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JP2023136540A - projector - Google Patents

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Publication number
JP2023136540A
JP2023136540A JP2022042269A JP2022042269A JP2023136540A JP 2023136540 A JP2023136540 A JP 2023136540A JP 2022042269 A JP2022042269 A JP 2022042269A JP 2022042269 A JP2022042269 A JP 2022042269A JP 2023136540 A JP2023136540 A JP 2023136540A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffraction
light
elements
diffraction element
display
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.)
Pending
Application number
JP2022042269A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高司 武田
Takashi Takeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2022042269A priority Critical patent/JP2023136540A/en
Publication of JP2023136540A publication Critical patent/JP2023136540A/en
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Abstract

To provide a projector that enables a reduction in size and thickness as a whole while avoiding deterioration in an image.SOLUTION: The projector includes: a plurality of display elements 11r, 11g, and 11b for emitting light having mutually different wavelength bands; a plurality of diffraction elements 21r, 21g, and 21b (first diffraction element DE1) that diffracts each color light GLr, GLg, and GLb emitted from the plurality of display elements 11r, 11g, and 11b; a second diffraction element DE2 that is a synthetic diffraction element for synthesizing each color light GLr, GLg, and GLb from the plurality of diffraction elements 21r, 21g, and 21b; a projection optical system 30 that projects image light GL as synthetic light generated by the second diffraction element DE2.SELECTED DRAWING: Figure 1

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。 The present invention relates to a small-sized projector using a hologram.

交差する2つのダイクロイックミラーを備えるダイクロイックプリズムにより、発光素子を備えた3つのパネルからの光を合成する光学ユニットとして、投射型の表示装置に適用可能なものが知られている(特許文献1)。 An optical unit that can be applied to a projection type display device is known as an optical unit that combines light from three panels equipped with light emitting elements using a dichroic prism that includes two intersecting dichroic mirrors (Patent Document 1). .

また、多色投影装置として、ホログラムによる回折を利用するものが知られている(特許文献2)。 Further, as a multicolor projection device, one that utilizes diffraction by a hologram is known (Patent Document 2).

特開2019-174515号公報JP 2019-174515 Publication 特開平3-198491号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-198491

しかしながら、上記特許文献1に例示されるようなダイクロイックプリズムを利用しつつ装置の小型化を図ろうとすると、必然的にダイクロイックプリズム自体を小型化することになるため、例えばダイクロイックミラーが交差する画像中心の箇所における画質劣化の影響が大きくなることが懸念される。なお、上記特許文献2には、ダイクロイックプリズムを利用しない態様について開示されているが、このような構成では、例えば容易に携帯可能にする、さらには、他の機器に組み込めるようにする、といった程度の装置全体の小型化を図りつつ、高精細な画像形成を行えるようにできるとは限らない。少なくとも上記特許文献2には、このような程度のサイズにするための小型化を可能とするための十分な開示がない。 However, if an attempt is made to miniaturize the device while using a dichroic prism as exemplified in Patent Document 1, the dichroic prism itself will inevitably be miniaturized. There is a concern that the effects of image quality deterioration in these areas will be greater. Note that Patent Document 2 above discloses an aspect that does not use a dichroic prism, but such a configuration does not require much effort, such as making it easily portable or being able to be incorporated into other equipment. It is not always possible to form high-definition images while downsizing the entire device. At least in Patent Document 2, there is no sufficient disclosure to enable miniaturization to such a size.

本発明の一側面におけるプロジェクターは、互いに異なる波長帯域の光を発する複数の表示素子と、複数の表示素子から射出された各色光を回折する複数の回折素子と、複数の回折素子からの各色光を合成する合成回折素子と、合成回折素子により生成される合成光を投射する投射光学系とを備える。 A projector according to one aspect of the present invention includes a plurality of display elements that emit light in different wavelength bands, a plurality of diffraction elements that diffract each color light emitted from the plurality of display elements, and a plurality of color lights emitted from the plurality of diffraction elements. and a projection optical system that projects the composite light generated by the composite diffraction element.

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側断面図である。FIG. 2 is a conceptual side sectional view for explaining the projector of the first embodiment. プロジェクターによるスクリーンへの投射の様子について示す概念的な平面図である。FIG. 2 is a conceptual plan view showing how a projector projects images onto a screen. プロジェクターの外観について一例を示す概念的な斜視図である。FIG. 2 is a conceptual perspective view showing an example of the external appearance of a projector. 表示素子の配列について一例を示す概念的な正面図である。FIG. 3 is a conceptual front view showing an example of an arrangement of display elements. 合成回折素子の一変形例について示す概念的な側断面図である。FIG. 7 is a conceptual side sectional view showing a modified example of a composite diffraction element. 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。FIG. 7 is a conceptual side sectional view for explaining a projector according to a second embodiment. プロジェクターによるスクリーンへの投射の様子について示す概念的な平面図である。FIG. 2 is a conceptual plan view showing how a projector projects images onto a screen. 一変形例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。It is a conceptual side sectional view for explaining the projector of a modified example. プロジェクターの外観形状について一例を示す概念的な側断面図である。FIG. 2 is a conceptual side sectional view showing an example of the external shape of the projector. 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。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of application of a projector. 別の一変形例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。FIG. 7 is a conceptual side sectional view for explaining another modified example of the projector.

〔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。
[First embodiment]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A projector according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

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側断面図である。また、図2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を示す概念的な側断面図である。図1に示すように、プロジェクター100は、光源部10と、導光装置20と、投射光学系30とを備える。なお、これらの各部が、図示を省略する各種回路や電源等とともに筐体CSに収納されている。 FIG. 1 is a conceptual side sectional view for explaining a projector 100 of this embodiment. Further, FIG. 2 is a conceptual side sectional view showing how the projector 100 projects onto the screen SC. As shown in FIG. 1, the projector 100 includes a light source section 10, a light guide device 20, and a projection optical system 30. Note that each of these parts is housed in the housing CS along with various circuits, power supplies, etc., which are not shown.

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、光源部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、光源部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。 Note that in FIG. 1 and the like, X, Y, and Z are an orthogonal coordinate system, and the +Z direction indicates the emission direction of the image light GL in the light source section 10 and indicates the optical axis direction. Further, the X direction corresponds to the lateral direction (horizontal direction) of the light source section 10, and the Y direction corresponds to the vertical direction (vertical direction) perpendicular to the lateral direction (horizontal direction).

光源部10は、互いに異なる波長帯域の光を発する3つ(複数)の表示素子11r、11g、11bと、これらを支持する支持基板BSと、を備える。各表示素子11r、11g、11b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に代表される自発光型であり、XY面に平行な2次元の表示部に各色の静止画又は動画を形成する表示デバイスである。 The light source section 10 includes three (plural) display elements 11r, 11g, and 11b that emit light in different wavelength bands, and a support substrate BS that supports them. Each display element 11r, 11g, 11b is represented by, for example, an organic EL (organic electro-luminescence), an inorganic EL, an LED array (micro LED array), an organic LED, a laser array, a quantum dot light-emitting element, etc. It is a self-luminous display device that forms still images or moving images of each color on a two-dimensional display section parallel to the XY plane.

複数の表示素子11r、11g、11bのうち、第1表示素子である表示素子11rは、第1波長帯域の光として、赤色波長帯域の光を発する。第2表示素子である表示素子11gは、第2波長帯域の光として、緑色波長帯域の光を発する。第3表示素子である表示素子11bは、第3波長帯域の光として、青色波長帯域の光を発する。支持基板BSは、1枚の板状部材であり、表面がXY面に平行な面となっている。支持基板BSは、各表示素子11r、11g、11bを支持するとともにこれらを駆動させるための駆動回路が設けられたパネル基板となっている。 Among the plurality of display elements 11r, 11g, and 11b, the display element 11r, which is the first display element, emits light in the red wavelength band as light in the first wavelength band. The display element 11g, which is the second display element, emits light in the green wavelength band as light in the second wavelength band. The display element 11b, which is the third display element, emits light in the blue wavelength band as light in the third wavelength band. The support substrate BS is a single plate-like member, and its surface is parallel to the XY plane. The support substrate BS is a panel substrate that supports each of the display elements 11r, 11g, and 11b and is provided with a drive circuit for driving them.

図示の一例では、3つの表示素子11r、11g、11bは、青色波長帯域の光すなわち最も短い波長帯域の光を発する第3表示素子である表示素子11bを中心として、支持基板BSの表面上につまり1つの面内(XY面)において、縦方向(Y方向)について一列に並ぶように配置されている。 In the illustrated example, the three display elements 11r, 11g, and 11b are arranged on the surface of the support substrate BS, with the display element 11b, which is the third display element emitting light in the blue wavelength band, that is, the light in the shortest wavelength band, being the center. That is, they are arranged in a line in the vertical direction (Y direction) in one plane (XY plane).

導光装置20は、第1導光部材21と、第2導光部材22とを備える。第1導光部材21は、第1回折素子DE1と、1枚の板状部材であり光透過性の第1ガラス基板GS1と、複数の平行化レンズCOr、COg、CObとを備える。これらのうち、第1回折素子DE1は、3つ(複数)の回折素子21r、21g、21bで構成されており、第1ガラス基板GS1に貼付け固定されている。各回折素子21r、21g、21bは、表示素子11r、11g、11bにそれぞれ対応して対向するように設けられており、表示素子11r、11g、11bから射出された各色光を回折する透過型のホログラム素子である。透過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。 The light guide device 20 includes a first light guide member 21 and a second light guide member 22. The first light guide member 21 includes a first diffraction element DE1, a first glass substrate GS1 that is a plate-like member and is transparent, and a plurality of collimating lenses COr, COg, and COb. Among these, the first diffraction element DE1 is composed of three (plural) diffraction elements 21r, 21g, and 21b, and is attached and fixed to the first glass substrate GS1. Each diffraction element 21r, 21g, 21b is provided so as to face the display element 11r, 11g, 11b, respectively, and is a transmissive type that diffracts each color light emitted from the display element 11r, 11g, 11b. It is a hologram element. Here, it is considered that a volume hologram is employed as the transmission type hologram element, but it is also possible to use other hologram elements.

ここで、各平行化レンズCOr、COg、CObは、通過する各色光の光線束を平行化するコリメーターであり、表示素子11r、11g、11bと回折素子21r、21g、21bとの間、すなわち回折素子21r、21g、21bの前段(-Z側)に設けられている。これにより、表示素子11r、11g、11bからの各色光は、平行化された状態で回折素子21r、21g、21bに入射する。 Here, each of the collimating lenses COr, COg, and COb is a collimator that collimates the light beams of each color light passing through, and is located between the display elements 11r, 11g, and 11b and the diffraction elements 21r, 21g, and 21b, i.e. It is provided at the front stage (−Z side) of the diffraction elements 21r, 21g, and 21b. Thereby, each color light from the display elements 11r, 11g, and 11b enters the diffraction elements 21r, 21g, and 21b in a collimated state.

第2導光部材22は、第2回折素子DE2と、1枚の板状部材であり光透過性の第2ガラス基板GS2とを備える。第2回折素子DE2は、第1回折素子DE1からの光、すなわち3つの表示素子11r、11g、11bからの各色光を合成する合成回折素子であり、第2ガラス基板GS2に貼付け固定されている。また、第2回折素子DE2は、透過型のホログラム素子であり、回折しつつ合成した光を投射光学系30に向けて射出する。透過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。 The second light guide member 22 includes a second diffraction element DE2 and a second glass substrate GS2 that is a single plate-like member and is light-transmissive. The second diffraction element DE2 is a synthetic diffraction element that synthesizes the light from the first diffraction element DE1, that is, each color light from the three display elements 11r, 11g, and 11b, and is attached and fixed to the second glass substrate GS2. . Further, the second diffraction element DE2 is a transmission type hologram element, and emits the combined light toward the projection optical system 30 while diffracting it. Here, it is considered that a volume hologram is employed as the transmission type hologram element, but it is also possible to use other hologram elements.

投射光学系30は、合成回折素子である第2回折素子DE2により生成される合成光を、画像光GLとして投射する。すなわち、投射光学系30を経た画像光GLは、図2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。 The projection optical system 30 projects the composite light generated by the second diffraction element DE2, which is a composite diffraction element, as image light GL. That is, as illustrated in FIG. 2, the image light GL that has passed through the projection optical system 30 is emitted toward the screen SC to form an image.

以下、上記のような構成による画像光GLの生成から投射について各色光の光路に沿って説明する。ここで、画像光GLを構成する各成分光を発生する3つの表示素子11r、11g、11bについて、表示素子11rから射出される光を赤色光GLrとし、表示素子11gから射出される光を緑色光GLgとし、表示素子11bから射出される光を青色光GLbとする。 Hereinafter, the generation and projection of the image light GL with the above configuration will be explained along the optical path of each color light. Here, regarding the three display elements 11r, 11g, and 11b that generate respective component lights constituting the image light GL, the light emitted from the display element 11r is defined as red light GLr, and the light emitted from the display element 11g is defined as green light. The light GLg is assumed to be light, and the light emitted from the display element 11b is assumed to be blue light GLb.

まず、表示素子11rから射出された赤色光GLrは、第1導光部材21のうち、平行化レンズCOrにおいて平行されて回折素子21rに入射する。+Z方向を進行方向としていた赤色光GLrは、回折素子21rに入射すると、回折素子21rでの回折により、全体としてやや-Y方向を含むように偏向されて、第2導光部材22の第2回折素子DE2に向かう。 First, the red light GLr emitted from the display element 11r is collimated by the collimating lens COr of the first light guide member 21 and enters the diffraction element 21r. When the red light GLr whose traveling direction is in the +Z direction is incident on the diffraction element 21r, it is deflected as a whole to include the -Y direction slightly due to diffraction at the diffraction element 21r, and the red light GLr travels in the second light guide member 22. It heads toward the diffraction element DE2.

次に、表示素子11gから射出された緑色光GLgは、平行化レンズCOgにおいて平行されて回折素子21gに入射する。+Z方向を進行方向としていた緑色光GLgは、回折素子21gに入射すると、回折素子21gでの回折により、全体としてやや+Y方向を含むように偏向されて、第2回折素子DE2に向かう。 Next, the green light GLg emitted from the display element 11g is collimated by the collimating lens COg and enters the diffraction element 21g. When the green light GLg whose traveling direction is in the +Z direction is incident on the diffraction element 21g, it is deflected as a whole to slightly include the +Y direction by diffraction at the diffraction element 21g, and heads toward the second diffraction element DE2.

最後に、表示素子11bから射出された青色光GLbは、平行化レンズCObにおいて平行されて回折素子21bに入射する。+Z方向を進行方向としていた青色光GLbは、回折素子21bに入射すると、回折素子21bでの回折により、より中心側に集まるように偏向されて、第2回折素子DE2に向かう。 Finally, the blue light GLb emitted from the display element 11b is collimated by the collimating lens COb and enters the diffraction element 21b. When the blue light GLb whose traveling direction is in the +Z direction is incident on the diffraction element 21b, it is deflected by diffraction at the diffraction element 21b so as to be concentrated closer to the center, and then heads toward the second diffraction element DE2.

以上のように、各色光GLr、GLg、GLbは、第1回折素子DE1での回折において、1つの第2回折素子DE2に集約するように偏向される。 As described above, each color light GLr, GLg, and GLb is deflected so as to be concentrated on one second diffraction element DE2 during diffraction at the first diffraction element DE1.

第2回折素子DE2は、入射する各色光GLr、GLg、GLbの波長や入射角度に対応して異なる回折作用を示すものとなっており、各色光GLr、GLg、GLbを合成して、画像光GLを形成する。すなわち、表示素子11r、11g、11bの画角に対応した色合成を行う。言い換えると、第2回折素子DE2は、3つの表示素子11r、11g、11bからの各波長帯域の光に対応して異なる回折作用をして、各色光GLr、GLg、GLbの光路を揃えている。これにより、第2回折素子DE2は、各色光GLr、GLg、GLbを合成する合成回折素子として機能している。 The second diffraction element DE2 exhibits different diffraction effects depending on the wavelengths and angles of incidence of the incident color lights GLr, GLg, and GLb, and synthesizes the respective color lights GLr, GLg, and GLb into image light. Form GL. That is, color synthesis is performed corresponding to the viewing angles of the display elements 11r, 11g, and 11b. In other words, the second diffraction element DE2 performs different diffraction actions corresponding to the light in each wavelength band from the three display elements 11r, 11g, and 11b, and aligns the optical paths of the respective color lights GLr, GLg, and GLb. . Thereby, the second diffraction element DE2 functions as a composite diffraction element that combines the respective color lights GLr, GLg, and GLb.

第2回折素子DE2での色合成により形成された画像光GLは、投射光学系30により、スクリーンSC(図2参照)に向けて投射される。すなわち、画像光GLは、スクリーンSC上において結像する。以上により、スクリーンSC上において、カラーの静止画又は動画が形成される。 The image light GL formed by color synthesis in the second diffraction element DE2 is projected by the projection optical system 30 toward the screen SC (see FIG. 2). That is, the image light GL forms an image on the screen SC. As described above, a color still image or moving image is formed on the screen SC.

なお、第2回折素子DE2については、例えば赤色光(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透過ホログラムによる1層構造とすることも可能であるが、多層構造とすることもできる。第2回折素子DE2は、各色光について回折作用により光の合成を行う合成回折素子となっており、各色光ごとに対応した回折素子を重ねた多層構造することも考えられる。なお、多層構造について詳しくは、図5を参照して一例を後述する。 Note that the second diffraction element DE2 has a one-layer structure using a transmission hologram created by simultaneous exposure to three color lights, for example, red light (R light), green light (G light), and blue light (B light). However, it is also possible to have a multilayer structure. The second diffraction element DE2 is a synthetic diffraction element that performs light synthesis by diffraction effect for each color light, and it is also possible to have a multilayer structure in which diffraction elements corresponding to each color light are stacked. Note that an example of the multilayer structure will be described in detail later with reference to FIG. 5.

以上のように、プロジェクター100では、第1回折素子DE1と第2回折素子DE2とを配置した構成とすることで、回折作用を利用した各色光の合成が可能となっている。これにより、例えばダイクロイックミラーを交差させて形成されるダイクロイックミラーのように、小型化に伴う画質劣化の影響等を考慮することが無く、画質の高いものに維持しながら装置全体の小型化を図ることができ、また、省電力化を図りつつも高輝度な画像形成ができる。さらに、光源部10は、高輝度発光が可能な構成とすることができる自発光型表示デバイスであり、この場合、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。なお、上記において、各色光GLr、GLg、GLbにおいて対応する画角の成分は、最終的には、スクリーンSC(図2参照)上で同じ点に結像することから、第2回折素子DE2と投射光学系30とが協働して光の合成を行っている、と捉えることもできる。 As described above, in the projector 100, by arranging the first diffraction element DE1 and the second diffraction element DE2, it is possible to synthesize each color light using the diffraction effect. This eliminates the need to consider the effects of image quality deterioration due to miniaturization, as is the case with dichroic mirrors formed by crossing dichroic mirrors, and allows the overall device to be miniaturized while maintaining high image quality. It is also possible to form high-brightness images while saving power. Furthermore, the light source unit 10 is a self-luminous display device that can be configured to emit high-intensity light, and in this case, a separate light source or a large power supply unit that supplies power to the light source is not required, and the entire projector 100 in size and weight. In addition, in the above, since the components of the corresponding angle of view of each color light GLr, GLg, and GLb are ultimately imaged at the same point on the screen SC (see FIG. 2), the components of the second diffraction element DE2 and It can also be considered that the projection optical system 30 is working together to synthesize light.

また、この場合、板状であり透過型である第1回折素子DE1と第2回折素子DE2とを利用することで、プロジェクター100を直線状で非常に小型な構成にできる。したがって、例えば図3の状態AR1や状態AR2に示すように、プロジェクター100を、ペン型状のものとし、ペン先に相当する箇所から画像光GLを射出するような態様とすることが可能となる。なお、状態AR1に示す一例では、プロジェクター100の外観を定める筐体CSが円筒状となっており、状態AR2に示す一例では、プロジェクター100の外観を定める筐体CSが角柱状となっている。 Further, in this case, by using the first diffraction element DE1 and the second diffraction element DE2, which are plate-shaped and transmissive, the projector 100 can be made linear and extremely compact. Therefore, for example, as shown in state AR1 and state AR2 in FIG. 3, the projector 100 can be shaped like a pen, and the image light GL can be emitted from a portion corresponding to the pen tip. . Note that in the example shown in state AR1, the casing CS that defines the external appearance of the projector 100 has a cylindrical shape, and in the example shown in state AR2, the casing CS that defines the external appearance of the projector 100 has a prismatic shape.

以下、図4を参照して、光源部10を構成する3つの表示素子11r、11g、11bの配列について一例を説明する。図4のうち、状態BR1は、上記した一例の配列を示す正面図となっている。図示のように、3つの表示素子11r、11g、11bは、横長の(X方向よりもY方向について長い)矩形のパネル型素子であり、一の面内(XY面内)において、一方向(Y方向)に配列されている。この場合、正面視において、光源部10を、X方向(横方向)について広がりを少なくした全体として縦長の構成とすることができる。ただし、このような配置に限らず、例えば状態BR2あるいは状態BR3に示すように、3つの表示素子11r、11g、11bを一の面内(XY面内)において、3角形となるように配列してもよい。すなわち、3つの表示素子11r、11g、11bのうちの1つを頂点側である上方側(+Y側)に配置し、他の2つを底辺側(-Y側)に配置する、あるいはこれと上下を逆転させた配置とすることも考えられる。この場合、状態BR2に示すように、正面視において、光源部10を、X方向(横方向)について広がりを多くした全体として横長の構成とすることができる。あるいは、状態BR3に示すように、正面視において、光源部10を、全体として円形状あるいはこれに近い形状(中心から等方的に広がる形状)にすることができる。 An example of the arrangement of the three display elements 11r, 11g, and 11b that constitute the light source section 10 will be described below with reference to FIG. 4. In FIG. 4, state BR1 is a front view showing the example arrangement described above. As shown in the figure, the three display elements 11r, 11g, and 11b are rectangular panel-type elements that are horizontally long (longer in the Y direction than in the X direction), and in one plane (XY plane). (Y direction). In this case, when viewed from the front, the light source section 10 can have an overall vertically elongated configuration with less spread in the X direction (horizontal direction). However, the arrangement is not limited to this arrangement; for example, the three display elements 11r, 11g, and 11b may be arranged in a triangular shape in one plane (XY plane), as shown in state BR2 or BR3. It's okay. That is, one of the three display elements 11r, 11g, and 11b is placed on the top side (+Y side), and the other two are placed on the bottom side (-Y side), or the other two are placed on the bottom side (-Y side). It is also conceivable to have the arrangement upside down. In this case, as shown in state BR2, when viewed from the front, the light source section 10 can have an overall horizontally elongated configuration with increased spread in the X direction (lateral direction). Alternatively, as shown in state BR3, when viewed from the front, the light source section 10 can have an overall circular shape or a shape close to this (a shape that spreads isotropically from the center).

なお、状態BR2等に示すような3角形の配列とした場合、3つの表示素子11r、11g、11bに対応する回折素子21r、21g、21bの配置も、図示において破線で示すように、正面視において3角形の配列となり、第2回折素子DE2は、図示において一点鎖線で示すように、正面視においてこれらの中心あるいは中心に近い位置に配置されることになる。 In addition, in the case of a triangular arrangement as shown in state BR2 etc., the arrangement of the diffraction elements 21r, 21g, 21b corresponding to the three display elements 11r, 11g, 11b is also shown in front view as shown by broken lines in the figure. The second diffraction element DE2 is arranged in a triangular shape, and the second diffraction element DE2 is arranged at the center or near the center when viewed from the front, as shown by the dashed line in the figure.

上記では、回折作用の度合いを考慮して、回折による折り曲げが最も少ないと考えられる中心側において、最も短い波長帯域の光である青色光GLbが射出されるような配置としているが、配置関係はこれに限らず、種々の態様とすることができる。 In the above, considering the degree of diffraction, the arrangement is such that the blue light GLb, which is the light in the shortest wavelength band, is emitted from the center side where it is thought that there is the least bending due to diffraction, but the arrangement relationship is The present invention is not limited to this, and various embodiments are possible.

以下、図5を参照して、合成回折素子である第2回折素子DE2の一変形例について示す概念的な側断面図である。 Hereinafter, referring to FIG. 5, it is a conceptual side sectional view showing a modified example of the second diffraction element DE2, which is a composite diffraction element.

ここでは、既述のように、第2回折素子DE2を多層構造とする場合についての一例を示す。図5のうち、状態CR1に示す一例では、第2回折素子DE2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22bは、光源部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)GLb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22rは、赤色光(R光)GLrの成分についてのみ回折作用を示し、緑色用回折素子22gは、緑色光(G光)GLg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。 Here, as described above, an example will be shown in which the second diffraction element DE2 has a multilayer structure. In the example shown in state CR1 in FIG. 5, the second diffraction element DE2 has a three-layer structure ( It consists of 3 sheets). That is, the blue diffraction element 22b exhibits a diffraction effect on the blue light (B light) GLb component among the three color lights having a predetermined wavelength band that constitute the image light GL from the light source section 10, while diffraction action is performed on the component of the blue light (B light) GLb. It has no effect on light and allows it to pass through. Similarly, the red diffraction element 22r exhibits a diffraction effect only on the component of red light (R light) GLr, and the green diffraction element 22g exhibits a diffraction effect only on the component of green light (G light) GLg. It has become. With such a configuration, the utilization efficiency of each color light can be further improved.

また、状態CR1に示す一例では、各波長対応の青色用回折素子22b、赤色用回折素子22r及び緑色用回折素子22g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2回折素子DE2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。また、この場合、十分な強度があれば、第2ガラス基板GS2を省略してもよい。 In the example shown in state CR1, the blue diffraction element 22b, red diffraction element 22r, and green diffraction element 22g corresponding to each wavelength have a thickness of about 20 to 40 μm, and are made of light-transmitting resin. Alternatively, it is configured by being attached to a glass substrate BSb, BSr, or BSg. Note that the thickness of the substrates BSb, BSr, and BSg may be approximately 0.3 mm, but may be made thinner. The diffraction elements 21b, 21r, and 21g attached to the substrates BSb, BSr, and BSg are fixed with intervals (gap) DD1 and DD2 of about 50 μm. The distances DD1 and DD2 are ensured by attaching spacers SS to peripheral portions of the diffraction elements 21b, 21r, and 21g that do not exhibit optical effects. By providing such intervals DD1 and DD2, an air layer AL is formed between the layers of the three-layer structure, and it is possible to avoid unintended total reflection on the substrate BSb and the like. Further, by having the thickness as described above, even if the second diffraction element DE2 has a three-layer structure, the device as a whole can maintain a certain degree of thinness in the Z direction. Further, in this case, the second glass substrate GS2 may be omitted if it has sufficient strength.

一方、例えば入射角等の関係から、上記のような意図しない全反射の発生等のおそれがない場合には、スペーサーSSやこれによる間隔DD1,DD2を設けることなく、例えば状態CR2に示す一例のような構成とすることで、3層構造の第2回折素子DE2について、さらなる小型化を図るようにしてもよい。 On the other hand, if there is no risk of unintentional total reflection as described above due to the angle of incidence, etc., the example shown in state CR2 may be used without providing the spacer SS or the resulting intervals DD1 and DD2. With such a configuration, the second diffraction element DE2 having a three-layer structure may be further miniaturized.

なお、図示の第2回折素子DE2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。 In the illustrated second diffraction element DE2, the diffraction elements for blue, red, and green are arranged in order from the light incident side, but the order of arrangement is not limited to this, and may be arranged in various ways. be able to.

以上のように、本実施形態のプロジェクター100は、互いに異なる波長帯域の光を発する複数の表示素子11r、11g、11bと、複数の表示素子11r、11g、11bから射出された各色光GLr、GLg、GLbを回折する複数の回折素子21r、21g、21b(第1回折素子DE1)と、複数の回折素子21r、21g、21bからの各色光GLr、GLg、GLbを合成する合成回折素子である第2回折素子DE2と、第2回折素子DE2により生成される合成光としての画像光GLを投射する投射光学系30とを備える。上記プロジェクター100では、第2回折素子DE2により回折素子21r、21g、21bを経た各色光GLr、GLg、GLbの合成を行うことで、例えばクロスプリズムを採用する場合と比べて画像中心の状態を画質の高いものに維持しながら装置全体の小型化を図ることができ、また、省電力化を図りつつも高輝度な画像形成ができる。 As described above, the projector 100 of the present embodiment includes a plurality of display elements 11r, 11g, and 11b that emit light in different wavelength bands, and each color light GLr and GLg emitted from the plurality of display elements 11r, 11g, and 11b. , GLb (first diffraction element DE1), and a first diffraction element which is a synthetic diffraction element which synthesizes each color light GLr, GLg, GLb from the plurality of diffraction elements 21r, 21g, 21b. It includes a second diffraction element DE2 and a projection optical system 30 that projects image light GL as a composite light generated by the second diffraction element DE2. In the projector 100, the second diffraction element DE2 combines the color lights GLr, GLg, and GLb that have passed through the diffraction elements 21r, 21g, and 21b, thereby improving the image quality at the center of the image compared to, for example, a case where a cross prism is used. The entire device can be made smaller while maintaining a high level of brightness, and high-brightness images can be formed while saving power.

〔第2実施形態〕
以下、図6等を参照して、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、第1回折素子DE1及び第2回折素子DE2として、反射型のホログラム素子を利用している点において、第1実施形態の場合と異なっている。
[Second embodiment]
The projector according to the second embodiment will be described below with reference to FIG. 6 and the like. FIG. 6 is a conceptual side sectional view for explaining an example of the projector 100 of this embodiment, and corresponds to the side sectional view shown in FIG. As shown in the figure, this embodiment differs from the first embodiment in that reflective hologram elements are used as the first diffraction element DE1 and the second diffraction element DE2.

本実施形態では、導光装置20は、第1導光部材21として、複数の反射型の回折素子21r、21g、21bで構成される第1回折素子DE1を備え、第2導光部材22として、反射型の第2回折素子DE2を備える。つまり、導光装置20において、第1回折素子DE1及び第2回折素子DE2は、反射型のホログラム素子であり、第1回折素子DE1と第2回折素子DE2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。 In this embodiment, the light guide device 20 includes a first diffraction element DE1 composed of a plurality of reflective diffraction elements 21r, 21g, and 21b as the first light guide member 21, and a first diffraction element DE1 as the second light guide member 22. , a reflective second diffraction element DE2. That is, in the light guide device 20, the first diffraction element DE1 and the second diffraction element DE2 are reflective hologram elements, and the first diffraction element DE1 and the second diffraction element DE2 face each other as shown in the figure. It is arranged as follows. Here, a volume hologram may be used as the reflective hologram element, but other hologram elements may also be used.

第1導光部材21としての第1回折素子DE1は、光源部10からの画像光GLを反射するように回折する。各色光GLr、GLg、GLbの光路に沿ってより具体的に説明すると、まず、光源部10のうち、表示素子11rから射出された赤色光GLrは、回折素子21rに入射すると、回折素子21rでの回折により偏向されて、第2導光部材22としての第2回折素子DE2に向かう。同様に、表示素子11gから射出された緑色光GLgは、回折素子21gに入射すると、回折素子21gでの回折により偏向されて、第2回折素子DE2に向かい、表示素子11bから射出された青色光GLbは、回折素子21bに入射すると、回折素子21bでの回折により偏向されて、第2回折素子DE2に向かう。ただし、図示の一例では、3つの表示素子11r、11g、11bは、-Y側からこの順に一列に並んでおり、これらが第2回折素子DE2において合成されるべく、各回折作用による光路の折り曲げ度合いは、異なっている。 The first diffraction element DE1 as the first light guide member 21 diffracts the image light GL from the light source section 10 so as to reflect it. To explain more specifically along the optical path of each color light GLr, GLg, and GLb, first, in the light source section 10, the red light GLr emitted from the display element 11r enters the diffraction element 21r. is deflected by the diffraction of the light beam, and is directed toward the second diffraction element DE2 as the second light guide member 22. Similarly, when the green light GLg emitted from the display element 11g enters the diffraction element 21g, it is deflected by diffraction at the diffraction element 21g and heads toward the second diffraction element DE2, and the blue light emitted from the display element 11b When GLb enters the diffraction element 21b, it is deflected by diffraction at the diffraction element 21b and heads toward the second diffraction element DE2. However, in the illustrated example, the three display elements 11r, 11g, and 11b are arranged in a line in this order from the -Y side, and in order to combine them in the second diffraction element DE2, the optical path is bent by each diffraction action. The degree is different.

なお、図示の一例では、回折作用の度合いを考慮して、回折による折り曲げが最も大きくなる-Y側から順に長い波長帯域の光が射出されるような配置としているが、配置関係はこれに限らず、種々の態様とすることができる。 In the illustrated example, considering the degree of diffraction, the arrangement is such that light with longer wavelength bands is emitted from the -Y side, where the bending due to diffraction is greatest, but the arrangement is limited to this. However, various embodiments are possible.

以上のようにして第2回折素子DE2に集約された各色光GLr、GLg、GLbは、第2回折素子DE2において合成される。この際、合成回折素子としての第2回折素子DE2は、併せて、各回折素子21r、21g、21bにおける回折角について角度補償をしている。すなわち、各色光GLr、GLg、GLbは、第2回折素子DE2を射出する際に、回折素子21r、21g、21bへの入射角度と同じ角度で、射出されるようになっている。例えば、+Z方向から回折素子21r、21g、21bへ入射した各色光GLr、GLg、GLbを合成した合成光としての画像光GLは、+Z方向に向けて射出される。第2回折素子DE2を経た画像光GLは、投射光学系30により、スクリーンSC(図7参照)に向けて投射される。 The respective color lights GLr, GLg, and GLb collected in the second diffraction element DE2 as described above are combined in the second diffraction element DE2. At this time, the second diffraction element DE2 as a composite diffraction element also performs angle compensation for the diffraction angles in each of the diffraction elements 21r, 21g, and 21b. That is, when the color lights GLr, GLg, and GLb are emitted from the second diffraction element DE2, they are emitted at the same angle as the incident angle to the diffraction elements 21r, 21g, and 21b. For example, the image light GL, which is a composite light obtained by combining the color lights GLr, GLg, and GLb that have entered the diffraction elements 21r, 21g, and 21b from the +Z direction, is emitted toward the +Z direction. The image light GL that has passed through the second diffraction element DE2 is projected by the projection optical system 30 toward the screen SC (see FIG. 7).

なお、上記一例において、光源部10、第1回折素子DE1及び第2回折素子DE2の間においては、空気層が形成されている。 In the above example, an air layer is formed between the light source section 10, the first diffraction element DE1, and the second diffraction element DE2.

ここで、第1回折素子DE1(回折素子21r、21g、21b)や第2回折素子DE2については、第1実施形態の場合と同様に、例えば第1ガラス基板GS1や第2ガラス基板GS2(図1参照)等により支持し、光源部10を構成する3つの表示素子11r、11g、11bは、支持基板BSにより支持するものとしてもよいが、例えば図8に示すように、導光装置20において、上記空気層に換えて、板状の透明部材である光透過部材23を設けて、光透過部材23の所定箇所に光源部10(表示素子11r、11g、11b)、第1回折素子DE1及び第2回折素子DE2が貼り付けられ、画像光GLとなるべき各色光GLr、GLg、GLbが、光透過部材23の内部において導光されるような構成としてもよい。 Here, regarding the first diffraction element DE1 (diffraction elements 21r, 21g, 21b) and the second diffraction element DE2, for example, the first glass substrate GS1 and the second glass substrate GS2 (Fig. 1) etc., and the three display elements 11r, 11g, 11b constituting the light source section 10 may be supported by a support substrate BS. For example, as shown in FIG. In place of the air layer, a light transmitting member 23 which is a plate-shaped transparent member is provided, and the light source section 10 (display elements 11r, 11g, 11b), the first diffraction element DE1 and A configuration may be adopted in which the second diffraction element DE2 is attached and each color light GLr, GLg, and GLb to become the image light GL is guided inside the light transmitting member 23.

本実施形態では、第1回折素子DE1及び第2回折素子DE2として、反射型のホログラム素子を利用することで、装置の薄型化を図ることができる。例えば、図9に例示するような筐体に収納した場合、特に投射光学系(投射レンズ)30以外の部分の薄型化を図ることができる。これにより、例えば図10の状態DR1に示すように、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にプロジェクター100を組み込んで画像投影を行う、といった態様とすることが可能となる。また、図10の状態DR2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10の状態DR3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。なお、上記各組込態様については、本実施形態に限らず第1実施形態でも適用可能な範囲において、採用し得る。 In this embodiment, by using reflective hologram elements as the first diffraction element DE1 and the second diffraction element DE2, the device can be made thinner. For example, when it is housed in a casing as illustrated in FIG. 9, it is possible to make the parts other than the projection optical system (projection lens) 30 thinner. As a result, for example, as shown in state DR1 in FIG. 10, the projector 100 is incorporated into a thin portable device MD such as a smartphone equipped with various devices such as a camera CA to project an image. becomes possible. Furthermore, as illustrated in state DR2 in FIG. 10, the projector 100 can be easily installed in the glasses GA worn by the observer or wearer US, and the real space beyond the line of sight of the observer or wearer US It becomes possible to perform image projection on the image. Furthermore, by adding a switching mechanism CH that can project an image from the projector 100 onto the glasses lens LG of the glasses GA, the glasses GA can be configured as a head-mounted display. Further, as illustrated in state DR3 in FIG. 10, the degree of freedom in installing the projector 100 is increased for the viewer M, and installation becomes easier. The projector 100 can be easily installed on the seating area CM or ceiling CL of the viewer M, and the viewer M can view the image using the wall surface of the wall WA as the screen SC. Note that the seating portion CM can also be used as a driver's seat of an automobile. It should be noted that each of the above-mentioned incorporation aspects may be employed not only in this embodiment but also in the first embodiment within the scope of applicability.

さらに、図11に示すように、光源部10が、画像光GL以外の成分として、第1回折素子DE1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を設ける構成とすることも考えられる。より具体的に説明すると、第1回折素子DE1を構成する3つの回折素子21r、21g、21bのうちのいずれかにおいて(図示の例では、回折素子21r)、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設計としておく。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光源部10のうち表示素子11r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11r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、光源部10から射出される成分光ELについては、例えば表示素子11r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。 Further, as shown in FIG. 11, the light source section 10 projects component light EL having a transmission wavelength that passes through the first diffraction element DE1 as a component other than the image light GL toward the screen SC, and also projects the component light EL as a component other than the image light GL. Of these, a configuration may also be considered in which a light receiving section RR that receives the return light RL from the screen SC is provided. To explain more specifically, in any one of the three diffraction elements 21r, 21g, and 21b (in the illustrated example, the diffraction element 21r) constituting the first diffraction element DE1, an image such as ultraviolet light or infrared light is generated. The design is such that it does not exhibit a diffraction effect on components other than light GL (components other than visible light in a specific wavelength band) and allows them to pass through. In this case, for example, as the component light EL, the light in the wavelength band of infrared light is emitted from the display element 11r of the light source section 10, while the component in the wavelength band included in the component light EL can be detected. It is conceivable that the light receiving section RR is constituted by a photodetector or the like and is separately arranged so that the light receiving surface of the light receiving section RR is aligned with the light emitting surface of the display element 11r. Note that for the component light EL emitted from the light source section 10, for example, in the display element 11r, an infrared light array or the like may be arranged in the panel.

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。 In this case, by emitting component light EL (infrared light) toward the front (+Z direction) of the projector 100 as sensing light, it is possible to detect the position of the screen SC and further to sense the shape of the projection surface. can. In the illustrated example, an optical element OL for condensing the returned light RL is provided, but various types of optical elements such as a diffraction element in addition to a lens can be employed as the optical element OL.

本実施形態においても、第2回折素子DE2により回折素子21r、21g、21bを経た各色光GLr、GLg、GLbの合成を行うことで、画質の高いものに維持しながら装置全体の小型化を図ることができ、また、省電力化を図りつつも高輝度な画像形成ができる。特に、本実施形態では装置全体の薄型化が可能になる。例えば、図10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。 In this embodiment as well, the second diffraction element DE2 synthesizes the respective color lights GLr, GLg, and GLb that have passed through the diffraction elements 21r, 21g, and 21b, thereby reducing the size of the entire apparatus while maintaining high image quality. It is also possible to form high-brightness images while saving power. In particular, this embodiment allows the entire device to be made thinner. For example, this is particularly effective for a mobile device MD equipped with the projector 100 of this embodiment illustrated in state CR1 in FIG. 10, and it is possible to improve the quality of images projected by the mobile device MD.

〔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。
[Other variations]
Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist thereof. Modifications such as the following are also possible.

上記各実施形態のプロジェクター100では、自発光型の光源部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。 In the projector 100 of each of the embodiments described above, a self-luminous light source unit 10 that includes an organic EL element, a micro LED array, etc. is used, but instead of this, a device that uses a laser light source etc. is also applicable. It is also possible to do so.

また、有機EL素子やマイクロLEDアレイ等により光源部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、これにより十分な平行化が可能である場合には、図1において、平行化レンズCOr、COg、CObを設けない構成とすることも考えられる。 Further, when the light source section 10 is configured with an organic EL element, a micro LED array, etc., the direction of the emitted image light GL may be adjusted using a micro lens array or the like. Further, if sufficient collimation is thereby possible, a configuration may be considered in which the collimating lenses COr, COg, and COb are not provided in FIG.

また、光源において、色光ごとに所定の波長帯域幅を有する等により、第1回折素子DE1での回折に際して色分離が生じる可能性がある場合には、第2回折素子DE2においてこれを補償するような構成としてもよい。 In addition, if there is a possibility that color separation may occur during diffraction at the first diffraction element DE1 because the light source has a predetermined wavelength bandwidth for each colored light, the second diffraction element DE2 may compensate for this. It may be configured as follows.

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。 Furthermore, it is also possible to employ the projector 100 of each of the embodiments described above to constitute a head-up display.

具体的な態様におけるプロジェクターは、互いに異なる波長帯域の光を発する複数の表示素子と、複数の表示素子から射出された各色光を回折する複数の回折素子と、複数の回折素子からの各色光を合成する合成回折素子と、合成回折素子により生成される合成光を投射する投射光学系とを備える。 In a specific embodiment, the projector includes a plurality of display elements that emit light in different wavelength bands, a plurality of diffraction elements that diffract each color light emitted from the plurality of display elements, and a plurality of diffraction elements that diffract each color light emitted from the plurality of display elements. It includes a combining diffraction element for combining, and a projection optical system for projecting the combined light generated by the combining diffraction element.

上記プロジェクターでは、合成回折素子により複数の回折素子を経た各色光の合成を行うことで、例えばクロスプリズムを採用する場合と比べて画像中心の状態を画質の高いものに維持しながら装置全体の小型化を図ることができ、また、省電力化を図りつつも高輝度な画像形成ができる。 In the above projector, by using a composite diffraction element to combine each color light that has passed through multiple diffraction elements, the overall device can be made smaller while maintaining a high image quality in the center of the image compared to, for example, a case where a cross prism is used. In addition, it is possible to form high-brightness images while saving power.

具体的な側面において、複数の表示素子は、第1波長帯域の光を発する第1表示素子と、第2波長帯域の光を発する第2表示素子と、第3波長帯域の光を発する第3表示素子とにより構成され、合成回折素子は、複数の表示素子からの各波長帯域の光に対応して異なる回折作用をして、各色光の光路を揃える。この場合、複数の表示素子としての上記3つの表示素子から発せられた光としての各色光を、回折作用により合成できる。 In a specific aspect, the plurality of display elements includes a first display element that emits light in a first wavelength band, a second display element that emits light in a second wavelength band, and a third display element that emits light in a third wavelength band. The composite diffraction element performs different diffraction actions corresponding to the light in each wavelength band from the plurality of display elements, and aligns the optical paths of the respective color lights. In this case, each color of light emitted from the three display elements as a plurality of display elements can be synthesized by diffraction.

具体的な側面において、複数の表示素子は、3つのパネル型素子であり、一の面内において、一方向に配列されている。この場合、表示素子を配列する平面的な範囲について、一方向と異なる方向について広がりを少なくした細長い構成にできる。 In a specific aspect, the plurality of display elements are three panel type elements, and are arranged in one direction in one plane. In this case, the planar range in which the display elements are arranged can have an elongated configuration with less spread in a direction different from one direction.

具体的な側面において、複数の表示素子は、3つのパネル型素子であり、一の面内において、3角形となるように配列されている。この場合、表示素子を配列する平面的な範囲について、等方的な広がりを有する構成にできる。 In a specific aspect, the plurality of display elements are three panel type elements and are arranged in a triangular shape within one plane. In this case, the planar range in which the display elements are arranged can be configured to have an isotropic spread.

具体的な側面において、複数の回折素子及び合成回折素子は、透過型のホログラムである。この場合、例えばダイクロイックプリズムをも用いた場合のような画質の劣化を生じることなく、装置の小型化を図ることができる。 In a specific aspect, the plurality of diffraction elements and the composite diffraction element are transmission holograms. In this case, it is possible to reduce the size of the apparatus without causing deterioration in image quality, which would occur if, for example, a dichroic prism is also used.

具体的な側面において、複数の表示素子と複数の回折素子との間に設けられて通過する光を平行化する複数の平行化レンズを備える。この場合、所望の回折作用を確実に生じさせることができる。 In a specific aspect, a plurality of collimating lenses are provided between the plurality of display elements and the plurality of diffraction elements to collimate the light passing therethrough. In this case, the desired diffraction effect can be reliably produced.

具体的な側面において、複数の回折素子及び合成回折素子は、反射型のホログラムである。この場合、例えばダイクロイックプリズムをも用いた場合のような画質の劣化を生じることなく、装置の薄型化を図ることができる。 In a specific aspect, the plurality of diffraction elements and the composite diffraction element are reflective holograms. In this case, the device can be made thinner without deteriorating the image quality as would be the case if, for example, a dichroic prism is also used.

具体的な側面において、合成回折素子は、複数の回折素子における回折角について角度補償をしつつ色光を合成する。 In a specific aspect, the combining diffraction element combines colored lights while performing angular compensation for diffraction angles in a plurality of diffraction elements.

具体的な側面において、合成回折素子は、1層構造である。この場合、簡易な構成とし、かつ、装置の小型化を図ることができる。 In a specific aspect, the composite diffraction element has a single layer structure. In this case, it is possible to have a simple configuration and downsize the device.

具体的な側面において、合成回折素子は、多層構造である。この場合、例えば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。 In a specific aspect, the composite diffraction element has a multilayer structure. In this case, for example, by performing appropriate diffraction for each color light, it becomes possible to use light with high efficiency.

具体的な側面において、多層構造において、各層間に空気層を設けている。この場合、合成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。 In a specific aspect, in the multilayer structure, an air layer is provided between each layer. In this case, the occurrence of unintended total reflection inside the composite diffraction element can be avoided or suppressed.

具体的な側面において、複数の回折素子及び合成回折素子は、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。 In a specific aspect, the plurality of diffraction elements and the composite diffraction element are configured by volume holograms. In this case, the intended diffraction effect can be accurately produced.

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。 In a specific aspect, the display element includes either an organic EL element or a micro LED array. In this case, a stable amount of light can be ensured with a simple configuration while reducing power consumption.

10…光源部、11b,11g,11r…表示素子、20…導光装置、21…第1導光部材、21b,21r,21g…回折素子、22…第2導光部材、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、30…投射光学系、100…プロジェクター、AL…空気層、BS…支持基板、BSb,BSr,BSg…基板、CA…カメラ、CH…切替機構、CL…天井、CM…着座部、COb,COg,COr…平行化レンズ、CS…筐体、DD1,DD2…間隔、DE1…第1回折素子、DE2…第2回折素子、EL…成分光、GA…メガネ、GL…画像光、GLb…青色光、GLg…緑色光、GLr…赤色光、GS1…第1ガラス基板、GS2…第2ガラス基板、LG…メガネレンズ、M…視認者、MD…携帯機器、OL…光学素子、RL…戻り光、RR…受光部、SC…スクリーン、SS…スペーサー、WA…壁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Light source part, 11b, 11g, 11r... Display element, 20... Light guide device, 21... First light guide member, 21b, 21r, 21g... Diffraction element, 22... Second light guide member, 22b... Diffraction for blue color Element, 22g... Diffraction element for green color, 22r... Diffraction element for red color, 23... Light transmission member, 30... Projection optical system, 100... Projector, AL... Air layer, BS... Support substrate, BSb, BSr, BSg... Substrate, CA...Camera, CH...Switching mechanism, CL...Ceiling, CM...Seating section, COb, COg, COr...Collimating lens, CS...Housing, DD1, DD2...Interval, DE1...First diffraction element, DE2...Second Diffraction element, EL... component light, GA... glasses, GL... image light, GLb... blue light, GLg... green light, GLr... red light, GS1... first glass substrate, GS2... second glass substrate, LG... glasses lens , M...Viewer, MD...Mobile device, OL...Optical element, RL...Return light, RR...Light receiving section, SC...Screen, SS...Spacer, WA...Wall

Claims (13)

互いに異なる波長帯域の光を発する複数の表示素子と、
前記複数の表示素子から射出された各色光を回折する複数の回折素子と、
前記複数の回折素子からの前記各色光を合成する合成回折素子と、
前記合成回折素子により生成される合成光を投射する投射光学系と
を備えるプロジェクター。
a plurality of display elements that emit light in different wavelength bands;
a plurality of diffraction elements that diffract each color light emitted from the plurality of display elements;
a synthesizing diffraction element that synthesizes the respective color lights from the plurality of diffraction elements;
A projector comprising a projection optical system that projects composite light generated by the composite diffraction element.
前記複数の表示素子は、第1波長帯域の光を発する第1表示素子と、第2波長帯域の光を発する第2表示素子と、第3波長帯域の光を発する第3表示素子とにより構成され、
前記合成回折素子は、前記複数の表示素子からの各波長帯域の光に対応して異なる回折作用をして、前記各色光の光路を揃える、請求項1に記載のプロジェクター。
The plurality of display elements includes a first display element that emits light in a first wavelength band, a second display element that emits light in a second wavelength band, and a third display element that emits light in a third wavelength band. is,
2. The projector according to claim 1, wherein the composite diffraction element performs different diffraction actions corresponding to the light in each wavelength band from the plurality of display elements to align the optical paths of the respective color lights.
前記複数の表示素子は、3つのパネル型素子であり、一の面内において、一方向に配列されている、請求項2に記載のプロジェクター。 3. The projector according to claim 2, wherein the plurality of display elements are three panel type elements arranged in one direction in one plane. 前記複数の表示素子は、3つのパネル型素子であり、一の面内において、3角形となるように配列されている、請求項2に記載のプロジェクター。 3. The projector according to claim 2, wherein the plurality of display elements are three panel type elements arranged in a triangular shape within one plane. 前記複数の回折素子及び前記合成回折素子は、透過型のホログラムである、請求項1~4のいずれか一項に記載のプロジェクター。 The projector according to claim 1, wherein the plurality of diffraction elements and the composite diffraction element are transmission holograms. 前記複数の表示素子と前記複数の回折素子との間に設けられて通過する光を平行化する複数の平行化レンズを備える、請求項5に記載のプロジェクター。 The projector according to claim 5, further comprising a plurality of collimating lenses that are provided between the plurality of display elements and the plurality of diffraction elements and collimate the light that passes therethrough. 前記複数の回折素子及び前記合成回折素子は、反射型のホログラムである、請求項1~4のいずれか一項に記載のプロジェクター。 The projector according to claim 1, wherein the plurality of diffraction elements and the composite diffraction element are reflection holograms. 前記合成回折素子は、前記複数の回折素子における回折角について角度補償をしつつ前記色光を合成する、請求項7に記載のプロジェクター。 8. The projector according to claim 7, wherein the combining diffraction element combines the colored lights while performing angular compensation for diffraction angles in the plurality of diffraction elements. 前記合成回折素子は、1層構造である、請求項1~8のいずれか一項に記載のプロジェクター。 The projector according to any one of claims 1 to 8, wherein the composite diffraction element has a one-layer structure. 前記合成回折素子は、多層構造である、請求項1~8のいずれか一項に記載のプロジェクター。 The projector according to any one of claims 1 to 8, wherein the composite diffraction element has a multilayer structure. 前記多層構造において、各層間に空気層を設けている、請求項9に記載のプロジェクター。 The projector according to claim 9, wherein in the multilayer structure, an air layer is provided between each layer. 前記複数の回折素子及び前記合成回折素子は、体積ホログラムにより構成されている、請求項1~11のいずれか一項に記載のプロジェクター。 The projector according to any one of claims 1 to 11, wherein the plurality of diffraction elements and the composite diffraction element are configured by volume holograms. 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1~12のいずれか一項に記載のプロジェクター。 13. The projector according to claim 1, wherein the display element includes one of an organic EL element and a micro LED array.
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