JP5999475B2 - Optical element, illumination device, projection device, and projection-type image display device - Google Patents
Optical element, illumination device, projection device, and projection-type image display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5999475B2 JP5999475B2 JP2012099060A JP2012099060A JP5999475B2 JP 5999475 B2 JP5999475 B2 JP 5999475B2 JP 2012099060 A JP2012099060 A JP 2012099060A JP 2012099060 A JP2012099060 A JP 2012099060A JP 5999475 B2 JP5999475 B2 JP 5999475B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording medium
- hologram recording
- coherent light
- optical element
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Description
本発明は、光を回折する光学素子に係り、とりわけ、入射した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素子に関する。また本発明は、光学素子と、光学素子に光を照射する照射装置とを備えた照明装置、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 element that diffracts light, and more particularly, to an optical element that can suppress an increase in temperature of the optical element due to incident light. The present invention also relates to an illumination device, a projection device, and a projection-type image display device that include an optical element and an irradiation device that irradiates light to the optical element.
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.
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素子、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 this invention is to provide the optical element, the illuminating device, projection apparatus, and projection type video display apparatus which can solve such a subject effectively.
本発明による、コヒーレント光を回折する光学素子は、
コヒーレント光が入射する側から順に積層された透明基板、ホログラム記録媒体および熱伝導性部材を備え、
前記ホログラム記録媒体は、前記透明基板を透過して前記ホログラム記録媒体に入射するコヒーレント光を回折するよう構成されており、
前記熱伝導性部材の熱伝導率は、前記透明基板の熱伝導率よりも大きくなっており、
前記熱伝導性部材は、前記ホログラム記録媒体側から順に反射抑制部分および熱伝導性部分を有し、
前記反射抑制部分は、前記熱伝導性部材の最も前記ホログラム記録媒体側の面を構成し、かつ、前記ホログラム記録媒体側から入射するコヒーレント光が反射されることを抑制する。
The optical element for diffracting coherent light according to the present invention is:
Comprising a transparent substrate, a hologram recording medium and a heat conductive member laminated in order from the side on which the coherent light is incident;
The hologram recording medium is configured to diffract coherent light that is transmitted through the transparent substrate and incident on the hologram recording medium;
The thermal conductivity of the thermal conductive member is greater than the thermal conductivity of the transparent substrate,
The thermally conductive member has a reflection suppressing portion and a thermally conductive portion in order from the hologram recording medium side,
The reflection suppressing portion constitutes the surface closest to the hologram recording medium of the thermally conductive member and suppresses reflection of coherent light incident from the hologram recording medium side.
本発明による光学素子において、前記反射抑制部分は、前記ホログラム記録媒体側に向かうにつれて断面積が小さくなる形状を有する複数の突起部を含んでいてもよい。 In the optical element according to the present invention, the reflection suppressing portion may include a plurality of protrusions having a shape in which a cross-sectional area becomes smaller toward the hologram recording medium side.
本発明による光学素子において、前記反射抑制部分は、互いに異なる屈折率を有する複数の層を含む誘電体多層膜を備えていてもよい。 In the optical element according to the present invention, the reflection suppressing portion may include a dielectric multilayer film including a plurality of layers having different refractive indexes.
本発明による光学素子において、前記熱伝導性部分は、金属またはカーボンを含む熱伝導性層を有していてもよい。 In the optical element according to the present invention, the thermally conductive portion may have a thermally conductive layer containing metal or carbon.
本発明による光学素子において、前記熱伝導性部分は、前記反射抑制部分側から順に配置された第１熱伝導性層および第２熱伝導性層を有していてもよい。この場合、前記第２熱伝導性層の熱伝導率は、前記第１熱伝導性層の熱伝導率よりも大きくなっていてもよい。また、前記第１熱伝導性層または前記第２熱伝導性層の少なくともいずれか一方は、金属またはカーボンを含んでいてもよい。 The optical element by this invention WHEREIN: The said heat conductive part may have the 1st heat conductive layer and 2nd heat conductive layer which are arrange | positioned in order from the said reflection suppression part side. In this case, the thermal conductivity of the second thermal conductive layer may be larger than the thermal conductivity of the first thermal conductive layer. In addition, at least one of the first heat conductive layer and the second heat conductive layer may contain a metal or carbon.
本発明による照明装置は、
上述した本発明による光学素子と、
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、前記光学素子に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分である。
The lighting device according to the present invention comprises:
An optical element according to the invention as described above;
An irradiation device for irradiating the optical element with coherent light so that the 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領域を照明するように、前記照射装置および前記光学素子が配置されていてもよい。 In the illuminating device according to the present invention, the coherent light incident on each position of the holographic recording medium of the optical element from the irradiating device is diffracted by the holographic recording medium so as to illuminate at least a part of the overlapping area. Further, the irradiation device and the optical element may be arranged.
本発明による投射装置は、
上述した本発明による照明装置と、
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、を備える。
The projection apparatus according to the present invention
A lighting device according to the invention as described above;
A spatial light modulator disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device.
本発明による第１の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による投射装置と、
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、を備える。
A first projection display apparatus according to the present invention is:
A projection device according to the invention as described above;
And a screen on which the modulated image obtained on the spatial light modulator is projected.
本発明による第２の投射型映像表示装置は、
上述した本発明による照明装置と、
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、を備える。
A second projection type video display device according to the present invention is:
A lighting device according to the invention as described above;
And a screen disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device.
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.
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１２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〜図１２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. 1-12 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 to 12 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。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。 The illuminating device 40 shown in FIGS. 1 and 2 diffracts incident coherent light to direct the traveling direction of the coherent light toward the illuminated region LZ, and an irradiating device that irradiates the optical element 50 with the coherent light. 60. 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、コヒーレント光が入射する側、すなわち一側から順に積層された透明基板５１、ホログラム記録媒体５５および熱伝導性部材５２を備えている。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、一側から光学素子５０に入射する光の大半は、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。なお図１に示すように、ホログラム記録媒体５５と熱伝導性部材５２との間に接着層５６が設けられていてもよい。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 includes a transparent substrate 51, a hologram recording medium 55, and a heat conductive member 52 that are sequentially stacked from the side on which coherent light enters, that is, from one side. The transparent substrate 51 is made of a material having sufficient translucency. Therefore, most of the light incident on the optical element 50 from one side passes through the transparent substrate 51 and reaches the hologram recording medium 55. As shown in FIG. 1, an adhesive layer 56 may be provided between the hologram recording medium 55 and the heat conductive member 52. The “hologram recording medium” is a medium on which a hologram is recorded.
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、透明基板５１を透過してホログラム記録媒体５５に入射す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 receives the coherent light irradiated from the irradiation device 60 and transmitted through the transparent substrate 51 and incident on the hologram recording medium 55 as the reproduction illumination light La, and diffracts the coherent light with high efficiency. can do. 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 is diffracted by the hologram recording medium 55 and illuminates areas that overlap each other 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. In the case of a pattern and a volume hologram, for example, it is recorded on the hologram recording material 58 as 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.
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。 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.
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の他側に熱伝導性部材５２を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、熱伝導性部材５２を備えた光学素子５０の構造について、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, the temperature increase of the hologram recording medium 55 can be suppressed by disposing the heat conductive member 52 on the other side of the hologram recording medium 55. Hereinafter, the structure of the optical element 50 including the heat conductive member 52 will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.
図６は、熱伝導性部材５２を備えた光学素子５０を示す断面図である。上述の特許文献３に記載されているように、ホログラム記録媒体を有する一般的な光学素子において、ホログラム記録媒体の両側には、ガラスなどの支持体や、ガラスやフィルムなどからなる保護部材が配置されている。一方、本実施の形態においては、図６に示すように、ホログラム記録媒体５５の他側、すなわちホログラム記録媒体５５のうち透明基板５１に向かい合う側とは反対の側には、接着層５６を介して熱伝導性部材５２が配置されている。この熱伝導性部材５２は、その熱伝導率が透明基板５１の熱伝導率よりも大きくなるよう構成されている。このような熱伝導性部材５２を設けることにより、ホログラム記録媒体５５において発生する熱を適切に外部に放出することができ、これによって、入射光に起因する発熱によってホログラム記録媒体５５の温度が上昇することを抑制することができる。なお「熱伝導性部材５２の熱伝導率が透明基板５１の熱伝導率よりも大きい」とは、例えば、本実施の形態のようにホログラム記録媒体５５の他側に熱伝導性部材５２を配置した場合のホログラム記録媒体５５の温度が、比較のために熱伝導性部材５２の代わりにホログラム記録媒体５５の他側に透明基板５１と同一の部材を配置したと仮定した場合のホログラム記録媒体５５の温度よりも低くなっている、ということを意味している。また、熱伝導性部材５２を構成する各構成要素の熱伝導率に基づいて熱伝導性部材５２全体としての熱伝導率を算出することが可能な場合、算出された熱伝導率と、透明基板５１の熱伝導率とを比較してもよい。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing the optical element 50 provided with the heat conductive member 52. As described in Patent Document 3 above, in a general optical element having a hologram recording medium, a support such as glass or a protective member made of glass or a film is disposed on both sides of the hologram recording medium. Has been. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, an adhesive layer 56 is interposed on the other side of the hologram recording medium 55, that is, on the opposite side of the hologram recording medium 55 from the side facing the transparent substrate 51. The heat conductive member 52 is disposed. This thermal conductive member 52 is configured such that its thermal conductivity is larger than that of the transparent substrate 51. By providing such a heat conductive member 52, heat generated in the hologram recording medium 55 can be appropriately released to the outside, and thereby the temperature of the hologram recording medium 55 rises due to heat generated by incident light. Can be suppressed. Note that “the thermal conductivity of the thermal conductive member 52 is larger than the thermal conductivity of the transparent substrate 51” means that the thermal conductive member 52 is disposed on the other side of the hologram recording medium 55 as in the present embodiment, for example. The hologram recording medium 55 when the temperature of the hologram recording medium 55 is assumed to be the same member as that of the transparent substrate 51 disposed on the other side of the hologram recording medium 55 instead of the heat conductive member 52 for comparison. It means that it is lower than the temperature of. Further, when it is possible to calculate the thermal conductivity of the thermal conductive member 52 as a whole based on the thermal conductivity of each component constituting the thermal conductive member 52, the calculated thermal conductivity and the transparent substrate The thermal conductivity of 51 may be compared.
図６に示すように、熱伝導性部材５２は、ホログラム記録媒体５５側から順に積層された反射抑制部分５３および熱伝導性部分５４を有している。このうち反射抑制部分５３は、熱伝導性部材５２の最も一側、すなわちホログラム記録媒体５５側の面を構成し、ホログラム記録媒体５５側から入射するコヒーレント光が反射されることを抑制するものである。このため熱伝導性部材５２は、ホログラム記録媒体５５を透過して熱伝導性部材５２に到達するコヒーレント光が熱伝導性部材５２によって反射されることを抑制する機能、および、ホログラム記録媒体５５の熱を放出する機能の両方を有している。これによって、熱伝導性部材５２を設けることによって不要な反射が増加してしまうことを抑制しながら、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。 As shown in FIG. 6, the heat conductive member 52 includes a reflection suppressing portion 53 and a heat conductive portion 54 that are sequentially stacked from the hologram recording medium 55 side. Of these, the reflection suppressing portion 53 constitutes the surface on the most side of the thermally conductive member 52, that is, the surface of the hologram recording medium 55, and suppresses reflection of coherent light incident from the hologram recording medium 55 side. is there. For this reason, the heat conductive member 52 has a function of suppressing the reflection of the coherent light transmitted through the hologram recording medium 55 and reaching the heat conductive member 52 by the heat conductive member 52, and the hologram recording medium 55. It has both the function of releasing heat. Accordingly, an increase in the temperature of the hologram recording medium 55 can be suppressed while suppressing unnecessary reflections from increasing due to the provision of the heat conductive member 52.
次に熱伝導性部材５２の反射抑制部分５３について説明する。図６に示すように、反射抑制部分５３は、一側、すなわちホログラム記録媒体５５側に向かうにつれて断面積が小さくなる形状を有する複数の微小な突起部５３ａを含んでいる。このため熱伝導性部材５２の一側の面には、複数の微小な凹凸構造が形成されている。 Next, the reflection suppressing portion 53 of the heat conductive member 52 will be described. As shown in FIG. 6, the reflection suppressing portion 53 includes a plurality of minute protrusions 53a having a shape in which a cross-sectional area becomes smaller toward one side, that is, toward the hologram recording medium 55 side. Therefore, a plurality of minute concavo-convex structures are formed on one surface of the heat conductive member 52.
図７は、複数の突起部５３ａを含む反射抑制部分５３を拡大して示す断面図である。図７において、各突起部５３ａ間のピッチが符号ｐで示され、各突起部５３ａの一側の先端部の幅が符号ｗで示され、各突起部５３ａの高さが符号ｄで示されている。なお図６および図７に示す例において、突起部５３ａの高さは、熱伝導性部材５２の一側の面に形成される凹凸構造の凹部の深さと同義である。ピッチｐは、用いられるコヒーレント光の波長よりも小さくなっており、好ましくは、用いられるコヒーレント光の波長の半分以下となっている。この場合、複数の突起部５３ａによって構成された凹凸構造は、接着層５６と熱伝導性部材５２との界面において、各突起部５３ａの突出方向に沿って連続的な屈折率の変化をもたらす。すなわち、熱伝導性部材５２に入射するコヒーレント光にとって、接着層５６と熱伝導性部材５２との界面における屈折率の変化は緩やかなものとなっている。 FIG. 7 is an enlarged sectional view showing the reflection suppressing portion 53 including a plurality of protrusions 53a. In FIG. 7, the pitch between the protrusions 53 a is indicated by a symbol p, the width of one end of each protrusion 53 a is indicated by a symbol w, and the height of each protrusion 53 a is indicated by a symbol d. ing. 6 and 7, the height of the protrusion 53a is synonymous with the depth of the concave portion of the concavo-convex structure formed on one surface of the heat conductive member 52. The pitch p is smaller than the wavelength of the coherent light used, and is preferably half or less of the wavelength of the coherent light used. In this case, the concavo-convex structure constituted by the plurality of protrusions 53a causes a continuous change in refractive index along the protrusion direction of each protrusion 53a at the interface between the adhesive layer 56 and the heat conductive member 52. That is, the change in the refractive index at the interface between the adhesive layer 56 and the heat conductive member 52 is moderate for the coherent light incident on the heat conductive member 52.
一般に、物質界面における光の反射は、物質界面での不連続で急激な屈折率変化に起因して生じる。ここで本実施の形態によれば、複数の突起部５３ａを設けることにより、界面における屈折率の変化を緩やかにすることができ、これによって、界面において光が反射することを抑制することができる。このことにより、ホログラム記録媒体５５を透過した光が熱伝導性部材５２によって反射されて光学素子５０の一側から出射してしまうことを防ぐことができる。このような反射抑制構造は、モスアイ型の反射抑制構造として既知であり、ここではこれ以上の説明を省略する。モスアイ型の反射抑制構造のさらなる詳細については、例えば特開昭５０−７００４０号公報、特許第４１９７１００号公報などの文献を参照されたい。 In general, reflection of light at a material interface occurs due to a discontinuous and rapid change in refractive index at the material interface. Here, according to the present embodiment, by providing the plurality of protrusions 53a, the change in the refractive index at the interface can be moderated, thereby suppressing the reflection of light at the interface. . As a result, it is possible to prevent the light transmitted through the hologram recording medium 55 from being reflected from the heat conductive member 52 and emitted from one side of the optical element 50. Such a reflection suppressing structure is known as a moth-eye type reflection suppressing structure, and further description thereof is omitted here. For further details of the moth-eye type reflection suppressing structure, refer to documents such as Japanese Patent Laid-Open No. 50-70040 and Japanese Patent No. 4197100.
好ましくは、各突起部５３ａのピッチｐは２００ｎｍ以下となっている。これによって、反射抑制部分５３における光の反射率の波長依存性を少なくすることができる。各突起部５３ａの高さｄ、すなわち凹凸構造の凹部の深さは、求められる反射率に応じて適宜設定されるが、例えば１５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内となっている。一般には、凹部の深さが大きいほど熱伝導性部材５２における反射率を小さくすることができる。また各突起部５３ａの先端部の幅ｗも、求められる反射率に応じて適宜設定されるが、例えば０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内となっている。一般には、幅ｗが小さいほど、可視光の全波長域で反射率を小さくすることができる。なお幅ｗが０ｎｍという形態は、各突起部５３ａが円錐台や多角錐台の形状を有するという図７に示すような形態ではなく、各突起部５３ａが円錐や多角錐の形状を有するという形態が採用されることを意味している。 Preferably, the pitch p of each protrusion 53a is 200 nm or less. Thereby, the wavelength dependency of the light reflectance in the reflection suppressing portion 53 can be reduced. The height d of each protrusion 53a, that is, the depth of the concave portion of the concavo-convex structure is appropriately set according to the required reflectance, and is in the range of 150 nm to 450 nm, for example. In general, the greater the depth of the concave portion, the smaller the reflectance in the heat conductive member 52 can be made. Further, the width w of the tip portion of each protrusion 53a is also appropriately set according to the required reflectance, and is in the range of 0 nm to 30 nm, for example. In general, the smaller the width w, the lower the reflectance in the entire visible light wavelength range. The form in which the width w is 0 nm is not the form shown in FIG. 7 in which each protrusion 53a has a truncated cone shape or a polygonal truncated cone shape, and the form in which each protrusion portion 53a has a cone or polygonal cone shape. Means that will be adopted.
次に熱伝導性部分５４について説明する。図６に示すように、熱伝導性部分５４は、反射抑制部分５３側から順に配置された第１熱伝導性層５４ａおよび第２熱伝導性層５４ｂを有している。各熱伝導性層５４ａ，５４ｂは、透明基板５１を構成するガラスなどよりも高い熱伝導率を有する材料から構成されている。例えば、第１熱伝導性層５４ａまたは第２熱伝導性層５４ｂの少なくともいずれか一方は、シリコン、鉄や銅などの金属、またはカーボンのいずれか１つを含んでいる。 Next, the heat conductive portion 54 will be described. As shown in FIG. 6, the thermally conductive portion 54 includes a first thermally conductive layer 54 a and a second thermally conductive layer 54 b that are arranged in order from the reflection suppressing portion 53 side. Each of the heat conductive layers 54 a and 54 b is made of a material having a higher heat conductivity than glass or the like constituting the transparent substrate 51. For example, at least one of the first thermal conductive layer 54a and the second thermal conductive layer 54b includes any one of silicon, a metal such as iron or copper, or carbon.
各熱伝導性層５４ａ，５４ｂの厚みや熱伝導率は、ホログラム記録媒体５５において想定される発熱や、ホログラム記録媒体５５の耐熱特性などに応じて適宜設定される。例えば後述する実施例において支持されるように、第２熱伝導性層５４ｂの熱伝導率は、第１熱伝導性層５４ａの熱伝導率よりも大きくなっていてもよい。 The thickness and thermal conductivity of each of the heat conductive layers 54a and 54b are appropriately set according to heat generation assumed in the hologram recording medium 55, heat resistance characteristics of the hologram recording medium 55, and the like. For example, as supported in the embodiments described later, the thermal conductivity of the second thermal conductive layer 54b may be larger than the thermal conductivity of the first thermal conductive layer 54a.
好ましくは、熱伝導性部分５４の最も一側の面を構成する第１熱伝導性層５４ａは、反射抑制部分５３の各突起部５３ａと一体的に形成されている。これによって、第１熱伝導性層５４ａと反射抑制部分５３とが別個に形成される場合に比べて、熱伝導性部材５２に存在する物質界面を少なくすることができる。このことにより、熱伝導性部材５２における光の反射をより抑制することができる。 Preferably, the first heat conductive layer 54 a constituting the most side surface of the heat conductive portion 54 is formed integrally with each protrusion 53 a of the reflection suppressing portion 53. Thereby, compared with the case where the 1st heat conductive layer 54a and the reflection suppression part 53 are formed separately, the material interface which exists in the heat conductive member 52 can be decreased. Thereby, reflection of light in the heat conductive member 52 can be further suppressed.
上述の熱伝導性部材５２を作製する方法、例えば反射抑制部分５３の各突起部５３ａを作製する方法が特に限られることはなく、エッチングによって材料表面に微細構造を形成する方法や、硬化性樹脂によって材料表面に微細構造層を形成する方法など、公知の方法が適宜用いられ得る。例えば、はじめに、反射抑制部分５３の各突起部５３ａと相補的な形状を有する凹凸構造が形成された金属基体を準備する。金属基体は、例えば、アルミニウムなどの金属をエッチングすることにより得られる。次に、金属基体の凹凸構造に熱硬化性樹脂を充填し、その後、充填されている熱硬化性樹脂上に、熱伝導性部分５４を構成する熱伝導性材料を設ける。次に、充填されている熱硬化性樹脂の硬化温度以上まで温度を上昇させ、その後、金属基体を離型させる。これによって、熱伝導性部分５４と、熱伝導性部分５４上に設けられた複数の突起部５３ａを含む反射抑制部分５３と、を有する熱伝導性部材５２を得ることができる。 There is no particular limitation on the method for producing the above-described heat conductive member 52, for example, the method for producing each protrusion 53a of the reflection suppressing portion 53. A method for forming a fine structure on the surface of the material by etching, a curable resin, or the like. A known method such as a method of forming a fine structure layer on the material surface can be appropriately used. For example, first, a metal substrate on which a concavo-convex structure having a shape complementary to each protrusion 53 a of the reflection suppressing portion 53 is prepared. The metal substrate can be obtained, for example, by etching a metal such as aluminum. Next, the concavo-convex structure of the metal substrate is filled with a thermosetting resin, and then a heat conductive material constituting the heat conductive portion 54 is provided on the filled thermosetting resin. Next, the temperature is raised to a temperature equal to or higher than the curing temperature of the filled thermosetting resin, and then the metal substrate is released. Thereby, the heat conductive member 52 having the heat conductive portion 54 and the reflection suppressing portion 53 including the plurality of protrusions 53 a provided on the heat conductive portion 54 can be obtained.
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の他側の面、すなわち入射面の裏面側に熱伝導性部材５２が設けられている。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。また熱伝導性部材５２の最も一側の面、すなわちホログラム記録媒体５５側の面は、反射抑制部分５３によって構成されている。このため、ホログラム記録媒体５５を透過したコヒーレント光が反射されることを抑制することができる。従って、反射特性の劣化をほとんど生じさせることなく、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。 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 heat conductive member 52 is provided on the other surface of the hologram recording medium 55, that is, the back surface side of the incident surface. For this reason, the heat generated in the hologram recording medium 55 can be appropriately released to the outside. Further, the surface on the most side of the heat conductive member 52, that is, the surface on the hologram recording medium 55 side is constituted by a reflection suppressing portion 53. For this reason, it can suppress that the coherent light which permeate | transmitted the hologram recording medium 55 is reflected. Therefore, the temperature increase of the hologram recording medium 55 can be suppressed with almost no deterioration of the reflection characteristics.
これに対して、上記熱伝導性部材５２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 heat conductive member 52 is not provided, the following problem 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、このような熱伝導性部材５２を有する光学素子５０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。 Therefore, the illumination device 40, the projection device 20, and the projection display apparatus 10 also include the optical element 50 having such a heat conductive member 52, thereby preventing deterioration in luminance and accuracy in each device. In addition, the durability of each device can be improved.
また本実施の形態によれば、上述のように、熱伝導性部分５４の反射抑制部分５３は、一側、すなわちホログラム記録媒体５５側に向かうにつれて断面積が小さくなる形状を有する複数の微小な突起部５３ａを含んでいる。これら複数の突起部５３ａは、接着層５６と熱伝導性部材５２との間の界面における反射を抑制するという効果だけでなく、ホログラム記録媒体５５の放熱に関しても好ましい効果を発揮することが期待される。なぜなら、このような突起部５３ａを複数設けることにより、突起部５３ａが設けられていない場合に比べて、接着層５６と熱伝導性部材５２との間の接触面積を大きくすることができるからである。これによって、ホログラム記録媒体５５から接着層５６を介して熱伝導性部材５２へより効率的に熱を伝導させることができ、このことにより、ホログラム記録媒体５５の温度上昇をさらに抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, as described above, the reflection suppressing portion 53 of the heat conductive portion 54 has a plurality of minute shapes having a shape in which the cross-sectional area decreases toward one side, that is, the hologram recording medium 55 side. The protrusion 53a is included. The plurality of protrusions 53a are expected to exhibit not only an effect of suppressing reflection at the interface between the adhesive layer 56 and the heat conductive member 52 but also a preferable effect regarding heat dissipation of the hologram recording medium 55. The This is because by providing a plurality of such protrusions 53a, the contact area between the adhesive layer 56 and the heat conductive member 52 can be increased compared to the case where the protrusions 53a are not provided. is there. As a result, heat can be more efficiently conducted from the hologram recording medium 55 to the heat conductive member 52 via the adhesive layer 56, thereby further suppressing the temperature rise of the hologram recording medium 55. .
なお、熱伝導性部材５２の熱伝導性部分５４における具体的な熱伝導の態様が特に限られることはない。例えば、熱伝導性部分５４は、熱伝導性部分５４の法線方向において高い熱伝導性を有するよう構成されていてもよい。この場合、ホログラム記録媒体５５において発生した熱を効率的に外部に放出することができ、これによって、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。なお熱伝導性部分５４の他側の面には、外部への放熱を促進するための部材、例えばヒートシンクなどが設けられていてもよい。また熱伝導性部分５４は、熱伝導性部分５４の法線方向と直交する方向、すなわち熱伝導性部分５４の面方向において高い熱伝導性を有するよう構成されていてもよい。この場合、ホログラム記録媒体５５上の一領域において発生した熱を効率的に面方向に拡散させることができる。このため、ホログラム記録媒体５５上の任意の領域の温度のみがその他の領域の温度に比べて局所的に高くなることを防ぐことができ、これによって、いわゆるヒートスポットがホログラム記録媒体５５上に生成されることを防ぐことができる。このことにより、ホログラム記録媒体５５が局所的に膨張したり、干渉縞が変化したりすることを防ぐことができる。 The specific heat conduction mode in the heat conductive portion 54 of the heat conductive member 52 is not particularly limited. For example, the thermally conductive portion 54 may be configured to have high thermal conductivity in the normal direction of the thermally conductive portion 54. In this case, the heat generated in the hologram recording medium 55 can be efficiently released to the outside, and thereby the temperature increase of the hologram recording medium 55 can be suppressed. A member for promoting heat dissipation to the outside, such as a heat sink, may be provided on the other surface of the heat conductive portion 54. Further, the thermally conductive portion 54 may be configured to have high thermal conductivity in a direction orthogonal to the normal direction of the thermally conductive portion 54, that is, in the surface direction of the thermally conductive portion 54. In this case, the heat generated in one area on the hologram recording medium 55 can be efficiently diffused in the surface direction. For this reason, it is possible to prevent only the temperature of an arbitrary region on the hologram recording medium 55 from becoming locally higher than the temperatures of the other regions, whereby a so-called heat spot is generated on the hologram recording medium 55. Can be prevented. Thereby, it is possible to prevent the hologram recording medium 55 from locally expanding or changing the interference fringes.
〔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.
（光学素子の熱伝導性部分）
上述してきた本実施の形態において、熱伝導性部分５４が第１熱伝導性層５４ａと第２熱伝導性層５４ｂとを含む例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図示はしないが、熱伝導性部分５４がさらに多くの熱伝導性層を含んでいてもよい。また図８に示すように、熱伝導性部分５４が、第１熱伝導性層５４ａのみから構成されていてもよい。この場合、第１熱伝導性層５４ａは、シリコン、鉄や銅などの金属、またはカーボンのいずれか１つを含んでいてもよい。
(Thermal conductive part of the optical element)
In the present embodiment described above, the example in which the thermally conductive portion 54 includes the first thermally conductive layer 54a and the second thermally conductive layer 54b has been described. However, the present invention is not limited to this, and although not illustrated, the thermally conductive portion 54 may include more thermally conductive layers. Moreover, as shown in FIG. 8, the heat conductive part 54 may be comprised only from the 1st heat conductive layer 54a. In this case, the first thermal conductive layer 54a may include any one of silicon, a metal such as iron or copper, or carbon.
（光学素子の反射抑制部分）
また上述してきた本実施の形態において、反射抑制部分５３の各突起部５３ａが、円錐台、多角錐台、円錐や多角錐の形状を有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、様々な形状の突起部５３ａが採用され得る。例えば図９（ａ）に示すように、各突起部５３ａは、半球状の形状を有していてもよい。また図９（ｂ）に示すように、一側に向かうにつれて突起部５３ａの断面の輪郭に変曲点が現れるような形状が採用されてもよい。いずれの例においても、各突起部５３ａは、一側に向かうにつれて断面積が小さくなるよう構成されており、これによって、界面における光の反射を抑制することができる。特に図９（ｂ）に示す形態によれば、各突起部５３ａの断面積の変化を、突起部５３ａの突出方向における位置にほぼ比例させることができる。これによって、界面における光の反射をさらに抑制することができ、理想的には反射をゼロにすることができる。
(Reflection suppression part of optical element)
Moreover, in this Embodiment mentioned above, the example which each protrusion part 53a of the reflection suppression part 53 has the shape of a truncated cone, a polygonal truncated cone, a cone, or a polygonal pyramid was shown. However, the present invention is not limited to this, and projections 53a having various shapes can be employed. For example, as shown to Fig.9 (a), each projection part 53a may have a hemispherical shape. Moreover, as shown in FIG.9 (b), the shape where an inflection point appears in the outline of the cross section of the projection part 53a as it goes to one side may be employ | adopted. In any example, each protrusion 53a is configured to have a cross-sectional area that decreases toward one side, thereby suppressing light reflection at the interface. In particular, according to the embodiment shown in FIG. 9B, the change in the cross-sectional area of each protrusion 53a can be made substantially proportional to the position of the protrusion 53a in the protruding direction. Thereby, reflection of light at the interface can be further suppressed, and ideally reflection can be made zero.
また上述してきた本実施の形態および図９（ａ）（ｂ）に示す変形例において、反射抑制部分５３が、一側に向かうにつれて断面積が小さくなる形状を有する複数の微小な突起部５３ａを含む例を示した。しかしながら、反射を抑制するために反射抑制部分５３において採用される構造がこれに限られることはない。例えば図１０に示すように、反射抑制部分５３は、互いに異なる屈折率を有する複数の層を含む誘電体多層膜５３ｂを備えていてもよい。この場合、誘電体多層膜５３ｂを構成する各層の厚みや屈折率を適切に設定することにより、各層からの反射光を互いに打ち消し合わせることができ、これによって、熱伝導性部材５２における光の反射を抑制することができる。なお、反射抑制部分５３が誘電体多層膜５３ｂによって構成される場合、接着層５６が設けられていなくても、エアギャップを生じさせることなく反射抑制部分５３をホログラム記録媒体５５の他側に配置させることが容易になる。 Further, in the present embodiment described above and the modification shown in FIGS. 9A and 9B, the reflection suppressing portion 53 includes a plurality of minute protrusions 53a having a shape in which the cross-sectional area decreases toward one side. Including examples. However, the structure employed in the reflection suppressing portion 53 in order to suppress reflection is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, the reflection suppressing portion 53 may include a dielectric multilayer film 53b including a plurality of layers having different refractive indexes. In this case, by appropriately setting the thickness and refractive index of each layer constituting the dielectric multilayer film 53b, it is possible to cancel the reflected lights from the respective layers, thereby reflecting the light in the heat conductive member 52. Can be suppressed. When the reflection suppressing portion 53 is configured by the dielectric multilayer film 53b, the reflection suppressing portion 53 is disposed on the other side of the hologram recording medium 55 without causing an air gap even if the adhesive layer 56 is not provided. It becomes easy to make.
（光学素子のホログラム記録媒体）
またさらに、図１１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１１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。
(Optical element hologram recording medium)
Furthermore, as shown in FIG. 11, the optical element 50 may include a plurality of hologram recording media 55-1, 55-2,... Arranged side by side so as not to overlap. Each of the hologram recording media 55-1, 55-2,... Shown in FIG. 11 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１１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、各ホログラム記録媒体５５−１，５５−２，・・・の他側に熱伝導性部材５２を設けることにより、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. 11, 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, by providing a heat conductive member 52 on the other side of each hologram recording medium 55-1, 55-2,..., Each hologram recording medium 55-1, 55-2,.・ The heat generated in can be released to the outside appropriately.
（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、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. Furthermore, the optical element 50 may include 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１２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１２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 above-described basic form will be described, and other parts that may be configured in the same manner as the above-described basic form are denoted by the same reference numerals as in the above-described basic form 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１２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. 12 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１２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 illustrated in FIG. 12, 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１２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. 12, 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１２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. 12, 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１２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. 12, 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１２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. 12, when the combined light SL from the irradiation device 60 is incident on the optical element 50, coherent light (first to third coherent light) La, Lb, and Lc in each wavelength region forming 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１２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. 12, similarly to the basic form described above, the illuminated region LZ of each of the coherent lights La, Lb, Lc diffracted by the hologram elements 55a, 55b, 55c of the optical element 50 is 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１２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１２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. 12, the first to third coherent lights La, Lb, and Lc simultaneously illuminate the illuminated region LZ and are projected onto the screen 15 at the same time. 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. 12, the speckle pattern can be made less noticeable.
また図１２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の他側には熱伝導性部材５２が設けられている。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。 Also in the applied form shown in FIG. 12, the heat conductive member 52 is provided on the other side of the hologram recording medium 55 including the first to third hologram elements 55a, 55b, and 55c. 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.
〔反射特性に関する実施例および比較例〕
（実施例Ａ）
透明基板５１として、厚み方向および面方向における熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋを有する、厚さ１ｍｍの青板ガラスを準備した。次に、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、透明基板５１の他側にホログラム記録媒体５５を形成した。
[Examples and comparative examples concerning reflection characteristics]
(Example A)
As the transparent substrate 51, a 1 mm thick blue plate glass having a thermal conductivity of 1 W / m · K in the thickness direction and the surface direction was prepared. Next, a hologram photosensitive material 58 was provided on the other surface of the 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 other side of the transparent substrate 51.
また、厚み方向および面方向における熱伝導率１６８Ｗ／ｍ・Ｋを有するシリコンウエハを準備し、次に、シリコンウエハの表面に、上述の複数の突起部５３ａによって構成される凹凸構造を形成した。このようにして、シリコンからなる第１熱伝導性層５４ａを含む熱伝導性部分５４と、第１熱伝導性層５４ａと一体的に形成され、シリコンからなる複数の突起部５３ａを含む反射抑制部分５３と、を有する熱伝導性部材５２を作製した。なお、第１熱伝導性層５４ａを構成するシリコンの厚みは１ｍｍであった。 Further, a silicon wafer having a thermal conductivity of 168 W / m · K in the thickness direction and the plane direction was prepared, and then an uneven structure constituted by the plurality of protrusions 53 a described above was formed on the surface of the silicon wafer. In this manner, the heat conductive portion 54 including the first heat conductive layer 54a made of silicon and the reflection suppression including the plurality of protrusions 53a formed integrally with the first heat conductive layer 54a. A thermally conductive member 52 having a portion 53 was produced. In addition, the thickness of the silicon | silicone which comprises the 1st heat conductive layer 54a was 1 mm.
次に、透明基板５１上に形成されたホログラム記録媒体５５と、熱伝導性部材５２とを、ＬＣＲ０２３９Ｆから構成された接着層５６を用いて接着した。このようにして、透明基板５１、ホログラム記録媒体５５および熱伝導性部材５２を備えた光学素子５０を作製した。なおＬＣＲ０２３９Ｆは、エポキシ系ＵＶ硬化性樹脂を含む接着剤であり、１．５１の屈折率と、１１６℃のガラス転移点とを有している。接着層５６の厚みは約５０μｍとなっていた。 Next, the hologram recording medium 55 formed on the transparent substrate 51 and the heat conductive member 52 were bonded using an adhesive layer 56 made of LCR0239F. Thus, the optical element 50 provided with the transparent substrate 51, the hologram recording medium 55, and the heat conductive member 52 was produced. LCR0239F is an adhesive containing an epoxy-based UV curable resin, and has a refractive index of 1.51 and a glass transition point of 116 ° C. The thickness of the adhesive layer 56 was about 50 μm.
上述のようにして作製された光学素子５０に対して、Ｃ光源を入射角０°で照射した。この際の光学素子５０の反射率を測定した結果、０．８％であった。なお得られた反射率の値は、光学素子５０の透明基板５１の一側の面５０ａ、すなわち光学素子５０の入射面における反射率を無視した値である。具体的には、上記の反射率の値において、透明基板５１の屈折率から想定される、透明基板５１に起因する反射率の値は除かれている。反射率の測定器としては、島津製作所製のＵＶ２４５０を用いた。 The optical element 50 produced as described above was irradiated with a C light source at an incident angle of 0 °. As a result of measuring the reflectance of the optical element 50 at this time, it was 0.8%. The obtained reflectance value is a value obtained by ignoring the reflectance at the surface 50 a on one side of the transparent substrate 51 of the optical element 50, that is, the incident surface of the optical element 50. Specifically, in the reflectance value described above, the reflectance value attributable to the transparent substrate 51 assumed from the refractive index of the transparent substrate 51 is excluded. As a reflectance measuring instrument, UV2450 manufactured by Shimadzu Corporation was used.
（比較例Ａ）
熱伝導性部材５２を構成するシリコンウエハの表面に、反射防止用の上述の凹凸構造を形成しなかったこと以外は、実施例Ａの場合と同様にして、ホログラム記録媒体５５を含む光学素子を作製した。また、実施例Ａの場合と同様にして、作製された光学素子の反射率を測定した。結果、反射率は２１％であった。
(Comparative Example A)
An optical element including the hologram recording medium 55 is formed in the same manner as in Example A except that the above-described uneven structure for antireflection is not formed on the surface of the silicon wafer constituting the heat conductive member 52. Produced. Further, the reflectance of the manufactured optical element was measured in the same manner as in Example A. As a result, the reflectance was 21%.
（実施例Ｂ）
厚み方向および面方向における熱伝導率３９８Ｗ／ｍ・Ｋを有する銅板を準備し、次に、銅板の表面に、上述の複数の突起部５３ａによって構成される凹凸構造を形成した。このようにして、銅からなる第１熱伝導性層５４ａを含む熱伝導性部分５４と、第１熱伝導性層５４ａと一体的に形成され、銅からなる複数の突起部５３ａを含む反射抑制部分５３と、を有する熱伝導性部材５２を作製した。なお、第１熱伝導性層５４ａを構成する銅の厚みは１ｍｍであった。
(Example B)
A copper plate having a thermal conductivity of 398 W / m · K in the thickness direction and in the plane direction was prepared, and then a concavo-convex structure constituted by the plurality of protrusions 53 a described above was formed on the surface of the copper plate. In this way, the heat suppression portion 54 including the first heat conductive layer 54a made of copper and the reflection suppression including the plurality of protrusions 53a formed integrally with the first heat conductive layer 54a. A thermally conductive member 52 having a portion 53 was produced. In addition, the thickness of the copper which comprises the 1st heat conductive layer 54a was 1 mm.
次に、実施例Ａの場合と同様にして、透明基板５１と、ホログラム記録媒体５５と、銅を含む熱伝導性部材５２とを備えた光学素子５０を作製した。その後、実施例Ａの場合と同様にして、作製された光学素子５０の反射率を測定した。結果、反射率は０．８％であった。 Next, in the same manner as in Example A, an optical element 50 including a transparent substrate 51, a hologram recording medium 55, and a heat conductive member 52 containing copper was produced. Thereafter, in the same manner as in Example A, the reflectance of the manufactured optical element 50 was measured. As a result, the reflectance was 0.8%.
（比較例Ｂ）
熱伝導性部材５２を構成する銅板の表面に、反射防止用の上述の凹凸構造を形成しなかったこと以外は、実施例Ｂの場合と同様にして、ホログラム記録媒体５５を含む光学素子を作製した。また、実施例Ｂの場合と同様にして、作製された光学素子の反射率を測定した。結果、反射率は６８％であった。
(Comparative Example B)
An optical element including the hologram recording medium 55 is produced in the same manner as in Example B, except that the above-described uneven structure for preventing reflection is not formed on the surface of the copper plate constituting the heat conductive member 52. did. Further, in the same manner as in Example B, the reflectance of the manufactured optical element was measured. As a result, the reflectance was 68%.
（実施例Ｃ）
面方向における熱伝導率７００Ｗ／ｍ・Ｋ〜１６００Ｗ／ｍ・Ｋを有するグラファイトシート（ＰＧＳ）を準備し、次に、グラファイトシートの表面に、上述の複数の突起部５３ａによって構成される凹凸構造を形成した。このようにして、グラファイトシートからなる第１熱伝導性層５４ａを含む熱伝導性部分５４と、第１熱伝導性層５４ａと一体的に形成され、グラファイトシートからなる複数の突起部５３ａを含む反射抑制部分５３と、を有する熱伝導性部材５２を作製した。なお、第１熱伝導性層５４ａを構成するグラファイトの厚みは０．１ｍｍであった。
(Example C)
A graphite sheet (PGS) having a thermal conductivity of 700 W / m · K to 1600 W / m · K in the surface direction is prepared, and then a concavo-convex structure constituted by the plurality of protrusions 53a on the surface of the graphite sheet Formed. In this manner, the heat conductive portion 54 including the first heat conductive layer 54a made of a graphite sheet and the plurality of protrusions 53a formed integrally with the first heat conductive layer 54a and including the graphite sheet are included. A heat conductive member 52 having a reflection suppressing portion 53 was produced. In addition, the thickness of the graphite which comprises the 1st heat conductive layer 54a was 0.1 mm.
次に、実施例Ａの場合と同様にして、透明基板５１と、ホログラム記録媒体５５と、グラファイトを含む熱伝導性部材５２と、を備えた光学素子５０を作製した。その後、実施例Ａの場合と同様にして、作製された光学素子５０の反射率を測定した。結果、反射率は０．１％であった。 Next, in the same manner as in Example A, an optical element 50 including a transparent substrate 51, a hologram recording medium 55, and a heat conductive member 52 containing graphite was produced. Thereafter, in the same manner as in Example A, the reflectance of the manufactured optical element 50 was measured. As a result, the reflectance was 0.1%.
（比較例Ｃ）
熱伝導性部材５２を構成するグラファイトシートの表面に、反射防止用の上述の凹凸構造を形成しなかったこと以外は、実施例Ｃの場合と同様にして、ホログラム記録媒体５５を含む光学素子を作製した。また、実施例Ｃの場合と同様にして、作製された光学素子の反射率を測定した。結果、反射率は２４％であった。
(Comparative Example C)
An optical element including the hologram recording medium 55 is formed in the same manner as in Example C, except that the above-described uneven structure for antireflection is not formed on the surface of the graphite sheet constituting the heat conductive member 52. Produced. Further, the reflectance of the manufactured optical element was measured in the same manner as in Example C. As a result, the reflectance was 24%.
実施例Ａ〜Ｃと比較例Ａ〜Ｃとの比較から明らかなように、熱伝導性部分５４を構成する材料の表面に反射防止用の凹凸構造を形成することにより、熱伝導性部材５２による光の反射を抑制することができた。 As is clear from the comparison between Examples A to C and Comparative Examples A to C, by forming an uneven structure for reflection prevention on the surface of the material constituting the heat conductive portion 54, the heat conductive member 52 is used. The reflection of light could be suppressed.
〔放熱特性に関する実施例および比較例〕
（実施例１）
はじめに、上述の実施例Ａに記載の光学素子５０を準備した。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／ｍｍ２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。
[Examples and comparative examples concerning heat dissipation characteristics]
Example 1
First, the optical element 50 described in Example A was prepared. 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。図１３に、サーモグラフィーによる観察結果を示す。図１３に示すように、光学素子５０上の各領域の最大温度は３５．５℃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. In FIG. 13, the observation result by a thermography is shown. As shown in FIG. 13, the maximum temperature of each region on the optical element 50 was 35.5 ° 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, a thermo gear G100 manufactured by NEC AVIO was used.
（実施例２）
上述の実施例Ｂに記載の光学素子５０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３５℃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)
A region of the optical element 50 on the hologram recording medium 55 was irradiated with laser light in the same manner as in Example 1 except that the optical element 50 described in Example B was used. 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 35 ° C. Moreover, no heat spot was observed.
（実施例３）
上述の実施例Ｃに記載の光学素子５０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３５℃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 region of the optical element 50 on the hologram recording medium 55 was irradiated with laser light in the same manner as in Example 1 except that the optical element 50 described in Example C was used. 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 35 ° C. Moreover, no heat spot was observed.
（実施例４）
上述の実施例Ａに記載の光学素子５０にグラファイトシートからなる第２熱伝導性層５４ｂを追加することにより得られる光学素子５０を準備した。具体的には、本実施例においては、シリコンからなる第１熱伝導性層５４ａの一側に、第１熱伝導性層５４ａと一体的に形成され、シリコンからなる複数の突起部５３ａを含む反射抑制部分５３が設けられている。また第１熱伝導性層５４ａの他側に、グラファイトシートからなる第２熱伝導性層５４ｂが設けられている。
Example 4
An optical element 50 obtained by adding a second heat conductive layer 54b made of a graphite sheet to the optical element 50 described in Example A was prepared. Specifically, in this embodiment, the first thermal conductive layer 54a made of silicon is formed integrally with the first thermal conductive layer 54a and includes a plurality of protrusions 53a made of silicon. A reflection suppressing portion 53 is provided. A second heat conductive layer 54b made of a graphite sheet is provided on the other side of the first heat conductive layer 54a.
次に、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。 Next, in the same manner as in Example 1, a region of the optical element 50 on the hologram recording medium 55 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５）
上述の実施例Ｂに記載の光学素子５０にグラファイトシートからなる第２熱伝導性層５４ｂを追加することにより得られる光学素子５０を準備した。具体的には、本実施例においては、銅からなる第１熱伝導性層５４ａの一側に、第１熱伝導性層５４ａと一体的に形成され、銅からなる複数の突起部５３ａを含む反射抑制部分５３が設けられている。また第１熱伝導性層５４ａの他側に、グラファイトシートからなる第２熱伝導性層５４ｂが設けられている。
(Example 5)
An optical element 50 obtained by adding a second thermal conductive layer 54b made of a graphite sheet to the optical element 50 described in Example B was prepared. Specifically, in this embodiment, the first thermal conductive layer 54a made of copper is formed integrally with the first thermal conductive layer 54a and includes a plurality of protrusions 53a made of copper. A reflection suppressing portion 53 is provided. A second heat conductive layer 54b made of a graphite sheet is provided on the other side of the first heat conductive layer 54a.
次に、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。 Next, in the same manner as in Example 1, a region of the optical element 50 on the hologram recording medium 55 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.
（比較例１）
熱伝導性部材５２の代わりに透明基板５１と同一の部材を、接着層５６を介してホログラム記録媒体５５の他側に配置したこと以外は、実施例１の場合と同様にして、ホログラム記録媒体５５を含む光学素子を作製した。また、実施例１の場合と同様にして、作製された光学素子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を観察した。図１４に、サーモグラフィーによる観察結果を示す。図１４に示すように、光学素子上の各領域の最大温度は４７．２℃となっていた。また図１４に示すように、光学素子に、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。
(Comparative Example 1)
The hologram recording medium is the same as in the case of Example 1, except that the same member as the transparent substrate 51 is disposed on the other side of the hologram recording medium 55 via the adhesive layer 56 instead of the heat conductive member 52. An optical element containing 55 was produced. Further, in the same manner as in the case of Example 1, a region of the manufactured optical element on the hologram recording medium 55 was irradiated with laser light. Then, the optical element was observed using thermography. In FIG. 14, the observation result by a thermography is shown. As shown in FIG. 14, the maximum temperature of each region on the optical element was 47.2 ° C. Moreover, as shown in FIG. 14, the area | region where temperature was remarkably high compared with another area | region, what is called a heat spot, was observed in the optical element.
実施例１〜５と比較例１との比較から明らかなように、ホログラム記録媒体５５の他側に熱伝導性部材５２を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 5 and Comparative Example 1, the temperature increase of the hologram recording medium 55 can be suppressed by arranging the heat conductive member 52 on the other side of the hologram recording medium 55. It was. 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 透明基板
５２ 熱伝導性部材
５３ 反射抑制部分
５３ａ 突起部
５３ｂ 誘電体多層膜
５４ 熱伝導性部分
５４ａ 第１熱伝導性層
５４ｂ 第２熱伝導性層
５５ ホログラム記録媒体
５６ 接着層
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）
６７ 集光レンズ
ＬＺ 被照明領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Image 6 Scattering plate 10 Projection type image display apparatus 15 Screen 20 Projection apparatus 25 Projection optical system 30 Spatial light modulator 40 Illumination apparatus 50 Optical element 50a One side 50b The other side 51 Transparent substrate 52 Thermally conductive member 53 Reflection suppressing portion 53a Protruding portion 53b Dielectric multilayer film 54 Thermally conductive portion 54a First thermally conductive layer 54b Second thermally conductive layer 55 Hologram recording medium 56 Adhesive layer 58 Hologram photosensitive material 60 Irradiation device 61a Light source 65 Scanning device 66 Mirror device (reflection device)
66a Mirror (reflective surface)
67 Condensing lens LZ Illuminated area
Claims (11)
コヒーレント光が入射する側から順に積層された透明基板、ホログラム記録媒体および熱伝導性部材を備え、
前記ホログラム記録媒体は、前記透明基板を透過して前記ホログラム記録媒体に入射するコヒーレント光を回折するよう構成されており、
前記熱伝導性部材の熱伝導率は、前記透明基板の熱伝導率よりも大きくなっており、
前記熱伝導性部材は、前記ホログラム記録媒体側から順に反射抑制部分および熱伝導性部分を有し、
前記反射抑制部分は、前記熱伝導性部材の最も前記ホログラム記録媒体側の面を構成し、かつ、前記ホログラム記録媒体側から入射するコヒーレント光が反射されることを抑制する、光学素子。 In an optical element that diffracts coherent light,
Comprising a transparent substrate, a hologram recording medium and a heat conductive member laminated in order from the side on which the coherent light is incident;
The hologram recording medium is configured to diffract coherent light that is transmitted through the transparent substrate and incident on the hologram recording medium;
The thermal conductivity of the thermal conductive member is greater than the thermal conductivity of the transparent substrate,
The thermally conductive member has a reflection suppressing portion and a thermally conductive portion in order from the hologram recording medium side,
The reflection suppression portion is an optical element that constitutes the surface closest to the hologram recording medium of the thermally conductive member and suppresses reflection of coherent light incident from the hologram recording medium side.
前記第２熱伝導性層の熱伝導率は、前記第１熱伝導性層の熱伝導率よりも大きくなっている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学素子。 The thermally conductive portion has a first thermally conductive layer and a second thermally conductive layer arranged in order from the reflection suppressing portion side,
The optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermal conductivity of the second thermal conductive layer is larger than the thermal conductivity of the first thermal conductive layer.
前記光学素子にコヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記光学素子は、コヒーレント光が入射する側から順に積層された透明基板、ホログラム記録媒体および熱伝導性部材を備え、
前記ホログラム記録媒体は、前記透明基板を透過して前記ホログラム記録媒体に入射するコヒーレント光を回折するよう構成されており、
前記熱伝導性部材の熱伝導率は、前記透明基板の熱伝導率よりも大きくなっており、
前記熱伝導性部材は、前記ホログラム記録媒体側から順に反射抑制部分および熱伝導性部分を有し、
前記反射抑制部分は、前記熱伝導性部材の最も前記ホログラム記録媒体側の面を構成し、かつ、前記ホログラム記録媒体側から入射するコヒーレント光が反射されることを抑制し、
前記照射装置は、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、前記光学素子にコヒーレント光を照射し、
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分である、照明装置。 An optical element that diffracts coherent light;
An irradiation device that irradiates the optical element with coherent light, and
The optical element includes a transparent substrate, a hologram recording medium, and a heat conductive member, which are sequentially stacked from the side on which coherent light enters.
The hologram recording medium is configured to diffract coherent light that is transmitted through the transparent substrate and incident on the hologram recording medium;
The thermal conductivity of the thermal conductive member is greater than the thermal conductivity of the transparent substrate,
The thermally conductive member has a reflection suppressing portion and a thermally conductive portion in order from the hologram recording medium side,
The reflection suppressing portion constitutes the surface of the thermally conductive member closest to the hologram recording medium, and suppresses reflection of coherent light incident from the hologram recording medium side;
The irradiation device irradiates the optical element with coherent light so that the 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.
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、コヒーレント光を回折する光学素子と、前記光学素子にコヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記光学素子は、コヒーレント光が入射する側から順に積層された透明基板、ホログラム記録媒体および熱伝導性部材を備え、
前記ホログラム記録媒体は、前記透明基板を透過して前記ホログラム記録媒体に入射するコヒーレント光を回折するよう構成されており、
前記熱伝導性部材の熱伝導率は、前記透明基板の熱伝導率よりも大きくなっており、
前記熱伝導性部材は、前記ホログラム記録媒体側から順に反射抑制部分および熱伝導性部分を有し、
前記反射抑制部分は、前記熱伝導性部材の最も前記ホログラム記録媒体側の面を構成し、かつ、前記ホログラム記録媒体側から入射するコヒーレント光が反射されることを抑制し、
前記照射装置は、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、前記光学素子にコヒーレント光を照射し、
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分である、投射装置。 A lighting device;
A spatial light modulator disposed at a position illuminated by coherent light from the illumination device,
The illumination device includes an optical element that diffracts coherent light, and an irradiation device that irradiates the optical element with coherent light.
The optical element includes a transparent substrate, a hologram recording medium, and a heat conductive member, which are sequentially stacked from the side on which coherent light enters.
The hologram recording medium is configured to diffract coherent light that is transmitted through the transparent substrate and incident on the hologram recording medium;
The thermal conductivity of the thermal conductive member is greater than the thermal conductivity of the transparent substrate,
The thermally conductive member has a reflection suppressing portion and a thermally conductive portion in order from the hologram recording medium side,
The reflection suppressing portion constitutes the surface of the thermally conductive member closest to the hologram recording medium, and suppresses reflection of coherent light incident from the hologram recording medium side;
The irradiation device irradiates the optical element with coherent light so that the 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.
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、コヒーレント光を回折する光学素子と、前記光学素子にコヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記光学素子は、コヒーレント光が入射する側から順に積層された透明基板、ホログラム記録媒体および熱伝導性部材を備え、
前記ホログラム記録媒体は、前記透明基板を透過して前記ホログラム記録媒体に入射するコヒーレント光を回折するよう構成されており、
前記熱伝導性部材の熱伝導率は、前記透明基板の熱伝導率よりも大きくなっており、
前記熱伝導性部材は、前記ホログラム記録媒体側から順に反射抑制部分および熱伝導性部分を有し、
前記反射抑制部分は、前記熱伝導性部材の最も前記ホログラム記録媒体側の面を構成し、かつ、前記ホログラム記録媒体側から入射するコヒーレント光が反射されることを抑制し、
前記照射装置は、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、前記光学素子にコヒーレント光を照射し、
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分である、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 illumination device includes an optical element that diffracts coherent light, and an irradiation device that irradiates the optical element with coherent light.
The optical element includes a transparent substrate, a hologram recording medium, and a heat conductive member, which are sequentially stacked from the side on which coherent light enters.
The hologram recording medium is configured to diffract coherent light that is transmitted through the transparent substrate and incident on the hologram recording medium;
The thermal conductivity of the thermal conductive member is greater than the thermal conductivity of the transparent substrate,
The thermally conductive member has a reflection suppressing portion and a thermally conductive portion in order from the hologram recording medium side,
The reflection suppressing portion constitutes the surface of the thermally conductive member closest to the hologram recording medium, and suppresses reflection of coherent light incident from the hologram recording medium side;
The irradiation device irradiates the optical element with coherent light so that the 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.
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、コヒーレント光を回折する光学素子と、前記光学素子にコヒーレント光を照射する照射装置と、を備え、
前記光学素子は、コヒーレント光が入射する側から順に積層された透明基板、ホログラム記録媒体および熱伝導性部材を備え、
前記ホログラム記録媒体は、前記透明基板を透過して前記ホログラム記録媒体に入射するコヒーレント光を回折するよう構成されており、
前記熱伝導性部材の熱伝導率は、前記透明基板の熱伝導率よりも大きくなっており、
前記熱伝導性部材は、前記ホログラム記録媒体側から順に反射抑制部分および熱伝導性部分を有し、
前記反射抑制部分は、前記熱伝導性部材の最も前記ホログラム記録媒体側の面を構成し、かつ、前記ホログラム記録媒体側から入射するコヒーレント光が反射されることを抑制し、
前記照射装置は、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、前記光学素子にコヒーレント光を照射し、
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分である、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 illumination device includes an optical element that diffracts coherent light, and an irradiation device that irradiates the optical element with coherent light.
The optical element includes a transparent substrate, a hologram recording medium, and a heat conductive member, which are sequentially stacked from the side on which coherent light enters.
The hologram recording medium is configured to diffract coherent light that is transmitted through the transparent substrate and incident on the hologram recording medium;
The thermal conductivity of the thermal conductive member is greater than the thermal conductivity of the transparent substrate,
The thermally conductive member has a reflection suppressing portion and a thermally conductive portion in order from the hologram recording medium side,
The reflection suppressing portion constitutes the surface of the thermally conductive member closest to the hologram recording medium, and suppresses reflection of coherent light incident from the hologram recording medium side;
The irradiation device irradiates the optical element with coherent light so that the 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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012099060A JP5999475B2 (en) | 2012-04-24 | 2012-04-24 | Optical element, illumination device, projection device, and projection-type image display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012099060A JP5999475B2 (en) | 2012-04-24 | 2012-04-24 | Optical element, illumination device, projection device, and projection-type image display device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013228481A JP2013228481A (en) | 2013-11-07 |
| JP5999475B2 true JP5999475B2 (en) | 2016-09-28 |
Family
ID=49676192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012099060A Active JP5999475B2 (en) | 2012-04-24 | 2012-04-24 | Optical element, illumination device, projection device, and projection-type image display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5999475B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170102540A1 (en) * | 2015-10-12 | 2017-04-13 | Patrick Gerard McGlew | Variable reflectivity image combiner for wearable displays |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07104649A (en) * | 1993-09-30 | 1995-04-21 | Nippondenso Co Ltd | Hologram |
| JP2004126039A (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Memory Tec Kk | Optical information recording medium |
| KR100898470B1 (en) * | 2004-12-03 | 2009-05-21 | 샤프 가부시키가이샤 | Reflection preventing material, optical element, display device, stamper manufacturing method, and reflection preventing material manufacturing method using the stamper |
| JP2010073606A (en) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Panasonic Corp | Portable electronic equipment |
| JP4894966B1 (en) * | 2011-04-18 | 2012-03-14 | 大日本印刷株式会社 | Projection-type image display device |
-
2012
- 2012-04-24 JP JP2012099060A patent/JP5999475B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013228481A (en) | 2013-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6917014B2 (en) | Lighting equipment, projection equipment and projection type image display equipment | |
| JP6304337B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5403044B2 (en) | Projection device and projection control device | |
| JP5386821B2 (en) | Light source device and projector | |
| JP6032580B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5737633B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5954641B2 (en) | Illumination device, optical module, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5741341B2 (en) | Projection device and hologram recording medium | |
| JP5556517B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5736746B2 (en) | Exposure equipment | |
| JP6146626B2 (en) | Optical element, illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| WO2012141254A1 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5720203B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5787210B2 (en) | Projection device | |
| JP5999475B2 (en) | Optical element, illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5765032B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP6598100B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5945932B2 (en) | Optical module, illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5510826B2 (en) | Illumination device, projection device, and projection-type image display device | |
| JP5867265B2 (en) | Optical element, optical module, illumination device, projection device, and projection-type image display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150226 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151208 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160805 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160818 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5999475 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |