JP2000321660A - 投射型カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るさを犠牲にすることなくスクリーン上の
色温度を調整することができるカラー表示装置を提供す
る。 【解決手段】 入射する光をその入射角度と波長帯域に
応じて所定方向に回折出射するホログラムレンズ層と前
記ホログラムレンズ層を介して入射する光に対応色の映
像信号に係わる光変調を与えて出射する光変調層とを有
する空間光変調素子と、前記空間光変調素子を介して射
出される光をスクリーンに拡大投射する投写レンズ系と
を有する投射型カラー表示装置において、投写レンズ系
に該レンズに入射する光の波長分散方向に光軸傾斜可変
可能な機構を備え、この光軸の傾斜を調整するか、もし
くは投写レンズ系中の絞りの該波長分散方向の開口幅を
調整することにより、スクリーン上の色温度調整を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラムカラー
フィルタを用いた投射型カラー表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】カラー表示装置では、カラーフィルタが
必須の構成要素となる。従来のカラーフィルタは、顔料
や染料を着色材として用い、光の三原色であるＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応するいずれかの波長
域のみを選択的に透過する樹脂層で形成されていた。し
かし、この従来のカラーフィルタでは、ＲＧＢに対応し
たフィルタを平面上それぞれ独立した領域に形成する必
要がある。各領域のフィルタを透過できる光は、入射す
る白色光の内、ＲＧＢいずれか一色のみであり、それ以
外の光はフィルタに吸収される。よって、カラーフィル
タ全体としての光透過率が低く、原理的に光の利用効率
を高くできないとともに、吸収された光は熱となり、表
示特性の劣化要因となるおそれがある。

【０００３】これに対し、最近、ホログラムレンズを用
いたカラーフィルタ（以下、ホログラムカラーフィルタ
という。）の使用が検討されている。このホログラムカ
ラーフィルタによれば、ホログラムの回折、分光機能に
より、一領域のホログラムカラーフィルタで、入射する
白色光をＲＧＢの三成分に回折、分光できる。このよう
なホログラムカラーフィルタの利用は、高い光利用効率
を得ることが可能であるため、特にその改善が求められ
ている投射型カラー表示装置に対し有効である。

【０００４】図１１は、本願出願人による先願の公開公
報（特開平９−１８９８０９）に開示した反射方式の投
射型カラー液晶表示装置における空間光変調素子の構造
を模式的に表した装置断面図である。この空間光変調素
子では、カラーフィルタとして、上述のホログラムカラ
ーフィルタを用いている。同図において、１１１は液晶
パネル、１１２は薄板ガラス層、１１３はカラーフィル
タ、１１４はガラス基板、１１５はカップリングプリズ
ムである。

【０００５】液晶パネル１１１は、シリコン基板１２１
と、そのシリコン基板１２１上に形成されたアクティブ
マトリクス駆動回路１２２と、そのアクティブマトリク
ス駆動回路１２２によって選択的に制御駆動される画素
電極１２３ｒ、１２３ｇ、１２３ｂを規則的に配列せし
めた画素電極層１２３と、誘電体ミラー膜１２４と、配
向膜１２５と、スペーサで液晶を封止した光変調層１２
６と、配向膜１２７と、透明な共通電極層１２８とを順
に積層させた構造を有している。

【０００６】カラーフィルタ１１３は、単位ホログラム
レンズを規則的に配列したいわゆるホログラムレンズア
レイを三層（１１３ｒ〜１１３ｂ）積層した構成を有し
ており、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色を含んだ読み出し光（白色
光）を各色光毎に回折分光し、液晶パネル１１１内の
Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する画素電極１２３ｒ、１２３ｇ、１
２３ｂの位置へそれぞれ略垂直に集光する機能を有す
る。即ち、光束の主光線を画素電極１２３ｒ、１２３
ｇ、１２３ｂに対して略垂直に入射させ、且つそのレン
ズ作用によって光束を画素電極１２３ｒ、１２３ｇ、１
２３ｂに集束させている。従って、入射光を無駄なく利
用した投射型カラー表示装置を提供することができる。
なお、同図に示すように、画素電極１２３上に誘電体ミ
ラー膜１２４を備える場合は、集光先は誘電体ミラー膜
１２４となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述する投射型カラー
表示装置において、要求される画像特性のひとつにスク
リーン上の色温度がある。Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色光が適切
な配分で混色されていれば、良好な「白」画面を得るこ
とができる。しかし、一口に「白」と言っても、色温度
の高い白（冷たく蛍光灯のような青みがかった白）もあ
れば、色温度の低い白（暖かみのある白熱電球のような
赤みがかった白）もあり、どのような「白」画面を好ま
しいとするかはユーザ個人の好みによってもばらつく。
よって、スクリーン上の最終的な色温度については、ユ
ーザが個人の好みで簡単に調整できるのが理想である。

【０００８】従来、このような色温度は、電気的にＲＧ
Ｂ各々の出力バランスを調整することにより行ってい
た。ところが電気的な調整方法では、高い出力を持つ色
光の信号レベルを低い出力の色光の信号レベルまで下げ
る方向で調整する以外にないため、全体として明るさを
犠牲にせざるをえなかった。

【０００９】本発明の目的は、明るさを犠牲にすること
なくスクリーン上の色温度を調整することができるカラ
ー表示装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の投射型カラー表
示装置の第１の特徴は、入射する光をその入射角度と波
長帯域に応じて所定方向に回折出射する単一のホログラ
ムレンズ層と前記単一のホログラムレンズ層を介して入
射する光に対応色の映像信号に係わる光変調を与えて出
射する光変調層とを有する空間光変調素子と、前記空間
光変調素子を介して射出される光をスクリーンに拡大投
射するための一又は複数のレンズを備えた投写レンズ系
とを有する投射型カラー表示装置において、前記投写レ
ンズ系が、該レンズに入射する光の波長分散方向上で光
軸を傾斜できる機構を備え、前記光軸の傾斜によりスク
リーン上の色温度の調整を行うことである。

【００１１】上記第１の特徴によれば、単一のホログラ
ムレンズ層を有する空間光変調素子を介して外部に射出
される光は波長分散性を示し、投写レンズ上にもこの波
長分散性が反映されるため、射出光を取り込む光軸を波
長分散方向上で傾斜可変すれば、レンズ上に取り込む色
光の範囲が変化する。この変化を利用して光学的にスク
リーン上の色温度を調整するため簡易な方法であり、し
かも電気的な色温度の調整方法に較べ明るさを犠牲にし
ないですむ。

【００１２】本発明の投射型カラー表示装置の第２の特
徴は、入射する光をその入射角度と波長帯域に応じて所
定方向に回折出射するホログラムレンズ層と前記ホログ
ラムレンズ層を介して入射する光に対応色の映像信号に
係わる光変調を与えて出射する光変調層とを有する空間
光変調素子と、前記空間光変調素子を介して射出される
光をスクリーンに拡大投射する投写レンズ系とを有する
投射型カラー表示装置において、前記投写レンズ系が、
該レンズに入射する光の波長分散方向の開口幅を可変可
能な絞りを備え、該開口幅を調整することによりスクリ
ーン上の色温度調整を行うことである。

【００１３】上記第２の特徴によれば、単一のホログラ
ムレンズ層を用いた空間光変調素子を介して外部に射出
される光は波長分散性を有するので、絞り開口の波長分
散方向の幅を可変することで、該レンズ中に取り込む色
光の範囲を調整できる。この方法による色温度の調整は
簡易な構成と動作で色温度の調整が可能であるととも
に、光学的な調整方法であるため、電気的な調整方法に
比べ明るさを犠牲にすることがない。

【００１４】なお、上記第３の特徴を有する本発明の投
射型カラー表示装置において、前記絞り開口部に重ね
て、開口部に入射する波長分散の色光にあわせ、絞り開
口部の一方の側面周囲に青色領域の光のみを透過するＢ
帯域フィルタを備えるか、もしくは前記Ｂ帯域フィルタ
と対向する絞り開口部の他方の側面周囲に赤色領域の光
のみを透過するＲ帯域フィルタを備えるか、またはその
両方を備えてもよい。

【００１５】投射型カラー表示装置で、光源として多く
使用されるメタルハライドランプは、そもそも赤色光や
青色光に較べＧ色光が強い傾向にある。そこで、開口部
の両側に波長分散の色光にあわせたＢ帯域もしくはＲ帯
域のフィルタを備えていれば、絞り開口部の幅を広げる
ことで不足しがちなＲ帯域もしくはＢ帯域の色光を補う
ことができるとともに、過剰なＧ帯域の光の取り込みを
抑制できるので、色温度の調整がより容易にできる。

【００１６】さらに、上記第３の特徴を有する投射型カ
ラー表示装置において、前記Ｂ帯域フィルタまたは前記
Ｒ帯域フィルタがそれぞれ、該投写レンズに入射する光
の波長分散方向に移動可能な機構を備えていれば、さら
に微妙な色温度の調整を行うことができる。

【００１７】なお、上述する投写レンズ系はテレセント
リックな光学系であってもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】従来の投射型カラー液晶表示装置
で用いた空間光変調素子では、既に図１１を用いて説明
したように、カラーフィルタとして三層構造のホログラ
ムレンズを用い、第１の層１１３ｒでＲ光成分を回折、
分光し、第２の層１１３ｇでＧ光成分を回折、分光し、
さらに第３の層１１３ｂでＢ光成分を回折、分光し、各
層で分光、回折されたＲＧＢ各色光をそれぞれ対応する
画素電極１２３ｂ、１２３ｇ、１２３ｒ上に略垂直に集
光していた。

【００１９】しかし、従来のホログラムレンズを用いた
空間光変調素子では、その製造工程において、三種のホ
ログラムレンズ層をそれぞれ作製する必要があり、さら
にこの三層を積層する際には、各ホログラムレンズ層で
回折、分光される光が対応画素電極上に集光されるよう
に、三層の位置を高精度にアライメントする必要があっ
た。よって、プロセス上の手間がかかり、プロセスコス
トが高くなるとともに、アライメント精度の問題から、
高精細なカラー液晶表示装置を作製することは容易では
なかった。

【００２０】そこで、本願出願人は図１１に示すような
従来の三層構造のホログラムカラーフィルタにかえて、
図１に示すような単層構造のホログラムカラーフィルタ
を使用した空間光変調素子を提案している。本願発明の
実施の形態にかかるカラー表示装置もこの新たな単層構
造のホログラムカラーフィルタを用いた空間光変調素子
に基づいて説明する。

【００２１】まず、具体的な発明の実施の形態の説明に
移る前に、単層ホログラムレンズを用いたカラー液晶表
示装置の光学的原理について簡単に説明する。

【００２２】カラーフィルタとして用いる体積ホログラ
ムでは、入射光の波長をλ、回折格子の表面ピッチをｐ
とすると、入射角αの入射光に対し、回折角βは次式
（１）で求められる。

【００２３】ｓin α＋sin β＝λ／ｐ …(1) 即ち、回折特性は入射光の波長λおよび入射光の入射角
αによって回折角βが異なる。例えば、白色光を入射角
を変えてホログラムに入射させると、図２（ａ）〜図２
（ｃ）に示すように、ホログラム面に対し略垂直方向に
回折される光の効率（光回折効率）は、入射角５４度で
は主に青色光（Ｂ光）を回折射出し、入射角６０度では
主に緑色光（Ｇ光）、入射角６５度では主に赤色光（Ｒ
光）を回折射出する。

【００２４】図１に示すように、予め光源１から射出さ
れた白色光をダイクロイックミラー２を用いてＢ光、Ｒ
光、Ｇ光に色分解し、Ｂ光、Ｒ光、Ｇ光の各色光ごとに
最も回折効率が高くなるように入射角、即ち上述する入
射角で空間光変調素子に入射させれば、単一のホログラ
ムレンズ層を用いてＲＧＢの色光をそれぞれ所定方向に
高効率で回折射出することができる。

【００２５】一方、それぞれの色光が回折射出する方向
は、入射角α、色光の波長λ等の影響を受ける。よっ
て、Ｇ光が略垂直方向に回折される場合、Ｇ光より波長
の短いＲ光はより大きく回折し、Ｇ光より波長の長いＲ
光はＧ光より回折角が小さい。単一のホログラムレンズ
層を用いた投射型カラー表示装置においては、この色光
の回折特性と波長の関係をいかし、各色光の回折射出光
の照射位置に各色光の画素電極を配置している。

【００２６】図１は、単一のホログラムレンズ層を用い
た投射型カラー表示装置の構成を示すものである。空間
光変調素子は、図中上からガラス基板３およびガラス基
板３裏面に形成された単一の層であるホログラムレンズ
層４と液晶パネルが積層された構造を有する。さらに、
この液晶パネルは、薄板ガラス層５とこの裏面に形成さ
れる透明電極６、光変調層である液晶層７と光反射面で
もある画素電極８と、この画素電極８を選択的に制御駆
動するアクティブマトリクス駆動回路９等によって構成
される。画素電極８とアクティブマトリクス駆動回路９
は、シリコン基板（図示しない）上に形成され、このシ
リコン基板と上述する薄板ガラス層５とで液晶層７が保
持される。

【００２７】なお、図１中に示す空間光変調素子は反射
型の空間光変調素子である。透過型の場合は、画素電極
８とアクティブ駆動回路９は、ガラス基板等の透明な基
材上に形成され、液晶層７を透過し、所定の変調を加え
られた光は、そのまま画素電極面で反射されることなく
透過射出する。よってこの場合は、投写レンズ系１１と
スクリーン（図示せず）の位置は反射型の場合とは空間
光変調素子を隔てて反対の位置に置かれる。

【００２８】単層ホログラムレンズを用いる場合は、従
来の三層構造のホログラムレンズを用いる場合に比べ作
製するホログラムレンズ数が一層でよく、ホログラムレ
ンズ層間のアライメントも不要なので作製工程は大幅に
簡易化できる。以下、この単層ホログラムを用いたカラ
ー表示装置に係る本実施の形態について具体的に説明す
る。

【００２９】（第１の実施の形態）図４は、第１の実施
の形態に係る投射型カラー表示装置の構成を示す。同図
に示すように、反射型空間光変調素子１０より射出され
る像は投写レンズ系１１を介してスクリーン１４上に投
射されるが、本実施の形態の特徴は、投写レンズ系１１
の光軸を傾斜可変させることによりスクリーン上の投射
像の色温度を調整することである。この方法による色温
度の調整は、従来のような電気的な出力調整とは異な
り、光学的に色温度を調整するものであるため、明るさ
を犠牲にしない。

【００３０】以下、より具体的に本実施の形態について
図１、図３を参照しながら説明する。単一のホログラム
レンズ層４を介して液晶層７に入射された光は、そこで
必要に応じた変調をかけられた後、画素電極８面で反射
され、入射方向とは逆の経路を経て反射型空間光変調素
子１０より射出され、途中投写レンズ系１１で拡大され
スクリーンに達する。なお、図１では省略しているが、
図４に示すように入射光は反射型空間光変調素子１０に
入射する前、及び空間光変調素子１０を射出した後に偏
光板１３ａ、１３ｂを備え、ｐ波、ｓ波いずれか一方の
偏光波のみを透過させる。

【００３１】図３は、本実施の形態に係るホログラムレ
ンズ層４と画素電極８のみを取り出し、入射光の光路を
示したものである。ホログラムレンズ層４および画素電
極８はアレイ状に配列されるものであるが、ここでは便
宜的に、単位ホログラムレンズを通る光束、即ち単位画
素に相当する光束のみを取り出して示している。

【００３２】ホログラムレンズ層４を介して画素電極８
に達した光は、各色光に対応する電極面で反射され、ホ
ログラムレンズ層４から出射される。

【００３３】従来の三層構造のホログラムレンズの場合
は、各色光がそれぞれ独立に略垂直方向の電極上に集光
するが、単一ホログラムレンズ層４を介する各色光は、
図３に示すように、Ｇ光についてはほぼ垂直方向に集光
するのに対し、Ｒ光とＢ光は波長の長短に応じてＧ色対
応画素電極８の右側もしくは左側の画素電極８上に集光
する。即ち、Ｒ光とＧ光は左右斜め方向に集光する。よ
って、画素電極８面で反射され、ホログラムレンズ層４
をへて外部に射出する光はこの波長分散傾向がさらに拡
がり、同図に示すように、図中左に行く程Ｂ成分が多く
右に行くほどＲ成分が多い光となる。このような波長分
散を有する光が、投写レンズ系１１を介してスクリーン
に投射される。

【００３４】図５は、投写レンズ系１１の内部構造と光
束を簡易に示す図である。通常、投写レンズ系１１は複
数のレンズとミラーで光学系を構成するが、ここでは単
純化し２枚のレンズ１１ａ、１１ｂのみを示した。これ
らのレンズは光学的にテレセントリックな構成をとって
いる。テレセントリックとは、物体面の各位置から取り
込む光束の中心軸（光軸）が物体面の法線方向に略一致
している構成をいう。よって、単位ホログラムレンズを
通る単位画素からの光束はどの画素からの光束もレンズ
に対してほぼ同じ取り込み角となり、スクリーン上に色
むらが生じにくい。

【００３５】投写レンズ系１１の光軸をレンズに入射す
る光の波長分散方向上で傾斜させると、これに応じて空
間光変調素子を介して射出される光の取り込み角度がず
れるのでレンズが取り込む色光の範囲が微妙に変化す
る。例えば、図４に示すように投写レンズ系１１の光軸
を図中下側に傾ければ、図３において左側の色光をより
多くとりこむ場合に相当し、レンズ中に取り込まれるＢ
光成分は増え、これに伴いＲ光成分が減り、その結果ス
クリーン上の色温度は高くなる。また、逆に図４におい
て光軸を上側に傾ければＲ光成分が増え、Ｂ光成分が減
るためスクリーン上の色温度は低くなる。

【００３６】例えば投写レンズ系１１中でＦ値２．０の
レンズが用いられる場合、取り込み角は半角で１４．５
度となる。この場合、投写レンズ系１１の光軸を１度程
度傾けるだけでも投写レンズに取り込まれる光の波長成
分は大きく変化する。また、この程度の傾斜角度ではス
クリーン上の画像を歪曲させるおそれはほとんどない。

【００３７】このように、第１の実施の形態に係る投射
型カラー表示装置では、単一層のホログラムカラーフィ
ルタを用いた空間光変調素子において外部に射出される
光が波長分散性を有することに着目し、この射出光を取
り込む投写レンズ系１１の光軸を波長分散方向上で傾斜
させることで、微妙なスクリーン上の色温度を調整可能
とするものである。

【００３８】上述する色温度の調整方法は、従来のよう
な電気的な出力調整とは異なり、光学的にスクリーン上
の色温度を調整する方法であるため、明るさを犠牲にす
ることがなく、しかも極めて簡易な構成と方法で調整が
可能である。よって、ユーザ自身が自分の好みに合わせ
て色温度を調整する方法としても適している。

【００３９】なお、反射型空間光変調素子を用いた投射
型カラー表示装置について説明したが、図６に示すよう
に透過型空間光変調素子２０を用いた投射型カラー表示
装置においても、同様に投写レンズ系１１の傾斜角を調
整することで、スクリーン上の色温度を調整できる。透
過型空間光変調素子２０の場合は、画素電極や駆動回路
は透明基材上に形成されることとなる。この場合は各画
素電極上で集光された光は反射せずにそのまま空間光変
調素子２０の裏面から透過射出されるため、空間光変調
素子２０の後方に偏光板１３ｂ、投写レンズ系１１およ
びスクリーン１４が配置される。

【００４０】（第２の実施の形態）図７は、第２の実施
の形態に係る投射型カラー表示装置の構成を示す。同図
に示すように、反射型空間光変調素子１０より射出され
る像は投写レンズ系１１を介してスクリーン１４上に投
射される。本実施の形態の場合も、第１の実施の形態の
場合と同様に投写レンズ系１１でスクリーン上の投射像
の色温度を調整することを特徴とするが、ここでは投写
レンズ系１１中に備えた絞り１５を用いて調整を行う。
光学的に色温度を調整するものであるため、明るさを犠
牲にせず調整が可能である。

【００４１】すでに、第１の実施の形態において説明し
たように、単一ホログラムレンズ層４を介して画素電極
８面上に集光する光は波長分散性を示し、画素電極面で
反射され、ホログラムレンズをへて外部に射出する光
は、この波長分散が進み、図３に示すように、図中左に
行く程Ｂ成分が多く右に行くほどＲ成分の多いレインボ
ー状の射出光となる。

【００４２】図５に示すように、投写レンズ系１１は一
般にテレセントリックな光学系を有し、光路中に絞り１
５を持つ。テレセントリックな光学系ではどの単位画素
からの光もほぼ同じ取り込み角度でとりこまれ、絞り１
５開口部に全ての光束が集束する。入射光は図３に示す
波長分散状態を維持したまま投写レンズ系１１に取り込
まれるため、絞り１５開口上にはレインボー状の光束が
並ぶこととなる。

【００４３】図８は、第２の実施の形態に係る投写レン
ズ１１中の絞り１５機構の例を示す。図８（ａ）に示す
ように、片側に半円状の開口を持つ一対の絞り板１６ａ
と１６ｂを中央で一部重なりあうようにあわせ、左右に
スライドすることにより絞りに相当する中央の開口部の
幅を調整する。このスライドの方向は絞り開口部に取り
込まれる光の波長分散方向とほぼ一致させる。

【００４４】絞り板１６ａ、絞り板１６ｂは、例えば突
起部Ｌ１、Ｒ１を備えこれをつまんで左右にスライドさ
せて中央開口部の幅を可変する。開口部を右側に広げれ
ばスクリーン上のＲ光成分が増え全体的に色温度を下げ
ることができ、開口部を左側に広げればスクリーン上の
Ｂ光成分が増え全体的な色温度を上げることができる。

【００４５】図表９は、投写レンズ系１１の絞り直径が
１２．９ｍｍの場合の絞り板の突起Ｌ１、Ｒ１の位置を
基準（０ｍｍ）とし、各突起位置におけるスクリーン上
の白色色温度と輝度の関係を示したものである。なお、
投写レンズ系１１に備えるレンズのＦ／Ｎ値は２．０、
焦点距離は２５ｍｍである。

【００４６】絞り板１６ａ、１６ｂを標準位置に設定し
た場合の白色色温度が６４００Ｋであるのに対し、例１
に示すように、突起Ｒ１を左側に１ｍｍスライドして絞
り開口領域の右部分を絞ると、白色の色温度は６８００
Ｋに上がる。また、標準位置での輝度を１００とすれば
このときの輝度は１０３に増加する。突起Ｌ１を左側に
１ｍｍスライドして絞り開口領域を左側に広げると、白
色の色温度は６０００Ｋに下がるが輝度はさらに上がり
１０６となる。このように、輝度を犠牲にすることな
く、絞り１５の開口部幅を数ｍｍ動かすだけで色温度は
大幅に変化する。さらに図表中の例３、例４に示すよう
に、開口部を全体的に絞りこむことで、色温度を８００
０Ｋ以上１００００Ｋにすることも可能である。

【００４７】図３に示したように、射出光の波長分散に
より絞り開口部の左側には青色っぽい光が射出するた
め、開口部左側の絞りを広げると、青色光が増加するが
これに伴い隣接する緑色光も取り込まれることとなる。
また、絞り開口部の右側には赤っぽい光が射出される
が、開口部右側の絞りを広げると、赤色光のみならず緑
色帯域の光も同時に増えてしまい、これより解像度劣化
やコントラスト低下を招いてしまう。

【００４８】そこで、図８（ｂ）に示すように、さらに
この投写レンズ系１１内の絞り１５に重ねて、青色域の
光のみを透過することができるＢ固定フィルタ１７ａと
赤色域の光のみを透過することができるＲ固定フィルタ
１７ｂを絞り板１６ａ、１６ｂとは独立に、絞り開口部
右側と左側に備えれば、絞り開口部とフィルタが重なる
部分では、それぞれＲ帯域の光とＢ帯域の光のみを透過
させることができるため、緑色光の増加を抑制できる。

【００４９】図８（ｃ）は、絞りとは独立に光の波長分
散方向にスライド可能なＢ可変フィルタ１７ｃとＲ可変
フィルタ１７ｄを備えたものである。同図に示すよう
に、スライドし易いようフィルタに突起状のつまみＬ
２、Ｒ２をつけてもよい。この場合は、各フィルタのい
ずれかまたは両方を絞り開口を狭める方向に動かすこと
により、Ｇ帯域を相対的に減らして色温度の調整を図る
ことができる。

【００５０】一般に、投射型カラー表示装置では、Ｇ帯
域の光量が他のＲ色光、Ｂ色光に対し強いメタルハライ
ドランプが光源として用いられることが多いので、従来
もＧ帯域の光を相対的に減らして色度調整が行われてい
たが、上記絞り機構を用いれば、絞りの開口部を波長分
散方向に広げてＲ色光とＢ色光の光量を上げるととも
に、Ｇ帯域の光を相対的に減らすことが容易に可能とな
る。

【００５１】なお、光源やシステムの利用効率がＲ色光
またはＢ色光のいずれかについてのみ低く、一方の色光
の量を調整するだけで所望の色温度や色相を得られる場
合には、Ｂ可変フィルタ１７ｃとＲ可変フィルタ１７ｄ
のいずれか一方のみを備えてもよい。

【００５２】このように、第２の実施の形態に係る投射
型カラー表示装置は、単層構造のホログラムカラーフィ
ルタを用いた空間光変調素子を介して外部に射出される
光が波長分散性を有することに着目し、この射出光を取
り込む投写レンズ系１１の絞り１５の波長分散方向の開
口幅を可変することで、微妙なスクリーン上の色温度を
調整可能とするものである。

【００５３】従来のような電気的な出力調整とは異な
り、光学的にスクリーン上の色温度を調整するため、明
るさや階調を犠牲にすることがない。絞り開口幅を調整
するだけで色温度の微妙な調整が可能なため、極めて簡
易な機構で足り、その方法も容易なので、ユーザ自身に
よる色温度の調整にも適している。また、レンズ光軸を
動かすことないため、わずかな画像の歪みも発生するこ
とがない。

【００５４】なお、反射型空間光変調素子１０を用いた
投射型カラー表示装置について説明したが、図１０に示
すように透過型空間光変調素子２０を用いた投射型カラ
ー表示装置においても、同様に投写レンズ系１１の絞り
１５を調整することで、スクリーン上の色温度を調整で
きる。透過型空間光変調素子２０の場合は、画素電極や
駆動回路はガラス基材等の透明基材上に形成されること
となる。この場合は各画素電極上で集光された光は反射
せずにそのまま空間光変調素子２０の裏面から透過射出
されるため、空間光変調素子２０の後方に偏光板１３
ｂ、投写レンズ系１１およびスクリーン１４が配置され
る。

【００５５】以上、本発明について実施の形態に沿って
説明したが、本発明は上述の説明に限定されるものでは
ない。例えば種々の変更、改良、組み合わせ等が可能な
ことは当業者に自明であろう。

【００５６】

【発明の効果】上述するように、本発明の投射型カラー
表示装置は、投写レンズ系が、該レンズに入射する光の
波長分散方向に光軸傾斜可変可能な機構を備え、前記光
軸の傾斜によりスクリーン上の色温度調整を行うもので
ある。

【００５７】また、本発明の別の投射型カラー表示装置
は、投写レンズ系の絞り開口が該レンズに入射する光の
波長分散方向の開口幅を可変可能な機構を備える、この
開口幅の絞りを調整することでスクリーン上の色温度の
調整を行うものである。

【００５８】いずれの表示装置も光学的にスクリーン上
の色温度調整を行うため、明るさを犠牲にすることが少
ない。しかも簡易な方法で調整可能なため、ユーザ自身
による色温度調整にも適している。また、その調整機構
は簡易な構成で足りるので、装置コストの負担も少な
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】単一のホログラムレンズ層を用いた投射型カラ
ー表示装置の構成図である。

【図２】ホログラムフィルタに対する入射角度と光回折
効率の関係を示すグラフである。

【図３】本実施の形態に係る投射型カラー表示装置にお
ける投射光の波長分散の様子を示す図である。

【図４】第１の実施の形態に係る投射型カラー表示装置
の構成図である。

【図５】第１の実施の形態に係る投射型カラー表示装置
で使用するテレセントリックな投写レンズ系の概略的な
構成と光束を示す図である。

【図６】もう一つの第１の実施の形態に係る投射型カラ
ー表示装置の構成図である。

【図７】第２の実施の形態に係る投射型カラー表示装置
の構成図である。

【図８】第２の実施の形態に係る投射型カラー表示装置
で使用する絞り機構を示す。

【図９】第２の実施の形態に係る投射型カラー表示装置
において絞りの位置とスクリーン上の色温度の関係を示
す図表である。

【図１０】もう一つの第２の実施の形態に係る投射型カ
ラー表示装置の構成図である。

【図１１】従来のホログラムカラーフィルタを用いた投
射型カラー表示装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ ダイクロミックミラー ３ ガラス基板 ４ ホログラムレンズ層 ５ 薄板ガラス層 ６ 透明電極 ７ 液晶層 ８ 画素電極 ９ アクティブマトリクス駆動回路 １０ 反射型空間光変調素子 １１ 投写レンズ系 １２ プリズム １３ 偏光板 １４ スクリーン １５ 絞り １６ 絞り板 １７ フィルタ ２０ 透過型空間光変調素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｂ Ｃ Ｆターム(参考） 2H049 CA01 CA05 CA08 CA15 CA17 CA22 2H088 EA12 EA15 EA48 HA12 HA24 MA05 MA06 2H091 FA02X FA02Z FA26X FA41Z FA50X FD21 FD26 LA15 LA18 LA20 LA30 MA07 5C060 BC01 EA01 HC01 HC11 HC16 HC21 JB06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射する光をその入射角度と波長帯域に
   応じて所定方向に回折出射する単一のホログラムレンズ
   層と前記単一のホログラムレンズ層を介して入射する光
   に対応色の映像信号に係わる光変調を与えて出射する光
   変調層とを有する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子を介して射出される光をスクリーン
   に拡大投射するための一または複数のレンズを備える投
   写レンズ系とを有する投射型カラー表示装置において、 前記投写レンズ系が、該レンズに入射する光の波長分散
   方向上で光軸の傾斜を可変でき、前記光軸の傾斜度合に
   よりスクリーン上の色温度調整を行うことを特徴とする
   投射型カラー表示装置。
2. 【請求項２】 入射する光をその入射角度と波長帯域に
   応じて所定方向に回折出射する単一のホログラムレンズ
   層と前記単一のホログラムレンズ層を介して入射する光
   に対応色の映像信号に係わる光変調を与えて出射する光
   変調層とを有する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子を介して射出される光をスクリーン
   に拡大投射するための一または複数のレンズを備える投
   写レンズ系とを有する投射型カラー表示装置において、 前記投写レンズ系が、該レンズに入射する光の波長分散
   方向の開口幅を可変可能な絞りを備え、該開口幅を調整
   することによりスクリーン上の色温度調整を行うことを
   特徴とする投射型カラー表示装置。
3. 【請求項３】 前記投写レンズ系が、 前記絞りに重ねて、開口部に入射する光の波長分散の色
   光にあわせ、開口部の一方の側面周囲に青色領域の光の
   みを透過するＢ帯域フィルタを備えるか、もしくは前記
   Ｂ帯域フィルタと対向する開口部の他方の側面周囲に赤
   色領域の光のみを透過するＲ帯域フィルタを備えるか、
   またはその両方を備えることを特徴とする請求項２に記
   載の投射型カラー表示装置。
4. 【請求項４】 前記Ｂ帯域フィルタまたは前記Ｒ帯域フ
   ィルタが、それぞれ、該投写レンズに入射する光の波長
   分散方向に移動可能であることを特徴とする請求項３に
   記載の投射型カラー表示装置。