JPH09189809A - Color filter and color image display device - Google Patents

Color filter and color image display device

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JPH09189809A
JPH09189809A JP29445396A JP29445396A JPH09189809A JP H09189809 A JPH09189809 A JP H09189809A JP 29445396 A JP29445396 A JP 29445396A JP 29445396 A JP29445396 A JP 29445396A JP H09189809 A JPH09189809 A JP H09189809A
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light
color
incident
component
color filter
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Tetsuji Suzuki
鉄二 鈴木
Shintaro Nakagaki
新太郎 中垣
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Victor Company of Japan Ltd
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter in which the utilization factor of lights become more advantageous in the projection type color display device of a reflection system and the color image display device utilizing the color filter. SOLUTION: S-polarized components concerning to respective colors of three- primary colors are diffracted and separated by a color filter 3 using a transmission type hologram to be converged on pixel electrodes 13r, 13g, 13b of the LDC panel 1 side of a special optical modulation part. However reflected lights becoming P-polarized components by being modulated by the optical modulation layer 16 of the LDC panel 1 side are made incident on the color filter 3, since the color filter 3 transmits the P-polarized components as they are, the transmission lights are used as projection lights. In the color filter 3, since the diffraction efficiency of the P-polarized components is suppressed to not more than 18% while diffracting the S-polarized components with the diffraction efficiency being near to 100%, the utilization factor of the lights and the contrast ratio are made higher than the case the projection lights are obtained by separating the modulated lights returning to a light source with a beam spritter.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示や撮像の
ためのシステム、その他の画像処理システム等に適用さ
れるカラーフィルタ及びカラー画像表示装置に係り、特
に反射方式のカラー画像表示装置において総合的な光利
用率を向上させるための改善に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter and a color image display device applied to a system for image display and imaging, other image processing systems, etc., and more particularly to a reflection type color image display device. The improvement for improving the effective light utilization rate.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、屋外公衆用や管制業務用のディス
プレイ、またハイビジョン等の高精細映像の表示用ディ
スプレイ等のように、映像を大画面に表示するための投
射型表示装置の要望が高まっている。その投射型表示装
置には大別すると透過方式と反射方式のものがあるが、
双方の方式とも、LCD(Liquid Crystal Display)パネ
ルを用いた空間光変調部が適用され、LCDパネルに読
出し光を入射させ、その入射光を映像信号に対応させて
画素単位で変調することにより投射光を得るようになっ
ている。ここに、LCDパネルは、半導体基板に薄膜ト
ランジスタ等のスイッチング素子とそのスイッチング素
子によって電位が制御される画素電極を配列形成したア
クティブマトリクス基板と、透明基板(ガラス基板等)に
被膜形成された共通電極膜と、前記のアクティブマトリ
クス基板と共通電極膜の間に封止された液晶層からな
り、共通電極膜と各画素電極の間の電位差を映像信号に
対応させて画素電極毎に変化させ、液晶の配向を制御す
ることで読出し光を変調するものである。
2. Description of the Related Art Recently, there has been an increasing demand for a projection type display device for displaying an image on a large screen, such as a display for outdoor public use and control work, and a display for displaying high definition images such as high definition. ing. The projection type display devices are roughly classified into a transmission type and a reflection type.
In both systems, a spatial light modulator using an LCD (Liquid Crystal Display) panel is applied, and projection light is projected by making read light incident on the LCD panel and modulating the incident light in pixel units corresponding to video signals. It is designed to get light. Here, the LCD panel includes an active matrix substrate in which a switching element such as a thin film transistor and a pixel electrode whose potential is controlled by the switching element are arranged on a semiconductor substrate, and a common electrode coated on a transparent substrate (such as a glass substrate). A film and a liquid crystal layer sealed between the active matrix substrate and the common electrode film, and a potential difference between the common electrode film and each pixel electrode is changed for each pixel electrode according to a video signal, The read light is modulated by controlling the orientation of.

【0003】透過方式と反射方式の相違は、前者がアク
ティブマトリクス基板を透明に構成してLCDパネルの
透過光を投射光とするのに対し、後者がアクティブマト
リクス基板の画素電極を反射電極又は誘電体ミラー膜等
を介して液晶の配向を制御するための電極として構成
し、LCDパネルでの反射光を投射光とする点にある。
一般に、反射方式は、透過方式と比較して、液晶層にブ
ラックストライプを設ける必要がないために液晶セル部
分の開口率が大きく、また読出し光の吸収による発熱が
非常に少ないことから、発光出力が大きい読出し光を照
射しながらより明るい映像が得られる。
The difference between the transmissive method and the reflective method is that the former makes the active matrix substrate transparent and uses the transmitted light of the LCD panel as projection light, while the latter makes the pixel electrode of the active matrix substrate a reflective electrode or a dielectric. It is configured as an electrode for controlling the orientation of the liquid crystal through a body mirror film or the like, and the light reflected by the LCD panel is used as the projection light.
In general, the reflective method has a large aperture ratio in the liquid crystal cell portion because it does not need to provide a black stripe in the liquid crystal layer as compared with the transmissive method, and the heat generated due to absorption of read light is very small. A brighter image can be obtained while irradiating a large reading light.

【0004】ところで、従来から透過式の投射型カラー
画像表示装置では、3原色(R,G,B)に対応した3枚の
透過型LCDパネルとその各透過光を合成する3色合成
光学系を用いてカラー画像を得ていたが、装置が大型化
すると共に製造コストも高くなるため、LCDパネルの
各色に係る各透明画素電極をストライプ配列、モザイク
配列、又はデルタ配列とし、その配列に対応させて各色
のフィルタ要素を配列させた単板のカラーフィルタを設
けることにより一系統でカラー投射光を得られるように
した装置が提案されている。尚、カラーフィルタの各色
に係るフィルタ要素は平面上の異なる位置に隣接配置さ
れているが、微小面積のサブ画素を構成するものであ
り、隣接したR,G,Bのフィルタ要素からの出射光は各
色の混合色となった一画素として視覚される。しかし、
その構成による装置では、LCDパネルを透過してカラ
ーフィルタに入射した読出し光(白色光)の内、カラーフ
ィルタを透過する光は3原色の内の1色のみであり、他
の2色の色成分は利用されないことになる。また、カラ
ーフィルタ自体の透過率も低く、更に前記のように透過
式のLCDパネルではストライプが施されているために
表示装置の総合的な光利用率は非常に低いものとなる。
By the way, conventionally, in a transmission type projection type color image display device, three transmission type LCD panels corresponding to three primary colors (R, G, B) and a three color synthesis optical system for synthesizing respective transmitted lights thereof. Although a color image was obtained by using, the size of the device increases and the manufacturing cost increases. Therefore, the transparent pixel electrodes for each color of the LCD panel are arranged in a stripe array, a mosaic array, or a delta array, and the array is supported. An apparatus has been proposed in which a color projection light can be obtained in one system by providing a single plate color filter in which filter elements of each color are arranged. Note that the filter elements for each color of the color filter are arranged adjacent to each other at different positions on the plane, but they form sub-pixels with a small area, and the light emitted from the adjacent R, G, B filter elements is Is viewed as one pixel that is a mixed color of each color. But,
In the device having such a configuration, of the read light (white light) that has passed through the LCD panel and entered the color filter, the light that passes through the color filter is only one of the three primary colors, and the other two colors. The ingredients will not be utilized. In addition, the transmittance of the color filter itself is low, and since the transmissive LCD panel has stripes as described above, the overall light utilization rate of the display device is extremely low.

【0005】そこで、透過方式の投射型カラー画像表示
装置の空間光変調部に関連して、透過型ホログラムを用
いたカラーフィルタの提案がなされている(特開平2-500
937号,特開平6-308332号)。先ず、特開平6-308332号に
開示されている空間光変調部の一例は図27に示され、
LCDパネル51に対して透過型ホログラムで構成したカ
ラーフィルタ52を対向配置させ、カラーフィルタ52がそ
の透過型ホログラムの回折・分光機能によって入射した
読出し光をR,G,Bの各成分に回折・分光し、LCDパ
ネル51の対応色に係る透明画素電極51r,51g,51bに集光
させる。ここで、カラーフィルタ52の透過型ホログラム
は、単位ホログラム52pがLCDパネル51側の透明画素
電極51r,51g,51bの組の配設ピッチと同一ピッチでアレ
イ状に作成されており、その単位ホログラム52pがR,
G,Bの各波長帯域成分を回折角を異ならせて各透明画
素電極51r,51g,51bへ集光させるものである。従って、
この空間光変調部の構成によれば、入射光を無駄なく利
用した投射型カラー画像表示装置が実現できることにな
る。
Therefore, in connection with the spatial light modulator of the transmission type projection type color image display device, a color filter using a transmission type hologram has been proposed (JP-A-2-500).
937, JP-A-6-308332). First, an example of the spatial light modulator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-308332 is shown in FIG.
A color filter 52 composed of a transmission hologram is arranged opposite to the LCD panel 51, and the color filter 52 diffracts the read light incident by the diffraction / spectral function of the transmission hologram into R, G, and B components. The light is dispersed and condensed on the transparent pixel electrodes 51r, 51g, 51b of the corresponding color of the LCD panel 51. Here, in the transmission hologram of the color filter 52, the unit hologram 52p is formed in an array shape at the same pitch as the arrangement pitch of the set of the transparent pixel electrodes 51r, 51g, 51b on the LCD panel 51 side. 52p is R,
The wavelength bands of G and B are focused on the transparent pixel electrodes 51r, 51g and 51b with different diffraction angles. Therefore,
With this configuration of the spatial light modulator, it is possible to realize a projection type color image display device that uses incident light without waste.

【0006】一方、特開平2-500937号では透過型ホログ
ラムをホログラフィレンズアレイで構成したカラーフィ
ルタを用い、前記と同様の透過方式のものを開示してい
るが、それと併せて反射方式の空間光変調部も開示して
いる。その反射方式に係る空間光変調部の一例は図28
に示される。同図において、61はホログラフィレンズア
レイを3層構成したカラーフィルタ、62はガラス基板、
63は反射方式のLCDパネルである。尚、LCDパネル
63は透明な共通電極膜64と液晶層65と反射膜66とR,G,
Bに係る画素電極67r,67g,67bを配列した画素電極層67
を積層させた構造になっており、各画素電極67r,67g,67
bはLCDパネル63の背後から走査される電子ビーム又
は制御光ビームで電位が印加されるようになっている。
そして、カラーフィルタ61は、読出し光のR色成分のみ
を回折させるホログラフィレンズアレイ61rと、G色成
分のみを回折させるホログラフィレンズアレイ61gと、
B色成分のみを回折させるホログラフィレンズアレイ61
bを積層させたものであり、図示するように、各アレイ6
1r,61g,61bのホログラフィレンズは画素電極67r,67g,67
bのピッチに対して3倍のピッチで配列されている。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2-500937 discloses a transmissive hologram using a color filter composed of a holographic lens array and a transmissive method similar to that described above. A modulator is also disclosed. FIG. 28 shows an example of the spatial light modulator related to the reflection method.
Is shown in In the figure, 61 is a color filter having three layers of holographic lens array, 62 is a glass substrate,
Reference numeral 63 is a reflective LCD panel. LCD panel
63 is a transparent common electrode film 64, a liquid crystal layer 65, a reflective film 66, R, G,
Pixel electrode layer 67 in which pixel electrodes 67r, 67g, 67b according to B are arranged
The pixel electrodes 67r, 67g, 67 have a laminated structure.
In b, an electric potential is applied by an electron beam or a control light beam scanned from behind the LCD panel 63.
The color filter 61 includes a holographic lens array 61r that diffracts only the R color component of the read light, and a holographic lens array 61g that diffracts only the G color component.
Holographic lens array 61 that diffracts only the B component
b is stacked, and each array 6
1r, 61g, 61b holographic lens has pixel electrodes 67r, 67g, 67
The pitch is three times the pitch of b.

【0007】この空間光変調部では、読出し光を各ホロ
グラフィレンズアレイ61r,61g,61bの仮想的レンズがそ
のアレイに係る色成分のみを回折させて各レンズの光軸
上に配置された対応画素電極67r,67g,67bへ集光させ
る。尚、各レンズの構成領域が重複しているが、各アレ
イ61r,61g,61bのレンズは読出し光の対応波長帯域成分
のみを回折させるため、アレイ61rではR色成分のみが
回折されてG,B成分は透過し、アレイ61gではG色成分
のみが回折されてB成分は透過し、アレイ61bではB色
成分を回折する。その結果、ホログラフィレンズアレイ
61r,61g,61bで回折されたR,G,Bの各成分光は液晶層6
5に入射し、各画素電極67r,67g,67bの領域に対応した反
射膜66で反射されて再びアレイ61r,61g,61bへ入射する
が、その間に液晶層65において画素単位での変調を受
け、その変調された各成分光が各アレイ61r,61g,61bの
レンズに再入射し、各レンズで再回折されて読出し光の
光源方向へ戻ることになる。
In this spatial light modulator, the virtual lens of each holographic lens array 61r, 61g, 61b diffracts the read light to diffract only the color component associated with that array, and the corresponding pixel arranged on the optical axis of each lens. Focus on the electrodes 67r, 67g, 67b. Although the constituent regions of the respective lenses overlap, the lenses of the respective arrays 61r, 61g, 61b diffract only the corresponding wavelength band components of the read light, so that only the R color component is diffracted in the array 61r, and G, The B component is transmitted, only the G color component is diffracted by the array 61g and the B component is transmitted, and the B color component is diffracted by the array 61b. As a result, the holographic lens array
The R, G, and B component lights diffracted by 61r, 61g, and 61b are the liquid crystal layer 6
5 and is reflected by the reflection film 66 corresponding to the area of each pixel electrode 67r, 67g, 67b and again enters the array 61r, 61g, 61b, but in the meantime, the liquid crystal layer 65 undergoes modulation in pixel units. The modulated component lights are re-incident on the lenses of the arrays 61r, 61g, 61b, re-diffracted by the lenses, and returned to the light source direction of the readout light.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、ホ
ログラムでは、その回折効率(入射する再生照明光の光
強度に対する1次回折光の光強度の比)を大きくするに
は、ホログラム作成時の参照光と物体光のなす角度を大
きくする必要がある。そのために、特開平2-500937号の
空間光変調部では、カラーフィルタ61の各ホログラフィ
レンズを作成する際に参照光と物体光のなす角度(θ)を
大きくとり、読出し光をカラーフィルタ61に対して入射
角θをもって入射させるようにしている。
Generally, in a hologram, in order to increase its diffraction efficiency (the ratio of the light intensity of the first-order diffracted light to the light intensity of the incident reproduction illumination light), the reference light used when the hologram is created is used. It is necessary to increase the angle formed by the object light. Therefore, in the spatial light modulator of Japanese Patent Laid-Open No. 2-500937, when making each holographic lens of the color filter 61, the angle (θ) formed by the reference light and the object light is set large, and the read light is transmitted to the color filter 61. On the other hand, the incident angle is θ.

【0009】そして、特開平2-500937号では明示されて
いないが、その空間光変調部によると変調されたR,G,
Bの各成分光が読出し光の光源方向へ戻るため、カラー
画像表示装置の全体的構成としては、読出し光の入射光
学系に偏光ビームスプリッタが必要になる。即ち、偏光
ビームスプリッタを介して読出し光をカラーフィルタ61
へ入射し、そのカラーフィルタ61を介して戻ってくる変
調光を前記の偏光ビームスプリッタで分離し、その分離
された変調光を投射レンズでスクリーンに投射すること
になる。しかし、入射光学系に偏光ビームスプリッタを
介在させるとその角度依存性によってコントラスト比が
大きく低下すると共に光利用率も低下し、また偏光ビー
ムスプリッタ自体が高価なものであることから装置全体
のコストアップを招く。
Although not explicitly disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-500937, according to the spatial light modulator, the modulated R, G,
Since each component light of B returns to the light source direction of the reading light, the polarization beam splitter is required for the reading light incident optical system as the entire configuration of the color image display device. That is, the read light is transmitted through the polarization beam splitter to the color filter 61.
The modulated light that has entered the lens and is returned through the color filter 61 is separated by the polarization beam splitter, and the separated modulated light is projected on the screen by the projection lens. However, if a polarization beam splitter is interposed in the incident optical system, the contrast ratio is greatly reduced due to its angular dependence and the light utilization rate is also reduced, and the cost of the entire device is increased because the polarization beam splitter itself is expensive. Invite.

【0010】一方、ホログラムの回折効率について検討
すると、ベンドアングル(入射光と回折光のなす角度)が
小さくなるにつれて、回折光のP偏光成分(入射面に平
行な振動面を有する偏光成分)とS偏光成分(入射面に垂
直な振動面を有する偏光成分)の回折効率の差が大きく
なるという特性が確認される。一般に、透過型ホログラ
ムの回折効率ηは屈折率の変調量Δnと厚みtと入射角
θに対する依存性を有するが、入射角θを60°乃至9
0°の範囲のように大きく設定した条件では、図29に
示すように、P偏光成分の回折効率ηpとS偏光成分の
回折効率ηsは、Δnとtを変数とした関数F(Δn,t)
の変化に対して相互に位相を異にした周期的な変化傾向
を有している。そして、Δnとtを一定にして入射角θ
を0に近づけるとP偏光成分の回折効率ηpに係る位相
がS偏光成分の回折効率ηsに係る位相へ近づき、θ=
0では理論的に双方の回折効率が一致する。従って、図
29で示した各回折効率ηp,ηsの変化において、例え
ば、入射角θを75°に設定し、Δnとtの条件を選択
して関数F(Δn,t)の値をA点にすると、S偏光成分
の回折効率ηsを最大の100%にしながら、P偏光成
分の回折効率ηsを18%程度にすることができる。
On the other hand, when the diffraction efficiency of the hologram is examined, as the bend angle (the angle formed by the incident light and the diffracted light) becomes smaller, the P-polarized component of the diffracted light (the polarized component having a vibrating surface parallel to the incident surface) It is confirmed that the difference in the diffraction efficiency of the S-polarized component (polarized component having a vibrating plane perpendicular to the incident plane) becomes large. Generally, the diffraction efficiency η of a transmission hologram has a dependency on the modulation amount Δn of the refractive index, the thickness t, and the incident angle θ, but the incident angle θ is 60 ° to 9 °.
Under a large setting such as a range of 0 °, as shown in FIG. 29, the diffraction efficiency ηp of the P polarization component and the diffraction efficiency ηs of the S polarization component are functions F (Δn, t) with Δn and t as variables. )
With respect to the change of, there is a tendency of periodic change having mutually different phases. Then, with Δn and t kept constant, the incident angle θ
When 0 approaches 0, the phase related to the diffraction efficiency ηp of the P-polarized component approaches the phase related to the diffraction efficiency ηs of the S-polarized component, and θ =
At 0, both diffraction efficiencies theoretically match. Therefore, in the changes of the diffraction efficiencies ηp and ηs shown in FIG. 29, for example, the incident angle θ is set to 75 °, the conditions of Δn and t are selected, and the value of the function F (Δn, t) is set to the point A. By doing so, the diffraction efficiency ηs of the S-polarized light component can be set to about 18% while the diffraction efficiency ηs of the S-polarized light component is set to the maximum of 100%.

【0011】そこで、本発明は、ホログラムにおける各
偏光成分に対する回折効率の特性に着目し、カラー画像
表示装置に最適なカラーフィルタを提供すると共に、そ
れを適用して、光利用率が高く、偏光ビームスプリッタ
が不要で高いコントラスト比が得られるカラー画像表示
装置を提供することを目的として創作された。
Therefore, the present invention focuses on the characteristics of the diffraction efficiency with respect to each polarization component in the hologram, and provides an optimum color filter for a color image display device. It was created for the purpose of providing a color image display device which does not require a beam splitter and can obtain a high contrast ratio.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、ホログラ
ムを用いたカラーフィルターであって、入射光を波長帯
域が異なる複数の光に回折・分光し、その回折・分光され
た各波長帯域の光を対応した色画素位置へ選択的に集光
させるカラーフィルタにおいて、そのホログラムが、所
望の入射角の入射光に対してS偏光成分の回折効率を略
最大としながら、そのS偏光成分の回折効率とP偏光成
分の回折効率の差が30%以上になる特性を有し、主に
S偏光成分を回折・分光して対応した色画素に集光させ
ることを特徴としたカラーフィルタに係る。
A first aspect of the present invention is a color filter using a hologram, which diffracts / splits incident light into a plurality of lights having different wavelength bands, and the diffracted / split wavelength bands. Of the S-polarized light component of the S-polarized light component while the diffraction efficiency of the S-polarized light component of the hologram is substantially maximized with respect to the incident light of the desired incident angle. A color filter having a characteristic that a difference between a diffraction efficiency and a diffraction efficiency of a P-polarized component is 30% or more, and mainly diffracting / splitting an S-polarized component and condensing it on a corresponding color pixel. .

【0013】この発明はカラーフィルタ自体に係るもの
である。図29に示したホログラムの回折特性に基づい
て、入射光の入射角を60°以上90°未満のように比
較的大きくとると、S偏光成分の回折効率とP偏光成分
の回折効率の差を30%以上にすることが可能であり、
更にホログラムの厚みtや屈折率の変調量Δnを実験的
に検討・調整してゆくと、図29のA点に示したように
S偏光成分の回折効率をほぼ100%に設定しながら前
記の回折効率の差を80%以上にすることも可能であ
る。カラー画像表示装置で空間光変調を行う場合、透過
方式であれ反射方式であれ、高いコントラスト比を得る
ために一方の偏光成分を捨てて他方の偏光成分を投射光
として用いており、このカラーフィルタでS偏光成分と
P偏光成分の分離度を高めて効率良く行うことを可能に
する。また、この発明においてS偏光成分を主に回折・
分光させる理由は次のような点にある。図29によれ
ば、ホログラムの厚みtを大きく設定した条件下ではP
偏光成分を主に回折させてS偏光成分の回折を抑制させ
ることも可能である。しかし、透過型のホログラムで
は、厚みtを大きくすると角度選択性(入射光の入射角
に対する回折効率の依存性)や波長選択性(入射光の入射
角をホログラム作成時の参照光と同一にしたときの入射
光の波長に対する回折効率の依存性)が高くなり、入射
光の入射角や波長を厳密に設定しなければならないとう
困難性が生じる。従って、ホログラムの厚みtを薄くで
きる本発明のカラーフィルタの方がカラー画像表示装置
に適用し易い。
The present invention relates to the color filter itself. Based on the diffraction characteristics of the hologram shown in FIG. 29, if the incident angle of the incident light is set relatively large, such as 60 ° or more and less than 90 °, the difference between the diffraction efficiency of the S-polarized component and the diffraction efficiency of the P-polarized component becomes It is possible to make it 30% or more,
Further, when the thickness t of the hologram and the modulation amount Δn of the refractive index are experimentally examined and adjusted, the above-mentioned values are set while setting the diffraction efficiency of the S-polarized component to almost 100% as shown at point A in FIG. It is also possible to make the difference in diffraction efficiency 80% or more. When performing spatial light modulation in a color image display device, one polarization component is discarded and the other polarization component is used as projection light in order to obtain a high contrast ratio regardless of whether it is a transmission method or a reflection method. Thus, the degree of separation between the S-polarized component and the P-polarized component can be increased to enable efficient operation. In the present invention, the S-polarized component is mainly diffracted.
The reason for spectral separation is as follows. According to FIG. 29, under the condition that the hologram thickness t is set large, P
It is also possible to diffract the polarization component mainly and suppress the diffraction of the S polarization component. However, in the transmission hologram, when the thickness t is increased, the angle selectivity (dependence of the diffraction efficiency on the incident angle of the incident light) and the wavelength selectivity (the incident angle of the incident light are made the same as the reference light at the time of forming the hologram). Then, the dependence of the diffraction efficiency on the wavelength of the incident light becomes high), and it becomes difficult to strictly set the incident angle and the wavelength of the incident light. Therefore, the color filter of the present invention that can reduce the thickness t of the hologram is easier to apply to the color image display device.

【0014】第2の発明は、読出し光を放射する光源、
少なくともホログラムを用いたカラーフィルタと光変調
層と反射層とを含んで構成される空間光変調部、前記光
源から放射された読出し光を前記空間光変調部へ入射さ
せる入射光学系、及び前記空間光変調素子によって変調
された前記読出し光をスクリーンに投射する投射光学系
を具備した反射方式のカラー画像表示装置において、前
記空間光変調部のカラーフィルタのホログラムが、所定
の入射角の入射光に対してS偏光成分の回折効率を略最
大としながら、そのS偏光成分の回折効率とP偏光成分
の回折効率の差が30%以上になる特性を有し、主にS
偏光成分を回折・分光して対応した色画素に集光させる
ように構成されており、前記入射光学系が前記の所定の
入射角で読出し光を前記カラーフィルタへ入射せしめ、
前記カラーフィルタが読出し光を回折・分光してその各
波長帯域の光を前記反射層の対応した色画素位置へ選択
的に集光させ、前記光変調層を通過して前記反射層で反
射され、再び前記光変調層を通過して前記カラーフィル
タへ入射した光の内、前記光変調層で変調されて前記カ
ラーフィルタで回折されずに透過する偏光成分を前記投
射光学系がスクリーンに投射することを特徴としたカラ
ー画像表示装置に係る。
A second invention is a light source which emits readout light,
A spatial light modulation section including at least a color filter using a hologram, a light modulation layer, and a reflection layer, an incident optical system that causes the reading light emitted from the light source to enter the spatial light modulation section, and the space. In a reflection type color image display device having a projection optical system for projecting the readout light modulated by a light modulation element onto a screen, a hologram of a color filter of the spatial light modulator changes to incident light of a predetermined incident angle. On the other hand, while the diffraction efficiency of the S-polarized component is almost maximized, the difference between the diffraction efficiency of the S-polarized component and the diffraction efficiency of the P-polarized component is 30% or more.
It is configured to diffract and split a polarized component into a corresponding color pixel, and the incident optical system causes the reading light to enter the color filter at the predetermined incident angle.
The color filter diffracts / splits the read light and selectively focuses the light in each wavelength band on the corresponding color pixel position of the reflective layer, passes through the light modulation layer, and is reflected by the reflective layer. Of the light that has passed through the light modulation layer and is incident on the color filter again, the projection optical system projects on the screen a polarization component that is modulated by the light modulation layer and is transmitted without being diffracted by the color filter. The present invention relates to a color image display device.

【0015】この発明は、反射方式のカラー画像表示装
置の空間光変調部に第1の発明のカラーフィルタを適用
した場合における装置全体の構成に関する。このカラー
画像表示装置では、前記のカラーフィルタを適用したこ
とにより、読出し光のP偏光成分の回折を小さく抑制し
ながら、S偏光成分を略最大限の回折効率をもって変調
層側へ入射させることができる。そして、読出し光を回
折したS偏光成分は変調層の変調度合いに応じてP偏光
成分となるが、カラーフィルタはS偏光成分を主に回折
させるものであるため、反射層からカラーフィルタへ再
入射するP偏光成分は、カラーフィルタのP偏光成分に
対する回折効率分を除いてカラーフィルタを透過し、そ
の変調光であるP偏光成分をカラーフィルタから直接投
射光として取り出すことができる。従って、偏光ビーム
スプリッタを必要とせず、高い光利用率でコントラスト
比が良好なカラー画像の表示が可能になる。尚、最初に
カラーフィルタへ入射して回折されなかったP偏光成分
については、入射角のまま0次光として透過させて変調
光と無関係な方向へ射出せしめられ、またカラーフィル
タのP偏光成分に対する回折効率に対応して回折されて
変調層側へ入射したP偏光成分については、変調度合い
に応じてS偏光成分となるが、カラーフィルタが元のP
偏光成分に対する回折効率を抑制させているために投射
画像に与える影響を小さくできる。また、その影響につ
いては、投射光学系側にP偏光成分のみを通過させる偏
光手段を設けることで簡単に解消できる。
The present invention relates to the configuration of the entire device when the color filter of the first invention is applied to the spatial light modulator of a reflection type color image display device. In this color image display device, by applying the above-mentioned color filter, it is possible to allow the S-polarized component to be incident on the modulation layer side with substantially the maximum diffraction efficiency while suppressing the diffraction of the P-polarized component of the readout light to be small. it can. Then, the S-polarized light component diffracting the read light becomes a P-polarized light component according to the modulation degree of the modulation layer, but since the color filter mainly diffracts the S-polarized light component, it re-enters the color filter from the reflective layer. The P-polarized light component to be transmitted is transmitted through the color filter except for the diffraction efficiency of the P-polarized light component of the color filter, and the P-polarized light component which is the modulated light can be directly extracted from the color filter as projection light. Therefore, it is possible to display a color image with a high light utilization rate and a good contrast ratio without the need for a polarization beam splitter. The P-polarized light component that first enters the color filter and is not diffracted is transmitted as the 0th-order light at the incident angle and is emitted in a direction unrelated to the modulated light. The P-polarized light component diffracted corresponding to the diffraction efficiency and incident on the side of the modulation layer becomes the S-polarized light component according to the degree of modulation, but the original P
Since the diffraction efficiency for the polarized component is suppressed, the influence on the projected image can be reduced. Further, the influence can be easily eliminated by providing a polarizing means for allowing only the P-polarized component to pass on the projection optical system side.

【0016】第3の発明は、読出し光を放射する光源、
少なくともホログラフィレンズアレイで構成したカラー
フィルタと光変調層と反射層とを含んで構成される空間
光変調部、前記光源から放射された読出し光を前記空間
光変調部へ入射させる入射光学系、及び前記空間光変調
素子によって変調された前記読出し光をスクリーンに投
射する投射光学系を具備した反射方式のカラー画像表示
装置において、各ホログラフィレンズが、所定の入射角
でカラーフィルタへ入射する読出し光について、S偏光
成分又はP偏光成分の内の一方の偏光成分(以下、「第1
の偏光成分」という)の回折効率を略最大としながら、そ
の第1の偏光成分の回折効率と他方の偏光成分(以下、
「第2の偏光成分」という)の回折効率の差が30%以上
になる特性を有し、主に第1の偏光成分を回折・分光し
て対応した色画素に集光させるように構成されており、
前記入射光学系が前記の所定の入射角で読出し光を前記
カラーフィルタへ入射させる場合に、平面的に見て各ホ
ログラフィレンズの中心と各ホログラフィレンズに対応
する色画素面の中心が一定距離だけずれた状態で前記カ
ラーフィルタと前記反射層の平面的相対位置が設定され
ており、前記の各ホログラフィレンズが回折・分光した
光を対応する色画素面の中心に集光させ、前記光変調層
を通過して前記反射層で反射され、再び前記光変調層を
通過して前記カラーフィルタへ入射した光の内、前記光
変調層で変調されて前記カラーフィルタで回折されずに
透過する偏光成分を前記投射光学系がスクリーンに投射
することを特徴としたカラー画像表示装置に係る。
A third invention is a light source which emits readout light,
A spatial light modulator including at least a color filter formed of a holographic lens array, a light modulation layer, and a reflection layer, an incident optical system for causing the read light emitted from the light source to enter the spatial light modulator, and In a reflection type color image display device including a projection optical system that projects the readout light modulated by the spatial light modulator onto a screen, each holographic lens causes the readout light to enter a color filter at a predetermined incident angle. , S polarization component or P polarization component (hereinafter, referred to as “first polarization component”).
The polarization efficiency of the first polarization component and the other polarization component (hereinafter,
The difference in the diffraction efficiency of the "second polarization component") is 30% or more, and is configured to mainly diffract and split the first polarization component and focus it on the corresponding color pixel. And
When the incident optical system causes the reading light to be incident on the color filter at the predetermined incident angle, the center of each holographic lens and the center of the color pixel surface corresponding to each holographic lens are viewed at a predetermined distance. A planar relative position of the color filter and the reflective layer is set in a shifted state, and the light diffracted / split by each of the holographic lenses is condensed at the center of the corresponding color pixel surface, and the light modulation layer is formed. Of the light that has passed through the above and is reflected by the reflective layer and again passes through the light modulation layer and enters the color filter, a polarization component that is modulated by the light modulation layer and is transmitted without being diffracted by the color filter. The present invention relates to a color image display device in which the projection optical system projects the light onto a screen.

【0017】この発明は、第2の発明において、反射層
からカラーフィルタへ再入射するP偏光成分の内、カラ
ーフィルタのP偏光成分に対する回折効率分が入射光学
系側へ戻ってしまうことを防止して、光利用率を向上さ
せるための対策に関する。一般に、ホログラムを用いた
カラーフィルタは、単板構造であれ積層構造であれ、仮
想的なホログラフィレンズアレイとして構成されてお
り、各ホログラフィレンズが読出し光を回折・分光して
対応した色画素面に集光させる。そして、図28の回折
特性に見られるように、各ホログラフィレンズは主にS
偏光成分を回折させるが、小さい割合でP偏光成分も回
折させる特性を有している。ところで、各ホログラフィ
ーレンズがその光軸上の各色画素面の略中央に回折した
S偏光成分を集光させる場合、その集光性光束と反射層
による変調後のP偏光成分に係る発散性光束の光路は、
前記の光軸に対して対称性を有している。従って、P偏
光成分である発散性光束に対してカラーフィルタの回折
条件が合致し、光逆進の法則に基づいて本来投射光とな
るべきP偏光成分が入射光学系を介して光源方向へ戻
り、光利用率が低下することになる。そこで、この発明
では、各ホログラフィレンズが回折させた集光性光束を
反射層の対応する色画素に対して一定の角度をもって入
射させる光学的構成とし、反射光のホログラフィレンズ
への再入射光路が前記の回折条件の合致状態から外れる
ようにし、全ての変調されたP偏光成分を投射光に利用
することにより光利用率の改善を図っている。尚、以上
の原理から明らかなように、この発明は、第2の発明の
ようにカラーフィルタがS偏光成分を主に回折・分光さ
せる場合に限らず、逆の偏光成分を主に回折・分光させ
る場合にも適用できる。
According to the second aspect of the present invention, the diffraction efficiency of the P-polarized component of the color filter among the P-polarized components re-incident from the reflective layer to the color filter is prevented from returning to the incident optical system side. Then, it relates to a measure for improving the light utilization rate. Generally, a color filter using a hologram is configured as a virtual holographic lens array regardless of whether it has a single plate structure or a laminated structure, and each holographic lens diffracts / splits readout light to a corresponding color pixel surface. Focus. Then, as seen in the diffraction characteristics of FIG. 28, each holographic lens is mainly S
It has the property of diffracting the polarized light component, but diffracting the P polarized light component at a small rate. By the way, when each holographic lens collects the diffracted S-polarized light component in the approximate center of each color pixel surface on its optical axis, the condensed light beam and the divergent light beam related to the P-polarized light component after being modulated by the reflection layer are The optical path is
It has symmetry with respect to the optical axis. Therefore, the diffraction condition of the color filter matches the divergent light flux that is the P-polarized light component, and the P-polarized light component that should originally be the projected light returns to the light source direction through the incident optical system based on the law of light reversal. , The light utilization rate will decrease. Therefore, in the present invention, the condensing light flux diffracted by each holographic lens is made to enter the corresponding color pixel of the reflective layer at a constant angle, and the re-incident optical path of the reflected light to the holographic lens is set. It is intended to improve the light utilization rate by keeping the diffraction conditions out of conformity with each other and using all the modulated P-polarized components for projection light. As is apparent from the above principle, the present invention is not limited to the case where the color filter mainly diffracts / splits the S-polarized component as in the second invention, but the reverse polarized component is mainly diffracted / splitted. It can also be applied to the case.

【0018】第4の発明は、読出し光を放射する光源
と、前記光源から放射された読出し光を第1の偏光成分
と第2の偏光成分に分離する偏光分離手段と、前記第1
の偏光成分を第1の空間光変調部へ入射させる第1の入
射光学系と、前記第2の偏光成分を第2の空間光変調部
へ入射させる第2の入射光学系と、前記第1の空間光変
調部による前記第1の偏光成分の変調光と前記第2の空
間光変調部による前記第2の偏光成分の変調光を合成し
てスクリーンに投射する投射光学系を具備し、前記第1
の空間光変調部は、少なくともホログラムを用いたカラ
ーフィルタと光変調層と反射層で構成され、そのカラー
フィルタによって所定の入射角で入射する読出し光を第
1の偏光成分の回折効率を略最大としながら、第1の偏
光成分の回折効率と第2のP偏光成分の回折光率の差を
30%以上として第1の偏光成分を第1、第2、及び第
3の原色光に回折・分光して反射層の対応した色画素位
置へ選択的に集光させるものであり、一方、前記第2の
空間光変調部は、前記第1の空間光変調部と同期して動
作する光変調層と前記第1の空間光変調部の画素配列に
対応した画素配列を有した反射層で構成されたものであ
り、前記第1の入射光学系により前記第1の偏光成分を
前記の所定の入射角で前記第1の空間光変調部のカラー
フィルタへ入射せしめ、また前記第2の入射光学系によ
り前記第2の偏光成分を前記第2の空間光変調部へ垂直
に入射せしめ、前記第1の空間光変調部に入射した前記
第1の偏光成分が光変調層を通過して反射層で反射さ
れ、再び光変調層を通過してカラーフィルタへ入射した
光の内、光変調層で変調されてカラーフィルタで回折さ
れずに透過する変調光と、前記第2の空間光変調部に入
射した前記第2の偏光成分が光変調層を通過して反射層
で反射され、再び光変調層を通過して変調された変調光
とを投射光学系が合成してスクリーンに投射することを
特徴としたカラー画像表示装置に係る。
According to a fourth aspect of the present invention, a light source that emits the reading light, a polarization splitting unit that splits the reading light emitted from the light source into a first polarization component and a second polarization component, and the first invention.
A first incident optical system that makes the polarized light component of the second spatial light modulator enter the first spatial light modulator, a second incident optical system that makes the second polarized light component enter the second spatial light modulator, and the first incident optical system. And a projection optical system for synthesizing the modulated light of the first polarization component by the spatial light modulator and the modulated light of the second polarization component by the second spatial light modulator and projecting the combined light onto a screen. First
The spatial light modulator of is composed of at least a color filter using a hologram, a light modulation layer, and a reflection layer, and the read light incident at a predetermined incident angle by the color filter has almost the maximum diffraction efficiency of the first polarization component. However, the difference between the diffraction efficiency of the first polarized light component and the diffracted light rate of the second P polarized light component is set to 30% or more, and the first polarized light component is diffracted into the first, second, and third primary color lights. The light is split into light and selectively condensed at corresponding color pixel positions on the reflective layer, while the second spatial light modulator is an optical modulator that operates in synchronization with the first spatial light modulator. A layer and a reflective layer having a pixel array corresponding to the pixel array of the first spatial light modulator, wherein the first incident optical system converts the first polarization component to the predetermined one. The light is incident on the color filter of the first spatial light modulator at an incident angle. In addition, the second polarization component is caused to vertically enter the second spatial light modulator by the second incident optical system, and the first polarization component incident on the first spatial light modulator is Of the light that passes through the light modulation layer, is reflected by the reflection layer, passes through the light modulation layer again, and enters the color filter, modulated light that is modulated by the light modulation layer and is transmitted without being diffracted by the color filter, The projection optical system projects the second polarized light component that has entered the second spatial light modulation unit, passes through the light modulation layer, is reflected by the reflection layer, passes through the light modulation layer again, and is modulated. The present invention relates to a color image display device characterized by being synthesized and projected on a screen.

【0019】この発明は、光源から放射される読出し光
を無駄なく全て利用してカラー画像を表示させる装置の
構成に関する。この発明のカラー画像表示装置では、予
め偏光分離手段で読出し光を第1及び第2の偏光成分に
分離しておき、第1の入射光学系を介して第1の偏光成
分が入射される第1の空間光変調部ではカラーフィルタ
を用いて第1の偏光成分を各原色光に回折・分光して各
色画素単位で変調し、第2の入射光学系を介して第2の
偏光成分が垂直に入射される第2の空間光変調部では第
2の偏光成分を回折・分光することなく各画素単位で変
調し、第1及び第2の空間光変調部による各変調光を投
射光学系で合成してスクリーンに投影する。従って、上
記の第2及び第3の発明では、予め読出し光の一方の偏
光成分を捨てているが、この発明ではその偏光成分を変
調した輝度光として利用でき、高輝度で高コントラスト
比のカラー画像を再生できる。
The present invention relates to the structure of an apparatus for displaying a color image by utilizing all the readout light emitted from a light source without waste. In the color image display device of the present invention, the reading light is separated into the first and second polarization components in advance by the polarization separation means, and the first polarization component is incident through the first incident optical system. In the spatial light modulator 1 of 1, the first polarization component is diffracted / split into each primary color light by using a color filter, modulated by each color pixel unit, and the second polarization component is vertically transmitted through the second incident optical system. In the second spatial light modulator incident on the optical system, the second polarized light component is modulated in each pixel without being diffracted / spectralized, and each modulated light by the first and second spatial light modulators is projected by the projection optical system. Combine and project on the screen. Therefore, in the second and third inventions described above, one polarization component of the readout light is discarded beforehand, but in the present invention, the polarization component can be used as the modulated light, and high-luminance, high-contrast ratio color light can be used. Images can be played.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明のカラーフィルタ及
びカラー画像表示装置の実施形態を図1から図26を用
いて詳細に説明する。 《実施形態1》先ず、図1は反射方式の投射型カラー画
像表示装置に適用される空間光変調部の構造を模式的に
表した断面図である。同図において、1はLCDパネ
ル、2は薄板ガラス層、3はカラーフィルタ、4はガラス
基板、5はカップリングプリズムを示す。ここに、LC
Dパネル1は、ガラス基板又はSi基板11と、その基板11
上に形成されたアクティブマトリクス駆動回路12と、そ
のアクティブマトリクス駆動回路12によって選択的に制
御駆動される画素電極13r,13g,13bを規則的に配列せし
めた画素電極層13と、誘電体ミラー膜14と、配向膜15
と、スペーサで液晶を封止した光変調層16と、配向膜17
と、透明な共通電極膜18とを順に積層させた構造を有し
ている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a color filter and a color image display device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. <Embodiment 1> First, FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of a spatial light modulator applied to a reflection type projection type color image display device. In the figure, 1 is an LCD panel, 2 is a thin glass layer, 3 is a color filter, 4 is a glass substrate, and 5 is a coupling prism. LC here
The D panel 1 includes a glass substrate or Si substrate 11 and the substrate 11
An active matrix drive circuit 12 formed above, a pixel electrode layer 13 in which pixel electrodes 13r, 13g, 13b that are selectively controlled and driven by the active matrix drive circuit 12 are regularly arranged, and a dielectric mirror film. 14 and the alignment film 15
And a light modulation layer 16 in which liquid crystal is sealed by a spacer and an alignment film 17
And a transparent common electrode film 18 are sequentially stacked.

【0021】次に、前記の各構成要素の内、既に説明し
たものや自明のもの以外の構成要素について説明を加え
ておく。画素電極層13の画素電極13r,13g,13bはR,G,
Bの各色に対応したものであり、それらサブ画素が一組
となって一画素を構成するものであるが、その平面的配
列態様としては、図2の(A)〜(C)に示されるモザイク
配列、ストライプ配列、又はデルタ配列が一般的であ
り、デルタ配列の場合には、図3に示すような六角稠密
状の配設態様が採用されることが多い。この実施形態で
は、図3の配設態様を採用し、同図に示すように横方向
にR,G,Bの順で整列すると共に、平面的にみると各画
素電極13r,13g,13bが相互に隣接している。また、画素
電極層13とアクティブマトリクス駆動回路12の間には、
読出し光が基板11へ浸入してフォトコンダクションを発
生させることを防止するために遮光層を設けることもあ
る。
Next, of the above-mentioned constituent elements, constituent elements other than those already described and the obvious ones will be described. The pixel electrodes 13r, 13g, 13b of the pixel electrode layer 13 are R, G,
Each of the sub-pixels corresponds to each color of B, and one set of these sub-pixels constitutes one pixel. The planar arrangement mode is shown in (A) to (C) of FIG. A mosaic arrangement, a stripe arrangement, or a delta arrangement is common, and in the case of the delta arrangement, a hexagonal close-packed arrangement as shown in FIG. 3 is often adopted. In this embodiment, the arrangement shown in FIG. 3 is adopted, and as shown in the figure, the pixels are aligned laterally in the order of R, G, B, and in plan view, the pixel electrodes 13r, 13g, 13b are Adjacent to each other. Further, between the pixel electrode layer 13 and the active matrix drive circuit 12,
A light shielding layer may be provided in order to prevent the readout light from entering the substrate 11 and generating photoconduction.

【0022】光変調層16には、TNモード、HFEモー
ド、FLCモード、DSモード等の動作モードをとる液
晶を適用できるが、配向膜15,17は適用される液晶の種
類に応じて設けられるものであり、DSモードをとる散
乱型液晶等を用いる場合には省略される。カップリング
プリズム5は、平板状のガラス板で構成されているが、
その一方の端面が読出し光の入射方向に対して垂直に形
成されており、その端面が読出し光の入射面となり、上
側面が投射光の出射面となる。また、図1ではカップリ
ングプリズム5とカラーフィルタ3の間にガラス基板4が
介装されているが、それらは一体的に構成されてもよ
く、何れにしてもカラーフィルタ3の表面に密着せしめ
られる。尚、図1ではガラス基板4とカップリングプリ
ズム5の厚みが薄板ガラス層2よりも薄く描かれている
が、装置の構造と光学的機能を明確にするためにそのよ
うに描いたのであり、実際の装置では一般的にガラス基
板4とカップリングプリズム5の厚みが薄板ガラス層2の
厚みより大きくなっている。
A liquid crystal having an operation mode such as TN mode, HFE mode, FLC mode, or DS mode can be applied to the light modulation layer 16, but the alignment films 15 and 17 are provided depending on the type of liquid crystal to be applied. This is omitted when a scattering type liquid crystal having a DS mode is used. The coupling prism 5 is composed of a flat glass plate,
One of the end faces is formed perpendicular to the incident direction of the read light, the end face serves as the read light incident face, and the upper side face serves as the projected light exit face. Further, although the glass substrate 4 is interposed between the coupling prism 5 and the color filter 3 in FIG. 1, they may be integrally configured, and in any case, the glass substrate 4 may be closely attached to the surface of the color filter 3. To be In FIG. 1, the thickness of the glass substrate 4 and the coupling prism 5 is thinner than that of the thin glass layer 2, but it is so drawn to clarify the structure and optical function of the device. In an actual device, the glass substrate 4 and the coupling prism 5 are generally thicker than the thin glass layer 2.

【0023】カラーフィルタ3は、本願発明に係る重要
な構成要素であり、特に詳細に解説しておく。このカラ
ーフィルタ3は、特開平2-500937号と同様に透過型ホロ
グラムをホログラフィレンズアレイで構成したものであ
り、R,G,Bの3原色を含んだ入射光を各原色毎に回折
・分光し、LCDパネル1の対応した画素電極13r,13g,13
bの位置へ略垂直に集光する機能を有している。即ち、
光束の主光線を画素電極13r,13g,13bに対して略垂直に
入射させ、且つそのレンズ作用によって光束を画素電極
13r,13g,13bに集束させる。尚、厳密には誘電体ミラー
膜14が施されているためにその膜に集光させることにな
るが(図1ではそのように表現されている)、誘電体ミラ
ー膜14の膜厚は画素電極13r,13g,13bのサイズと比較し
て極めて薄いものであるため、以降、画素電極13r,13g,
13bの表面に集光させることとして説明する。
The color filter 3 is an important constituent element according to the present invention and will be described in detail. This color filter 3 is composed of a holographic lens array of a transmission hologram as in Japanese Patent Laid-Open No. 2-500937, and diffracts / splits incident light containing three primary colors of R, G and B for each primary color. Then, the corresponding pixel electrodes 13r, 13g, 13 of the LCD panel 1
It has the function of focusing light almost vertically to position b. That is,
The principal ray of the light flux is made to enter the pixel electrodes 13r, 13g, 13b substantially perpendicularly, and the light flux is caused by the lens action.
Focus on 13r, 13g, 13b. Strictly speaking, since the dielectric mirror film 14 is provided, light is condensed on the film (expressed as such in FIG. 1), but the film thickness of the dielectric mirror film 14 is Since the electrodes 13r, 13g, and 13b are extremely thin as compared with the size, the pixel electrodes 13r, 13g, and
This will be described as focusing on the surface of 13b.

【0024】そして、この透過型ホログラムはR用のホ
ログラフィレンズアレイ層3rとG用のホログラフィレン
ズアレイ層3gとB用のホログラフィレンズアレイ層3rと
からなる3層構造を有している。各ホログラフィレンズ
アレイ層3r,3g,3bは単位ホログラムに相当するホログラ
フィレンズ3re,3ge,3beを平面的に配設させているが、
各層3r,3g,3bの各ホログラフィレンズ3re,3ge,3beの光
軸はそれぞれのLCDパネル1側の対応した各画素電極1
3r,13g,13bの略中央を通過するように位置決めされてい
る。この実施形態の場合、各画素電極13r,13g,13bは図
3に示した六角稠密状の配設態様が採用されているた
め、各ホログラフィレンズ3re,3ge,3beもそれに応じて
同図に示す配設態様となる。即ち、個々のホログラフィ
レンズアレイ層3r,3g,3bについてみると、そのホログラ
フィレンズがそれぞれの対応色に係る画素電極の縦横の
ピッチと同一ピッチで配設されているが、3層を積層さ
せた状態で平面的にみると、各色に係るホログラフィレ
ンズ3re,3ge,3beは相互間で部分的に重複し合い、1色
の画素電極のピッチに対して3色のホログラフィレンズ
3re,3ge,3beが1/3のピッチで配設された位置関係に
なっている。
The transmission hologram has a three-layer structure including an R holographic lens array layer 3r, a G holographic lens array layer 3g, and a B holographic lens array layer 3r. Each holographic lens array layer 3r, 3g, 3b has a holographic lens 3re, 3ge, 3be corresponding to a unit hologram arranged in a plane.
The optical axis of each holographic lens 3re, 3ge, 3be of each layer 3r, 3g, 3b is the corresponding pixel electrode 1 on the LCD panel 1 side.
It is positioned so as to pass through substantially the center of 3r, 13g, 13b. In the case of this embodiment, since each pixel electrode 13r, 13g, 13b adopts the hexagonal close-packed arrangement shown in FIG. 3, each holographic lens 3re, 3ge, 3be is also shown in FIG. It becomes an arrangement mode. That is, regarding the individual holographic lens array layers 3r, 3g, 3b, the holographic lenses are arranged at the same pitch as the vertical and horizontal pitches of the pixel electrodes for the respective corresponding colors, but three layers are stacked. When viewed in a plan view, the holographic lenses 3re, 3ge, 3be of the respective colors partially overlap each other, and the holographic lens of three colors corresponds to the pitch of the pixel electrode of one color.
3re, 3ge, 3be are in a positional relationship of being arranged at a pitch of 1/3.

【0025】ところで、各ホログラフィレンズアレイ層
3r,3g,3bの単位ホログラムに相当するホログラフィレン
ズ3re,3ge,3beは、そのホログラムが主にそれぞれ対応
色に係る波長帯域のS偏光成分を回折・分光させるよう
に作成されている。そして、その特性は図4を用いて説
明される。同図は、一例として、入射光の波長を540
nm、ホログラム感材に対する屈折率の変調量Δnを0.
03とし、各ベンドアングルにおいてS偏光成分の回折
効率が100%となるようにホログラムの厚みtを設定
した条件下で、P偏光成分の回折効率を計算によって求
めたものである。この図から明らかなように、ベンドア
ングルが大きいとS偏光成分とP偏向成分の両方をほぼ
100%回折する特性が得られ、ベンドアングルを12
0°以下にするとP偏光成分の回折効率を50%以下に
することができ、90°に近づけることで0%にするこ
とができる。
By the way, each holographic lens array layer
The holographic lenses 3re, 3ge, and 3be corresponding to the unit holograms of 3r, 3g, and 3b are created so that the hologram mainly diffracts / splits the S-polarized component of the wavelength band associated with the corresponding color. And the characteristic is demonstrated using FIG. In the figure, as an example, the wavelength of the incident light is 540
nm, the modulation amount Δn of the refractive index with respect to the hologram light-sensitive material is 0.
03, and the diffraction efficiency of the P-polarized component was obtained by calculation under the condition that the hologram thickness t was set so that the diffraction efficiency of the S-polarized component was 100% at each bend angle. As is clear from this figure, when the bend angle is large, a characteristic of diffracting both the S-polarized component and the P-polarized component by almost 100% is obtained, and the bend angle is 12
When it is set to 0 ° or less, the diffraction efficiency of the P-polarized component can be set to 50% or less, and it can be set to 0% by approaching 90 °.

【0026】また、その回折効率の特性は入射光の波長
に対して大きな依存性を示すが、逆にその波長依存性を
利用することにより、所望の波長に対してS偏光成分が
100%に近い回折効率で回折され、P偏光成分の回折
効率が極めて小さくなるような最適設計を行うこともで
きる。従って、透過型ホログラムで構成したカラーフィ
ルタを、R,G,Bの各色について、それぞれの波長帯域
のS偏光成分だけを高い回折効率で回折させると共にP
偏光成分の回折効率を抑制させるようなホログラフィレ
ンズアレイとして構成することができる。
Further, the characteristic of the diffraction efficiency greatly depends on the wavelength of the incident light, but conversely, by utilizing the wavelength dependence, the S-polarized component becomes 100% with respect to the desired wavelength. It is also possible to perform an optimum design so that the diffraction efficiency of the P-polarized component is extremely small because the diffraction efficiency is close. Therefore, the color filter configured by the transmission hologram diffracts only the S-polarized component of each wavelength band for each color of R, G, B with high diffraction efficiency and P
It can be configured as a holographic lens array that suppresses the diffraction efficiency of the polarized component.

【0027】図5から図7は、ベンドアングルを75°
とした場合における最適設計条件に基づいたR,G,B用
の各ホログラムの回折効率と入射光の波長の関係を示
す。各図において、実線はS偏光成分を、破線はP偏光
成分を示し、それぞれR,G,Bの中心波長付近でS偏光
成分について約100%の回折効率が得られ、P偏光成
分の回折効率について約18%以下に抑制されている。
そして、前記の図5から図7の特性を有したホログラム
で構成したカラーフィルタを図1のカラーフィルタ3に
用いた場合、読出し光のカラーフィルタ3に対する入射
角θを75°(=180−105;ベンドアングル=105°)にす
ると、各色に係るホログラフィレンズ3re,3ge,3beはS
偏光成分のみを主に回折させ、そのS偏光成分を対応色
の画素電極13r,13g,13b側へ垂直に射出させることがで
きる。
5 to 7, the bend angle is 75 °.
The relationship between the diffraction efficiency of each of the R, G, and B holograms and the wavelength of the incident light based on the optimum design condition in the above case is shown. In each figure, the solid line indicates the S-polarized component and the broken line indicates the P-polarized component. A diffraction efficiency of about 100% is obtained for the S-polarized component near the center wavelengths of R, G, and B, respectively. Is suppressed to about 18% or less.
When the color filter composed of the hologram having the characteristics shown in FIGS. 5 to 7 is used as the color filter 3 in FIG. 1, the incident angle θ of the read light with respect to the color filter 3 is 75 ° (= 180−105). ; Bend angle = 105 °), the holographic lenses 3re, 3ge, 3be for each color are S
Only the polarized component can be mainly diffracted, and the S polarized component can be vertically emitted to the pixel electrodes 13r, 13g, 13b side of the corresponding color.

【0028】尚、この実施形態におけるカラーフィルタ
3では、R,G,Bの分光色毎に用意した各ホログラム感
材に対して回折効率に波長依存性があるホログラフィレ
ンズアレイ3r,3g,3bを各分光色毎に記録し、それらを積
層させた構成のものを用いているが、単板のホログラム
感材に対して前記と同様に回折効率に波長依存性がある
ホログラフィレンズアレイ3r,3g,3bを多重記録したもの
であってもよく、その場合には各層を機械的に位置合わ
せする必要がなく、計算機ホログラム等を適用できる。
The color filter in this embodiment
In 3, the holographic lens arrays 3r, 3g, and 3b, which have wavelength dependence in diffraction efficiency for each hologram sensitive material prepared for each of the R, G, and B spectral colors, are recorded for each spectral color and are stacked. Although the holographic lens array 3r, 3g, 3b having the wavelength dependence of the diffraction efficiency is similarly recorded to the single-plate holographic sensitive material may be multiple-recorded as described above. In that case, it is not necessary to mechanically align the layers, and a computer generated hologram or the like can be applied.

【0029】光源(図示せず)から放射された読出し光は
入射光学系(図示せず)を介してカップリングプリズム5
の入射面に垂直に入射され、カップリングプリズム5と
ガラス基板4を透過してカラーフィルタ3へ入射角75°
で入射する。カラーフィルタ3に入射する読出し光は、
先ずR色用のホログラフィレンズアレイ層3rによって分
光・回折される。そして、このアレイ層3rの各ホログラ
フィレンズ3reはR色に係る波長帯域の光の内のS偏光
成分だけを主に回折させるものであり、読出し光に含ま
れている他の波長帯域の成分及びR色に係る波長帯域に
おけるP偏光成分はそのまま透過させる。具体的には、
各ホログラフィレンズ3reは、R色に係る波長帯域につ
いてS偏光成分を100%に近い回折効率で回折させな
がら、P偏光成分の回折効率を20%以下に抑制した条
件で回折させ、且つその回折光をレンズ機能によってそ
の光軸上に位置するLCDパネル1側のR色の画素電極1
3rをターゲットとした集光性光束とする。尚、R色に係
る波長帯域のP偏光成分も僅かに回折光となってS偏光
成分と同様に集束性光束となる。従って、このアレイ層
3rの各ホログラフィレンズ3reは、R色の波長帯域に係
るS偏光成分とその帯域の僅かなP偏光成分からなる集
束性光束をG色用のホログラフィレンズアレイ層3gへ垂
直に入射させ、またR色の波長帯域以外の成分と回折し
なかったR色の波長帯域のP偏光成分を透過させて読出
し光の進行方向のままG色用のホログラフィレンズアレ
イ層3gへ入射させる。
The readout light emitted from the light source (not shown) is coupled to the coupling prism 5 via the incident optical system (not shown).
Is incident vertically on the incident surface of the light, is transmitted through the coupling prism 5 and the glass substrate 4, and is incident on the color filter 3 at an incident angle of 75 °.
Is incident at. The read light incident on the color filter 3 is
First, the holographic lens array layer 3r for R color is spectrally diffracted. Each holographic lens 3re of the array layer 3r mainly diffracts only the S-polarized component of the light of the wavelength band relating to R color, and the components of other wavelength bands included in the read light and The P-polarized component in the wavelength band related to R color is transmitted as it is. In particular,
Each holographic lens 3re diffracts the S-polarized component with a diffraction efficiency close to 100% in the wavelength band related to the R color, while diffracting the P-polarized component under the condition that the diffraction efficiency is suppressed to 20% or less, and the diffracted light The R color pixel electrode 1 on the LCD panel 1 side located on the optical axis by the lens function
Focused light flux with 3r as the target. It should be noted that the P-polarized light component in the wavelength band relating to the R color is also slightly diffracted light and becomes a converging light beam like the S-polarized light component. Therefore, this array layer
Each holographic lens 3re of 3r makes a converging light beam composed of an S-polarized component related to the wavelength band of R color and a slight P-polarized component of the band perpendicularly incident on the holographic lens array layer 3g for G color, and The components other than the color wavelength band and the P-polarized component in the R color wavelength band that has not been diffracted are transmitted and made incident on the holographic lens array layer 3g for G color in the traveling direction of the read light.

【0030】次に、G色用のホログラフィレンズアレイ
層3gでは、その各ホログラフィレンズ3geがG色に係る
波長帯域の光の内のS偏光成分だけを主に回折させるも
のであるため、R色用のホログラフィレンズアレイ層3r
をそのまま透過した光の内のG色に係る波長帯域のS偏
光成分を100%に近い回折効率で回折させながら、P
偏光成分の回折効率を20%以下に抑制した条件で回折
させ、そのレンズ3geの光軸上に位置するLCDパネル1
側のG色の画素電極13gをターゲットとした集光性光束
とする。一方、垂直に入射したR色の波長帯域に係るS
偏光成分とその帯域の僅かなP偏光成分からなる集束性
光束はB色用のホログラフィレンズアレイ層3bへそのま
ま入射させ、またR色用のホログラフィレンズアレイ層
3rをそのまま透過した光の内で、この層3gにおいて回折
作用の対象外となった成分(R色とG色の波長帯域以外
の成分,R色の波長帯域のP偏光成分,回折しなかった
G色の波長帯域のP偏光成分)もそのまま透過させて読
出し光の進行方向でB色用のホログラフィレンズアレイ
層3bへ入射させる。
Next, in the holographic lens array layer 3g for G color, since each holographic lens 3ge mainly diffracts only the S-polarized component of the light in the wavelength band relating to G color, Holographic lens array layer 3r for
While diffracting the S-polarized light component of the wavelength band related to the G color in the light transmitted through
LCD panel 1 which is diffracted under the condition that the diffraction efficiency of the polarized component is suppressed to 20% or less and is located on the optical axis of the lens 3ge.
The G-color pixel electrode 13g on the side is used as a target light beam. On the other hand, S related to the wavelength band of the R color that is vertically incident
A converging light beam composed of a polarized component and a slight P polarized component in the band is directly incident on the holographic lens array layer 3b for B color, and the holographic lens array layer for R color.
Of the light that has passed through 3r as it is, the components that are not subject to the diffractive action in this layer 3g (components other than the R and G color wavelength bands, the P polarization component in the R color wavelength band, and not diffracted) The P-polarized component of the G-color wavelength band) is also transmitted as it is, and is made incident on the holographic lens array layer 3b for B-color in the traveling direction of the reading light.

【0031】次に、ホログラフィレンズアレイ層3bの各
ホログラフィレンズ3beはB色に係る波長帯域の光の内
のS偏光成分だけを主に回折させるものであるため、R
色用とG色用の各ホログラフィレンズアレイ層3r,3gを
そのまま透過した光の内のB色に係る波長帯域のS偏光
成分を100%に近い回折効率で回折させながら、P偏
光成分の回折効率を20%以下に抑制した条件で回折さ
せ、そのレンズ3beの光軸上に位置するLCDパネル1側
のG色の画素電極13bをターゲットとした集光性光束と
する。一方、垂直に入射したR色とG色に係る各集束性
光束はそのまま薄板ガラス層2へ射出させ、またG色用
のホログラフィレンズアレイ層3gをそのまま透過した光
の内で、前記2層3r,3gにおいて回折作用の対象外とな
った成分(R色とG色とB色の波長帯域以外の成分,R
色とG色の波長帯域のP偏光成分,回折しなかったB色
の波長帯域のP偏光成分)もそのまま透過させて読出し
光の進行方向で薄板ガラス層2へ射出させる。
Next, since each holographic lens 3be of the holographic lens array layer 3b mainly diffracts only the S-polarized component of the light in the wavelength band of B color, R
Diffract the P-polarized component while diffracting the S-polarized component in the wavelength band relating to B-color in the light transmitted through each holographic lens array layer 3r, 3g for G and G with a diffraction efficiency close to 100%. The light is diffracted under the condition that the efficiency is suppressed to 20% or less, and the condensing light flux is targeted to the G-color pixel electrode 13b on the LCD panel 1 side located on the optical axis of the lens 3be. On the other hand, the vertically incident R and G converging light fluxes are directly emitted to the thin glass layer 2 and the two layers 3r among the light transmitted through the G color holographic lens array layer 3g as they are. , 3g was excluded from diffractive action (components other than R, G and B wavelength bands, R
The P-polarized component of the color bands of G and G, and the P-polarized component of the wavelength band of B that is not diffracted) are transmitted as they are and emitted to the thin glass layer 2 in the traveling direction of the reading light.

【0032】以上の結果、カラーフィルタ3からは、
R色の波長帯域のS偏光成分とその各帯域の僅かなP偏
光成分からなり、画素電極13rをターゲットとした集束
性光束、G色の波長帯域のS偏光成分とその各帯域の
僅かなP偏光成分からなり、画素電極13gをターゲット
とした集束性光束、B色の波長帯域のS偏光成分とそ
の各帯域の僅かなP偏光成分からなり、画素電極13bを
ターゲットとした集束性光束、及び各色の波長帯域以
外の成分と各色の波長帯域のP偏光成分からなる0次光
が射出されることになる。
As a result of the above, from the color filter 3,
It is composed of an S-polarized component in the R-color wavelength band and a slight P-polarized component in each of the bands, and a converging light beam that targets the pixel electrode 13r, an S-polarized component in the G-color wavelength band and a slight P in each band. A converging light beam composed of a polarized light component, which is targeted at the pixel electrode 13g, an S polarized light component of the B color wavelength band and a slight P polarized light component of each band, and a converging light beam targeted at the pixel electrode 13b, and The 0th-order light including the components other than the wavelength band of each color and the P-polarized component of the wavelength band of each color is emitted.

【0033】前記の〜の集光性光束は、薄板ガラス
層2を介してLCDパネル1へ入射した後、共通電極膜18
と配向膜17と光変調層16と配向膜15を通じて画素電極層
13の対応した各画素電極13r,13g,13bへ集光せしめら
れ、各画素電極13r,13g,13bの表面の誘電体ミラー膜14
で反射され、発散光束となってカラーフィルタ3の対応
したホログラフィレンズ3re,3ge,3beへ再入射すること
になる。但し、各画素電極13r,13g,13bにはアクティブ
マトリクス駆動回路12で一画素の状態を決定する映像信
号に対応した制御電圧が個別に印加され、共通電極膜18
と各画素電極13r,13g,13bとの間の電位によって光変調
層の液晶が配向状態を変化させるため、前記の〜の
S偏光成分はカラーフィルタ3とLCDパネル1の間を往
復する過程で前記の制御電圧に対応した変調を受けてホ
ログラフィレンズ3re,3ge,3beへ再入射することにな
る。即ち、X%の変調を受けた場合には、(100−X)
%はS偏光成分のままであるが、X%がP偏光成分とな
ってホログラフィレンズ3re,3ge,3beへ再入射する。
The above-mentioned converging light fluxes (1) to (4) are incident on the LCD panel 1 through the thin glass layer 2, and then the common electrode film 18 is formed.
Through the alignment film 17, the light modulation layer 16, and the alignment film 15, the pixel electrode layer
The light is focused on the corresponding pixel electrodes 13r, 13g, 13b of 13 and the dielectric mirror film 14 on the surface of each pixel electrode 13r, 13g, 13b.
The reflected light is converted into a divergent light beam and re-enters the corresponding holographic lens 3re, 3ge, 3be of the color filter 3. However, a control voltage corresponding to a video signal that determines the state of one pixel in the active matrix drive circuit 12 is individually applied to each pixel electrode 13r, 13g, 13b, and the common electrode film 18
Since the liquid crystal of the light modulation layer changes the alignment state depending on the potential between the pixel electrodes 13r, 13g, 13b and the pixel electrodes 13r, 13g, 13b, the S-polarized components of the above-mentioned (1) to (3) are reciprocated between the color filter 3 and the LCD panel 1. The light is re-incident on the holographic lenses 3re, 3ge, and 3be after receiving the modulation corresponding to the control voltage. That is, when the modulation of X% is received, (100-X)
% Remains the S-polarized component, but X% becomes the P-polarized component and re-enters the holographic lens 3re, 3ge, 3be.

【0034】そして、その状態をG色の波長帯域のS偏
光成分について模式的に示すと図8のようになる。ホロ
グラフィレンズ3geで回折されたS偏光成分は、そのレ
ンズの光軸上にある画素電極13gの略中心に集光せしめ
られるが、光変調層16の液晶によって変調を受けるとそ
の一部又は全部がP偏光成分に変換されてホログラフィ
レンズ3geへ入射する。このとき、変調後の光線は前記
の光軸に関して画素電極13gへの入射光路と対称な関係
を有する光路を経てホログラフィレンズ3geに再入射す
る。尚、図8では画素電極13gに対する入射角と反射角
が大きく表現されているが、実際にはホログラフィレン
ズ3geが微小なものであるためにその角度は極めて小さ
い。
Then, the state is schematically shown in FIG. 8 for the S-polarized component in the G color wavelength band. The S-polarized light component diffracted by the holographic lens 3ge is condensed at substantially the center of the pixel electrode 13g on the optical axis of the lens. It is converted into a P-polarized component and enters the holographic lens 3ge. At this time, the modulated light beam re-enters the holographic lens 3ge via an optical path having a symmetrical relationship with the incident optical path to the pixel electrode 13g with respect to the optical axis. Although the incident angle and the reflection angle with respect to the pixel electrode 13g are shown large in FIG. 8, the angle is extremely small in reality because the holographic lens 3ge is minute.

【0035】ところで、ホログラフィレンズ3geは前記
のように入射光の内のS偏光成分をほぼ100%の回折
効率で、P偏光成分を約20%程度の回折効率で回折さ
せて画素電極13gの略中心へ向かう集光光束とするもの
であった。従って、変調を受けて再入射するP偏光成分
の内の20%程度は光逆進の法則に基づいてホログラフ
ィレンズ3geで回折されて入射光(読出し光)の方向へ戻
るが、その他のP偏光成分はホログラフィレンズ3geを
そのまま透過する。また、以上の作用はR色とG色につ
いても同様である。その結果、変調により得られた各色
に係るP偏光成分はカラーフィルタ3をそのまま透過す
ることになり、図1に示すように、ガラス基板4からカ
ップリングプリズム5を透過してその出射面から射出さ
れる。そして、カップリングプリズム5の出射面から射
出された変調光は投射光学系(図示せず)でスクリーンに
投射される。もっとも、変調の割合に応じたS偏光成分
と、読出し光がカラーフィルタ3で回折されたP偏光成
分の変調によるS偏光成分は、後述のようにカラーフィ
ルタ3をそのまま透過するが、これらは投射光学系側に
P偏光成分のみを通過させる偏光手段を設けることで除
去できる。
By the way, as described above, the holographic lens 3ge diffracts the S-polarized light component of the incident light with a diffraction efficiency of approximately 100% and the P-polarized light component with a diffraction efficiency of approximately 20%, thereby omitting the pixel electrode 13g. It was a condensed light beam directed toward the center. Therefore, about 20% of the P-polarized light component that is re-incident after being modulated is diffracted by the holographic lens 3ge based on the law of optical reversal and returns to the direction of incident light (readout light), but other P-polarized light is returned. The component passes through the holographic lens 3ge as it is. Further, the above operation is the same for the R color and the G color. As a result, the P-polarized light components of each color obtained by the modulation pass through the color filter 3 as they are, and as shown in FIG. 1, pass through the coupling prism 5 from the glass substrate 4 and exit from the exit surface thereof. To be done. Then, the modulated light emitted from the emission surface of the coupling prism 5 is projected on the screen by a projection optical system (not shown). However, the S-polarized light component according to the modulation ratio and the S-polarized light component due to the modulation of the P-polarized light component in which the read light is diffracted by the color filter 3 directly pass through the color filter 3 as described later, but these are projected. It can be removed by providing a polarizing means on the optical system side that allows only the P-polarized component to pass.

【0036】一方、の0次光は薄板ガラス層2の中を
進行して読出し光の入射角と同一の入射角75°でLC
Dパネル1に入射し、誘電体ミラー膜14で反射角75°
で反射してカラーフィルタ3へ−75°の入射角で再入
射するが、カラーフィルタ3を構成している各ホログラ
フィレンズアレイ層3r,3g,3bの各ホログラフィレンズ3r
e,3ge,3beはその入射角(−75°)に対する回折特性を
有しておらず、再入射した0次光はカラーフィルタ3を
透過し、ガラス基板4からカップリングプリズム5を通過
して読出し光の入射面とは反対側の端面から射出する。
On the other hand, the 0th order light travels through the thin glass layer 2 and is LC at an incident angle of 75 ° which is the same as the incident angle of the reading light.
The light enters the D panel 1 and is reflected by the dielectric mirror film 14 at a reflection angle of 75 °.
The holographic lens array layers 3r, 3g, and 3b of the holographic lens array layers 3r, 3g, and 3b that make up the color filter 3 are reflected by the holographic lens 3r and re-enter the color filter 3 at an incident angle of −75 °.
e, 3ge, and 3be do not have a diffraction characteristic with respect to the incident angle (−75 °), and the re-incident 0th-order light passes through the color filter 3 and passes from the glass substrate 4 to the coupling prism 5. The reading light is emitted from the end surface opposite to the incident surface.

【0037】ところで、この実施形態ではカラーフィル
タ3に対する読出し光の入射角が75°である場合につ
いて主に説明した。一般に、読出し光の光束の断面積S
rとカラーフィルタ3に対する照射面積Saと入射角θの
間にはSr=Sa・cosθの関係があり、Saが一定である
ことから入射角θが大きくなるとSrが極めて小さくな
って、読出し光の照明効率が低下する。投射型のカラー
画像表示装置において、コントラスト比や色再現性を向
上させるには可能な限り平行光に近い読出し光が照射さ
れることが望ましいが、光源は有限の大きさをもつため
に完全な平行光を得ることができない。従って、前記の
カラーフィルタ3のように小さい面積に対して読出し光
を効率良く絞り込むことができず、読出し光の断面積S
rは可能な限り大きくしておいた方が照明光の利用率が
大きくなる。しかし、「可能な限り投射光に寄与するS
偏光成分の回折効率を大きくとりながら、P偏光成分の
回折効率を小さくして、光利用率を向上させながら高い
コントラスト比を得るために読出し光の入射角θを大き
くとる」という条件と、前記の読出し光の照明効率を大
きくするための条件が背反する。この実施形態では前記
のように入射角θを75°としたが、それを60°にす
ると照明効率を約2倍にすることができる。そして、そ
の入射角θを60°とした場合においては、前記の回折
効率に係る条件を若干低下させるものの、読出し光の照
明効率の向上によって表示画像の品質が入射角θ=75
°の場合よりもコントラスト比等に関して良好になるこ
とが確認された。即ち、読出し光の照明効率の問題を加
味すると、むしろ入射角θは60°が最適条件となる。
In this embodiment, the case where the incident angle of the reading light with respect to the color filter 3 is 75 ° has been mainly described. Generally, the cross-sectional area S of the luminous flux of the reading light is
There is a relationship of Sr = Sa · cos θ between r and the irradiation area Sa to the color filter 3 and the incident angle θ. Since Sa is constant, Sr becomes extremely small as the incident angle θ increases, and the read light Lighting efficiency is reduced. In a projection type color image display device, it is desirable to irradiate read light as close as possible to parallel light in order to improve the contrast ratio and color reproducibility, but since the light source has a finite size, it is perfect. I can't get parallel light. Therefore, the read light cannot be efficiently narrowed down to a small area like the color filter 3, and the cross-sectional area S of the read light is
If r is made as large as possible, the utilization rate of illumination light will be large. However, "S that contributes to the projected light as much as possible
The diffraction angle of the P-polarized component is reduced while the diffraction efficiency of the polarized component is increased, and the incident angle θ of the readout light is increased to obtain a high contrast ratio while improving the light utilization rate. The conditions for increasing the illumination efficiency of the reading light are contradictory. In this embodiment, the incident angle θ is set to 75 ° as described above, but if it is set to 60 °, the illumination efficiency can be doubled. When the incident angle θ is set to 60 °, the condition of the diffraction efficiency is slightly reduced, but the quality of the display image is improved by improving the illumination efficiency of the reading light.
It was confirmed that the contrast ratio was better than that of the case of °. That is, considering the problem of the illumination efficiency of the reading light, the incident angle θ is rather 60 ° as the optimum condition.

【0038】《実施形態2》この実施形態は、前記の実
施形態1の装置において、カラーフィルタ3から変調さ
れたP偏光成分を射出する際に、その一部が読出し光の
光源方向へ戻ってしまい、光の利用率が低減することを
防止するための改善に係る。図8において、読出し光の
光線はホログラフィレンズ3geに入射した後にその入射
点で主にS偏光成分が回折され、ホログラフィレンズ3g
eの光軸上に位置する画素電極13gの略中心に入射し、そ
の反射面に相当する画素電極13gとの間を往復する間に
変調を受けて変調度合いに応じたS偏光成分となってホ
ログラフィレンズ3geへ再入射するが、各光線について
みると、前記の再入射点は対応した読出し光の光線の入
射点との関係でホログラフィレンズ3geの光軸に関して
対称位置となる。そして、その再入射点に対する入射方
向は、読出し光の光線がその再入射点に入射した際に回
折・分光されて画素電極13gの略中心へ向かう方向と合致
する。
<< Embodiment 2 >> In this embodiment, when the modulated P-polarized light component is emitted from the color filter 3 in the device of the first embodiment, a part of it returns to the light source direction of the readout light. Therefore, the present invention relates to an improvement for preventing the light utilization rate from decreasing. In FIG. 8, the light beam of the reading light is incident on the holographic lens 3ge, and then the S-polarized component is mainly diffracted at the incident point.
The light enters the pixel electrode 13g located on the optical axis of e substantially at the center thereof, and is modulated while reciprocating between the pixel electrode 13g corresponding to its reflection surface to become an S-polarized component corresponding to the degree of modulation. The light is re-incident on the holographic lens 3ge, but regarding each light ray, the re-incident point is a symmetrical position with respect to the optical axis of the holographic lens 3ge in relation to the incident point of the corresponding light ray of the reading light. Then, the incident direction with respect to the re-incident point coincides with the direction in which the light beam of the reading light is diffracted / spectralized when entering the re-incident point and is directed to the approximate center of the pixel electrode 13g.

【0039】ところで、実施形態1で説明したように、
ホログラフィレンズ3geは読出し光のS偏光成分をほぼ
100%の回折効率で回折させるが、同時にP偏光成分
を約20%近く回折させる特性を有している。また、ホ
ログラフィレンズ3geに再入射する光は光変調層16の変
調度合いに対応したP偏向成分であり、ホログラフィレ
ンズ3geが読出し光を主に回折する偏光成分と同一であ
る。その結果、前記の再入射点では変調光であるP偏向
成分の再入射に対して読出し光の入射方向へ戻すための
最適な回折条件を与えてしまうことになり、本来投射光
になるべきP偏向成分の内の約20%近くが失われる。
また、前記の再入射点の近傍領域では、最適条件ではな
いにしても近似した条件が成立し、同様の現象が生じる
ことになる。そして、その現象は他のホログラフィレン
ズ3re,3beでも同様に発生し、カラーフィルタ3から出射
して投射光として利用できる光の一部が失われてしま
い、当然に光の利用率の低下を招く。
By the way, as described in the first embodiment,
The holographic lens 3ge has a characteristic of diffracting the S-polarized light component of the readout light with a diffraction efficiency of almost 100%, but at the same time diffracting the P-polarized light component by approximately 20%. The light that is re-incident on the holographic lens 3ge is a P-polarized component corresponding to the modulation degree of the light modulation layer 16, and is the same as the polarized component that the holographic lens 3ge mainly diffracts the read light. As a result, at the above-mentioned re-incident point, an optimum diffraction condition for returning to the incident direction of the reading light is given to the re-incident of the P-polarized component which is the modulated light, and the P that should be originally the projected light. Nearly 20% of the deflection components are lost.
Further, in the region near the re-incident point, the similar condition is satisfied even if it is not the optimum condition, and the same phenomenon occurs. Then, the phenomenon similarly occurs in other holographic lenses 3re and 3be, and a part of the light that is emitted from the color filter 3 and can be used as projection light is lost, which naturally causes a reduction in the light utilization rate. .

【0040】そこで、この実施形態では、各ホログラフ
ィレンズ3re,3ge,3beの中心と対応した各画素電極13r,1
3g,13Bの中心を平面的に見て一定距離だけずらせる態様
で、カラーフィルタ3と画素電極層13の平面的相対位置
を設定する。具体的には、図9にG色に係るホログラフ
ィレンズアレイ3gと画素電極層13の位置関係を示す。同
図において、ホログラフィレンズアレイ3gのレンズ3ge
の中心と画素電極層13の対応した画素電極13gの中心が
ホログラフィレンズ3geのサイズの1/2だけずらされ
ている。
Therefore, in this embodiment, each pixel electrode 13r, 1 corresponding to the center of each holographic lens 3re, 3ge, 3be.
The planar relative positions of the color filter 3 and the pixel electrode layer 13 are set in such a manner that the centers of the 3g and 13B are displaced by a certain distance when viewed in plan. Specifically, FIG. 9 shows the positional relationship between the holographic lens array 3g for G color and the pixel electrode layer 13. In the figure, the lens 3ge of the holographic lens array 3g
The center of the pixel electrode 13g corresponding to the center of the pixel electrode layer 13 is displaced by 1/2 of the size of the holographic lens 3ge.

【0041】そして、ホログラフィレンズ3geは入射角
θで入射した読出し光を回折・分光して画素電極13gの中
心に集光させる。従って、その集光性光束は画素電極13
gの表面に対して垂直に入射するのではなく、図9にお
いて矢印を付した実線で示すように、一定の傾斜した集
光性光束として画素電極13gの中心に集光し、その中心
で反射して矢印を付した点線で示すように発散性光束と
なるが、その発散性光束は画素電極13gの中心を通過す
る法線に関して前記の集光性光束と対称な光束となって
隣接したホログラフィレンズ3ge'へ入射することにな
る。
Then, the holographic lens 3ge diffracts / splits the read light incident at the incident angle θ and focuses it on the center of the pixel electrode 13g. Therefore, the converging light flux is transmitted to the pixel electrode 13
Instead of being incident perpendicularly to the surface of g, as shown by the solid line with an arrow in FIG. 9, it is condensed as a constant inclined converging light beam at the center of the pixel electrode 13g and reflected at that center. Then, the divergent light beam becomes a divergent light beam as shown by the dotted line with an arrow.The divergent light beam becomes a light beam which is symmetrical with respect to the normal light beam passing through the center of the pixel electrode 13g and is adjacent to the holography. It will be incident on the lens 3ge '.

【0042】従って、この実施形態によれば、隣接した
ホログラフィレンズ3ge'へ入射する発散性光束は、その
ホログラフィレンズ3ge'の読出し光に対する回折条件と
は全く相違した条件で入射し、結果的に発散性光束の全
てがホログラフィレンズ3ge'を透過することになる。そ
して、カラーフィルタ3と画素電極層13の平面的相対位
置を前記のように設定しておけば、当然にR色及びG色
に関しても同様の条件が成立するためにカラーフィルタ
3へ再入射する変調後のP偏光成分の全てを投射光とし
て利用でき、図8の場合と比較して原理的に20%程度
光利用率を向上させることが可能になる。更に一般化す
ると、各ホログラフィレンズ3re,3ge,3beでの入射光の
P偏光成分に対する回折効率が大きくなっても、この実
施形態で課題とした光利用率の低下の問題については影
響を受けないことになる。
Therefore, according to this embodiment, the divergent light flux which is incident on the adjacent holographic lens 3ge 'is incident under the condition completely different from the diffraction condition for the read light of the holographic lens 3ge', and as a result, All of the divergent light flux will pass through the holographic lens 3ge '. If the plane relative positions of the color filter 3 and the pixel electrode layer 13 are set as described above, the same conditions are naturally satisfied for the R color and the G color.
It is possible to use all of the P-polarized component after the modulation that re-enters 3 as the projected light, and in principle it is possible to improve the light utilization rate by about 20% compared to the case of FIG. Further generalizing, even if the diffraction efficiency for the P-polarized component of the incident light in each of the holographic lenses 3re, 3ge, and 3be becomes large, the problem of the reduction of the light utilization rate, which is a problem in this embodiment, is not affected. It will be.

【0043】尚、図9では、画素電極13gで反射した発
散性光束が読出し光の入射側にある隣接したホログラフ
ィレンズ3ge'へ入射するようになっているが、図10に
示すように、発散性光束が前記とは逆側にある隣接した
ホログラフィレンズ3ge'へ入射するように構成させても
よく、その場合にも同様の効果が得られることは当然で
ある。また、この実施形態では、各ホログラフィレンズ
アレイ3r,3g,3bのレンズ3re,3ge,3beの中心と画素電極
層13の対応した各画素電極13r,13g,13bの中心とのずれ
をホログラフィレンズ3re,3ge,3beのサイズの0.5倍と
した条件で説明したが、0.25倍乃至0.5倍の範囲で
選択すれば十分な効果が得られる。更に、この実施形態
では、カラーフィルタ3が読出し光のS偏光成分を主に
回折・分光させるものである場合について説明したが、
その原理からP偏光成分を主に回折・分光させるものに
対しても適用できる。
In FIG. 9, the divergent light beam reflected by the pixel electrode 13g is made incident on the adjacent holographic lens 3ge 'on the incident side of the reading light. However, as shown in FIG. It may be configured such that the characteristic light beam is incident on the adjacent holographic lens 3ge 'on the opposite side to the above, and in that case, the same effect is naturally obtained. In addition, in this embodiment, the holographic lens 3re shifts the centers of the lenses 3re, 3ge, 3be of the holographic lens arrays 3r, 3g, 3b and the centers of the corresponding pixel electrodes 13r, 13g, 13b of the pixel electrode layer 13 from each other. Although the description has been made under the condition that the size is 3 times the size of 3ge, 3be, a sufficient effect can be obtained if the size is selected in the range of 0.25 to 0.5 times. Furthermore, in this embodiment, the case where the color filter 3 mainly diffracts / splits the S-polarized component of the read light has been described.
From that principle, the present invention can be applied to those that mainly diffract and split the P-polarized component.

【0044】《実施形態3》前記の実施形態1及び2で
説明したカラー画像表示装置の全体的構成としては、空
間光変調部を中心として、読出し光を放射する光源と、
その読出し光を空間光変調部へ入射させる入射光学系
と、空間光変調部から出射される変調光をスクリーンに
投射させる投射光学系が配置されることになる。そし
て、投射光学系は従来の特開平2-500937号のカラー画像
表示装置のように偏光ビームスプリッタを必要とせず、
イメージサークルが小さい投射レンズだけで足りるため
に高精度な投射レンズによる画像の投射が可能になる。
<Third Embodiment> The overall configuration of the color image display device described in the first and second embodiments has a light source which emits readout light with a spatial light modulator as a center.
An incident optical system that causes the read light to enter the spatial light modulator and a projection optical system that projects the modulated light emitted from the spatial light modulator onto the screen are arranged. Then, the projection optical system does not require a polarizing beam splitter like the conventional color image display device of JP-A-2-500937,
Since only a projection lens with a small image circle is sufficient, it is possible to project an image with a highly accurate projection lens.

【0045】しかし、変調後のP偏光成分を投射光とし
て用いる場合、変調の割合に応じたS偏光成分と読出し
光がカラーフィルタ3で回折されたP偏光成分の変調に
よるS偏光成分は、0次光としてカラーフィルタ3を透
過し、変調後のP偏光成分と同一方向へ射出して画像の
コントラスト比を低下させる。
However, when the modulated P-polarized light component is used as the projection light, the S-polarized light component according to the modulation ratio and the S-polarized light component due to the modulation of the P-polarized light component diffracted by the read light by the color filter 3 are 0. As the next light, the light passes through the color filter 3 and is emitted in the same direction as the P-polarized light component after modulation to reduce the contrast ratio of the image.

【0046】そこで、この実施形態では、図11に示す
ように、空間光変調部20のカップリングプリズム5の射
出面にP偏光成分のみを通過させる偏光板21を取付け、
前記のS偏光成分が投射光に混在することを防止し、偏
光板21を通過したP偏光成分を投射レンズ22でスクリー
ン23に投射させる。また、実施形態2で説明した空間光
変調部はP偏光成分の射出角度が僅かに傾くが、図12
に示すように、同様に偏光板21を取付け、投射レンズ22
で平行アオリを行って投射させるようにすればよい。
尚、図13に示すように、偏光板21の代わりに偏光ビー
ムスプリッタ24を取り付けてS偏光成分を分離し、P偏
光成分だけを投射レンズ22へ入射させるようにしてもよ
い。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 11, a polarizing plate 21 for passing only the P-polarized component is attached to the exit surface of the coupling prism 5 of the spatial light modulator 20,
The S-polarized component is prevented from being mixed in the projected light, and the P-polarized component passing through the polarizing plate 21 is projected on the screen 23 by the projection lens 22. In the spatial light modulator described in the second embodiment, the emission angle of the P-polarized component slightly tilts.
Similarly, attach the polarizing plate 21 and attach the projection lens 22
Parallel tilting may be performed with.
Note that, as shown in FIG. 13, a polarizing beam splitter 24 may be attached instead of the polarizing plate 21 to separate the S-polarized component and only the P-polarized component may be incident on the projection lens 22.

【0047】更に、前記の各対策は投影光学系側に施さ
れているが、入射光学系側でも対策を施すことは可能で
あり、読出し光の空間光変調部20への入射光路に偏光板
や偏光ビームスプリッタを設け、予め読出し光をS偏光
成分のみに制限するようにすることによっても同様の効
果が得られる。以上の説明ではP偏光成分を投射光とし
て用いる場合について説明したが、この実施形態はS偏
光成分を投射光とする場合にも適用でき、その場合には
偏光板や偏光ビームスプリッタの偏光特性が逆になるだ
けである。
Further, although each of the above measures is taken on the side of the projection optical system, it is possible to take measures on the side of the incident optical system as well, and a polarizing plate is provided in the incident light path of the read light to the spatial light modulator 20. The same effect can be obtained by providing a polarization beam splitter or a polarization beam splitter and limiting the read light to only the S polarization component in advance. In the above description, the case where the P polarization component is used as the projection light has been described, but this embodiment can also be applied to the case where the S polarization component is used as the projection light. In that case, the polarization characteristics of the polarizing plate and the polarization beam splitter are It's just the opposite.

【0048】《実施形態4》実施形態1で説明したよう
に、3原色に対応した各ホログラフィレンズアレイ3r,3
g,3bの入射光の波長に対する回折効率の特性はそれぞれ
図5から図7に示される。しかし、それらの特性は入射
光が完全な平行光束である場合のものであり、そうでな
い場合には各特性曲線はブロード傾向を呈し、R,G,B
の各色に係る回折効率が大きくなる波長帯域がその境界
近傍において部分的にオーバーラップしてしまう。そし
て、その場合には投射される画像の色純度が低下し、結
果的に再生画像の劣化現象を招く。
<Fourth Embodiment> As described in the first embodiment, each holographic lens array 3r, 3 corresponding to three primary colors is used.
The characteristics of the diffraction efficiency with respect to the wavelength of the incident light of g and 3b are shown in FIGS. 5 to 7, respectively. However, those characteristics are for the case where the incident light is a perfect parallel light flux, and if not, each characteristic curve exhibits a broad tendency, and R, G, B
The wavelength bands in which the diffraction efficiency of the respective colors becomes large partially overlap in the vicinity of the boundary. Then, in that case, the color purity of the projected image is lowered, resulting in the deterioration phenomenon of the reproduced image.

【0049】その対策として、入射光学系に前記の境界
領域に相当する波長帯域の光成分を減衰させるフィルタ
を挿入することが有効である。具体的には、図14に示
すように、空間光変調部20に対する入射光路にR,G,B
の各色に対応した各ダイクロイックミラー25r,25g,25b
を設け、読出し光をそのミラーに反射させて空間光変調
部20のカップリングプリズム5の入射面へ入射させる。
ここに、各ダイクロイックミラー25r,25g,25bはそれぞ
れ入射角45°で入射した光の内の対応色に係る波長帯
域の成分光を反射角45°で反射させると共に他の波長
帯域の光を透過するものであり、各ミラー25r,25g,25b
は重ねて平行配置されている。尚、各ダイクロイックミ
ラー25r,25g,25bはガラス基板の表面に誘電体膜を多層
に蒸着した構成のものでよい。
As a countermeasure, it is effective to insert a filter for attenuating the light component in the wavelength band corresponding to the above-mentioned boundary region into the incident optical system. Specifically, as shown in FIG. 14, R, G, and B are arranged in the incident light path to the spatial light modulator 20.
Each dichroic mirror 25r, 25g, 25b corresponding to each color of
Is provided, and the read light is reflected by the mirror and is incident on the incident surface of the coupling prism 5 of the spatial light modulator 20.
Each of the dichroic mirrors 25r, 25g, 25b reflects the component light of the wavelength band related to the corresponding color of the light incident at the incident angle of 45 ° at the reflection angle of 45 ° and transmits the light of other wavelength bands. Each mirror 25r, 25g, 25b
Are stacked and arranged in parallel. The dichroic mirrors 25r, 25g, 25b may have a structure in which dielectric films are deposited in multiple layers on the surface of a glass substrate.

【0050】図15は前記のダイクロイックミラー25r,
25g,25bで帯域制限された場合の分光特性の一例を示
し、R,G,Bの各色に係る波長帯域が完全に区分されて
おり、そのような制限を施した読出し光によると、完全
な平行光束でなくても空間光変調部20での色純度の低下
を抑制できる。また、ダイクロイックミラー25r,25g,25
bの特性は誘電体材料や膜厚や膜の総数を変化させるこ
とにより自在に調整することができるため、光源の発光
波長分布特性や空間光変調部20のカラーフィルタ3での
波長-回折効率特性や所望の色再現特性等を勘案して最
適化できる。尚、この実施形態では反射型のダイクロイ
ックミラーを用いたが、透過型のダイクロイックフィル
タを用いた入射光学系としてもよい。
FIG. 15 shows the dichroic mirror 25r,
An example of the spectral characteristics when the band is limited by 25g and 25b is shown, and the wavelength bands for each color of R, G, and B are completely divided. Even if the light flux is not a parallel light flux, it is possible to suppress a decrease in color purity in the spatial light modulator 20. Also, dichroic mirror 25r, 25g, 25
Since the characteristic of b can be adjusted freely by changing the dielectric material, the film thickness, and the total number of films, the emission wavelength distribution characteristic of the light source and the wavelength-diffraction efficiency of the color filter 3 of the spatial light modulator 20 can be adjusted. It can be optimized in consideration of characteristics and desired color reproduction characteristics. Although the reflection type dichroic mirror is used in this embodiment, an incident optical system using a transmission type dichroic filter may be used.

【0051】次に、前記の色純度の問題に関連して、空
間光変調部20のカラーフィルタ3として厳密な色分離が
必要な場合には、各色のホログラフィレンズアレイ3r,3
g,3bにおける対応色の波長帯域以外で僅かな回折効率の
上昇があっても問題となる。ここで、図5から図7の波
長-回折効率特性を検討すると、それぞれ回折効率が最
大となる波長から外れるに従って回折効率が低下し、更
に外れると逆に回折効率が上昇して小さなうねり(サイ
ドローブ)が現れている。
Next, in connection with the above-mentioned problem of color purity, when strict color separation is required as the color filter 3 of the spatial light modulator 20, the holographic lens arrays 3r, 3 for each color are used.
A slight increase in diffraction efficiency outside the wavelength bands of the corresponding colors in g and 3b poses a problem. Here, when the wavelength-diffraction efficiency characteristics of FIG. 5 to FIG. 7 are examined, the diffraction efficiency decreases as the wavelength deviates from the wavelength at which the diffraction efficiency becomes maximum, and further deviates, and conversely the diffraction efficiency increases and small waviness (side Robe) is appearing.

【0052】ところで、一般にホログラムの入射角αと
回折角βの間には次の関係があることが知られている。 sinα+sinβ=λ/p …(1) 但し、λは入射光の波長、pは回折格子の周期 この式(1)に基づけば、入射角αと回折格子の周期pが
固定値である場合、回折角βの正弦と波長λがリニアな
関係にあり、ホログラフィレンズアレイ3r,3g,3bで回折
される光は波長によって回折角が異なることが理解でき
る。従って、その特性を逆に利用すれば、ある色のホロ
グラフィレンズアレイの回折光の内、対応色に係る波長
帯域内の光を対応色の画素電極へ集光させると共に、前
記のサイドローブのような帯域外の光をその波長帯域を
含んだ他の色に係る画素電極へ集光させることも可能に
なり、色純度の低下を防止して優れた色再現性を実現で
きる。
By the way, it is generally known that the incident angle α and the diffraction angle β of a hologram have the following relationship. sin α + sin β = λ / p (1) where λ is the wavelength of the incident light, and p is the period of the diffraction grating. Based on this equation (1), if the incident angle α and the period p of the diffraction grating are fixed values, It can be understood that the sine of the bending angle β and the wavelength λ have a linear relationship, and the light diffracted by the holographic lens arrays 3r, 3g, 3b has different diffraction angles depending on the wavelength. Therefore, if these characteristics are used in reverse, the light within the wavelength band related to the corresponding color of the diffracted light of the holographic lens array of a certain color is focused on the pixel electrode of the corresponding color, and at the same time as the side lobe described above. It is also possible to condense light outside this band onto the pixel electrodes for other colors including that wavelength band, and prevent deterioration in color purity and achieve excellent color reproducibility.

【0053】そこで、前記の色再現性の向上に関する具
体的手法をG色用のホログラフィレンズ3geへ入射した
光に着目した図16を用いて説明する。同図において、
G色用のホログラフィレンズアレイ3gと画素電極層13の
距離は、次の(2)又は(3)の式を満たすか又はそれに近似
したLgとして設定されている。 Lg=Pc/tan|βbc| …(2) Lg=Pc/tan|βrc| …(3) 但し、Pcは画素電極のピッチ βbcはB色の波長帯域における中心波長での回折角 βrcはR色の波長帯域における中心波長での回折角 であり、G色の波長帯域における中心波長での回折角β
rcは0°である。即ち、G色用のホログラフィレンズア
レイ3geの焦点距離をLgに略一致するように設定する。
他のR色及びB色のホログラフィレンズアレイ3r,3bと
画素電極層13の距離も同様にして決定することができ
る。但し、先の実施形態1で用いているカラーフィルタ
3はホログラフィレンズアレイ3r,3g,3bの積層構成であ
るため、基本的には何れかの色を基準にして距離を設定
することになる。その結果、各色のホログラフィレンズ
3re,3ge,3beの波長−回折効率特性に現れているサイド
ローブに該当する波長帯域の回折光を、その帯域を含む
色に係る画素電極へ集光させることができ、色純度の劣
化を合理的に防止すると共に光利用率を向上させること
が可能になる。
Therefore, a specific method for improving the color reproducibility will be described with reference to FIG. 16 which focuses on the light incident on the holographic lens 3ge for G color. In the figure,
The distance between the holographic lens array 3g for G color and the pixel electrode layer 13 is set as Lg satisfying or approximating the following formula (2) or (3). Lg = Pc / tan | βbc | (2) Lg = Pc / tan | βrc | (3) where Pc is the pitch of pixel electrodes βbc is the diffraction angle at the center wavelength in the wavelength band of B color βrc is the R color Angle at the center wavelength in the wavelength band of, and the diffraction angle at the center wavelength in the G color wavelength band β
rc is 0 °. That is, the focal length of the holographic lens array 3ge for G color is set to substantially match Lg.
The distances between the other R-color and B-color holographic lens arrays 3r and 3b and the pixel electrode layer 13 can be similarly determined. However, the color filter used in the first embodiment
Since 3 is a laminated structure of the holographic lens arrays 3r, 3g, 3b, basically, the distance is set based on any color. As a result, each color holographic lens
Diffracted light in the wavelength band corresponding to the side lobes appearing in the wavelength-diffraction efficiency characteristics of 3re, 3ge, and 3be can be focused on the pixel electrode for the color including that band, and the deterioration of color purity can be rationalized. It becomes possible to prevent it and to improve the light utilization rate.

【0054】《実施形態5》上記の各実施形態に係るカ
ラー画像表示装置では、空間光変調部のカラーフィルタ
3に対して60°以上90°未満の範囲となる大きな入
射角で読出し光を入射させている。その場合、カラーフ
ィルタ3における読出し光の入射側にある領域と入射側
から遠い領域とでは光源からの光学的距離が大きく異な
り、カラーフィルタ3の全面にわたって入射光の照明強
度を均一にすることが困難である。そして、その光量の
不均一性に起因して、スクリーン上の画像にシェーディ
ングが発生するという問題がある。また、シェーディン
グを抑制するために光源の出力を大きくした場合には、
光源の実効的発光点の大きさが大きくなり、必然的に入
射光学系で読出し光の光束を細く絞り込むことが困難に
なるという問題も生じる。
<Embodiment 5> In the color image display device according to each of the above embodiments, the color filter of the spatial light modulator is used.
The read light is incident at a large incident angle in the range of 60 ° to less than 90 ° with respect to 3. In that case, the optical distance from the light source is greatly different between the area on the incident side of the read light and the area far from the incident side in the color filter 3, and it is possible to make the illumination intensity of the incident light uniform over the entire surface of the color filter 3. Have difficulty. There is a problem that shading occurs in the image on the screen due to the nonuniformity of the light amount. Also, if the output of the light source is increased to suppress shading,
The size of the effective light emitting point of the light source becomes large, and it becomes inevitable that it becomes difficult to narrow down the luminous flux of the reading light by the incident optical system.

【0055】そこで、この実施形態では、入射光学系に
入射光偏向用の偏向ホログラムを用い、光源からカラー
フィルタ3の各領域までの光学的距離を均一にして前記
の問題を解消させる。図17はその具体的な構成の一例
を示す。この構成例では、空間光変調部20に図1で示し
たようなカップリングプリズム5の代わりにカラーフィ
ルタ3又はガラス基板4に密着すると共に側方へ連続的に
延びた平板状のガラス基板26が設けられており、その片
面に偏向ホログラム27が密着せしめられている。
Therefore, in this embodiment, a deflection hologram for deflecting incident light is used in the incident optical system, and the optical distance from the light source to each region of the color filter 3 is made uniform to solve the above problem. FIG. 17 shows an example of the specific configuration. In this configuration example, in the spatial light modulator 20, instead of the coupling prism 5 as shown in FIG. 1, a flat glass substrate 26 that is in close contact with the color filter 3 or the glass substrate 4 and continuously extends laterally 26 Is provided, and the deflection hologram 27 is closely attached to one surface thereof.

【0056】そして、偏向ホログラム27はガラス基板26
の他方の面から垂直に入射した読出し光を回折角γで反
射・回折し、その回折角γで回折された読出し光がガラ
ス基板26の内部を透過してカラーフィルタ3の表面に入
射角θで入射されるようになっている。この場合、カラ
ーフィルタ3へ入射する光は、偏向ホログラム27で一旦
折返されているため、カラーフィルタ3の何れの領域に
ついても光源(図示せず)からの光学的距離が略均一にな
り、結果的に投射画像に生じるシェーディングの問題を
合理的に解消できる。
The deflection hologram 27 is formed on the glass substrate 26.
The reading light vertically incident from the other surface of is reflected and diffracted at the diffraction angle γ, and the reading light diffracted at the diffraction angle γ passes through the inside of the glass substrate 26 and is incident on the surface of the color filter 3 at the incident angle θ. It is supposed to be incident at. In this case, since the light incident on the color filter 3 is once folded back by the deflection hologram 27, the optical distance from the light source (not shown) is substantially uniform in any region of the color filter 3, resulting in The problem of shading that occurs in the projected image can be reasonably solved.

【0057】また、光源からの読出し光の波長が変化す
ると、偏向ホログラム27での回折角γが変化するが、基
準状態として偏向ホログラム27の回折角γとカラーフィ
ルタ3への入射角θを等しくとっておけば、回折角γの
変化に対応して入射角θも変化するため、結果的にカラ
ーフィルタ3による回折角βを変化しないようにするこ
とができる。即ち、波長帯域の広い光源からの読出し光
に対して、カラーフィルタ3による回折角βを補償でき
るという利点もある。
Further, when the wavelength of the read light from the light source changes, the diffraction angle γ in the deflection hologram 27 changes, but as a reference state, the diffraction angle γ of the deflection hologram 27 and the incident angle θ to the color filter 3 are made equal. In other words, since the incident angle θ also changes according to the change of the diffraction angle γ, it is possible to prevent the diffraction angle β of the color filter 3 from changing as a result. That is, there is an advantage that the diffraction angle β by the color filter 3 can be compensated for the read light from the light source having a wide wavelength band.

【0058】ところで、実施形態4において、カラーフ
ィルタ3と画素電極層13の距離Lgを波長帯域に対応する
回折角の変化に基づいて決定したが、その距離Lgがあ
まりに小さいと薄板ガラス層2の厚みが非常に薄くな
り、アッセンブリが困難になるという問題がある。ま
た、カラーフィルタ3の各ホログラフィレンズ3re,3ge,3
beのNAが大きくなり、対応した画素電極13r,13g,13b
で反射した光束の拡がりが大きくなるために、投射光学
系の投射レンズ22に大きなイメージサークルで高精度な
ものを適用しなければならず、光利用率も低下する恐れ
がある。しかし、前記の各ホログラフィレンズ3re,3ge,
3beの波長-回折効率特性におけるサイドローブの色再現
性への影響が無視し得る場合には、前記の偏向ホログラ
ム27によって各ホログラフィレンズ3re,3ge,3beの回折
角の波長依存性を補償できるため、カラーフィルタ3と
画素電極層13の距離Lgの決定に際しての自由度を確保
でき、それに伴って各ホログラフィレンズ3re,3ge,3be
のNAを小さくできることから、結果的に光利用率を高
く維持することが可能になる。更に、前記のNAが小さ
くなれば、図13に示したように投射光学系側に偏光ビ
ームスプリッタ24を設ける場合においてもその角度依存
性によるコントラスト比の低下や光利用率の低下を防止
することができる。
By the way, in the fourth embodiment, the distance Lg between the color filter 3 and the pixel electrode layer 13 is determined based on the change in the diffraction angle corresponding to the wavelength band. There is a problem that the thickness becomes very thin and assembly becomes difficult. Also, each holographic lens 3re, 3ge, 3 of the color filter 3
NA of be becomes large, and corresponding pixel electrodes 13r, 13g, 13b
Since the divergence of the light flux reflected by becomes large, a projection lens 22 of the projection optical system must have a large image circle and high precision, and the light utilization rate may decrease. However, each holographic lens 3re, 3ge,
When the influence of the side lobe on the color reproducibility in the wavelength-diffraction efficiency characteristic of 3be can be ignored, the deflection hologram 27 can compensate the wavelength dependence of the diffraction angle of each holographic lens 3re, 3ge, 3be. , The degree of freedom in determining the distance Lg between the color filter 3 and the pixel electrode layer 13 can be secured, and accordingly, each holographic lens 3re, 3ge, 3be
Since it is possible to reduce the NA, the light utilization rate can be maintained high as a result. Further, if the NA is reduced, it is possible to prevent the contrast ratio and the light utilization rate from decreasing due to the angle dependency even when the polarization beam splitter 24 is provided on the projection optical system side as shown in FIG. You can

【0059】尚、この実施形態では偏向ホログラム27と
して反射型のものを用いているが、透過型の偏向ホログ
ラムを適用してもよく、その場合には光源からの読出し
光を透過型の偏向ホログラムに直接入射させ、その回折
光をガラス基板26内に入射させてカラーフィルタ3へ導
くことになる。透過型の偏向ホログラムを用いた場合で
あっても当然に前記の波長依存性に係る補償機能を実現
できるが、ベンドアングルが大きい透過型のホログラム
は回折効率の波長依存性が比較的大きく、中心波長から
外れるに従ってその回折効率が急速に減衰する傾向を有
する。従って、狭い波長帯域内に十分な光強度が得られ
るような光源による読出し光の場合には透過型の偏向ホ
ログラムを適用してもよいが、一般には反射型の方がよ
り広い帯域で高い回折効率を呈するようにでき、光源と
して通常用いられてきているキセノンランプやメタルハ
ライドランプやハロゲンランプ等を使用する場合には反
射型の偏向ホログラムを適用することが望ましい。この
実施形態に用いられる偏向ホログラムは、実施形態1で
説明したカラーフィルタ3と同様に、R,G,Bの各色に
係るものを積層構成したもの、又は単板構成で記録され
たものの何れであってもよい。
In this embodiment, a reflection type hologram is used as the deflection hologram 27, but a transmission type deflection hologram may be applied. In that case, the read light from the light source is transmitted type deflection hologram. Is directly incident on the glass substrate 26, and the diffracted light is incident on the glass substrate 26 and guided to the color filter 3. Of course, even if a transmission type deflection hologram is used, the compensation function related to the above wavelength dependency can be realized, but a transmission type hologram with a large bend angle has a relatively large wavelength dependency of the diffraction efficiency, and the Its diffraction efficiency tends to decay rapidly as it deviates from the wavelength. Therefore, a transmission type deflection hologram may be applied in the case of readout light from a light source that can obtain sufficient light intensity in a narrow wavelength band, but in general, a reflection type hologram has higher diffraction in a wider band. When using a xenon lamp, a metal halide lamp, a halogen lamp, or the like, which can exhibit efficiency and is usually used as a light source, it is desirable to apply a reflection type deflection hologram. The deflection hologram used in this embodiment is either a laminated hologram of R, G, and B colors, or a single-plate recorded hologram, like the color filter 3 described in the first embodiment. It may be.

【0060】《実施形態6》この実施形態は、入射光学
系において、前記の実施形態5の構成に、更に実施形態
4で説明した読出し光の帯域制限手段を組み合わせた場
合のカラー画像表示装置及びその各種の変形や改善に関
する。先ず、一例としての全体的構成は図18に示され
る。同図において、空間光変調部20にガラス基板26を密
着させ、そのガラス基板26に偏向ホログラム27を取り付
けて空間光変調部20のカラーフィルタ3へ読出し光を入
射させる構成は実施形態5の装置と同様である。この例
では、光源28が放射する白色光をコリメートレンズ29で
平行光束にし、ミラー30でその平行光束の方向を変換し
てR,G,Bの3原色に係る各ダイクロイックミラー25r,
25g,25bへ入射させ、各色の光の波長帯域に図15に示
した分光特性で制限を施した後、偏光ビームスプリッタ
31へ入射させてS偏光成分のみを分離し、そのS偏光成
分をガラス基板26を介して偏向ホログラム27へ入射させ
ている。従って、この例によれば、入射光学系において
[光源28からの光の平行光束化]と[各色の波長帯域の
制限化]と[所要偏光成分への限定化]が施されると共
に、光源28と空間光変調部20のカラーフィルタ3におけ
る各領域の間の光学的距離の均一化が施され、空間光変
調部20での回折・分光及び変調が理想的に機能し、光利
用率が高く、高いコントラスト比と色純度による高品質
なカラー画像が得られる。
<Embodiment 6> In this embodiment, in the incident optical system, a color image display device in the case of combining the structure of Embodiment 5 with the read light band limiting means described in Embodiment 4 and Regarding various deformations and improvements. First, the overall configuration as an example is shown in FIG. In the figure, the glass substrate 26 is closely attached to the spatial light modulator 20, the deflection hologram 27 is attached to the glass substrate 26, and the read light is incident on the color filter 3 of the spatial light modulator 20. Is the same as. In this example, the white light emitted from the light source 28 is converted into a parallel light flux by the collimator lens 29, the direction of the parallel light flux is converted by the mirror 30, and the dichroic mirrors 25r, 25r for the three primary colors R, G, B are converted.
After entering the 25g and 25b and limiting the wavelength band of each color light with the spectral characteristics shown in Fig. 15, the polarization beam splitter
It is incident on 31 to separate only the S-polarized component, and the S-polarized component is incident on the deflection hologram 27 via the glass substrate 26. Therefore, according to this example, in the incident optical system, [parallelization of light from the light source 28], [limitation of wavelength band of each color] and [limitation to required polarization component] are performed, and The optical distance between each area of the color filter 3 of the spatial light modulation unit 20 and the spatial light modulation unit 20 is made uniform, the diffraction / spectroscopic and modulation in the spatial light modulation unit 20 function ideally, and the light utilization rate is improved. High quality color images with high contrast ratio and color purity can be obtained.

【0061】ところで、偏向ホログラム27での回折角は
入射光の波長によって異なるため、偏向ホログラム27と
空間光変調部20のカラーフィルタ3の距離が大きい場合
には偏向された回折光がガラス基板26の中で拡がり過ぎ
てカラーフィルタ3に効率よく照射されなくなるという
問題が生じる。しかし、その問題に対しても、以下のよ
うな改善・対策を図ることによって解消できる。 (a) 偏向ホログラム27の回折角の波長依存性に着目し、
図19に示すように帯域制限手段である各色に係るダイ
クロイックミラー25r,25g,25bの間隔を若干大きくして
配置し、偏向ホログラム27で回折したR,G,Bの各波長
帯域の光束を効率よくカラーフィルタ3に照射させる。 (b) 偏向ホログラム27をR,G,Bの各波長帯域毎に単体
で構成して、図20に示すように各偏向ホログラム27r,
27g,27bをガラス基板26に対して離隔させて密着させ、
予め光源28からの読出し光をR,G,Bの各色に分光して
おき、分光された各光をガラス基板26を介して対応した
各偏向ホログラム27r,27g,27bへ入射させ、各偏向ホロ
グラム27r,27g,27bがそれぞれ異なる回折角でカラーフ
ィルタ3へ入射させる。 (c) 偏向ホログラム27を積層構成とし、図21に示すよ
うにR,G,Bの各波長帯域の中心波長に係る光が略同一
角度で回折されるようにしてカラーフィルタ3へ入射さ
せる。 (d) 偏向ホログラム27の屈折率の変調量Δnが小さい場
合には、入射光の入射角が0°において回折波長帯域が
狭くなるため、多数のホログラムを積層させ、図22に
示すようにR,G,Bの各波長帯域を複数のホログラムの
回折特性によってカバーするようなスタック構造にす
る。その場合、各波長帯域で回折効率がピークになる波
長における回折角が何れも同一になるように設定する。
By the way, since the diffraction angle at the deflection hologram 27 differs depending on the wavelength of the incident light, when the distance between the deflection hologram 27 and the color filter 3 of the spatial light modulator 20 is large, the deflected diffracted light is reflected by the glass substrate 26. There is a problem in that the color filter 3 is too wide to be efficiently irradiated with the color filter 3. However, that problem can be solved by implementing the following improvements and measures. (a) Focusing on the wavelength dependence of the diffraction angle of the deflection hologram 27,
As shown in FIG. 19, the dichroic mirrors 25r, 25g, 25b for the respective colors, which are the band limiting means, are arranged with a slightly larger distance, and the luminous flux in each wavelength band of R, G, B diffracted by the deflection hologram 27 is efficiently transmitted. Well illuminate the color filter 3. (b) The deflection hologram 27 is composed of a single unit for each of the R, G, and B wavelength bands, and as shown in FIG.
27g, 27b are separated from the glass substrate 26 and closely contacted,
The read light from the light source 28 is previously split into R, G, and B colors, and the split light is made incident on the corresponding deflection holograms 27r, 27g, and 27b via the glass substrate 26, and the respective deflection holograms. 27r, 27g, and 27b are incident on the color filter 3 at different diffraction angles. (c) The deflection hologram 27 is formed into a laminated structure, and as shown in FIG. 21, the lights having the central wavelengths of the R, G, and B wavelength bands are incident on the color filter 3 so that they are diffracted at substantially the same angle. (d) When the modulation amount Δn of the refractive index of the deflection hologram 27 is small, the diffraction wavelength band is narrowed when the incident angle of the incident light is 0 °, so that a large number of holograms are stacked and R as shown in FIG. The stack structure is such that each wavelength band of G, B is covered by the diffraction characteristics of a plurality of holograms. In that case, the diffraction angles are set to be the same in each wavelength band where the diffraction efficiency has a peak.

【0062】尚、偏向ホログラム27の面は必ずしもカラ
ーフィルタ3と平行になっている必要はない。ベンドア
ングルが小さくなるようにカラーフィルタ3に対して偏
向ホログラムの面を傾斜させるか、又は入射角を0°か
ら傾斜させることで偏向ホログラム27が高い回折効率を
示す波長帯域が広がるため、そのような手段を採用する
ことも効率の良い照射を実現する上で有効である。
The surface of the deflection hologram 27 does not necessarily have to be parallel to the color filter 3. By tilting the surface of the deflection hologram with respect to the color filter 3 so that the bend angle becomes small, or by tilting the incident angle from 0 °, the wavelength band in which the deflection hologram 27 exhibits high diffraction efficiency is widened. Adopting various means is also effective in realizing efficient irradiation.

【0063】更に、別の例として、図23に示すよう
に、入射光学系に偏向プリズムを用いることもできる。
光源28により放射されてコリメートレンズ29によって平
行化された比較的幅の広い光束を偏向プリズム32へ入射
させ、その偏向プリズム32で2回屈折させることによっ
て、空間光変調部20のカップリングプリズム5の入射面
に応じた幅の狭い光束を作成する。この例による場合、
偏向プリズム32で光束の幅が調整されると共に、光源28
からカラーフィルタ3の各領域までの光学的距離が比較
的均一になり、上記の投射画像に生じるシェーディング
現象が抑制される。但し、偏向プリズム32は波長に応じ
て屈折角が変化するが、その変化量は前記の偏向ホログ
ラム27と比較して小さいため、波長による回折角の拡が
りを完全に補償することはできない。
Further, as another example, as shown in FIG. 23, a deflecting prism can be used in the incident optical system.
The relatively wide light beam emitted by the light source 28 and collimated by the collimator lens 29 is incident on the deflecting prism 32, and is refracted twice by the deflecting prism 32, whereby the coupling prism 5 of the spatial light modulator 20. A narrow light beam is created according to the incident surface of. According to this example,
The width of the light flux is adjusted by the deflection prism 32, and the light source 28
The optical distances from the to the respective areas of the color filter 3 become relatively uniform, and the above-mentioned shading phenomenon occurring in the projected image is suppressed. However, the refraction angle of the deflection prism 32 changes depending on the wavelength, but the amount of change is smaller than that of the deflection hologram 27, and therefore the expansion of the diffraction angle due to the wavelength cannot be completely compensated.

【0064】《実施形態7》この実施形態は、読出し光
を2つの偏光成分に分離し、2種の空間光変調部を用い
て各偏光成分を色信号と輝度信号で個別に変調し、その
変調後の各成分を合成するカラー画像表示装置に係り、
全く無駄のない光利用率で高輝度・高コントラスト比の
画像を得るものである。その装置の基本的構成は図24
に示され、同図の(A)は主に偏光成分への分離系と色信
号による変調系と各変調光の合成系を示し、同図の(B)
は(A)を側方から見た図に相当し、主に色信号と輝度信
号による各変調系と変調光の合成系と投射光学系を示
す。同図において、光源28から放射された白色光はコリ
メートレンズ29で平行光化され、実施形態4で適用した
ダイクロイックミラー25r,25g,25bへ入射せしめられて
R,G,Bの各色の波長帯域が制限される。また、ダイク
ロイックミラー25r,25g,25bで反射された光はプリポラ
イザとしての偏光ビームスプリッタ33へ入射し、その偏
光ビームスプリッタ33によってS偏光成分とP偏光成分
に分離される。
<Embodiment 7> In this embodiment, the read light is separated into two polarization components, each polarization component is individually modulated by a color signal and a luminance signal using two types of spatial light modulators, and The present invention relates to a color image display device that synthesizes each component after modulation,
It is possible to obtain an image of high brightness and high contrast ratio with a light utilization rate that is completely useless. The basic configuration of the device is shown in FIG.
(A) in the figure mainly shows the separation system for the polarization components, the modulation system by the color signal and the combined system of each modulated light, and (B) in the figure.
Corresponds to a side view of (A), and mainly shows each modulation system by a color signal and a luminance signal, a combined system of modulated light, and a projection optical system. In the figure, the white light emitted from the light source 28 is collimated by the collimator lens 29, and is made incident on the dichroic mirrors 25r, 25g, 25b applied in the fourth embodiment, and the wavelength band of each color of R, G, B. Is limited. The light reflected by the dichroic mirrors 25r, 25g, 25b enters a polarization beam splitter 33 as a prepolarizer, and is separated into S polarization component and P polarization component by the polarization beam splitter 33.

【0065】そして、分離されたS偏光成分は、実施形
態5で説明したものとほぼ同様の構成を有した一方の空
間光変調部20へ入射せしめられる。但し、この空間光変
調部20のガラス基板26は実施形態5の場合よりも側方へ
長く構成されており、ガラス基板26へ垂直に入射したS
偏光成分がその基板26の下面側に密着させてある偏向ホ
ログラム27へ入射して回折され、その回折光がガラス基
板26内で一回反射してカラーフィルタ3へ入射するよう
になっている。カラーフィルタ3へ入射して回折された
S偏光成分は、実施形態1で説明した空間光変調部の構
成と機能に基づいてR,G,Bの各色成分に回折・分光さ
れた後に画素単位で色信号に対応した変調を受け、その
変調度合いに応じたP偏光成分が色変調光としてガラス
基板26を透過して射出される。但し、この装置では射出
された色変調光が偏光成分合成用の偏光ビームスプリッ
タ34へ入射するようになっている。尚、変調度合いに応
じた非変調のS偏光成分等はガラス基板26と偏光ビーム
スプリッタ34の間に介装した偏光板21によって通過が阻
止され、変調されたP偏光成分のみが偏光ビームスプリ
ッタ34へ入射するようになっている。
Then, the separated S-polarized light component is made incident on one spatial light modulator 20 having substantially the same configuration as that described in the fifth embodiment. However, the glass substrate 26 of the spatial light modulator 20 is configured to be laterally longer than in the case of the fifth embodiment, and the S incident vertically on the glass substrate 26 is formed.
The polarization component is incident on the deflection hologram 27 that is in close contact with the lower surface side of the substrate 26 and is diffracted, and the diffracted light is reflected once inside the glass substrate 26 and enters the color filter 3. The S-polarized component that is incident on the color filter 3 and diffracted is diffracted / split into each of the R, G, and B color components based on the configuration and function of the spatial light modulator described in the first embodiment, and then in pixel units. A P-polarized component corresponding to the degree of the modulation is received by the glass substrate 26 and is emitted as a color-modulated light. However, in this device, the emitted color-modulated light enters the polarization beam splitter 34 for combining the polarization components. The non-modulated S-polarized component or the like corresponding to the degree of modulation is blocked by the polarizing plate 21 interposed between the glass substrate 26 and the polarizing beam splitter 34, and only the modulated P-polarized component is polarized beam splitter 34. It is designed to be incident on.

【0066】一方、偏光ビームスプリッタ33で分離され
たP偏光成分は直進して方向変換用のミラー35で反射さ
れ、その反射光の光路上に設けられた前記の偏光成分合
成用の偏光ビームスプリッタ34へ入射せしめられるが、
その偏光ビームスプリッタ34は入射したP偏光成分を偏
光分離面によって他方の空間光変調部36へ入射させる。
この空間光変調部36は、前記の空間光変調部20がカラー
フィルタ3を具備しているのに対し、基本的構成として
光変調層と画素電極層だけからなり、その画素電極層に
は前記の空間光変調部20の隣接したR,G,Bの色画素群
に対して1個の画素を構成する態様で画素電極が配列さ
れており、その各画素電極は輝度信号に同期して駆動さ
れる。従って、空間光変調部36に入射したP偏光成分は
強度変調され、輝度変調光として再び偏光ビームスプリ
ッタ34へ射出されることになる。
On the other hand, the P-polarized light component separated by the polarization beam splitter 33 goes straight and is reflected by the direction changing mirror 35, and the polarization beam splitter for synthesizing the polarization components is provided on the optical path of the reflected light. It can be incident on 34,
The polarization beam splitter 34 makes the incident P-polarized component incident on the other spatial light modulator 36 by the polarization splitting surface.
In contrast to the spatial light modulating section 20 including the color filter 3, the spatial light modulating section 36 is basically composed of a light modulating layer and a pixel electrode layer, and the pixel electrode layer has the above-mentioned Pixel electrodes are arranged in such a manner that one pixel is formed for the adjacent R, G, and B color pixel groups of the spatial light modulator 20 of FIG. 1, and each pixel electrode is driven in synchronization with a luminance signal. To be done. Therefore, the P-polarized light component incident on the spatial light modulator 36 is intensity-modulated and is emitted again to the polarization beam splitter 34 as brightness-modulated light.

【0067】以上の結果、偏光ビームスプリッタ34には
空間光変調部20からの色変調光(P偏光成分)と空間光変
調部36からの輝度変調光(P偏光成分)が入射するが、偏
光ビームスプリッタ34は各変調光を偏光分離面で同一光
軸上に合成し、その合成光を投射レンズ22側へ射出す
る。そして、投射レンズがその合成光をスクリーン23上
に投射することになる。この実施形態のカラー画像表示
装置によれば、光源28からの読出し光に含まれる双方の
偏光成分をそれぞれ色変調光と輝度変調光を得るために
利用し、それら変調光を合成して投射光を生成させてい
るため、ホログラムによるカラーフィルタ3を適用した
空間光変調部20の特性と併せて、高輝度で高コントラス
ト比の画像を表示させることが可能になる。尚、以上の
説明では、偏光ビームスプリッタ33によって光源28から
放射された白色光の内のS偏光成分を空間光変調部20側
へ入射させ、P偏光成分を空間光変調部36側へ入射させ
ることとしているが、原理的には偏光成分が逆の関係に
なっていてもよい。但し、その場合の空間光変調部20に
は、カラーフィルタ3として、P偏光成分を主に回折・分
光して画素電極層13の対応色に係る画素電極13r,13g,13
bへ集光させ、S偏光成分をそのまま透過させるものが
適用され、また偏光板21にはP偏光成分のみを通過させ
るものが適用される。
As a result, the color-modulated light (P-polarized component) from the spatial light modulator 20 and the brightness-modulated light (P-polarized component) from the spatial light modulator 36 are incident on the polarization beam splitter 34. The beam splitter 34 combines the modulated lights on the same optical axis on the polarization splitting surface, and emits the combined light to the projection lens 22 side. Then, the projection lens projects the combined light on the screen 23. According to the color image display device of this embodiment, both polarization components included in the read light from the light source 28 are used to obtain color-modulated light and luminance-modulated light, respectively, and the modulated light is combined to project light. Since it is generated, it becomes possible to display an image with high brightness and high contrast ratio, together with the characteristics of the spatial light modulator 20 to which the color filter 3 by hologram is applied. In the above description, the S-polarized component of the white light emitted from the light source 28 by the polarization beam splitter 33 is incident on the spatial light modulator 20 side, and the P-polarized component is incident on the spatial light modulator 36 side. However, in principle, the polarization components may have the opposite relationship. However, in that case, in the spatial light modulator 20, as the color filter 3, the pixel electrodes 13r, 13g, 13 related to the corresponding color of the pixel electrode layer 13 are mainly obtained by diffracting / splitting the P-polarized component.
It is applied that the light is condensed to b and the S-polarized component is transmitted as it is, and the polarizing plate 21 that is adapted to pass only the P-polarized component is applied.

【0068】ところで、前記のカラー画像表示装置で
は、偏光成分合成用の偏光ビームスプリッタ34で色変調
光と輝度変調光による画像構成上の整合を図るために、
偏向ホログラム27で回折された読出し光をガラス基板26
の内部で一回反射させた後にカラーフィルタ3へ入射さ
せている。しかし、そのために偏向ホログラム27とカラ
ーフィルタ3の間の光路長が長くなり、カラーフィルタ3
に対する読出し光の照射効率が悪くなるという問題が派
生する。
By the way, in the above-mentioned color image display device, in order to achieve the matching in the image structure by the color modulated light and the brightness modulated light in the polarization beam splitter 34 for synthesizing the polarization components,
The reading light diffracted by the deflection hologram 27 is read by the glass substrate 26.
After being reflected once inside, the light is incident on the color filter 3. However, because of this, the optical path length between the deflection hologram 27 and the color filter 3 becomes long, and the color filter 3
There arises a problem that the irradiation efficiency of the reading light with respect to is deteriorated.

【0069】そこで、その対策として図25に示すよう
な構成をとると、前記の問題を合理的に解消できる。同
図の構成によると、偏光ビームスプリッタ33で分離され
たS偏光成分を1/2波長板41によってP偏光成分に変
換する。そして、ガラス基板26の上側表面には主にS偏
光成分を75°の方向へ回折する透過型の偏向ホログラ
ム42が密着せしめられており、1/2波長板41で得られ
たP偏光成分はその偏向ホログラム42へ入射するが、回
折条件が合致しないためにP偏光成分は回折されず、そ
のまま偏向ホログラム42を透過する。一方、ガラス基板
26における前記の1/2波長板41と対向した下側表面に
は1/4波長板43とミラー44が積層された状態で密着せ
しめられており、偏向ホログラム42とガラス基板26を透
過したP偏光成分は1/4波長板43を往復することでS
偏光成分に変換される。
Therefore, if the configuration shown in FIG. 25 is taken as a countermeasure, the above problem can be rationally solved. According to the configuration shown in the figure, the S polarization component separated by the polarization beam splitter 33 is converted into the P polarization component by the 1/2 wavelength plate 41. Then, a transmission type deflection hologram 42 which mainly diffracts the S-polarized component in the direction of 75 ° is closely attached to the upper surface of the glass substrate 26, and the P-polarized component obtained by the 1/2 wavelength plate 41 is Although it enters the deflection hologram 42, the P-polarized component is not diffracted because the diffraction conditions do not match, and passes through the deflection hologram 42 as it is. Meanwhile, glass substrate
On the lower surface of the 26 facing the half-wave plate 41, a quarter-wave plate 43 and a mirror 44 are closely attached in a laminated state, and the polarization hologram 42 and the glass substrate 26 are transmitted. The polarization component is reciprocated through the quarter-wave plate 43 to generate S
It is converted into a polarized component.

【0070】従って、その変換後のS偏光成分がガラス
基板26内を透過して偏向ホログラム42へ内側から再入射
すると、今度は偏向ホログラム42によって75°の回折
角度で回折され、その回折されたS偏光成分がガラス基
板26内を透過してカラーフィルタ3へ直接入射すること
になる。その結果、図25(A)からも明らかなように、
偏向ホログラム42とカラーフィルタ3の間の距離が大幅
に短縮され、カラーフィルタ3に対する効率の良い照明
が可能になる。
Therefore, when the S-polarized component after the conversion is transmitted through the glass substrate 26 and re-incident on the deflection hologram 42 from the inside, this time, it is diffracted by the deflection hologram 42 at a diffraction angle of 75 ° and is diffracted. The S-polarized component is transmitted through the glass substrate 26 and directly incident on the color filter 3. As a result, as is clear from FIG. 25 (A),
The distance between the deflection hologram 42 and the color filter 3 is greatly reduced, and efficient illumination of the color filter 3 is possible.

【0071】また、前記の対策として、図26に示すよ
うなカラー画像表示装置の構成も採用し得る。この構成
は、実施形態6の装置に適用した方式の一部を応用した
ものであり、偏向ビームスプリッタ33で分離したS偏光
成分を偏向プリズム45で2回屈折させ、空間変調部20の
カラーフィルタ3に要求される所定の入射角でカップリ
ングプリズム5の入射面に対して幅の狭い光束として入
射させるものである。前記の図25に示した構成と同様
にカラーフィルタ3への入射光路の光路長を短くできる
と共に、カラーフィルタ3の各領域へ至る距離の均等化
が図れ、表示画像にシェーディングが発生することを防
止できる。
Further, as a countermeasure for the above, a structure of a color image display device as shown in FIG. 26 can be adopted. This configuration is an application of a part of the method applied to the device of the sixth embodiment, in which the S-polarized component separated by the deflecting beam splitter 33 is refracted twice by the deflecting prism 45, and the color filter of the spatial modulating unit 20. A light beam having a narrow width is incident on the incident surface of the coupling prism 5 at a predetermined angle of incidence required for 3. Similar to the configuration shown in FIG. 25, the optical path length of the incident optical path to the color filter 3 can be shortened, the distance to each region of the color filter 3 can be equalized, and shading may occur in the display image. It can be prevented.

【0072】以上のように、この実施形態の装置では、
空間光変調部20にはホログラフィレンズアレイ3r,3g,3b
で読出し光を回折・分光させるカラーフィルタ3があるた
めに読出し光を幅の狭い光束にして入射させる必要があ
り、空間光変調部36にはそのような回折・分光要素がな
く読出し光を垂直に入射させるために断面形状の大きな
光束となる。ところで、光源28が点光源であれば、前記
のようにレンズやプリズム等を組み合わせて所望の光束
の読出し光を作成することは比較的容易であるが、実際
の光源28は点光源ではないため(無視し得ない有限の大
きさを持つため)、小面積を高効率で照射しながら高い
平行度と角度分布の均一性を確保することは容易でな
い。特に、単一の光源28の光束を2つの偏光成分に分離
し、一方は大面積で、他方は小面積の光束に変換して入
射光とすることは極めて困難であり、小面積側の光束に
高精度な条件が課されても、実際にはその条件よりかな
り低下した照明効率や均一性しか実現できない。しか
し、そのような問題についても、空間光変調部36側にレ
ンズ作用がなく偏向機能のみを有するホログラム板を設
け、偏向ビームスプリッタで偏光成分だけが異なる同一
の断面形状の2光束を作成し、直接的に各空間光変調部
20,36へ入射させるようにすれば、双方に対して高い均
一性と整合性を有した読出し光を与えることができる。
As described above, in the device of this embodiment,
The spatial light modulator 20 includes a holographic lens array 3r, 3g, 3b.
Since there is a color filter 3 for diffracting / splitting the read light, it is necessary to make the read light into a light beam with a narrow width and make it incident. The light flux has a large cross-sectional shape in order to be incident on. By the way, if the light source 28 is a point light source, it is relatively easy to create a read light of a desired light flux by combining a lens and a prism as described above, but the actual light source 28 is not a point light source. (Because it has a finite size that cannot be ignored), it is not easy to secure high parallelism and uniformity of angular distribution while irradiating a small area with high efficiency. In particular, it is extremely difficult to separate the light flux of the single light source 28 into two polarization components, one of which has a large area and the other of which has a small area to be incident light. However, even if a highly accurate condition is imposed on, only the illumination efficiency and the uniformity which are considerably lower than that condition can be realized. However, also with respect to such a problem, a hologram plate having no lens action and only a deflection function is provided on the side of the spatial light modulator 36, and two beams having the same cross-sectional shape with different polarization components are created by the deflection beam splitter, Each spatial light modulator directly
When the light is made incident on 20,36, it is possible to provide read light having high uniformity and consistency with both.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明のカラーフィルタ及びカラー画像
表示装置は、以上の構成を有していることにより、次の
ような効果を奏する。請求項1の発明は、読出し光のS
偏光成分を極めて高い回折効率で回折しながら、P偏光
成分の回折を低く抑制できるカラーフィルタを提供し、
特に投射型カラー画像表示装置に適用してその装置の光
利用率を向上させる。また、S偏光成分を主に回折させ
るためにカラーフィルタに用いるホログラムを薄くで
き、入射光の入射角や波長をあまり厳密に設定しなくて
も所要の効果が得られるという利点を有している。請求
項2の発明は、請求項1のカラーフィルタにおいて、そ
の回折条件と共に入射光の照明効率を加味し、コントラ
スト比や色再現性を向上させる最適条件を与える。請求
項3の発明は、請求項1又は請求項2のカラーフィルタ
において、入射光を回折・分光して対応した色画素領域
に集光させる場合に、色画素領域が緻密に配列されてい
ても開口率の大きいレンズ機能を具有させることを可能
にし、また製造が容易で精度の高いホログラムによるカ
ラーフィルタを実現する。また、波長依存性のあるホロ
グラムを記録して作成するため、最適化設計を容易にす
る。請求項4の発明は、請求項1、請求項2又は請求項
3のカラーフィルタを空間光変調部に適用したことによ
り、投射光となるべき変調光が読出し光の入射光学系へ
戻らず、カラーフィルタをそのまま透過する変調光を投
射光として利用できるため、従来の反射方式のカラー画
像表示装置で不可欠であった偏光ビームスプリッタを原
理的に必要とせず、高い光利用率でコントラスト比が良
好なカラー画像の表示を可能にする。請求項5の発明
は、請求項1、請求項2又は請求項3のカラーフィルタ
は主にS偏光成分を回折させると共に小さい割合でP偏
光成分も回折・分光するために、カラー画像表示装置に
適用すると本来投射光となるべきP偏光成分が入射光学
系へ戻ることになるが、それを合理的に解決して光利用
率の向上を図る。尚、この発明は、原理的にカラーフィ
ルタが主にP偏光成分を回折分光するものである場合に
も適用できる。請求項6の発明は、請求項5の発明にお
いてその効果が得られるための最適条件を与える。請求
項7の発明は、空間光変調部に対する読出し光の入射方
式を簡素化し、小型で製造コストが安価な空間光変調部
を実現する。請求項8及び請求項9の発明は、投射光の
偏光成分と逆の偏光成分が変調度に応じて投射光に混在
してしまう問題を解消し、高いコントラスト比でのカラ
ー画像の表示を可能にする。請求項10の発明は、予め
入射光学系で読出し光の各分光色に係る波長帯域を制限
しておくことにより、色純度の高いカラー画像の表示を
可能にする。請求項11から請求項14の発明は、光源
とカラーフィルタの各領域の間の光学的距離を均一化
し、カラー画像にシェーディングが発生することを防止
する。請求項15及び請求項16の発明は、ホログラム
で回折・分光機能をもたせたカラーフィルタと光変調層
と反射層で構成された空間光変調部と、光変調層と反射
層のみからなる空間光変調部とを用い、前者の空間光変
調部ではカラー変調光を、後者の空間光変調部では輝度
変調光を作成し、それらの変調光を合成して投影するカ
ラー画像表示装置を実現し、光利用率を大幅に向上させ
て高輝度・高コントラスト比のカラー画像の表示を可能
にする。請求項17の発明は、請求項15又は請求項1
6の発明において、請求項10の場合と同様の原理で色
純度の向上を可能にする。
The color filter and the color image display device of the present invention have the following effects due to the above constitution. According to the invention of claim 1, S of reading light is S.
Provided is a color filter capable of suppressing the diffraction of the P-polarized component low while diffracting the polarized component with extremely high diffraction efficiency.
Particularly, it is applied to a projection type color image display device to improve the light utilization rate of the device. Further, there is an advantage that the hologram used for the color filter for mainly diffracting the S-polarized component can be made thin, and the desired effect can be obtained without setting the incident angle or wavelength of the incident light very strictly. . According to the invention of claim 2, in the color filter of claim 1, the diffraction condition and the illumination efficiency of the incident light are taken into consideration to provide the optimum condition for improving the contrast ratio and the color reproducibility. According to a third aspect of the invention, in the color filter according to the first or second aspect, when the incident light is diffracted / spectralized and condensed in a corresponding color pixel region, the color pixel regions are densely arranged. This makes it possible to provide a lens function with a large aperture ratio, and realizes a hologram-based color filter that is easy to manufacture and has high accuracy. Moreover, since the hologram having wavelength dependency is recorded and created, the optimization design is facilitated. According to the invention of claim 4, by applying the color filter of claim 1, claim 2 or claim 3 to the spatial light modulator, the modulated light to be the projection light does not return to the incident optical system of the reading light, Since the modulated light that passes through the color filter as it is can be used as the projection light, the polarization beam splitter, which was indispensable in the conventional reflection type color image display device, is not required in principle, and the high light utilization rate and good contrast ratio are achieved. It enables the display of various color images. According to the invention of claim 5, the color filter of claim 1, claim 2 or claim 3 mainly diffracts the S-polarized component and diffracts / splits the P-polarized component at a small ratio. When applied, the P-polarized component that should originally be the projected light returns to the incident optical system, but this is rationally solved to improve the light utilization rate. The present invention can also be applied to the case where the color filter principally diffracts and splits the P-polarized component in principle. The invention of claim 6 provides optimum conditions for obtaining the effect in the invention of claim 5. According to a seventh aspect of the present invention, a method of making the reading light incident on the spatial light modulator is simplified, and a small-sized spatial light modulator with a low manufacturing cost is realized. The inventions of claim 8 and claim 9 solve the problem that the polarized light component opposite to the polarized light component of the projected light is mixed in the projected light according to the modulation degree, and it is possible to display a color image with a high contrast ratio. To According to the tenth aspect of the present invention, the wavelength band relating to each spectral color of the readout light is limited in advance by the incident optical system, thereby making it possible to display a color image with high color purity. According to the eleventh to fourteenth aspects of the present invention, the optical distance between the light source and each region of the color filter is made uniform, and shading is prevented from occurring in the color image. The invention of claims 15 and 16 is directed to a spatial light modulator comprising a color filter having a diffraction / spectroscopic function with a hologram, a light modulation layer and a reflection layer, and a spatial light composed of only the light modulation layer and the reflection layer. Using the modulator, the former spatial light modulator creates color modulated light, the latter spatial light modulator creates brightness modulated light, and realizes a color image display device that synthesizes and projects the modulated light. It greatly improves the light utilization rate and enables the display of color images with high brightness and high contrast ratio. The invention of claim 17 is claim 15 or claim 1.
In the sixth aspect of the invention, it is possible to improve the color purity by the same principle as in the tenth aspect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1に係るカラー画像表示装置
の空間光変調部の構造を模式的に表した断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a structure of a spatial light modulator of a color image display device according to a first embodiment of the invention.

【図2】画素電極の基本的な配列態様を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a basic arrangement mode of pixel electrodes.

【図3】画素電極の六角稠密状の配設態様、及び各画素
電極に対応するホログラフィレンズの平面的位置関係を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a hexagonal close-packed arrangement of pixel electrodes and a planar positional relationship of holographic lenses corresponding to the respective pixel electrodes.

【図4】ホログラムについて、入射光の波長λ=540
nm,屈折率の変調量Δn=0.03とし、厚みtを変化
させてS偏向成分の回折効率ηsを100%に保ちなが
ら、ベンドアングルを変化させた場合のP偏向成分の回
折効率ηsの変化を示すグラフである。
FIG. 4 shows the wavelength of incident light λ = 540 for a hologram.
nm and the modulation amount of the refractive index Δn = 0.03, the diffraction efficiency ηs of the P deflection component when the bend angle is changed while the diffraction efficiency ηs of the S deflection component is kept at 100% by changing the thickness t. It is a graph which shows change.

【図5】ベンドアングルを75°として最適設計条件で
作成したR色用ホログラムについて、入射光の波長帯域
400nm〜700nmにおけるP偏光成分とS偏光成分
の回折効率特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing diffraction efficiency characteristics of a P-polarized component and an S-polarized component in an incident light wavelength band of 400 nm to 700 nm for an R-color hologram created under an optimum design condition with a bend angle of 75 °.

【図6】ベンドアングルを75°として最適設計条件で
作成したG色用ホログラムについて、入射光の波長帯域
400nm〜700nmにおけるP偏光成分とS偏光成分
の回折効率特性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing diffraction efficiency characteristics of a P-polarized component and an S-polarized component in a wavelength band of incident light of 400 nm to 700 nm for a G-color hologram created under optimal design conditions with a bend angle of 75 °.

【図7】ベンドアングルを75°として最適設計条件で
作成したB色用ホログラムについて、入射光の波長帯域
400nm〜700nmにおけるP偏光成分とS偏光成分
の回折効率特性を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing diffraction efficiency characteristics of a P-polarized component and an S-polarized component in a wavelength band of incident light of 400 nm to 700 nm for a B-color hologram created under an optimum design condition with a bend angle of 75 °.

【図8】実施形態2のカラー画像表示装置に関連して、
平面的に見てG色用のホログラフィレンズの中心と対応
色の画素電極の中心が一致した状態でG色用のホログラ
フィレンズが読出し光を回折・分光してS変調成分を対
応色の画素電極に集光せしめ、画素電極側で反射・変調
されてホログラフィレンズへ再入射し、変調後のP偏向
成分がホログラフィレンズを透過して投射光になる過程
を示す模式図である。
FIG. 8 relates to the color image display device of the second embodiment,
When the center of the holographic lens for G color and the center of the corresponding pixel electrode of the corresponding color are seen in a plan view, the holographic lens for G color diffracts / splits the read light to make the S modulation component correspond to the pixel electrode of the corresponding color. FIG. 6 is a schematic diagram showing a process in which the P-polarized component after being condensed and reflected and modulated on the pixel electrode side and re-incident on the holographic lens is transmitted through the holographic lens to become projection light.

【図9】実施形態2のカラー画像表示装置の特徴を説明
するための図であって、平面的に見てG色用のホログラ
フィレンズの中心が対応色の画素電極の中心から読出し
光の入射側と逆の方向へホログラフィレンズのサイズの
0.5倍に相当する距離だけずらされた状態でG色用の
ホログラフィレンズが読出し光を回折・分光してS変調
成分を対応色の画素電極に集光せしめ、画素電極側で反
射・変調されてホログラフィレンズへ再入射し、変調後
のP偏向成分がホログラフィレンズを透過して投射光に
なる過程を示す模式図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the characteristics of the color image display device according to the second embodiment, in which the read light is incident from the center of the pixel electrode of the corresponding color when the center of the holographic lens for G color is seen in a plan view. The holographic lens for G color diffracts and disperses the read light in a state in which it is displaced in the direction opposite to the side by a distance equivalent to 0.5 times the size of the holographic lens, and the S modulation component is converted to the pixel electrode of the corresponding color. FIG. 6 is a schematic diagram showing a process in which light is condensed, reflected / modulated on the pixel electrode side, re-incident on the holographic lens, and the P-polarized component after modulation is transmitted through the holographic lens and becomes projection light.

【図10】実施形態2のカラー画像表示装置の特徴を説
明するための図であって、平面的に見てG色用のホログ
ラフィレンズの中心が対応色の画素電極の中心から読出
し光の入射側へホログラフィレンズのサイズの0.5倍
に相当する距離だけずらされた状態でG色用のホログラ
フィレンズが読出し光を回折・分光してS変調成分を対
応色の画素電極に集光せしめ、画素電極側で反射・変調
されてホログラフィレンズへ再入射し、変調後のP偏向
成分がホログラフィレンズを透過して投射光になる過程
を示す模式図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the characteristics of the color image display device according to the second embodiment, in which the read light is incident from the center of the pixel electrode of the corresponding color when the center of the holographic lens for G color is seen in a plan view. The holographic lens for G color diffracts and disperses the read light in a state in which the holographic lens is shifted to the side by a distance corresponding to 0.5 times the size of the holographic lens to focus the S modulation component on the pixel electrode of the corresponding color, FIG. 6 is a schematic diagram showing a process in which the P-polarized component after being reflected / modulated on the pixel electrode side and re-incident on the holographic lens is transmitted through the holographic lens to become projection light.

【図11】実施形態3での改良例(偏光板の付加)を示す
空間光変調部と投射光学系の関連構成図である。
FIG. 11 is a related configuration diagram of a spatial light modulator and a projection optical system showing an improved example (addition of a polarizing plate) in the third embodiment.

【図12】実施形態3での改良例(偏光板の付加)におい
て、実施形態2の対策がとられている場合の空間変調部
と投射光学系の関連構成図(平行アオリでの投射方式)で
ある。
FIG. 12 is a related configuration diagram of the spatial modulation unit and the projection optical system when the countermeasure of Embodiment 2 is taken in the improved example (addition of a polarizing plate) in Embodiment 3 (projection system in parallel tilt). Is.

【図13】実施形態3での改良例(偏光ビームスプリッ
タの付加)を示す空間光変調部と投射光学系の関連構成
図である。
FIG. 13 is a related configuration diagram of a spatial light modulator and a projection optical system showing an improvement example (addition of a polarization beam splitter) in the third embodiment.

【図14】実施形態4での改良例(ダイクロイックミラ
ーの付加)を示す入射光学系と空間光変調部と投射光学
系の関連構成図である。
FIG. 14 is a diagram showing a related configuration of an incident optical system, a spatial light modulator, and a projection optical system showing an improved example (addition of a dichroic mirror) in the fourth embodiment.

【図15】ダイクロイックミラーで帯域制限した場合の
分光特性を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing spectral characteristics when a band is limited by a dichroic mirror.

【図16】G色用のホログラフィレンズが、G色の波長
帯域光をG色に係る画素電極へ回折・分光して集光させ
ると共に、サイドローブに係る波長帯域の光をR色及び
B色に係る画素電極へ回折・集光させている状態を示す
模式図である。
FIG. 16: The holographic lens for G color diffracts and disperses the G wavelength band light to the pixel electrode for the G color, and collects the light in the wavelength band for the side lobe in the R and B colors. FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which the pixel electrode according to FIG.

【図17】実施形態5での改良例(偏向ホログラムの付
加)を示す空間光変調部と投射光学系の関連構成図であ
る。
FIG. 17 is a related configuration diagram of a spatial light modulator and a projection optical system showing an improved example (addition of a deflection hologram) in the fifth embodiment.

【図18】実施形態6での改良例(偏向ホログラムとコ
リメートレンズとダイクロイックミラーと偏光ビームス
プリッタの付加)を示す入射光学系と空間変調部と投射
光学系の関連構成図である。
FIG. 18 is a related configuration diagram of an incident optical system, a spatial modulation unit, and a projection optical system showing an improved example (addition of a deflection hologram, a collimating lens, a dichroic mirror, and a polarization beam splitter) in the sixth embodiment.

【図19】実施形態6での改良例(R,G,Bの各ダイク
ロイックミラーを間隔を大きくして配置)を示す入射光
学系と空間変調部と投射光学系の関連構成図である。
FIG. 19 is a related configuration diagram of an incident optical system, a spatial modulator, and a projection optical system showing an improved example (arrangement of dichroic mirrors of R, G, and B with a large interval) in the sixth embodiment.

【図20】実施形態6での改良例(R,G,B用の偏向ホ
ログラムを単体で離隔配置)を示す空間変調部と投射光
学系の関連構成図である。
FIG. 20 is a related configuration diagram of a spatial modulation unit and a projection optical system showing an improved example (a deflection hologram for R, G, and B is separately arranged alone) in the sixth embodiment.

【図21】実施例6での改良例(偏向ホログラムを積層
構成にしてR,G,Bの各分光を同一回折角で回折)を示
す空間変調部と投射光学系の関連構成図である。
FIG. 21 is a related configuration diagram of a spatial modulation unit and a projection optical system showing an improved example of Example 6 (where a deflection hologram is laminated and R, G, and B spectra are diffracted at the same diffraction angle).

【図22】スタック構造のホログラムの波長-回折効率
特性を示すグラフである。
FIG. 22 is a graph showing wavelength-diffraction efficiency characteristics of a hologram having a stack structure.

【図23】実施形態6での改良例(偏向プリズムを用い
た読出し光の入射)を示す入射光学系と空間変調部と投
射光学系の関連構成図である。
FIG. 23 is a related configuration diagram of an incident optical system, a spatial modulation unit, and a projection optical system showing an improved example (incident of readout light using a deflection prism) in the sixth embodiment.

【図24】実施形態7に係るカラー画像表示装置の入射
光学系と空間変調部と投射光学系の関連構成図である。
但し、(B)は(A)を側方から見た図である。
FIG. 24 is a configuration diagram of an incident optical system, a spatial modulator, and a projection optical system of a color image display device according to a seventh embodiment.
However, (B) is a view of (A) viewed from the side.

【図25】実施形態7での改良例(1/2波長板と偏向ホ
ログラムと1/4波長板・ミラーの付加)を示す入射光学
系と空間変調部と投射光学系の関連構成図である。但
し、(B)は(A)を側方から見た図である。
FIG. 25 is a related configuration diagram of an incident optical system, a spatial modulation unit, and a projection optical system showing an improved example (addition of a half-wave plate, a deflection hologram, and a quarter-wave plate / mirror) in the seventh embodiment. .. However, (B) is a view of (A) viewed from the side.

【図26】実施形態7での改良例(偏向プリズムを用い
た読出し光の入射)を示す入射光学系と空間変調部と投
射光学系の関連構成図である。但し、(B)は(A)を側方か
ら見た図である。
FIG. 26 is a related configuration diagram of an incident optical system, a spatial modulation unit, and a projection optical system showing an improved example (incident of readout light using a deflection prism) in the seventh embodiment. However, (B) is a view of (A) viewed from the side.

【図27】特開平6-308332号に開示されている透過方式
の投射型カラー画像表示装置の構成例を示す簡略模式図
である。
FIG. 27 is a simplified schematic diagram showing a configuration example of a transmission type projection color image display device disclosed in JP-A-6-308332.

【図28】特開平2-500937号に開示されている反射方式
のカラー画像表示装置の構成例を示す模式図である。
FIG. 28 is a schematic diagram showing a configuration example of a reflection type color image display device disclosed in JP-A-2-500937.

【図29】入射光の入射角を60°乃至90°の範囲の
ように大きく設定し、ホログラムの屈折率の変調量Δn
と厚みtを変数とした関数F(Δn,t)を変化させたと
きのS偏向成分の回折効率ηsとP偏向成分の回折効率
ηpの変化を示すグラフである。
FIG. 29 is a graph showing the modulation amount Δn of the refractive index of the hologram when the incident angle of the incident light is set large in the range of 60 ° to 90 °.
3 is a graph showing changes in the diffraction efficiency ηs of the S deflection component and the diffraction efficiency ηp of the P deflection component when the function F (Δn, t) with the thickness t as a variable is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51,63…LCDパネル、2…薄板ガラス層、3,52,61…
カラーフィルタ、3r,3g,3b,61r,61g,61b…各色(R,G,
B)用のホログラフィレンズアレイ、3re,3ge,3be…各色
(R,G,B)に係るホログラフィレンズ、4,26,62…ガラ
ス基板、5…カップリングプリズム、11…ガラス基板又
はSi基板、12…アクティブマトリクス駆動回路、13,67
…画素電極層、13r,13g,13b,67r,67g,67b…各色(R,G,
B)に係る画素電極、14…誘電体ミラー膜、15,17…配向
膜、16,65…光変調層(液晶層)、18,64…共通電極膜、2
0,36…空間光変調部、21…偏光板、22…投射レンズ、23
…スクリーン、24,31,33,34…偏光ビームスプリッタ、2
5r,25g,25b…ダイクロイックミラー、27,27',27r,27g,2
7b,42…偏向ホログラム、28…光源、29…コリメートレ
ンズ、30,35,44…ミラー、32,45…偏向プリズム、41…
1/2波長板、43…1/4波長板、51r,51g,51b…透明画
素電極、52p…集光単位ホログラム、66…反射膜、Lp,
Lg…ホログラフィレンズと画素電極層の表面に被膜さ
れている誘電体ミラー膜との間の光学的距離、θ,α…
読出し光の入射角、βrc,βbc,γ…回折角。
1,51,63 ... LCD panel, 2 ... Thin glass layer, 3, 52, 61 ...
Color filter, 3r, 3g, 3b, 61r, 61g, 61b ... Each color (R, G,
Holographic lens array for B), 3re, 3ge, 3be ... each color
(R, G, B) holographic lens, 4, 26, 62 ... Glass substrate, 5 ... Coupling prism, 11 ... Glass substrate or Si substrate, 12 ... Active matrix drive circuit, 13, 67
... Pixel electrode layer, 13r, 13g, 13b, 67r, 67g, 67b ... Each color (R, G,
B) Pixel electrode, 14 ... Dielectric mirror film, 15, 17 ... Alignment film, 16, 65 ... Light modulation layer (liquid crystal layer), 18, 64 ... Common electrode film, 2
0,36 ... Spatial light modulator, 21 ... Polarizer, 22 ... Projection lens, 23
… Screen, 24,31,33,34… Polarizing beam splitter, 2
5r, 25g, 25b ... Dichroic mirror, 27,27 ', 27r, 27g, 2
7b, 42 ... Deflection hologram, 28 ... Light source, 29 ... Collimating lens, 30, 35, 44 ... Mirror, 32, 45 ... Deflection prism, 41 ...
1/2 wave plate, 43 ... 1/4 wave plate, 51r, 51g, 51b ... Transparent pixel electrode, 52p ... Condensing unit hologram, 66 ... Reflective film, Lp,
Lg ... Optical distance between the holographic lens and the dielectric mirror film coated on the surface of the pixel electrode layer, θ, α ...
Incident angle of reading light, βrc, βbc, γ ... Diffraction angle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03B 21/00 G03B 21/00 D ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location G03B 21/00 G03B 21/00 D

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ホログラムを用いたカラーフィルターで
あって、入射光を波長帯域が異なる複数の光に回折・分
光し、その回折・分光された各波長帯域の光を対応した
色画素位置へ選択的に集光させるカラーフィルタにおい
て、そのホログラムが、所望の入射角の入射光に対して
入射面に垂直な振動面を有するS偏光成分(以下、単に
「S偏光成分」という)の回折効率を略最大としながら、
そのS偏光成分の回折効率と入射面に平行な振動面を有
するP偏光成分(以下、単に「P偏光成分」という)の回折
効率の差が30%以上になる特性を有し、主にS偏光成
分を回折・分光して対応した色画素に集光させることを
特徴としたカラーフィルタ。
1. A color filter using a hologram, wherein incident light is diffracted / split into a plurality of lights having different wavelength bands, and the diffracted / split light in each wavelength band is selected to a corresponding color pixel position. In a color filter that focuses light selectively, the hologram shows the diffraction efficiency of the S-polarized component (hereinafter simply referred to as "S-polarized component") having a vibrating surface perpendicular to the incident surface with respect to incident light of a desired incident angle. While making it about the maximum,
The difference between the diffraction efficiency of the S-polarized light component and the diffraction efficiency of the P-polarized light component (hereinafter, simply referred to as “P-polarized light component”) having a vibrating surface parallel to the incident surface is 30% or more. A color filter characterized by diffracting / splitting a polarized component and condensing it on the corresponding color pixel.
【請求項2】 入射光の入射角が略60°である場合
に、S偏光成分の回折効率を略最大としながら、そのS
偏光成分の回折効率とP偏光成分の回折効率の差が30
%以上になる特性を有し、主にS偏光成分を回折・分光
して対応した色画素に集光させるものである請求項1の
カラーフィルタ。
2. When the incident angle of the incident light is about 60 °, the S efficiency of the S-polarized light component is maximized while the S-polarized component is maximized.
The difference between the diffraction efficiency of the polarization component and the diffraction efficiency of the P polarization component is 30.
The color filter according to claim 1, which has a characteristic of not less than%, and mainly diffracts / splits the S-polarized component and focuses it on a corresponding color pixel.
【請求項3】 ホログラムが、分光色毎に用意した各ホ
ログラム感材に対して、回折効率に波長依存性があるホ
ログラフィレンズアレイを各分光色毎に記録し、その記
録後の各ホログラム感材を積層させたもの、又は、単板
のホログラム感材に対して、回折効率に波長依存性があ
る各分光色毎のホログラムレンズアレイを多重記録した
ものである請求項1又は請求項2のカラーフィルタ。
3. A hologram sensitive material prepared for each spectral color, a holographic lens array having wavelength dependence of diffraction efficiency is recorded for each spectral color, and each hologram sensitive material after recording is recorded. 3. The color according to claim 1 or 2, wherein a plurality of holograms are laminated, or a hologram sensitive material of a single plate is multiplexed and recorded with a hologram lens array for each spectral color having diffraction efficiency wavelength dependence. filter.
【請求項4】 読出し光を放射する光源、少なくともホ
ログラムを用いたカラーフィルタと光変調層と反射層と
を含んで構成される空間光変調部、前記光源から放射さ
れた読出し光を前記空間光変調部へ入射させる入射光学
系、及び前記空間光変調素子によって変調された前記読
出し光をスクリーンに投射する投射光学系を具備した反
射方式のカラー画像表示装置において、前記空間光変調
部のカラーフィルタのホログラムが、所定の入射角の入
射光に対してS偏光成分の回折効率を略最大としなが
ら、そのS偏光成分の回折効率とP偏光成分の回折効率
の差が30%以上になる特性を有し、主にS偏光成分を
回折・分光して対応した色画素に集光させるように構成
されており、前記入射光学系が前記の所定の入射角で読
出し光を前記カラーフィルタへ入射せしめ、前記カラー
フィルタが読出し光を回折・分光してその各波長帯域の
光を前記反射層の対応した色画素位置へ選択的に集光さ
せ、前記光変調層を通過して前記反射層で反射され、再
び前記光変調層を通過して前記カラーフィルタへ入射し
た光の内、前記光変調層で変調されて前記カラーフィル
タで回折されずに透過する偏光成分を前記投射光学系が
スクリーンに投射することを特徴としたカラー画像表示
装置。
4. A light source for emitting read light, a spatial light modulator including at least a color filter using a hologram, a light modulation layer and a reflective layer, and read light emitted from the light source for the spatial light. In a reflection type color image display device comprising an incident optical system for entering a modulation section and a projection optical system for projecting the readout light modulated by the spatial light modulation element on a screen, a color filter of the spatial light modulation section. The hologram has a characteristic that the diffraction efficiency of the S-polarized component is approximately maximum with respect to the incident light of a predetermined incident angle, and the difference between the diffraction efficiency of the S-polarized component and the diffraction efficiency of the P-polarized component is 30% or more. The S-polarized light component is mainly configured to be diffracted / spectralized to be condensed on a corresponding color pixel, and the incident optical system outputs the read light at the predetermined incident angle to the color frame. The light is incident on a filter, the color filter diffracts / splits the readout light, selectively condenses the light of each wavelength band at the corresponding color pixel position of the reflective layer, passes through the light modulation layer, and Of the light that is reflected by the reflective layer, passes through the light modulation layer again, and enters the color filter, a polarization component that is modulated by the light modulation layer and transmitted without being diffracted by the color filter is projected onto the projection optical system. A color image display device characterized by projecting on a screen.
【請求項5】 読出し光を放射する光源、少なくともホ
ログラフィレンズアレイで構成したカラーフィルタと光
変調層と反射層とを含んで構成される空間光変調部、前
記光源から放射された読出し光を前記空間光変調部へ入
射させる入射光学系、及び前記空間光変調素子によって
変調された前記読出し光をスクリーンに投射する投射光
学系を具備した反射方式のカラー画像表示装置におい
て、各ホログラフィレンズが、所定の入射角でカラーフ
ィルタへ入射する読出し光について、S偏光成分又はP
偏光成分の内の一方の偏光成分(以下、「第1の偏光成
分」という)の回折効率を略最大としながら、その第1の
偏光成分の回折効率と他方の偏光成分(以下、「第2の偏
光成分」という)の回折効率の差が30%以上になる特性
を有し、主に第1の偏光成分を回折・分光して対応した
色画素に集光させるように構成されており、前記入射光
学系が前記の所定の入射角で読出し光を前記カラーフィ
ルタへ入射させる場合に、平面的に見て各ホログラフィ
レンズの中心と各ホログラフィレンズに対応する色画素
面の中心が一定距離だけずれた状態で前記カラーフィル
タと前記反射層の平面的相対位置が設定されており、前
記の各ホログラフィレンズが回折・分光した光を対応す
る色画素面の中心に集光させ、前記光変調層を通過して
前記反射層で反射され、再び前記光変調層を通過して前
記カラーフィルタへ入射した光の内、前記光変調層で変
調されて前記カラーフィルタで回折されずに透過する偏
光成分を前記投射光学系がスクリーンに投射することを
特徴としたカラー画像表示装置。
5. A light source that emits read light, a spatial light modulator that includes at least a color filter formed of a holographic lens array, a light modulation layer, and a reflective layer, and read light emitted from the light source. In a reflection type color image display device including an incident optical system for entering the spatial light modulator, and a projection optical system for projecting the readout light modulated by the spatial light modulator on a screen, each holographic lens has a predetermined Of the S-polarized light component or P
While the diffraction efficiency of one of the polarization components (hereinafter, referred to as “first polarization component”) is substantially maximized, the diffraction efficiency of the first polarization component and the other polarization component (hereinafter, referred to as “second polarization component”). The difference in the diffraction efficiency of "the polarized light component of") is 30% or more, and is mainly configured to diffract and split the first polarized light component to focus it on the corresponding color pixel, When the incident optical system causes the reading light to be incident on the color filter at the predetermined incident angle, the center of each holographic lens and the center of the color pixel surface corresponding to each holographic lens are viewed at a predetermined distance. A planar relative position of the color filter and the reflective layer is set in a shifted state, and the light diffracted / split by each of the holographic lenses is condensed at the center of the corresponding color pixel surface, and the light modulation layer is formed. Reflected by the reflective layer Of the light that has passed through the light modulation layer and is incident on the color filter again, the projection optical system projects on the screen a polarization component that is modulated by the light modulation layer and is transmitted without being diffracted by the color filter. A color image display device characterized by:
【請求項6】 平面的に見た各ホログラフィレンズの中
心と各ホログラフィレンズに対応する色画素面の中心と
のずれ量を、前記ホログラフィレンズのサイズの0.2
5倍乃至0.5倍とした請求項5のカラー画像表示装
置。
6. The amount of deviation between the center of each holographic lens when viewed two-dimensionally and the center of the color pixel surface corresponding to each holographic lens is 0.2 of the size of the holographic lens.
The color image display device according to claim 5, wherein the color image display device has a magnification of 5 to 0.5.
【請求項7】 空間光変調部におけるカラーフィルタの
表面に、端面を読出し光の入射方向に対して垂直に形成
した平板状のカップリングプリズムを密着させ、前記カ
ップリングプリズムの端面を読出し光の入射面とすると
共に、平板部分の表面を読出し光の出射面とした請求項
4、請求項5又は請求項6のカラー画像表示装置。
7. A flat plate-shaped coupling prism whose end face is formed perpendicularly to the incident direction of the reading light is brought into close contact with the surface of the color filter in the spatial light modulation section, and the end face of the coupling prism is used for reading the reading light. The color image display device according to claim 4, 5 or 6, wherein the flat plate portion has a surface serving as an incident surface and an exit surface for reading out light.
【請求項8】 入射光学系に、空間光変調部のカラーフ
ィルタがより大きな回折効率で回折・分光させる偏光成
分のみを通過させる第1の偏光手段を設けるか、又は/
及び、投射光学系に、前記偏光成分とは逆の偏光成分の
みを通過させる第2の偏光手段を設けた請求項4、請求
項5、請求項6又は請求項7のカラー画像表示装置。
8. The incident optical system is provided with a first polarizing means for passing only a polarized component which the color filter of the spatial light modulator diffracts / splits with a greater diffraction efficiency, or /
The color image display device according to claim 4, claim 5, claim 6, or claim 7, wherein the projection optical system is provided with a second polarization unit that allows only a polarization component opposite to the polarization component to pass therethrough.
【請求項9】 第1及び第2の偏光手段が偏光板である
請求項8のカラー画像表示装置。
9. The color image display device according to claim 8, wherein the first and second polarizing means are polarizing plates.
【請求項10】 入射光学系に、空間光変調部のカラー
フィルタによって回折・分光される各分光色毎の光の波
長帯域をそれぞれ所定帯域幅に制限する帯域制限手段を
設けた請求項4、請求項5、請求項6、請求項7、請求
項8又は請求項9のカラー画像表示装置。
10. The incident optical system is provided with band limiting means for limiting the wavelength band of light of each spectral color diffracted / split by the color filter of the spatial light modulator to a predetermined bandwidth. The color image display device according to claim 5, claim 6, claim 7, claim 8 or claim 9.
【請求項11】 入射光学系に、入射光を回折・偏向し
て所望の入射角でカラーフィルタに入射させる第2のホ
ログラムを設け、光源とカラーフィルタの各領域の間の
光学的距離を均一化させた請求項4、請求項5、請求項
6、請求項7、請求項8、請求項9又は請求項10のカ
ラー画像表示装置。
11. An incident optical system is provided with a second hologram for diffracting / deflecting incident light to make it incident on a color filter at a desired incident angle, so that the optical distance between the light source and each region of the color filter is uniform. The color image display device according to claim 4, claim 5, claim 6, claim 7, claim 8, claim 9, or claim 10 that has been converted into a color.
【請求項12】 第2のホログラムが、分光色毎に用意
した各ホログラム感材に対して、回折効率に波長依存性
があるホログラフィレンズアレイを各分光色毎に記録
し、その記録後の各ホログラム感材を積層させたもの、
又は、単板のホログラム感材に対して、回折効率に波長
依存性がある各分光色毎のホログラフィレンズアレイを
多重記録したものである請求項11のカラー画像表示装
置。
12. A holographic lens array having wavelength dependence of diffraction efficiency is recorded for each spectral color on each hologram sensitive material prepared for each spectral color, and each second hologram is recorded. Laminated hologram sensitive material,
12. The color image display device according to claim 11, wherein a holographic lens array for each spectral color having diffraction efficiency wavelength dependence is multiplexed and recorded on a single-plate hologram photosensitive material.
【請求項13】 第2のホログラムにおける各分光色毎
のホログラフィレンズアレイが、最大回折効率を示す各
波長において略同一の回折角度を有するように記録され
ている請求項11又は請求項12のカラー画像表示装
置。
13. The color according to claim 11 or 12, wherein the holographic lens array for each spectral color in the second hologram is recorded so as to have substantially the same diffraction angle at each wavelength showing the maximum diffraction efficiency. Image display device.
【請求項14】 入射光学系に、光源からの読出し光を
回折・偏向して所望入射角でカラーフィルタに入射させ
るプリズムを設けた請求項4、請求項5、請求項6、請
求項7、又は請求項10のカラー画像表示装置。
14. The incident optical system is provided with a prism for diffracting / deflecting the reading light from the light source and for making the light incident on the color filter at a desired incident angle. Alternatively, the color image display device according to claim 10.
【請求項15】 読出し光を放射する光源と、前記光源
から放射された読出し光を第1の偏光成分と第2の偏光
成分に分離する偏光分離手段と、前記第1の偏光成分を
第1の空間光変調部へ入射させる第1の入射光学系と、
前記第2の偏光成分を第2の空間光変調部へ入射させる
第2の入射光学系と、前記第1の空間光変調部による前
記第1の偏光成分の変調光と前記第2の空間光変調部に
よる前記第2の偏光成分の変調光を合成してスクリーン
に投射する投射光学系を具備し、前記第1の空間光変調
部は、少なくともホログラムを用いたカラーフィルタと
光変調層と反射層で構成され、そのカラーフィルタによ
って所定の入射角で入射する読出し光を第1の偏光成分
の回折効率を略最大としながら、第1の偏光成分の回折
効率と第2のP偏光成分の回折光率の差を30%以上と
して第1の偏光成分を第1、第2、及び第3の原色光に
回折・分光して反射層の対応した色画素位置へ選択的に
集光させるものであり、一方、前記第2の空間光変調部
は、前記第1の空間光変調部と同期して動作する光変調
層と前記第1の空間光変調部の画素配列に対応した画素
配列を有した反射層で構成されたものであり、前記第1
の入射光学系により前記第1の偏光成分を前記の所定の
入射角で前記第1の空間光変調部のカラーフィルタへ入
射せしめ、また前記第2の入射光学系により前記第2の
偏光成分を前記第2の空間光変調部へ垂直に入射せし
め、前記第1の空間光変調部に入射した前記第1の偏光
成分が光変調層を通過して反射層で反射され、再び光変
調層を通過してカラーフィルタへ入射した光の内、光変
調層で変調されてカラーフィルタで回折されずに透過す
る変調光と、前記第2の空間光変調部に入射した前記第
2の偏光成分が光変調層を通過して反射層で反射され、
再び光変調層を通過して変調された変調光とを投射光学
系が合成してスクリーンに投射することを特徴としたカ
ラー画像表示装置。
15. A light source for emitting read light, a polarization separating means for separating the read light emitted from the light source into a first polarization component and a second polarization component, and a first polarization component for the first polarization component. A first incident optical system that is incident on the spatial light modulator of
A second incident optical system that causes the second polarized light component to be incident on the second spatial light modulator, modulated light of the first polarized light component by the first spatial light modulator, and the second spatial light. The projection optical system is configured to combine the modulated light of the second polarization component by the modulator and project the light on the screen, and the first spatial light modulator includes at least a color filter using a hologram, a light modulation layer, and reflection. The read light, which is made up of layers, has a diffraction efficiency of the first polarization component and a diffraction efficiency of the second P polarization component of the read light which is incident at a predetermined incident angle while the diffraction efficiency of the first polarization component is substantially maximized. With a difference in light ratio of 30% or more, the first polarized component is diffracted / split into the first, second, and third primary color lights and selectively condensed on the corresponding color pixel position of the reflective layer. On the other hand, the second spatial light modulator is It has been constructed by the reflective layer having a pixel arrangement corresponding to the first spatial light modulator of the pixel array and the light modulating layer which operates in synchronism with the optical modulation unit, the first
The first optical component is made incident on the color filter of the first spatial light modulator at the predetermined incident angle by the incident optical system, and the second polarized component is caused by the second incident optical system. The first polarization component incident on the first spatial light modulation section is made incident vertically to the second spatial light modulation section, passes through the light modulation layer, is reflected by the reflection layer, and again enters the light modulation layer. Among the light that has passed through and entered the color filter, the modulated light that has been modulated by the light modulation layer and transmitted without being diffracted by the color filter, and the second polarization component that has entered the second spatial light modulator are It passes through the light modulation layer and is reflected by the reflection layer,
A color image display device characterized in that a projection optical system combines the modulated light that has passed through the light modulation layer and is modulated, and projects the combined light onto a screen.
【請求項16】 投射光学系が、第1の空間光変調部に
よる変調光と第2の空間光変調部による変調光を同一光
軸上に合成する偏光合成手段と、前記偏光合成手段によ
る合成光をスクリーンに投射する投射レンズからなる請
求項15のカラー画像表示装置。
16. A polarization synthesizing means for synthesizing the light modulated by the first spatial light modulator and the light modulated by the second spatial light modulator on the same optical axis by the projection optical system, and the light synthesizing by the polarization synthesizing means. 16. The color image display device according to claim 15, comprising a projection lens that projects light onto a screen.
【請求項17】 光源の光を第1、第2、及び第3の原
色光の波長帯域をそれぞれ所定帯域幅に制限する帯域制
限手段を設けた請求項15又は請求項16のカラー画像
表示装置。
17. The color image display device according to claim 15 or 16, further comprising band limiting means for limiting the wavelength bands of the light from the light source to the predetermined bandwidths of the first, second and third primary color lights. .
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