ₃ at time t1 (t1), the image reproducing light L ₃ (t2) is at time t2, it is illuminated at a different angle of incidence It becomes. In the figure, the angular difference between the video reproduction light L ₃ at time t1 and time t2 is indicated by C. It is the same in other respects without other point P2 and shown as shown in FIG, video playback light L ₃ projects the image onto the screen 54 while temporally changing the incident angle. Therefore, the speckles formed on the screen 54 in an extremely short time are averaged by the image reproduction light L ₃ being irradiated at different incident angles depending on the time, and an observer who observes the image projected on the screen 54 It becomes inconspicuous enough.

以上、本発明の実施形態に係る投射型映像表示装置２について説明したが、この投写型映像表示装置２にて使用される光走査部６０による走査は、１次元的、２次元的走査のどちらを利用してもよい。１次元的に走査する場合は、１つの回動中心Ｒａを軸として周期的に光走査部６０を回動させ、ホログラム１０上に線上の照射領域を形成する。一方、２次元的に走査する場合は、２つの回動中心Ｒａを軸として周期的に光走査部６０を回動させ、ホログラム１０上に面状の照射領域を形成する。どちらの場合においてもホログラム１０から出射される再生光Ｌ₂は、光変調素子４０の像形成領域４１を面状に照射するこ
ととなる。 The projection type image display apparatus 2 according to the embodiment of the present invention has been described above. The scanning by the optical scanning unit 60 used in the projection type image display apparatus 2 is either one-dimensional or two-dimensional scanning. May be used. In the case of one-dimensional scanning, the optical scanning unit 60 is periodically rotated around one rotation center Ra to form an irradiation area on the line on the hologram 10. On the other hand, when scanning two-dimensionally, the optical scanning unit 60 is periodically rotated about two rotation centers Ra, and a planar irradiation region is formed on the hologram 10. In either case, the reproduction light L ₂ emitted from the hologram 10 irradiates the image forming region 41 of the light modulation element 40 in a planar shape.

以上、本実施形態の投写型映像表示装置２によれば、要素ホログラムを周期的に配列して構成されたホログラムを用いた場合においても、照度ムラを抑えた照明光を得るとともに、スペックルノイズが目立たない映像を表示することが可能となる。 As described above, according to the projection display apparatus 2 of the present embodiment, it is possible to obtain illumination light with reduced illuminance unevenness and speckle noise even when using a hologram configured by periodically arranging element holograms. It is possible to display an image in which is not conspicuous.

なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。 Note that the present invention is not limited to these embodiments, and embodiments configured by appropriately combining the configurations of the respective embodiments also fall within the scope of the present invention.

１…ホログラム再生装置
２…投写型映像表示装置
１０…ホログラム
１１…要素ホログラム
２０…フーリエ変換レンズ
２１ｉ…再生像
２２…輝点中心
３０…光源
３１…レーザー光源部
３２…散乱板
３３…光ファイバー
３４…レンズアレイ
４０…光変調素子
４１…像形成領域
５１…第１レンズ
５２…第２レンズ
５３…投射光学系
５４…スクリーン
６０…光走査部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hologram reproduction apparatus 2 ... Projection type image display apparatus 10 ... Hologram 11 ... Element hologram 20 ... Fourier transform lens 21i ... Reconstructed image 22 ... Bright point center 30 ... Light source 31 ... Laser light source part 32 ... Scattering plate 33 ... Optical fiber 34 ... Lens array 40 ... Light modulation element 41 ... Image forming area 51 ... First lens 52 ... Second lens 53 ... Projection optical system 54 ... Screen 60 ... Optical scanning unit

Claims

要素ホログラムを周期的に配列して構成されたホログラムを再生するホログラム再生方法において、
前記ホログラム上のある点に入射する照明光の半値半幅にて形成される線分と、前記ホログラムの再生入射方向とが形成する角度Δθが、下記条件式（１）を満足することを特徴とする
ホログラム再生方法。
Δθ≧λ／２ｐ・・・（１）
ただし、
λは照明光の波長、
ｐは前記要素ホログラムの一辺の大きさ In a hologram reproducing method for reproducing a hologram configured by periodically arranging element holograms,
An angle Δθ formed by a line segment formed with a half width at half maximum of illumination light incident on a certain point on the hologram and a reproduction incident direction of the hologram satisfies the following conditional expression (1): Yes Hologram playback method.
Δθ ≧ λ / 2p (1)
However,
λ is the wavelength of the illumination light,
p is the size of one side of the element hologram

前記角度Δθは、下記条件式（２）を満足することを特徴とする
請求項１に記載のホログラム再生方法。
Δθ≦５λ／ｐ・・・（２） The hologram reproduction method according to claim 1, wherein the angle Δθ satisfies the following conditional expression (2).
Δθ ≦ 5λ / p (2)

要素ホログラムを周期的に配列して構成されたホログラムと、
前記ホログラムに照明光を照射する光源と、を備え、
前記ホログラム上のある点に入射する照明光の半値半幅にて形成される線分と、前記ホログラムの再生入射方向とが形成する角度Δθが、下記条件式（１）を満足することを特徴とする
ホログラム再生装置。
Δθ≧λ／２ｐ・・・（１）
ただし、
λは照明光の波長、
ｐは前記要素ホログラムの一辺の大きさ A hologram constructed by periodically arranging element holograms;
A light source for illuminating the hologram with illumination light,
An angle Δθ formed by a line segment formed with a half width at half maximum of illumination light incident on a certain point on the hologram and a reproduction incident direction of the hologram satisfies the following conditional expression (1): Hologram playback device.
Δθ ≧ λ / 2p (1)
However,
λ is the wavelength of the illumination light,
p is the size of one side of the element hologram

前記角度Δθは、下記条件式（２）を満足することを特徴とする
請求項３に記載のホログラム再生装置。
Δθ≦５λ／ｐ・・・（２） The hologram reproducing apparatus according to claim 3, wherein the angle Δθ satisfies the following conditional expression (2).
Δθ ≦ 5λ / p (2)

前記光源は、レーザー光源部と、散乱素子を有し、
前記散乱素子は、前記レーザー光源部から出射されるコヒーレント光に角度分布を付与して、照明光として出射することを特徴とする
請求項３または請求項４に記載のホログラム再生装置。 The light source has a laser light source part and a scattering element,
The hologram reproducing apparatus according to claim 3, wherein the scattering element imparts an angular distribution to the coherent light emitted from the laser light source unit and emits the illumination light as illumination light.

前記光源は、レーザー光源部と、複数の光ファイバを有し、
前記光ファイバは、前記レーザー光源部から出射されるコヒーレント光に角度分布を付与して、照明光として出射することを特徴とする
請求項３または請求項４に記載のホログラム再生装置。 The light source has a laser light source unit and a plurality of optical fibers,
The hologram reproducing apparatus according to claim 3, wherein the optical fiber gives an angular distribution to coherent light emitted from the laser light source unit and emits the illumination light as illumination light.

前記光源は、レーザー光源部と、レンズアレイを有し、
前記レンズアレイは、レーザー光源部から出射されるコヒーレント光に角度分布を付与して、照明光として出射することを特徴とする
請求項３または請求項４に記載のホログラム再生装置。 The light source has a laser light source unit and a lens array,
The hologram reproducing apparatus according to claim 3, wherein the lens array imparts an angular distribution to coherent light emitted from a laser light source unit and emits the illumination light as illumination light.

照明光を出射する光源と、
前記光源から出射された照明光を走査する前記光走査部と、
像が形成される像形成領域を有する光変調素子と、
要素ホログラムが周期的に配列されて構成され、前記光走査部で走査された照明光を拡散し、各点から出射される再生光が前記像形成領域を重ねて照明するホログラムと、を備え、
前記ホログラム上のある点に入射する照明光の半値半幅にて形成される線分と、前記ホログラムの再生入射方向とが形成する角度Δθが、下記条件式（１）を満足することを特徴とする
投写型映像表示装置。
Δθ≧λ／２ｐ・・・（１）
ただし、
λは照明光の波長、
ｐは前記要素ホログラムの一辺の大きさ A light source that emits illumination light;
The optical scanning unit that scans illumination light emitted from the light source; and
A light modulation element having an image forming region on which an image is formed;
Comprising element holograms arranged periodically, diffusing illumination light scanned by the optical scanning unit, and reproducing light emitted from each point to illuminate the image forming region in an overlapping manner,
An angle Δθ formed by a line segment formed with a half width at half maximum of illumination light incident on a certain point on the hologram and a reproduction incident direction of the hologram satisfies the following conditional expression (1): Yes Projection display device.
Δθ ≧ λ / 2p (1)
However,
λ is the wavelength of the illumination light,
p is the size of one side of the element hologram

前記角度Δθは、下記条件式（２）を満足することを特徴とする
請求項８に記載の投写型映像表示装置。
Δθ≦５λ／ｐ・・・（２） The projection display apparatus according to claim 8, wherein the angle Δθ satisfies the following conditional expression (2).
Δθ ≦ 5λ / p (2)

前記角度Δθは、下記条件式（３）を満足することを特徴とする
請求項８に記載の投写型映像表示装置。
Δθ≦θ₀ ・・・（３）
ただし、
θ₀は前記ホログラム上の一点から前記像形成領域の短辺を見込む角度幅 The projection display apparatus according to claim 8, wherein the angle Δθ satisfies the following conditional expression (3).
Δθ ≦ θ ₀ (3)
However,
θ ₀ is the angular width for viewing the short side of the image forming area from one point on the hologram