JPH11194302A - 空間光変調装置及び同装置を用いた投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型の空間光変調装置において、変調され
た投射光を光束の断面積を小さくして出射させ、アオリ
方式の投写光学系に入射瞳の小さい投射レンズを適用で
きるようにする。 【解決手段】 読出し光(不定偏光)のＳ偏光成分のみを
回折・分光して液晶パネル1側の画素電極8r,8g,8bへ集光
させる第１ホログラム層3に対して、第２ホログラム層1
6を積層させる。その第２ホログラム層16は液晶パネル1
側から得られる変調反射光のＰ偏光成分のみを回折し、
平面的に見て読出し光の入射方向と異なる方向で、層方
向に対して傾斜した角度にて出射させる。その投射光
は、その光束の光軸上にレンズの中心を配置させた投射
レンズとフィールドレンズの合理的配置によりスクリー
ン上に歪なく結像させることができ、各レンズの入射瞳
は小さいもので足りる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空間光変調装置及び
同装置を用いた投写型表示装置に係り、パーソナルコン
ピュータやＡＶ機器の投写型ディスプレイやプロジェク
タに適用され、変調光を大きいアオリ角でスクリーンに
投射する場合に、小さい入射瞳の投射レンズを用いなが
ら高品質な投写映像を得られるようにするための改善に
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、空間光変調装置として液晶パネル
を用いた投写型ディスプレイの開発が行われており、特
に、反射型液晶パネルを適用したものは、従来の透過型
液晶パネルによる場合の開口率が５０％程度であったの
に対し、それを９０％以上にできることから注目されて
おり、既に一部で実施化される状況にある。

【０００３】そして、本願出願人は、先の出願(特願平8
-294453号)において、回折効率に波長依存性があり、主
に一方の偏光成分のみを回折させる偏光選択性を有し、
且つ回折させた偏光を集光させる機能を備えたホログラ
ムで構成したカラーフィルタを提案し、併せてそのカラ
ーフィルタを用いた反射方式の投射型カラー画像表示装
置(空間光変調装置)の提案を行なっている。図３はその
空間光変調装置の構造を模式的に表した断面図である。
同図において、1は液晶パネル、2は薄板ガラス層、3は
カラーフィルタ、5はカップリングプリズムである。

【０００４】ここに、液晶パネル1は、Ｓi基板6上に形
成されたアクティブマトリクス駆動回路7と、そのアク
ティブマトリクス駆動回路7によって選択的に制御駆動
される画素電極8r,8g,8bを規則的に配列せしめた画素電
極層8と、誘電体ミラー膜9と、配向膜10と、スペーサで
液晶を封止した光変調層11と、配向膜12と、透明な共通
電極膜13とを順に積層させた構造を有している。尚、画
素電極8r,8g,8bはＲ(赤色),Ｇ(緑色),Ｂ(青色)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、この装置ではその平面的
配列態様としてはストライプ配列が採用されている。

【０００５】一方、カラーフィルタ3はＲ光用のホログ
ラフィレンズアレイ層3rとＧ光用のホログラフィレンズ
アレイ層3gとＢ光用のホログラフィレンズアレイ層3rの
三層構成からなり、各ホログラフィレンズアレイ層3r,3
g,3bの各ホログラフィレンズ3re,3ge,3beは斜め方向か
らの入射光の内の各色に対応した波長のＳ偏光成分のみ
を回折して液晶パネル1の対応した各画素電極8r,8g,8b
の位置へ略垂直に集光させる機能を有している。即ち、
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3re,3ge,3beの光軸はそれぞれの液晶パネル1側
の対応した各画素電極8r,8g,8bの略中央を通過するよう
に位置決めされており、ホログラフィレンズ3re,3ge,3b
e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,3g
e,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,3b
eが１／３のピッチで配設された位置関係になってい
る。

【０００６】そして、前記の各ホログラフィレンズ3re,
3ge,3beの機能は図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５４０nm、ホログラム感材に
対する屈折率の変調量Δｎを０.０３とし、読出し光と
回折光のなす角度(ベンドアングル)に対して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１２０°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。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、所望の波長帯域に対して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
うことができる。従って、前記のカラーフィルタ3の各
ホログラフィレンズアレイ層3r,3g,3bを、Ｒ,Ｇ,Ｂの各
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、その波長帯域のＰ偏光成分をそのまま透過させ
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、入射角と回折角との関係については、カラーフ
ィルタ3の製作に際してホログラム感材に対する物体光
と参照光の角度を適宜設定することにより所望の条件を
得ることができる。

【０００７】尚、前記のカラーフィルタ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,3
g,3bを各分光色毎に記録して、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。

【０００８】次に、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、その一方の側端面が光
源側から導光された読出し光(不定偏光)の入射方向に対
して垂直に形成されており、上側面が液晶パネル1側で
変調された投射光の出射面となる。

【０００９】ここで、図３に戻って空間光変調装置の概
略的機能を説明する。先ず、カップリングプリズム5へ
入射した読出し光は斜め方向からカラーフィルタ3へ入
射するが、カラーフィルタ3の前記機能に基づいて各色
のＳ偏光成分が液晶パネル1側の対応色に係る画素電極8
r,8g,8bへ集光せしめられ、各画素電極8r,8g,8bに印加
されている信号に基づいた光変調層11の変調動作(液晶
分子の配向の変化)によって変調され、変調度に応じて
偏光方向が変化したＰ偏光成分とＳ偏光成分が反射光と
してカラーフィルタ3へ再入射する。尚、カラーフィル
タ3で回折されなかったＰ偏光成分はそのままカラーフ
ィルタ3を透過するが、画素電極層8へ元の入射角で入射
して反射され、結果的に系外へ放出される。

【００１０】次に、カラーフィルタ3へ再入射した変調
後の反射光は、カラーフィルタ3がＳ偏光成分のみを回
折させる特性を有しているため、変調を受けたＰ偏光成
分はそのまま透過してカップリングプリズム5の上面の
出射面から出射され、Ｓ偏光成分は光逆進の法則に基づ
いて読出し光の入射方向へ回折される。そして、出射さ
れたＰ偏光成分は変調された投射光として投射光学系で
スクリーン上へ導かれてカラー画像を構成し、回折せし
められたＳ偏光成分は光源側への戻り光となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、空間光変調
装置を用いた投写型表示装置をディスプレイに適用する
場合にはその薄型化を図る必要があり、所謂「平行アオ
リ」で投射光をスクリーン上に照射させる方式が採用さ
れる場合が多い。即ち、図６に示されるように、空間光
変調装置20から得られる投射光の光束の中心光軸Ｙ1と
投射レンズ21の光軸Ｙ2をずらせておき、投射光をスク
リーン22に斜め方向から入射させて結像させることにな
るが、その平行アオリ方式では、投射レンズ21が収差の
ない理想的なレンズであれば、スクリーン22上に結像さ
れた画像に歪が発生しない。

【００１２】そして、図６から明らかなように、各光軸
Ｙ1,Ｙ2の相対的なずれ量ｄを大きくすることによって
アオリ角を大きくすれば、前記の薄型化をより効率的に
実現することができる。しかし、その場合には投射レン
ズ21の入射瞳を大きくする必要があり、必然的に直径の
大きな投射レンズ21になるために装置のコストアップを
招く。また、そのような直径の大きな投射レンズ21にな
ると、収差のない理想的なレンズを製作することが困難
であり、レンズの周辺領域での収差が大きくなって、ス
クリーン上の画像に歪が発生したり、解像度の劣化やレ
ジずれや色シェーディングが発生してしまう。従って、
投射レンズ21のそのような制約から、従来の平行アオリ
方式ではそのアオリ角を約１０°程度にするのが限界で
あり、ディスプレイの薄型化の要求に対して十分に対応
できなかった。

【００１３】そこで、本発明では、投写型表示装置にお
いて、大きなアオリ角を有しながら歪がなく、各種劣化
が生じない高品質な投写画像を得ることを可能にする空
間光変調装置と同装置を用いた投写型表示装置を提供す
ることを目的として創作された。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、入射する
直線偏光成分を画素単位で変調して反射させる反射方式
の液晶パネルと、斜め方向から入射する読出し光に含ま
れている直交した直線偏光成分である第１偏光成分と第
２偏光成分の内の第１偏光成分のみを主に回折・分光す
ると共に、分光した３原色に係る第１偏光成分をそれぞ
れ前記液晶パネルの対応色に係る画素に対して略垂直に
集光させる第１ホログラム層とを平行に配置した空間光
変調装置において、前記液晶パネルから変調後の反射光
として得られる第２偏光成分のみを主に回折して前記読
出し光の入射方向と異なる斜め方向へ出射させる第２ホ
ログラム層を、前記第１ホログラム層と平行に設けたこ
とを特徴とする空間光変調装置に係る。

【００１５】この発明によれば、第２ホログラム層によ
って液晶パネルで変調された後の反射光に含まれている
第２偏光成分を回折し、投射光として斜め方向へ出射さ
せることができる。従って、その投射光における光束の
断面(光束の光軸に垂直な断面)の面積は、図６のように
空間光変調装置の層に対する方線方向へ投射光を出射す
る場合の光束の断面と比較して小さくすることができ、
アオリ方式で画像をスクリーン上に投写する場合におい
て、より小さな入射瞳の投射レンズを用いた投写光学系
を実現できる。そして、第１ホログラム層と第２ホログ
ラム層はその回折対象となる直線偏光成分が直交関係に
あると共に光束の入出射方向も逆の関係にあるため、各
ホログラム層の光学的機能は相互に独立して作用する。
そのため、液晶パネルに対する第１ホログラム層と第２
ホログラム層の上下の配置順序は何れでもよく、当然に
両層を積層配置させてもよい。

【００１６】第２の発明は、第１の発明の空間光変調装
置を利用した投写型表示装置に関し、その空間光変調装
置と、第１投射レンズと、フィールドレンズと、第２投
射レンズと、スクリーンとからなり、前記第１投射レン
ズと前記フィールドレンズと前記第２投射レンズの各光
心が前記空間光変調装置の第２ホログラム層で回折され
た光束の光軸上に位置し、前記第２ホログラム層の面を
含む平面と前記第１投射レンズのレンズの光心を含みそ
のレンズの光軸と垂直な平面と前記フィールドレンズの
レンズの光心を含みそのレンズの光軸と垂直な平面とが
１直線上で交叉すると共に、前記フィールドレンズのレ
ンズの光心を含みそのレンズの光軸と垂直な平面と前記
第２投射レンズのレンズの光心を含みそのレンズの光軸
と垂直な平面とスクリーン面を含む平面とが前記光束の
光軸からみて同一側において１直線上で交叉しており、
且つ、前記第１投射レンズが前記フィールドレンズに結
像させる前記第２ホログラム層上の画像の前記交叉線と
平行な方向に関する歪率と前記第２投射レンズがスクリ
ーン面に結像させる前記フィールドレンズ上の画像の前
記交叉線と平行な方向に関する歪率とが逆数になる条件
にて、前記第１投射レンズと前記第２投射レンズが配置
されていることを特徴とする投写型表示装置に係る。

【００１７】この発明における投写型表示装置では、空
間光変調装置の第２ホログラム層と第１投射レンズとフ
ィールドレンズが平行な配置条件になっておらず、フィ
ールドレンズにはその配置関係に対応して歪が発生した
画像が結像するが、空間光変調装置の第２ホログラム層
と第１投射レンズとフィールドレンズと第２投射レンズ
とスクリーン面との各配置条件の関係に基づいて前記の
歪は補正され、結果的にスクリーン上に歪のない画像を
投写できる。この発明の投写光学系では、第１の発明の
空間光変調装置を利用して投射光の光束の断面積を小さ
くし、その投射光を光束の光軸が各レンズの光心を通過
する態様でスクリーン上に導光している。従って、各レ
ンズは直径の小さなもので足りると共に、各レンズで収
差の影響を殆ど受けない状態で投射光をスクリーン上へ
導光できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の空間光変調装置及
び同装置を用いた投写型表示装置の実施形態を、図１と
図２、及び図５を用いて詳細に説明する。 《実施形態１》この実施形態は空間光変調装置に係るも
のである。先ず、図１は、その空間光変調装置の構成を
模式的に表した断面図(Ａ)と、前記の断面図(Ａ)におけ
るＸ-Ｘ矢視方向の断面図(Ｂ)と、装置を上側からみた
平面図(Ｃ)を示す。同図において、液晶パネル1と薄板
ガラス層2とカラーフィルタ3の積層構造とそれらの具体
的な構成及び機能は従来技術(図３)で説明したものと同
様であり、図３における符号と同一の符号で示されてい
る各要素は同一の要素に相当する。従って、ここではそ
れらに関する詳細な説明を省略する。

【００１９】この実施形態の空間光変調装置の特徴は次
の点にある。 (1) カラーフィルタ3の上側にホログラム層16が積層さ
れており、そのホログラム層16がカラーフィルタ3側か
ら垂直に入射するＰ偏光成分のみを主に回折し、回折し
たＰ偏光成分を、平面的に見て読出し光と垂直方向で、
且つホログラム層16の層方向に対して所定の傾斜角度で
出射させる。 (2) 前記のホログラム層16の上側にはカップリングプ
リズム15が設けられるが、そのカップリングプリズム15
は、図３の場合と同様に、一方の側端面が読出し光の入
射方向に対して垂直な面として形成された入射面15aに
なっていると共に、その入射面15aに隣接した側端面が
前記のホログラム層16によって回折されたＰ偏光成分の
出射方向に垂直な面として形成された出射面15bになっ
ている。

【００２０】ここに、ホログラム層16は、カラーフィル
タ3がＳ偏光成分のみを主に回折させる特性を有してい
るのに対して、Ｐ偏光成分を回折させる特性を有してい
るが、その特性の実現は図５に基づいて説明できる。一
般に、透過型ホログラムの回折効率は屈折率の変化量Δ
ｎと厚みｔと入射角θに対する依存性を有しているが、
入射角θを６０°から９０°の範囲のように大きく設定
した条件下では、図５に示すように、Ｐ偏光成分の回折
効率ηpとＳ偏光成分ηsの回折効率はΔｎとｔをパラメ
ータとした関数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、Δ
ｎとｔを一定にして入射角を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ηsの回折効率の
位相に近づき、θ＝０では理論的に双方の回折効率が一
致する。従って、図５に示した各回折効率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、Ｐ偏光成分の回折効率ηpを最大の１００％にし
ながら、Ｓ偏光成分の回折効率ηsを０％にすることが
できる。尚、このホログラム層16における入射角と回折
角との関係については、製作段階でホログラム感材に対
する物体光と参照光の角度を適宜設定することで所望の
条件が得られる。

【００２１】前記の特徴を有したこの実施形態の空間光
変調装置によれば、不定偏光である読出し光がカップリ
ングプリズム15の入射面15aからホログラム層16へ入射
するが、ホログラム層16が前記の回折特性を発揮する条
件はその入射光に対して合致せず、読出し光をそのまま
透過させてカラーフィルタ3へ入射させる。そして、そ
の後のカラーフィルタ3における回折・分光・集光機能、
液晶パネル1側での変調機能、及び液晶パネル1側で変調
された反射光がカラーフィルタ3へ再入射した際に変調
度に応じたＰ偏光成分が透過し、またＳ偏光成分が読出
し光の入射方向へ回折される機能については、図３の空
間光変調装置と同様である。

【００２２】ところで、カラーフィルタ3を透過したＰ
偏光成分と回折されたＳ偏光成分はホログラム層16へ入
射する。その場合、Ｓ偏光成分は偏光方向と入射角がホ
ログラム層16の回折特性の条件に合致しないためにその
まま透過し、カップリングプリズム15に入射した後、そ
の入射面15aを経て読出し光の入射方向への戻り光とな
る。一方、Ｐ偏光成分についてはホログラム層16によっ
て回折され、図１(Ｂ)に示すように、前記の特徴に基づ
いてカップリングプリズム15へ入射した後、その出射面
15bを経て出射され、この空間光変調装置ではそのＰ偏
光成分の出射光が投射光となる。

【００２３】ここで、図３の空間光変調装置とこの実施
形態の空間光変調装置の投射光を比較すると、前者によ
る投射光の光束の光軸は光変調層11に対して垂直になっ
ているのに対し、後者による投射光の光束の光軸が光変
調層11に対して傾斜せしめられているため、後者の光束
の断面は前者のそれよりも小さなものになる。従って、
この実施形態に係る空間光変調装置によれば、アオリ方
式で投写する場合において、その投射光をそのまま入射
瞳の小さな投射レンズに入射することができ、投写光学
系をより小さな直径のレンズで構成して投写型表示装置
のコストダウンを図ると共に、歪の少ない高品質な画像
を投写再生することが可能になる。

【００２４】《実施形態２》この実施形態は実施形態１
の空間光変調装置を用いた投写型表示装置に関し、その
光学系の模式的構成は図２に示される。同図において、
30は図１の構成を備えた空間光変調装置であり、31は第
１投射レンズ、32はフィールドレンズ、33は第２投射レ
ンズ、34はスクリーンである。尚、空間光変調装置30に
ついては図１(Ｂ)に相当する断面図で示してあり、読出
し光はその空間光変調装置30のカップリングプリズム15
に対して紙面の手前側から一定の傾斜角度をもって入射
していることになる。

【００２５】この投写型表示装置は、アオリ方式による
投写を行なうものであるが、その投写光学系について次
のような特徴を有している。 第１投射レンズ31とフィールドレンズ32と第２投射
レンズ33の各レンズの光心が空間光変調装置30から出射
される投射光の光束の光軸上に位置している。 ホログラム層16の面を含む平面16'と第１投射レン
ズ31のレンズの光心を含みそのレンズの光軸と垂直な平
面31'とフィールドレンズ32のレンズの光心を含みその
レンズの光軸と垂直な平面32'とが１直線Ｑ1において交
叉している。 前記平面32'と第２投射レンズ33のレンズの光心を
含みそのレンズの光軸と垂直な平面33'とスクリーン34
面を含む平面34'とが１直線Ｑ2において交叉している。 前記の直線Ｑ1と直線Ｑ2は、投射光の光束の光軸に
関して同一側にある。 第１投射レンズ31と第２投射レンズ33の配置位置と
傾斜角度は、第１投射レンズ31がフィールドレンズ32に
結像させる空間光変調装置30のホログラム層16上の画像
の前記の各直線Ｑ1,Ｑ2と平行な方向に関する歪率と第
２投射レンズ33がスクリーン34の面に結像させるフィー
ルドレンズ32上の画像の前記の各直線Ｑ1,Ｑ2と平行な
方向に関する歪率とが逆数の関係になる条件で設定され
ている。

【００２６】以下、この投写型表示装置の前記の特徴に
基づいた光学的機能について説明する。先ず、この装置
では平面16'と平面31'が平行ではなく、平行アオリ方式
になっていないが、前記の条件に基づいて、ホログラ
ム層16で構成されている投射光の画像は第１投射レンズ
31によってフィールドレンズ32の位置に画像全体が合焦
した状態で結像せしめられる。但し、第１投射レンズ31
の光心ｃに対するホログラム層16とフィールドレンズ32
の配置関係に着目すると(ｄｃ／ａｃ)＜(ｅｃ／ｂｃ)の
関係になっているため、フィールドレンズ32への結像画
像は底辺に対して上辺の結像倍率が大きくなり、台形状
の歪が発生している。即ち、前記の各直線Ｑ1,Ｑ2と平
行な方向に関して歪が生じているが、ここではその歪率
をＺ1＝(ｅｃ／ｂｃ)／(ｄｃ／ａｃ)として定義する。

【００２７】次に、フィールドレンズ32に結像した画像
は、前記の条件に基づいて、そのレンズ32で第２投射
レンズ33に結像せしめられた後、第２投射レンズ33でス
クリーン34に結像されて拡大投写されることになる。そ
の場合、前記の条件に基づいた第２投射レンズ33の光
心ｆに対するフィールドレンズ32とスクリーン34の配置
関係に着目すると、(ｇｆ／ｄｆ)＞(ｈｆ／ｅｆ)の関係
になっているため、フィールドレンズ32上の結像画像の
底辺の結像倍率が上辺の結像倍率より大きくなる。即
ち、第１投射レンズ31側の光学的配置関係と同様に、各
直線Ｑ1,Ｑ2と平行な方向に関して歪を生じさせること
になり、ここではその歪率をＺ2＝(ｈｆ／ｅｆ)／(ｇｆ
／ｄｆ)として定義する。尚、前記のＺ1に対するＺ2の
定義(分母と分子の関係)は、光路の連続性を考慮したも
のである。

【００２８】ところで、前記の条件によるとＺ1＝１
／Ｚ2の関係が成立していることになる。従って、前記
のフィールドレンズ32上で発生している画像の歪状態は
第２投射レンズ33によって適正に補正されることにな
り、この投写光学系全体の合理的な構成によって結果的
に歪のない正しい画像がスクリーン34上に結像される。

【００２９】この投写型表示装置によると、空間光変調
装置30から得られる投射光はホログラム層16によって斜
め方向へ出射されているためにその光束の断面積が小さ
く、また平面16'と平面31'が非平行であることから、投
射光の第１投射レンズ31に対する入射面積を図３に示し
た平行アオリ方式の場合と比較して大幅に小さくするこ
とができる。そして、前記の条件に基づいて、投射光
の光軸が各レンズ31,32,33の光心を通過する光学系にな
っているため、各レンズ31,32,33における収差の影響が
小さい領域のみを利用できる。

【００３０】換言すれば、この実施形態の投写型表示装
置を採用すれば、入射瞳が小さいレンズ(直径が小さい
レンズ)を用いながら、レンズの収差の影響を極めて小
さくした投写光学系を構成でき、歪や劣化のない高品質
な投写画像を得ることが可能になる。また、各レンズの
31,32,33の製造コストは、図３の平行アオリ方式で適用
する入射瞳の大きな投射レンズを製作する場合と比較し
て極めて安価であり、装置全体の大幅なコストダウンを
図ることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の空間光変調装置及び同装置を用
いた投写型表示装置は、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及び請求項２
の発明は、変調された投射光の光束の断面積を小さくし
て出射させることができるため、アオリ方式の投写型表
示装置に適用した場合に、入射瞳の小さな投射レンズを
用いることを可能にする。請求項３の発明は、前記請求
項の発明の空間光変調装置を適用し、投写光学系をその
特定条件に基づいて構成したことにより、各レンズに入
射瞳の小さなものを用いながら収差の影響を殆ど受けな
い装置が実現でき、歪がなく、解像度の劣化やレジずれ
や色シェーディングの生じない投写型表示装置を安価に
提供することを可能にする。また、従来の平行アオリ方
式の投写型表示装置ではアオリ角を１０°以上にするこ
とが不可能であったが、この発明の光学系によればそれ
以上の角度に相当する構成が可能になり、装置の薄型化
が更に図れるという利点も有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空間光変調装置の実施形態に係る構成
を模式的に表した断面図(Ａ)と、その断面図(Ａ)におけ
るＸ-Ｘ矢視方向の断面図(Ｂ)と、装置を上側からみた
平面図(Ｃ)である。

【図２】本発明の投写型表示装置の実施形態に係る光学
系の模式的構成図である。

【図３】従来技術における空間光変調装置の模式的構成
図である。

【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。

【図５】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。

【図６】平行アオリ方式による投写型表示装置の模式的
構成図である。

【符号の説明】

1…液晶パネル、2…薄板ガラス層、3…カラーフィルタ
(第１ホログラム層)、3r,3g,3b…ホログラフィレンズア
レイ層、3re,3ge,3be…ホログラフィレンズ、5,15…カ
ップリングプリズム、6…Ｓi基板、7…アクティブマト
リクス駆動回路、8…画素電極層、8r,8g,8b…画素電
極、9…誘電体ミラー膜、10,12…配向膜、13…共通電極
膜、11…光変調層、15a…入射面、15b…出射面、16…ホ
ログラム層(第２ホログラム層)、16',31',32',33',34'
…面、20,30…空間光変調装置、21…投射レンズ、22,34
…スクリーン、31…第１投射レンズ、32…フィールドレ
ンズ、33…第２投射レンズ、ｄ…光軸Ｙ1,Ｙ2のずれ
量、Ｑ1,Ｑ2…交叉線、Ｙ1…投射光の光束の中心光軸、
Ｙ2…投射レンズの光軸。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射する直線偏光成分を画素単位で変調
   して反射させる反射方式の液晶パネルと、斜め方向から
   入射する読出し光に含まれている直交した直線偏光成分
   である第１偏光成分と第２偏光成分の内の第１偏光成分
   のみを主に回折・分光すると共に、分光した３原色に係
   る第１偏光成分をそれぞれ前記液晶パネルの対応色に係
   る画素に対して略垂直に集光させる第１ホログラム層と
   を平行に配置した空間光変調装置において、前記液晶パ
   ネルから変調後の反射光として得られる第２偏光成分の
   みを主に回折して前記読出し光の入射方向と異なる斜め
   方向へ出射させる第２ホログラム層を、前記第１ホログ
   ラム層と平行に設けたことを特徴とする空間光変調装
   置。
2. 【請求項２】 第１ホログラム層と第２ホログラム層を
   積層配置させた請求項１の空間光変調装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２の空間光変調装置
   と、第１投射レンズと、フィールドレンズと、第２投射
   レンズと、スクリーンとからなり、前記第１投射レンズ
   と前記フィールドレンズと前記第２投射レンズの各光心
   が前記空間光変調装置の第２ホログラム層で回折された
   光束の光軸上に位置し、前記第２ホログラム層の面を含
   む平面と前記第１投射レンズのレンズの光心を含みその
   レンズの光軸と垂直な平面と前記フィールドレンズのレ
   ンズの光心を含みそのレンズの光軸と垂直な平面とが１
   直線上で交叉すると共に、前記フィールドレンズのレン
   ズの光心を含みそのレンズの光軸と垂直な平面と前記第
   ２投射レンズのレンズの光心を含みそのレンズの光軸と
   垂直な平面とスクリーン面を含む平面とが前記光束の光
   軸からみて同一側において１直線上で交叉しており、且
   つ、前記第１投射レンズが前記フィールドレンズに結像
   させる前記第２ホログラム層上の画像の前記交叉線と平
   行な方向に関する歪率と前記第２投射レンズがスクリー
   ン面に結像させる前記フィールドレンズ上の画像の前記
   交叉線と平行な方向に関する歪率とが逆数になる条件に
   て、前記第１投射レンズと前記第２投射レンズが配置さ
   れていることを特徴とする投写型表示装置。