JP3508753B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/13362—Illuminating devices providing polarized light, e.g. by converting a polarisation component into another one
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に関
し、特に、投射型画像表示装置及び虚像表示装置におけ
る装置の小型化及び低コスト化、表示画像の高精細化、
色再現性及び明るさの向上を図る技術に関する。
し、特に、投射型画像表示装置及び虚像表示装置におけ
る装置の小型化及び低コスト化、表示画像の高精細化、
色再現性及び明るさの向上を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、空間光変調素子を用いた投射型画
像表示装置（ディスプレイ）や虚像表示装置（虚像視デ
ィスプレイ）などの画像表示装置においては、表示画像
をカラー化するため、以下のような提案がなされてい
る。
像表示装置（ディスプレイ）や虚像表示装置（虚像視デ
ィスプレイ）などの画像表示装置においては、表示画像
をカラー化するため、以下のような提案がなされてい
る。
【０００３】（１）１つの空間光変調素子を用い、この
空間光変調素子中に、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青
色）の各色用画素を空間的に配置する。そして、少なく
ともこの３つの基本色用画素を１組として、人間の眼の
空間的分解能以下に各色用画素を細かくすることによ
り、カラー化する。この方式には、各画素ごとにカラー
フィルタを設ける方式や、例えば、特開平４−６０５３
８号公報に記載されているように、ダイクロイックミラ
ー及びマイクロレンズアレイを用いるカラーフィルタレ
ス方式、さらに、例えば、特開平９−１８９８０９号公
報に記載されているように、ホログラム光学素子を用い
るカラーフィルタレス方式などがある。
空間光変調素子中に、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青
色）の各色用画素を空間的に配置する。そして、少なく
ともこの３つの基本色用画素を１組として、人間の眼の
空間的分解能以下に各色用画素を細かくすることによ
り、カラー化する。この方式には、各画素ごとにカラー
フィルタを設ける方式や、例えば、特開平４−６０５３
８号公報に記載されているように、ダイクロイックミラ
ー及びマイクロレンズアレイを用いるカラーフィルタレ
ス方式、さらに、例えば、特開平９−１８９８０９号公
報に記載されているように、ホログラム光学素子を用い
るカラーフィルタレス方式などがある。
【０００４】（２）１つの空間光変調素子を用い、その
素子を照明する照明光を少なくともＲ（赤色），Ｇ（緑
色），Ｂ（青色）の３色のなかで時分割に切り替える
「フィールド・シーケンシャル・カラー方式」において
は、少なくとも切り替え時間を人間の眼の時間的分解能
以下に短くすることにより、カラー化する。この方式の
（１）の方式との本質的な違いは、空間光変調素子は、
表示領域の全域に亘って、任意のタイミングにおいて常
にＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）のいずれがの１
つの色のみを変調しているということである。なお、各
色成分を時分割的に切替える素子としては、例えば、カ
ラーリンク（Color Link）社製の「タイム・シーケンシ
ャル・システム（Time Sequential System）」などがあ
る。
素子を照明する照明光を少なくともＲ（赤色），Ｇ（緑
色），Ｂ（青色）の３色のなかで時分割に切り替える
「フィールド・シーケンシャル・カラー方式」において
は、少なくとも切り替え時間を人間の眼の時間的分解能
以下に短くすることにより、カラー化する。この方式の
（１）の方式との本質的な違いは、空間光変調素子は、
表示領域の全域に亘って、任意のタイミングにおいて常
にＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）のいずれがの１
つの色のみを変調しているということである。なお、各
色成分を時分割的に切替える素子としては、例えば、カ
ラーリンク（Color Link）社製の「タイム・シーケンシ
ャル・システム（Time Sequential System）」などがあ
る。
【０００５】（３）例えば、特開平６−２０２００４号
公報に記載されているように、Ｒ（赤色），Ｇ（緑
色），Ｂ（青色）用の３枚の空間光変調素子を用い、こ
れら空間光変調素子から出射する各色の画像を色合成手
段により合成することによって、カラー化する。
公報に記載されているように、Ｒ（赤色），Ｇ（緑
色），Ｂ（青色）用の３枚の空間光変調素子を用い、こ
れら空間光変調素子から出射する各色の画像を色合成手
段により合成することによって、カラー化する。
【０００６】（４）例えば、テキサス・インスツルメン
ツ（Texas Instruments）社製の「２板方式投射型画像
表示装置」のように、上記（２）の方式と（３）の方式
とを組み合わせた方式。すなわち、任意のタイミングに
おいて常にＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）のいず
れか１つの色のみを変調している第１の空間光変調素子
と、残る２つの色について「フィールド・シーケンシャ
ル・カラー方式」にて変調する第２の空間光変調素子と
を用いて、カラー化する。第１の空間光変調素子の変調
光と第２の空間光変調素子の変調光とは、色合成手段に
て合成される。
ツ（Texas Instruments）社製の「２板方式投射型画像
表示装置」のように、上記（２）の方式と（３）の方式
とを組み合わせた方式。すなわち、任意のタイミングに
おいて常にＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）のいず
れか１つの色のみを変調している第１の空間光変調素子
と、残る２つの色について「フィールド・シーケンシャ
ル・カラー方式」にて変調する第２の空間光変調素子と
を用いて、カラー化する。第１の空間光変調素子の変調
光と第２の空間光変調素子の変調光とは、色合成手段に
て合成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な画像表示装置において、（１）の方式においては、少
なくともＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３つの
基本色画素が１組となって１つのカラー画素を構成す
る。そのため、同一表示面積では、表示可能なカラー画
素数は、（２）の方式に比較して、１／３となってい
る。また、表示可能なカラー画素数を等しくした場合に
は、空間比光変調素子の面積が、（２）の方式に比較し
て、３倍になってしまい、装置構成の大型化や高コスト
が招来される。
な画像表示装置において、（１）の方式においては、少
なくともＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３つの
基本色画素が１組となって１つのカラー画素を構成す
る。そのため、同一表示面積では、表示可能なカラー画
素数は、（２）の方式に比較して、１／３となってい
る。また、表示可能なカラー画素数を等しくした場合に
は、空間比光変調素子の面積が、（２）の方式に比較し
て、３倍になってしまい、装置構成の大型化や高コスト
が招来される。
【０００８】（２）の方式においては、Ｒ（赤色），Ｇ
（緑色），Ｂ（青色）の３色を時分割に切替える素子の
応答速度が十分に速くないと、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光が独
立して見えてしまい、カラー画像として認識できないと
いう、いわゆる色割れという問題を生ずる。
（緑色），Ｂ（青色）の３色を時分割に切替える素子の
応答速度が十分に速くないと、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光が独
立して見えてしまい、カラー画像として認識できないと
いう、いわゆる色割れという問題を生ずる。
【０００９】色割れが十分に目立たなくなる切換え周波
数としては、３６０Ｈｚ以上が必要である。そのため、
切替え素子の応答速度としては、１ｍsec程度という、
高速応答が要求される。
数としては、３６０Ｈｚ以上が必要である。そのため、
切替え素子の応答速度としては、１ｍsec程度という、
高速応答が要求される。
【００１０】また、空間光変調素子を照明する照明光に
ついても、各基本色を高速で切替えなくてはならない、
という問題が生ずる。これは、ランプ光源などのよう
に、全帯域について同時に発光するような照明光源を用
いた場合において、任意のタイミングにおいては光源の
発光スペクトルの一部しか有効利用できないことになる
ため、光利用効率が大幅に劣化する、ということを意味
する。
ついても、各基本色を高速で切替えなくてはならない、
という問題が生ずる。これは、ランプ光源などのよう
に、全帯域について同時に発光するような照明光源を用
いた場合において、任意のタイミングにおいては光源の
発光スペクトルの一部しか有効利用できないことになる
ため、光利用効率が大幅に劣化する、ということを意味
する。
【００１１】（３）の方式においては、上述の（１）、
（２）の方式で生ずる問題はないが、３つの空間光変調
素子を使うことによる空間光変調素子の部品コスト増、
３つの空間光変調素子の相対位置合わせのための調整の
煩雑さ、３色の色合成系の部品コスト増、装置の大型化
などの問題を生ずる。また、各空間光変調素子の相互の
位置ずれについての信頼性の問題もある。さらに、例え
ば、投射型画像表示装置として構成した場合、投射光学
系までのバックフォーカスの増加にともなう投射光学系
のＦナンバーの増加の問題があり、これは、投射光学系
の大型化や、製造コストの増加などの問題を招来する。
（２）の方式で生ずる問題はないが、３つの空間光変調
素子を使うことによる空間光変調素子の部品コスト増、
３つの空間光変調素子の相対位置合わせのための調整の
煩雑さ、３色の色合成系の部品コスト増、装置の大型化
などの問題を生ずる。また、各空間光変調素子の相互の
位置ずれについての信頼性の問題もある。さらに、例え
ば、投射型画像表示装置として構成した場合、投射光学
系までのバックフォーカスの増加にともなう投射光学系
のＦナンバーの増加の問題があり、これは、投射光学系
の大型化や、製造コストの増加などの問題を招来する。
【００１２】（４）の方式は、（３）の方式の改善が主
な狙いであり、（３）の方式に比べて、空間光変調素子
の使用個数が少ない、調整工数が削減される、２色の色
合成系で済む、装置が小型化される、空間光変調素子の
位置ずれの信頼性が上がる、投射光学系までのバックフ
ォーカスが短くなる、などの利点がある。
な狙いであり、（３）の方式に比べて、空間光変調素子
の使用個数が少ない、調整工数が削減される、２色の色
合成系で済む、装置が小型化される、空間光変調素子の
位置ずれの信頼性が上がる、投射光学系までのバックフ
ォーカスが短くなる、などの利点がある。
【００１３】しかしなから、（２）の方式で発生する問
題、すなわち、色切替え素子の応答速度が十分に速くな
いと色割れが発生する、「フィールド・シーケンシャル
方式」を採用することにより光利用効率が低下する、と
いう問題、及び、照明光の色切替えが必要であることに
伴う問題は解決されない。
題、すなわち、色切替え素子の応答速度が十分に速くな
いと色割れが発生する、「フィールド・シーケンシャル
方式」を採用することにより光利用効率が低下する、と
いう問題、及び、照明光の色切替えが必要であることに
伴う問題は解決されない。
【００１４】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、装置構成の小型化が可能であ
り、また、製造工程における調整工数の削減が可能であ
って、空間光変調素子及び照明光の色切替えに伴う問題
を生ずることのない画像表示装置を提供しようとするも
のである。
案されるものであって、装置構成の小型化が可能であ
り、また、製造工程における調整工数の削減が可能であ
って、空間光変調素子及び照明光の色切替えに伴う問題
を生ずることのない画像表示装置を提供しようとするも
のである。
【００１５】
【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装置は、照明光を発する照明
光源と、上記照明光の第１の波長帯域成分が入射され、
この第１の波長帯域成分を、この第１の波長帯域成分に
対応した画素に応じて変調する第１の空間光変調素子
と、上記照明光の上記第１の波長帯域と異なる第２及び
第３の波長帯域成分を分離させるとともに、それぞれを
集光させるホログラム光学素子からなる色分離集光手段
と、上記色分離集光手段により、上記第２及び第３の波
長帯域成分が、これら第２及び第３の波長帯域成分に対
応された異なる画素位置に集光して入射され、これら各
波長帯域成分を、これら各波長帯域成分にそれぞれ対応
した画素に応じて変調する第２の空間光変調素子と、上
記第１及び第２の空間光変調素子から出射される変調光
を合成する色合成手段とを備えていることを特徴とす
る。
め、本発明に係る画像表示装置は、照明光を発する照明
光源と、上記照明光の第１の波長帯域成分が入射され、
この第１の波長帯域成分を、この第１の波長帯域成分に
対応した画素に応じて変調する第１の空間光変調素子
と、上記照明光の上記第１の波長帯域と異なる第２及び
第３の波長帯域成分を分離させるとともに、それぞれを
集光させるホログラム光学素子からなる色分離集光手段
と、上記色分離集光手段により、上記第２及び第３の波
長帯域成分が、これら第２及び第３の波長帯域成分に対
応された異なる画素位置に集光して入射され、これら各
波長帯域成分を、これら各波長帯域成分にそれぞれ対応
した画素に応じて変調する第２の空間光変調素子と、上
記第１及び第２の空間光変調素子から出射される変調光
を合成する色合成手段とを備えていることを特徴とす
る。
【００１６】また、本発明に係る画像表示装置は、照明
光を発する照明光源と、上記照明光が入射され、この照
明光の互いに異なる２つの波長帯域成分を順次交互に透
過させる時分割カラーフィルタと、上記時分割カラーフ
ィルタを透過した一の波長帯域成分を第１の波長帯域成
分として集光させるとともに、該時分割カラーフィルタ
を透過した他の波長帯域成分を第２及び第３の波長帯域
成分に分離させるとともに、それぞれを集光させるホロ
グラム光学素子からなる色分離集光手段と、上記色分離
集光手段により、上記第１の波長帯域成分が入射された
ときには、この第１の波長帯域成分を、この第１の波長
帯域成分に対応した画素に応じて変調し、上記第２及び
第３の波長帯域成分がこれら第２及び第３の波長帯域成
分に対応された異なる画素位置に集光して入射されたと
きには、これら各波長帯域成分を、これら各波長帯域成
分にそれぞれ対応した画素に応じて変調する空間光変調
素子とを備えていることを特徴とするものである。
光を発する照明光源と、上記照明光が入射され、この照
明光の互いに異なる２つの波長帯域成分を順次交互に透
過させる時分割カラーフィルタと、上記時分割カラーフ
ィルタを透過した一の波長帯域成分を第１の波長帯域成
分として集光させるとともに、該時分割カラーフィルタ
を透過した他の波長帯域成分を第２及び第３の波長帯域
成分に分離させるとともに、それぞれを集光させるホロ
グラム光学素子からなる色分離集光手段と、上記色分離
集光手段により、上記第１の波長帯域成分が入射された
ときには、この第１の波長帯域成分を、この第１の波長
帯域成分に対応した画素に応じて変調し、上記第２及び
第３の波長帯域成分がこれら第２及び第３の波長帯域成
分に対応された異なる画素位置に集光して入射されたと
きには、これら各波長帯域成分を、これら各波長帯域成
分にそれぞれ対応した画素に応じて変調する空間光変調
素子とを備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
【００１８】すなわち、本発明は、上述した従来の
（１）及び（２）の方式、または、（１）及び（４）の
方式の利点を組合わせた利点が得られる画像表示装置を
提供するものである。
（１）及び（２）の方式、または、（１）及び（４）の
方式の利点を組合わせた利点が得られる画像表示装置を
提供するものである。
【００１９】まず、本発明に係る画像表示装置において
は、空間光変調素子を３つ用いることはないので、
（３）の方式における問題は、解決される。
は、空間光変調素子を３つ用いることはないので、
（３）の方式における問題は、解決される。
【００２０】そして、（１）及び（２）の方式の利点の
組合わせとは、１つの空間光変調素子によりカラー画像
の表示が可能であり、（１）の方式での問題点である低
精細度と（２）の方式での問題点である色割れ及び光利
用効率が低いことが緩和されることである。
組合わせとは、１つの空間光変調素子によりカラー画像
の表示が可能であり、（１）の方式での問題点である低
精細度と（２）の方式での問題点である色割れ及び光利
用効率が低いことが緩和されることである。
【００２１】すなわち、この画像表示装置においては、
１つのカラー画素は、物理的に２つの基本色画素により
構成されるので、精細度を高めることができる。また、
空間光変調素子は、２色の時分割切替え表示をすればよ
いので、空間光変調素子に要求される応答速度が緩和さ
れ、色割れ現象を緩和することができ、さらに、光利用
効率を向上させることができる。
１つのカラー画素は、物理的に２つの基本色画素により
構成されるので、精細度を高めることができる。また、
空間光変調素子は、２色の時分割切替え表示をすればよ
いので、空間光変調素子に要求される応答速度が緩和さ
れ、色割れ現象を緩和することができ、さらに、光利用
効率を向上させることができる。
【００２２】さらに、（１）及び（４）の方式の利点の
組合わせとは、２つの空間光変調素子によりカラー画像
の表示が可能であり、（４）の方式において時分割で２
色の照明光の変調を行っていた空間光変調素子を（１）
の方式のように２つの基本色画素に空間的に配置するこ
とにより、色割れ、「フィールド・シーケンシャル方
式」を採用することによる光利用効率の低下、及び、照
明光の色切替えの必要性に関する問題を解決できること
である。
組合わせとは、２つの空間光変調素子によりカラー画像
の表示が可能であり、（４）の方式において時分割で２
色の照明光の変調を行っていた空間光変調素子を（１）
の方式のように２つの基本色画素に空間的に配置するこ
とにより、色割れ、「フィールド・シーケンシャル方
式」を採用することによる光利用効率の低下、及び、照
明光の色切替えの必要性に関する問題を解決できること
である。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しなから説明する。
を参照しなから説明する。
【００２４】〔第１の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置の第１の実施の形態として、図１に示すように、
空間光変調素子として透過型液晶空間光変調素子５０，
５２、色合成手段としてダイクロイックミラー６０、２
つの透過型液晶空間光変調素子５０，５２への色分離手
段としてダイクロイックミラー４０，４１、一方の透過
型液晶空間光変調素子への色分離集光手段としてダイロ
イックミラー４０，４１とマイクロレンズアレイ５１を
備えた２板式投射型画像表示装置の構成と動作原理につ
いて説明する。
示装置の第１の実施の形態として、図１に示すように、
空間光変調素子として透過型液晶空間光変調素子５０，
５２、色合成手段としてダイクロイックミラー６０、２
つの透過型液晶空間光変調素子５０，５２への色分離手
段としてダイクロイックミラー４０，４１、一方の透過
型液晶空間光変調素子への色分離集光手段としてダイロ
イックミラー４０，４１とマイクロレンズアレイ５１を
備えた２板式投射型画像表示装置の構成と動作原理につ
いて説明する。
【００２５】まず、照明光源となるＵＨＰランプ光源１
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
【００２６】この照明光学系２０は、無偏光状態の光束
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
【００２７】この実施の形態においては、照明光学系２
０を通過した照明光は、主に図１の紙面に垂直な方向に
電気ベクトルが振動する偏光状態、つまり、この照明光
学系２０に続いて入射するミラー３０に対するＳ偏光光
となるように変換されている。
０を通過した照明光は、主に図１の紙面に垂直な方向に
電気ベクトルが振動する偏光状態、つまり、この照明光
学系２０に続いて入射するミラー３０に対するＳ偏光光
となるように変換されている。
【００２８】そして、ミラー３０で反射されて偏向され
た照明光は、色分離集光手段を構成する緑色反射のダイ
クロイックミラー４０にて主に緑色光成分（第２の波長
帯域成分）のみが反射され、また、続いて配置されてい
る色分離集光手段を構成する青色反射のダイクロイック
ミラー４１にて主に青色光成分（第３の波長帯域成分）
のみが反射される。これら緑色光成分及び青色光成分
は、緑色光変調用色画素及び青色光変調用色画素を有す
る第２の空間光変調素子である青、緑色用透過型液晶空
間光変調素子５０に入射する。緑色反射のダイクロイッ
クミラー４０及び青色反射のダイクロイックミラー４１
は、これらを経た各反射光の青、緑色用透過型液晶空間
光変調素子５０への入射角度がこの素子の鉛直方向に対
してそれぞれ逆側から等しい角度だけ傾くように配置さ
れている。
た照明光は、色分離集光手段を構成する緑色反射のダイ
クロイックミラー４０にて主に緑色光成分（第２の波長
帯域成分）のみが反射され、また、続いて配置されてい
る色分離集光手段を構成する青色反射のダイクロイック
ミラー４１にて主に青色光成分（第３の波長帯域成分）
のみが反射される。これら緑色光成分及び青色光成分
は、緑色光変調用色画素及び青色光変調用色画素を有す
る第２の空間光変調素子である青、緑色用透過型液晶空
間光変調素子５０に入射する。緑色反射のダイクロイッ
クミラー４０及び青色反射のダイクロイックミラー４１
は、これらを経た各反射光の青、緑色用透過型液晶空間
光変調素子５０への入射角度がこの素子の鉛直方向に対
してそれぞれ逆側から等しい角度だけ傾くように配置さ
れている。
【００２９】また、青、緑色用透過型液晶空間光変調素
子５０の入射側には、色分離集光手段を構成するマイク
ロレンズアレイ５１が設けられている。このマイクロレ
ンズアレイ５１により、図２に示すように、青、緑色用
透過型液晶空間光変調素子５０に入射する青色光、緑色
光は、青、緑色用透過型液晶空間光変調素子５０におい
て、それぞれ青色用色画素５６及び緑色用色画素５７に
対応して集光して入射される。青色用色画素５６及び緑
色用色画素５７は、青、緑色用透過型液晶空間光変調素
子５０において、液晶層５５内の青色用色画素電極５３
及び緑色用色画素電極５４に対応して設けられている。
子５０の入射側には、色分離集光手段を構成するマイク
ロレンズアレイ５１が設けられている。このマイクロレ
ンズアレイ５１により、図２に示すように、青、緑色用
透過型液晶空間光変調素子５０に入射する青色光、緑色
光は、青、緑色用透過型液晶空間光変調素子５０におい
て、それぞれ青色用色画素５６及び緑色用色画素５７に
対応して集光して入射される。青色用色画素５６及び緑
色用色画素５７は、青、緑色用透過型液晶空間光変調素
子５０において、液晶層５５内の青色用色画素電極５３
及び緑色用色画素電極５４に対応して設けられている。
【００３０】そして、青、緑色用透過型液晶空間光変調
素子５０へ入射したＳ偏光光は、各画素５６，５７に応
じて強度変調され、図１に示すように、Ｐ偏光光とし
て、誘電体多層膜を有する色合成ミラーである色合成手
段となるダイクロイックミラー６０に向けて出射され
る。
素子５０へ入射したＳ偏光光は、各画素５６，５７に応
じて強度変調され、図１に示すように、Ｐ偏光光とし
て、誘電体多層膜を有する色合成ミラーである色合成手
段となるダイクロイックミラー６０に向けて出射され
る。
【００３１】一方、緑色反射のダイクロイックミラー４
０及び青色反射のダイクロイックミラー４１を透過した
赤色光成分（第１の波長帯域成分）は、ミラー３１，３
２で反射されたのち、赤色用透過型液晶空間光変調素子
（第１の光変調素子）５２に入射する。この赤色用透過
型液晶空間光変調素子５２においては、照明光の赤色光
成分が強度変調され、Ｓ偏光光として、ダイクロイック
ミラー６０に向けて出射される。
０及び青色反射のダイクロイックミラー４１を透過した
赤色光成分（第１の波長帯域成分）は、ミラー３１，３
２で反射されたのち、赤色用透過型液晶空間光変調素子
（第１の光変調素子）５２に入射する。この赤色用透過
型液晶空間光変調素子５２においては、照明光の赤色光
成分が強度変調され、Ｓ偏光光として、ダイクロイック
ミラー６０に向けて出射される。
【００３２】そして、青、緑色用透過型液晶空間光変調
素子５０により変調されて出射された照明光（変調光）
と、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２により変調さ
れて出射された照明光（変調光）とは、赤色反射のダイ
クロイックミラー６０により色合成され、投射光学系７
０に向けて出射される。この照明光は、投射光学系７０
により、スクリーン８０上に結像される。このスクリー
ン８０上には、カラー画像が表示される。
素子５０により変調されて出射された照明光（変調光）
と、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２により変調さ
れて出射された照明光（変調光）とは、赤色反射のダイ
クロイックミラー６０により色合成され、投射光学系７
０に向けて出射される。この照明光は、投射光学系７０
により、スクリーン８０上に結像される。このスクリー
ン８０上には、カラー画像が表示される。
【００３３】この画像表示装置において、図３に示すよ
うに、青、緑色用透過型液晶空間光変調素子５０の画素
構造は、図４に示す赤色用透過型液晶空間光変調素子５
２の画素構造に対して、Ｘ方向についての基本画素ピッ
チが１／２となっており、各画素の面積が約半分となっ
ている。
うに、青、緑色用透過型液晶空間光変調素子５０の画素
構造は、図４に示す赤色用透過型液晶空間光変調素子５
２の画素構造に対して、Ｘ方向についての基本画素ピッ
チが１／２となっており、各画素の面積が約半分となっ
ている。
【００３４】また、青、緑色用透過型液晶空間光変調素
子５０の液晶層の厚さ及び赤色用透過型液晶空間光変調
素子５２の液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光の違
いに応じて最適化されている。
子５０の液晶層の厚さ及び赤色用透過型液晶空間光変調
素子５２の液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光の違
いに応じて最適化されている。
【００３５】〔第２の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置の第２の実施の形態として、図５に示すように、
空間光変調素子として透過型液晶空間光変調素子５０，
５２、色合成手段として偏光ビームスプリッタ６１、２
つの透過型液晶空間光変調素子５０，５２の色分離手段
としてダイクロイックミラー４０，４１、一方の透過型
液晶空間光変調素子５０への色分離集光手段としてダイ
クロイックミラー４０，４１及びマイクロレンズアレイ
５１を用いた２板式投射型画像表示装置の構成と動作原
理を説明する。
示装置の第２の実施の形態として、図５に示すように、
空間光変調素子として透過型液晶空間光変調素子５０，
５２、色合成手段として偏光ビームスプリッタ６１、２
つの透過型液晶空間光変調素子５０，５２の色分離手段
としてダイクロイックミラー４０，４１、一方の透過型
液晶空間光変調素子５０への色分離集光手段としてダイ
クロイックミラー４０，４１及びマイクロレンズアレイ
５１を用いた２板式投射型画像表示装置の構成と動作原
理を説明する。
【００３６】まず、後述する赤色ＬＥＤ光源１１ととも
に照明光源を構成するＵＨＰランプ光源１０より出射し
た照明光は、光束断面形状の補正、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２０に入射する。
に照明光源を構成するＵＨＰランプ光源１０より出射し
た照明光は、光束断面形状の補正、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２０に入射する。
【００３７】この照明光学系２０は、無偏光状態の光束
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
【００３８】この実施の形態においては、照明光学系２
０を通過した照明光は、主に図５の紙面に垂直な方向に
電気ベクトルが振動する偏光状態、つまり、この照明光
学系２０に続いて入射するミラー３０に対するＳ偏光光
となるように変換されている。
０を通過した照明光は、主に図５の紙面に垂直な方向に
電気ベクトルが振動する偏光状態、つまり、この照明光
学系２０に続いて入射するミラー３０に対するＳ偏光光
となるように変換されている。
【００３９】そして、ミラー３０で反射されて偏向され
た照明光は、色分離集光手段を構成する緑色反射のダイ
クロイックミラー４０にて主に緑色光成分（第２の波長
帯域成分）のみが反射され、また、続いて配置されてい
る色分離集光手段を構成する青色反射のダイクロイック
ミラー４１にて主に青色光成分（第３の波長帯域成分）
のみが反射される。これら緑色光成分及び青色光成分
は、緑色光変調用色画素及び青色光変調用色画素を有す
る第２の空間光変調素子である青、緑色用透過型液晶空
間光変調素子５０に入射する。緑色反射のダイクロイッ
クミラー４０及び青色反射のダイクロイックミラー４１
は、これらを経た各反射光の青、緑色用透過型液晶空間
光変調素子５０への入射角度がこの素子の鉛直方向に対
してそれぞれ逆側から等しい角度だけ傾くように配置さ
れている。
た照明光は、色分離集光手段を構成する緑色反射のダイ
クロイックミラー４０にて主に緑色光成分（第２の波長
帯域成分）のみが反射され、また、続いて配置されてい
る色分離集光手段を構成する青色反射のダイクロイック
ミラー４１にて主に青色光成分（第３の波長帯域成分）
のみが反射される。これら緑色光成分及び青色光成分
は、緑色光変調用色画素及び青色光変調用色画素を有す
る第２の空間光変調素子である青、緑色用透過型液晶空
間光変調素子５０に入射する。緑色反射のダイクロイッ
クミラー４０及び青色反射のダイクロイックミラー４１
は、これらを経た各反射光の青、緑色用透過型液晶空間
光変調素子５０への入射角度がこの素子の鉛直方向に対
してそれぞれ逆側から等しい角度だけ傾くように配置さ
れている。
【００４０】また、青、緑色用透過型液晶空間光変調素
子５０の入射側には、色分離集光手段を構成するマイク
ロレンズアレイ５１が設けられている。このマイクロレ
ンズアレイ５１により、図２に示すように、青、緑色用
透過型液晶空間光変調素子５０に入射する青色光、緑色
光は、青、緑色用透過型液晶空間光変調素子５０におい
て、それぞれ青色用色画素５６及び緑色用色画素５７に
対応して集光して入射される。青色用色画素５６及び緑
色用色画素５７は、青、緑色用透過型液晶空間光変調素
子５０において、液晶層５５内の青色用色画素電極５３
及び緑色用色画素電極５４に対応して設けられている。
子５０の入射側には、色分離集光手段を構成するマイク
ロレンズアレイ５１が設けられている。このマイクロレ
ンズアレイ５１により、図２に示すように、青、緑色用
透過型液晶空間光変調素子５０に入射する青色光、緑色
光は、青、緑色用透過型液晶空間光変調素子５０におい
て、それぞれ青色用色画素５６及び緑色用色画素５７に
対応して集光して入射される。青色用色画素５６及び緑
色用色画素５７は、青、緑色用透過型液晶空間光変調素
子５０において、液晶層５５内の青色用色画素電極５３
及び緑色用色画素電極５４に対応して設けられている。
【００４１】そして、青、緑色用透過型液晶空間光変調
素子５０へ入射したＳ偏光光は、各画素５６，５７に応
じて強度変調され、図５に示すように、Ｐ偏光光とし
て、色合成手段となる偏光ビームスプリッタ６１に向け
て出射される。
素子５０へ入射したＳ偏光光は、各画素５６，５７に応
じて強度変調され、図５に示すように、Ｐ偏光光とし
て、色合成手段となる偏光ビームスプリッタ６１に向け
て出射される。
【００４２】一方、緑色反射のダイクロイックミラー及
び青色反射のダイクロイックミラー４０，４１を透過し
た赤色光成分（第１の波長帯域成分）は、ミラー３１、
赤色光反射の反射型ホログラム光学素子４２、ミラー３
２及び１／２波長板９０を経て、赤色用透過型液晶空間
光変調素子５２に入射する。このとき、赤色用透過型液
晶空間光変調素子５２に入射する赤色光成分は、１／２
波長板９０によりＳ偏光光からＰ偏光光に変換されてい
る。したがって、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２
からの偏向ビームスプリッタ６１に向けての出射光は、
Ｓ偏光光となっている。
び青色反射のダイクロイックミラー４０，４１を透過し
た赤色光成分（第１の波長帯域成分）は、ミラー３１、
赤色光反射の反射型ホログラム光学素子４２、ミラー３
２及び１／２波長板９０を経て、赤色用透過型液晶空間
光変調素子５２に入射する。このとき、赤色用透過型液
晶空間光変調素子５２に入射する赤色光成分は、１／２
波長板９０によりＳ偏光光からＰ偏光光に変換されてい
る。したがって、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２
からの偏向ビームスプリッタ６１に向けての出射光は、
Ｓ偏光光となっている。
【００４３】また、ミラー３１とミラー３２の間の光路
中に配置された反射型ホログラム光学素子４２は、主
に、照明光源を構成する赤色ＬＥＤ光源１１のスペクト
ルを反射し、それ以外の波長帯域の入射光は透過する特
性を有している。赤色ＬＥＤ光源１１から発せられた赤
色光は、集光レンズ２２を経て、反射型ホログラム光学
素子４２に入射し、この反射型ホログラム光学素子４２
で反射されて、ミラー３２及び１／２波長板９０を経
て、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２に入射する。
中に配置された反射型ホログラム光学素子４２は、主
に、照明光源を構成する赤色ＬＥＤ光源１１のスペクト
ルを反射し、それ以外の波長帯域の入射光は透過する特
性を有している。赤色ＬＥＤ光源１１から発せられた赤
色光は、集光レンズ２２を経て、反射型ホログラム光学
素子４２に入射し、この反射型ホログラム光学素子４２
で反射されて、ミラー３２及び１／２波長板９０を経
て、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２に入射する。
【００４４】ＵＨＰランプ光源１０の発光スペクトルに
おいては、図６に示すように、青、緑の波長帯域に比較
して、赤の波長帯域の輝度は低い。また、この画像表示
装置においては、６３０±１０ｎｍの波長帯域の光は、
反射型ホログラム光学素子４２によって反射されてしま
い、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２に到達するこ
とがない。しかし、この画像表示装置においては、図７
に示すように、赤色ＬＥＤ光源１１の発光スペクトル
は、図８に示す反射型ホログラム光学素子４２の反射回
折効率の波長依存特性に対応している。したがって、赤
色ＬＥＤ光源１１から発せられた光は、赤色光反射の反
射型ホログラム光学素子４２に効率よく反射されて、赤
色用透過型液晶空間光変調素子５２を照明する。
おいては、図６に示すように、青、緑の波長帯域に比較
して、赤の波長帯域の輝度は低い。また、この画像表示
装置においては、６３０±１０ｎｍの波長帯域の光は、
反射型ホログラム光学素子４２によって反射されてしま
い、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２に到達するこ
とがない。しかし、この画像表示装置においては、図７
に示すように、赤色ＬＥＤ光源１１の発光スペクトル
は、図８に示す反射型ホログラム光学素子４２の反射回
折効率の波長依存特性に対応している。したがって、赤
色ＬＥＤ光源１１から発せられた光は、赤色光反射の反
射型ホログラム光学素子４２に効率よく反射されて、赤
色用透過型液晶空間光変調素子５２を照明する。
【００４５】そして、図５に示すように、青、緑色用透
過型液晶空間光変調素子５０から出射されたＰ偏光光
と、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２から出射され
たＳ偏光光とは、偏光ビームスプリッタ６１において色
合成され、投射光学系７０に向けて出射される。投射光
学系７０に入射された照明光は、この投射光学系７０に
より、スクリーン８０に結像される。このスクリーン８
０上には、カラー画像が表示される。
過型液晶空間光変調素子５０から出射されたＰ偏光光
と、赤色用透過型液晶空間光変調素子５２から出射され
たＳ偏光光とは、偏光ビームスプリッタ６１において色
合成され、投射光学系７０に向けて出射される。投射光
学系７０に入射された照明光は、この投射光学系７０に
より、スクリーン８０に結像される。このスクリーン８
０上には、カラー画像が表示される。
【００４６】この画像表示装置において、図３に示すよ
うに、青、緑色用透過型液晶空間光変調素子５０の画素
構造は、図４に示す赤色用透過型液晶空間光変調素子５
２の画素構造に対して、Ｘ方向についての基本画素ピッ
チが１／２となっており、各画素の面積が約半分となっ
ている。
うに、青、緑色用透過型液晶空間光変調素子５０の画素
構造は、図４に示す赤色用透過型液晶空間光変調素子５
２の画素構造に対して、Ｘ方向についての基本画素ピッ
チが１／２となっており、各画素の面積が約半分となっ
ている。
【００４７】また、青、緑色用透過型液晶空間光変調素
子５０の液晶層の厚さ及び赤色用透過型液晶空間光変調
素子５２液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光の違い
に応じて最適化されている。
子５０の液晶層の厚さ及び赤色用透過型液晶空間光変調
素子５２液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光の違い
に応じて最適化されている。
【００４８】〔第３の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置の第３の実施の形態として、図９に示すように、
空間光変調素子として反射型液晶空間光変調素子１０
１，１０２、色合成手段として偏光ビームスプリッタ１
４０と特定波長帯域直線偏光回転手段（積層位相差フィ
ルタ）１２０、２つの反射型液晶空間光変調素子１０
１，１０２への色分離手段としてダイクロイックミラー
４０，４１、一方の反射型液晶空間光変調素子への色分
離集光手段として透過型偏光選択性ホログラム光学素子
１００を用いた２板式投射型画像表示装置の構成と動作
原理について説明する。
示装置の第３の実施の形態として、図９に示すように、
空間光変調素子として反射型液晶空間光変調素子１０
１，１０２、色合成手段として偏光ビームスプリッタ１
４０と特定波長帯域直線偏光回転手段（積層位相差フィ
ルタ）１２０、２つの反射型液晶空間光変調素子１０
１，１０２への色分離手段としてダイクロイックミラー
４０，４１、一方の反射型液晶空間光変調素子への色分
離集光手段として透過型偏光選択性ホログラム光学素子
１００を用いた２板式投射型画像表示装置の構成と動作
原理について説明する。
【００４９】まず、照明光源となるＵＨＰランプ光源１
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
【００５０】この照明光学系２０は、無偏光状態の光束
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
【００５１】この実施の形態においては、照明光学系２
０を通過した照明光は、主に図９の紙面に垂直な方向に
電気ベクトルが振動する偏光状態、つまり、この照明光
学系２０に続いて入射する青色反射のダイクロイックミ
ラー４０、緑色反射のダイクロイックミラー４１及びミ
ラー３０に対するＳ偏光光となるように変換されてい
る。
０を通過した照明光は、主に図９の紙面に垂直な方向に
電気ベクトルが振動する偏光状態、つまり、この照明光
学系２０に続いて入射する青色反射のダイクロイックミ
ラー４０、緑色反射のダイクロイックミラー４１及びミ
ラー３０に対するＳ偏光光となるように変換されてい
る。
【００５２】照明光は、青色反射のダイクロイックミラ
ー４０及び緑色反射のダイクロイックミラー４１におい
て反射され、それぞれ異なる入射角度で、ホログラフィ
ックＰＤＬＣ（透過型偏光選択性ホログラム光学素子）
１００に入射する。
ー４０及び緑色反射のダイクロイックミラー４１におい
て反射され、それぞれ異なる入射角度で、ホログラフィ
ックＰＤＬＣ（透過型偏光選択性ホログラム光学素子）
１００に入射する。
【００５３】この画像表示装置において用いられている
ホログラフィックＰＤＬＣ１００は、図１０に示すよう
に、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ＰＤＬＣを一対のガラス基板１０３，１０４間に挾み
込むことで製造される。
ホログラフィックＰＤＬＣ１００は、図１０に示すよう
に、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ＰＤＬＣを一対のガラス基板１０３，１０４間に挾み
込むことで製造される。
【００５４】このホログラフィックＰＤＬＣ１００の製
造において、ネマチック液晶の重量割合は、全体の４０
％程度とする。また、このホログラフィックＰＤＬＣ１
００の層厚（以下、セルギャップという。）は、３μｍ
乃至１５μｍの範囲で、ホログラフィックＰＤＬＣ１０
０の仕様に合わせて最適値を選ぶ。
造において、ネマチック液晶の重量割合は、全体の４０
％程度とする。また、このホログラフィックＰＤＬＣ１
００の層厚（以下、セルギャップという。）は、３μｍ
乃至１５μｍの範囲で、ホログラフィックＰＤＬＣ１０
０の仕様に合わせて最適値を選ぶ。
【００５５】次に、ホログラフィックＰＤＬＣ１００に
干渉縞を記録するために、図示しないレーザー光源から
の物体光１０５及び参照光１０６をホログラフィックＰ
ＤＬＣ１００に照射し、これらの干渉による光の強弱
（Ａ）を発生させる。
干渉縞を記録するために、図示しないレーザー光源から
の物体光１０５及び参照光１０６をホログラフィックＰ
ＤＬＣ１００に照射し、これらの干渉による光の強弱
（Ａ）を発生させる。
【００５６】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
ーによりホログラフィックＰＤＬＣ中のプレポリマが光
重合を起こしてポリマ化する。このようにポリマ化した
部分には、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、疎な領
域とが形成される。そして、プレポリマが疎な領域は、
ネマチック液晶の濃度が高くなる。こうして、高分子高
密度領域１０７及びと液晶高密度領域１０８の２つの領
域が形成される。
ち、光子のエネルギーが大きい場所では、そのエネルギ
ーによりホログラフィックＰＤＬＣ中のプレポリマが光
重合を起こしてポリマ化する。このようにポリマ化した
部分には、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、疎な領
域とが形成される。そして、プレポリマが疎な領域は、
ネマチック液晶の濃度が高くなる。こうして、高分子高
密度領域１０７及びと液晶高密度領域１０８の２つの領
域が形成される。
【００５７】この実施の形態においては、物体光１０５
と参照光１０６とがホログラフィックＰＤＬＣ１００に
対して同じ側から照射されて製造されているため、製造
されたホログラフィックＰＤＬＣ１００は、透過型とな
る。
と参照光１０６とがホログラフィックＰＤＬＣ１００に
対して同じ側から照射されて製造されているため、製造
されたホログラフィックＰＤＬＣ１００は、透過型とな
る。
【００５８】ところで、上述のようにして製造されたホ
ログラフィックＰＤＬＣ１００における高分子高密度領
域１０７は、屈折率に関して等方的であり、その屈折率
は、例えば、１．５となされている。一方、ホログラフ
ィックＰＤＬＣ１００の液晶高密度領域１０８において
は、ネマチック液晶分子が、その長軸方向を高分子高密
度領域１０７との境界面に対して略垂直として並んでい
る。このため、この液晶高密度領域１０８は、屈折率に
ついて入射偏光方位依存性を有している。この液晶高密
度領域１０８において常光線となるのは、図１０に示す
ように、ホログラフィックＰＤＬＣ１００の光線入射面
１０９に対して傾斜し高分子高密度領域１０７及び液晶
高密度領域１０８の境界線方向に対して略々垂直な方向
に入射する再生光１１０においては、Ｓ偏光成分であ
る。
ログラフィックＰＤＬＣ１００における高分子高密度領
域１０７は、屈折率に関して等方的であり、その屈折率
は、例えば、１．５となされている。一方、ホログラフ
ィックＰＤＬＣ１００の液晶高密度領域１０８において
は、ネマチック液晶分子が、その長軸方向を高分子高密
度領域１０７との境界面に対して略垂直として並んでい
る。このため、この液晶高密度領域１０８は、屈折率に
ついて入射偏光方位依存性を有している。この液晶高密
度領域１０８において常光線となるのは、図１０に示す
ように、ホログラフィックＰＤＬＣ１００の光線入射面
１０９に対して傾斜し高分子高密度領域１０７及び液晶
高密度領域１０８の境界線方向に対して略々垂直な方向
に入射する再生光１１０においては、Ｓ偏光成分であ
る。
【００５９】そして、この液晶高密度領域１０８の常光
線屈折率ｎloを高分子高密度領域１０７の屈折率ｎｐに
略々等しい値、例えば、屈折率差が０．０１未満である
値とすれば、入射Ｓ偏光成分に対する屈折率による変調
は極小さく、回折現象はほとんど生じない。そして、一
般に、ネマチック液晶の常光線屈折率ｎloと、異常光線
屈折率ｎleとの差△ｎは、０．１乃至０．２程度はあ
る。そのため、入射方向が等しい再生光１１０の場合で
も、異常光線であるＰ偏光成分については、高分子高密
度領域１０７と液晶高密度領域１０８との間に屈折率差
があることとなり、回折効果が生ずる。例えば、異常光
線に対する回折効率を５０％以上とし、常光線に対する
回折効率を１０％以下とすることができる。
線屈折率ｎloを高分子高密度領域１０７の屈折率ｎｐに
略々等しい値、例えば、屈折率差が０．０１未満である
値とすれば、入射Ｓ偏光成分に対する屈折率による変調
は極小さく、回折現象はほとんど生じない。そして、一
般に、ネマチック液晶の常光線屈折率ｎloと、異常光線
屈折率ｎleとの差△ｎは、０．１乃至０．２程度はあ
る。そのため、入射方向が等しい再生光１１０の場合で
も、異常光線であるＰ偏光成分については、高分子高密
度領域１０７と液晶高密度領域１０８との間に屈折率差
があることとなり、回折効果が生ずる。例えば、異常光
線に対する回折効率を５０％以上とし、常光線に対する
回折効率を１０％以下とすることができる。
【００６０】このように、ホログラフィックＰＤＬＣ１
００は、異常光線であるＰ偏光成分について、位相変調
型ホログラムとして機能する。すなわち、このホログラ
フィックＰＤＬＣ１００においては、図１０に示すよう
に、再生光１１０のうちの常光線であるＳ偏光成分は、
回折されることなくそのまま透過するが、再生光１１０
のうちの異常光線であるＰ偏光成分は、回折され、この
ホログラフィックＰＤＬＣ１００から略々垂直に出射す
ることとなる。
００は、異常光線であるＰ偏光成分について、位相変調
型ホログラムとして機能する。すなわち、このホログラ
フィックＰＤＬＣ１００においては、図１０に示すよう
に、再生光１１０のうちの常光線であるＳ偏光成分は、
回折されることなくそのまま透過するが、再生光１１０
のうちの異常光線であるＰ偏光成分は、回折され、この
ホログラフィックＰＤＬＣ１００から略々垂直に出射す
ることとなる。
【００６１】この実施の形態におけるホログラフィック
ＰＤＬＣ１００のＰ偏光光回折効率は、図１１に示すよ
うに、入射角度及び波長に依存する。この特性より、中
心波長５５０ｎｍの緑色光に対して回折効率が５０％以
上となるのは、入射角が４６°±８°、中心波長４４０
ｎｍの青色光に対して回折効率が５０％以上となるの
は、入射角が４１°±７．５°となっている。このよう
に、回折効率が最良となるホログラフィックＰＤＬＣ１
００への入射角度は、青色光と緑色光とでは異なる。し
たがって、このホログラフィックＰＤＬＣ１００に入射
する照明光の角度は、青色光と緑色光とで変えている。
ＰＤＬＣ１００のＰ偏光光回折効率は、図１１に示すよ
うに、入射角度及び波長に依存する。この特性より、中
心波長５５０ｎｍの緑色光に対して回折効率が５０％以
上となるのは、入射角が４６°±８°、中心波長４４０
ｎｍの青色光に対して回折効率が５０％以上となるの
は、入射角が４１°±７．５°となっている。このよう
に、回折効率が最良となるホログラフィックＰＤＬＣ１
００への入射角度は、青色光と緑色光とでは異なる。し
たがって、このホログラフィックＰＤＬＣ１００に入射
する照明光の角度は、青色光と緑色光とで変えている。
【００６２】なお、この実施の形態におけるホログラフ
ィックＰＤＬＣ１００では、ホログラム層の厚さは４μ
ｍ、屈折率変調度は０．０６、露光波長は５３２ｎｍ、
物体光入射角は０°、参照光入射角は４５°となってい
る。
ィックＰＤＬＣ１００では、ホログラム層の厚さは４μ
ｍ、屈折率変調度は０．０６、露光波長は５３２ｎｍ、
物体光入射角は０°、参照光入射角は４５°となってい
る。
【００６３】実際には、本実施の形態におけるホログラ
フィックＰＤＬＣ１００は、図１２に示すように、青、
緑色光用ホログラム層の単層構造となっており、青、緑
色光用反射型液晶空間光変調素子１０１と一体的に構成
されている。そして、ホログラフィックＰＤＬＣ１００
は、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１の青
色光用画素電極１１５と緑色光用画素電極１１６に照明
光が集光するように、一方向のみに対して集光力を有す
るシリンドリカルレンズの機能を有している。
フィックＰＤＬＣ１００は、図１２に示すように、青、
緑色光用ホログラム層の単層構造となっており、青、緑
色光用反射型液晶空間光変調素子１０１と一体的に構成
されている。そして、ホログラフィックＰＤＬＣ１００
は、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１の青
色光用画素電極１１５と緑色光用画素電極１１６に照明
光が集光するように、一方向のみに対して集光力を有す
るシリンドリカルレンズの機能を有している。
【００６４】各色用ホログラムレンズの中心は、対応す
る色画素電極の中心に対して略々一致するように配置さ
れている。照明光の青色光と緑色光との色分離は、上述
したような、青色光（Ａ）と緑色光（Ｂ）との約５°の
入射角度の違いと、ホログラフィックＰＤＬＣ１００の
波長分散とを利用して実現されている。
る色画素電極の中心に対して略々一致するように配置さ
れている。照明光の青色光と緑色光との色分離は、上述
したような、青色光（Ａ）と緑色光（Ｂ）との約５°の
入射角度の違いと、ホログラフィックＰＤＬＣ１００の
波長分散とを利用して実現されている。
【００６５】各色画素電極１１５，１１６に色分離され
集光された照明光は、「白」表示の場合には、入射偏光
方向が９０°回転されてＳ偏光光となって反射される。
そのため、この場合には、反射光は、青色光用ホログラ
ム層及び緑色光用ホログラム層において回折されること
なく、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１に
対して略々垂直に出射される。
集光された照明光は、「白」表示の場合には、入射偏光
方向が９０°回転されてＳ偏光光となって反射される。
そのため、この場合には、反射光は、青色光用ホログラ
ム層及び緑色光用ホログラム層において回折されること
なく、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１に
対して略々垂直に出射される。
【００６６】この反射光は、図９に示すように、例え
ば、カラーリンク（Color Link）社製「カラーセレクト
（Color Select）」の如き特定波長帯域直線偏光回転手
段（積層位相差フィルタ）１２０に入射する。この特定
波長帯域直線偏光回転手段１２０は、位相差板が積層さ
れて構成された光学素子であって、特定の波長帯域（こ
こでは、青、緑色光）のみの直線偏光方位を９０°回転
させる。すなわち、この特定波長帯域直線偏光回転手段
１２０は、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０
１において変調されたＳ偏光光を、Ｐ偏光光に変える。
ば、カラーリンク（Color Link）社製「カラーセレクト
（Color Select）」の如き特定波長帯域直線偏光回転手
段（積層位相差フィルタ）１２０に入射する。この特定
波長帯域直線偏光回転手段１２０は、位相差板が積層さ
れて構成された光学素子であって、特定の波長帯域（こ
こでは、青、緑色光）のみの直線偏光方位を９０°回転
させる。すなわち、この特定波長帯域直線偏光回転手段
１２０は、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０
１において変調されたＳ偏光光を、Ｐ偏光光に変える。
【００６７】このようにしてＰ偏光光に変換された青、
緑色光は、偏光ビームスプリッタ１４０を透過し、さら
に、赤色光直線偏光回転手段１２１及びＰ偏光透過の偏
光板１５０を透過して、投射光学系７０に入射する。偏
光ビームスプリッタ１４０は、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏
光を反射するように構成されている。投射光学系７０に
入射された青、緑色光は、図示しないスクリーン上に結
像される。
緑色光は、偏光ビームスプリッタ１４０を透過し、さら
に、赤色光直線偏光回転手段１２１及びＰ偏光透過の偏
光板１５０を透過して、投射光学系７０に入射する。偏
光ビームスプリッタ１４０は、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏
光を反射するように構成されている。投射光学系７０に
入射された青、緑色光は、図示しないスクリーン上に結
像される。
【００６８】一方、青色反射のダイクロイックミラー４
０及び緑色反射のダイクロイックミラー４１を透過した
赤色光は、ミラー３００にて反射され、Ｐ偏光透過の偏
光板１３０にて検波されて、特定波長帯域直線偏光回転
手段１２０に入射する。この特定波長帯域直線偏光回転
手段１２０は、赤色光にたいしては、偏光回転機能を有
しない。したがって、赤色光は、この特定波長帯域直線
偏光回転手段１２０をそのまま透過する。この赤色光
は、次に、偏光ピームスプリッタ１４０を透過して、赤
色光用反射型液晶空間光変調素子１０２に入射する。
０及び緑色反射のダイクロイックミラー４１を透過した
赤色光は、ミラー３００にて反射され、Ｐ偏光透過の偏
光板１３０にて検波されて、特定波長帯域直線偏光回転
手段１２０に入射する。この特定波長帯域直線偏光回転
手段１２０は、赤色光にたいしては、偏光回転機能を有
しない。したがって、赤色光は、この特定波長帯域直線
偏光回転手段１２０をそのまま透過する。この赤色光
は、次に、偏光ピームスプリッタ１４０を透過して、赤
色光用反射型液晶空間光変調素子１０２に入射する。
【００６９】この赤色光用反射型液晶空間光変調素子１
０２で反射される変調光のうち、「白」表示に相当する
Ｓ偏光光は、偏光ビームスプリッタ１４０により反射さ
れて、赤色光直線偏光回転手段１２１に入射する。この
変調光は、赤色光直線偏光回転手段１２１により偏光方
位を９０°回転されＰ偏光光となる。この変調光は、偏
光板１５０により検波され、投射光学系７０に入射す
る。投射光学系７０に入射された赤色光は、図示しない
スクリーン上に結像される。このようにして、スクリー
ン上には、カラー画像が表示される。
０２で反射される変調光のうち、「白」表示に相当する
Ｓ偏光光は、偏光ビームスプリッタ１４０により反射さ
れて、赤色光直線偏光回転手段１２１に入射する。この
変調光は、赤色光直線偏光回転手段１２１により偏光方
位を９０°回転されＰ偏光光となる。この変調光は、偏
光板１５０により検波され、投射光学系７０に入射す
る。投射光学系７０に入射された赤色光は、図示しない
スクリーン上に結像される。このようにして、スクリー
ン上には、カラー画像が表示される。
【００７０】この画像表示装置において、図１３に示す
ように、青、緑色用反射型液晶空間光変調素子１０１の
画素構造は、図１４に示す赤色用反射型液晶空間光変調
素子１０２の画素構造に対して、全く等しい。赤色用反
射型液晶空間光変調素子１０２においては、１つの青色
光用画素及び１つの緑色光用画素に対応する対になる２
つの基本画素は、１画素として等しく駆動される。
ように、青、緑色用反射型液晶空間光変調素子１０１の
画素構造は、図１４に示す赤色用反射型液晶空間光変調
素子１０２の画素構造に対して、全く等しい。赤色用反
射型液晶空間光変調素子１０２においては、１つの青色
光用画素及び１つの緑色光用画素に対応する対になる２
つの基本画素は、１画素として等しく駆動される。
【００７１】また、青、緑色用反射型液晶空間光変調素
子１０１の液晶層の厚さ及び赤色用反射型液晶空間光変
調素子１０２の液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光
の違いに応じて最適化されている。
子１０１の液晶層の厚さ及び赤色用反射型液晶空間光変
調素子１０２の液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光
の違いに応じて最適化されている。
【００７２】〔第４の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置の第４の実施の形態として、図１５に示すよう
に、空間光変調素子として反射型液晶空間光変調素子１
０１，１０２、色合成手段として偏光ビームスプリッタ
１４０、２つの反射型液晶空間光変調素子１０１，１０
２への色分離手段としてダイクロイックミラー４０，４
１、一方の反射型液晶空間光変調素子への色分離集光手
段としてホログラフィックＰＤＬＣ（透過型偏光選択性
ホログラム光学素子）１１１を用いた２板式投射型画像
表示装置の構成と動作原理を説明する。
示装置の第４の実施の形態として、図１５に示すよう
に、空間光変調素子として反射型液晶空間光変調素子１
０１，１０２、色合成手段として偏光ビームスプリッタ
１４０、２つの反射型液晶空間光変調素子１０１，１０
２への色分離手段としてダイクロイックミラー４０，４
１、一方の反射型液晶空間光変調素子への色分離集光手
段としてホログラフィックＰＤＬＣ（透過型偏光選択性
ホログラム光学素子）１１１を用いた２板式投射型画像
表示装置の構成と動作原理を説明する。
【００７３】まず、照明光源となるＵＨＰランプ光源１
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
【００７４】この照明光学系２０は、無偏光状態の光束
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
【００７５】この実施の形態においては、照明光学系２
０を通過した照明光は、主に図１５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、この照明
光学系２０に続いて入射する青色反射のダイクロイック
ミラー４０、緑色反射のダイクロイックミラー４１に対
するＰ偏光光となるように変換されている。
０を通過した照明光は、主に図１５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、この照明
光学系２０に続いて入射する青色反射のダイクロイック
ミラー４０、緑色反射のダイクロイックミラー４１に対
するＰ偏光光となるように変換されている。
【００７６】照明光は、青色反射のダイクロイックミラ
ー４０及び緑色反射のダイクロイックミラー４１におい
て反射され、それぞれ異なる入射角度で、ホログラフィ
ックＰＤＬＣ１１１に入射する。
ー４０及び緑色反射のダイクロイックミラー４１におい
て反射され、それぞれ異なる入射角度で、ホログラフィ
ックＰＤＬＣ１１１に入射する。
【００７７】この画像表示装置において用いられている
ホログラフィックＰＤＬＣ１１１は、光重合を起こす前
のプレポリマ、ネマチック液晶、開始剤、色素などが混
合されたＰＤＬＣを一対のガラス基板間に挾み込むこと
で製造される。この実施の形態において用いているホロ
グラフィックＰＤＬＣ１１１の構造方法及び機能は、上
述の第３の実施の形態におけるホログラフィックＰＤＬ
Ｃ１１１と基本的には同様であるが、この実施の形態の
場合には、Ｓ偏光を回折するように構成されている。
ホログラフィックＰＤＬＣ１１１は、光重合を起こす前
のプレポリマ、ネマチック液晶、開始剤、色素などが混
合されたＰＤＬＣを一対のガラス基板間に挾み込むこと
で製造される。この実施の形態において用いているホロ
グラフィックＰＤＬＣ１１１の構造方法及び機能は、上
述の第３の実施の形態におけるホログラフィックＰＤＬ
Ｃ１１１と基本的には同様であるが、この実施の形態の
場合には、Ｓ偏光を回折するように構成されている。
【００７８】すなわち、ホログラフィックＰＤＬＣ１１
１は、異常光線であるＳ偏光成分について、位相変調型
ホログラムとして機能する。すなわち、このホログラフ
ィックＰＤＬＣ１１１においては、図１６に示すよう
に、再生光１１０のうちの常光線であるＰ偏光成分は、
回折されることなくそのまま透過するが、再生光１１０
のうちの異常光線であるＳ偏光成分は、回折され、この
ホログラフィックＰＤＬＣ１１１から略々垂直に出射す
ることとなる。
１は、異常光線であるＳ偏光成分について、位相変調型
ホログラムとして機能する。すなわち、このホログラフ
ィックＰＤＬＣ１１１においては、図１６に示すよう
に、再生光１１０のうちの常光線であるＰ偏光成分は、
回折されることなくそのまま透過するが、再生光１１０
のうちの異常光線であるＳ偏光成分は、回折され、この
ホログラフィックＰＤＬＣ１１１から略々垂直に出射す
ることとなる。
【００７９】この実施の形態におけるホログラフィック
ＰＤＬＣ１１１のＰ偏光光回折効率は、図１７に示すよ
うに、入射角度及び波長に依存する。この特性より、中
心波長５５０ｎｍの緑色光に対して回折効率が５０％以
上となるのは、入射角が４６°±８°、中心波長４４０
ｎｍの青色光に対して回折効率が５０％以上となるの
は、入射角が４１°±７．５°となっている。このよう
に、回折効率が最良となるホログラフィックＰＤＬＣ１
１１への入射角度は、青色光と緑色光とでは異なる。し
たがって、このホログラフィックＰＤＬＣ１１１に入射
する照明光の角度は、青色光と緑色光とで変えている。
ＰＤＬＣ１１１のＰ偏光光回折効率は、図１７に示すよ
うに、入射角度及び波長に依存する。この特性より、中
心波長５５０ｎｍの緑色光に対して回折効率が５０％以
上となるのは、入射角が４６°±８°、中心波長４４０
ｎｍの青色光に対して回折効率が５０％以上となるの
は、入射角が４１°±７．５°となっている。このよう
に、回折効率が最良となるホログラフィックＰＤＬＣ１
１１への入射角度は、青色光と緑色光とでは異なる。し
たがって、このホログラフィックＰＤＬＣ１１１に入射
する照明光の角度は、青色光と緑色光とで変えている。
【００８０】なお、この実施の形態におけるホログラフ
ィックＰＤＬＣ１１１では、ホログラム層の厚さは４μ
ｍ、屈折率変調度は０．０６、露光波長は５３２ｎｍ、
物体光入射角は０°、参照光入射角は４５°となってい
る。
ィックＰＤＬＣ１１１では、ホログラム層の厚さは４μ
ｍ、屈折率変調度は０．０６、露光波長は５３２ｎｍ、
物体光入射角は０°、参照光入射角は４５°となってい
る。
【００８１】実際には、本実施の形態におけるホログラ
フィックＰＤＬＣ１１１は、図１２に示すように、青、
緑色光用ホログラム層の単層構造となっており、青、緑
色光用反射型液晶空間光変調素子１０１と一体的に構成
されている。そして、ホログラフィックＰＤＬＣ１１１
は、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１の青
色光用画素電極１１５と緑色光用画素電極１１６に照明
光が集光するように、一方向のみに対して集光力を有す
るシリンドリカルレンズの機能を有している。
フィックＰＤＬＣ１１１は、図１２に示すように、青、
緑色光用ホログラム層の単層構造となっており、青、緑
色光用反射型液晶空間光変調素子１０１と一体的に構成
されている。そして、ホログラフィックＰＤＬＣ１１１
は、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１の青
色光用画素電極１１５と緑色光用画素電極１１６に照明
光が集光するように、一方向のみに対して集光力を有す
るシリンドリカルレンズの機能を有している。
【００８２】各色用ホログラムレンズの中心は、対応す
る色画素電極の中心に対して略々一致するように配置さ
れている。照明光の青色光と緑色光との色分離は、上述
したような、青色光（Ａ）と緑色光（Ｂ）との約５°の
入射角度の違いと、ホログラフィックＰＤＬＣ１１１の
波長分散とを利用して実現されている。
る色画素電極の中心に対して略々一致するように配置さ
れている。照明光の青色光と緑色光との色分離は、上述
したような、青色光（Ａ）と緑色光（Ｂ）との約５°の
入射角度の違いと、ホログラフィックＰＤＬＣ１１１の
波長分散とを利用して実現されている。
【００８３】各色画素電極１１５，１１６に色分離され
集光された照明光は、「白」表示の場合には、入射偏光
方向が９０°回転されてＳ偏光光となって反射される。
そのため、この場合には、反射光は、青色光用ホログラ
ム層及び緑色光用ホログラム層において回折されること
なく、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１に
対して略々垂直に出射される。
集光された照明光は、「白」表示の場合には、入射偏光
方向が９０°回転されてＳ偏光光となって反射される。
そのため、この場合には、反射光は、青色光用ホログラ
ム層及び緑色光用ホログラム層において回折されること
なく、青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１に
対して略々垂直に出射される。
【００８４】この反射光は、図１５に示すように、Ｐ偏
光透過、Ｓ偏光反射の偏光ビームスプリッタ１４０を透
過し、さらに、赤色光直線偏光回転手段１２１及びＰ偏
光透過の偏光板１５０を透過して、投射光学系７０に入
射する。偏光ビームスプリッタ１４０は、Ｐ偏光を透過
させ、Ｓ偏光を反射するように構成されている。投射光
学系７０に入射された青、緑色光は、図示しないスクリ
ーン上に結像される。
光透過、Ｓ偏光反射の偏光ビームスプリッタ１４０を透
過し、さらに、赤色光直線偏光回転手段１２１及びＰ偏
光透過の偏光板１５０を透過して、投射光学系７０に入
射する。偏光ビームスプリッタ１４０は、Ｐ偏光を透過
させ、Ｓ偏光を反射するように構成されている。投射光
学系７０に入射された青、緑色光は、図示しないスクリ
ーン上に結像される。
【００８５】一方、ＵＨＰランプ光源１０とは別に設け
られた赤色ＬＥＤ光源１１から発せられた赤色光は、集
光レンズ２２を経て、偏光ビームスプリッタ１４０を透
過し、赤色光用反射型液晶空間光変調素子１０２に入射
する。この赤色光用反射型液晶空間光変調素子１０２で
反射される変調光のうち、「白」表示に相当するＳ偏光
光は、偏光ビームスプリッタ１４０により反射され、赤
色光直線偏光回転手段１２１にて偏光方位を９０°回転
され、Ｐ偏光光となる。この変調光は、偏光板１５０に
より検波され、投射光学系７０に入射される。投射光学
系７０に入射された赤色光は、図示しないスクリーン上
に結像される。このようにして、スクリーン上には、カ
ラー画像が表示される。
られた赤色ＬＥＤ光源１１から発せられた赤色光は、集
光レンズ２２を経て、偏光ビームスプリッタ１４０を透
過し、赤色光用反射型液晶空間光変調素子１０２に入射
する。この赤色光用反射型液晶空間光変調素子１０２で
反射される変調光のうち、「白」表示に相当するＳ偏光
光は、偏光ビームスプリッタ１４０により反射され、赤
色光直線偏光回転手段１２１にて偏光方位を９０°回転
され、Ｐ偏光光となる。この変調光は、偏光板１５０に
より検波され、投射光学系７０に入射される。投射光学
系７０に入射された赤色光は、図示しないスクリーン上
に結像される。このようにして、スクリーン上には、カ
ラー画像が表示される。
【００８６】この画像表示装置において、図１３に示す
ように、青、緑色用反射型液晶空間光変調素子１０１の
画素構造は、図１４に示す赤色用反射型液晶空間光変調
素子１０２の画素構造に対して、全く等しい。赤色用反
射型液晶空間光変調素子１０２においては、１つの青色
光用画素及び１つの緑色光用画素に対応する対になる２
つの基本画素は、１画素として等しく駆動される。
ように、青、緑色用反射型液晶空間光変調素子１０１の
画素構造は、図１４に示す赤色用反射型液晶空間光変調
素子１０２の画素構造に対して、全く等しい。赤色用反
射型液晶空間光変調素子１０２においては、１つの青色
光用画素及び１つの緑色光用画素に対応する対になる２
つの基本画素は、１画素として等しく駆動される。
【００８７】また、青、緑色用反射型液晶空間光変調素
子１０１の液晶層の厚さ及び赤色用反射型液晶空間光変
調素子１０２の液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光
の違いに応じて最適化されている。
子１０１の液晶層の厚さ及び赤色用反射型液晶空間光変
調素子１０２の液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光
の違いに応じて最適化されている。
【００８８】〔第５の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置の第５の実施の形態として、図１８に示すよう
に、空間光変調素子として反射型液晶空間光変調素子１
０１，１０２、色合成手段として偏光ビームスプリッタ
１４１、２つの反射型液晶空間光変調素子１０１，１０
２への色分離手段としてホログラフィックＰＤＬＣ１２
２、一方の反射型液晶空間光変調素子１０１への色分離
集光手段としてホログラフィックＰＤＬＣ１１２を用い
た２板式投射型画像表示装置の構成と動作原理を説明す
る。
示装置の第５の実施の形態として、図１８に示すよう
に、空間光変調素子として反射型液晶空間光変調素子１
０１，１０２、色合成手段として偏光ビームスプリッタ
１４１、２つの反射型液晶空間光変調素子１０１，１０
２への色分離手段としてホログラフィックＰＤＬＣ１２
２、一方の反射型液晶空間光変調素子１０１への色分離
集光手段としてホログラフィックＰＤＬＣ１１２を用い
た２板式投射型画像表示装置の構成と動作原理を説明す
る。
【００８９】まず、照明光源となるＵＨＰランプ光源１
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
【００９０】この照明光学系２０は、無偏光状態の光束
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
【００９１】この実施の形態においては、照明光学系２
０を通過した照明光は、主に図１８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、この照明
光学系２０に続いて入射するミラー３０に対するＰ偏光
光となるように変換されている。
０を通過した照明光は、主に図１８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、この照明
光学系２０に続いて入射するミラー３０に対するＰ偏光
光となるように変換されている。
【００９２】この照明光は、Ｐ偏光透過の偏光板１５１
により検波され、赤色光直線偏光回転手段（積層位相差
フィルタ）１２１により赤色光成分のみをＳ偏光光に変
換されて、ホログラフィックＰＤＬＣ（透過型偏光選択
性ホログラム光学素子）１２２に入射する。このホログ
ラフィックＰＤＬＣ１２１は、上述の第３の実施の形態
におけるホログラフィックＰＤＬＣ１００と同様に、Ｐ
偏光光のみを回折させ、Ｓ偏光光は透過させる。したが
って、このホログラフィックＰＤＬＣ１２１において
は、青、緑色光は回折され、赤色光はそのまま透過され
る。
により検波され、赤色光直線偏光回転手段（積層位相差
フィルタ）１２１により赤色光成分のみをＳ偏光光に変
換されて、ホログラフィックＰＤＬＣ（透過型偏光選択
性ホログラム光学素子）１２２に入射する。このホログ
ラフィックＰＤＬＣ１２１は、上述の第３の実施の形態
におけるホログラフィックＰＤＬＣ１００と同様に、Ｐ
偏光光のみを回折させ、Ｓ偏光光は透過させる。したが
って、このホログラフィックＰＤＬＣ１２１において
は、青、緑色光は回折され、赤色光はそのまま透過され
る。
【００９３】ホログラフィックＰＤＬＣ１２１において
回折された青、緑色光は、カップリングプリズム１６０
の入射面を経て、このカップリングプリズム１６０に光
学的に密着されたホログラフィックＰＤＬＣ１１２に入
射する。このホログラフィックＰＤＬＣ１１２も、上述
の第３の実施の形態のホログラフィックＰＤＬＣ１００
と同様に、Ｐ偏光光のみを回折させ、Ｓ偏光光は透過さ
せるという機能を有する。
回折された青、緑色光は、カップリングプリズム１６０
の入射面を経て、このカップリングプリズム１６０に光
学的に密着されたホログラフィックＰＤＬＣ１１２に入
射する。このホログラフィックＰＤＬＣ１１２も、上述
の第３の実施の形態のホログラフィックＰＤＬＣ１００
と同様に、Ｐ偏光光のみを回折させ、Ｓ偏光光は透過さ
せるという機能を有する。
【００９４】この実施の形態におけるホログラフィック
ＰＤＬＣ１１２は、図１９に示すように、青色光用ホロ
グラム層１１３、緑色光用ホログラム層１１４の２層積
層構造となっており、青、緑色光用反射型液晶空間光変
調素子１０１と一体的に構成されている。そして、ホロ
グラフィックＰＤＬＣ１１２は、青、緑色光用反射型液
晶空間光変調素子１０１の青色光用画素電極１１５と緑
色光用画素電極１１６に照明光が集光するように、一方
向のみに対して集光力を有するシリンドリカルレンズの
機能を有している。各色用ホログラムレンズの中心は、
対応する色画素電極の中心に対して略々一致するように
配置されている。
ＰＤＬＣ１１２は、図１９に示すように、青色光用ホロ
グラム層１１３、緑色光用ホログラム層１１４の２層積
層構造となっており、青、緑色光用反射型液晶空間光変
調素子１０１と一体的に構成されている。そして、ホロ
グラフィックＰＤＬＣ１１２は、青、緑色光用反射型液
晶空間光変調素子１０１の青色光用画素電極１１５と緑
色光用画素電極１１６に照明光が集光するように、一方
向のみに対して集光力を有するシリンドリカルレンズの
機能を有している。各色用ホログラムレンズの中心は、
対応する色画素電極の中心に対して略々一致するように
配置されている。
【００９５】各色画素電極１１５，１１６に色分離され
集光された照明光は、「白」表示の場合には、入射偏光
方向が９０°回転されてＳ偏光光となって反射する。そ
のため、このとき、青色光用ホログラム層１１３、緑色
光用ホログラム層１１４において回折されることなく、
青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１に対して
略々垂直に出射される。
集光された照明光は、「白」表示の場合には、入射偏光
方向が９０°回転されてＳ偏光光となって反射する。そ
のため、このとき、青色光用ホログラム層１１３、緑色
光用ホログラム層１１４において回折されることなく、
青、緑色光用反射型液晶空間光変調素子１０１に対して
略々垂直に出射される。
【００９６】このように、青、緑色光用反射型液晶空間
光変調素子１０１にて反射されたＳ偏光である変調光
は、図１８に示すように、再びカップリングプリズム１
６０を経て、１／２波長板１７０により偏光方向を９０
°回転されてＰ偏光となる。そして、この変調光は、Ｐ
偏光透過、Ｓ偏光反射の偏光ビームスプリッタ１４１を
透過し、投射光学系７０に入射する。投射光学系７０に
入射された青、緑色光は、図示しないスクリーン上に結
像される。
光変調素子１０１にて反射されたＳ偏光である変調光
は、図１８に示すように、再びカップリングプリズム１
６０を経て、１／２波長板１７０により偏光方向を９０
°回転されてＰ偏光となる。そして、この変調光は、Ｐ
偏光透過、Ｓ偏光反射の偏光ビームスプリッタ１４１を
透過し、投射光学系７０に入射する。投射光学系７０に
入射された青、緑色光は、図示しないスクリーン上に結
像される。
【００９７】一方、ホログラフィックＰＤＬＣ１２２を
透過したＳ偏光である赤色光は、ミラー３０で反射さ
れ、１／２波長板１７１によりＰ偏光に変換されて、偏
光ビームスプリッタ１４１に入射する。そして、この偏
光ビームスプリッタ１４１の偏光分離膜を透過し、赤色
光用反射型液晶空間光変調素子１０２に入射する。ここ
で反射される変調光のうち、「白」表示に相当するＳ偏
光光は、偏光ビームスプリッタ１４１の偏光分離膜によ
り反射されて、青、緑色光と合成される。この変調光
は、投射光学系７０に入射される。投射光学系７０に入
射された赤色光は、図示しないスクリーン上に結像され
る。このようにして、スクリーン上には、カラー画像が
表示される。
透過したＳ偏光である赤色光は、ミラー３０で反射さ
れ、１／２波長板１７１によりＰ偏光に変換されて、偏
光ビームスプリッタ１４１に入射する。そして、この偏
光ビームスプリッタ１４１の偏光分離膜を透過し、赤色
光用反射型液晶空間光変調素子１０２に入射する。ここ
で反射される変調光のうち、「白」表示に相当するＳ偏
光光は、偏光ビームスプリッタ１４１の偏光分離膜によ
り反射されて、青、緑色光と合成される。この変調光
は、投射光学系７０に入射される。投射光学系７０に入
射された赤色光は、図示しないスクリーン上に結像され
る。このようにして、スクリーン上には、カラー画像が
表示される。
【００９８】この画像表示装置において、図１３に示す
ように、青、緑色用反射型液晶空間光変調素子１０１の
画素構造は、図１４に示す赤色用反射型液晶空間光変調
素子１０２の画素構造に対して、全く等しい。赤色用反
射型液晶空間光変調素子１０２においては、１つの青色
光用画素及び１つの緑色光用画素に対応する対になる２
つの基本画素は、１画素として等しく駆動される。
ように、青、緑色用反射型液晶空間光変調素子１０１の
画素構造は、図１４に示す赤色用反射型液晶空間光変調
素子１０２の画素構造に対して、全く等しい。赤色用反
射型液晶空間光変調素子１０２においては、１つの青色
光用画素及び１つの緑色光用画素に対応する対になる２
つの基本画素は、１画素として等しく駆動される。
【００９９】また、青、緑色用反射型液晶空間光変調素
子１０１の液晶層の厚さ及び赤色用反射型液晶空間光変
調素子１０２の液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光
の違いに応じて最適化されている。
子１０１の液晶層の厚さ及び赤色用反射型液晶空間光変
調素子１０２の液晶層の厚さは、それぞれ変調する色光
の違いに応じて最適化されている。
【０１００】〔第６の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置の第６の実施の形態として、図２０に示すよう
に、反射型液晶空間光変調素子１１８への色分離集光手
段として、ホログラフィックＰＤＬＣ（透過型偏光選択
性ホログラム光学素子）１１７を用いた単板式投射型画
像表示装置の構成と動作原理を説明する。
示装置の第６の実施の形態として、図２０に示すよう
に、反射型液晶空間光変調素子１１８への色分離集光手
段として、ホログラフィックＰＤＬＣ（透過型偏光選択
性ホログラム光学素子）１１７を用いた単板式投射型画
像表示装置の構成と動作原理を説明する。
【０１０１】まず、照明光源となるＵＨＰランプ光源１
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
０より出射した照明光は、光束断面形状の補正、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２０
に入射する。
【０１０２】この照明光学系２０は、無偏光状態の光束
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
を、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光のどちらか一方の偏光に５
０％以上の効率で揃える機能を有するＰ−Ｓ偏光変換器
と呼ばれる偏光変換手段２１を有している。この照明光
学系２０は、複数の集光レンズと、偏光変換手段２１と
により構成されている。
【０１０３】この実施の形態においては、照明光学系２
０を通過した照明光は、主に図２０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、この照明
光学系２０に続いて入射するダイクロイックミラー４
２，４１，４０に対するＰ偏光光となるように変換され
ている。
０を通過した照明光は、主に図２０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、この照明
光学系２０に続いて入射するダイクロイックミラー４
２，４１，４０に対するＰ偏光光となるように変換され
ている。
【０１０４】この照明光は、赤色反射のダイクロイック
ミラー４２、緑色反射のダイクロイックミラー４１、青
色反射のダイクロイックミラー４０を順次透過すること
により、赤色成分、緑色成分及び青色成分がそれぞれ反
射される。これら照明光の赤色成分、緑色成分及び青色
成分は、カラーホイール１８０に入射する。このカラー
ホイール１８０は、時分割により、赤色光、シアン（青
＋緑）色光を切換えるものである。このカラーホイール
１８０を経た各色光成分は、それぞれ異なる入射角度
で、ホログラフィックＰＤＬＣ１１７に入射する。
ミラー４２、緑色反射のダイクロイックミラー４１、青
色反射のダイクロイックミラー４０を順次透過すること
により、赤色成分、緑色成分及び青色成分がそれぞれ反
射される。これら照明光の赤色成分、緑色成分及び青色
成分は、カラーホイール１８０に入射する。このカラー
ホイール１８０は、時分割により、赤色光、シアン（青
＋緑）色光を切換えるものである。このカラーホイール
１８０を経た各色光成分は、それぞれ異なる入射角度
で、ホログラフィックＰＤＬＣ１１７に入射する。
【０１０５】この実施の形態において用いているホログ
ラフィックＰＤＬＣ１１７の構造は、上述した第３の実
施の形態において用いたホログラフィックＰＤＬＣ１０
０と同様に、Ｐ偏光を回折させ、Ｓ偏光を回折させない
ものである。また、このホログラフィックＰＤＬＣ１１
７は、図２１及び図２２に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色
光用のホログラムが３層積層したかたちになっており、
反射型液晶空間光変調素子１１８と一体的に構成されて
いる。
ラフィックＰＤＬＣ１１７の構造は、上述した第３の実
施の形態において用いたホログラフィックＰＤＬＣ１０
０と同様に、Ｐ偏光を回折させ、Ｓ偏光を回折させない
ものである。また、このホログラフィックＰＤＬＣ１１
７は、図２１及び図２２に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色
光用のホログラムが３層積層したかたちになっており、
反射型液晶空間光変調素子１１８と一体的に構成されて
いる。
【０１０６】そして、ホログラフィックＰＤＬＣ１１７
は、反射型液晶空間光変調素子１１８の対応する各色基
本画素に照明光が集光するように、一方向のみに対して
集光力を有するシリンドリカルレンズの機能を有してい
る。
は、反射型液晶空間光変調素子１１８の対応する各色基
本画素に照明光が集光するように、一方向のみに対して
集光力を有するシリンドリカルレンズの機能を有してい
る。
【０１０７】カラーホイール１８０により照明光の赤色
光成分が選択されてホログラフィックＰＤＬＣ１１７に
入射されている場合には、図２１に示すように、照明光
は、ホログラフィックＰＤＬＣ１１７の赤色光用ホログ
ラム層（Ｒ）のみにより回折され、反射型液晶空間光変
調素子１１８の全ての基本画素電極１１９ａ，１１９ｂ
に対して集光される。画像表示においては、２つの隣接
する基本画素が１つの画素として用いられるため、この
隣接する２つの画素は、１画素として等しく駆動され
る。
光成分が選択されてホログラフィックＰＤＬＣ１１７に
入射されている場合には、図２１に示すように、照明光
は、ホログラフィックＰＤＬＣ１１７の赤色光用ホログ
ラム層（Ｒ）のみにより回折され、反射型液晶空間光変
調素子１１８の全ての基本画素電極１１９ａ，１１９ｂ
に対して集光される。画像表示においては、２つの隣接
する基本画素が１つの画素として用いられるため、この
隣接する２つの画素は、１画素として等しく駆動され
る。
【０１０８】次に、カラーホイール１８０により照明光
の青色光成分及び緑色光成分が選択されてホログラフィ
ックＰＤＬＣ１１７に入射されている場合には、図２２
に示すように、照明光は、各色成分ごとに、それぞれ青
色光用ホログラム層（Ｂ）、または、緑色光用ホログラ
ム層（Ｇ）により回折され、ホログラフィックＰＤＬＣ
１１７の各対応する基本画素電極１１９ａ，１１９ｂに
対して集光される。
の青色光成分及び緑色光成分が選択されてホログラフィ
ックＰＤＬＣ１１７に入射されている場合には、図２２
に示すように、照明光は、各色成分ごとに、それぞれ青
色光用ホログラム層（Ｂ）、または、緑色光用ホログラ
ム層（Ｇ）により回折され、ホログラフィックＰＤＬＣ
１１７の各対応する基本画素電極１１９ａ，１１９ｂに
対して集光される。
【０１０９】この反射型液晶空間光変調素子１１８にお
いては、赤色光変調時に対となる２つの隣接した赤色変
調用基本画素電極と、青色光及び緑色光変調時の青色光
変調用基本画素電極及び緑色光変調用基本画素電極の、
延べ４個の画素電極が１画素として駆動されて、カラー
画像表示を実現する。なお、この延べ４個の画素電極
は、２つの赤色変調用基本画素が、その後、青色光変調
用基本画素及び緑色光変調用基本画素として用いられる
ので、物理的には２個の画素電極である。
いては、赤色光変調時に対となる２つの隣接した赤色変
調用基本画素電極と、青色光及び緑色光変調時の青色光
変調用基本画素電極及び緑色光変調用基本画素電極の、
延べ４個の画素電極が１画素として駆動されて、カラー
画像表示を実現する。なお、この延べ４個の画素電極
は、２つの赤色変調用基本画素が、その後、青色光変調
用基本画素及び緑色光変調用基本画素として用いられる
ので、物理的には２個の画素電極である。
【０１１０】ここで注意しなくてはならないことは、ホ
ログラフィックＰＤＬＣ１１７においてホログラム層が
積層されているため、上層のホログラム（赤色用ホログ
ラム、緑色用ホログラム）で回折された回折光が下層の
ホログラム（青色用ホログラム）にて再び回折されてし
まい、一部の照明光が反射型液晶空間光変調素子１１８
を照明しなくなるということである。
ログラフィックＰＤＬＣ１１７においてホログラム層が
積層されているため、上層のホログラム（赤色用ホログ
ラム、緑色用ホログラム）で回折された回折光が下層の
ホログラム（青色用ホログラム）にて再び回折されてし
まい、一部の照明光が反射型液晶空間光変調素子１１８
を照明しなくなるということである。
【０１１１】このようなことを防止するには、照射する
照明光の広がり角を十分に小さく、例えば、±３°程度
とし、また、各色光の波長帯域も狭く、例えば、±２０
ｎｍ程度に抑える必要がある。さらに、各ホログラム層
の回折許容角を小さくする必要がある。そのため、この
実施の形態においては、カップリングプリズム１６０を
用いて、照明光がホログラム層に対して十分に大きな角
度、例えば、６５°程度で入射するよう設定している。
照明光の広がり角を十分に小さく、例えば、±３°程度
とし、また、各色光の波長帯域も狭く、例えば、±２０
ｎｍ程度に抑える必要がある。さらに、各ホログラム層
の回折許容角を小さくする必要がある。そのため、この
実施の形態においては、カップリングプリズム１６０を
用いて、照明光がホログラム層に対して十分に大きな角
度、例えば、６５°程度で入射するよう設定している。
【０１１２】反射型液晶空間光変調素子１１８の各色画
素電極１１９ａ，１１９ｂに色分離され集光された照明
光は、「白」表示の場合には、入射偏光方向が９０°回
転されてＳ偏光光となって反射される。そのため、この
とき、各反射光は、各色光用ホログラム層（Ｒ、Ｇ、
Ｂ）において回折されることなく、反射型液晶空間光変
調素子１１８に対して略々垂直に出射される。
素電極１１９ａ，１１９ｂに色分離され集光された照明
光は、「白」表示の場合には、入射偏光方向が９０°回
転されてＳ偏光光となって反射される。そのため、この
とき、各反射光は、各色光用ホログラム層（Ｒ、Ｇ、
Ｂ）において回折されることなく、反射型液晶空間光変
調素子１１８に対して略々垂直に出射される。
【０１１３】この反射光は、図２０に示すように、再び
カップリングプリズム１６０を経て、Ｓ偏光光透過の偏
光板１５０により検波されて、投射光学系７０に入射さ
れる。投射光学系７０に入射された反射光は、図示しな
いスクリーン上に結像される。このようにして、スクリ
ーン上には、カラー画像が表示される。
カップリングプリズム１６０を経て、Ｓ偏光光透過の偏
光板１５０により検波されて、投射光学系７０に入射さ
れる。投射光学系７０に入射された反射光は、図示しな
いスクリーン上に結像される。このようにして、スクリ
ーン上には、カラー画像が表示される。
【０１１４】〔第７の実施の形態〕本発明に係る画像表
示装置の第７の実施の形態として、図２３に示すよう
に、２枚の空間光変調素子であるＥＬ画像表示素子１０
１，１０２、ダイクロイックミラー６０、アイピースレ
ンズ１９０を用いた虚像表示装置を説明する。
示装置の第７の実施の形態として、図２３に示すよう
に、２枚の空間光変調素子であるＥＬ画像表示素子１０
１，１０２、ダイクロイックミラー６０、アイピースレ
ンズ１９０を用いた虚像表示装置を説明する。
【０１１５】この画像表示装置においては、赤色発光の
ＥＬ画像表示素子１０１からの表示光と、緑、青色発光
のＥＬ画像表示素子１０２からの表示光とは、赤色反射
のダイクロイックミラー６０により合成され、アイピー
スレンズ１９０を経て、瞳１９１に対し、虚像表示を行
う。
ＥＬ画像表示素子１０１からの表示光と、緑、青色発光
のＥＬ画像表示素子１０２からの表示光とは、赤色反射
のダイクロイックミラー６０により合成され、アイピー
スレンズ１９０を経て、瞳１９１に対し、虚像表示を行
う。
【０１１６】この画像表示装置において、図３に示すよ
うに、青、緑色発光のＥＬ表示素子１０１の画素構造
は、図４に示す赤色発光のＥＬ表示素子１０２の画素構
造に対して、Ｘ方向についての基本画素ピッチが１／２
となっており、各画素の面積が約半分となっている。
うに、青、緑色発光のＥＬ表示素子１０１の画素構造
は、図４に示す赤色発光のＥＬ表示素子１０２の画素構
造に対して、Ｘ方向についての基本画素ピッチが１／２
となっており、各画素の面積が約半分となっている。
【０１１７】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る画像表示装
置においては、カラー画像の表示を、１個、または、２
個の空間光変調素子によって実現するため、３個の空間
光変調素子を使うことによる空間光変調素子のコスト
増、３個の空間光変調素子の位置合わせ調整のためのコ
スト増、３色の色合成系のコスト増、装置構成の大型化
などを回避することができる。また、この画像表示装置
においては、空間光変調素子の位置ずれについての信頼
性を確保することができる。さらに、投射型画像表示装
置の場合において、高コスト化要因である投射光学系ま
でのバックフォーカスの増加に伴う投射光学系のＦナン
バーの増加を回避することができる。
置においては、カラー画像の表示を、１個、または、２
個の空間光変調素子によって実現するため、３個の空間
光変調素子を使うことによる空間光変調素子のコスト
増、３個の空間光変調素子の位置合わせ調整のためのコ
スト増、３色の色合成系のコスト増、装置構成の大型化
などを回避することができる。また、この画像表示装置
においては、空間光変調素子の位置ずれについての信頼
性を確保することができる。さらに、投射型画像表示装
置の場合において、高コスト化要因である投射光学系ま
でのバックフォーカスの増加に伴う投射光学系のＦナン
バーの増加を回避することができる。
【０１１８】また、この画像表示装置においては、応答
速度の比較的遅い空間光変調素子を用いた場合において
も、２板構成であることにより、表示画像の精細度を大
きく低下させることなく、かつ、色割れのない高光利用
効率のカラー画像表示を実現することができる。
速度の比較的遅い空間光変調素子を用いた場合において
も、２板構成であることにより、表示画像の精細度を大
きく低下させることなく、かつ、色割れのない高光利用
効率のカラー画像表示を実現することができる。
【０１１９】この画像表示装置においては、応答速度が
比較的速く２色の切り替え表示を色割れが生じないレベ
ルで実現できる空間光変調素子を用いれば、単板構成に
よって、高光利用効率のカラー画像表示を実現すること
ができる。
比較的速く２色の切り替え表示を色割れが生じないレベ
ルで実現できる空間光変調素子を用いれば、単板構成に
よって、高光利用効率のカラー画像表示を実現すること
ができる。
【０１２０】また、この画像表示装置においては、１つ
の空間光変調素子内に物理的に構成された２つの基本色
画素に対し、対応する色光をホログラム光学素子を用い
て分離集光することにより、高効率の画像表示素子を実
現することができる。
の空間光変調素子内に物理的に構成された２つの基本色
画素に対し、対応する色光をホログラム光学素子を用い
て分離集光することにより、高効率の画像表示素子を実
現することができる。
【０１２１】さらに、この画像表示装置においては、ホ
ログラム光学素子を液晶材料など異方性材料を用いた偏
光選択性ホログラム光学素子とすることにより、より高
効率のカラー画像表示を実現することができる。
ログラム光学素子を液晶材料など異方性材料を用いた偏
光選択性ホログラム光学素子とすることにより、より高
効率のカラー画像表示を実現することができる。
【０１２２】この画像表示装置においては、空間光変調
素子を２個用いる場合には、１つの波長帯域変調用の色
画素を有する空間光変調素子を赤色光変調用空間光変調
素子とし、異なる２つの波長帯域変調用の色画素を有す
る空間光変調素子を青色及び緑色光変調用空間光変調素
子とすることにより、色バランスのとれた高効率のカラ
ー画像表示を実現することができる。
素子を２個用いる場合には、１つの波長帯域変調用の色
画素を有する空間光変調素子を赤色光変調用空間光変調
素子とし、異なる２つの波長帯域変調用の色画素を有す
る空間光変調素子を青色及び緑色光変調用空間光変調素
子とすることにより、色バランスのとれた高効率のカラ
ー画像表示を実現することができる。
【０１２３】この画像表示装置においては、空間光変調
素子を１個用いる場合には、時分割カラーフィルタから
出射する２つの色光を赤色光とシアン色光とし、これを
空間光変調素子へ照明することにより、色バランスのと
れた高効率のカラー画像表示を実現することができる。
素子を１個用いる場合には、時分割カラーフィルタから
出射する２つの色光を赤色光とシアン色光とし、これを
空間光変調素子へ照明することにより、色バランスのと
れた高効率のカラー画像表示を実現することができる。
【０１２４】この画像表示装置においては、空間光変調
素子を２個用いる場合には、主に赤色光を発光する第２
の光源を用い、これにより１つの波長帯域変調用の色画
素を有する空間光変調素子を照明することにより、色バ
ランスのとれた高効率のカラー画像表示を実現すること
ができる。
素子を２個用いる場合には、主に赤色光を発光する第２
の光源を用い、これにより１つの波長帯域変調用の色画
素を有する空間光変調素子を照明することにより、色バ
ランスのとれた高効率のカラー画像表示を実現すること
ができる。
【０１２５】すなわち、本発明は、装置構成の小型化が
可能であり、また、製造工程における調整工数の削減が
可能であって、空間光変調素子及び照明光の色切替えに
伴う問題を生ずることのない画像表示装置を提供するこ
とができるものである。
可能であり、また、製造工程における調整工数の削減が
可能であって、空間光変調素子及び照明光の色切替えに
伴う問題を生ずることのない画像表示装置を提供するこ
とができるものである。
【図１】本発明に係る画像表示装置の第１の実施の形態
における構成を示す平面図である。
における構成を示す平面図である。
【図２】上記画像表示装置の要部（レンズアレイ）の構
成を示す縦断面図である。
成を示す縦断面図である。
【図３】上記画像表示装置の青、緑色用空間光変調素子
の構成を示す平面図である。
の構成を示す平面図である。
【図４】上記画像表示装置の赤色用空間光変調素子の構
成を示す平面図である。
成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る画像表示装置の第２の実施の形態
における構成を示す平面図である。
における構成を示す平面図である。
【図６】上記画像表示装置に使用されているＵＨＰラン
プの発光スペクトルを示すグラフである。
プの発光スペクトルを示すグラフである。
【図７】上記画像表示装置に使用されているＬＥＤの発
光スペクトルを示すグラフである。
光スペクトルを示すグラフである。
【図８】上記画像表示装置に使用されているホログラム
光学素子の分光回折効率を示すグラフである。
光学素子の分光回折効率を示すグラフである。
【図９】本発明に係る画像表示装置の第３の実施の形態
における構成を示す平面図である。
における構成を示す平面図である。
【図１０】上記画像表示装置の要部（ホログラム光学素
子の製造）の構成を示す縦断面図である。
子の製造）の構成を示す縦断面図である。
【図１１】上記画像表示装置に使用されているホログラ
ム光学素子の波長及び入射角に対する回折効率を示すグ
ラフである。
ム光学素子の波長及び入射角に対する回折効率を示すグ
ラフである。
【図１２】上記画像表示装置の要部（ホログラム光学素
子）の構成を示す縦断面図である。
子）の構成を示す縦断面図である。
【図１３】上記画像表示装置の青、緑色用空間光変調素
子の構成を示す平面図である。
子の構成を示す平面図である。
【図１４】上記画像表示装置の赤色用空間光変調素子の
構成を示す平面図である。
構成を示す平面図である。
【図１５】本発明に係る画像表示装置の第４の実施の形
態における構成を示す平面図である。
態における構成を示す平面図である。
【図１６】上記画像表示装置の要部（ホログラム光学素
子）の構成を示す縦断面図である。
子）の構成を示す縦断面図である。
【図１７】上記画像表示装置に使用されているホログラ
ム光学素子の波長及び入射角に対する回折効率を示すグ
ラフである。
ム光学素子の波長及び入射角に対する回折効率を示すグ
ラフである。
【図１８】本発明に係る画像表示装置の第５の実施の形
態における構成を示す平面図である。
態における構成を示す平面図である。
【図１９】上記画像表示装置の要部（ホログラム光学素
子）の構成を示す縦断面図である。
子）の構成を示す縦断面図である。
【図２０】本発明に係る画像表示装置の第６の実施の形
態における構成を示す平面図である。
態における構成を示す平面図である。
【図２１】上記画像表示装置の要部（ホログラム光学素
子の赤色照明時）の構成を示す縦断面図である。
子の赤色照明時）の構成を示す縦断面図である。
【図２２】上記画像表示装置の要部（ホログラム光学素
子の青、緑色照明時）の構成を示す縦断面図である。
子の青、緑色照明時）の構成を示す縦断面図である。
【図２３】本発明に係る画像表示装置の第７の実施の形
態における構成を示す側面図である。
態における構成を示す側面図である。
１０ ＵＨＰランプ光源、２０ 照明光学系、４０，４
１，６０ ダイクロイックミラー、５０，５２ 透過型
液晶空間光変調素子、５１ マイクロレンズアレイ、７
０ 投射光学系、８０ スクリーン、１００，１１１，
１１２，１１７透過型偏光選択性ホログラム光学素子、
１０１，１０２ 反射型液晶空間光変調素子、１４０
偏光ビームスプリッタ
１，６０ ダイクロイックミラー、５０，５２ 透過型
液晶空間光変調素子、５１ マイクロレンズアレイ、７
０ 投射光学系、８０ スクリーン、１００，１１１，
１１２，１１７透過型偏光選択性ホログラム光学素子、
１０１，１０２ 反射型液晶空間光変調素子、１４０
偏光ビームスプリッタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０２Ｂ 5/30 Ｇ０２Ｂ 5/30
5/32 5/32
Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５
1/1335 1/1335
５０５ ５０５
５１０ ５１０
５２０ ５２０
1/13357 1/13357
Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12
(56)参考文献 特開 平７−77689（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−67140（ＪＰ，Ａ)
特開2001−194737（ＪＰ，Ａ)
特開2000−147656（ＪＰ，Ａ)
特開2001−13492（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−123344（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−34677（ＪＰ，Ａ)
特開2000−347323（ＪＰ，Ａ)
特開2001−5124（ＪＰ，Ａ)
特開2001−66551（ＪＰ，Ａ)
特開2000−206466（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03B 21/00 - 21/30
G02F 1/13
G02F 1/1335 - 1/13363
G03B 33/12
H04N 5/74
Claims (26)
- 【請求項１】 照明光を発する照明光源と、 上記照明光の第１の波長帯域成分が入射され、この第１
の波長帯域成分を、この第１の波長帯域成分に対応した
画素に応じて変調する第１の空間光変調素子と、 上記照明光の上記第１の波長帯域と異なる第２及び第３
の波長帯域成分を分離させるとともに、それぞれを集光
させるホログラム光学素子からなる色分離集光手段と、 上記色分離集光手段により、上記第２及び第３の波長帯
域成分が、これら第２及び第３の波長帯域成分に対応さ
れた異なる画素位置に集光して入射され、これら各波長
帯域成分を、これら各波長帯域成分にそれぞれ対応した
画素に応じて変調する第２の空間光変調素子と、 上記第１及び第２の空間光変調素子から出射される変調
光を合成する色合成手段とを備えていることを特徴とす
る画像表示装置。 - 【請求項２】 ホログラム光学素子は、液晶材料を含む
偏光選択性ホログラム光学素子であることを特徴とする
請求項１記載の画像表示装置。 - 【請求項３】 ホログラム光学素子に入射する照明光
は、Ｐ偏光であることを特徴とする請求項１記載の画像
表示装置。 - 【請求項４】 ホログラム光学素子は、Ｐ偏光に対する
回折効率が５０％以上で、Ｓ偏光に対する回折効率が１
０％以下であることを特徴とする請求項１記載の画像表
示装置。 - 【請求項５】 ホログラム光学素子においては、緑色回
折用ホログラムレンズ及び青色回折用ホログラムレンズ
の２種類のホログラムレンズが、複数層のホログラム層
の積層、または、１層のホログラム層に対する多層露光
によって形成されていることを特徴とする請求項１記載
の画像表示装置。 - 【請求項６】 照明光源からの照明光が入射されるホロ
グラム光学素子からなる色分離手段を備え、 上記色分離手段は、上記照明光の第２及び第３の波長帯
域成分である青色光及び緑色光、または、上記照明光の
第１の波長帯域成分である赤色光のうちのいずれか一方
を回折させ、他方を回折させないことにより、これら青
色光及び緑色光と、赤色光とを分離させ、赤色光を第１
の空間光変調素子に入射させ、青色光及び緑色光を色分
離集光手段であるホログラム光学素子に入射させること
を特徴とする請求項１記載の画像表示装置。 - 【請求項７】 第２の空間光変調素子は、第２及び第３
の波長帯域成分に対応された異なる画素ごとに、各波長
帯域に対応したカラーフィルタを備えていることを特徴
とする請求項１記載の画像表示装置。 - 【請求項８】 第１及び第２の空間光変調素子は、反射
型空間光変調素子であることを特徴とする請求項７記載
の画像表示装置。 - 【請求項９】 色合成手段は、誘電体多層膜を有する色
合成ミラーであることを特徴とする請求項７記載の画像
表示装置。 - 【請求項１０】 色合成手段は、偏光ビームスプリッタ
であることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。 - 【請求項１１】 色合成手段は、ホログラム光学素子で
あることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。 - 【請求項１２】 第１の空間光変調素子における画素は
赤色光変調用画素であって、第２の空間光変調素子の画
素は青色光変調用画素及び緑色光変調用画素であること
を特徴とする請求項７記載の画像表示装置。 - 【請求項１３】 照明光源は、発光波長帯域が異なる複
数の光源により構成されており、少なくとも一つの光源
から発せられる照明光が、第１及び第２の空間光変調素
子のいずれか一方のみを照明することを特徴とする請求
項７記載の画像表示装置。 - 【請求項１４】 照明光を、第１の波長帯域成分と、第
２及び第３の波長帯域成分を含む帯域成分とに分離さ
せ、第１の波長帯域成分を第１の空間光変調素子に入射
させ、第２及び第３の波長帯域成分を含む帯域成分を色
分離集光手段に入射させる色分離手段を備えていること
を特徴とする請求項７記載の画像表示装置。 - 【請求項１５】 第１及び第２の空間光変調素子は、画
素構造及び表示領域が互いに等しいことを特徴とする請
求項７記載の画像表示装置。 - 【請求項１６】 第１の空間光変調素子の画素数は、第
２の空間光変調素子の画素数の１／２倍で、かつ、表示
領域が等しいことを特徴とする請求項７記載の画像表示
装置。 - 【請求項１７】 照明光を発する照明光源と、 上記照明光が入射され、この照明光の互いに異なる２つ
の波長帯域成分を順次交互に透過させる時分割カラーフ
ィルタと、 上記時分割カラーフィルタを透過した一の波長帯域成分
を第１の波長帯域成分として集光させるとともに、該時
分割カラーフィルタを透過した他の波長帯域成分を第２
及び第３の波長帯域成分に分離させるとともに、それぞ
れを集光させるホログラム光学素子からなる色分離集光
手段と、 上記色分離集光手段により、上記第１の波長帯域成分が
入射されたときには、この第１の波長帯域成分を、この
第１の波長帯域成分に対応した画素に応じて変調し、上
記第２及び第３の波長帯域成分がこれら第２及び第３の
波長帯域成分に対応された異なる画素位置に集光して入
射されたときには、これら各波長帯域成分を、これら各
波長帯域成分にそれぞれ対応した画素に応じて変調する
空間光変調素子とを備えていることを特徴とする画像表
示装置。 - 【請求項１８】 時分割カラーフィルタが透過させる２
つの波長帯域成分は、赤色光及びシアン色光とであるこ
とを特徴とする請求項１７記載の画像表示装置。 - 【請求項１９】 空間光変調素子は、反射型空間光変調
素子であることを特徴とする請求項１７記載の画像表示
装置。 - 【請求項２０】 前記照明光源は、発光波長帯域が異な
る複数の照明光源により構成され、少なくとも一つの照
明光源から発せられる照明光が、前記空間光変調素子の
どちらか一方のみを照明することを特徴とする請求項１
７記載の画像表示装置。 - 【請求項２１】 前記照明光の互いに異なる波長帯域成
分を、前記第１の空間光変調素子と前記第２の空間光変
調素子とに分離する色分離手段を更に有することを特徴
とする請求項１７記載の画像表示装置。 - 【請求項２２】 ホログラム光学素子は、液晶材料を含
む偏光選択性ホログラム光学素子であることを特徴とす
る請求項１７記載の画像表示装置。 - 【請求項２３】 ホログラム光学素子に入射する照明光
は、Ｐ偏光であることを特徴とする請求項１７記載の画
像表示装置。 - 【請求項２４】 ホログラム光学素子は、Ｐ偏光に対す
る回折効率が５０％以上で、Ｓ偏光に対する回折効率が
１０％以下であることを特徴とする請求項１７記載の画
像表示装置。 - 【請求項２５】 ホログラム光学素子においては、赤色
回折用ホログラムレンズ、緑色回折用ホログラムレンズ
及び青色回折用ホログラムレンズの３種類のホログラム
レンズが、複数層のホログラム層の積層、または、１層
のホログラム層に対する多重露光によって形成されてい
ることを特徴とする請求項１７記載の画像表示装置。 - 【請求項２６】 赤色回折用ホログラムレンズ１つあた
りの面積は、緑色回折用ホログラムレンズ及び青色回折
用ホログラムレンズ１つあたりの面積の１／２であるこ
とを特徴とする請求項２５記載の画像表示装置。
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