JP7831038B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、ホログラムを利用した小型のプロジェクターに関する。

プロジェクターの一応用例としてのテレビジョン用の背面投射型表示装置において、ホログラムを利用するものが知られている（特許文献１）。

特開平３－１３９３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に例示されるプロジェクターの一態様としての背面投射型表示装置は、薄型化を図るべくホログラムを利用しているものの、テレビジョン用のものであるため、例えば画面を映し出すためのスクリーンまでを含んで構成されている。したがって、ホログラムを利用することで、薄型のテレビジョンとするものであるとしても装置全体としては、大画面を形成することが望まれると考えられ、例えば他の機器に組み込める程度のサイズにするための装置全体の小型化を行うことや、その上でさらに、省電力化を図りつつ高精細な画像形成を行う、といったことについては、十分な開示がない。

本発明の一側面におけるプロジェクターは、多色であって色光ごとに所定の波長帯域を有する画像光を射出する自発光型の表示素子と、表示素子からの画像光を回折する第１回折素子と、第１回折素子における回折に際して各色光の波長帯域に応じて生じた画像光の角度分離について、回折により角度補償をしつつ射出する第２回折素子とを備える。

第１実施形態のプロジェクターを説明するための概念的な図である。 角度分離の発生とその解消について説明するための概念的な図である。 ホログラム素子の作成における露光点について説明するための概念的な図である。 プロジェクターの適用について一例を示す概念的な図である。 第２実施形態のプロジェクターを説明するための概念的な側断面図である。 第３実施形態のプロジェクターを説明するための概念的な図である。 第４実施形態のプロジェクターを説明するための概念的な図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して本発明に係る第１実施形態のプロジェクターについて説明する。

図１は、本実施形態のプロジェクター１００を説明するための概念的な図であり、状態ＡＲ１には、プロジェクター１００の概念的な側断面図が示されており、状態ＡＲ２には、スクリーンＳＣへの投射がプロジェクター１００により行われる様子について、概念的な斜視図として示されている。図１のうち、状態ＡＲ１に示すように、プロジェクター１００は、表示素子１０と、導光装置２０とを備える。導光装置２０は、第１回折素子２１と、第２回折素子２２とを備える。

なお、図１等において、Ｘ、Ｙ、及びＺは、直交座標系であり、＋Ｚ方向は、表示素子１０における画像光ＧＬの射出方向を示し、光軸方向を示している。また、Ｘ方向は、表示素子１０の横方向（水平方向）に相当し、Ｙ方向は、横方向（水平方向）に垂直な縦方向（鉛直方向）に相当する。

表示素子１０は、自発光型であり、ＸＹ面に平行な２次元の表示部にカラーの静止画又は動画を形成する表示デバイスである。表示素子１０は、例えば有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）、無機ＥＬ、ＬＥＤアレイ（マイクロＬＥＤアレイ）、有機ＬＥＤ、レーザーアレイ、量子ドット発光型素子等で構成される。表示素子１０を高輝度発光が可能な構成とすることにより、別途光源や光源に電力を供給する大きな電源部等が不要となり、全体としてプロジェクター１００の小型かつ軽量化が可能となる。図示のように、表示素子１０は、導光装置２０に向けて、すなわち＋Ｚ方向に向けて、多色の画像光ＧＬを射出する。ここでは、自発光型の表示素子１０の一例として、例えば有機ＥＬ素子を使用するものを採用する。この場合、表示素子１０から射出される画像光ＧＬは、色光ごとに所定の波長帯域を有しているものなっている。なお、波長帯域に関して、より詳しくは、図２を参照して一例について説明する。

導光装置２０において、第１回折素子２１及び第２回折素子２２は、反射型のホログラム素子であり、第１回折素子２１と第２回折素子２２とは、図示のように、対向して配置されている。反射型のホログラム素子として、ここでは、体積ホログラムを採用することが考えられるが、その他のホログラム素子で構成することもできる。

第１回折素子２１は、表示素子１０からの画像光ＧＬを回折する。第１回折素子２１において回折された回折光としての画像光ＧＬは、第２回折素子２２に向かう。

第２回折素子２２は、第１回折素子２１を経た画像光ＧＬを回折し、第２回折素子２２において回折された回折光としての画像光ＧＬを射出する。

第２回折素子２２を経た画像光ＧＬは、状態ＡＲ２に例示するように、スクリーンＳＣに向けてから射出され、画像を形成する。すなわち、第２回折素子２２を経た画像光ＧＬは、プロジェクター１００からの投射光として、スクリーンＳＣに向けて投射される。

なお、上記一例において、表示素子１０、第１回折素子２１及び第２回折素子２２の間においては、空気層が形成されている。

プロジェクター１００は、以上のように、板状であり反射型である第１回折素子２１と第２回折素子２２とを対向させるように配置した構成とすることで、非常に薄いものにできる。特に、上記一例では、導光装置２０の第１回折素子２１及び第２回折素子２２は、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）及び青色光（Ｂ光）の３色光についての同時露光により作成された反射ホログラムとしている。つまり、第１回折素子２１及び第２回折素子２２は、それぞれ１層構造（１枚構成）となっている。なお、図示の一例において、第１回折素子２１と第２回折素子２２とを比較すると、光路上流側に位置する第１回折素子２１は、光路下流側に位置する第２回折素子２２よりも小さいものとなっている。

また、上記一例では、導光装置２０による画像光ＧＬの導光に際して、第１回折素子２１と第２回折素子２２との組合せにより、回折に伴う色分離を防止させることが可能となっている。特に、上記一例では、表示素子１０として、有機ＥＬのように、多色であって色光ごとに所定の波長帯域を有する画像光ＧＬを射出するものを採用している。また、各回折素子２１，２２として、屈折率分布を有する体積ホログラムを採用している。このような構成の場合、１つの色光においても、波長帯域の幅に応じた色分離が生じる可能性がある。本実施形態では、かかる事態まで踏まえた色分離の防止がなされることで、高効率な光の利用が図られている。

以下、図２として示す概念図を参照して、本実施形態における角度分離の発生とその解消について説明する。なお、ここでは、一例として、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）及び青色光（Ｂ光）のうち、代表として、緑色光（Ｇ光）の場合について説明する。他の色光については、同様であるので、説明を省略する。

図２のうち、状態ＢＲ１には、表示素子１０からの画像光ＧＬに含まれる緑色光ＧＧについての波長特性を示すグラフが示されている。状態ＢＲ２には、画像光ＧＬのうち、緑色光ＧＧの成分について、表示素子１０のパネル中心からの主光線に沿った光路が、波長ごとに示されている。状態ＢＲ３には、スクリーンＳＣ上でのスポットダイヤグラムが画角ごとに示されている。

まず、状態ＢＲ１に示すグラフにおいて、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を表し、縦軸は、光の強度を表しており、曲線Ｃ１が、緑色光（Ｇ光）の波長分布を表している。曲線Ｃ１において、ピーク波長が５２０ｎｍとなっており、ピーク波長に対して±１０ｎｍ程度までが、緑色光（Ｇ光）の主要な成分帯域（例えば半値幅）となっている。ここでは、ピーク波長である５２０ｎｍの成分を第１緑成分ＧＧ１とし、５１０ｎｍ（＝５２０ｎｍ－１０ｎｍ）の成分を第２緑成分ＧＧ２とし、５３０ｎｍ（＝５２０ｎｍ＋１０ｎｍ）の成分を第３緑成分ＧＧ３とする。これらについて、状態ＢＲ２においては、第１緑成分ＧＧ１の光路を１点鎖線で示し、第２緑成分ＧＧ２の光路を破線で示し、第３緑成分ＧＧ３の光路を２点鎖線で示している。状態ＢＲ２に示すように、ピーク波長に対する±１０ｎｍ程度の波長差に起因して、第１回折素子２１での回折に際して、第１緑成分ＧＧ１～第３緑成分ＧＧ３の間に角度分離が発生する。これに対して、第２回折素子２２において、発生した角度分離を解消するように、補償がなされている。すなわち、第２回折素子２２を経た後においては、第１緑成分ＧＧ１～第３緑成分ＧＧ３が、平行化あるいはほぼ平行化された状態で、スクリーンＳＣ上に向けて射出されている。

上記に関して、例えば第１回折素子２１で発生する角度分離に伴う第１緑成分ＧＧ１～第３緑成分ＧＧ３間での位置ずれが小さい場合には、第２回折素子２２において平行化した状態でスクリーンＳＣに向けて投射する態様とすることも考えられるが、第１緑成分ＧＧ１～第３緑成分ＧＧ３間での位置ずれがある程度以上あるような場合も生じうる。このような場合には、第２回折素子２２を経た後において、緑色光ＧＧが、ほぼ平行化された状態となるようにしつつも、第１緑成分ＧＧ１～第３緑成分ＧＧ３を含む光線束全体としてやや集光するように補償することが考えられる。つまり、第１回折素子２１と第２回折素子２２との補償関係を完全な状態から若干ずらした態様とすることができる。

さらに、状態ＢＲ２においては、パネル中心からの主光線に沿った光路について示しているが、パネル中心以外からの成分についても、同様の補償がなされた状態で、スクリーンＳＣ上に向けて射出させることができる。以上により、状態ＢＲ３に示すように、表示素子１０を構成する各画素から出た発散光もスクリーンＳＣ上において、集光したものとなっている。具体的には、状態ＢＲ３に示すスポットダイヤグラムＳＤ１～ＳＤ３は、順に、下端画角の光路を経た第１緑成分ＧＧ１～第３緑成分ＧＧ３の集光状態と、上端画角の光路を経た第１緑成分ＧＧ１～第３緑成分ＧＧ３の集光状態と、中心画角の光路を経た第１緑成分ＧＧ１～第３緑成分ＧＧ３の集光状態とを示している。各スポットダイヤグラムＳＤ１～ＳＤ３の縦幅ＨＷ１～ＨＷ３や、横幅ＷＷ１～ＷＷ３を、所望の範囲内に収めることで、十分に高解像度の画像形成が可能となる。なお、図中のスポットダイヤグラムＳＤ１～ＳＤ３において、第１緑成分ＧＧ１～第３緑成分ＧＧ３のうち一部重畳した成分については、存在していても図市上では見えなくなっており、例えばスポットダイヤグラムＳＤ３の中心側には、第３緑成分ＧＧ３も存在している。また、既述のように、必要に応じて角度分離の補償についての調整を行うことで、スクリーンＳＣ上におけるスポットダイヤグラムの径が所望の範囲内となるようにすることも考えられる。

以上のように、第２回折素子２２は、画像光ＧＬを、所定位置（スクリーンＳＣ上の位置）において集光させるように射出するものとなっている。

以下、図３として示す概念図を参照して、第１回折素子２１及び第２回折素子２２となるべきホログラム素子の作成に関して説明する。ここでは、特に、当該ホログラム素子の作成における露光点について説明する。

図３のうち、状態ＣＲ１は、第１回折素子２１となるべきホログラム材料ＨＭ１のうち、第１回折素子２１の中心に対応する位置を原点ＯＰ１とした場合の物体側露光点ＯＥ１と、参照側露光点ＲＥ１との位置関係を示している。この場合において、原点ＯＰ１のＹＺ座標を（０，０）とした際の物体側露光点ＯＥ１の座標が例えば（０，－３）となっており、参照側露光点ＲＥ１の座標が例えば（８００，－６００）となっているものとする。なお、座標の１目盛りは、長さ１ｍｍに相当するものとする。

同様に、状態ＣＲ２は、第２回折素子２２となるべきホログラム材料ＨＭ２のうち、第２回折素子２２の中心に対応する位置を原点ＯＰ２とした場合の物体側露光点ＯＥ２と、参照側露光点ＲＥ２との位置関係を示している。この場合において、原点ＯＰ２のＹＺ座標を（０，０）とした際の物体側露光点ＯＥ２の座標が例えば（－８００，６００）となっており、参照側露光点ＲＥ２の座標が例えば（０，３５０）となっているものとする。

なお、上記座標については、構成等に応じて種々の値となり得るが、第１回折素子２１及び第２回折素子２２で構成される導光装置２０が、１つの光学系として機能すべく、例えば上記のうち、物体側露光点ＯＥ１が、表示素子１０のパネル中心に対応する位置となり、参照側露光点ＲＥ２が、スクリーンＳＣ上の結像位置の中心に対応する位置となるように、各点が設定される。ただし、上記構成とした場合、表示素子１０のパネル位置から第１回折素子２１までの距離と、第２回折素子２２からスクリーンＳＣ上の投射位置までの距離との相対的な差が大きくなりやすい。したがって、第１回折素子２１と第２回折素子２２とにおける回折作用を厳密に対応させたものとする必要は必ずしも必要ではなく、既述のように、角度分離に伴う位置ずれに応じて、集光度合についての多少の調整が適宜なされるものであってもよい。

以上のような構成とすることで、本実施形態に係るプロジェクター１００は、非常に薄型、小型のものとすることが可能である。例えば、図１に示す表示素子１０の光射出面から第１回折素子２１の光入射面までのＺ方向に関する距離Ｌ１を、２～３ｍｍ程度とすることが可能になる。したがって、例えば図４の状態ＣＲ１に例示するように、カメラＣＡ等の各種機器を搭載したスマートフォン（スマホ）等の薄型の携帯機器ＭＤ内において、さらに、プロジェクター１００を組み込んで、携帯機器ＭＤに設けた窓ＷＮから画像投影を行う、といった態様とすることが可能となる。また、図４の状態ＣＲ２に例示するように、観察者または装着者ＵＳが装着するメガネＧＡにおいて、プロジェクター１００を容易に設置することができ、観察者または装着者ＵＳの視線の先の実空間に画像投影を行う、といった態様とすることが可能となる。さらに、プロジェクター１００からの画像投影をメガネＧＡのメガネレンズＬＧに投影できる切替機構ＣＨを加えることにより、メガネＧＡは、ヘッドマウントディスプレイとして構成することが可能となる。また、図４の状態ＣＲ３に例示するように、視認者Ｍに対して、プロジェクター１００の設置の自由度が広がり、設置容易になる。プロジェクター１００を視認者Ｍの着座部ＣＭや天井ＣＬに容易に設置することができ、視認者Ｍは、壁ＷＡの壁面をスクリーンＳＣとして画像を視認できる。なお、着座部ＣＭは、自動車の運転席とすることも可能である。

以上のように、本実施形態のプロジェクター１００は、多色であって色光ごとに所定の波長帯域を有する画像光ＧＬを射出する自発光型の表示素子１０と、表示素子１０からの画像光ＧＬを回折する第１回折素子２１と、第１回折素子２１における回折に際して各色光の波長帯域に応じて生じた画像光ＧＬの角度分離について、回折により角度補償をしつつ射出する第２回折素子２２とを備える。上記プロジェクター１００では、自発光型の表示素子１０により射出された多色の画像光ＧＬについて、第１回折素子２１と第２回折素子２２とでの回折により導光して射出することで、装置全体の小型化を図る、特に薄型化を図ることができる。また、上記では、自発光型の表示素子１０として、色光ごとに所定の波長帯域を有する成分を画像光ＧＬとして射出するものを採用し、第１回折素子２１における回折に際して各色光の波長帯域に応じて角度分離が生じてもこれを第２回折素子２２における回折により角度補償をしつつ射出している。これにより、省電力化を図りつつも高輝度な画像光が射出可能となっている。さらに、画像投射における投射面上での集光状態を適切なものにすることで、高精細な画像形成も可能となっている。

〔第２実施形態〕
以下、図５を参照して、第２実施形態に係るプロジェクターについて説明する。図５は、本実施形態のプロジェクター１００について一例を説明するための概念的な側断面図であり、図１のうち、状態ＡＲ１に示した側断面図に対応する図である。図示のように、本実施形態では、導光装置２０において板状の透明部材である光透過部材２３（Ｚ方向についての厚さが距離Ｌ１となっている）を設けている点において、第１実施形態の場合と異なっている。

第１実施形態に例示したプロジェクター１００では、例えば図１の状態ＡＲ１において示したように、表示素子１０、第１回折素子２１及び第２回折素子２２の間において空気層が形成された状態となっていた。これに対して、本実施形態では、これらの間において光透過部材２３を設けている。すなわち、距離Ｌ１がＺ方向についての厚さとなっている板状の光透過部材２３の所定箇所に表示素子１０、第１回折素子２１及び第２回折素子２２が貼り付けられ、画像光ＧＬが、光透過部材２３の内部において導光されるものとなっている。プロジェクター１００の製作工程についてより具体的な一例を説明すると、まず、光透過部材２３となるべき透明板のうち一方の面２３ａに、表示素子１０が接着される。次に、面２３ａに対向するもう一方の面２３ｂに第１回折素子２１が貼り付けられる。さらに、表示素子１０を貼り付けた面２３ａのうち、表示素子１０の上方側（＋Ｙ側）に、第２回折素子２２が貼り付けられる。以上により、当該透明板が上述したような光透過部材２３として機能する。なお、この場合、第２回折素子２２で回折された光は、光透過部材２３の面２３ｂのうち、第２回折素子２２と対向する範囲において屈折して出射される。

本実施形態のプロジェクター１００においても、回折に際しての角度分離に応じた角度補償をしつつ画像光ＧＬを射出して、省電力化を図りつつも高輝度な画像光ＧＬの射出を可能とし、さらに、高精細な画像形成が可能となっている。さらに、本実施形態では、導光装置２０において、光透過部材２３のように薄い板に各部を貼り付けて位置決めすることで、精度の良い実装が可能となる。

〔第３実施形態〕
以下、図６を参照して、第３実施形態に係るプロジェクターについて説明する。図６は、本実施形態のプロジェクター１００について一例を説明するための概念的な側断面図であり、図１のうち、状態ＡＲ１に示した側断面図等に対応する図である。本実施形態では、回折素子の構造が、第１実施形態等の場合と異なっている。より具体的には、本実施形態では、第１回折素子２１及び第２回折素子２２が、それぞれ３層構造（３枚構成）となっている。すなわち、第１回折素子２１は、第１回折素子２１は、青色用回折素子２１ｂと、赤色用回折素子２１ｒと、緑色用回折素子２１ｇとを有し、第２回折素子２２は、青色用回折素子２２ｂと、赤色用回折素子２２ｒと、緑色用回折素子２２ｇとを有している。なお、一部拡大図においては、第１回折素子２１についてのみ構造の詳細を概念的に示しているが、第２回折素子２２についても第１回折素子２１と同様の構造を有しており、詳細な図示や説明については、省略している。

以下、図６を参照して、第１回折素子２１の構成についてより詳細に説明する。図示のように、第１回折素子２１は、青色用回折素子２１ｂと、赤色用回折素子２１ｒと、緑色用回折素子２１ｇとがＺ方向について積層された３層構造（３枚構成）となっている。すなわち、青色用回折素子２１ｂは、表示素子１０からの画像光ＧＬを構成する所定の波長帯域を有する３色光のうち、青色光（Ｂ光）の成分について回折作用を示す一方、他色の光に対しては作用せず透過させるものとなっている。同様に、赤色用回折素子２１ｒは、赤色光（Ｒ光）の成分についてのみ回折作用を示し、緑色用回折素子２１ｇは、緑色光（Ｇ光）の成分についてのみ回折作用を示すものとなっている。このような構成とすることで、各色光についての利用効率をより高めることができる。

各波長対応の青色用回折素子２１ｂ、赤色用回折素子２１ｒ及び緑色用回折素子２１ｇは、２０～４０μｍ程度の厚みをそれぞれ有し、光透過性である樹脂製又はガラス製の基板ＢＳｂ，ＢＳｒ，ＢＳｇに貼り付けられて構成されている。なお、当該基板ＢＳｂ，ＢＳｒ，ＢＳｇの厚みは、０．３ｍｍ程度とすることが考えられるが、もっと薄い構成としてもよい。この基板ＢＳｂ，ＢＳｒ，ＢＳｇに貼り付けられた各回折素子２１ｂ，２１ｒ，２１ｇは、５０μｍ程度の間隔（隙間）ＤＤ１，ＤＤ２を開けて固定されている。この間隔ＤＤ１，ＤＤ２は、各回折素子２１ｂ，２１ｒ，２１ｇのうち、光学的作用を示さない周辺部分にスペーサーＳＳが取り付けられることで確保されている。このような間隔ＤＤ１，ＤＤ２を設けることで、３層構造の層間に空気層ＡＬが形成され、基板ＢＳｂ等における意図しない全反射の発生を回避できる。また、上記のような厚さとなっていることで、第１回折素子２１や第２回折素子２２が３層構造となっていても、装置全体として、Ｚ方向についてある程度の薄さを維持できる。

なお、図示の第１回折素子２１や第２回折素子２２においては、光の入射側から順に青色用、赤色用緑色用の回折素子をそれぞれ配置しているが、配置する順序はこれに限らず、種々の態様とすることができる。

本実施形態のプロジェクター１００においても、回折に際しての角度分離に応じた角度補償をしつつ画像光ＧＬを射出することで、省電力化を図りつつも高輝度な画像光ＧＬの射出を可能とし、さらに、高精細な画像形成が可能となっている。さらに、本実施形態では、第１回折素子２１及び第２回折素子２２が、各色光に応じた回折素子を設けている、すなわち画像光ＧＬのうち、第１色光波長帯域としての青色光（Ｂ光）の成分、第２色光波長帯域としての赤色光（Ｒ光）の成分及び第３色光波長帯域としての緑色光（Ｇ光）の成分にそれぞれ対応する３層構造であることで、光の利用効率をより高めることができる。さらに、上記３層構造において、各層間に空気層ＡＬを設けていることで、各色光の意図しない全反射の発生を回避でき、画像投射を良好なものにできる。

〔第４実施形態〕
以下、図７を参照して、第４実施形態に係るプロジェクターについて説明する。図７は、本実施形態のプロジェクター１００について一例を説明するための概念的な側断面図であり、図１のうち、状態ＡＲ１に示した側断面図等に対応する図である。図示のように、本実施形態では、表示素子１０が、画像光ＧＬ以外の成分として、第１回折素子２１を透過する透過波長の成分光ＥＬを、スクリーンＳＣに向けて投射するとともに、当該成分光のうちスクリーンＳＣからの戻り光ＲＬを受光する受光部ＲＲが設けられている点において、他の実施形態と異なっている。より具体的には、本実施形態では、第１回折素子２１は、例えば紫外光や赤外光といった画像光ＧＬ以外の成分（特定波長帯域の可視光以外の成分）に対しては回折作用を示さず、これらを透過させるようなものとなっている。この場合、例えば成分光ＥＬとして、赤外光の波長帯域成分の光を表示素子１０から射出させるものにしておく一方、成分光ＥＬに含まれる波長帯域の成分を検知可能なフォトディテクター等によって受光部ＲＲを構成し、受光部ＲＲの受光面が表示素子１０の光射出面と揃うように別途配置する態様とすることが考えられる。なお、表示素子１０から射出される成分光ＥＬについては、例えば表示素子１０において、パネル内に赤外光アレイ等を配置しておくようにする、といった手法が考えられる。

この場合、成分光ＥＬ（赤外光）を、センシング光としてプロジェクター１００の前方（＋Ｚ方向）に向けて照射することで、スクリーンＳＣの位置検知、さらには、投射面形状のセンシングを行うことができる。なお、図示の一例では、戻り光ＲＬを集光するための光学素子ＯＬが設けられているが、光学素子ＯＬについては、レンズのほか、回折素子等種々の態様のものを採用できる。

本実施形態においても、回折に際しての角度分離に応じた角度補償をしつつ画像光ＧＬを射出して、省電力化を図りつつも高輝度な画像光が射出を可能とし、さらに、高精細な画像形成が可能となっている。さらに、本実施形態では、表示素子１０が、画像光ＧＬに加え、第１回折素子２１を透過する透過波長の成分光ＥＬを射出し、透過波長の成分光ＥＬを受光する受光部ＲＲにおいて、戻り光ＲＬを検知することで、センシングを行うことができる。センシングの技術の適用は、図４の状態ＣＲ１に例示した本実施形態のプロジェクター１００を搭載した携帯機器ＭＤ等に特に有効で、携帯機器ＭＤ等による投写画像の高品質化が可能である。

〔変形例その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記各実施形態のプロジェクター１００では、自発光型の表示素子１０として有機ＥＬ素子やマイクロＬＥＤアレイ等を含むものを用いているが、これに代えて、レーザー光源等を用いたものに対して適用することも可能である。例えばレーザー光源として、温度差等に起因して発生波長帯域の誤差等が生じ得るような場合には、これを加味して角度分離に応じた回折を行うように構成することが考えられる。

また、有機ＥＬ素子やマイクロＬＥＤアレイ等により表示素子１０を構成するに際して、マイクレンズアレイ等を利用して射出される画像光ＧＬの方向を調整するものとしてもよい。

また、上記各実施形態に示した態様について、矛盾の無い範囲で適宜組み合わせた構成とすることも可能である。例えば、第３実施形態や第４実施形態として例示した構成について、第２実施形態に例示した光透過部材２３を有する構成とすることも考えられる。

また、上記各実施形態のプロジェクター１００を、ヘッドアップディスプレイを構成するものとして採用することも可能である。

具体的な態様におけるプロジェクターは、多色であって色光ごとに所定の波長帯域を有する画像光を射出する自発光型の表示素子と、表示素子からの画像光を回折する第１回折素子と、第１回折素子における回折に際して各色光の波長帯域に応じて生じた画像光の角度分離について、回折により角度補償をしつつ射出する第２回折素子とを備える。

上記プロジェクターでは、自発光型の表示素子により射出された多色の画像光について、第１回折素子と第２回折素子とでの回折により導光して射出することで、装置全体の小型化を図ることができる。また、上記では、自発光型の表示素子として、色光ごとに所定の波長帯域を有する成分を画像光として射出するものを採用し、第１回折素子における回折に際して各色光の波長帯域に応じて角度分離が生じてもこれを第２回折素子における回折により角度補償をしつつ射出している。これにより、省電力化を図りつつも高輝度な画像光が射出可能となっている。さらに、画像投射における投射面上での集光状態を適切なものにすることで、高精細な画像形成も可能となっている。

具体的な側面において、第２回折素子は、画像光を、所定位置において集光させるように射出する。この場合、必要に足りる精度の画像形成が可能となる。

具体的な側面において、表示素子、第１回折素子及び第２回折素子が貼り付けられ、画像光を内部において導光する光透過部材を備える。この場合、光透過部材に表示素子等の各部を貼り付けて位置決めすることで、精度の良い実装が可能となる。

具体的な側面において、表示素子、第１回折素子及び第２回折素子の間において空気層を形成する。この場合、より簡易な構成としつつ、導光に際して意図しない全反射の発生等を回避又は抑制できる。

具体的な側面において、第１回折素子及び第２回折素子は、１層構造である。この場合、簡易な構成とし、かつ、装置の薄型化を図ることができる。

具体的な側面において、第１回折素子及び第２回折素子は、画像光のうち、第１色光波長帯域、第２色光波長帯域及び第３色光波長帯域にそれぞれ対応する３層構造である。この場合、色光ごとに適した回折を行って、高効率な光の利用が可能となる。

具体的な側面において、３層構造において、各層間に空気層を設けている。この場合、第１回折素子及び第２回折素子の内部において、意図しない全反射の発生を回避又は抑制できる。

具体的な側面において、第１回折素子及び第２回折素子は、体積ホログラムにより構成されている。この場合、意図した回折作用を的確に生じさせることができる。

具体的な側面において、第１回折素子は、第２回折素子よりも小さい。この場合、装置の小型化を図ることができる。

具体的な側面において、表示素子は、画像光に加え、第１回折素子を透過する透過波長の成分光を射出し、透過波長の成分光を受光する受光部を備える。この場合、スクリーンの位置検知や、投射面形状の把握を行うためのセンシングができる。

具体的な側面において、表示素子は、有機ＥＬ素子及びマイクロＬＥＤアレイのうちいずれかを含む。この場合、低電力化を図りつつ安定的な光量を、簡易な構成で確実に確保できる。

１０…表示素子、２０…導光装置、２１…第１回折素子、２２…第２回折素子、２１ｂ…青色用回折素子、２１ｇ…緑色用回折素子、２１ｒ…赤色用回折素子、２２ｂ…青色用回折素子、２２ｇ…緑色用回折素子、２２ｒ…赤色用回折素子、２３…光透過部材、２３ａ，２３ｂ…面、１００…プロジェクター、ＢＳｂ，ＢＳｒ，ＢＳｇ…基板、Ｃ１…曲線、ＣＡ…カメラ、ＣＨ…切替機構、ＣＬ…天井、ＣＭ…着座部、ＤＤ１，ＤＤ２…間隔、ＥＬ…成分光、ＧＡ…メガネ、ＧＧ…緑色光、ＧＧ１…第１緑成分、ＧＧ２…第２緑成分、ＧＧ３…第３緑成分、ＧＬ…画像光、ＨＭ１，ＨＭ２…ホログラム材料、ＨＷ１－ＨＷ３…縦幅、Ｌ１…距離、ＬＧ…メガネレンズ、Ｍ…視認者、ＭＤ…携帯機器、ＯＥ１，ＯＥ２…物体側露光点、ＯＬ…光学素子、ＯＰ１，ＯＰ２…原点、ＲＥ１，ＲＥ２…参照側露光点、ＲＬ…戻り光、ＲＲ…受光部、ＳＣ…スクリーン、ＳＤ１－ＳＤ３…スポットダイヤグラム、ＳＳ…スペーサー、ＷＡ…壁、ＷＮ…窓、ＷＷ１－ＷＷ３…横幅

Claims (10)

1. 多色であって色光ごとに所定の波長帯域を有する画像光を射出する自発光型の表示素子と、
   前記表示素子からの前記画像光を回折し、前記表示素子と対向して配置される第１回折素子と、
   前記第１回折素子における回折に際して各色光の波長帯域に応じて生じた前記画像光の角度分離を解消するように、回折により角度補償をしつつ射出する第２回折素子と
   を備え、
   前記表示素子は、前記画像光に加え、前記第１回折素子を透過する透過波長の成分光を射出し、
   前記表示素子の前記第２回折素子とは反対側に前記表示素子と並んで配置され、前記透過波長の成分光を受光する受光部と、
   前記第１回折素子の前記第２回折素子とは反対側に前記第１回折素子と並び、前記受光部と対向して配置され、入射した光を集光する光学素子と、をさらに備えるプロジェクター。
2. 前記第２回折素子は、前記画像光を、所定位置において集光させるように射出する、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記表示素子、前記第１回折素子及び前記第２回折素子が貼り付けられ、前記画像光を内部において導光する光透過部材を備える、請求項１及び２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
4. 前記表示素子、前記第１回折素子及び前記第２回折素子の間において空気層を形成する、請求項１及び２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記第１回折素子及び前記第２回折素子は、１層構造である、請求項１～４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
6. 前記第１回折素子及び前記第２回折素子は、前記画像光のうち、第１色光波長帯域、第２色光波長帯域及び第３色光波長帯域にそれぞれ対応する３層構造である、請求項１～４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
7. 前記３層構造において、各層間に空気層を設けている、請求項６に記載のプロジェクター。
8. 前記第１回折素子及び前記第２回折素子は、体積ホログラムにより構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
9. 前記第１回折素子は、前記第２回折素子よりも小さい、請求項１～８のいずれか一項に記載のプロジェクター。
10. 前記表示素子は、有機ＥＬ素子及びマイクロＬＥＤアレイのうちいずれかを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載のプロジェクター。