JP2002221710A - 画像表示素子及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光選択性ホログラム光学素子における回折
波長帯域が充分に狭いことにより良好な色再現性を実現
しながら、光利用効率を高くし、さらに、偏光選択性ホ
ログラム光学素子に偏光性ビームスプリッタの機能をも
兼ねさせ、構成を小型化、軽量化する。 【解決手段】 透過型の偏光選択性ホログラム光学素子
を用いて、偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２を
構成する。この偏光選択性ホログラムカラースイッチ１
２にて回折された偏光光を照明光として反射型空間光変
調素子１９に入射させ、この反射型空間光変調素子１９
からの変調光を再び偏光選択性ホログラムカラースイッ
チ１２に入射させることにより、偏光検波をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型空間光変調
素子、または、透過型空間光変調素子を有し、フィール
ドシーケンシャルカラー方式を用いてカラー画像の表示
を行う画像表示素子及び画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、種々の画像表示素子及び画像
表示装置が提案されている。この画像表示素子及び画像
表示装置としては、ホログラムカラースイッチなどを用
いて、白色の照明光の色成分を時分割的に切換えてカラ
ー表示を行うフィールドシーケンシャルカラー方式を採
用したものがある。

【０００３】〔１〕従来のホログラムカラースイッチの
原理 従来、ホログラムカラースイッチとして、例えば、ホロ
グラフィック高分子分散液晶パネル（以下、「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」という）を用いた反射型のものが提案されてい
る。なお、参考論文としては、“Alignment-controlled
holographic polymer dispersed liquid cristal(Ｈ−
ＰＤＬＣ)for reflective display devices"（part of
the IS&T/SPIE Conference on Liquid Crystal Materia
ls, devices, and Applications VI(january 1998) ）
がある。

【０００４】このホログラフィック高分子分散液晶パネ
ルは、図１４に示すように、セルギャップが５μm乃至
２０μｍ程度でそれぞれに透明電極１０１，１０１が形
成された一対の硝子基板１０２，１０２を有し、これら
硝子基板１０２，１０２間に液晶部１０３を封入して構
成されている。液晶部１０３の液晶分子１０４ａ，１０
４ｂは、硝子基板１０２，１０２に平行に配向されてい
る。また、この液晶部１０３においては、周期的に高分
子層１０５及び液晶層１０６が積層された構造が形成さ
れている。

【０００５】高分子層１０５及び液晶層１０６の積層構
造は、液晶部１０３中に２方向からの光束を入射させ、
これら光束による干渉縞を形成し、この干渉縞に応じた
露光を行うことによって形成する。すなわち、液晶部１
０３においては、干渉縞の明部において、光重合などの
反応が生ずることにより、高分子層１０５が形成され、
残部が液晶層１０６となる。反射型のホログラムにおい
ては、干渉縞のピッチは、露光波長の約半分となる。し
たがって、屈折率が１．５程度の媒質中では、干渉縞の
ピッチは、０．１５μｍ乃至０．２５μｍ程度となる。

【０００６】そして、このホログラフィック高分子分散
液晶パネルにおいては、透明電極１０１，１０１間に電
圧を印加するための電源１０７が、スイッチ１０８を介
して接続されている。図１４に示すように、スイッチ１
０８が開放され透明電極１０１，１０１間に電圧が印可
されない状態では、液晶分子１０４ａ，１０４ｂには電
界がかからず、全ての液晶分子１０４ａ，１０４ｂは、
硝子基板１０２，１０２に平行に配向している。このと
き、高分子層１０５の屈折率と液晶層１０６の屈折率と
が略々等しくなっていれば、入射光１０９に対して回折
は生じず、ほとんどの入射光１０９は、そのままホログ
ラフィック高分子分散液晶パネルを透過する。

【０００７】そして、図１５に示すように、スイッチ１
０８が閉成され、透明電極１０１，１０１に電圧が印可
された状態では、液晶分子１０４ａ，１０４ｂに電界が
かかり、液晶層１０６に存在する液晶分子１０４ａは、
硝子基板１０２に対して垂直に配向する。しかし、高分
子層１０５に存在する液晶分子１０４ｂは、高分子との
相互作用により配向方向を変えず、硝子基板１０２に平
行な状態を保つ。したがって、高分子層１０５と液晶層
１０６との間で屈折率の違いが生じ、入射光１０９のう
ちのブラッグ（Bragg）条件を満たす波長の近傍の波長
帯域の成分は、選択的に回折され反射される。

【０００８】以上の原理により、それぞれ赤、緑、青の
色光を反射するように異なるピッチの積層構造を有する
ホログラム部を少なくとも３層積層させ、それらをスイ
ッチング制御することにより、白色入射光から、赤、
緑、青の色光成分を選択的に反射させるカラースイッチ
動作が可能となる。

【０００９】〔２〕従来のフィールドシーケンシャルカ
ラー方式投射型の画像表示装置の構成 そして、従来のホログラムカラースイッチを用いたフィ
ールドシーケンシャル方式投射型のカラー画像表示装置
は、図１６に示すように、ホログラムカラースイッチと
して、図１４及び図１５により上述したような「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」パネルを用いて構成される。

【００１０】この画像表示装置においては、ランプ光源
１１１より射出された照明光は、光束断面形状の補正、
光束断面光強度の均一化、発散角制御などの機能を有す
る照明光学系１１２に入射する。この照明光学系１１２
は、第１フライアイレンズ１１３、第２フライアイレン
ズ１１４、無偏光状態の光束を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏
光のいずれか一方の偏光に５０％以上の効率で揃える機
能を有するＰ−Ｓ偏光変換器１１５を有して構成されて
いる。

【００１１】照明光学系１１２から射出された照明光
は、「Ｈ−ＰＤＬＣ」カラースイッチ１１６に所定の入
射角を有して入射する。照明光学系１１２を通過した光
束は、この例においては、主に図１６の紙面に平行な方
向に電気ベクトルが振動する偏光状態、つまり、「Ｈ−
ＰＤＬＣ」カラースイッチ１１６の反射面に対してＰ偏
光となっている。

【００１２】この「Ｈ−ＰＤＬＣ」カラースイッチ１１
６において、前述したように、Ｒ（赤色），Ｇ（緑
色），Ｂ（青色）の各色に対応したホログラム層に順次
電界が印可されることにより、入射した白色照明光より
各色成分が順次選択的に回折され反射される。

【００１３】「Ｈ−ＰＤＬＣ」カラースイッチ１０にお
いて反射された各色光は、結像光学系１１７により集光
され、１／２波長板１１８を透して、偏光性ビームスプ
リッタ１１９（以下、ＰＢＳという）に入射する。１／
２波長板１１８は、ＰＢＳ１１９の誘電体反射膜１２０
の膜特性に入射偏光方向を合わせるため、図１６の紙面
に平行なＰ偏光光をＳ偏光光に変換する。ＰＢＳ１１９
に入射したＳ偏光光は、誘電体反射膜１２０にて反射さ
れ、反射型空間光変調素子１２１に入射する。この反射
型空間光変調素子１２１は、結像光学系１１７を介し
て、第２フライアイレンズ１１４と共役な関係となされ
ている。

【００１４】反射型空間光変調素子１２１に入射した直
線偏光光は、この反射型空間光変調素子１２１の画素単
位で偏光状態を変調されて反射され、再び、ＰＢＳ１１
９の誘電体反射膜１２０に入射する。ここで、誘電体反
射膜１２０に対するＰ偏光成分のみが透過することによ
り検波がなされ、偏光変調が輝度変調に変換される。こ
のようにして輝度変調に変換された射出光束は、投影光
学系１２２により、スクリーン１２３上に投影され、反
射型空間光変調素子１２１の拡大像が結像される。

【００１５】ここで、「Ｈ−ＰＤＬＣ」カラースイッチ
１１６と反射型空間光変調素子１２１とは、同期して駆
動される。すなわち、反射型空間光変調素子１２１が、
「Ｈ−ＰＤＬＣ」カラースイッチ１１６が反射する色光
成分に対応するモノクロ画像を順次表示することによ
り、観察者は、各色成分の画像を積分して観察すること
になり、カラー画像を認識することができる。「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」カラースイッチ１１６における色切り替えの周
波数は、少なくとも、１フレーム、すなわち、１／６０
秒内に、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）が各１回
選択される周波数、すなわち、１８０Ｈｚ以上が望まし
い。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が、解決しよう
とする課題は、以下のものである。

【００１７】〔１〕従来のホログラムカラースイッチが
反射型であることによる問題点 （1）回折効率が十分に確保できる波長帯域が狭いこと 従来のホログラムカラースイッチにおいては、光源とし
て、自然光、あるいは、ハロゲンランプ、キセノンラン
プ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプなどを使
用した画像表示装置に用いる場合、光利用効率が非常に
低くなってしまうという問題がある。なお、これは、色
純度とは相反する性能である。

【００１８】屈折率変調型の体積ホログラムの場合、Ｑ
ファクターの値により多少の変動はあるが、屈折率変調
度０．０５、ホログラムの平均屈折率１．５２、厚さ１
５μｍのホログラムで、その回折効率の半値全幅（Full
Width Half Maximum（以下、ＦＷＨＭという。））す
なわち、回折効率がピークから１／２になる波長幅は、
１５ｎｍ程度と小さい。

【００１９】例えば、図１７に示すように、屈折率変調
度０．０５、厚さ１５μｍ、読出し光の入射角３０°、
再生光射出角０°、製造波長５３２ｎｍの反射型ホログ
ラムの回折効率の再生波長依存性においては、図１８に
示すように、回折効率のＦＷＨＭは、約１５ｎｍとなっ
ている。

【００２０】このため、放射波長帯域がブロードなラン
プ光源からの放射光を有効に照明光として使用するため
には、波長帯域の異なるホログラムを積層させて使用す
る必要がある。例えば、青色光用としては、４２０ｎｍ
乃至４３５ｎｍ、４３５ｎｍ乃至４５０ｎｍ、４５０ｎ
ｍ乃至４６５ｎｍをそれぞれ回折効率のＦＷＨＭとして
有する３枚程度のホログラムを積層して使用する必要が
ある。このような構成を採ることは、ホログラムの表面
反射による光利用効率の劣化、製造の煩雑化やコスト増
加を招来することとなる。

【００２１】（2）ＰＢＳ（偏光性ビームスプリッタ）
の機能を兼ねることができないこと 反射型空間光変調素子を用いた従来の投射型の画像表示
装置においては、図１６に示すように、反射型空間光変
調素子を照明するために、偏光性ビームスプリッタ（以
下ＰＢＳという。）を用いる必要がある。

【００２２】ところが、このＰＢＳには、以下のような
問題点がある。

【００２３】(I)ＰＢＳは、少なくとも反射型空間光変
調素子の一辺よりも長い辺を有する立方体形状を有する
ため、反射型空間光変調素子と投射光学系との距離、す
なわち、投射光学系のバックフォーカスが長くなる。投
射光学系のバックフォーカスが長いことは、装置構成の
大型化を招き、また、投射光学系をＦナンバの小さい明
るい光学系とすることを困難とする。投射光学系がＦナ
ンバの大きい暗い光学系であることは、光利用効率の低
下を招くこととなる。

【００２４】(II)ＰＢＳは、通常、硝子製であるため、
装置の重量増加が招来される。

【００２５】(III)ＰＢＳは、複屈折及び熱歪みを抑え
るために、良質の硝材により作製しなければならず、ま
た、Ｐ偏光とＳ偏光との分離のために誘電体多層膜を用
いているため、作製が困難であり、高価である。

【００２６】(IV)ＰＢＳは、偏光分離特性の入射光波長
依存性及び入射角度依存性が大きいため、高コントラス
ト、高均一性、高色再現性を有する画像表示装置を実現
することが困難である。

【００２７】なお、本件出願人は、先に、偏光選択性ホ
ログラム光学素子をＰＢＳの代替として用いて構成した
画像表示装置を提案している。この画像表示装置におい
て用いる偏光選択性ホログラム光学素子は、透過型ホロ
グラムであり、反射型ホログラムは使用することができ
ない。すなわち、従来の反射型のホログラムカラースイ
ッチでは、カラースイッチ機能と反射型画像表示素子を
照明するための偏光分離機能とを兼ね備えることはでき
ず、表示画像の高コントラスト化、装置構成の小型化、
軽量化、低コスト化を実現することはできなかった。

【００２８】〔２〕透過型ホログラムをカラースイッチ
として用いた場合の問題点 通常、透過型ホログラムの回折波長帯域は、反射型ホロ
グラムに比較して広く、例えば、ＦＷＨＭで１５０ｎｍ
程度に達する。このように回折波長帯域が広いことは、
表示画像の色再現性を高くできないことを意味してい
る。

【００２９】例えば、図１９に示すように、屈折率変調
度０．０５、ホログラムの平均屈折率１．５２、厚さ
５．５μｍ、読出し光の入射角５５°、再生光の射出角
１８０°、製造波長５３２ｎｍの透過型ホログラムの回
折効率の再生波長依存性においては、図２０に示すよう
に、回折効率のＦＷＨＭは、約１７０ｎｍに及んでい
る。

【００３０】透過型ホログラムにおいて回折効率のＦＷ
ＨＭを小さくするためには、ベンド角、すなわち、入射
角と回折角との差を大きくすればよい。ところが、例え
ば、回折効率の半値全幅を８０ｎｍ以下に減少させよう
とすると、図２１及び図２２に示すように、読出し光入
射角を８８°程度にする必要がある。しかしながら、ホ
ログラム素子に対して８８°もの入射角を有する照明光
は、該ホログラム素子における表面反射のため、該ホロ
グラム素子の素子内に対してほとんど入射しないことと
なる。

【００３１】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであり、偏光選択性ホログラム光学素子を
用いた画像表示素子であって、偏光選択性ホログラム光
学素子における回折波長帯域が充分に狭いことによって
良好な色再現性を実現しながらも、光利用効率が高く、
さらに、該偏光選択性ホログラム光学素子が偏光性ビー
ムスプリッタの機能も兼ねることにより、構成が小型
化、軽量化された画像表示素子を提供し、また、このよ
うな画像表示素子を有して構成された画像表示装置を提
供しようとするものである。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る画像表示素子は、回折効率の波長依存
性が互いに異なる複数の回折効率可変ホログラム層を有
しこれら回折効率可変ホログラム層が一対の基板とこれ
ら一対の基板間において該基板の主面部に沿う方向に順
次積層された屈折率異方性が互いに異なる状態をとりう
る第１の領域と第２の領域とを有するものであって一方
の基板を介して照明光が入射される透過型の偏光選択性
ホログラム光学素子と、この偏光選択性ホログラム光学
素子の各回折効率可変ホログラム層の第１の領域及び／
又は第２の領域に電界を印可することにより該第１の領
域及び第２の領域のうち少なくとも一方の屈折率異方性
を変化させる該電界印可手段と、この電界印加手段を制
御し偏光選択性ホログラム光学素子における回折波長帯
域の切り替えを行う偏光選択性ホログラム光学素子駆動
手段と、偏光選択性ホログラム光学素子により順次選択
的に回折される照明光が入射されこの照明光に含まれる
各色光の偏光状態を該色光の選択に同期して変調する反
射型空間光変調素子と、入力される画像信号を処理しこ
の処理結果に基づいて反射型空間光変調素子を駆動して
この反射型空間光変調素子に入射される各色光に対応し
たモノクロ画像表示を行わせる反射型空間光変調素子駆
動手段とを備えている。

【００３３】そして、この画像表示素子においては、偏
光選択性ホログラム光学素子は、照明光が、該照明光が
入射される基板表面の法線に対して３０°以上９０°未
満の入射角にて入射され、回折効率を電界印可手段によ
り制御されつつ、入射された照明光のＰ偏光成分、また
は、Ｓ偏光成分を反射型空間光変調素子に向けて回折さ
せるとともに、該反射型空間光変調素子において位相変
調されて再入射する照明光のうち、一回目の入射におい
て回折させた偏光成分と直交する偏光成分に対する回折
効率が１０％以下であることによりこの偏光成分の７０
％以上をそのまま透過させることを特徴とするものであ
る。

【００３４】また、本発明に係る画像表示素子は、上述
の画像表示素子において、反射型空間光変調素子に代え
て、透過型空間光変調素子を備えることとし、偏光選択
性ホログラム光学素子は、回折効率、または、透過効率
を電界印加手段により制御されつつ、照明光のＰ偏光成
分、または、Ｓ偏光成分を透過型空間光変調素子に向け
て回折させ、または、透過させることを特徴とするもの
である。

【００３５】そして、本発明に係る画像表示装置は、上
述のいずれかの画像表示素子と、照明光を発する照明光
源と、この照明光源が発した照明光を画像表示素子の偏
光選択性ホログラム光学素子に導く照明光学系と、空間
光変調素子を経た照明光をスクリーン上に投射して結像
させる投射光学系とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像表示素子
及び画像表示装置の具体的な実施の形態について図面を
参照しながら説明する。

【００３７】〔１〕反射型空間光変調素子を用いた投射
型の画像表示装置 本発明に係る画像表示装置は、本発明に係る画像表示素
子を含んで構成されるものであって、反射型空間光変調
素子と、透過型の偏光選択性ホログラムカラースイッチ
とを有して、投射型の画像表示装置として構成される。

【００３８】（１）偏光選択性ホログラムカラースイッ
チの実施の形態 まず、この実施の形態において使用される透過型の偏光
選択性ホログラムカラースイッチの構造及び製造プロセ
スを、図１を参照しなががら説明する。

【００３９】この透過型の偏光選択性ホログラムカラー
スイッチには、高分子分散液晶（以下、ＰＤＬＣとい
う。）を材料とした液晶パネルに、レーザ光線による干
渉縞を露光することによりホログラムを形成したホログ
ラフィックＰＤＬＣパネル（以下、Ｈ−ＰＤＬＣパネル
という。）を用いている。

【００４０】まず、光重合を起こす前の高分子（以下、
プレポリマという。）、ネマチック液晶、開始剤、色素
などが混合されたＰＤＬＣ１を、それぞれに透明電極２
が形成された一対の硝子基板３，３間に挟み込む。この
とき、ネマチック液晶の重量割合は、全体の３０％程度
とする。また、このＰＤＬＣの層厚（以下、セルギャッ
プという。）は、２μｍ乃至１５μｍ程度の範囲で、偏
光選択性ホログラム光学素子の仕様にあわせて最適値を
選ぶ。

【００４１】次に、このＰＤＬＣパネルに干渉縞を記録
するため、図示しないレーザ光源からの物体光４及び参
照光５をＰＤＬＣパネルに照射し、これらの干渉による
光の強弱（Ａ）を発生させる。このとき、干渉縞の明る
いところ、すなわち、光子のエネルギーが大きい場所で
は、そのエネルギーにより、ＰＤＬＣ中のプレポリマが
光重合を起こしポリマ化する。このため、プレポリマが
周辺部から次々に供給され、結果的に、ポリマ化したプ
レポリマが密な領域と疎の領域とに分かれる。プレポリ
マが疎の領域では、ネマテック液晶の濃度が高くなり、
こうして、高分子領域６と液晶領域７の２つの領域が形
成される。

【００４２】ところで、前述のようにして製造されたＰ
ＤＬＣパネルの高分子領域６は、屈折率に関し等方的
で、その値は、たとえば１．５となされている。一方、
ＰＤＬＣパネルの液晶領域７では、ネマテック液晶分子
８がその光軸を高分子領域６との境界面に対して略々垂
直として並んでいる。そのため、この液晶領域７では、
屈折率が、入射偏光方位依存性を有しており、この場合
常光線となるのは、ＰＤＬＣパネルの光線入射面９に入
射する再生光５について考えた場合、Ｓ偏光成分であ
る。

【００４３】そして、この液晶領域７の常光線屈折率ｎ
loを高分子領域６の屈折率ｎpに略々等しい状態、例え
ば、屈折率差が０．０１未満である状態とすれば、入射
Ｓ偏光成分に対する屈折率の変調は極小さく、回折現象
はほとんど生じない。

【００４４】一般に、ネマチック液晶の常光線屈折率ｎ
loと異常光線屈折率ｎleとの差Δｎは、０．１乃至０．
２程度であるため、入射方向が等しい再生光５の場合で
も、そのＰ偏光成分は、高分子領域６と液晶領域７との
間に屈折率差を生じ、位相変調型ホログラムとして機能
し、回折効果を示す。これが、ＰＤＬＣパネルを用いた
偏光選択性ホログラム光学素子（Ｈ−ＰＤＬＣパネル）
の透明電極２，２間に電圧を印可しない場合の動作原理
である。

【００４５】次に、図２に示すように、このＨ−ＰＤＬ
Ｃパネルの透明電極２，２間に電圧を印加した場合の動
作について説明する。透明電極２，２間には、スイッチ
１０を介して、電源１１が接続されている。スイッチ１
０を閉成することにより、透明電極２，２間には、電源
１１による電圧が印加される。このようにして透明電極
２，２に適当な電圧を印可し、Ｈ−ＰＤＬＣパネルの内
部の材料に電界が加わると、誘電率異方性を有する液晶
分子８は、その電圧に応じた角度だけ、光軸を電界方向
に揃えるように方向を変えられる。そして、入射照明光
５に対して液晶分子８の光軸方向をおおよそ揃えること
により、入射照明光５の偏光方向に関わらず、回折を起
こさないように制御することが可能となる。

【００４６】上述のような原理により、入射照明光５の
うちの一方向の偏光成分を回折する状態及び入射照明光
５の全方向の偏光成分を回折しない状態の２つの状態に
切り替える動作が可能となる。このＨ−ＰＤＬＣパネル
を、図３に示すように、赤色光回折用Ｈ−ＰＤＬＣ１２
Ｒ、緑色光回折用Ｈ−ＰＤＬＣ１２Ｇ、青色光回折用Ｈ
−ＰＤＬＣ１２Ｂとして構成し、積層させることによ
り、ホログラムカラースイッチを構成することができ
る。

【００４７】（２）偏光選択性ホログラムカラースイッ
チの他の実施の形態 本発明に係る画像表示素子におけるＨ−ＰＤＬＣパネル
は、上述したような構成のものに限定されず、以下に示
す構成のものとしてもよい。すなわち、図４に示すよう
に、まず、プレポリマ（光重合を起こす前の高分子）、
ネマチック液晶、開始剤、色素などが混合されたＰＤＬ
Ｃ１を、それぞれに透明電極２が形成された一対の硝子
基板３，３間に挟み込む。このとき、ネマチック液晶の
重量割合は、全体の３０％程度とする。また、このＰＤ
ＬＣの層厚（セルギャップ）は、２μｍ乃至１５μｍ程
度の範囲で、偏光選択性ホログラム光学素子の仕様にあ
わせて最適値を選ぶ。

【００４８】次に、このＰＤＬＣパネルに干渉縞を記録
するため、図示しないレーザ光源からの物体光４及び参
照光５をＰＤＬＣパネルに照射し、これらの干渉による
光の強弱（Ａ）を発生させる。このとき、干渉縞の明る
いところ、すなわち、光子のエネルギーが大きい場所で
は、そのエネルギーにより、ＰＤＬＣ中のプレポリマが
光重合を起こしポリマ化する。このため、プレポリマが
周辺部から次々に供給され、結果的に、ポリマ化したプ
レポリマが密な領域と疎の領域とに分かれる。プレポリ
マが疎の領域では、ネマテック液晶の濃度が高くなり、
こうして、高分子領域６と液晶領域７の２つの領域が形
成される。

【００４９】ところで、前述のようにして製造されたＰ
ＤＬＣパネルの高分子領域６は、屈折率に関し等方的
で、その値は、たとえば１．５となされている。一方、
ＰＤＬＣパネルの液晶領域７では、ネマテック液晶分子
８がその光軸を高分子領域６との境界面及び硝子基板３
に対して略平行として並んでいる。そのため、この液晶
領域７では、屈折率が、入射偏光方位依存性を有してお
り、この場合常光線となるのは、ＰＤＬＣパネルの光線
入射面９に入射する再生光５について考えた場合、Ｐ偏
光成分である。

【００５０】そして、この液晶領域７の常光線屈折率ｎ
loを高分子領域６の屈折率ｎpに略々等しい状態、例え
ば、屈折率差が０．０１未満である状態とすれば、入射
Ｐ偏光成分に対する屈折率の変調は極小さく、回折現象
をほとんど生じない。

【００５１】一般に、ネマチック液晶の常光線屈折率ｎ
loと異常光線屈折率ｎleとの差Δｎは、０．１乃至０．
２程度はあるため、入射方向が等しい再生光５の場合で
も、そのＳ偏光成分は、高分子領域６と液晶領域７との
間に屈折率差を生じ、位相変調型ホログラムとして機能
し、回折効果を示す。これが、ＰＤＬＣパネルを用いた
偏光選択性ホログラム光学素子（Ｈ−ＰＤＬＣパネル）
の透明電極２，２間に電圧を印可しない場合の動作原理
である。

【００５２】次に、図５に示すように、このＨ−ＰＤＬ
Ｃパネルの透明電極２，２間に電圧を印加した場合の動
作について説明する。透明電極２，２間には、スイッチ
１０を介して、電源１１が接続されている。スイッチ１
０を閉成することにより、透明電極２，２間には、電源
１１による電圧が印加される。このようにして透明電極
２，２に適当な電圧を印可し、Ｈ−ＰＤＬＣパネルの内
部の材料に電界が加わると、誘電率異方性を有する液晶
分子８は、その電圧に応じた角度だけ、光軸を電界方向
に揃えるように方向を変えられる。そして、入射照明光
５に対して液晶分子８の光軸方向をおおよそ揃えること
により、入射照明光５の偏光方向に関わらず、回折を起
こさないように制御することが可能となる。

【００５３】上述のような原理により、入射照明光５の
うちの一方向の偏光成分を回折する状態及び入射照明光
５の全方向の偏光成分を回折しない状態の２つの状態に
切り替える動作が可能となる。このＨ−ＰＤＬＣパネル
を、赤色光回折用Ｈ−ＰＤＬＣ、緑色光回折用Ｈ−ＰＤ
ＬＣ、青色光回折用Ｈ−ＰＤＬＣとして構成し、積層さ
せることにより、ホログラムカラースイッチを構成する
ことができる。

【００５４】（３）入射側カップリングプリズムについ
て ところで、前述したように、透過型ホログラムの回折波
長帯域を１００ｎｍ以下としてカラースイッチを構成す
るためには、ベンド角を、例えば、８０°以上というよ
うに、大きくする必要がある。すなわち、このホログラ
ムカラースイッチには、照明光が、該照明光が入射され
る硝子基板表面の法線に対して３０°以上９０°未満の
入射角にて入射される。

【００５５】ところが、このようにベンド角を大きくし
た場合、ホログラムの表面反射による透過率の劣化や、
斜め入射、あるいは、斜め出射に伴う光束径投影面積の
減少による光利用効率の劣化が問題となる。

【００５６】この問題は、入射側カップリングプリズム
を、ホログラムに光学的に密着接合させて配設すること
により解決することができる。すなわち、図６に示すよ
うに、入射側カップリングプリズム１３は、積層され光
学的に接合された赤色光回折用Ｈ−ＰＤＬＣパネル１２
Ｒ、緑色光回折用Ｈ−ＰＤＬＣパネル１２Ｇ、青色光回
折用Ｈ−ＰＤＬＣパネル１２Ｂの照明光５が入射される
最上層の硝子基板３に光学的に密着されて接合されてい
る。

【００５７】この入射側カップリングプリズム１３は、
照明光５が略垂直に入射される入射光学面１４を有して
いる。この入射光学面１４より入射した照明光５は、屈
折することなく、そのまま赤色光回折用Ｈ−ＰＤＬＣパ
ネル１２Ｒに入射する。この入射側カップリングプリズ
ム１３の入射光学面１４の傾き角θを５５°とすると、
赤色光回折用Ｈ−ＰＤＬＣパネル１２Ｒのホログラム層
にも、照明光５は、略々同様の入射角で入射することと
なる。これは、仮に入射側カップリングプリズム１３が
無い場合には、実現することのできない大きな入射角で
ある。この実施の形態におけるホログラムカラースイッ
チの出射角は約０°となっているため、ホログラム媒体
中での実効的なベンド角は、５５°となる。

【００５８】この程度のベンド角が確保されると、屈折
率変調度０．０５、ホログラムの平均屈折率１．５２、
厚さ５．５μｍ、製造波長５３２ｎｍの透過型ホログラ
ムの回折効率のＦＷＨＭは、図２１及び図２２に示すよ
うに、７０ｎｍ以下とすることができる。

【００５９】したがって、各色光回折用Ｈ−ＰＤＬＣパ
ネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに対して、ホログラムカラ
ースイッチ駆動回路１５により、順次的に電圧を印可す
ることにより、入射照明光５に含まれる、赤色光成分、
緑色光成分、青色光成分を時分割的に回折させることが
できる。この実施の形態にて使用されているＨ−ＰＤＬ
Ｃの構造は、図１に示したようなものであるから、入射
照明光５のうちのＰ偏光成分のみが回折される。

【００６０】（４）反射型空間光変調素子を用いた画像
表示装置の実施の形態 そして、このような偏光選択性ホログラムカラースイッ
チと、反射型空間光変調素子とを用いることにより、図
７に示すように、投射型の画像表示装置を構成すること
ができる。この画像表示装置においては、照明光源１６
ａより放射された照明光は、光束断面形状の補正、光束
断面光強度の均一化、発散角制御などの機能を有する照
明光学系１６ｂに入射する。この照明光学系１６ｂは、
図示しない偏光変換手段を含んでおり、この実施の形態
の場合においては、偏光選択性ホログラムカラースイッ
チ１２への入射光がＰ偏光光となるように、Ｓ偏光成分
の照明光の一部をその偏光方位を９０°回転させること
によりＰ偏光光に変換して光利用効率を向上させる。

【００６１】照明光学系１６ｂを通過した照明光は、次
に、青色光を反射する青色光用ダイクロイックミラー１
７Ｇを透過し、緑色光を反射する緑色光用ダイクロイッ
クミラー１７Ｇを透過し、赤色光を反射する赤色光用ダ
イクロイックミラー１７Ｒに達する。これら各ダイクロ
イックミラー１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒは、照明光源１６
ａからの照明光の波長帯域のうちの一部分を反射するこ
とにより、照明光のバンドパス機能を果たす。これら各
ダイクロイックミラー１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒにおいて
反射された青色光、緑色光、赤色光は、それぞれ入射側
カップリングプリズム１３を介して、偏光選択性ホログ
ラムカラースイッチ１２に入射する。なお、偏光選択性
ホログラムカラースイッチ１２における回折効率の波長
依存性を考慮して、赤色光用ダイクロイックミラー１７
Ｒを最も後段に配置し、偏光選択性ホログラムカラース
イッチ１２への入射角度を大きくしている。

【００６２】入射側カップリングプリズム１３の照明光
が入射される入射光学面１４には、コントラストを向上
させるためにＰ偏光光を選択的に透過させる偏光板１８
が設けられている。すなわち、各ダイクロイックミラー
１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒにおいて反射された青色光、緑
色光、赤色光は、それぞれ偏光板１８を経て入射光学面
１４より入射側カップリングプリズム１３に入射し、さ
らに、この入射側カップリングプリズム１３に光学的に
接合された偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２に
入射する。この偏光選択性ホログラムカラースイッチ１
２においては、前述したように、時分割的に所定の色の
光のＰ偏光成分のみが回折され、この偏光選択性ホログ
ラムカラースイッチ１２より略々垂直に出射され、反射
型空間光変調素子１９に入射する。

【００６３】一方、偏光選択性ホログラムカラースイッ
チ１２において回折されない色の光及び回折される色の
光のＳ偏光成分は、この偏光選択性ホログラムカラース
イッチ１２において回折されずに、入射角度を保ったま
ま直進する。この実施の形態の場合、偏光選択性ホログ
ラムカラースイッチ１２に対する照明光の入射角は約５
５°となっているため、この光線は、偏光選択性ホログ
ラムカラースイッチ１２の出射側の硝子基板３と空気と
の界面（内面）において全反射され、偏光選択性ホログ
ラムカラースイッチ１２から射出することはなく、反射
型空間光変調素子１９に到達することもない。この光線
は、入射側カップリングプリズム１３の入射面の反対側
に設けられた光吸収面２０において減衰（吸収）され
る。

【００６４】この実施の形態において、反射型空間光変
調素子１９としては、反射型ＴＮ液晶パネルが用いられ
ている。この反射型空間光変調素子１９に入射した照明
光のＰ偏光成分は、反射型空間光変調素子１９の各画素
のスイッチング状態に応じて、Ｐ偏光状態のまま反射さ
れる（黒表示）か、あるいは、Ｓ偏光成分を有する偏光
状態に変調されて反射される（白表示）。

【００６５】反射型空間光変調素子１９においてそのま
ま反射されたＰ偏光成分は、再び、偏光選択性ホログラ
ムカラースイッチ１２において回折され、入射側カップ
リングプリズム１３の入射光学面１４より射出し、偏光
板１８側に戻る。そして、反射型空間光変調素子１９に
おいて変調されて反射されたＳ偏光成分は、偏光選択性
ホログラムカラースイッチ１２において回折されること
なく透過し、偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２
の硝子基板３に平行な入射側カップリングプリズム１３
の出射光学面２１より射出する。入射側カップリングプ
リズム１３の出射光学面２１より出射したＳ偏光成分
は、この出射光学面２１に接合されたＳ偏光成分のみを
選択的に透過させる偏光板２２を経て、投射光学系２３
に入射し、この投射光学系２３により、スクリーン２４
上に投影される。このようにして、スクリーン２４上に
は、反射型空間光変調素子１９が表示する光学像が拡大
投影される。

【００６６】また、この画像表示装置においては、偏光
選択性ホログラムカラースイッチ１２及び反射型空間光
変調素子１９は、入力される映像信号に応じて同期して
駆動される。すなわち、入力部２５より入力された映像
信号は、入力された映像信号を処理する信号処理回路２
６において処理され、システムコントローラ２７に入力
される。システムコントローラ２７は、偏光選択性ホロ
グラムカラースイッチ１２及び反射型空間光変調素子１
９を制御するための制御信号及び同期信号などを生成
し、それぞれを偏光選択性ホログラム光学素子駆動回路
１５及び空間光変調素子駆動回路２８に送る。偏光選択
性ホログラムカラースイッチ１２及び反射型空間光変調
素子１９は、偏光選択性ホログラム光学素子駆動回路１
５及び空間光変調素子駆動回路２８による制御に基づ
き、映像信号を正しく再生するよう同期して駆動され
る。偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２及び反射
型空間光変調素子１９の駆動のタイミングは、図８に示
すように、例えば、１フレーム（１／６０秒）の間に、
Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）各色の順に２回ず
つの表示を行うようになっており、サブフレームの周波
数は３６０Ｈｚとなっている。

【００６７】（５）反射型空間光変調素子を用いた画像
表示装置の他の実施の形態 また、本発明に係る画像表示装置は、図９に示すよう
に、偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２の出射面
に楔状のプリズム３６を取付けることにより、偏光選択
性ホログラムカラースイッチ１２において回折されない
照明光を外方側に逃がす構成としてもよい。

【００６８】すなわち、この画像表示装置において、照
明光源１６ａより放射された照明光は、光束断面形状の
補正、光束断面光強度の均一化、発散角制御などの機能
を有する照明光学系１６ｂに入射する。この照明光学系
１６ｂは、図示しない偏光変換手段を含んでおり、この
実施の形態の場合においては、偏光選択性ホログラムカ
ラースイッチ１２への入射光がＰ偏光光となるように、
Ｓ偏光成分の照明光の一部をその偏光方位を９０°回転
させることによりＰ偏光光に変換して光利用効率を向上
させる。

【００６９】照明光学系１６ｂを通過した照明光は、次
に、青色光を反射する青色光用ダイクロイックミラー１
７Ｇを透過し、緑色光を反射する緑色光用ダイクロイッ
クミラー１７Ｇを透過し、赤色光を反射する赤色光用ダ
イクロイックミラー１７Ｒに達する。これら各ダイクロ
イックミラー１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒは、照明光源１６
ａからの照明光の波長帯域のうちの一部分を反射するこ
とにより、照明光のバンドパス機能を果たす。これら各
ダイクロイックミラー１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒにおいて
反射された青色光、緑色光、赤色光は、それぞれ入射側
カップリングプリズム１３を介して、偏光選択性ホログ
ラムカラースイッチ１２に入射する。なお、偏光選択性
ホログラムカラースイッチ１２における回折効率の波長
依存性を考慮して、赤色光用ダイクロイックミラー１７
Ｒを最も後段に配置し、偏光選択性ホログラムカラース
イッチ１２への入射角度を大きくしている。

【００７０】入射側カップリングプリズム１３の照明光
が入射される入射光学面１４には、コントラストを向上
させるためにＰ偏光光を選択的に透過させる偏光板１８
が設けられている。すなわち、各ダイクロイックミラー
１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒにおいて反射された青色光、緑
色光、赤色光は、それぞれ偏光板１８を経て入射光学面
１４より入射側カップリングプリズム１３に入射し、さ
らに、この入射側カップリングプリズム１３に光学的に
接合された偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２に
入射する。この偏光選択性ホログラムカラースイッチ１
２においては、前述したように、時分割的に所定の色の
光のＰ偏光成分のみが回折され、この偏光選択性ホログ
ラムカラースイッチ１２より略々垂直に出射される。

【００７１】このＰ偏光成分は、偏光選択性ホログラム
カラースイッチ１２に光学的に密着接合された楔状のプ
リズム３６及びこのプリズム３６の光線出射面３７と平
行な光線入射面３９を有する補正用プリズム３８を経
て、反射型空間光変調素子１９に入射する。なお、プリ
ズム３６の光線出射面３７と補正用プリズム３８の光線
入射面３９との間は、空気層となっている。

【００７２】一方、偏光選択性ホログラムカラースイッ
チ１２において回折されない色の光及び回折される色の
光のＳ偏光成分は、この偏光選択性ホログラムカラース
イッチ１２において回折されずに、入射角度を保ったま
ま直進する。この実施の形態の場合、偏光選択性ホログ
ラムカラースイッチ１２に対する照明光の入射角は約４
０°となっており、偏光選択性ホログラムカラースイッ
チ１２に光学的に密着接合された楔状のプリズム３６の
光線出射面３７に対する入射角は、約５０°に設定され
ている。したがって、この光線は、プリズム３６の光線
出射面３７と空気との界面にて全反射され、プリズム３
６の光線出射面３７から出射することはなく、反射型空
間光変調素子１９に到達することはない。

【００７３】この実施の形態において、反射型空間光変
調素子１９としては、反射型ＴＮ液晶パネルが用いられ
ている。この反射型空間光変調素子１９に入射した照明
光のＰ偏光成分は、反射型空間光変調素子１９の各画素
のスイッチング状態に応じて、Ｐ偏光状態のまま反射さ
れる（黒表示）か、あるいは、Ｓ偏光成分を有する偏光
状態に変調されて反射される（白表示）。

【００７４】反射型空間光変調素子１９においてそのま
ま反射されたＰ偏光成分は、再び、偏光選択性ホログラ
ムカラースイッチ１２において回折され、入射側カップ
リングプリズム１３の入射光学面１４より射出し、偏光
板１８側に戻る。そして、反射型空間光変調素子１９に
おいて変調されて反射されたＳ偏光成分は、偏光選択性
ホログラムカラースイッチ１２において回折されること
なく透過し、偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２
の硝子基板３に平行な入射側カップリングプリズム１３
の出射光学面２１より射出する。入射側カップリングプ
リズム１３の出射光学面２１より出射したＳ偏光成分
は、この出射光学面２１に接合されたＳ偏光成分のみを
選択的に透過させる偏光板２２を経て、投射光学系２３
に入射し、この投射光学系２３により、スクリーン２４
上に投影される。このようにして、スクリーン２４上に
は、反射型空間光変調素子１９が表示する光学像が拡大
投影される。

【００７５】また、この画像表示装置においては、偏光
選択性ホログラムカラースイッチ１２及び反射型空間光
変調素子１９は、入力される映像信号に応じて同期して
駆動される。すなわち、入力部２５より入力された映像
信号は、入力された映像信号を処理する信号処理回路２
６において処理され、システムコントローラ２７に入力
される。システムコントローラ２７は、偏光選択性ホロ
グラムカラースイッチ１２及び反射型空間光変調素子１
９を制御するための制御信号及び同期信号などを生成
し、それぞれを偏光選択性ホログラム光学素子駆動回路
１５及び空間光変調素子駆動回路２８に送る。偏光選択
性ホログラムカラースイッチ１２及び反射型空間光変調
素子１９は、偏光選択性ホログラム光学素子駆動回路１
５及び空間光変調素子駆動回路２８による制御に基づ
き、映像信号を正しく再生するよう同期して駆動され
る。偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２及び反射
型空間光変調素子１９の駆動のタイミングは、図８に示
すように、例えば、１フレーム（１／６０秒）の間に、
Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）各色の順に２回ず
つの表示を行うようになっており、サブフレームの周波
数は３６０Ｈｚとなっている。

【００７６】〔２〕透過型空間光変調素子を用いた投射
型の画像表示装置 （１）透過型空間光変調素子を用いた画像表示装置の実
施の形態 本発明に係る画像表示装置は、図１０に示すように、偏
光選択性ホログラムカラースイッチ１２と、透過型空間
光変調素子３５とを用いて、投射型の画像表示装置とし
て構成することもできる。

【００７７】この実施の形態においては、透過型空間光
変調素子３５として高温ポリシリコン液晶パネルを、偏
光選択性ホログラムカラースイッチ１２としては、前述
した画像表示装置と同様に、ホログラフイックＰＤＬＣ
パネルを用いている。透過型偏光選択性ホログラムカラ
ースイッチの動作原理は、前述のものと同様である。

【００７８】この画像表示装置においては、照明光源１
６ａより放射された照明光は、光束断面形状の補正、光
束断面光強度の均一化、発散角制御などの機能を有する
照明光学系１６ｂに入射する。この照明光学系１６ｂ
は、図示しない偏光変換手段を含んでいる。この偏光変
換手段は、この実施の形態においては、偏光選択性ホロ
グラムカラースイッチ１２への入射光がＰ偏光光となる
ように、Ｓ偏光成分の照明光の一部の偏光方位を９０°
回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効率を
向上させている。

【００７９】照明光学系１６ｂを通過した照明光は、バ
ンドパスフィルター２９に入射し、波長帯域のうちの一
部の帯域のみが透過される。すなわち、このバンドパス
フィルター２９は、照明光に対してバンドパス機能を果
たす。

【００８０】次に、この照明光は、偏光選択性ホログラ
ムカラースイッチ１２に略々垂直に入射する。この偏光
選択性ホログラムカラースイッチ１２において、前述の
ように、所定の色成分のＰ偏光成分のみが回折され、こ
の偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２の出射面に
光学的に接合された出射側カップリングプリズム３０に
入射面３１を介して斜めに入射する。出射側カップリン
グプリズム３０に斜めに入射した回折光は、入射面３１
に対して傾斜された光学面３３より、この光学面３３に
対して略々垂直に出射される。

【００８１】一方、偏光選択性ホログラムカラースイッ
チ１２において回折されない色成分光及び回折される色
成分のＳ偏光成分は、偏光選択性ホログラムカラースイ
ッチ１２において回折されず、そのまま直進して、出射
側カップリングプリズム３０の入射面３１に略々垂直に
該出射側カップリングプリズム３０に入射する。このよ
うに偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２において
回折されなかった照明光の成分は、出射側カップリング
プリズム３０において入射面３１に対向して設けられた
光吸収面３２において減衰（吸収）される。

【００８２】出射側カップリングプリズム３０の光学面
３３より射出した照明光は、集光レンズ３４を経て、透
過型空間光変調素子３５に入射する。この透過型空間光
変調素子３５に入射する照明光は、ほとんどがＰ偏光成
分であるため、透過型空間光変調素子３５の照明光入射
側に設けられた偏光板を熱劣化させることがなく、装置
の信頼性を損なうことがなく、また、冷却手段などが不
要であるため、装置構成の簡素化や低コスト化を実現す
ることができる。透過型空間光変調素子３５に入射した
照明光は、各画素ごとに輝度変調され、投射光学系２３
によりスクリーン２４に投影される。このようにして、
透過型空間光変調素子３５上に表示された光学像がスク
リーン２４上に拡大投影される。

【００８３】また、この画像表示装置においては、偏光
選択性ホログラムカラースイッチ１２及び透過型空間光
変調素子３５は、入力される映像信号に応じて同期して
駆動される。すなわち、入力部２５より入力された映像
信号は、入力された映像信号を処理する信号処理回路２
６において処理され、システムコントローラ２７に入力
される。システムコントローラ２７は、偏光選択性ホロ
グラムカラースイッチ１２及び透過型空間光変調素子３
５を制御するための制御信号及び同期信号などを生成
し、それぞれを偏光選択性ホログラム光学素子駆動回路
１５及び空間光変調素子駆動回路２８に送る。偏光選択
性ホログラムカラースイッチ１２及び透過型空間光変調
素子３５は、偏光選択性ホログラム光学素子駆動回路１
５及び空間光変調素子駆動回路２８による制御に基づ
き、映像信号を正しく再生するよう同期して駆動され
る。偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２及び透過
型空間光変調素子３５の駆動のタイミングは、図１１に
示すように、例えば、１フレーム（１／６０秒）の間
に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）各色の順に１
回ずつの表示を行うようになっており、サブフレームの
周波数は１８０Ｈｚとなっている。

【００８４】（２）透過型空間光変調素子を用いた画像
表示装置の他の実施の形態 また、本発明に係る画像表示装置は、図１２に示すよう
に、偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２と、透過
型空間光変調素子３５とを用いるとともに、偏光選択性
ホログラムカラースイッチ１２に光学的に密着接合させ
た入射側カップリングプリズム１３を用いて、投射型の
画像表示装置として構成することもできる。

【００８５】この実施の形態においては、透過型空間光
変調素子３５として高温ポリシリコン液晶パネルを、偏
光選択性ホログラムカラースイッチ１２としては、前述
した画像表示装置と同様に、ホログラフイックＰＤＬＣ
パネルを用いている。透過型偏光選択性ホログラムカラ
ースイッチの動作原理は、前述のものと同様である。

【００８６】この画像表示装置においては、照明光源１
６ａより放射された照明光は、光束断面形状の補正、光
束断面光強度の均一化、発散角制御などの機能を有する
照明光学系１６ｂに入射する。この照明光学系１６ｂ
は、図示しない偏光変換手段を含んでいる。この偏光変
換手段は、この実施の形態においては、偏光選択性ホロ
グラムカラースイッチ１２への入射光がＰ偏光光となる
ように、Ｓ偏光成分の照明光の一部の偏光方位を９０°
回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効率を
向上させている。

【００８７】照明光学系１６ｂを通過した照明光は、バ
ンドパスフィルター２９に入射し、波長帯域のうちの一
部の帯域のみが透過される。すなわち、このバンドパス
フィルター２９は、照明光に対してバンドパス機能を果
たす。

【００８８】次に、この照明光は、入射側カップリング
プリズム１３の入射光学面１４より該入射側カップリン
グプリズム１３に入射し、さらに、この入射側カップリ
ングプリズム１３に光学的に接合された偏光選択性ホロ
グラムカラースイッチ１２に入射する。この偏光選択性
ホログラムカラースイッチ１２においては、前述したよ
うに、時分割的に所定の色の光のＰ偏光成分のみが回折
され、この偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２よ
り略々垂直に出射される。

【００８９】一方、偏光選択性ホログラムカラースイッ
チ１２において回折されない色成分光及び回折される色
成分のＳ偏光成分は、偏光選択性ホログラムカラースイ
ッチ１２において回折されず、そのまま直進して、偏光
選択性ホログラムカラースイッチ１２に対して傾斜して
出射される。

【００９０】偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２
から略々垂直に出射された照明光は、集光レンズ３４を
経て、透過型空間光変調素子３５に入射する。この透過
型空間光変調素子３５に入射する照明光は、ほとんどが
Ｐ偏光成分であるため、透過型空間光変調素子３５の照
明光入射側に設けられた偏光板を熱劣化させることがな
く、装置の信頼性を損なうことがなく、また、冷却手段
などが不要であるため、装置構成の簡素化や低コスト化
を実現することができる。透過型空間光変調素子３５に
入射した照明光は、各画素ごとに輝度変調され、投射光
学系２３によりスクリーン２４に投影される。このよう
にして、透過型空間光変調素子３５上に表示された光学
像がスクリーン２４上に拡大投影される。

【００９１】また、この画像表示装置においては、偏光
選択性ホログラムカラースイッチ１２及び透過型空間光
変調素子３５は、入力される映像信号に応じて同期して
駆動される。すなわち、入力部２５より入力された映像
信号は、入力された映像信号を処理する信号処理回路２
６において処理され、システムコントローラ２７に入力
される。システムコントローラ２７は、偏光選択性ホロ
グラムカラースイッチ１２及び透過型空間光変調素子３
５を制御するための制御信号及び同期信号などを生成
し、それぞれを偏光選択性ホログラム光学素子駆動回路
１５及び空間光変調素子駆動回路２８に送る。偏光選択
性ホログラムカラースイッチ１２及び透過型空間光変調
素子３５は、偏光選択性ホログラム光学素子駆動回路１
５及び空間光変調素子駆動回路２８による制御に基づ
き、映像信号を正しく再生するよう同期して駆動され
る。偏光選択性ホログラムカラースイッチ１２及び透過
型空間光変調素子３５の駆動のタイミングは、図１１に
示すように、例えば、１フレーム（１／６０秒）の間
に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）各色の順に１
回ずつの表示を行うようになっており、サブフレームの
周波数は１８０Ｈｚとなっている。

【００９２】なお、図１３に示すように、照明光整形用
プリズム３０を追加して、偏光選択性ホログラムカラー
スイッチ１２の回折光の代わりに透過光を透過型空間光
変調素子３５の照明光として用いてもよい。

【００９３】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る画像表示素
子及び画像表示装置においては、透過型の偏光選択性ホ
ログラム光学素子を用いて、反射型ホログラム光学素子
を用いる場合に比較して同程度の回折効率の半値全幅を
有しながら、ホログラム積層枚数の少ないの偏光選択性
ホログラムカラースイッチを実現している。

【００９４】また、この偏光選択性ホログラムカラース
イッチにおいては、回折効果の有無が偏光依存性を有し
ていることにより、空間光変調素子に入射させる照明光
の偏光度を向上させ、表示画像のコントラストを改善す
ることができる。

【００９５】そして、偏光選択性ホログラムカラースイ
ッチにて回折された偏光光を照明光として反射型空間光
変調素子に入射させ、この反射型空間光変調素子からの
変調光を再び偏光選択性ホログラムカラースイッチに入
射させることにより、偏光検波をすることができるの
で、偏光選択性ホログラムカラースイッチは、カラース
イッチの機能のみならず、偏光性ビームスプリッタの機
能をも有することとなる。

【００９６】すなわち、本発明は、偏光選択性ホログラ
ム光学素子を用いた画像表示素子であって、偏光選択性
ホログラム光学素子における回折波長帯域が充分に狭い
ことによって良好な色再現性を実現しながらも、光利用
効率が高く、さらに、該偏光選択性ホログラム光学素子
が偏光性ビームスプリッタの機能も兼ねることにより、
構成が小型化、軽量化された画像表示素子を提供し、ま
た、このような画像表示素子を有して構成された画像表
示装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像表示素子を構成するＨ−ＰＤ
ＬＣ（偏光選択性ホログラム光学素子）の電圧非印加状
態における構成を示す縦断面図である。

【図２】上記Ｈ−ＰＤＬＣの電圧印加状態における構成
を示す縦断面図である。

【図３】上記Ｈ−ＰＤＬＣを積層して構成した偏光選択
性カラースイッチの構成を示す縦断面図である。

【図４】上記Ｈ−ＰＤＬＣの電圧非印加状態における構
成の他の形態を示す縦断面図である。

【図５】上記図４に示したＨ−ＰＤＬＣの電圧印加状態
における構成を示す縦断面図である。

【図６】上記偏光選択性カラースイッチに入射側カップ
リングプリズムを設けた構成を示す縦断面図である。

【図７】本発明に係る画像表示装置であって反射型空間
光変調素子を用いた構成を示す側面図である。

【図８】上記画像表示装置における制御信号を示すタイ
ミングチャートである。

【図９】本発明に係る画像表示装置であって反射型空間
光変調素子を用いた構成の他の形態を示す側面図であ
る。

【図１０】本発明に係る画像表示装置であって透過型空
間光変調素子を用いた構成を示す側面図である。

【図１１】上記図１０に示した画像表示装置における制
御信号を示すタイミングチャートである。

【図１２】本発明に係る画像表示装置であって透過型空
間光変調素子を用いた構成の他の形態を示す側面図であ
る。

【図１３】本発明に係る画像表示装置であって透過型空
間光変調素子を用いさらに照明光整形用プリズムを用い
た構成を示す側面図である。

【図１４】従来の画像表示素子を構成するＨ−ＰＤＬＣ
（偏光選択性ホログラム光学素子）の電圧非印加状態に
おける構成を示す縦断面図である。

【図１５】上記従来のＨ−ＰＤＬＣの電圧印加状態にお
ける構成を示す縦断面図である。

【図１６】従来の画像表示装置の構成を示す側面図であ
る。

【図１７】Ｈ−ＰＤＬＣ（反射型）への照明光の入射状
態（入射角３０°）を示す側面図である。

【図１８】上記図１７に示した状態における回折効率の
波長依存性を示すグラフである。

【図１９】Ｈ−ＰＤＬＣ（透過型）への照明光の入射状
態（入射角５５°）を示す側面図である。

【図２０】上記図１９に示した状態における回折効率の
波長依存性を示すグラフである。

【図２１】Ｈ−ＰＤＬＣ（透過型）への照明光の入射状
態（入射角８８°）を示す側面図である。

【図２２】上記図２１に示した状態における回折効率の
波長依存性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ＰＤＬＣ、２ 透明電極、３ 硝子基板、４ 物体
光、５ 再生光、６高分子領域、７ 液晶領域、８ ネ
マテック液晶分子、１１ 電源、１２ 偏光選択性カラ
ースイッチ、１３ 入射側カップリングプリズム、１５
偏光選択性カラースイッチ駆動回路、１６ａ 光源、
１６ｂ 照明光学系、１９ 反射型空間光変調素子、２
３ 投射光学系、２８ 空間光変調素子駆動回路、３０
出射側カップリングプリズム、３５ 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） Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ ２Ｈ０９９ 1/1334 1/1334 1/13357 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ Ｇ０３Ｂ 21/00 21/14 Ｚ 21/14 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｆターム(参考） 2H048 BA04 BA66 BB03 BB08 BB14 BB41 2H049 BA05 BA18 BA43 BB03 BB05 BB62 BC22 CA05 CA08 CA09 CA11 2H088 EA12 HA18 HA28 MA20 2H089 KA04 QA16 TA11 TA15 TA18 UA05 2H091 FA05X FA07X FA07Z FA10X FA19X FA21X FA41Z LA30 MA07 2H099 AA11 BA09 BA17 CA05 CA11 DA01

Claims (65)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回折効率の波長依存性が互いに異なる複
   数の回折効率可変ホログラム層を有し、これら回折効率
   可変ホログラム層が、一対の基板とこれら一対の基板間
   において該基板の主面部に沿う方向に順次積層された屈
   折率異方性が互いに異なる状態をとりうる第１の領域と
   第２の領域とを有するものであって、一方の基板を介し
   て照明光が入射される透過型の偏光選択性ホログラム光
   学素子と、 上記偏光選択性ホログラム光学素子の各回折効率可変ホ
   ログラム層の第１の領域及び／又は第２の領域に電界を
   印可することにより、該第１の領域及び第２の領域のう
   ち少なくとも一方の屈折率異方性を変化させる該電界印
   可手段と、 上記電界印加手段を制御し、上記偏光選択性ホログラム
   光学素子における回折波長帯域の切り替えを行う偏光選
   択性ホログラム光学素子駆動手段と、 上記偏光選択性ホログラム光学素子により順次選択的に
   回折される照明光が入射され、この照明光に含まれる各
   色光の偏光状態を該色光の選択に同期して変調する反射
   型空間光変調素子と、 入力される画像信号を処理し、この処理結果に基づいて
   上記反射型空間光変調素子を駆動して、この反射型空間
   光変調素子に入射される各色光に対応したモノクロ画像
   表示を行わせる反射型空間光変調素子駆動手段とを備
   え、 上記偏光選択性ホログラム光学素子は、上記照明光が、
   該照明光が入射される基板表面の法線に対して３０°以
   上９０°未満の入射角にて入射され、回折効率を上記電
   界印可手段により制御されつつ、入射された照明光のＰ
   偏光成分、または、Ｓ偏光成分を上記反射型空間光変調
   素子に向けて回折させるとともに、該反射型空間光変調
   素子において位相変調されて再入射する照明光のうち、
   一回目の入射において回折させた偏光成分と直交する偏
   光成分に対する回折効率が１０％以下であることにより
   この偏光成分の７０％以上をそのまま透過させることを
   特徴とする画像表示素子。
2. 【請求項２】 第１の領域は屈折率等方性を有し、第２
   の領域は屈折率異方性を有することを特徴とする請求項
   １記載の画像表示素子。
3. 【請求項３】 第１の領域は、主に、光重合性高分子材
   料、または、熱重合性高分子材料により構成され、第２
   の領域は、主に、液晶材料により構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の画像表示素子。
4. 【請求項４】 液晶材料は、配向規制手段により配向制
   御されていることを特徴とする請求項３記載の画像表示
   素子。
5. 【請求項５】 第１の領域、第２の領域ともに、屈折率
   異方性を有することを特徴とする請求項１記載の画像表
   示素子。
6. 【請求項６】 第１の領域は、主に光硬化性液晶材料に
   より構成され、第２の領域は、主に非重合性液晶材料に
   より構成されていることを特徴とする請求項１記載の画
   像表示素子。
7. 【請求項７】 液晶材料は、配向規制手段により配向制
   御されていることを特徴とする請求項６記載の画像表示
   素子。
8. 【請求項８】 配向制御手段は、偏光選択性ホログラム
   光学素子の基板に設けられた配向膜、偏光選択性ホログ
   ラム光学素子に印可される電界、磁界、または、偏光選
   択性ホログラム光学素子に照射される光線のうちのいず
   れか、あるいは、これらの組み合わせであることを特徴
   とする請求項７記載の画像表示素子。
9. 【請求項９】 偏光選択性ホログラム光学素子へ入射す
   る照明光は、Ｐ偏光光であることを特徴とする請求項１
   記載の画像表示素子。
10. 【請求項１０】 偏光選択性ホログラム光学素子へ入射
    する照明光のうちの一部の波長帯域の光を減衰させるバ
    ンドパスフィルタを有し、上記偏光選択性ホログラム光
    学素子へは、上記バンドパスフィルタを経た照明光が入
    射されることを特徴とする請求項１記載の画像表示素
    子。
11. 【請求項１１】 偏光選択性ホログラム光学素子におけ
    る回折光は、この偏光選択性ホログラム光学素子の照明
    光が入射される基板表面の法線に対して傾いて出射され
    ることを特徴とする請求項１記載の画像表示素子。
12. 【請求項１２】 偏光選択性ホログラム光学素子と反射
    型空間光変調素子とは、光学的に密着されて一体的に構
    成されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示
    素子。
13. 【請求項１３】 偏光選択性ホログラム光学素子と反射
    型空間光変調素子との間には、空気層が形成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の画像表示素子。
14. 【請求項１４】 偏光選択性ホログラム光学素子の照明
    光入射面に光学的に密着して配設され、少なくとも照明
    光が略々垂直に入射される第１の光学面と、反射型空間
    光変調素子からの反射光が略々垂直に出射される第２の
    光学面とを有する入射側カップリングプリズムを備えて
    いることを特徴とする請求項１記載の画像表示素子。
15. 【請求項１５】 入射側は、照明光の偏光選択性ホログ
    ラム光学素子における内部反射光が入射する光吸収層が
    設けられた第３の光学面を有していることを特徴とする
    請求項１４記載の画像表示素子。
16. 【請求項１６】 照明光を発する照明光源と、 回折効率の波長依存性が互いに異なる複数の回折効率可
    変ホログラム層を有し、これら回折効率可変ホログラム
    層が、一対の基板とこれら一対の基板間において該基板
    の主面部に沿う方向に順次積層された屈折率異方性が互
    いに異なる状態をとりうる第１の領域と第２の領域とを
    有するものであって、上記照明光源からの照明光が一方
    の基板を介して入射される透過型の偏光選択性ホログラ
    ム光学素子と、 上記照明光源が発した照明光を上記偏光選択性ホログラ
    ム光学素子に導く照明光学系と、 上記偏光選択性ホログラム光学素子の各回折効率可変ホ
    ログラム層の第１の領域及び／又は第２の領域に電界を
    印可することにより、該第１の領域及び第２の領域のう
    ち少なくとも一方の屈折率異方性を変化させる該電界印
    可手段と、 上記電界印加手段を制御し、上記偏光選択性ホログラム
    光学素子における回折波長帯域の切り替えを行う偏光選
    択性ホログラム光学素子駆動手段と、 上記偏光選択性ホログラム光学素子により順次選択的に
    回折される照明光が入射され、この照明光に含まれる各
    色光の偏光状態を該色光の選択に同期して変調する反射
    型空間光変調素子と、 入力される画像信号を処理し、この処理結果に基づいて
    上記反射型空間光変調素子を駆動して、この反射型空間
    光変調素子に入射される各色光に対応したモノクロ画像
    表示を行わせる反射型空間光変調素子駆動手段と、 上記反射型空間光変調素子を経て上記偏光選択性ホログ
    ラム光学素子を透過した照明光をスクリーン上に投射し
    て結像させる投射光学系とを備え、 上記偏光選択性ホログラム光学素子は、上記照明光源か
    ら発せられた照明光が、該照明光が入射される基板表面
    の法線に対して３０°以上９０°未満の入射角にて入射
    され、回折効率を上記電界印可手段により制御されつ
    つ、入射された照明光のＰ偏光成分、または、Ｓ偏光成
    分を上記反射型空間光変調素子に向けて回折させるとと
    もに、該反射型空間光変調素子において位相変調されて
    再入射する照明光のうち、一回目の入射において回折さ
    せた偏光成分と直交する偏光成分に対する回折効率が１
    ０％以下であることによりこの偏光成分の７０％以上を
    そのまま透過させることを特徴とする画像表示装置。
17. 【請求項１７】 照明光源は、矩形状の発光部を有して
    おり、この発光部の短辺方向が、偏光選択性ホログラム
    光学素子への照明光の入射方向と一致していることを特
    徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
18. 【請求項１８】 照明光学系は、照明光のうちの、偏光
    選択性ホログラム光学素子の回折効率が最大となる偏光
    方位に対して直交する偏光方位成分について、偏光方位
    を９０°回転させる偏光変換手段を有していることを特
    徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
19. 【請求項１９】 照明光学系は、照明光のうちの、偏光
    選択性ホログラム光学素子の回折効率が最大となる偏光
    方位成分について、選択的に透過させる偏光選択手段を
    有していることを特徴とする請求項１６記載の画像表示
    装置。
20. 【請求項２０】 偏光選択性ホログラム光学素子の照明
    光入射面に光学的に密着して配設され、少なくとも照明
    光が略々垂直に入射される第１の光学面と、反射型空間
    光変調素子からの反射光が略々垂直に出射される第２の
    光学面とを有する入射側カップリングプリズムを備えて
    いることを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
21. 【請求項２１】 入射側カップリングプリズムは、照明
    光の偏光選択性ホログラム光学素子における内部反射光
    が入射する光吸収層が設けられた第３の光学面を有して
    いることを特徴とする請求項２０記載の画像表示装置。
22. 【請求項２２】 投射光学系は、反射型空間光変調素子
    において変調され偏光選択性ホログラム光学素子におい
    て回折されずに透過する偏光方位の照明光を選択的に透
    過させる偏光選択手段を有することを特徴とする請求項
    １６記載の画像表示装置。
23. 【請求項２３】 反射型空間光変調素子は、矩形状に形
    成されており、この反射型空間光変調素子の長辺方向
    が、この反射型空間光変調素子への照明光の入射方向と
    一致していることを特徴とする請求項１６記載の画像表
    示装置。
24. 【請求項２４】 第１の領域は屈折率等方性を有し、第
    ２の領域は屈折率異方性を有することを特徴とする請求
    項１６記載の画像表示装置。
25. 【請求項２５】 第１の領域は、主に、光重合性高分子
    材料、または、熱重合性高分子材料により構成され、第
    ２の領域は、主に、液晶材料により構成されていること
    を特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
26. 【請求項２６】 液晶材料は、配向規制手段により配向
    制御されていることを特徴とする請求項２５記載の画像
    表示装置。
27. 【請求項２７】 第１の領域、第２の領域ともに、屈折
    率異方性を有することを特徴とする請求項１６記載の画
    像表示装置。
28. 【請求項２８】 第１の領域は、主に光硬化性液晶材料
    により構成され、第２の領域は、主に非重合性液晶材料
    により構成されていることを特徴とする請求項１６記載
    の画像表示装置。
29. 【請求項２９】 液晶材料は、配向規制手段により配向
    制御されていることを特徴とする請求項２８記載の画像
    表示装置。
30. 【請求項３０】 配向制御手段は、偏光選択性ホログラ
    ム光学素子の基板に設けられた配向膜、偏光選択性ホロ
    グラム光学素子に印可される電界、磁界、または、偏光
    選択性ホログラム光学素子に照射される光線のうちのい
    ずれか、あるいは、これらの組み合わせであることを特
    徴とする請求項２９記載の画像表示装置。
31. 【請求項３１】 偏光選択性ホログラム光学素子へ入射
    する照明光は、Ｐ偏光光であることを特徴とする請求項
    １６記載の画像表示装置。
32. 【請求項３２】 偏光選択性ホログラム光学素子へ入射
    する照明光のうちの一部の波長帯域の光を減衰させるバ
    ンドパスフィルタを有し、 上記偏光選択性ホログラム光学素子へは、上記バンドパ
    スフィルタを経た照明光が入射されることを特徴とする
    請求項１６記載の画像表示装置。
33. 【請求項３３】 偏光選択性ホログラム光学素子におけ
    る回折光は、この偏光選択性ホログラム光学素子の照明
    光が入射される基板表面の法線に対して傾いて出射され
    ることを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
34. 【請求項３４】 偏光選択性ホログラム光学素子と反射
    型空間光変調素子とは、光学的に密着されて一体的に構
    成されていることを特徴とする請求項１６記載の画像表
    示装置。
35. 【請求項３５】 偏光選択性ホログラム光学素子と反射
    型空間光変調素子との間には、空気層が形成されている
    ことを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
36. 【請求項３６】 回折効率の波長依存性が互いに異なる
    複数の回折効率可変ホログラム層を有し、これら回折効
    率可変ホログラム層が、一対の基板とこれら一対の基板
    間において該基板の主面部に沿う方向に順次積層された
    屈折率異方性が互いに異なる状態をとりうる第１の領域
    と第２の領域とを有するものであって、一方の基板を介
    して照明光が入射される透過型の偏光選択性ホログラム
    光学素子と、 上記偏光選択性ホログラム光学素子の各回折効率可変ホ
    ログラム層の第１の領域及び／又は第２の領域に電界を
    印可することにより、該第１の領域及び第２の領域のう
    ち少なくとも一方の屈折率異方性を変化させる該電界印
    可手段と、 上記電界印加手段を制御し、上記偏光選択性ホログラム
    光学素子における回折波長帯域の切り替えを行う偏光選
    択性ホログラム光学素子駆動手段と、 上記偏光選択性ホログラム光学素子により順次選択的に
    回折され、または、透過される照明光が入射され、この
    照明光に含まれる各色光の偏光状態を該色光の選択に同
    期して変調する透過型空間光変調素子と、 入力される画像信号を処理し、この処理結果に基づいて
    上記透過型空間光変調素子を駆動して、この透過型空間
    光変調素子に入射される各色光に対応したモノクロ画像
    表示を行わせる透過型空間光変調素子駆動手段とを備
    え、 偏光選択性ホログラム光学素子は、回折効率、または、
    透過効率を上記電界印加手段により制御されつつ、照明
    光のＰ偏光成分、または、Ｓ偏光成分を透過型空間光変
    調素子に向けて回折させ、または、透過させることを特
    徴とする画像表示素子。
37. 【請求項３７】 少なくとも照明光が略々垂直に入射さ
    れる第１の光学面と、この第１の光学面から入射した照
    明光の入射角が内部全反射条件を満たす角度よりも大と
    なる第２の光学面とを有し、該第２の光学面において偏
    光選択性ホログラム光学素子の照明光入射面に光学的に
    密着して配設された入射側カップリングプリズムを備え
    ていることを特徴とする請求項３６記載の画像表示素
    子。
38. 【請求項３８】 偏光選択性ホログラム光学素子の回折
    光出射面に光学的に密着された第１の光学面と、該偏光
    選択性ホログラム光学素子による回折光が略垂直に射出
    する第２の光学面を有する出射側カップリングプリズム
    を備えていることを特徴とする請求項３６記載の画像表
    示素子。
39. 【請求項３９】 第１の領域は屈折率等方性を有し、第
    ２の領域は屈折率異方性を有することを特徴とする請求
    項３６記載の画像表示素子。
40. 【請求項４０】 第１の領域は、主に、光重合性高分子
    材料、または、熱重合性高分子材料により構成され、第
    ２の領域は、主に、液晶材料により構成されていること
    を特徴とする請求項３６記載の画像表示素子。
41. 【請求項４１】液晶材料は、配向規制手段により配向制
    御されていることを特徴とする請求項４０記載の画像表
    示素子。
42. 【請求項４２】 第１の領域、第２の領域ともに、屈折
    率異方性を有することを特徴とする請求項３６記載の画
    像表示素子。
43. 【請求項４３】 第１の領域は、主に光硬化性液晶材料
    により構成され、第２の領域は、主に非重合性液晶材料
    により構成されていることを特徴とする請求項３６記載
    の画像表示素子。
44. 【請求項４４】 液晶材料は、配向規制手段により配向
    制御されていることを特徴とする請求項４３記載の画像
    表示素子。
45. 【請求項４５】 配向制御手段は、偏光選択性ホログラ
    ム光学素子の基板に設けられた配向膜、偏光選択性ホロ
    グラム光学素子に印可される電界、磁界、または、偏光
    選択性ホログラム光学素子に照射される光線のうちのい
    ずれか、あるいは、これらの組み合わせであることを特
    徴とする請求項４４記載の画像表示素子。
46. 【請求項４６】 偏光選択性ホログラム光学素子へ入射
    する照明光は、Ｐ偏光光であることを特徴とする請求項
    ３６記載の画像表示素子。
47. 【請求項４７】 偏光選択性ホログラム光学素子に入射
    する照明光は、３０°以上の入射角を有して該偏光選択
    性ホログラム光学素子に入射することを特徴とする請求
    項３６記載の画像表示素子。
48. 【請求項４８】 偏光選択性ホログラム光学素子へ入射
    する照明光のうちの一部の波長帯域の光を減衰させるバ
    ンドパスフィルタを有し、 上記偏光選択性ホログラム光学素子へは、上記バンドパ
    スフィルタを経た照明光が入射されることを特徴とする
    請求項３６記載の画像表示素子。
49. 【請求項４９】 偏光選択性ホログラム光学素子におけ
    る回折光は、この偏光選択性ホログラム光学素子の照明
    光が入射される基板表面の法線に対して傾いて出射され
    ることを特徴とする請求項３６記載の画像表示素子。
50. 【請求項５０】 照明光を発する照明光源と、 回折効率の波長依存性が互いに異なる複数の回折効率可
    変ホログラム層を有し、これら回折効率可変ホログラム
    層が、一対の基板とこれら一対の基板間において該基板
    の主面部に沿う方向に順次積層された屈折率異方性が互
    いに異なる状態をとりうる第１の領域と第２の領域とを
    有するものであって、一方の基板を介して照明光が入射
    される透過型の偏光選択性ホログラム光学素子と、 上記照明光源が発した照明光を上記偏光選択性ホログラ
    ム光学素子に導く照明光学系と、 上記偏光選択性ホログラム光学素子の各回折効率可変ホ
    ログラム層の第１の領域及び／又は第２の領域に電界を
    印可することにより、該第１の領域及び第２の領域のう
    ち少なくとも一方の屈折率異方性を変化させる該電界印
    可手段と、 上記電界印加手段を制御し、上記偏光選択性ホログラム
    光学素子における回折波長帯域の切り替えを行う偏光選
    択性ホログラム光学素子駆動手段と、 上記偏光選択性ホログラム光学素子により順次選択的に
    回折され、または、透過される照明光が入射され、この
    照明光に含まれる各色光の偏光状態を該色光の選択に同
    期して変調する透過型空間光変調素子と、 入力される画像信号を処理し、この処理結果に基づいて
    上記透過型空間光変調素子を駆動して、この透過型空間
    光変調素子に入射される各色光に対応したモノクロ画像
    表示を行わせる透過型空間光変調素子駆動手段と、 上記透過型空間光変調素子を経た照明光をスクリーン上
    に投射して結像させる投射光学系とを備え、 偏光選択性ホログラム光学素子は、回折効率、または、
    透過効率を上記電界印加手段により制御されつつ、照明
    光のＰ偏光成分、または、Ｓ偏光成分を透過型空間光変
    調素子に向けて回折させ、または、透過させることを特
    徴とする画像表示装置。
51. 【請求項５１】 少なくとも照明光が略々垂直に入射さ
    れる第１の光学面と、この第１の光学面から入射した照
    明光の入射角が内部全反射条件を満たす角度よりも大と
    なる第２の光学面とを有し、該第２の光学面において偏
    光選択性ホログラム光学素子の照明光入射面に光学的に
    密着して配設された入射側カップリングプリズムを備え
    ていることを特徴とする請求項５０記載の画像表示装
    置。
52. 【請求項５２】 偏光選択性ホログラム光学素子の回折
    光出射面に光学的に密着された第１の光学面と、該偏光
    選択性ホログラム光学素子による回折光が略垂直に射出
    する第２の光学面を有する出射側カップリングプリズム
    を備えていることを特徴とする請求項５０記載の画像表
    示装置。
53. 【請求項５３】 第１の領域は屈折率等方性を有し、第
    ２の領域は屈折率異方性を有することを特徴とする請求
    項５０記載の画像表示装置。
54. 【請求項５４】 第１の領域は、主に、光重合性高分子
    材料、または、熱重合性高分子材料により構成され、第
    ２の領域は、主に、液晶材料により構成されていること
    を特徴とする請求項５０記載の画像表示装置。
55. 【請求項５５】 液晶材料は、配向規制手段により配向
    制御されていることを特徴とする請求項５４記載の画像
    表示装置。
56. 【請求項５６】 第１の領域、第２の領域ともに、屈折
    率異方性を有することを特徴とする請求項５０記載の画
    像表示装置。
57. 【請求項５７】 第１の領域は、主に光硬化性液晶材料
    により構成され、第２の領域は、主に非重合性液晶材料
    により構成されていることを特徴とする請求項５０記載
    の画像表示装置。
58. 【請求項５８】 液晶材料は、配向規制手段により配向
    制御されていることを特徴とする請求項５７記載の画像
    表示装置。
59. 【請求項５９】 配向制御手段は、偏光選択性ホログラ
    ム光学素子の基板に設けられた配向膜、偏光選択性ホロ
    グラム光学素子に印可される電界、磁界、または、偏光
    選択性ホログラム光学素子に照射される光線のうちのい
    ずれか、あるいは、これらの組み合わせであることを特
    徴とする請求項５８記載の画像表示装置。
60. 【請求項６０】 偏光選択性ホログラム光学素子へ入射
    する照明光は、Ｐ偏光光であることを特徴とする請求項
    ５９記載の画像表示装置。
61. 【請求項６１】 偏光選択性ホログラム光学素子へ入射
    する照明光のうちの一部の波長帯域の光を減衰させるバ
    ンドパスフィルタを有し、 上記偏光選択性ホログラム光学素子へは、上記バンドパ
    スフィルタを経た照明光が入射されることを特徴とする
    請求項５０記載の画像表示装置。
62. 【請求項６２】 偏光選択性ホログラム光学素子におけ
    るホログラム面に対する照明光の入射角と回折光の射出
    角の差であるベンド角が、３０°以上となっていること
    を特徴とする請求項５０記載の画像表示装置。
63. 【請求項６３】 偏光選択性ホログラム光学素子におけ
    る回折光は、この偏光選択性ホログラム光学素子の照明
    光が入射される基板表面の法線に対して傾いて出射され
    ることを特徴とする請求項５０記載の画像表示装置。
64. 【請求項６４】 照明光学系は、照明光のうちの、偏光
    選択性ホログラム光学素子の回折効率が最大となる偏光
    方位に対して直交する偏光方位成分について、偏光方位
    を９０°回転させる偏光変換手段を有していることを特
    徴とする請求項５０記載の画像表示装置。
65. 【請求項６５】 照明光学系は、照明光のうちの、偏光
    選択性ホログラム光学素子の回折効率が最大となる偏光
    方位成分について、選択的に透過させる偏光選択手段を
    有していることを特徴とする請求項５０記載の画像表示
    装置。