JP2001091748A - ホログラムカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置 - Google Patents
ホログラムカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表示光がホログラムアレーにより再回折され
ず、略正面から歪みなく画像が観察でき、投影表示する
場合に大きな口径の投影レンズを必要としないホログラ
ムカラーフィルターと反射型画像表示装置。 【解決手段】 照明光源から斜め入射の照明光３３の入
射面方向で集光機能と分光機能を有し、その入射面に垂
直な方向では偏向機能を有する同じ特性の微小ホログラ
ム５１を２次元的にアレー状に配置してなるホログラム
カラーフィルター５０と、その集光面近傍に配置された
反射層３２と、ホログラムカラーフィルター５０と反射
層３２の間に配置された透過型空間光変調器３１とから
なる画像表示装置。
ず、略正面から歪みなく画像が観察でき、投影表示する
場合に大きな口径の投影レンズを必要としないホログラ
ムカラーフィルターと反射型画像表示装置。 【解決手段】 照明光源から斜め入射の照明光３３の入
射面方向で集光機能と分光機能を有し、その入射面に垂
直な方向では偏向機能を有する同じ特性の微小ホログラ
ム５１を２次元的にアレー状に配置してなるホログラム
カラーフィルター５０と、その集光面近傍に配置された
反射層３２と、ホログラムカラーフィルター５０と反射
層３２の間に配置された透過型空間光変調器３１とから
なる画像表示装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラムカラー
フィルター及びそれを用いた画像表示装置に関し、特
に、反射型の画像表示装置に適したホログラムカラーフ
ィルターとそのホログラムカラーフィルターと高分子分
散型液晶表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス型
表示素子等の空間光変調器とを組み合わせた反射型の画
像表示装置に関するものである。
フィルター及びそれを用いた画像表示装置に関し、特
に、反射型の画像表示装置に適したホログラムカラーフ
ィルターとそのホログラムカラーフィルターと高分子分
散型液晶表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス型
表示素子等の空間光変調器とを組み合わせた反射型の画
像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、特願平５−１２１７０号等
において、液晶表示用バックライト等の利用効率を大幅
に向上させるために、ホログラムを利用したカラーフィ
ルター及びそれを用いた液晶表示装置を提案した。
において、液晶表示用バックライト等の利用効率を大幅
に向上させるために、ホログラムを利用したカラーフィ
ルター及びそれを用いた液晶表示装置を提案した。
【０００３】このホログラムカラーフィルターは、偏心
したフレネルゾーンプレート状の微小ホログラムアレー
からなるものである。
したフレネルゾーンプレート状の微小ホログラムアレー
からなるものである。
【０００４】以下、簡単にこのような偏心したフレネル
ゾーンプレート状の微小ホログラムアレーからなるホロ
グラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につい
て、図８の断面図を参照にして説明する。同図におい
て、規則的に液晶セル６′（分色画素）に区切られた液
晶表示素子６のバックライト３入射側にこのホログラム
カラーフィルターを構成するホログラムアレー５が離間
して配置される。液晶表示素子６背面には、各液晶セル
６′の間に設けられたブラック・マトリックス４が配置
される。以上の他、図示しない偏光板が液晶表示素子６
の両側に配置される。なお、ブラック・マトリックス４
の間には、従来のカラー液晶表示装置と同様に、Ｒ、
Ｇ、Ｂの分色画素に対応した色の光を通過する吸収型の
カラーフィルターを付加的に配置するようにしてもよ
い。
ゾーンプレート状の微小ホログラムアレーからなるホロ
グラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につい
て、図８の断面図を参照にして説明する。同図におい
て、規則的に液晶セル６′（分色画素）に区切られた液
晶表示素子６のバックライト３入射側にこのホログラム
カラーフィルターを構成するホログラムアレー５が離間
して配置される。液晶表示素子６背面には、各液晶セル
６′の間に設けられたブラック・マトリックス４が配置
される。以上の他、図示しない偏光板が液晶表示素子６
の両側に配置される。なお、ブラック・マトリックス４
の間には、従来のカラー液晶表示装置と同様に、Ｒ、
Ｇ、Ｂの分色画素に対応した色の光を通過する吸収型の
カラーフィルターを付加的に配置するようにしてもよ
い。
【０００５】ホログラムアレー５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラム
５′は液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの
液晶セル６′各組に整列して各々１個ずつ配置されてお
り、各微小ホログラム５′は、ホログラムアレー５の法
線に対して角度θをなして入射するバックライト３の中
の緑色の成分の光を、その微小ホログラム５′に対応す
る３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集
光するように、図６にその干渉縞を模式的に示すような
フレネルゾーンプレート状に形成されているものであ
る。図６において、微小ホログラム５′としては例えば
点線で囲んだ領域が用いられる。そして、微小ホログラ
ム５′は、回折効率の波長依存性がないかもしくは少な
い、レリーフ型、位相型、振幅型等の透過型ホログラム
からなる。ここで、回折効率の波長依存性がないかもし
くは少ないとは、リップマンホログラムのように、特定
の波長だけを回折し、他の波長はほとんど回折しないタ
イプのものではなく、１つの回折格子で何れの波長も回
折するものを意味し、この回折効率の波長依存性が少な
い回折格子は、略可視光全域で波長に応じて異なる回折
角で回折する。
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラム
５′は液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの
液晶セル６′各組に整列して各々１個ずつ配置されてお
り、各微小ホログラム５′は、ホログラムアレー５の法
線に対して角度θをなして入射するバックライト３の中
の緑色の成分の光を、その微小ホログラム５′に対応す
る３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集
光するように、図６にその干渉縞を模式的に示すような
フレネルゾーンプレート状に形成されているものであ
る。図６において、微小ホログラム５′としては例えば
点線で囲んだ領域が用いられる。そして、微小ホログラ
ム５′は、回折効率の波長依存性がないかもしくは少な
い、レリーフ型、位相型、振幅型等の透過型ホログラム
からなる。ここで、回折効率の波長依存性がないかもし
くは少ないとは、リップマンホログラムのように、特定
の波長だけを回折し、他の波長はほとんど回折しないタ
イプのものではなく、１つの回折格子で何れの波長も回
折するものを意味し、この回折効率の波長依存性が少な
い回折格子は、略可視光全域で波長に応じて異なる回折
角で回折する。
【０００６】このような構成であるので、ホログラムア
レー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対
して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入
射させると、波長に依存して微小ホログラム５′による
回折角は異なり、各波長に対する集光位置はホログラム
アレー５面に略平行な方向に分散される。その中の、赤
の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の成
分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青を
表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよう
に、ホログラムアレー５を構成配置することにより、そ
れぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほとんど
減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する位置の
液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことができ
る。
レー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対
して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入
射させると、波長に依存して微小ホログラム５′による
回折角は異なり、各波長に対する集光位置はホログラム
アレー５面に略平行な方向に分散される。その中の、赤
の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の成
分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青を
表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよう
に、ホログラムアレー５を構成配置することにより、そ
れぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほとんど
減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する位置の
液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことができ
る。
【０００７】このように、ホログラムアレー５をカラー
フィルターとして用いることにより、従来のカラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく
各液晶セル６′へ入射させることができるため、その利
用効率を大幅に向上させることができる。
フィルターとして用いることにより、従来のカラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく
各液晶セル６′へ入射させることができるため、その利
用効率を大幅に向上させることができる。
【０００８】本出願人は、また、特願平８−９５２８９
号において、上記のようなホログラムカラーフィルター
を用いた反射型の画像表示装置を提案した。図９の断面
図を参照にしてその反射型の画像表示装置について説明
する。
号において、上記のようなホログラムカラーフィルター
を用いた反射型の画像表示装置を提案した。図９の断面
図を参照にしてその反射型の画像表示装置について説明
する。
【０００９】この例では、空間光変調器として高分子分
散型液晶（ＰＤＬＣ）表示素子３１を用いている。同図
において、規則的に分色画素３１′に区切られたＰＤＬ
Ｃ表示素子３１の表側（観察側）にホログラムカラーフ
ィルター５が離間して配置される。ＰＤＬＣ表示素子３
１背面にはアルミニウム膜のような反射層３２が配置さ
れている。ＰＤＬＣ表示素子３１の分色画素３１′間に
は不図示のブラック・マトリックス（図８参照）が配置
されている。なお、ホログラムカラーフィルター５と反
射層３２の間の距離は、微小ホログラム５′の集光距離
（焦点距離）に略等しく選ばれる。
散型液晶（ＰＤＬＣ）表示素子３１を用いている。同図
において、規則的に分色画素３１′に区切られたＰＤＬ
Ｃ表示素子３１の表側（観察側）にホログラムカラーフ
ィルター５が離間して配置される。ＰＤＬＣ表示素子３
１背面にはアルミニウム膜のような反射層３２が配置さ
れている。ＰＤＬＣ表示素子３１の分色画素３１′間に
は不図示のブラック・マトリックス（図８参照）が配置
されている。なお、ホログラムカラーフィルター５と反
射層３２の間の距離は、微小ホログラム５′の集光距離
（焦点距離）に略等しく選ばれる。
【００１０】この場合も、ホログラムカラーフィルター
５は、ＰＤＬＣ表示素子３１のＲ、Ｇ、Ｂの分色画素の
繰り返し周期、すなわち、ＰＤＬＣ表示素子３１の紙面
内の方向に隣接する３つの分色画素３１′の組各々に対
応して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に
配置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラ
ム５′はＰＤＬＣ表示素子３１の紙面内の方向に隣接す
る３つの分色画素３１′各組に対応して各々１個ずつ配
置されており、各微小ホログラム５′は、ホログラムカ
ラーフィルター５の法線に対して角度θをなして入射す
る照明光３３の中の緑色の成分の光３４Ｇを、その微小
ホログラム５′に対応する３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの
中心の分色画素Ｇ近傍に集光するようにフレネルゾーン
プレート状に形成されているものである。
５は、ＰＤＬＣ表示素子３１のＲ、Ｇ、Ｂの分色画素の
繰り返し周期、すなわち、ＰＤＬＣ表示素子３１の紙面
内の方向に隣接する３つの分色画素３１′の組各々に対
応して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に
配置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラ
ム５′はＰＤＬＣ表示素子３１の紙面内の方向に隣接す
る３つの分色画素３１′各組に対応して各々１個ずつ配
置されており、各微小ホログラム５′は、ホログラムカ
ラーフィルター５の法線に対して角度θをなして入射す
る照明光３３の中の緑色の成分の光３４Ｇを、その微小
ホログラム５′に対応する３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの
中心の分色画素Ｇ近傍に集光するようにフレネルゾーン
プレート状に形成されているものである。
【００１１】このような配置であるので、ホログラムカ
ラーフィルター５の表面側から入射角θで白色照明光３
３を入射させると、ホログラムカラーフィルター５によ
り波長分散され、各波長に対する集光位置はホログラム
カラーフィルター５面に平行な方向に分散される。その
中の、赤の波長成分３４Ｒは赤を表示する分色画素Ｒの
位置の反射層３２の表面近傍に、緑の成分３４Ｇは緑を
表示する分色画素Ｇの位置の反射層３２の表面近傍に、
青の成分３４Ｂは青を表示する分色画素Ｂの反射層３２
の表面近傍にそれぞれ回折集光するように、ホログラム
カラーフィルター５を構成配置することにより、それぞ
れの色成分はブラック・マトリックスでほとんど減衰さ
れずに各分色画素３１′を通過し、反射層３２で反射さ
れて、対応する分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを裏面側からもう一
度透過し、さらにホログラムカラーフィルター５に入射
して今度はホログラムカラーフィルター５でほとんど回
折されずに透過光３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂとなり、観察
者の眼に入射する。したがって、各色の成分３４Ｒ、３
４Ｇ、３４Ｂはそれぞれ赤、緑、青を表示する画素Ｒ、
Ｇ、Ｂに入射してそれらの分色画素の表示状態に応じた
強度変調を受けて観察者の眼に達するので、分色画素
Ｒ、Ｇ、Ｂの変調状態の組み合わせによってカラー画像
表示が可能になる。
ラーフィルター５の表面側から入射角θで白色照明光３
３を入射させると、ホログラムカラーフィルター５によ
り波長分散され、各波長に対する集光位置はホログラム
カラーフィルター５面に平行な方向に分散される。その
中の、赤の波長成分３４Ｒは赤を表示する分色画素Ｒの
位置の反射層３２の表面近傍に、緑の成分３４Ｇは緑を
表示する分色画素Ｇの位置の反射層３２の表面近傍に、
青の成分３４Ｂは青を表示する分色画素Ｂの反射層３２
の表面近傍にそれぞれ回折集光するように、ホログラム
カラーフィルター５を構成配置することにより、それぞ
れの色成分はブラック・マトリックスでほとんど減衰さ
れずに各分色画素３１′を通過し、反射層３２で反射さ
れて、対応する分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを裏面側からもう一
度透過し、さらにホログラムカラーフィルター５に入射
して今度はホログラムカラーフィルター５でほとんど回
折されずに透過光３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂとなり、観察
者の眼に入射する。したがって、各色の成分３４Ｒ、３
４Ｇ、３４Ｂはそれぞれ赤、緑、青を表示する画素Ｒ、
Ｇ、Ｂに入射してそれらの分色画素の表示状態に応じた
強度変調を受けて観察者の眼に達するので、分色画素
Ｒ、Ｇ、Ｂの変調状態の組み合わせによってカラー画像
表示が可能になる。
【００１２】ここで、ＰＤＬＣ表示素子３１は、電圧の
オン、オフによって白濁状態と透明状態を制御すること
によって表示を行うもので、偏光板が必要でないため、
ＴＮ液晶表示素子等の通常の液晶表示素子より明るい表
示が可能である。その上、カラー画像表示のために照明
光３３の利用効率が高いホログラムカラーフィルター５
を用いるので、より明るいカラー画像表示が可能にな
る。
オン、オフによって白濁状態と透明状態を制御すること
によって表示を行うもので、偏光板が必要でないため、
ＴＮ液晶表示素子等の通常の液晶表示素子より明るい表
示が可能である。その上、カラー画像表示のために照明
光３３の利用効率が高いホログラムカラーフィルター５
を用いるので、より明るいカラー画像表示が可能にな
る。
【００１３】また、空間光変調器として、ＰＤＬＣ表示
素子の代わりにデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭ
Ｄ）を用いいることも提案している。図１０は、ホログ
ラムカラーフィルター５の背面側に配置する空間光変調
器としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）３
７を用いた例を示す断面図であり、ホログラムカラーフ
ィルター５で分光された赤色回折成分３４Ｒ、緑色回折
成分３４Ｇ、青色回折成分３４Ｂがそれぞれが集光する
位置近傍にＤＭＤ３７の微小ミラー３８が位置するよう
に、ＤＭＤ３７を配置する。このような配置をとると、
分色画素ＲとＢの位置が変調を受けているので、反射光
３５Ｒ、３５Ｂは所定の方向に反射し、これに対し分色
画素Ｇは変調されていないので、反射光３５Ｇは反射光
３５Ｒ、３５Ｂと異なる方向に反射する。したがって、
例えば反射光３５Ｒ、３５Ｂの方向から観察することに
よって、カラー画像が観察でき、明るいカラー画像表示
が可能になる。
素子の代わりにデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭ
Ｄ）を用いいることも提案している。図１０は、ホログ
ラムカラーフィルター５の背面側に配置する空間光変調
器としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）３
７を用いた例を示す断面図であり、ホログラムカラーフ
ィルター５で分光された赤色回折成分３４Ｒ、緑色回折
成分３４Ｇ、青色回折成分３４Ｂがそれぞれが集光する
位置近傍にＤＭＤ３７の微小ミラー３８が位置するよう
に、ＤＭＤ３７を配置する。このような配置をとると、
分色画素ＲとＢの位置が変調を受けているので、反射光
３５Ｒ、３５Ｂは所定の方向に反射し、これに対し分色
画素Ｇは変調されていないので、反射光３５Ｇは反射光
３５Ｒ、３５Ｂと異なる方向に反射する。したがって、
例えば反射光３５Ｒ、３５Ｂの方向から観察することに
よって、カラー画像が観察でき、明るいカラー画像表示
が可能になる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】図９、図１０に示した
ような偏心したフレネルゾーンプレート状の微小ホログ
ラムアレーからなるホログラムカラーフィルターを用い
た反射型の画像表示装置の場合、反射層３２あるいは微
小ミラー３８からの反射光がホログラムアレー５に再入
射する。このとき、ホログラムアレー５により大部分の
光が再回折され、入射方向に戻ってしまう。回折された
光束を表示に用いることも可能であるが、出射角が斜め
になるので、画像が歪んでしまうという問題がある。
ような偏心したフレネルゾーンプレート状の微小ホログ
ラムアレーからなるホログラムカラーフィルターを用い
た反射型の画像表示装置の場合、反射層３２あるいは微
小ミラー３８からの反射光がホログラムアレー５に再入
射する。このとき、ホログラムアレー５により大部分の
光が再回折され、入射方向に戻ってしまう。回折された
光束を表示に用いることも可能であるが、出射角が斜め
になるので、画像が歪んでしまうという問題がある。
【００１５】また、図９、図１０の例のように、ホログ
ラムアレー５で分散された回折光が入射面内である程度
斜めになるように設計すれば、ホログラムアレー５に再
入射した光は設計入射角度（ブラッグ角）からずれるの
で、回折されない。しかし、この場合、照明光３３の光
源自体の発散角に、分散角、さらに、上記の斜めにした
分の角度が加えられ、表示光３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂは
大きく傾いた方向に出ることになり、画像が歪んでしま
う。また、投影表示する場合は、極めて大型の投影レン
ズを用いる必要がある。
ラムアレー５で分散された回折光が入射面内である程度
斜めになるように設計すれば、ホログラムアレー５に再
入射した光は設計入射角度（ブラッグ角）からずれるの
で、回折されない。しかし、この場合、照明光３３の光
源自体の発散角に、分散角、さらに、上記の斜めにした
分の角度が加えられ、表示光３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂは
大きく傾いた方向に出ることになり、画像が歪んでしま
う。また、投影表示する場合は、極めて大型の投影レン
ズを用いる必要がある。
【００１６】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、表示光がホログ
ラムアレーにより再回折されず、かつ、略正面から歪み
なく画像が観察でき、投影表示する場合に大きな口径の
投影レンズを必要としない反射型画像表示装置及びそれ
に用いるホログラムカラーフィルターを提供することで
ある。
みてなされたものであり、その目的は、表示光がホログ
ラムアレーにより再回折されず、かつ、略正面から歪み
なく画像が観察でき、投影表示する場合に大きな口径の
投影レンズを必要としない反射型画像表示装置及びそれ
に用いるホログラムカラーフィルターを提供することで
ある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のホログラムカラーフィルターは、斜め入射の照明光
の入射面方向で集光機能と分光機能を有し、その入射面
に垂直な方向では偏向機能を有する同じ特性の微小ホロ
グラムが２次元的にアレー状に配置されてなることを特
徴とするものである。
明のホログラムカラーフィルターは、斜め入射の照明光
の入射面方向で集光機能と分光機能を有し、その入射面
に垂直な方向では偏向機能を有する同じ特性の微小ホロ
グラムが２次元的にアレー状に配置されてなることを特
徴とするものである。
【００１８】この場合、その微小ホログラムは、入射面
に垂直な方向では偏向機能に加えて集光機能を有するこ
とが望ましい。
に垂直な方向では偏向機能に加えて集光機能を有するこ
とが望ましい。
【００１９】また、その微小ホログラムは、集光性ホロ
グラムの偏心領域から切り出してなるものとすることが
できる。
グラムの偏心領域から切り出してなるものとすることが
できる。
【００２０】また、微小ホログラムの配列周期が、入射
面に垂直な方向の隣接微小ホログラム同志が入射面に平
行な方向にずれているものとすることができる。
面に垂直な方向の隣接微小ホログラム同志が入射面に平
行な方向にずれているものとすることができる。
【００２１】また、その微小ホログラムは、入射面に対
して傾いた方向にのみ収束性を有するホログラムからな
るようにすることもできる。
して傾いた方向にのみ収束性を有するホログラムからな
るようにすることもできる。
【００２２】上記目的を達成する本発明のホログラムカ
ラーフィルターを用いた画像表示装置は、照明光源と、
その照明光源から斜め入射の照明光の入射面方向で集光
機能と分光機能を有し、その入射面に垂直な方向では偏
向機能を有する同じ特性の微小ホログラムを２次元的に
アレー状に配置してなるホログラムカラーフィルター
と、その集光面近傍に配置された反射層と、前記ホログ
ラムカラーフィルターと前記反射層の間に配置された透
過型空間光変調器とからなることを特徴とするものであ
る。
ラーフィルターを用いた画像表示装置は、照明光源と、
その照明光源から斜め入射の照明光の入射面方向で集光
機能と分光機能を有し、その入射面に垂直な方向では偏
向機能を有する同じ特性の微小ホログラムを２次元的に
アレー状に配置してなるホログラムカラーフィルター
と、その集光面近傍に配置された反射層と、前記ホログ
ラムカラーフィルターと前記反射層の間に配置された透
過型空間光変調器とからなることを特徴とするものであ
る。
【００２３】この場合に、入射面に垂直な方向におい
て、透過型空間光変調器の画素の配列周期がホログラム
カラーフィルターの微小ホログラムの配列周期に対して
少なくとも半画素分ずれて配列されていることが望まし
い。
て、透過型空間光変調器の画素の配列周期がホログラム
カラーフィルターの微小ホログラムの配列周期に対して
少なくとも半画素分ずれて配列されていることが望まし
い。
【００２４】また、その透過型空間光変調器として、電
圧の印加、解除によって白濁状態と透明状態を制御する
高分子分散型液晶表示素子を用いることができる。
圧の印加、解除によって白濁状態と透明状態を制御する
高分子分散型液晶表示素子を用いることができる。
【００２５】本発明のもう１つのホログラムカラーフィ
ルターを用いた画像表示装置は、照明光源と、その照明
光源から斜め入射の照明光の入射面方向で集光機能と分
光機能を有し、その入射面に垂直な方向では偏向機能を
有する同じ特性の微小ホログラムを２次元的にアレー状
に配置してなるホログラムカラーフィルターと、その集
光面近傍に配置された外部からの信号により各々独立に
傾き角が制御可能な微小ミラーの２次元配列体からなる
デジタルマイクロミラーデバイス型表示素子とからなる
ことを特徴とするものである。
ルターを用いた画像表示装置は、照明光源と、その照明
光源から斜め入射の照明光の入射面方向で集光機能と分
光機能を有し、その入射面に垂直な方向では偏向機能を
有する同じ特性の微小ホログラムを２次元的にアレー状
に配置してなるホログラムカラーフィルターと、その集
光面近傍に配置された外部からの信号により各々独立に
傾き角が制御可能な微小ミラーの２次元配列体からなる
デジタルマイクロミラーデバイス型表示素子とからなる
ことを特徴とするものである。
【００２６】これらの画像表示装置は、反射光を投影光
学系によって拡大投影するようにしてもよい。
学系によって拡大投影するようにしてもよい。
【００２７】本発明においては、ホログラムカラーフィ
ルターが、斜め入射の照明光の入射面方向で集光機能と
分光機能を有し、その入射面に垂直な方向では偏向機能
を有する同じ特性の微小ホログラムが２次元的にアレー
状に配置されてなるので、そのホログラムカラーフィル
ターの集光面近傍に配置された反射層によって反射され
た波長分散により分光された光は、そのホログラムカラ
ーフィルターで再回折せず、略正面方向に進むことにな
り、これを空間光変調器と組み合わせて反射型画像表示
装置を構成すると、略正面から歪みなく画像が観察で
き、投影表示する場合に大きな口径の投影レンズを用い
なくとも光利用効率の低下を起こさず、明るい像を投影
することができる。
ルターが、斜め入射の照明光の入射面方向で集光機能と
分光機能を有し、その入射面に垂直な方向では偏向機能
を有する同じ特性の微小ホログラムが２次元的にアレー
状に配置されてなるので、そのホログラムカラーフィル
ターの集光面近傍に配置された反射層によって反射され
た波長分散により分光された光は、そのホログラムカラ
ーフィルターで再回折せず、略正面方向に進むことにな
り、これを空間光変調器と組み合わせて反射型画像表示
装置を構成すると、略正面から歪みなく画像が観察で
き、投影表示する場合に大きな口径の投影レンズを用い
なくとも光利用効率の低下を起こさず、明るい像を投影
することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に、まず、本発明のホログラ
ムカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置の原
理を説明する。
ムカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置の原
理を説明する。
【００２９】図４に示すように、フレネルゾーンプレー
ト状の集光性ホログラムＺＰＨをＹ−Ｚ平面に配置し、
かつ、その中心軸がＺ軸に一致するように配置する。こ
のフレネルゾーンプレート状の集光性ホログラムＺＰＨ
は、従来と同様に、回折効率の波長依存性がないかもし
くは少ない、レリーフ型、位相型、振幅型等の透過型ホ
ログラムからなる。ここで、回折効率の波長依存性がな
いかもしくは少ないとは、リップマンホログラムのよう
に、特定の波長だけを回折し、他の波長はほとんど回折
しないタイプのものではなく、１つの回折格子で何れの
波長も回折するものを意味し、この回折効率の波長依存
性が少ない回折格子は、波長に応じて異なる回折角で回
折する。そして、その集光性ホログラムＺＰＨの緑色光
に対する焦点距離をｆとする。
ト状の集光性ホログラムＺＰＨをＹ−Ｚ平面に配置し、
かつ、その中心軸がＺ軸に一致するように配置する。こ
のフレネルゾーンプレート状の集光性ホログラムＺＰＨ
は、従来と同様に、回折効率の波長依存性がないかもし
くは少ない、レリーフ型、位相型、振幅型等の透過型ホ
ログラムからなる。ここで、回折効率の波長依存性がな
いかもしくは少ないとは、リップマンホログラムのよう
に、特定の波長だけを回折し、他の波長はほとんど回折
しないタイプのものではなく、１つの回折格子で何れの
波長も回折するものを意味し、この回折効率の波長依存
性が少ない回折格子は、波長に応じて異なる回折角で回
折する。そして、その集光性ホログラムＺＰＨの緑色光
に対する焦点距離をｆとする。
【００３０】集光性ホログラムＺＰＨに平行に距離ｆだ
け離れて裏面側（−Ｚ側）に平面鏡Ｍを配置する。この
集光性ホログラムＺＰＨのＺ軸に対する角度θでＸ−Ｚ
平面に平行な白色照明光Ｌを入射したときの集光位置に
対応する位置近傍であって、−Ｙ軸方向にＸ軸から１画
素分の幅を有し、Ｘ軸方向に１画素分の長さを有する集
光性ホログラムＺＰＨの微小ホログラム領域５１を考え
る。
け離れて裏面側（−Ｚ側）に平面鏡Ｍを配置する。この
集光性ホログラムＺＰＨのＺ軸に対する角度θでＸ−Ｚ
平面に平行な白色照明光Ｌを入射したときの集光位置に
対応する位置近傍であって、−Ｙ軸方向にＸ軸から１画
素分の幅を有し、Ｘ軸方向に１画素分の長さを有する集
光性ホログラムＺＰＨの微小ホログラム領域５１を考え
る。
【００３１】微小ホログラム領域５１に入射した白色照
明光Ｌは、図５（ａ）に示すように、Ｘ−Ｚ平面に平行
な面内では、従来のホログラムカラーフィルターと同様
に、回折により、赤色回折成分Ｒ、緑色回折成分Ｇ、青
色回折成分Ｂの光に分光され、それぞれ平面鏡Ｍ近傍に
集光する。これに対して、図５（ｂ）に示すように、Ｙ
−Ｚ平面に平行な面内ではこのような分光は起きず、そ
の微小ホログラム領域５１の１辺の真下であるＸ軸の真
下に集光する。
明光Ｌは、図５（ａ）に示すように、Ｘ−Ｚ平面に平行
な面内では、従来のホログラムカラーフィルターと同様
に、回折により、赤色回折成分Ｒ、緑色回折成分Ｇ、青
色回折成分Ｂの光に分光され、それぞれ平面鏡Ｍ近傍に
集光する。これに対して、図５（ｂ）に示すように、Ｙ
−Ｚ平面に平行な面内ではこのような分光は起きず、そ
の微小ホログラム領域５１の１辺の真下であるＸ軸の真
下に集光する。
【００３２】平面鏡Ｍで反射された赤色回折成分Ｒ、緑
色回折成分Ｇ、青色回折成分Ｂの光は、Ｘ軸に対して対
称の位置にある領域５１’に入射し、集光性ホログラム
ＺＰＨのこの領域５１’の回折作用により、入射照明光
Ｌと反対に方向に再回折されて入射方向に戻ってしま
う。その様子を図５（ｂ）に光束Ｌ’として示してあ
る。
色回折成分Ｇ、青色回折成分Ｂの光は、Ｘ軸に対して対
称の位置にある領域５１’に入射し、集光性ホログラム
ＺＰＨのこの領域５１’の回折作用により、入射照明光
Ｌと反対に方向に再回折されて入射方向に戻ってしま
う。その様子を図５（ｂ）に光束Ｌ’として示してあ
る。
【００３３】しかしながら、この領域５１’に微小ホロ
グラム領域５１のホログラムと同じ回折特性の微小ホロ
グラムを配置してあると、その領域５１’のホログラム
は最早ブラッグの回折条件を満たないので、平面鏡Ｍで
反射された赤色回折成分Ｒ、緑色回折成分Ｇ、青色回折
成分Ｂの光は、この対称の領域５１’で再回折されず直
通する。その様子を、図４、図５（ｂ）に光束Ｌ”とし
て示してある。
グラム領域５１のホログラムと同じ回折特性の微小ホロ
グラムを配置してあると、その領域５１’のホログラム
は最早ブラッグの回折条件を満たないので、平面鏡Ｍで
反射された赤色回折成分Ｒ、緑色回折成分Ｇ、青色回折
成分Ｂの光は、この対称の領域５１’で再回折されず直
通する。その様子を、図４、図５（ｂ）に光束Ｌ”とし
て示してある。
【００３４】したがって、照明光Ｌの入射面をＸ−Ｚ面
とするとき、Ｘ−Ｚ面内で集光機能と分光機能を有し、
その入射面に垂直なＹ−Ｚ面内では偏向機能を有する
（集光機能を持つ必要性は必ずしもない。）同じ特性の
微小ホログラム５１を２次元的にアレー状に配置してホ
ログラムカラーフィルターを構成することにより、その
ホログラムカラーフィルターの集光面近傍に配置された
反射層によって反射された波長分散により分光された光
は、そのホログラムカラーフィルターで再回折せず、略
正面方向に進むことになり、これを空間光変調器と組み
合わせて反射型画像表示装置を構成すると、略正面から
歪みなく画像が観察でき、投影表示する場合に大きな口
径の投影レンズを必要としないものが構成できる。
とするとき、Ｘ−Ｚ面内で集光機能と分光機能を有し、
その入射面に垂直なＹ−Ｚ面内では偏向機能を有する
（集光機能を持つ必要性は必ずしもない。）同じ特性の
微小ホログラム５１を２次元的にアレー状に配置してホ
ログラムカラーフィルターを構成することにより、その
ホログラムカラーフィルターの集光面近傍に配置された
反射層によって反射された波長分散により分光された光
は、そのホログラムカラーフィルターで再回折せず、略
正面方向に進むことになり、これを空間光変調器と組み
合わせて反射型画像表示装置を構成すると、略正面から
歪みなく画像が観察でき、投影表示する場合に大きな口
径の投影レンズを必要としないものが構成できる。
【００３５】なお、このような特性の微小ホログラム５
１としては、例えば図６の実線で囲んだ領域が用いられ
る。
１としては、例えば図６の実線で囲んだ領域が用いられ
る。
【００３６】次に、このような本発明のホログラムカラ
ーフィルター５０を用いた反射型の画像表示装置を、図
１の説明図を参照にして説明する。図１（ａ）は略平行
な白色照明光３３の入射面への射影図、図１（ｂ）はそ
の入射面に垂直な射影図である。この例では、空間光変
調器として高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）表示素子３１
を用いている。同図において、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素１
組からなる画素６０が規則的に配列されてなるＰＤＬＣ
表示素子３１の表側（観察側）に本発明のホログラムカ
ラーフィルター５０が離間して配置される。ＰＤＬＣ表
示素子３１背面にはアルミニウム膜のような反射層３２
が配置されている。なお、ホログラムカラーフィルター
５０と反射層３２の間の距離は、微小ホログラム５１の
集光距離（焦点距離）に略等しく選ばれる。
ーフィルター５０を用いた反射型の画像表示装置を、図
１の説明図を参照にして説明する。図１（ａ）は略平行
な白色照明光３３の入射面への射影図、図１（ｂ）はそ
の入射面に垂直な射影図である。この例では、空間光変
調器として高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）表示素子３１
を用いている。同図において、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素１
組からなる画素６０が規則的に配列されてなるＰＤＬＣ
表示素子３１の表側（観察側）に本発明のホログラムカ
ラーフィルター５０が離間して配置される。ＰＤＬＣ表
示素子３１背面にはアルミニウム膜のような反射層３２
が配置されている。なお、ホログラムカラーフィルター
５０と反射層３２の間の距離は、微小ホログラム５１の
集光距離（焦点距離）に略等しく選ばれる。
【００３７】ホログラムカラーフィルター５０において
は、白色照明光３３の入射面の方向においては（図１
（ａ））、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素１組からなる画素６０
の配列ピッチと同じピッチでの微小ホログラム５１がア
レー状に配置されており、また、その入射面に垂直な方
向においては（図１（ｂ））、画素６０の配列ピッチと
同じピッチでの微小ホログラム５１がアレー状に配置さ
れている。
は、白色照明光３３の入射面の方向においては（図１
（ａ））、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素１組からなる画素６０
の配列ピッチと同じピッチでの微小ホログラム５１がア
レー状に配置されており、また、その入射面に垂直な方
向においては（図１（ｂ））、画素６０の配列ピッチと
同じピッチでの微小ホログラム５１がアレー状に配置さ
れている。
【００３８】そして、白色照明光３３の入射面の方向に
おいては（図１（ａ））、微小ホログラム５１は、ホロ
グラムカラーフィルター５０の法線に対して角度θをな
して入射する白色照明光３３の中の緑色の成分の光３４
Ｇを、対応する画素６０中の分色画素Ｇの中心近傍に集
光するように形成されている。
おいては（図１（ａ））、微小ホログラム５１は、ホロ
グラムカラーフィルター５０の法線に対して角度θをな
して入射する白色照明光３３の中の緑色の成分の光３４
Ｇを、対応する画素６０中の分色画素Ｇの中心近傍に集
光するように形成されている。
【００３９】また、入射面に垂直な方向においては（図
１（ｂ））、微小ホログラム５１で入射面に垂直な方向
に偏向された光が画素６０の中心近傍に集光して入射す
るように微小ホログラム５１の配列ピッチに対して半ピ
ッチ以上ずれるように画素６０が配置される（図４、図
５のような微小ホログラム５１の切り出しの場合は、半
ピッチとなるが、その切り出しをＸ軸からずらして行う
場合は半ピッチより大きくなる。）。
１（ｂ））、微小ホログラム５１で入射面に垂直な方向
に偏向された光が画素６０の中心近傍に集光して入射す
るように微小ホログラム５１の配列ピッチに対して半ピ
ッチ以上ずれるように画素６０が配置される（図４、図
５のような微小ホログラム５１の切り出しの場合は、半
ピッチとなるが、その切り出しをＸ軸からずらして行う
場合は半ピッチより大きくなる。）。
【００４０】このような配置であるので、ホログラムカ
ラーフィルター５０の表面側から入射面に沿って入射角
θで白色照明光３３を入射させると、ホログラムカラー
フィルター５０により入射面方向に波長分散され、各波
長に対する集光位置は微小ホログラム５１の中央でなく
入射面に沿う一辺あるいはその外側の線の方向に分散さ
れる。その中の、赤の波長成分３４Ｒは赤を表示する画
素Ｒの位置の反射層３２の表面近傍に、緑の成分３４Ｇ
は緑を表示する画素Ｇの位置の反射層３２の表面近傍
に、青の成分３４Ｂは青を表示する画素Ｂの反射層３２
の表面近傍にそれぞれ回折集光するように、微小ホログ
ラム５１を構成配置することにより、それぞれの色成分
はブラック・マトリックスでほとんど減衰されずに各分
色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを通過し、反射層３２で反射されて、
対応する分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを裏面側からもう一度透過
し、今度は同じ微小ホログラム５１でなく近傍の微小ホ
ログラム５１に入射して今度はホログラムカラーフィル
ター５０で回折されずに透過光３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂ
となり、観察者の眼に入射する。したがって、各色の成
分３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂはそれぞれ赤、緑、青を表示
する分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂに入射してそれらの分色画素の
表示状態に応じた強度変調を受けて観察者の眼に達する
ので、分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの変調状態の組み合わせによ
ってカラー画像表示が可能になる。また、カラー画像表
示のために照明光３３の利用効率が高いホログラムカラ
ーフィルター５を用いるので、より明るいカラー画像表
示が可能になる。
ラーフィルター５０の表面側から入射面に沿って入射角
θで白色照明光３３を入射させると、ホログラムカラー
フィルター５０により入射面方向に波長分散され、各波
長に対する集光位置は微小ホログラム５１の中央でなく
入射面に沿う一辺あるいはその外側の線の方向に分散さ
れる。その中の、赤の波長成分３４Ｒは赤を表示する画
素Ｒの位置の反射層３２の表面近傍に、緑の成分３４Ｇ
は緑を表示する画素Ｇの位置の反射層３２の表面近傍
に、青の成分３４Ｂは青を表示する画素Ｂの反射層３２
の表面近傍にそれぞれ回折集光するように、微小ホログ
ラム５１を構成配置することにより、それぞれの色成分
はブラック・マトリックスでほとんど減衰されずに各分
色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを通過し、反射層３２で反射されて、
対応する分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを裏面側からもう一度透過
し、今度は同じ微小ホログラム５１でなく近傍の微小ホ
ログラム５１に入射して今度はホログラムカラーフィル
ター５０で回折されずに透過光３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂ
となり、観察者の眼に入射する。したがって、各色の成
分３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂはそれぞれ赤、緑、青を表示
する分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂに入射してそれらの分色画素の
表示状態に応じた強度変調を受けて観察者の眼に達する
ので、分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの変調状態の組み合わせによ
ってカラー画像表示が可能になる。また、カラー画像表
示のために照明光３３の利用効率が高いホログラムカラ
ーフィルター５を用いるので、より明るいカラー画像表
示が可能になる。
【００４１】しかも、表示光３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂ
は、入射面の方向においては略正面方向に出射し、入射
面に垂直な方向においても（図１（ｂ））、微小ホログ
ラム５１の焦点距離をｆ、画素６０のピッチをＰとする
と、β＝ｔａｎ-1（Ｐ／（２ｆ））≒Ｐ／（２ｆ）程度
の出射角となり、略正面方向に進むことになる。したが
って、表示像を略正面方向から観察することができ、歪
みなく画像が観察できる。また、この反射型画像表示装
置の表示像を投影表示する場合に、表示光３５Ｒ、３５
Ｇ、３５Ｂが画像表示面から略垂直に出るので、大きな
口径の投影レンズを用いなくとも光利用効率の低下を起
こさず、明るい像を投影することができる。
は、入射面の方向においては略正面方向に出射し、入射
面に垂直な方向においても（図１（ｂ））、微小ホログ
ラム５１の焦点距離をｆ、画素６０のピッチをＰとする
と、β＝ｔａｎ-1（Ｐ／（２ｆ））≒Ｐ／（２ｆ）程度
の出射角となり、略正面方向に進むことになる。したが
って、表示像を略正面方向から観察することができ、歪
みなく画像が観察できる。また、この反射型画像表示装
置の表示像を投影表示する場合に、表示光３５Ｒ、３５
Ｇ、３５Ｂが画像表示面から略垂直に出るので、大きな
口径の投影レンズを用いなくとも光利用効率の低下を起
こさず、明るい像を投影することができる。
【００４２】さらに、図２に示すように、微少ホログラ
ム５１とＰＤＬＣ表示素子３１の画素６０の配列周期
を、入射面に垂直な方向の隣接画素間でずらすようにす
ることにより（いわゆる「デルタ配置」として一般の液
晶表示素子で用いられている。）、反射層３２で反射さ
れて隣接する微少ホログラム５１に入射する光線３５
（３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂ）はさらにブラッグの回折条
件から離れるため、再回折される割合はさらに減少す
る。この結果、光の利用効率をより高めることが可能と
なる。なお、図２において、（ａ）は本発明のホログラ
ムカラーフィルター５０を用いた反射型の画像表示装置
の斜視図、（ｂ）はそのＸ方向から見た図、（ｃ）はそ
のＹ方向から見た図である。
ム５１とＰＤＬＣ表示素子３１の画素６０の配列周期
を、入射面に垂直な方向の隣接画素間でずらすようにす
ることにより（いわゆる「デルタ配置」として一般の液
晶表示素子で用いられている。）、反射層３２で反射さ
れて隣接する微少ホログラム５１に入射する光線３５
（３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂ）はさらにブラッグの回折条
件から離れるため、再回折される割合はさらに減少す
る。この結果、光の利用効率をより高めることが可能と
なる。なお、図２において、（ａ）は本発明のホログラ
ムカラーフィルター５０を用いた反射型の画像表示装置
の斜視図、（ｂ）はそのＸ方向から見た図、（ｃ）はそ
のＹ方向から見た図である。
【００４３】なお、図６の実線で囲んだ領域を切り出し
てなる微少ホログラム５１は、図７（ａ）に模式的に示
すように、Ｘ方向、Ｙ方向共に集光機能を有するもので
ある。図７（ｂ）にその干渉縞を直線近似してなるホロ
グラムを示すように、斜めに傾いた一方向にのみ集光機
能を有するホログラムを微少ホログラム５１として用い
るようにしてもよい。この場合は、干渉縞が互いに平行
な直線で構成することができるので、計算機合成ホログ
ラムにより作成する場合は、計算・作製が容易になると
言う利点がある。
てなる微少ホログラム５１は、図７（ａ）に模式的に示
すように、Ｘ方向、Ｙ方向共に集光機能を有するもので
ある。図７（ｂ）にその干渉縞を直線近似してなるホロ
グラムを示すように、斜めに傾いた一方向にのみ集光機
能を有するホログラムを微少ホログラム５１として用い
るようにしてもよい。この場合は、干渉縞が互いに平行
な直線で構成することができるので、計算機合成ホログ
ラムにより作成する場合は、計算・作製が容易になると
言う利点がある。
【００４４】また、本発明においても、上記のＰＤＬＣ
表示素子３１の代わりにデジタルマイクロミラーデバイ
ス（ＤＭＤ）を用いいることもできる。従来の図１０と
図１を参照にすれば、その場合の構成は明らかであるの
で、図示は省く。
表示素子３１の代わりにデジタルマイクロミラーデバイ
ス（ＤＭＤ）を用いいることもできる。従来の図１０と
図１を参照にすれば、その場合の構成は明らかであるの
で、図示は省く。
【００４５】これら実施例の反射型画像表示装置は投影
画像表示装置として用いることができる。図３にＰＤＬ
Ｃ表示素子３１を用いた反射型画像表示装置を投影する
場合の断面図を示す。例えばメタルハライドランプ１５
と放物面鏡１６の組み合わせからなる照明装置１４から
の白色の平行な照明光３３によって、図１の画像表示装
置の斜め前方から照明され、画像表示装置で変調された
表示光３５は、投影レンズ１８に入射し、その投影レン
ズ１８により表示像は拡大されてスクリーン１９上に結
像され、明るい投影像を得ることができる。
画像表示装置として用いることができる。図３にＰＤＬ
Ｃ表示素子３１を用いた反射型画像表示装置を投影する
場合の断面図を示す。例えばメタルハライドランプ１５
と放物面鏡１６の組み合わせからなる照明装置１４から
の白色の平行な照明光３３によって、図１の画像表示装
置の斜め前方から照明され、画像表示装置で変調された
表示光３５は、投影レンズ１８に入射し、その投影レン
ズ１８により表示像は拡大されてスクリーン１９上に結
像され、明るい投影像を得ることができる。
【００４６】以上、本発明のホログラムカラーフィルタ
ーとそれを用いた画像表示装置を原理の説明といくつか
の実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実
施例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、Ｐ
ＤＬＣ表示素子の代わりにＴＮ型あるいはスーパーツイ
ストネマチック（ＳＴＮ）型の通常の液晶表示素子等を
用いることもできる。
ーとそれを用いた画像表示装置を原理の説明といくつか
の実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実
施例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、Ｐ
ＤＬＣ表示素子の代わりにＴＮ型あるいはスーパーツイ
ストネマチック（ＳＴＮ）型の通常の液晶表示素子等を
用いることもできる。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラムカラーフィルター及びそれを用いた画像表
示装置によると、ホログラムカラーフィルターが、斜め
入射の照明光の入射面方向で集光機能と分光機能を有
し、その入射面に垂直な方向では偏向機能を有する同じ
特性の微小ホログラムが２次元的にアレー状に配置され
てなるので、そのホログラムカラーフィルターの集光面
近傍に配置された反射層によって反射された波長分散に
より分光された光は、そのホログラムカラーフィルター
で再回折せず、略正面方向に進むことになり、これを空
間光変調器と組み合わせて反射型画像表示装置を構成す
ると、略正面から歪みなく画像が観察でき、投影表示す
る場合に大きな口径の投影レンズを用いなくとも光利用
効率の低下を起こさず、明るい像を投影することができ
る。
のホログラムカラーフィルター及びそれを用いた画像表
示装置によると、ホログラムカラーフィルターが、斜め
入射の照明光の入射面方向で集光機能と分光機能を有
し、その入射面に垂直な方向では偏向機能を有する同じ
特性の微小ホログラムが２次元的にアレー状に配置され
てなるので、そのホログラムカラーフィルターの集光面
近傍に配置された反射層によって反射された波長分散に
より分光された光は、そのホログラムカラーフィルター
で再回折せず、略正面方向に進むことになり、これを空
間光変調器と組み合わせて反射型画像表示装置を構成す
ると、略正面から歪みなく画像が観察でき、投影表示す
る場合に大きな口径の投影レンズを用いなくとも光利用
効率の低下を起こさず、明るい像を投影することができ
る。
【図１】本発明のホログラムカラーフィルターを用いた
１実施例の反射型画像表示装置の説明図である。
１実施例の反射型画像表示装置の説明図である。
【図２】本発明のホログラムカラーフィルターを用いた
反射型画像表示装置の変形例を説明するための図であ
る。
反射型画像表示装置の変形例を説明するための図であ
る。
【図３】図１の反射型画像表示装置を投影画像表示装置
として用いる場合の断面図である。
として用いる場合の断面図である。
【図４】本発明のホログラムカラーフィルター原理を説
明するための図である。
明するための図である。
【図５】図４のＸ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面への射影図である。
【図６】集光性ホログラムの干渉縞を模式的に示す図で
ある。
ある。
【図７】微少ホログラムの変形例の干渉縞を模式的に示
す図である。
す図である。
【図８】従来のホログラムカラーフィルターを用いた液
晶表示装置の断面図である。
晶表示装置の断面図である。
【図９】従来のホログラムカラーフィルターを用いた反
射型画像表示装置の断面図である。
射型画像表示装置の断面図である。
【図１０】従来のデジタルマイクロミラーデバイスとホ
ログラムカラーフィルターを用いた反射型画像表示装置
の断面図である。
ログラムカラーフィルターを用いた反射型画像表示装置
の断面図である。
ＺＰＨ…集光性ホログラム Ｍ…平面鏡 Ｌ…白色照明光 Ｒ…赤色回折成分（Ｒ分色画素） Ｇ…緑色回折成分（Ｇ分色画素） Ｂ…青色回折成分（Ｂ分色画素） Ｌ’…再回折されて戻る光束 Ｌ”…再回折されず直通する光束 １４…照明装置 １５…メタルハライドランプ １６…放物面鏡 １８…投影レンズ １９…スクリーン ３１…高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）表示素子 ３２…反射層 ３３…白色照明光 ３４…回折光 ３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂ…回折分光成分 ３５…表示光 ３５Ｒ、３５Ｇ、３５Ｂ…表示光（透過光） ５０…ホログラムカラーフィルター（本発明） ５１…微小ホログラム（領域） ５１’…対称領域 ６０…画素
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３０ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３０Ｄ ５Ｇ４３５ Ｆターム(参考） 2H042 AA05 AA16 AA19 AA20 AA26 2H048 BA01 BB02 BB08 BB10 BB42 2H049 CA01 CA05 CA08 CA09 CA15 CA17 CA22 2H089 HA04 KA11 NA60 QA05 QA11 QA16 TA12 UA05 2H091 FA19Z FD04 FD06 FD12 FD24 GA17 JA02 LA11 LA15 LA30 MA07 5G435 AA00 AA03 BB12 BB16 BB17 CC12 DD02 DD04 EE22 FF03 GG02 GG12 GG28 GG46
Claims (10)
- 【請求項１】 斜め入射の照明光の入射面方向で集光機
能と分光機能を有し、その入射面に垂直な方向では偏向
機能を有する同じ特性の微小ホログラムが２次元的にア
レー状に配置されてなることを特徴とするホログラムカ
ラーフィルター。 - 【請求項２】 前記微小ホログラムは、入射面に垂直な
方向では偏向機能に加えて集光機能を有することを特徴
とする請求項１記載のホログラムカラーフィルター。 - 【請求項３】 前記微小ホログラムは、集光性ホログラ
ムの偏心領域から切り出してなるものであることを特徴
とする請求項１又は２記載のホログラムカラーフィルタ
ー。 - 【請求項４】 前記微小ホログラムの配列周期が、入射
面に垂直な方向の隣接微小ホログラム同志が入射面に平
行な方向にずれていることを特徴とする請求項１から３
の何れか１項記載のホログラムカラーフィルター。 - 【請求項５】 前記微小ホログラムは、入射面に対して
傾いた方向にのみ収束性を有するホログラムからなるこ
とを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載のホロ
グラムカラーフィルター。 - 【請求項６】 照明光源と、その照明光源から斜め入射
の照明光の入射面方向で集光機能と分光機能を有し、そ
の入射面に垂直な方向では偏向機能を有する同じ特性の
微小ホログラムを２次元的にアレー状に配置してなるホ
ログラムカラーフィルターと、その集光面近傍に配置さ
れた反射層と、前記ホログラムカラーフィルターと前記
反射層の間に配置された透過型空間光変調器とからなる
ことを特徴とするホログラムカラーフィルターを用いた
画像表示装置。 - 【請求項７】 前記入射面に垂直な方向において、前記
透過型空間光変調器の画素の配列周期が前記ホログラム
カラーフィルターの微小ホログラムの配列周期に対して
少なくとも半画素分ずれて配列されていることを特徴と
する請求項６記載のホログラムカラーフィルターを用い
た画像表示装置。 - 【請求項８】 前記透過型空間光変調器として、電圧の
印加、解除によって白濁状態と透明状態を制御する高分
子分散型液晶表示素子を用いたことを特徴とする請求項
６又は７記載のホログラムカラーフィルターを用いた画
像表示装置。 - 【請求項９】 照明光源と、その照明光源から斜め入射
の照明光の入射面方向で集光機能と分光機能を有し、そ
の入射面に垂直な方向では偏向機能を有する同じ特性の
微小ホログラムを２次元的にアレー状に配置してなるホ
ログラムカラーフィルターと、その集光面近傍に配置さ
れた外部からの信号により各々独立に傾き角が制御可能
な微小ミラーの２次元配列体からなるデジタルマイクロ
ミラーデバイス型表示素子とからなることを特徴とする
ホログラムカラーフィルターを用いた画像表示装置。 - 【請求項１０】 反射光を投影光学系によって拡大投影
するようになっていることを特徴とする請求項６から９
の何れか１項記載のホログラムカラーフィルターを用い
た画像表示装置。
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|---|---|---|---|
| JP27063899A JP4293327B2 (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | ホログラムカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27063899A JP4293327B2 (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | ホログラムカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001091748A true JP2001091748A (ja) | 2001-04-06 |
| JP4293327B2 JP4293327B2 (ja) | 2009-07-08 |
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Family Applications (1)
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| JP27063899A Expired - Fee Related JP4293327B2 (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | ホログラムカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置 |
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| JP (1) | JP4293327B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001305517A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-10-31 | Dainippon Printing Co Ltd | ホログラムカラーフィルターを用いた反射型画像表示装置 |
| US6919885B2 (en) | 2001-09-04 | 2005-07-19 | Seiko Epson Corporation | Reflective display device and electronic device |
| JP2019152768A (ja) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | 学校法人同志社 | 集光機能を有する分光素子および該素子を利用した分光装置 |
-
1999
- 1999-09-24 JP JP27063899A patent/JP4293327B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2001305517A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-10-31 | Dainippon Printing Co Ltd | ホログラムカラーフィルターを用いた反射型画像表示装置 |
| US6919885B2 (en) | 2001-09-04 | 2005-07-19 | Seiko Epson Corporation | Reflective display device and electronic device |
| JP2019152768A (ja) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | 学校法人同志社 | 集光機能を有する分光素子および該素子を利用した分光装置 |
| JP7191311B2 (ja) | 2018-03-05 | 2022-12-19 | 国立大学法人徳島大学 | 集光機能を有する分光素子を利用した分光装置 |
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|---|---|
| JP4293327B2 (ja) | 2009-07-08 |
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