JP2003270419A - 回折光学素子及び画像表示装置 - Google Patents
回折光学素子及び画像表示装置Info
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- JP2003270419A JP2003270419A JP2002075142A JP2002075142A JP2003270419A JP 2003270419 A JP2003270419 A JP 2003270419A JP 2002075142 A JP2002075142 A JP 2002075142A JP 2002075142 A JP2002075142 A JP 2002075142A JP 2003270419 A JP2003270419 A JP 2003270419A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶材料のように屈折率の温度依存性が比較
的大きい材料を構成要素として用いる場合において、プ
ロジェクタ機内など室温に比べて素子温度が高くなる状
況においても、偏光分離特性を最適化する。 【解決手段】 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性が
それぞれ互いに異なる第１の領域と第２の領域６，７と
が交互に配列された構造を有し、特定の偏光方位の入射
光に対する回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２
５度以上摂氏７０度以下の範囲内であることとした。
的大きい材料を構成要素として用いる場合において、プ
ロジェクタ機内など室温に比べて素子温度が高くなる状
況においても、偏光分離特性を最適化する。 【解決手段】 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性が
それぞれ互いに異なる第１の領域と第２の領域６，７と
が交互に配列された構造を有し、特定の偏光方位の入射
光に対する回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２
５度以上摂氏７０度以下の範囲内であることとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特定の偏光方位の
入射光を選択的に回折させる回折光学素子及びこの回折
光学素子を用いて構成された画像表示装置に関する。
入射光を選択的に回折させる回折光学素子及びこの回折
光学素子を用いて構成された画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶材料などを用いて構成され、
特定の偏光方位の入射光を選択的に回折させる偏光選択
性の回折光学素子が提案されている。また、このような
回折光学素子を用いた画像表示装置が提案されている。
特定の偏光方位の入射光を選択的に回折させる偏光選択
性の回折光学素子が提案されている。また、このような
回折光学素子を用いた画像表示装置が提案されている。
【０００３】液晶材料などは、屈折率の温度依存性が比
較的大きい。そのため、この液晶材料を構成物として用
いた偏光選択性の回折光学素子、たとえば、ホログラフ
ィツク高分子分散液晶（以下、「Ｈ−ＰＤＬＣ」とい
う。）素子の回折効率の特性は、その素子温度に大きく
影響を受ける。これは、液晶の見かけの屈折率が、温度
変化による液晶分子のミクロの振動強度の変化のために
変動することが主要な原因である。
較的大きい。そのため、この液晶材料を構成物として用
いた偏光選択性の回折光学素子、たとえば、ホログラフ
ィツク高分子分散液晶（以下、「Ｈ−ＰＤＬＣ」とい
う。）素子の回折効率の特性は、その素子温度に大きく
影響を受ける。これは、液晶の見かけの屈折率が、温度
変化による液晶分子のミクロの振動強度の変化のために
変動することが主要な原因である。
【０００４】以下、簡単なモデルを参照して本現象を説
明する。図２８に示すように、「Ｈ−ＰＤＬＣ」偏光選
択性の回折光学素子は、液晶分子の構成比率が高い第１
の領域１０１と高分子材料の構成比率の高い第２の領域
１０２とが順次配列されて構成されている。
明する。図２８に示すように、「Ｈ−ＰＤＬＣ」偏光選
択性の回折光学素子は、液晶分子の構成比率が高い第１
の領域１０１と高分子材料の構成比率の高い第２の領域
１０２とが順次配列されて構成されている。
【０００５】ここでは、説明を簡潔にするために、第１
の領域１０１は、全て正の光学異方性を有する液晶材料
よりなり、液晶の光学軸方向が第１及び第２の領域１０
１，１０２の境界面に垂直に配向しているものとする。
また、第２の領域１０２は、全て等方性の高分子よりな
っているものとする。そして、室温（摂氏２０度）にお
いて、第１及び第２の領域１０１，１０２の境界面に対
し平行な方向の偏光方位に対する屈折率が、第１及び第
２領域１０１，１０２で互いに等しいと仮定する（図２
８中に示すような紙面に平行で「Ｈ−ＰＤＬＣ」偏光選
択性素子に対して斜めに入射する入射光においては、Ｓ
偏光光がこの偏光方位に相当する）。
の領域１０１は、全て正の光学異方性を有する液晶材料
よりなり、液晶の光学軸方向が第１及び第２の領域１０
１，１０２の境界面に垂直に配向しているものとする。
また、第２の領域１０２は、全て等方性の高分子よりな
っているものとする。そして、室温（摂氏２０度）にお
いて、第１及び第２の領域１０１，１０２の境界面に対
し平行な方向の偏光方位に対する屈折率が、第１及び第
２領域１０１，１０２で互いに等しいと仮定する（図２
８中に示すような紙面に平行で「Ｈ−ＰＤＬＣ」偏光選
択性素子に対して斜めに入射する入射光においては、Ｓ
偏光光がこの偏光方位に相当する）。
【０００６】つまり、液晶材料の常光線屈折率と高分子
材料の屈折率とが室温にて一致しているとする。この場
合、温度上昇に伴い、液晶分子振動が増大し、第１の領
域１０１の屈折率のうち、液晶分子の光学軸（第１及び
第２の領域１０１，１０２の境界面に対して直交する方
向）に沿う偏光に対するものは減少し、これに直交する
方向（第１及び第２の領域１０１，１０２の境界面に対
し平行な方向）に沿う偏光に対するものは増加する。一
方、高分子より構成される第２の領域１０２について
は、この温度上昇に対する屈折率変化は、第１の領域１
０１に比べると、図２９に示すように、わずかである。
この図２９においては、第１及び第２の領域１０１，１
０２の屈折率及びこれら屈折率の差に相当する回折効率
の温度依存性の一例を、第１及び第２の領域１０１，１
０２の境界面に対し直交する偏光方位（図２９中のＰ偏
光）及び平行な偏光方位（図２９中のＳ偏光）の入射光
についてそれぞれ示している。
材料の屈折率とが室温にて一致しているとする。この場
合、温度上昇に伴い、液晶分子振動が増大し、第１の領
域１０１の屈折率のうち、液晶分子の光学軸（第１及び
第２の領域１０１，１０２の境界面に対して直交する方
向）に沿う偏光に対するものは減少し、これに直交する
方向（第１及び第２の領域１０１，１０２の境界面に対
し平行な方向）に沿う偏光に対するものは増加する。一
方、高分子より構成される第２の領域１０２について
は、この温度上昇に対する屈折率変化は、第１の領域１
０１に比べると、図２９に示すように、わずかである。
この図２９においては、第１及び第２の領域１０１，１
０２の屈折率及びこれら屈折率の差に相当する回折効率
の温度依存性の一例を、第１及び第２の領域１０１，１
０２の境界面に対し直交する偏光方位（図２９中のＰ偏
光）及び平行な偏光方位（図２９中のＳ偏光）の入射光
についてそれぞれ示している。
【０００７】このような温度依存性により、特に、この
「Ｈ−ＰＤＬＣ」素子を偏光方位による回折の有無を利
用した偏光分離素子として用いる場合には、回折効率が
低くなるように設定した偏光方位に対する回折効率は、
屈折率変調度の微少な変化により大きな変化率を示す。
そのため、偏光分離特性、すなわち、回折効率が大きく
なるよう設定した偏光方位に対する回折効率とこれに直
交し回折効率が小さくなるよう設定した偏光方位に対す
る回折効率の比は、素子温度の上昇に伴って急激に劣化
することになる。
「Ｈ−ＰＤＬＣ」素子を偏光方位による回折の有無を利
用した偏光分離素子として用いる場合には、回折効率が
低くなるように設定した偏光方位に対する回折効率は、
屈折率変調度の微少な変化により大きな変化率を示す。
そのため、偏光分離特性、すなわち、回折効率が大きく
なるよう設定した偏光方位に対する回折効率とこれに直
交し回折効率が小さくなるよう設定した偏光方位に対す
る回折効率の比は、素子温度の上昇に伴って急激に劣化
することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、画像表示装
置であるいわゆる液晶プロジェクタの機内温度は、一般
的に、外界周辺温度に対して摂氏１５度から３０度程度
上昇することが知られている。
置であるいわゆる液晶プロジェクタの機内温度は、一般
的に、外界周辺温度に対して摂氏１５度から３０度程度
上昇することが知られている。
【０００９】したがって、「Ｈ−ＰＤＬＣ」偏光選択性
素子のような、回折効率が温度依存性をもつデバイス、
特に、最低回折効率を与える偏光方位に対する回折効率
が温度依存性をもつデバイスをプロジェクタ機内で用い
る場合には、室温における特性を最適化しても、例え
ば、上述の偏光分離素子の場合において室温におけるＳ
偏光回折効率を最小化しても、実使用時には、良好な偏
光分離特性が得られないことになる。
素子のような、回折効率が温度依存性をもつデバイス、
特に、最低回折効率を与える偏光方位に対する回折効率
が温度依存性をもつデバイスをプロジェクタ機内で用い
る場合には、室温における特性を最適化しても、例え
ば、上述の偏光分離素子の場合において室温におけるＳ
偏光回折効率を最小化しても、実使用時には、良好な偏
光分離特性が得られないことになる。
【００１０】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、液晶材料のように、屈折率の温
度依存性が比較的大きい材料を構成要素として用いる偏
光選択性屈折率変調型の回折光学素子において、画像表
示装置（プロジェクタ装置）内など室温に比べて素子温
度が高くなる状況においても、偏光分離特性を最適化し
ようとするものである。
案されるものであって、液晶材料のように、屈折率の温
度依存性が比較的大きい材料を構成要素として用いる偏
光選択性屈折率変調型の回折光学素子において、画像表
示装置（プロジェクタ装置）内など室温に比べて素子温
度が高くなる状況においても、偏光分離特性を最適化し
ようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る回折光学素子は、屈折率異方性及び屈
折率の温度依存性がそれぞれ互いに異なる第１の領域と
第２の領域とが交互に配列された構造を有し、入射光を
回折させる偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子であ
って、特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が極小
値をとる素子温度が、摂氏２５度以上摂氏７０度以下の
範囲内であることを特長とするものである。
め、本発明に係る回折光学素子は、屈折率異方性及び屈
折率の温度依存性がそれぞれ互いに異なる第１の領域と
第２の領域とが交互に配列された構造を有し、入射光を
回折させる偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子であ
って、特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が極小
値をとる素子温度が、摂氏２５度以上摂氏７０度以下の
範囲内であることを特長とするものである。
【００１２】この回折光学素子においては、素子温度が
摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内において、特定
の偏光方位の入射光に対する回折効率が極小値をとるの
で、画像表示装置などに用いた場合において、使用温度
範囲の全域に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回
折効率が低く抑えられ、良好な光学特性を維持すること
ができる。
摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内において、特定
の偏光方位の入射光に対する回折効率が極小値をとるの
で、画像表示装置などに用いた場合において、使用温度
範囲の全域に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回
折効率が低く抑えられ、良好な光学特性を維持すること
ができる。
【００１３】また、本発明に係る回折光学素子は、屈折
率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに異な
る第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構造を
有し、入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の回
折光学素子であって、素子温度が摂氏２５度以上摂氏７
０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光に
対する回折効率が１％以下であることを特長とするもの
である。
率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに異な
る第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構造を
有し、入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の回
折光学素子であって、素子温度が摂氏２５度以上摂氏７
０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光に
対する回折効率が１％以下であることを特長とするもの
である。
【００１４】この回折光学素子においては、素子温度が
摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内において、特定
の偏光方位の入射光に対する回折効率が１％以下である
ので、画像表示装置などに用いた場合において、使用温
度範囲の全域に亘って特定の偏光方位の入射光に対する
回折効率が低く抑えられ、良好な光学特性を維持するこ
とができる。
摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内において、特定
の偏光方位の入射光に対する回折効率が１％以下である
ので、画像表示装置などに用いた場合において、使用温
度範囲の全域に亘って特定の偏光方位の入射光に対する
回折効率が低く抑えられ、良好な光学特性を維持するこ
とができる。
【００１５】また、本発明に係る画像表示装置は、照明
光を放射する光源と、屈折率異方性及び屈折率の温度依
存性がそれぞれ互いに異なる第１の領域と第２の領域と
が交互に配列された構造を有し入射光を回折させる偏光
選択性屈折率変調型の回折光学素子と、光源より放射さ
れた照明光を回折光学素子に入射させる照明光学系と、
回折光学素子により回折された照明光、または、回折光
学素子を透過した照明光の偏光状態を変調する反射型空
間光変調素子と、反射型空間光変調素子及び回折光学素
子を経た照明光を実像または虚像に結像する結像光学系
とを備えている。
光を放射する光源と、屈折率異方性及び屈折率の温度依
存性がそれぞれ互いに異なる第１の領域と第２の領域と
が交互に配列された構造を有し入射光を回折させる偏光
選択性屈折率変調型の回折光学素子と、光源より放射さ
れた照明光を回折光学素子に入射させる照明光学系と、
回折光学素子により回折された照明光、または、回折光
学素子を透過した照明光の偏光状態を変調する反射型空
間光変調素子と、反射型空間光変調素子及び回折光学素
子を経た照明光を実像または虚像に結像する結像光学系
とを備えている。
【００１６】そして、本発明は、この画像表示装置にお
いて、回折光学素子は、特定の偏光方位の入射光に対す
る回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２５度以上
摂氏７０度以下の範囲内であり、結像光学系は、この回
折光学素子の透過光、または、回折光をスクリーン上ま
たは観察者の瞳に投射することを特徴とするものであ
る。
いて、回折光学素子は、特定の偏光方位の入射光に対す
る回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２５度以上
摂氏７０度以下の範囲内であり、結像光学系は、この回
折光学素子の透過光、または、回折光をスクリーン上ま
たは観察者の瞳に投射することを特徴とするものであ
る。
【００１７】この画像表示装置においては、回折光学素
子の素子温度が摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内
において、この回折格子に対する特定の偏光方位の入射
光の回折効率が極小値をとるので、使用温度範囲の全域
に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が低
く抑えられ、良好な光学特性を維持することができる。
子の素子温度が摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内
において、この回折格子に対する特定の偏光方位の入射
光の回折効率が極小値をとるので、使用温度範囲の全域
に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が低
く抑えられ、良好な光学特性を維持することができる。
【００１８】また、本発明は、上述の画像表示装置にお
いて、回折光学素子は、素子温度が摂氏２５度以上摂氏
７０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光
に対する回折効率が１％以下であり、結像光学系は、回
折光学素子の透過光、または、回折光をスクリーン上に
投射することを特徴とするものである。
いて、回折光学素子は、素子温度が摂氏２５度以上摂氏
７０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光
に対する回折効率が１％以下であり、結像光学系は、回
折光学素子の透過光、または、回折光をスクリーン上に
投射することを特徴とするものである。
【００１９】この画像表示装置においては、回折光学素
子の素子温度が摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内
において、この回折格子に対する特定の偏光方位の入射
光の回折効率が１％以下であるので、使用温度範囲の全
域に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が
低く抑えられ、良好な光学特性を維持することができ
る。
子の素子温度が摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内
において、この回折格子に対する特定の偏光方位の入射
光の回折効率が１％以下であるので、使用温度範囲の全
域に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が
低く抑えられ、良好な光学特性を維持することができ
る。
【００２０】さらに、本発明に係る画像表示装置は、照
明光を放射する光源と、屈折率異方性及び屈折率の温度
依存性がそれぞれ互いに異なる第１の領域と第２の領域
とが交互に配列された構造を有し入射光を回折させる偏
光選択性屈折率変調型の回折光学素子と、照明光を互い
に異なる複数の波長帯域成分に分離する色分離手段と、
互いに異なる複数の波長帯域成分に分離された照明光を
上記回折光学素子に入射させる照明光学系と、回折光学
素子により回折された照明光、または、回折光学素子を
透過した照明光のうちの互いに異なる複数の波長帯域成
分の偏光状態をそれぞれ変調する複数の反射型空間光変
調素子と、複数の反射型空間光変調素子によりそれぞれ
変調された互いに異なる波長帯域の照明光を合成する色
合成手段と、この色合成手段を経た照明光を実像または
虚像に結像する結像光学系とを備えている。
明光を放射する光源と、屈折率異方性及び屈折率の温度
依存性がそれぞれ互いに異なる第１の領域と第２の領域
とが交互に配列された構造を有し入射光を回折させる偏
光選択性屈折率変調型の回折光学素子と、照明光を互い
に異なる複数の波長帯域成分に分離する色分離手段と、
互いに異なる複数の波長帯域成分に分離された照明光を
上記回折光学素子に入射させる照明光学系と、回折光学
素子により回折された照明光、または、回折光学素子を
透過した照明光のうちの互いに異なる複数の波長帯域成
分の偏光状態をそれぞれ変調する複数の反射型空間光変
調素子と、複数の反射型空間光変調素子によりそれぞれ
変調された互いに異なる波長帯域の照明光を合成する色
合成手段と、この色合成手段を経た照明光を実像または
虚像に結像する結像光学系とを備えている。
【００２１】そして、本発明は、この画像表示装置にお
いて、回折光学素子は、特定の偏光方位の入射光に対す
る回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２５度以上
摂氏７０度以下の範囲内であり、結像光学系は、回折光
学素子を透過、または、回折光学素子にて回折して色合
成手段を経た照明光をスクリーン上または観察者の瞳に
投射することを特徴とするものである。
いて、回折光学素子は、特定の偏光方位の入射光に対す
る回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２５度以上
摂氏７０度以下の範囲内であり、結像光学系は、回折光
学素子を透過、または、回折光学素子にて回折して色合
成手段を経た照明光をスクリーン上または観察者の瞳に
投射することを特徴とするものである。
【００２２】この画像表示装置においては、回折光学素
子の素子温度が摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内
において、この回折格子に対する特定の偏光方位の入射
光の回折効率が極小値をとるので、使用温度範囲の全域
に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が低
く抑えられ、良好な光学特性を維持しつつ、カラー画像
の表示を行うことができる。
子の素子温度が摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内
において、この回折格子に対する特定の偏光方位の入射
光の回折効率が極小値をとるので、使用温度範囲の全域
に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が低
く抑えられ、良好な光学特性を維持しつつ、カラー画像
の表示を行うことができる。
【００２３】また、本発明は、上述の画像表示装置にお
いて、回折光学素子は、素子温度が摂氏２５度以上摂氏
７０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光
に対する回折効率が１％以下であり、結像光学系は、回
折光学素子を透過、または、回折光学素子にて回折して
色合成手段を経た照明光をスクリーン上または観察者の
瞳に投射することを特徴とするものである。
いて、回折光学素子は、素子温度が摂氏２５度以上摂氏
７０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光
に対する回折効率が１％以下であり、結像光学系は、回
折光学素子を透過、または、回折光学素子にて回折して
色合成手段を経た照明光をスクリーン上または観察者の
瞳に投射することを特徴とするものである。
【００２４】この画像表示装置においては、回折光学素
子の素子温度が摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内
において、この回折格子に対する特定の偏光方位の入射
光の回折効率が１％以下であるので、使用温度範囲の全
域に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が
低く抑えられ、良好な光学特性を維持しつつ、カラー画
像の表示を行うことができる。
子の素子温度が摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内
において、この回折格子に対する特定の偏光方位の入射
光の回折効率が１％以下であるので、使用温度範囲の全
域に亘って特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が
低く抑えられ、良好な光学特性を維持しつつ、カラー画
像の表示を行うことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００２６】〔回折光学素子の実施の形態〕本発明に係
る偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子として、高分
子分散液晶（以下、「ＰＤＬＣ」という。）を材料とし
た液晶パネルにホログラフィックな手段により干渉縞を
生成して構成した偏光選択性「ホログラフィックＰＤＬ
Ｃ」（以下、「Ｈ−ＰＤＬＣ」という。）光学素子を例
に説明する。この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子は、図１に示すように、以下のような製造プロセス
によって製造される。
る偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子として、高分
子分散液晶（以下、「ＰＤＬＣ」という。）を材料とし
た液晶パネルにホログラフィックな手段により干渉縞を
生成して構成した偏光選択性「ホログラフィックＰＤＬ
Ｃ」（以下、「Ｈ−ＰＤＬＣ」という。）光学素子を例
に説明する。この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子は、図１に示すように、以下のような製造プロセス
によって製造される。
【００２７】すなわち、まず、光重合を起こす前の高分
子材料（以下、「プレポリマ」という。）、ネマチック
液晶、開始剤、色素などが混合された「ＰＤＬＣ」をガ
ラス基板１，２間に充填する。このとき、ネマチック液
晶の重量割合は、全体の４０％程度とする。また、この
「ＰＤＬＣ」の層厚、すなわち、ガラス基板１，２間の
間隔（セルギャップ）は、２μｍ乃至１５μｍの範囲
で、完成されるべき偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子の仕様にあわせて最適値を選ぶことができる。
子材料（以下、「プレポリマ」という。）、ネマチック
液晶、開始剤、色素などが混合された「ＰＤＬＣ」をガ
ラス基板１，２間に充填する。このとき、ネマチック液
晶の重量割合は、全体の４０％程度とする。また、この
「ＰＤＬＣ」の層厚、すなわち、ガラス基板１，２間の
間隔（セルギャップ）は、２μｍ乃至１５μｍの範囲
で、完成されるべき偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子の仕様にあわせて最適値を選ぶことができる。
【００２８】この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子において、「プレポリマ」は、多官能基モノマ、２
官能基モノマ、単官能基モノマから構成され、それぞれ
のモノマの作用はその材料により異なる。一般的には、
単官能基モノマは、他の材料との親和性を良くするため
用いられ、バインダーモノマと呼ばれることもある。２
官能基以上の多官能基モノマは、重合性が良好なため、
ポリマを形成する上での骨格として機能する。この「プ
レポリマ」の組成比は、多官能基モノマと２官能基モノ
マを合わせて４０ｗｔ％乃至６０ｗｔ％、単官能基モノ
マを５ｗｔ％乃至２０ｗｔ％、液晶を３０ｗｔ％乃至５
０ｗｔ％、光重合開始剤と増感色素を数ｗｔ％以下とす
る。
素子において、「プレポリマ」は、多官能基モノマ、２
官能基モノマ、単官能基モノマから構成され、それぞれ
のモノマの作用はその材料により異なる。一般的には、
単官能基モノマは、他の材料との親和性を良くするため
用いられ、バインダーモノマと呼ばれることもある。２
官能基以上の多官能基モノマは、重合性が良好なため、
ポリマを形成する上での骨格として機能する。この「プ
レポリマ」の組成比は、多官能基モノマと２官能基モノ
マを合わせて４０ｗｔ％乃至６０ｗｔ％、単官能基モノ
マを５ｗｔ％乃至２０ｗｔ％、液晶を３０ｗｔ％乃至５
０ｗｔ％、光重合開始剤と増感色素を数ｗｔ％以下とす
る。
【００２９】一般的に、このような重合性モノマは、エ
チレン性不飽和結合を有する光重合可能な化合物であっ
て、１分子中に、少なくともエチレン性不飽和二重結合
を１個有し、光重合及び光架橋可能なモノマ、オリゴ
マ、プレポリマ及びこれらの混合物である。
チレン性不飽和結合を有する光重合可能な化合物であっ
て、１分子中に、少なくともエチレン性不飽和二重結合
を１個有し、光重合及び光架橋可能なモノマ、オリゴ
マ、プレポリマ及びこれらの混合物である。
【００３０】これらの例としては、不飽和カルボン酸及
びその塩、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化
合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミ
ン化合物とのアミド等が挙げられる。
びその塩、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化
合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミ
ン化合物とのアミド等が挙げられる。
【００３１】本発明において使用されている多くの重合
性モノマは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール
化合物とのエステルである。本発明では、多官能基モノ
マとして、トリメチロールプロパントリアクリレート
（ＴＭＰＴＡ）、ペンタエリストールトリアクリレート
（ＰＥＴＡ）、ジペンタエリスリトールヒドロキシペン
タアクリレート（ＤＰＨＰＡ）、ジペンタエリスリトー
ルヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）などを使用すること
ができる。２官能基モノマとしては、ヒドロキシピバリ
ン酸ネオペンチルグリコールジアクリレートの付加化合
物を用いる。ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコ
ールジアクリレートの付加化合物は、ヒドロキシピバリ
ン酸ネオペンチルグリコールジアクリレートの単体に、
例えば、以下の付加物により変性された化合物である。
性モノマは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール
化合物とのエステルである。本発明では、多官能基モノ
マとして、トリメチロールプロパントリアクリレート
（ＴＭＰＴＡ）、ペンタエリストールトリアクリレート
（ＰＥＴＡ）、ジペンタエリスリトールヒドロキシペン
タアクリレート（ＤＰＨＰＡ）、ジペンタエリスリトー
ルヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）などを使用すること
ができる。２官能基モノマとしては、ヒドロキシピバリ
ン酸ネオペンチルグリコールジアクリレートの付加化合
物を用いる。ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコ
ールジアクリレートの付加化合物は、ヒドロキシピバリ
ン酸ネオペンチルグリコールジアクリレートの単体に、
例えば、以下の付加物により変性された化合物である。
【００３２】ε−カプロラクトン付加物（−（ＯＣ５Ｈ
１０ＣＯ）ｍ−） エチレンオキシド付加物（−（ＯＣ２Ｈ４）ｍ−） プロピレンオキシド付加物（−（ＯＣ３Ｈ６）ｍ−） これらの付加化合物は、ヒドロキシピバリン酸ネオペン
チルグリコールジアクリレート単体の性質を失うことな
く、低皮膚刺激性、耐候性、柔軟性及び低収縮性などの
性質改善がなされている。
１０ＣＯ）ｍ−） エチレンオキシド付加物（−（ＯＣ２Ｈ４）ｍ−） プロピレンオキシド付加物（−（ＯＣ３Ｈ６）ｍ−） これらの付加化合物は、ヒドロキシピバリン酸ネオペン
チルグリコールジアクリレート単体の性質を失うことな
く、低皮膚刺激性、耐候性、柔軟性及び低収縮性などの
性質改善がなされている。
【００３３】なお、光重合性モノマの組み合わせについ
ては、材料の屈析率、物質拡散に関係する粘度、硬化速
度を考慮した上で選ばなければいけない。
ては、材料の屈析率、物質拡散に関係する粘度、硬化速
度を考慮した上で選ばなければいけない。
【００３４】液晶としては、シアノビフェニル系液晶、
ハロゲン系液晶、トラン系液晶、シアノエステル系液晶
など、一般に用いられている液晶を用いることができる
が、本発明において使用される液晶材料は、屈折率の異
方性Δｎが、０．１５以上あることが望ましい。これ
は、本発明においては、位相変調型のホログラムを使用
しているため、Δｎが直接回折効率に大きく影響するか
らである。また、本発明においては、特に屈折率異方性
の大きいシアノビフェニル系の液晶を用いることによ
り、偏光選択性のよいホログラム光学素子を作製するこ
とが可能となる。
ハロゲン系液晶、トラン系液晶、シアノエステル系液晶
など、一般に用いられている液晶を用いることができる
が、本発明において使用される液晶材料は、屈折率の異
方性Δｎが、０．１５以上あることが望ましい。これ
は、本発明においては、位相変調型のホログラムを使用
しているため、Δｎが直接回折効率に大きく影響するか
らである。また、本発明においては、特に屈折率異方性
の大きいシアノビフェニル系の液晶を用いることによ
り、偏光選択性のよいホログラム光学素子を作製するこ
とが可能となる。
【００３５】光重合開始剤は、紫外線（ＵＶ光）に対し
て感度を特ち、モノマの光重合開始剤として機能するも
のである。光重合開始剤としては、一般的にチオキサン
トン系、ベンゾフェノン系、ジケトン系、アセトフェノ
ン系のものを使用することができる。
て感度を特ち、モノマの光重合開始剤として機能するも
のである。光重合開始剤としては、一般的にチオキサン
トン系、ベンゾフェノン系、ジケトン系、アセトフェノ
ン系のものを使用することができる。
【００３６】増感色素としては、キサンテン系、クマリ
ン系、ローダミン系、カルボシアニン系などのものを使
用することができる。増感色素は、ＵＶ（紫外線）光で
しか励起されない重合開始剤を、可視光において励起さ
せる機能がある。すなわち、増感色素は、可視光レーザ
による光重合過程を経ていることにより、可視光を吸収
し、そのエネルギーを光重合開始剤に伝達する機能を有
している。この機能から、増感色素の許容エネルギーレ
ベル及び光重合開始剤の許容エネルギーレベルには、厳
密な整合性が必要となり、使用する光重合開始剤と増感
色素との組み合わせは重要である。
ン系、ローダミン系、カルボシアニン系などのものを使
用することができる。増感色素は、ＵＶ（紫外線）光で
しか励起されない重合開始剤を、可視光において励起さ
せる機能がある。すなわち、増感色素は、可視光レーザ
による光重合過程を経ていることにより、可視光を吸収
し、そのエネルギーを光重合開始剤に伝達する機能を有
している。この機能から、増感色素の許容エネルギーレ
ベル及び光重合開始剤の許容エネルギーレベルには、厳
密な整合性が必要となり、使用する光重合開始剤と増感
色素との組み合わせは重要である。
【００３７】本発明においては、緑色レーザに対して
は、光重合開始剤にＮ−フェニルグリシン（下記、〔化
１〕）及び増感色素に口ーズベンガル（下記、〔化
２〕）の組み合わせをメインに用いた。また、青色のレ
ーザに対しては、光重合開始剤にＴＡＺ−１０１（下
記、〔化３〕）及び増感色素にＢＣ（下記、〔化４〕）
の組み合わせ、もしくは、Ｎ−フェニルグリシンとＢＣ
の組合わせを用いた。
は、光重合開始剤にＮ−フェニルグリシン（下記、〔化
１〕）及び増感色素に口ーズベンガル（下記、〔化
２〕）の組み合わせをメインに用いた。また、青色のレ
ーザに対しては、光重合開始剤にＴＡＺ−１０１（下
記、〔化３〕）及び増感色素にＢＣ（下記、〔化４〕）
の組み合わせ、もしくは、Ｎ−フェニルグリシンとＢＣ
の組合わせを用いた。
【００３８】
【化１】
【００３９】
【化２】
【００４０】
【化３】
【００４１】
【化４】
【００４２】ここで、光学ガラス基板１，２上に、それ
ぞれ応力緩衝層の形成を行う。これら応力緩衝層は、光
学ガラス基板１，２と「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料との間に形
成され、「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料の光重合に伴う収縮応力
の緩和を実現し、また、「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料のガラス
基板１，２の界面からの剥がれを防止するとともに、
「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料の熱及び光による劣化を防ぐ。
ぞれ応力緩衝層の形成を行う。これら応力緩衝層は、光
学ガラス基板１，２と「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料との間に形
成され、「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料の光重合に伴う収縮応力
の緩和を実現し、また、「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料のガラス
基板１，２の界面からの剥がれを防止するとともに、
「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料の熱及び光による劣化を防ぐ。
【００４３】この応力緩衝層は、ポリイミド等、有機膜
の材料からなるものを用いることができる。作製方法と
しては、ポリイミドを適当な希釈溶媒で薄め、スピンコ
ート法によって塗布を行い、所定の温度で焼成すること
によって、ポリイミド膜を形成する。この応力緩衝層の
厚さは、１０ｎｍ乃至５０ｎｍとした。
の材料からなるものを用いることができる。作製方法と
しては、ポリイミドを適当な希釈溶媒で薄め、スピンコ
ート法によって塗布を行い、所定の温度で焼成すること
によって、ポリイミド膜を形成する。この応力緩衝層の
厚さは、１０ｎｍ乃至５０ｎｍとした。
【００４４】次に、「ＰＤＬＣ」パネル３に干渉縞を記
録するために、図示しないレーザー光源からの物体光４
及び参照光５を、「ＰＤＬＣ」パネル３に照射し、干渉
による光の強弱Ｂを発生させる。すると、干渉縞の明る
いところ、すなわち、光子のエネルギーが大きい場所で
は、光子のエネルギーにより、「ＰＤＬＣ」中のプレポ
リマが光重合を起こしてポリマ化する。このため、プレ
ポリマが周辺部から次々に供給され、結果的に、ポリマ
化したプレポリマが密な領域と疎な領域とに分かれる。
プレポリマが疎となった領域では、ネマチック液晶の濃
度が高くなる。このようにして、「ＰＤＬＣ」パネル３
内において、第１の領域である高分子領域６及び第２の
領域である液晶領域７の２つの領域が形成される。これ
ら高分子領域６及び液晶領域７の２つの領域は、物体光
４及び参照光５によって形成された干渉縞に沿って、順
次配列された状態に形成される。
録するために、図示しないレーザー光源からの物体光４
及び参照光５を、「ＰＤＬＣ」パネル３に照射し、干渉
による光の強弱Ｂを発生させる。すると、干渉縞の明る
いところ、すなわち、光子のエネルギーが大きい場所で
は、光子のエネルギーにより、「ＰＤＬＣ」中のプレポ
リマが光重合を起こしてポリマ化する。このため、プレ
ポリマが周辺部から次々に供給され、結果的に、ポリマ
化したプレポリマが密な領域と疎な領域とに分かれる。
プレポリマが疎となった領域では、ネマチック液晶の濃
度が高くなる。このようにして、「ＰＤＬＣ」パネル３
内において、第１の領域である高分子領域６及び第２の
領域である液晶領域７の２つの領域が形成される。これ
ら高分子領域６及び液晶領域７の２つの領域は、物体光
４及び参照光５によって形成された干渉縞に沿って、順
次配列された状態に形成される。
【００４５】この実施の形態においては、物体光４と参
照光５とが「ＰＤＬＣ」パネル３に対して同じ側の面か
ら照射されているため、製造される偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子は、透過型の素子となる。物体光
４と参照光５とを「ＰＤＬＣ」パネル３に対して互いに
異なる側の面から照射すれば、反射型の偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子を製造することができる。
照光５とが「ＰＤＬＣ」パネル３に対して同じ側の面か
ら照射されているため、製造される偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子は、透過型の素子となる。物体光
４と参照光５とを「ＰＤＬＣ」パネル３に対して互いに
異なる側の面から照射すれば、反射型の偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子を製造することができる。
【００４６】このようにして形成された偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子において、高分子領域６は、
屈折率に関して等方的である。高分子領域６の屈折率
は、例えば、１．５となされている。それに対して、液
晶領域７は、屈折率に関して異方性を特つ。液晶は、一
般に屈折率楕円体を用いて記述される。屈折率楕円体の
短軸側の屈折率を常光線屈折率ｎｌｏ、長軸側の屈折率
を異常光線屈折率ｎｌｅとして表現している。液晶領域
７においては、液晶の分子の長軸方向が、高分子領域６
との境界面に対して垂直になるように配向している場合
と、液晶の分子の長軸方向が、高分子領域６との境界面
に対して平行に配向している場合を考えることができ
る。どちらの場合においても、液晶領域７では、屈折率
が入射偏光方位依存性を有している。
−ＰＤＬＣ」回折光学素子において、高分子領域６は、
屈折率に関して等方的である。高分子領域６の屈折率
は、例えば、１．５となされている。それに対して、液
晶領域７は、屈折率に関して異方性を特つ。液晶は、一
般に屈折率楕円体を用いて記述される。屈折率楕円体の
短軸側の屈折率を常光線屈折率ｎｌｏ、長軸側の屈折率
を異常光線屈折率ｎｌｅとして表現している。液晶領域
７においては、液晶の分子の長軸方向が、高分子領域６
との境界面に対して垂直になるように配向している場合
と、液晶の分子の長軸方向が、高分子領域６との境界面
に対して平行に配向している場合を考えることができ
る。どちらの場合においても、液晶領域７では、屈折率
が入射偏光方位依存性を有している。
【００４７】（Ａ）液晶分子の長軸方向がポリマ領域と
の境界面に対して垂直な場合 この場合に、「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３に入射する光線
を考える。入射光は、Ｐ偏光成分の光とＳ偏光線分の光
に分けることができる。ここで、常光線となるＳ偏光成
分について考える。Ｓ偏光光に対する液晶領域７の屈折
率は、常光線屈折率ｎｌｏであり、高分子領域６におけ
る屈折率は、等方性の屈折率ｎｌｐである。そして、こ
の液晶領域７の常光線屈折率ｎｌｏを高分子領域６の屈
折率ｎｌｐにほぼ等しくすれば（例えば、屈折率差を
０．０１未満とすれば）、入射光のＳ偏光成分に対する
屈折率変調が極めて小さくなり、Ｓ偏光成分は、回折を
起こさない。
の境界面に対して垂直な場合 この場合に、「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３に入射する光線
を考える。入射光は、Ｐ偏光成分の光とＳ偏光線分の光
に分けることができる。ここで、常光線となるＳ偏光成
分について考える。Ｓ偏光光に対する液晶領域７の屈折
率は、常光線屈折率ｎｌｏであり、高分子領域６におけ
る屈折率は、等方性の屈折率ｎｌｐである。そして、こ
の液晶領域７の常光線屈折率ｎｌｏを高分子領域６の屈
折率ｎｌｐにほぼ等しくすれば（例えば、屈折率差を
０．０１未満とすれば）、入射光のＳ偏光成分に対する
屈折率変調が極めて小さくなり、Ｓ偏光成分は、回折を
起こさない。
【００４８】一方、液晶は、常光線屈折率ｎｌｏと異常
光線屈折率ｎｌｅとの差が、０．１から０．２程度あ
る。そのため、入射方向が同じ光線であっても、Ｐ偏光
成分にとっては、液晶領域７と高分子領域６において屈
折率差があり、回折する。すなわち、この場合、「Ｈ−
ＰＤＬＣ」は、位相変調ホログラムとして機能する。こ
れが偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子の動作原
理である。
光線屈折率ｎｌｅとの差が、０．１から０．２程度あ
る。そのため、入射方向が同じ光線であっても、Ｐ偏光
成分にとっては、液晶領域７と高分子領域６において屈
折率差があり、回折する。すなわち、この場合、「Ｈ−
ＰＤＬＣ」は、位相変調ホログラムとして機能する。こ
れが偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子の動作原
理である。
【００４９】（Ｂ）液晶分子の長軸方向がポリマ領域と
の境界面に対して平行な場合 この場合は、液晶分子の長軸方向が高分子領域６との境
界面に対して垂直な場合と比較し、液晶の配向方向が９
０°異なる。すると、Ｐ偏光成分に対する液晶領域の屈
折率ｎｌｏと高分子領域６の屈折率ｎｌｐがほぼ等しく
なり、回折効率が０に近づく。一方、Ｓ偏光について
は、液晶領域７と高分子領域６とで屈折率に差が生じ、
回折が生じる。
の境界面に対して平行な場合 この場合は、液晶分子の長軸方向が高分子領域６との境
界面に対して垂直な場合と比較し、液晶の配向方向が９
０°異なる。すると、Ｐ偏光成分に対する液晶領域の屈
折率ｎｌｏと高分子領域６の屈折率ｎｌｐがほぼ等しく
なり、回折効率が０に近づく。一方、Ｓ偏光について
は、液晶領域７と高分子領域６とで屈折率に差が生じ、
回折が生じる。
【００５０】液晶分子を配向させる技術としては、ポリ
イミドなどの配向膜を２枚のガラス基板１，２上にスピ
ンコートなどの手法により塗布し、加熱、焼成を行い、
ローラなどを用いて一定方向にラビング処理を行い、配
向させる方法が一般的に使用されている。また、ガラス
基板１，２上に透明電極を形成し「Ｈ−ＰＤＬＣ」セル
に電界を印加することによる配向方法もある。その他に
も、「Ｈ−ＰＤＬＣ」セルの外部から非常に大きい外部
電界や外部磁界をかけることによって液晶の配向を行う
方法がある。本発明では、高分子材料及び液晶の選択と
配合比の最適化を行うことにより、特別な配向処理を行
うことなく、液晶分子を干渉縞に対して垂直な方向に配
列させることができる。
イミドなどの配向膜を２枚のガラス基板１，２上にスピ
ンコートなどの手法により塗布し、加熱、焼成を行い、
ローラなどを用いて一定方向にラビング処理を行い、配
向させる方法が一般的に使用されている。また、ガラス
基板１，２上に透明電極を形成し「Ｈ−ＰＤＬＣ」セル
に電界を印加することによる配向方法もある。その他に
も、「Ｈ−ＰＤＬＣ」セルの外部から非常に大きい外部
電界や外部磁界をかけることによって液晶の配向を行う
方法がある。本発明では、高分子材料及び液晶の選択と
配合比の最適化を行うことにより、特別な配向処理を行
うことなく、液晶分子を干渉縞に対して垂直な方向に配
列させることができる。
【００５１】次に、この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子における高分子領域６及び液晶領域７の屈折
率の温度依存性について説明する。
折光学素子における高分子領域６及び液晶領域７の屈折
率の温度依存性について説明する。
【００５２】説明を簡単にするために、ここでは、高分
子領域６は、ほぼ完全に屈折率等方性を有していると仮
定する。高分子領域６及び液晶領域７がなす干渉縞に平
行な偏光成分（図２８におけるＳ偏光光）と、干渉縞に
垂直な偏光成分（図２８におけるＰ偏光光）とに対する
高分子領域６及び液晶領域７の屈折率の温度依存性は、
図２に示すように、液晶領域７の屈折率に比較して、高
分子領域６の屈折率が温度上昇により極わずかしか変化
しないという特性となっている。
子領域６は、ほぼ完全に屈折率等方性を有していると仮
定する。高分子領域６及び液晶領域７がなす干渉縞に平
行な偏光成分（図２８におけるＳ偏光光）と、干渉縞に
垂直な偏光成分（図２８におけるＰ偏光光）とに対する
高分子領域６及び液晶領域７の屈折率の温度依存性は、
図２に示すように、液晶領域７の屈折率に比較して、高
分子領域６の屈折率が温度上昇により極わずかしか変化
しないという特性となっている。
【００５３】これは、高分子領域６においては、存在す
る液晶分子が少なく、ほぼ無秩序に配列しており、屈折
率の温度依存性は主に高分子材料の屈折率の温度依存性
によるものであるためである。
る液晶分子が少なく、ほぼ無秩序に配列しており、屈折
率の温度依存性は主に高分子材料の屈折率の温度依存性
によるものであるためである。
【００５４】一方、液晶領域７の屈折率は、温度上昇と
ともに比較的大きく変化し、Ｐ偏光光に対しては温度上
昇とともに減少し、Ｓ偏光光に対しては温度上昇ととも
に増加する。これは、前述のように、液晶領域７におい
て多く存在する液晶分子は、例えば、干渉縞の壁（高分
子領域６と液晶領域７の境界面）に光学軸方向を垂直と
して配向しており、温度上昇に伴って、図３に示すよう
に、この液晶分子のオーダパラメータ（秩序度）が低下
するので、Ｐ偏光光からみた見かけの屈折率が減少し、
Ｓ偏光光からみた見かけの屈折率が増加するためであ
る。なお、例えば、液晶領域７をなす液晶材料として使
用されるシアノビフェニル系液晶（４−シアノ−４´−
ペンチルビフェニル）のような等方性液体の場合、屈折
率の温度依存性は、ｎｌｏよりも若干高い値を示す。
ともに比較的大きく変化し、Ｐ偏光光に対しては温度上
昇とともに減少し、Ｓ偏光光に対しては温度上昇ととも
に増加する。これは、前述のように、液晶領域７におい
て多く存在する液晶分子は、例えば、干渉縞の壁（高分
子領域６と液晶領域７の境界面）に光学軸方向を垂直と
して配向しており、温度上昇に伴って、図３に示すよう
に、この液晶分子のオーダパラメータ（秩序度）が低下
するので、Ｐ偏光光からみた見かけの屈折率が減少し、
Ｓ偏光光からみた見かけの屈折率が増加するためであ
る。なお、例えば、液晶領域７をなす液晶材料として使
用されるシアノビフェニル系液晶（４−シアノ−４´−
ペンチルビフェニル）のような等方性液体の場合、屈折
率の温度依存性は、ｎｌｏよりも若干高い値を示す。
【００５５】そして、本発明に係る偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子は、Ｓ偏光光に対する回折効率
が、素子温度が素子の使用温度範囲内であるときに極小
値をとることを特徴とするものである。回折効率が極小
値をとるときとは、高分子領域６及び液晶領域７の屈折
率が互いに等しいときに対応する。
ＤＬＣ」回折光学素子は、Ｓ偏光光に対する回折効率
が、素子温度が素子の使用温度範囲内であるときに極小
値をとることを特徴とするものである。回折効率が極小
値をとるときとは、高分子領域６及び液晶領域７の屈折
率が互いに等しいときに対応する。
【００５６】この実施の形態においては、素子使用温度
を、２５°Ｃ乃至７０°Ｃとしている。したがって、例
えば、図２中の右上のグラフに示すように、素子の使用
温度範囲内、より望ましくは、素子使用温度である２５
°Ｃ乃至７０°Ｃの中央値４５°Ｃ近辺において、Ｓ偏
光光に対する高分子領域６及び液晶領域７の屈折率が等
しくなればよい。このとき、Ｓ偏光回折効率は、図２中
の右下のグラフに示すように、０になる。
を、２５°Ｃ乃至７０°Ｃとしている。したがって、例
えば、図２中の右上のグラフに示すように、素子の使用
温度範囲内、より望ましくは、素子使用温度である２５
°Ｃ乃至７０°Ｃの中央値４５°Ｃ近辺において、Ｓ偏
光光に対する高分子領域６及び液晶領域７の屈折率が等
しくなればよい。このとき、Ｓ偏光回折効率は、図２中
の右下のグラフに示すように、０になる。
【００５７】または、図４に示すように、高分子領域６
及び液晶領域７の屈折率が完全には等しくならないまで
も、Ｓ偏光光に対する高分子領域６及び液晶領域７の屈
折率の差が、素子の使用温度範囲内、より望ましくは、
図２中の上側のグラフに示すように、素子使用温度であ
る２５°Ｃ乃至７０°Ｃの中央値４５°Ｃ近辺におい
て、極小値をとればよい。このとき、Ｓ偏光回折効率
は、図２中の下側のグラフに示すように、極小値をと
る。このＳ偏光回折効率の極小値は、１％以下となるよ
うにするとよい。
及び液晶領域７の屈折率が完全には等しくならないまで
も、Ｓ偏光光に対する高分子領域６及び液晶領域７の屈
折率の差が、素子の使用温度範囲内、より望ましくは、
図２中の上側のグラフに示すように、素子使用温度であ
る２５°Ｃ乃至７０°Ｃの中央値４５°Ｃ近辺におい
て、極小値をとればよい。このとき、Ｓ偏光回折効率
は、図２中の下側のグラフに示すように、極小値をと
る。このＳ偏光回折効率の極小値は、１％以下となるよ
うにするとよい。
【００５８】そして、この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」
回折光学素子においては、Ｓ偏光光に対する回折効率
は、素子の使用温度範囲である２５°Ｃ乃至７０°Ｃの
範囲内において、常に１％以下であることが望ましい。
回折光学素子においては、Ｓ偏光光に対する回折効率
は、素子の使用温度範囲である２５°Ｃ乃至７０°Ｃの
範囲内において、常に１％以下であることが望ましい。
【００５９】なお、素子使用温度としては、この回折光
学素子を用いて後述するような画像表示装置を構成した
場合において、室温２３°Ｃにおいて実測した結果で
は、空間光変調素子である液晶パネル付近において、室
温より１７．３°Ｃ上昇して４０．３°Ｃ、光源となる
ランプ付近において、室温より２７．４°Ｃ上昇して５
０．４°Ｃであった。
学素子を用いて後述するような画像表示装置を構成した
場合において、室温２３°Ｃにおいて実測した結果で
は、空間光変調素子である液晶パネル付近において、室
温より１７．３°Ｃ上昇して４０．３°Ｃ、光源となる
ランプ付近において、室温より２７．４°Ｃ上昇して５
０．４°Ｃであった。
【００６０】また、液晶領域７のＳ偏光光に対する屈折
率変化の温度依存性を実測した結果においては、図５に
示すように、室温を２０°Ｃとして、素子温度が室温よ
り６０°Ｃ上昇した８０°において、屈折率は０．００
３の変化、素子温度が室温より８０°Ｃ上昇した１００
°において、屈折率は０．００８の変化を示した。この
変化を高分子領域６のＳ偏光光に対する屈折率変化と比
較すると、図６に示すように、素子温度が室温より６０
°Ｃ上昇した８０°において、屈折率の変化量は、８倍
乃至９倍に達していることがわかる。
率変化の温度依存性を実測した結果においては、図５に
示すように、室温を２０°Ｃとして、素子温度が室温よ
り６０°Ｃ上昇した８０°において、屈折率は０．００
３の変化、素子温度が室温より８０°Ｃ上昇した１００
°において、屈折率は０．００８の変化を示した。この
変化を高分子領域６のＳ偏光光に対する屈折率変化と比
較すると、図６に示すように、素子温度が室温より６０
°Ｃ上昇した８０°において、屈折率の変化量は、８倍
乃至９倍に達していることがわかる。
【００６１】このような特徴を有する偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子を実現するためには、例えば、
使用する高分子材料の重合後の屈折率、または、屈折率
の温度依存性を調整する、液晶と高分子の相分離度を調
整する、液晶分子の常光線屈折率や異常光線屈折率を調
整する、あるいは、液晶ドロップレットと高分子間の相
互作用力を調整するなどの方法がある。
ＰＤＬＣ」回折光学素子を実現するためには、例えば、
使用する高分子材料の重合後の屈折率、または、屈折率
の温度依存性を調整する、液晶と高分子の相分離度を調
整する、液晶分子の常光線屈折率や異常光線屈折率を調
整する、あるいは、液晶ドロップレットと高分子間の相
互作用力を調整するなどの方法がある。
【００６２】上述の実施の形態においては、液晶領域７
に存在する正の光学異方性を有する液晶分子が、光学軸
を干渉縞に対して垂直として配向されている場合を中心
として説明しているが、本発明は、液晶分子が光学軸を
干渉縞に平行として配向されている場合についても、あ
るいは、液晶分子が負の光学異方性を有する場合につて
いも、適用可能である。
に存在する正の光学異方性を有する液晶分子が、光学軸
を干渉縞に対して垂直として配向されている場合を中心
として説明しているが、本発明は、液晶分子が光学軸を
干渉縞に平行として配向されている場合についても、あ
るいは、液晶分子が負の光学異方性を有する場合につて
いも、適用可能である。
【００６３】さらに、本発明は、必ずしも上述のような
液晶材料及び高分子材料を含む構成でなくとも、屈折率
異方性及び屈折率の温度依存性が異なる２つの領域が交
互に配列された構造の屈折率変調型回折光学素子であれ
ば、適用可能である。
液晶材料及び高分子材料を含む構成でなくとも、屈折率
異方性及び屈折率の温度依存性が異なる２つの領域が交
互に配列された構造の屈折率変調型回折光学素子であれ
ば、適用可能である。
【００６４】〔回折光学素子の実施例１〕以下、本発明
に係る回折光学素子について、具体的な実施例を示す。
なお、「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料の混合物は、可視光の中で
重合反応を始めないように、暗室中で材料の混合を行な
った。
に係る回折光学素子について、具体的な実施例を示す。
なお、「Ｈ−ＰＤＬＣ」材料の混合物は、可視光の中で
重合反応を始めないように、暗室中で材料の混合を行な
った。
【００６５】チッソ（株）社製、シアノビフェニル系液
晶「ＳＹ１０１８ＸＸ」（商品名）を約４０ｗｔ％、光
重合性３官能基モノマとして、束亜合成（株）社製「ア
ロニックスＭ−３０９」（商品名）（化学名：トリメチ
ロールプロパントリアクリレート）（下記〔化５〕）を
約２２ｗｔ％、光重合性２官能基モノマとして、日本化
薬（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ ＨＸ−２２０」（商品
名）（化学名：ε−カプロラクトン変性ヒドロキシピバ
リン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート）（下記
〔化６〕）を約２２ｗｔ％、光重合性単官能基モノマと
して日本化薬（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−１２８
Ｈ」（商品名）（化学名：２−ヒドロキシ−３−フェノ
キシプロピルアクリレート）（下記〔化７〕）を約１６
ｗｔ％、光重合開始剤としてＮ−フェニルグリシン（上
記〔化１〕）を約０．５ｗｔ％、増感色素としてローズ
ベンガル（上記〔化２〕）を約０．５ｗｔ％を秤量し、
混合を行なった。
晶「ＳＹ１０１８ＸＸ」（商品名）を約４０ｗｔ％、光
重合性３官能基モノマとして、束亜合成（株）社製「ア
ロニックスＭ−３０９」（商品名）（化学名：トリメチ
ロールプロパントリアクリレート）（下記〔化５〕）を
約２２ｗｔ％、光重合性２官能基モノマとして、日本化
薬（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ ＨＸ−２２０」（商品
名）（化学名：ε−カプロラクトン変性ヒドロキシピバ
リン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート）（下記
〔化６〕）を約２２ｗｔ％、光重合性単官能基モノマと
して日本化薬（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−１２８
Ｈ」（商品名）（化学名：２−ヒドロキシ−３−フェノ
キシプロピルアクリレート）（下記〔化７〕）を約１６
ｗｔ％、光重合開始剤としてＮ−フェニルグリシン（上
記〔化１〕）を約０．５ｗｔ％、増感色素としてローズ
ベンガル（上記〔化２〕）を約０．５ｗｔ％を秤量し、
混合を行なった。
【００６６】
【化５】
【００６７】
【化６】
【００６８】
【化７】
【００６９】これらの混合には、撹絆機及び超音波を用
いて行なった。この混合物を、約５μｍのギャップをも
って対向させたガラス基板の間に充填した。ギャップの
維持には、ガラス、または、プラスチックからなるスペ
ーサビーズを用いた。ガラス基板上には、応力緩衝層と
して、ポリイミド膜を膜厚３０ｎｍにて形成した。
いて行なった。この混合物を、約５μｍのギャップをも
って対向させたガラス基板の間に充填した。ギャップの
維持には、ガラス、または、プラスチックからなるスペ
ーサビーズを用いた。ガラス基板上には、応力緩衝層と
して、ポリイミド膜を膜厚３０ｎｍにて形成した。
【００７０】そして、波長５３２ｎｍのＳＨＧレーザを
用いて、ガラス基板の同じ面方向から、２光束ホログラ
フィック露光を行ない、干渉縞の形成を行なった。ホロ
グラフィック露光は、振動による揺らぎを防ぐために、
レーザの強度を強くして、できるだけ短時間で露光を行
った。
用いて、ガラス基板の同じ面方向から、２光束ホログラ
フィック露光を行ない、干渉縞の形成を行なった。ホロ
グラフィック露光は、振動による揺らぎを防ぐために、
レーザの強度を強くして、できるだけ短時間で露光を行
った。
【００７１】レーザ露光を行なったサンプルには、高圧
水銀灯を光源として紫外線を照射し、高分子の未重合部
分を硬化させた。以上の工程により、セル内部で屈折率
が周期的に変化する「Ｈ−ＰＤＬＣ」を得た。
水銀灯を光源として紫外線を照射し、高分子の未重合部
分を硬化させた。以上の工程により、セル内部で屈折率
が周期的に変化する「Ｈ−ＰＤＬＣ」を得た。
【００７２】光重合性２官能基モノマは、「ＨＸ−２２
０」の代わりに、日本化薬（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ
ＭＡＮＤＡ」（商品名）（化学名：ヒドロキシピバリ
ン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート）（下記
〔化８〕）を用いてもよい。
０」の代わりに、日本化薬（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ
ＭＡＮＤＡ」（商品名）（化学名：ヒドロキシピバリ
ン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート）（下記
〔化８〕）を用いてもよい。
【００７３】
【化８】
【００７４】次に、波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ
を用いて回折効率の測定を行なった。回折効率は、回折
光の強度が最も高い角度で測定を行ない、回折効率の値
は、次式によって計算した。 〔回折効率〕＝（〔回折光の強度Id〕／〔入射光の強度
Ii〕）×１００（％） 測定結果は、Ｐ偏光の回折効率が約８０％、Ｓ偏光の回
折効率が０．２％であった。偏光分離度は、Ｐ偏光回折
効率とＳ偏光の回折効率の比であるから、４００以上と
なっていることがわかる。
を用いて回折効率の測定を行なった。回折効率は、回折
光の強度が最も高い角度で測定を行ない、回折効率の値
は、次式によって計算した。 〔回折効率〕＝（〔回折光の強度Id〕／〔入射光の強度
Ii〕）×１００（％） 測定結果は、Ｐ偏光の回折効率が約８０％、Ｓ偏光の回
折効率が０．２％であった。偏光分離度は、Ｐ偏光回折
効率とＳ偏光の回折効率の比であるから、４００以上と
なっていることがわかる。
【００７５】さらに、ポリイミドを塗布してラビングを
行なったガラス基板に、混合した材料を充填して「Ｈ−
ＰＤＬＣ」を作成することにより、液晶の配向を制御す
ることができ、偏光分離度を高めることができた。
行なったガラス基板に、混合した材料を充填して「Ｈ−
ＰＤＬＣ」を作成することにより、液晶の配向を制御す
ることができ、偏光分離度を高めることができた。
【００７６】〔実施例２〕次に、チッソ（株）社製「シ
アノビフェニル系液晶ＳＹ１０１８ＸＸ」（商品名）を
約４０ｗｔ％、光重合性３官能基モノマとして、東亜合
成株式会社アロニックス「Ｍ−３０９」（商品名）（化
学名：トリメチロールプロパントリアクリレート）を約
２５ｗｔ％、光重合性２官能基モノマとして、日本化薬
（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ ＨＸ−２２０」（商品
名）（化学名：ε−カプロラクトン変性ヒドロキシピバ
リン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート）を約２
５ｗｔ％、光重合性単官能基モノマとして「Ｎ−ビニル
−ピロリジノン」（下記〔化９〕）を約１０ｗｔ％、光
重合開始剤としてＮ−フェニルグリシンを約０．５ｗｔ
％、増感色素としてローズベンガルを約０．５ｗｔ％を
秤量し、混合を行なった。
アノビフェニル系液晶ＳＹ１０１８ＸＸ」（商品名）を
約４０ｗｔ％、光重合性３官能基モノマとして、東亜合
成株式会社アロニックス「Ｍ−３０９」（商品名）（化
学名：トリメチロールプロパントリアクリレート）を約
２５ｗｔ％、光重合性２官能基モノマとして、日本化薬
（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ ＨＸ−２２０」（商品
名）（化学名：ε−カプロラクトン変性ヒドロキシピバ
リン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート）を約２
５ｗｔ％、光重合性単官能基モノマとして「Ｎ−ビニル
−ピロリジノン」（下記〔化９〕）を約１０ｗｔ％、光
重合開始剤としてＮ−フェニルグリシンを約０．５ｗｔ
％、増感色素としてローズベンガルを約０．５ｗｔ％を
秤量し、混合を行なった。
【００７７】
【化９】
【００７８】これらの混合には、撹絆機及び超音波を用
いて行なった。この混合物を、約５μｍのギャップをも
って対向させたガラス基板の間に充填した。ギャップの
維持には、ガラス、または、プラスチックからなるスペ
ーサビーズを用いた。ガラス基板上には、応力緩衝層と
して、ポリイミド膜を膜厚３０ｎｍにて形成した。
いて行なった。この混合物を、約５μｍのギャップをも
って対向させたガラス基板の間に充填した。ギャップの
維持には、ガラス、または、プラスチックからなるスペ
ーサビーズを用いた。ガラス基板上には、応力緩衝層と
して、ポリイミド膜を膜厚３０ｎｍにて形成した。
【００７９】そして、波長５３２ｎｍのＳＨＧレーザを
用いて、ガラス基板の同じ面方向から、２光束ホログラ
フィック露光を行ない、干渉縞の形成を行なった。ホロ
グラフィック露光は、振動による揺らぎを防ぐために、
レーザの強度を強くして、できるだけ短時間で露光を行
った。
用いて、ガラス基板の同じ面方向から、２光束ホログラ
フィック露光を行ない、干渉縞の形成を行なった。ホロ
グラフィック露光は、振動による揺らぎを防ぐために、
レーザの強度を強くして、できるだけ短時間で露光を行
った。
【００８０】レーザ露光を行なったサンプルには、高圧
水銀灯を光源として紫外線を照射し、高分子の未重合部
分を硬化させた。以上の工程により、セル内部で屈折率
が周期的に変化する「Ｈ−ＰＤＬＣ」を得た。
水銀灯を光源として紫外線を照射し、高分子の未重合部
分を硬化させた。以上の工程により、セル内部で屈折率
が周期的に変化する「Ｈ−ＰＤＬＣ」を得た。
【００８１】光重合性２官能基モノマは、「ＨＸ−２２
０」の代わりに、日本化薬（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ
ＭＡＮＤＡ」（商品名）（化学名：ヒドロキシピバリ
ン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート）（上記
〔化８〕）を用いてもよい。
０」の代わりに、日本化薬（株）社製「ＫＡＹＡＲＡＤ
ＭＡＮＤＡ」（商品名）（化学名：ヒドロキシピバリ
ン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート）（上記
〔化８〕）を用いてもよい。
【００８２】光重合開始材及び増感色素の組み合わせ
は、ローズベンガル及びＮ−フェニルグリシンの組み合
わせに限らず、露光を行なう波長に適した材料の組み合
わせを使用することができる。例えば、波長４５７ｎｍ
のＳＨＧレーザ光を露光に使用する場合には、光重合開
始剤としては、Ｎ−フェニルグリシン、または、みどり
化学（株）社製「ＴＡＺ−１０１」（商品名）（化学
名：２，４，６トリス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリ
アジン（上記〔化３〕）、増感色素としては、みどり化
学（株）社製「ＢＣ」（商品名）（化学名：３，３´−
カルボニル−ビス（７−ジエチルアミノクマリン（上記
〔化４〕））の組み合わせを使用した。
は、ローズベンガル及びＮ−フェニルグリシンの組み合
わせに限らず、露光を行なう波長に適した材料の組み合
わせを使用することができる。例えば、波長４５７ｎｍ
のＳＨＧレーザ光を露光に使用する場合には、光重合開
始剤としては、Ｎ−フェニルグリシン、または、みどり
化学（株）社製「ＴＡＺ−１０１」（商品名）（化学
名：２，４，６トリス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリ
アジン（上記〔化３〕）、増感色素としては、みどり化
学（株）社製「ＢＣ」（商品名）（化学名：３，３´−
カルボニル−ビス（７−ジエチルアミノクマリン（上記
〔化４〕））の組み合わせを使用した。
【００８３】次に、波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ
を用いて回折効率の測定を行なった。回折効率は、回折
光の強度が最も高い角度で測定を行ない、回折効率の値
は、次式によって計算した。 〔回折効率〕＝（〔回折光の強度Id〕／〔入射光の強度
Ii〕）×１００（％） 測定結果は、Ｐ偏光の回折効率が約７０％、Ｓ偏光の回
折効率が０．３％であった。偏光分離度は、Ｐ偏光回折
効率とＳ偏光の回折効率の比であるから、２００以上と
なっていることがわかる。
を用いて回折効率の測定を行なった。回折効率は、回折
光の強度が最も高い角度で測定を行ない、回折効率の値
は、次式によって計算した。 〔回折効率〕＝（〔回折光の強度Id〕／〔入射光の強度
Ii〕）×１００（％） 測定結果は、Ｐ偏光の回折効率が約７０％、Ｓ偏光の回
折効率が０．３％であった。偏光分離度は、Ｐ偏光回折
効率とＳ偏光の回折効率の比であるから、２００以上と
なっていることがわかる。
【００８４】さらに、ポリイミドを塗布してラビングを
行なったガラス基板に、混合した材料を充填して「Ｈ−
ＰＤＬＣ」を作成することにより、液晶の配向を制御す
ることができ、偏光分離度を高めることができた。
行なったガラス基板に、混合した材料を充填して「Ｈ−
ＰＤＬＣ」を作成することにより、液晶の配向を制御す
ることができ、偏光分離度を高めることができた。
【００８５】〔画像表示装置の実施の形態（第１乃至第
３の実施の形態）〕以下、上述の偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子及び反射型画像表示素子を有して構
成される画像表示装置の第１の実施の形態について、図
７を参照して説明する。この画像表示装置においては、
上述した「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３に、反射型空間光変
調素子となる反射型ＦＬＣ液晶パネル１０が、界面１１
において光学的に密着されて配設されている。
３の実施の形態）〕以下、上述の偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子及び反射型画像表示素子を有して構
成される画像表示装置の第１の実施の形態について、図
７を参照して説明する。この画像表示装置においては、
上述した「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３に、反射型空間光変
調素子となる反射型ＦＬＣ液晶パネル１０が、界面１１
において光学的に密着されて配設されている。
【００８６】この画像表示装置において、空間光変調素
子は、この空間光変調素子において反射される光を変調
する反射型空間光変調素子であって、入射光の偏光状態
を変調する偏光変調型空間光変調素子であり、例えば、
入射直線偏光の偏光方向を回転して反射するものであ
る。
子は、この空間光変調素子において反射される光を変調
する反射型空間光変調素子であって、入射光の偏光状態
を変調する偏光変調型空間光変調素子であり、例えば、
入射直線偏光の偏光方向を回転して反射するものであ
る。
【００８７】反射型ＦＬＣ液晶パネル１０は、一対のガ
ラス基板１２，１５間にＦＬＣ層（液晶層）１３が封入
されて構成されている。この実施の形態における「Ｈ−
ＰＤＬＣ」パネル３は、図７に示すように、入射角０°
の物体光４と、入射角θin-airの参照光５によって製造
されたものである。このときの干渉縞の傾き角θintを
求める。
ラス基板１２，１５間にＦＬＣ層（液晶層）１３が封入
されて構成されている。この実施の形態における「Ｈ−
ＰＤＬＣ」パネル３は、図７に示すように、入射角０°
の物体光４と、入射角θin-airの参照光５によって製造
されたものである。このときの干渉縞の傾き角θintを
求める。
【００８８】いま、仮定としてガラス基板１の屈折率を
ｎgla、「ＰＤＬＣ」の平均屈折率も簡単のために同じ
くｎglaとすると、以下の式が成立する。
ｎgla、「ＰＤＬＣ」の平均屈折率も簡単のために同じ
くｎglaとすると、以下の式が成立する。
【００８９】
ｎgla・sin（θin-med）＝sin（θin-air）
（∵θin-med ：媒質中での入射角）
この式において、ｎgla＝１．５、θin-air＝６０°と
すると、θin-med＝３５．３°となる。これより、干渉
縞の傾き角θintは、以下の式より、 θint＝θin-med／２＝１７．７° となる。
すると、θin-med＝３５．３°となる。これより、干渉
縞の傾き角θintは、以下の式より、 θint＝θin-med／２＝１７．７° となる。
【００９０】次に、この画像表示装置の動作原理を説明
する。まず、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分両方を含む再生光
５が入射角θin-airで「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３のガラ
ス基板１より入射する。ガラス基板１で屈折された入射
光は、続いてホログラム層９に、入射角θin-medにて入
射する。
する。まず、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分両方を含む再生光
５が入射角θin-airで「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３のガラ
ス基板１より入射する。ガラス基板１で屈折された入射
光は、続いてホログラム層９に、入射角θin-medにて入
射する。
【００９１】このとき、このホログラム層９において
は、Ｐ偏光成分は、回折されて、反射型ＦＬＣ液晶パネ
ル１０に対して略々垂直に入射光５１として入射する。
そして、このＰ偏光成分は、アルミ反射面１４で反射さ
れ、ＦＬＣ層１３を往復することにより変調され、ホロ
グラム層９に再入射する。このとき、Ｐ偏光成分は、ホ
ログラム層９において再び回折されて射出光５３として
再生光５の逆方向に戻り、Ｓ偏光成分は、ホログラム層
９にて回折されることなく、射出光５２として「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」パネル３から垂直に射出する。
は、Ｐ偏光成分は、回折されて、反射型ＦＬＣ液晶パネ
ル１０に対して略々垂直に入射光５１として入射する。
そして、このＰ偏光成分は、アルミ反射面１４で反射さ
れ、ＦＬＣ層１３を往復することにより変調され、ホロ
グラム層９に再入射する。このとき、Ｐ偏光成分は、ホ
ログラム層９において再び回折されて射出光５３として
再生光５の逆方向に戻り、Ｓ偏光成分は、ホログラム層
９にて回折されることなく、射出光５２として「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」パネル３から垂直に射出する。
【００９２】一方、再生光５のＳ偏光成分は、「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」パネル３のホログラム層９にて回折されること
なく、そのままθin-medの入射角にて反射型ＦＬＣ液晶
パネル１０に入射する。このとき、Ｓ偏光成分は、反射
型ＦＬＣ液晶パネル１０のＦＬＣ層１３を通過すること
により偏光状態の変調を受けるが、アルミ反射面１４で
反射された反射光５４は、ホログラム層９が厚いホログ
ラムであるため回折条件に合致せず、Ｓ偏光成分はもち
ろんＰ偏光成分もほとんど回折されることなく「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」パネル３を透過していく。たとえＦＬＣ層１３
での変調により生じたＰ偏光成分の一部がホログラム層
９で回折されたとしても、反射光５４の射出方向を射出
光５２との射出方向に対して十分に異なった方向として
おくか、または、射出光５２の光路中に射出光５２が主
に有する偏光成分を選択的に透過させる偏光板を設置す
ることにより、これら反射光５４と射出光５２とを分離
することができる。
ＤＬＣ」パネル３のホログラム層９にて回折されること
なく、そのままθin-medの入射角にて反射型ＦＬＣ液晶
パネル１０に入射する。このとき、Ｓ偏光成分は、反射
型ＦＬＣ液晶パネル１０のＦＬＣ層１３を通過すること
により偏光状態の変調を受けるが、アルミ反射面１４で
反射された反射光５４は、ホログラム層９が厚いホログ
ラムであるため回折条件に合致せず、Ｓ偏光成分はもち
ろんＰ偏光成分もほとんど回折されることなく「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」パネル３を透過していく。たとえＦＬＣ層１３
での変調により生じたＰ偏光成分の一部がホログラム層
９で回折されたとしても、反射光５４の射出方向を射出
光５２との射出方向に対して十分に異なった方向として
おくか、または、射出光５２の光路中に射出光５２が主
に有する偏光成分を選択的に透過させる偏光板を設置す
ることにより、これら反射光５４と射出光５２とを分離
することができる。
【００９３】すなわち、この画像表示装置においては、
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子は、照明光学
系により、照明光受光面の法線に対して３０°以上９０
°未満の入射角で照明光が入射され、照明光のＰ偏光成
分もしくはＳ偏光成分を回折させて反射型空間光変調素
子に向けて出射するとともに、この反射型空間光変調素
子により位相変調されて再入射する照明光のうち、１回
目の入射において回折される偏光成分の偏光方向に直交
する偏光方向である偏光成分に対する回折効率が１０％
以下であることにより、この偏光成分を７０％以上透過
させるものである。
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子は、照明光学
系により、照明光受光面の法線に対して３０°以上９０
°未満の入射角で照明光が入射され、照明光のＰ偏光成
分もしくはＳ偏光成分を回折させて反射型空間光変調素
子に向けて出射するとともに、この反射型空間光変調素
子により位相変調されて再入射する照明光のうち、１回
目の入射において回折される偏光成分の偏光方向に直交
する偏光方向である偏光成分に対する回折効率が１０％
以下であることにより、この偏光成分を７０％以上透過
させるものである。
【００９４】ここで、「厚いホログラム」について説明
する。「厚いホログラム」の定義は、次に示すＱ値が１
０以上であることとする（参考図書：辻内順平著「ホロ
グラフィー」（裳華房））。Ｑ値は、以下の式により定
義される。
する。「厚いホログラム」の定義は、次に示すＱ値が１
０以上であることとする（参考図書：辻内順平著「ホロ
グラフィー」（裳華房））。Ｑ値は、以下の式により定
義される。
【００９５】Ｑ＝２πλｔ／（ｎΛ２）
（∵λ：再生波長）
（∵ｔ：ホログラム層の厚さ）
（∵ｎ：ホログラム層の平均屈折率）
（∵Λ：干渉縞のピッチ）
そして、干渉縞のピッチΛは、以下のようにして決ま
る。
る。
【００９６】
Λ＝λｃ／｜２sin｛（θｓ−θｒ）／２｝｜
（∵λｃ：製造波長）
（∵θｓ：物体光の入射角）
（∵θｒ：参照光の入射角）
仮に、λｃ＝０．５５μｍ、θｓ＝６０°、θｒ＝０
°、λ＝０．５５μｍ、ｔ＝５μｍ、ｎ＝１．５とする
と、干渉縞のピッチΛ＝０．５５μｍ、Ｑ＝３８．１と
なり、厚いホログラムの定義にあてはまる。
°、λ＝０．５５μｍ、ｔ＝５μｍ、ｎ＝１．５とする
と、干渉縞のピッチΛ＝０．５５μｍ、Ｑ＝３８．１と
なり、厚いホログラムの定義にあてはまる。
【００９７】厚いホログラムは、回折効率が高いが、製
造のときの使用波長、物体光、参照光の入射角などの構
成から、再生光の条件がはずれると回折効率が急激に低
下するという特徴をもつ。つまり、ある再生波長におい
て、回折効率のピークを与える入射角から再生光の入射
角が大きくはずれると、回折効果を現さないということ
になる。そのため、前述のように反射光５４は、たとえ
Ｐ偏光成分であっても、ホログラム層９にて回折されに
くくなる。
造のときの使用波長、物体光、参照光の入射角などの構
成から、再生光の条件がはずれると回折効率が急激に低
下するという特徴をもつ。つまり、ある再生波長におい
て、回折効率のピークを与える入射角から再生光の入射
角が大きくはずれると、回折効果を現さないということ
になる。そのため、前述のように反射光５４は、たとえ
Ｐ偏光成分であっても、ホログラム層９にて回折されに
くくなる。
【００９８】本発明における偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子は、高い回折効率を目的として干渉縞
のピッチΛを小さくするために、ベンド角｜θｓ−θｒ
｜を３０°以上に設定することを特徴としている。ただ
し、ベンド角が大きすぎる（例えば、８０°以上であ
る）と、回折効果を発生する波長帯域及び入射角度範囲
が小さくなり、光利用効率が低下してしまう。
Ｃ」回折光学素子は、高い回折効率を目的として干渉縞
のピッチΛを小さくするために、ベンド角｜θｓ−θｒ
｜を３０°以上に設定することを特徴としている。ただ
し、ベンド角が大きすぎる（例えば、８０°以上であ
る）と、回折効果を発生する波長帯域及び入射角度範囲
が小さくなり、光利用効率が低下してしまう。
【００９９】実際の画像表示においては、画素ごとに反
射型ＦＬＣ液晶パネル１０のＦＬＣ層１３が制御され反
射光の偏光状態が変調されるため、主にＳ偏光成分を有
する射出光５２により画像表示が可能となる。
射型ＦＬＣ液晶パネル１０のＦＬＣ層１３が制御され反
射光の偏光状態が変調されるため、主にＳ偏光成分を有
する射出光５２により画像表示が可能となる。
【０１００】ここで、「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３への再
生光入射角θin-airとホログラム層９への入射角θin-m
edについて考える。両者の関係は、上述したように、 ｎgla・sin（θin-med）＝sin（θin-air） となっている。ここで、両者の変化率を見てみると、例
えば、ｎgla＝１．５として、θin-airが５５°から６
５°まで１０°変化するとき、θin-medは、３３．１°
から３７．２°と４．１°の変化にとどまる。θin-air
が６５°から７５°まで１０°変わる場合には、θin-m
edは、３７．２°から４０．１°と２．９°の変化とな
る。これは、sin関数の変化率の大きいところを、ある
倍率（この場合、ｎglaの逆数）をかけることにより変
化率の小さいところに移動することに他ならない。そし
て、このことは、「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３の回折効率
の再生光入射角依存性による均一性の劣化及び回折効率
の低下を低減することができることを意味している。
生光入射角θin-airとホログラム層９への入射角θin-m
edについて考える。両者の関係は、上述したように、 ｎgla・sin（θin-med）＝sin（θin-air） となっている。ここで、両者の変化率を見てみると、例
えば、ｎgla＝１．５として、θin-airが５５°から６
５°まで１０°変化するとき、θin-medは、３３．１°
から３７．２°と４．１°の変化にとどまる。θin-air
が６５°から７５°まで１０°変わる場合には、θin-m
edは、３７．２°から４０．１°と２．９°の変化とな
る。これは、sin関数の変化率の大きいところを、ある
倍率（この場合、ｎglaの逆数）をかけることにより変
化率の小さいところに移動することに他ならない。そし
て、このことは、「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３の回折効率
の再生光入射角依存性による均一性の劣化及び回折効率
の低下を低減することができることを意味している。
【０１０１】また、このθin-medのθin-airに対する変
化率は、ｎglaが大きい程小さくできる。例えば、ｎgla
＝１．７３の場合、θin-airが５５°から６５°まで変
化するとき、θin-medは、２８．３°から３１．６°と
３．３°の変化にとどまる。ただし、「Ｈ−ＰＤＬＣ」
パネル３への再生光入射角θin-airが、あまりに大きく
（例えば、７５°以上と）なると、Ｓ偏光光のみなら
ず、Ｐ偏光光の表面反射率も大きくなっていき、これを
反射防止膜などで小さく抑えることが難しくなってく
る。
化率は、ｎglaが大きい程小さくできる。例えば、ｎgla
＝１．７３の場合、θin-airが５５°から６５°まで変
化するとき、θin-medは、２８．３°から３１．６°と
３．３°の変化にとどまる。ただし、「Ｈ−ＰＤＬＣ」
パネル３への再生光入射角θin-airが、あまりに大きく
（例えば、７５°以上と）なると、Ｓ偏光光のみなら
ず、Ｐ偏光光の表面反射率も大きくなっていき、これを
反射防止膜などで小さく抑えることが難しくなってく
る。
【０１０２】そこで、「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３への再
生光入射角θin-airが７５°を越えるような場合には、
図８（第２の実施の形態）に示すように、カッブリング
プリズム１９を用いることが有効となる。ただし、この
場合には、「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３への再生光入射角
θin-airと、ホログラム層９への再生光入射角θin-med
とが等しくなり、ホログラム層９自体が比較的広い許容
入射角度範囲を持たない場合には、光利用効率が低下し
てしまう。
生光入射角θin-airが７５°を越えるような場合には、
図８（第２の実施の形態）に示すように、カッブリング
プリズム１９を用いることが有効となる。ただし、この
場合には、「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル３への再生光入射角
θin-airと、ホログラム層９への再生光入射角θin-med
とが等しくなり、ホログラム層９自体が比較的広い許容
入射角度範囲を持たない場合には、光利用効率が低下し
てしまう。
【０１０３】この反射型画像表示素子は、カップリング
プリズム１９を用いると仮定した場合に、回折光を略々
垂直に反射型空間光変調素子に入射させるときに、ベン
ド角が３０°以上となる偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子への入射角、すなわち、３０°を最低入射角
として規定している。
プリズム１９を用いると仮定した場合に、回折光を略々
垂直に反射型空間光変調素子に入射させるときに、ベン
ド角が３０°以上となる偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子への入射角、すなわち、３０°を最低入射角
として規定している。
【０１０４】高帯域の再生光に対して高い回折効率を維
持するためには、図９（第３の実施の形態）に示すよう
に、複数の偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３
Ｒ、３Ｇ、３Ｂを積層し、反射型空間光変調素子１０を
照明する照明光の波長帯域を複数に分け、それぞれの帯
域を１つの偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子で
回折させるようにする。
持するためには、図９（第３の実施の形態）に示すよう
に、複数の偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３
Ｒ、３Ｇ、３Ｂを積層し、反射型空間光変調素子１０を
照明する照明光の波長帯域を複数に分け、それぞれの帯
域を１つの偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子で
回折させるようにする。
【０１０５】この実施の形態の場合には、３層構造とな
っているが、これ以上でも、または、２層構成でもよ
い。また、入射角度範囲の大きい再生光に対して高い回
折効率を維持するためには、入射角度の受容範囲の異な
る複数の偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子を積
層し、それぞれの入射角度範囲を１つの偏光選択性ホロ
グラム光学素予により主に回折させるようにすればよ
い。
っているが、これ以上でも、または、２層構成でもよ
い。また、入射角度範囲の大きい再生光に対して高い回
折効率を維持するためには、入射角度の受容範囲の異な
る複数の偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子を積
層し、それぞれの入射角度範囲を１つの偏光選択性ホロ
グラム光学素予により主に回折させるようにすればよ
い。
【０１０６】〔投射型画像表示装置に関する実施の形態
（第４の実施の形態）〕上述したような偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子及び反射型空間光変調素子を
備えた投射型の画像表示装置の実施の形態について説明
する。
（第４の実施の形態）〕上述したような偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子及び反射型空間光変調素子を
備えた投射型の画像表示装置の実施の形態について説明
する。
【０１０７】本発明に係る画像表示装置の第４の実施の
形態として、図１０に示すように、反射型空間光変調素
子として反射型ＦＬＣパネルを用いて、カラー投射型画
像表示装置を構成することができる。この画像表示装置
においては、照明光源２０より放射される照明光は、光
束断面形状の補正、強度の均一化、発散角制御などの機
能を有する照明光学系２１に入射する。照明光学系２１
は、図示しない偏光変換手段を有しており、この実施の
形態の場合、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３への入射光がＰ偏光光となるように、照明光のＳ偏光
成分の偏光方位を９０°回転させることによりＰ偏光光
に変換して、光利用効率を向上させている。照明光学系
２１を通過した照明光は、カラーホイール２２を通過
し、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２
３へ入射する。カラーホイール２２は、照明光源２０よ
り放射される白色光を、赤色光、緑色光、青色光のスペ
クトル成分に時分割するもので、これにより、単板の反
射型ＦＬＣパネル１０を用いて、いわゆる「フィールド
シーケンシャルカラー手法」により、カラー表示が可能
となる。
形態として、図１０に示すように、反射型空間光変調素
子として反射型ＦＬＣパネルを用いて、カラー投射型画
像表示装置を構成することができる。この画像表示装置
においては、照明光源２０より放射される照明光は、光
束断面形状の補正、強度の均一化、発散角制御などの機
能を有する照明光学系２１に入射する。照明光学系２１
は、図示しない偏光変換手段を有しており、この実施の
形態の場合、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３への入射光がＰ偏光光となるように、照明光のＳ偏光
成分の偏光方位を９０°回転させることによりＰ偏光光
に変換して、光利用効率を向上させている。照明光学系
２１を通過した照明光は、カラーホイール２２を通過
し、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２
３へ入射する。カラーホイール２２は、照明光源２０よ
り放射される白色光を、赤色光、緑色光、青色光のスペ
クトル成分に時分割するもので、これにより、単板の反
射型ＦＬＣパネル１０を用いて、いわゆる「フィールド
シーケンシャルカラー手法」により、カラー表示が可能
となる。
【０１０８】補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３へ入射した照明光は、ここで、Ｐ偏光成分の
みが回折されて射出角約６０°で射出される。Ｓ偏光成
分は、回折されることなく、補正用偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子２３を直進して透過する。補正用
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３において
回折されるＰ偏光成分を主とする照明光は、続いて、偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射する。
学素子２３へ入射した照明光は、ここで、Ｐ偏光成分の
みが回折されて射出角約６０°で射出される。Ｓ偏光成
分は、回折されることなく、補正用偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子２３を直進して透過する。補正用
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３において
回折されるＰ偏光成分を主とする照明光は、続いて、偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射する。
【０１０９】ここで、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子３とは、同一の構成のものを用いており、し
かも互いに平行に配置されている。そのため、偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への照明光の入射角
は、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２
３からの照明光の射出角に等しい。
Ｃ」回折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子３とは、同一の構成のものを用いており、し
かも互いに平行に配置されている。そのため、偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への照明光の入射角
は、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２
３からの照明光の射出角に等しい。
【０１１０】これは、以下のような２つの主要なメリッ
トをもたらす。第１に、波長による回折角のばらつきを
相殺できるという点であり、第２に、波長による回折効
率の入射角度依存性の差異を補正するという点である。
トをもたらす。第１に、波長による回折角のばらつきを
相殺できるという点であり、第２に、波長による回折効
率の入射角度依存性の差異を補正するという点である。
【０１１１】第１のメリットについて説明する。ホログ
ラムの干渉縞における入射角θｃと回折角θiとは、次
に示す等式により関係づけられる。
ラムの干渉縞における入射角θｃと回折角θiとは、次
に示す等式により関係づけられる。
【０１１２】（sin｛θs｝−sin｛θｒ｝）／λ＝（sin
｛θi｝−sin｛θc｝）／λc （∵θs：ホログラム製造時の物体光入射角） （∵θｒ：ホログラム製造時の参照光入射角） （∵λ ：ホログラム製造波長） （∵λｃ：再生波長） すなわち、ある特定の干渉縞を有するホログラムの回折
角は、入射光線の波長に依存することになる。そして、
干渉縞ピッチΛが小さいほどその変化率は大きい。な
お、干渉縞ピッチΛは、下記の式に示す関係を有する。
｛θi｝−sin｛θc｝）／λc （∵θs：ホログラム製造時の物体光入射角） （∵θｒ：ホログラム製造時の参照光入射角） （∵λ ：ホログラム製造波長） （∵λｃ：再生波長） すなわち、ある特定の干渉縞を有するホログラムの回折
角は、入射光線の波長に依存することになる。そして、
干渉縞ピッチΛが小さいほどその変化率は大きい。な
お、干渉縞ピッチΛは、下記の式に示す関係を有する。
【０１１３】Λ＝λ／｜sin｛θｓ｝−sin｛θｒ｝｜
例えば、θｓ＝０°、θｒ＝６０°、λ＝５５０ｎｍ、
θｃ＝６０°とすると、λｃが４５０ｎｍから６５０ｎ
ｍまで変化すると、回折角θiは、９°から−９°まで
変化する。これは、波長により反射型空間光変調素子へ
の照明光入射角が異なることを意味する。
θｃ＝６０°とすると、λｃが４５０ｎｍから６５０ｎ
ｍまで変化すると、回折角θiは、９°から−９°まで
変化する。これは、波長により反射型空間光変調素子へ
の照明光入射角が異なることを意味する。
【０１１４】投射型画像表示装置のような実像結像系の
場合、このような照明光入射角の変化による主要な問題
の１つに、光利用効率の低下があげられる。つまり、反
射型空間光変調素子への照明光が拡散してしまい、投射
光学系の集光率が低下してしまうという現象が起こる。
また、虚像表示装置の場合には、観察者の瞳移動に伴い
表示画像の色味が変化してしまうという問題につなが
る。これらの問題は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子３の回折許容スペクトル幅を小さくして、波長
帯域別に複数の偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素
子３を用意することで抑制することが可能である。
場合、このような照明光入射角の変化による主要な問題
の１つに、光利用効率の低下があげられる。つまり、反
射型空間光変調素子への照明光が拡散してしまい、投射
光学系の集光率が低下してしまうという現象が起こる。
また、虚像表示装置の場合には、観察者の瞳移動に伴い
表示画像の色味が変化してしまうという問題につなが
る。これらの問題は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子３の回折許容スペクトル幅を小さくして、波長
帯域別に複数の偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素
子３を用意することで抑制することが可能である。
【０１１５】ただし、照明光を波長帯域別に限りなく小
さく分割することは現実的ではなく、したがって、完全
に回折角の波長依存性をなくすことは難しい。そこで、
２つの同等の性能を有する偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」
回折光学素子３，２３を用いてこれを補正することとし
たものである。
さく分割することは現実的ではなく、したがって、完全
に回折角の波長依存性をなくすことは難しい。そこで、
２つの同等の性能を有する偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」
回折光学素子３，２３を用いてこれを補正することとし
たものである。
【０１１６】偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３により回折されて反射型空間光変調素子１０に入射し
たＳ偏光の照明光は、この反射型空間光変調素子１０に
より位相が変調され、再び偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」
回折光学素子３を透過し、Ｓ偏光光のみを選択的に透過
する偏光板２４を通して、投射光学系２５に入射する。
この投射光学系２５により、反射型ＦＬＣパネル１０上
に表示される光学像がスクリーン２６上に拡大投影され
る。
３により回折されて反射型空間光変調素子１０に入射し
たＳ偏光の照明光は、この反射型空間光変調素子１０に
より位相が変調され、再び偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」
回折光学素子３を透過し、Ｓ偏光光のみを選択的に透過
する偏光板２４を通して、投射光学系２５に入射する。
この投射光学系２５により、反射型ＦＬＣパネル１０上
に表示される光学像がスクリーン２６上に拡大投影され
る。
【０１１７】一方、Ｐ偏光成分のうち偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子３にて回折されない残りの往路
の照明光は、そのまま偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子３を透過し、反射型空間光変調素子１０のアル
ミ反射面１４にて正反射され、再び図１０中左方向に射
出される。この照明光は、迷光となり、表示画像のコン
トラスト劣化を招く恐れがあるため、光吸収手段２７に
てそのエネルギーが吸収されるようにする。
ＰＤＬＣ」回折光学素子３にて回折されない残りの往路
の照明光は、そのまま偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子３を透過し、反射型空間光変調素子１０のアル
ミ反射面１４にて正反射され、再び図１０中左方向に射
出される。この照明光は、迷光となり、表示画像のコン
トラスト劣化を招く恐れがあるため、光吸収手段２７に
てそのエネルギーが吸収されるようにする。
【０１１８】補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３による入射角の補正について、図１１を参照
して説明する。上述の式より、補正用偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子２３における回折光の射出角θ
i-1は、下記の式で表される。
学素子２３による入射角の補正について、図１１を参照
して説明する。上述の式より、補正用偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子２３における回折光の射出角θ
i-1は、下記の式で表される。
【０１１９】sin（θi-1）＝λｃ／λ（sin｛θｓ｝−s
in｛θｒ｝）＋sin（θｃ） ここで、θｓ＝θｃ＝０°とすると、 sin（θi-1）＝−λｃ／λsin（θｒ） ・・・・式（１） すなわち、再生波長λｃが長いほど、θi-1は大きくな
る。いま、再生波長Ｌ（例えば赤色），Ｍ（例えば緑
色），Ｓ（例えば青色）が、Ｌ＞Ｍ＞Ｓの関係を満たす
とき、それぞれの回折射出角θi-1L，θi-1M，θi-1S
は、以下の関係を満たす。
in｛θｒ｝）＋sin（θｃ） ここで、θｓ＝θｃ＝０°とすると、 sin（θi-1）＝−λｃ／λsin（θｒ） ・・・・式（１） すなわち、再生波長λｃが長いほど、θi-1は大きくな
る。いま、再生波長Ｌ（例えば赤色），Ｍ（例えば緑
色），Ｓ（例えば青色）が、Ｌ＞Ｍ＞Ｓの関係を満たす
とき、それぞれの回折射出角θi-1L，θi-1M，θi-1S
は、以下の関係を満たす。
【０１２０】θi-1L＞θi-1M＞θi-1S
次に、これを補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３と平行に配置された偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３に適応すると、入射角は、θi-1と
なるためその射出角θi-2は、下記の式を満たす。
学素子２３と平行に配置された偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３に適応すると、入射角は、θi-1と
なるためその射出角θi-2は、下記の式を満たす。
【０１２１】
（sin｛θｓ｝−sin｛θｒ｝）／λ
＝（sin｛θi-2｝−sin｛θi-1｝）／λｃ ・・・・式（２）
これら式（１）及び式（２）より、θi-2＝θｓ＝０°
となり、再生波長にかかわらず、反射型空間光変調素子
１０への照明光入射角を、常に０°とすることが可能と
なる。
となり、再生波長にかかわらず、反射型空間光変調素子
１０への照明光入射角を、常に０°とすることが可能と
なる。
【０１２２】次に、上述した第２のメリットについて説
明する。図１２、図１３及び図１３に、製造波長５３２
ｎｍ、物体光入射角０°、参照光入射角６０°、平均屈
折率１．５２、ホログラム厚５μｍの、偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子の回折効率の入射角度依存性
を示す。図１２は、再生波長が４５０ｎｍ、図１３は、
再生波長が５５０ｎｍ、図１４は、再生波長が６５０ｎ
ｍの場合である。
明する。図１２、図１３及び図１３に、製造波長５３２
ｎｍ、物体光入射角０°、参照光入射角６０°、平均屈
折率１．５２、ホログラム厚５μｍの、偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子の回折効率の入射角度依存性
を示す。図１２は、再生波長が４５０ｎｍ、図１３は、
再生波長が５５０ｎｍ、図１４は、再生波長が６５０ｎ
ｍの場合である。
【０１２３】これらの回折効率の入射角度依存性と再生
波長との関係より、回折効率のピークを与える入射角が
波長によって異なり、長波長側は入射角度が大きい方が
回折効率が高く、短波長側は入射角度が小さい方が回折
効率が高くなっていることがわかる。そして、補正用偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３を用いるこ
とにより、長波長側の照明光の偏光選択性ホログラム３
ヘの入射角は大きく、短波長側は小さくなっている。こ
のことから、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３を用いることにより、広い波長帯域において
高い回折効率が得られ、高い光利用効率を維持すること
が可能となる。
波長との関係より、回折効率のピークを与える入射角が
波長によって異なり、長波長側は入射角度が大きい方が
回折効率が高く、短波長側は入射角度が小さい方が回折
効率が高くなっていることがわかる。そして、補正用偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３を用いるこ
とにより、長波長側の照明光の偏光選択性ホログラム３
ヘの入射角は大きく、短波長側は小さくなっている。こ
のことから、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３を用いることにより、広い波長帯域において
高い回折効率が得られ、高い光利用効率を維持すること
が可能となる。
【０１２４】以上のように、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３と補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３とを組み合わせることにより、広
い波長帯域の照明光においても、高い効率で反射型空間
光変調素子１０を同一入射角にて照明することが可能と
なる。
Ｃ」回折光学素子３と補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３とを組み合わせることにより、広
い波長帯域の照明光においても、高い効率で反射型空間
光変調素子１０を同一入射角にて照明することが可能と
なる。
【０１２５】ただし、この実施の形態においては、反射
型空間光変調素子１０に対する主光線の入射角を０°で
はなくθob1に設定している。これは前述のように、厚
い透過型ホログラムの回折効率は、ベント角がある程度
大きくないと高い屈折率が確保できないため、そのベン
ド角を大きく設定するためである。そのため、このθob
1は、入射面内で偏光選択性ホログラム素子３のベント
角を大きくする方向に設定される。このとき、このθob
1を大きくとりすぎると、反射型空間光変調素子１０の
コントラストの劣化、投射光学系２５の大型化、表示画
像の収差の増大などの問題が発生するため、通常は３０
°以内にするのが望ましい。
型空間光変調素子１０に対する主光線の入射角を０°で
はなくθob1に設定している。これは前述のように、厚
い透過型ホログラムの回折効率は、ベント角がある程度
大きくないと高い屈折率が確保できないため、そのベン
ド角を大きく設定するためである。そのため、このθob
1は、入射面内で偏光選択性ホログラム素子３のベント
角を大きくする方向に設定される。このとき、このθob
1を大きくとりすぎると、反射型空間光変調素子１０の
コントラストの劣化、投射光学系２５の大型化、表示画
像の収差の増大などの問題が発生するため、通常は３０
°以内にするのが望ましい。
【０１２６】ただし、投射光学系２５を偏心光学系と
し、反射型空間光変調素子１０からの斜め射出光を有効
に利用することにより、表示画像中心を投射光学系２５
の光軸からずらしながらも、投射光学系２５の有効系を
小さくすることも可能である。
し、反射型空間光変調素子１０からの斜め射出光を有効
に利用することにより、表示画像中心を投射光学系２５
の光軸からずらしながらも、投射光学系２５の有効系を
小さくすることも可能である。
【０１２７】また、反対に、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子の屈折率変調度が十分大きい場合（例
えば、０．０５以上）には、ベンド角５０°程度でも十
分な回折効率が確保できるため、許容波長帯域、許容入
射角度を広げるため、θob1をベンド角を小さくする方
向に設定する方が有利となる。この場合も、上述した理
由から、θob1の絶対値はあまり大きくすることはでき
ず、１０°程度が望ましい。
Ｃ」回折光学素子の屈折率変調度が十分大きい場合（例
えば、０．０５以上）には、ベンド角５０°程度でも十
分な回折効率が確保できるため、許容波長帯域、許容入
射角度を広げるため、θob1をベンド角を小さくする方
向に設定する方が有利となる。この場合も、上述した理
由から、θob1の絶対値はあまり大きくすることはでき
ず、１０°程度が望ましい。
【０１２８】ベンド角大（θob1＝１０°）の場合と、
ベンド角小（θob1＝−１０°）の場合について、回折
効率の再生波長及び入射角依存性を、図１５及び図１６
に示す。これら図１５及び図１６より、ベンド角小（θ
obl＝−１０°）の場合、再生波長及び入射角度による
回折効率劣化が低減されていることがわかる。
ベンド角小（θob1＝−１０°）の場合について、回折
効率の再生波長及び入射角依存性を、図１５及び図１６
に示す。これら図１５及び図１６より、ベンド角小（θ
obl＝−１０°）の場合、再生波長及び入射角度による
回折効率劣化が低減されていることがわかる。
【０１２９】〔画像表示装置の第５の実施の形態〕本発
明に係る画像表示装置の第５の実施の形態として、反射
型空間光変調素子として反射型ＴＮ液晶パネルを用いた
カラー投射型画像表示装置について、図１７を参照して
説明する。
明に係る画像表示装置の第５の実施の形態として、反射
型空間光変調素子として反射型ＴＮ液晶パネルを用いた
カラー投射型画像表示装置について、図１７を参照して
説明する。
【０１３０】この画像表示装置においては、照明光源２
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、Ｓ偏光成分の照明光の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させている。
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、Ｓ偏光成分の照明光の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させている。
【０１３１】照明光学系２１を通過した照明光は、Ｐ偏
光光を選択的に透過させる偏光板２８を通過し、青色
用、緑色用、赤色用ダイクロイックミラー２９，３０，
３１へ入射する。これらダイクロイックミラー２９，３
０，３１は、それらの反射面と照明光の進行方向とのな
す角θｂ，θｇ，θｒが、θｂ＜θｇ＜θｒという関係
を有して配置されている。これにより、これらダイクロ
イックミラー２９，３０，３１は、前述の第４の実施の
形態において示した補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」
回折光学素子２３と同様の役割を果たす。
光光を選択的に透過させる偏光板２８を通過し、青色
用、緑色用、赤色用ダイクロイックミラー２９，３０，
３１へ入射する。これらダイクロイックミラー２９，３
０，３１は、それらの反射面と照明光の進行方向とのな
す角θｂ，θｇ，θｒが、θｂ＜θｇ＜θｒという関係
を有して配置されている。これにより、これらダイクロ
イックミラー２９，３０，３１は、前述の第４の実施の
形態において示した補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」
回折光学素子２３と同様の役割を果たす。
【０１３２】つまり、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子３への赤色光の入射角度が最も大きく、以下、
緑色光、青色光の順となる。偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３に入射した各色光は、それぞれ各色
光用に設けられた３層のホログラム層９ｒ、９ｇ、９ｂ
により、反射型空間光変調素子の対応する色のアルミ画
素電極１４ｒ、１４ｇ、１４ｂに集光される。ＴＮ液晶
層１３を往復した照明光は、位相変調され、そのＳ偏光
成分は偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３にて
回折されることなく透過し、Ｓ偏光成分を選択的に透過
させる偏光板２４を経て、投射光学系２５に入射する。
投射光学系２５に入射した画像光束は、スクリーン２６
上に投射される。
光学素子３への赤色光の入射角度が最も大きく、以下、
緑色光、青色光の順となる。偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３に入射した各色光は、それぞれ各色
光用に設けられた３層のホログラム層９ｒ、９ｇ、９ｂ
により、反射型空間光変調素子の対応する色のアルミ画
素電極１４ｒ、１４ｇ、１４ｂに集光される。ＴＮ液晶
層１３を往復した照明光は、位相変調され、そのＳ偏光
成分は偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３にて
回折されることなく透過し、Ｓ偏光成分を選択的に透過
させる偏光板２４を経て、投射光学系２５に入射する。
投射光学系２５に入射した画像光束は、スクリーン２６
上に投射される。
【０１３３】〔画像表示装置の第６の実施の形態〕本発
明に係る画像表示装置の第６の実施の形態として、図１
８に示すように、反射型空間光変調素子として３つの反
射型反強誘電性液晶パネル１０ｒ，１０ｇ，１０ｂを用
いたカラー投射型画像表示装置について説明する。
明に係る画像表示装置の第６の実施の形態として、図１
８に示すように、反射型空間光変調素子として３つの反
射型反強誘電性液晶パネル１０ｒ，１０ｇ，１０ｂを用
いたカラー投射型画像表示装置について説明する。
【０１３４】この画像表示装置においては、照明光源２
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
【０１３５】照明光学系２１を通過した照明光は、補正
用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３へ入射
し、ここで、Ｐ偏光成分のみが回折され射出角約６０°
で射出される。Ｓ偏光光は、回折されることなく補正用
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３を直進し
て透過する。
用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３へ入射
し、ここで、Ｐ偏光成分のみが回折され射出角約６０°
で射出される。Ｓ偏光光は、回折されることなく補正用
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３を直進し
て透過する。
【０１３６】補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３にて回折されたＰ偏光成分である照明光は、
このＰ偏光成分を選択的に透過させる偏光板２８を透過
し、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射
する。このとき、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子３とは、同一の構造のものを用いており、しかも互
いに平行に配置されているため、この偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子３への照明光の入射角は、補正
用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３からの
照明光の射出角に等しくなっている。
学素子２３にて回折されたＰ偏光成分である照明光は、
このＰ偏光成分を選択的に透過させる偏光板２８を透過
し、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射
する。このとき、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子３とは、同一の構造のものを用いており、しかも互
いに平行に配置されているため、この偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子３への照明光の入射角は、補正
用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３からの
照明光の射出角に等しくなっている。
【０１３７】偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３に入射する主にＰ偏光成分からなる照明光は、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３より略々垂直に射
出する方向に回折され、クロスダイクロイックプリズム
３２に入射し、このクロスダイクロイックプリズム３２
により、赤色光、緑色光、青色光にそれぞれ分光され
る。
３に入射する主にＰ偏光成分からなる照明光は、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３より略々垂直に射
出する方向に回折され、クロスダイクロイックプリズム
３２に入射し、このクロスダイクロイックプリズム３２
により、赤色光、緑色光、青色光にそれぞれ分光され
る。
【０１３８】分光された各色光は、対応する反射型空間
光変調素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂに入射し、ここで各
色光ごとに、また、画素ごとに変調されて反射される。
変調された各色光は、再びクロスダイクロイックプリズ
ム３２に入射し、再合成された後、再び偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子３へ入射する。このとき、Ｓ
偏光成分は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３において回折されずに透過し、さらに、Ｓ偏光成分を
選択的に透過させる偏光板２４を透過して、投射光学系
２５に入射する。そして、この投射光学系２５により、
スクリーン２６上に表示画像が結像される。
光変調素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂに入射し、ここで各
色光ごとに、また、画素ごとに変調されて反射される。
変調された各色光は、再びクロスダイクロイックプリズ
ム３２に入射し、再合成された後、再び偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子３へ入射する。このとき、Ｓ
偏光成分は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３において回折されずに透過し、さらに、Ｓ偏光成分を
選択的に透過させる偏光板２４を透過して、投射光学系
２５に入射する。そして、この投射光学系２５により、
スクリーン２６上に表示画像が結像される。
【０１３９】〔画像表示装置の第７の実施の形態〕本発
明に係る画像表示装置の第７の実施の形態として、図１
９に示すように、反射型空間光変調素子として２つの反
射型ＦＬＣパネルを用いたカラー投射型画像表示装置に
ついて説明する。
明に係る画像表示装置の第７の実施の形態として、図１
９に示すように、反射型空間光変調素子として２つの反
射型ＦＬＣパネルを用いたカラー投射型画像表示装置に
ついて説明する。
【０１４０】この画像表示装置においては、照明光源２
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
【０１４１】照明光学系２１を通過した照明光は、この
Ｐ偏光成分を選択的に透過する偏光板２８を透過した
後、カラーシャッタ２２に入射する。このカラーシャッ
タ２２は、照明光源２０より放射され直線偏光となされ
た白色光のうちの特定の波長帯域の偏光方位を９０°回
転させる機能を有している。したがって、カラーシャッ
タ２２を透過した照明光を偏光検波することにより、部
分スペクトル成分に時分割することができる。このよう
な時分割により、単板の反射型ＦＬＣパネル１０によっ
て「フィールドシーケンシャルカラー手法」によりカラ
ー表示が可能となる（参考論文：「Gray D．Sharp and
Kristina M．Johnson，High Brightness Saturated Col
or Shutter Technology，SID Symposium，Vo1．27，p41
1(1996)」）。
Ｐ偏光成分を選択的に透過する偏光板２８を透過した
後、カラーシャッタ２２に入射する。このカラーシャッ
タ２２は、照明光源２０より放射され直線偏光となされ
た白色光のうちの特定の波長帯域の偏光方位を９０°回
転させる機能を有している。したがって、カラーシャッ
タ２２を透過した照明光を偏光検波することにより、部
分スペクトル成分に時分割することができる。このよう
な時分割により、単板の反射型ＦＬＣパネル１０によっ
て「フィールドシーケンシャルカラー手法」によりカラ
ー表示が可能となる（参考論文：「Gray D．Sharp and
Kristina M．Johnson，High Brightness Saturated Col
or Shutter Technology，SID Symposium，Vo1．27，p41
1(1996)」）。
【０１４２】この実施の形態においては、このカラーシ
ャッタ２２を、赤色光及び青色光（マゼンタ）、赤色光
及び緑色光（黄色）の２つのスペクトルを時分割で透過
させるように制御する。すなわち、照明光源２０より入
射する緑色光と青色光の偏光方向を交互に９０°回転さ
せる。カラーシャッタ２２を透過した照明光は、補正用
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３へ入射
し、ここで、Ｐ偏光成分のみが回折されて射出角約６０
°で射出される。このとき、先程のカラーシャッタ２２
にてＳ偏光光となされた緑色光、または、青色光は、回
折されることなく交互に補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３を直進して透過する。
ャッタ２２を、赤色光及び青色光（マゼンタ）、赤色光
及び緑色光（黄色）の２つのスペクトルを時分割で透過
させるように制御する。すなわち、照明光源２０より入
射する緑色光と青色光の偏光方向を交互に９０°回転さ
せる。カラーシャッタ２２を透過した照明光は、補正用
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３へ入射
し、ここで、Ｐ偏光成分のみが回折されて射出角約６０
°で射出される。このとき、先程のカラーシャッタ２２
にてＳ偏光光となされた緑色光、または、青色光は、回
折されることなく交互に補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３を直進して透過する。
【０１４３】補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３において回折された主にＰ偏光成分からなる
照明光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３
に入射する。このとき、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子３とは、同一の構成を有しており、しかも互
いに平行に配置されているため、偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子３への照明光の入射角は、補正用偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３からの照明
光の射出角に等しくなっている。
学素子２３において回折された主にＰ偏光成分からなる
照明光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３
に入射する。このとき、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子３とは、同一の構成を有しており、しかも互
いに平行に配置されているため、偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子３への照明光の入射角は、補正用偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３からの照明
光の射出角に等しくなっている。
【０１４４】偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３に入射する照明光のＰ偏光成分は、偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子３より略々垂直に射出するよう
に回折されて、ダイクロイックプリズム３４に入射す
る。ダイクロイックプリズム３４に入射した照明光は、
赤色光のみが進行方向を９０°偏向され、残りの、主に
緑色光、青色光の波長帯域の照明光は透過する。分光さ
れた２つの色光は、対応する反射型空間光変調素子１０
ｒ，１０ｇｂに入射し、これら反射型空間光変調素子１
０ｒ，１０ｇｂにおいて、各色光ごとに、また、画素ご
とに変調されて反射される。
３に入射する照明光のＰ偏光成分は、偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子３より略々垂直に射出するよう
に回折されて、ダイクロイックプリズム３４に入射す
る。ダイクロイックプリズム３４に入射した照明光は、
赤色光のみが進行方向を９０°偏向され、残りの、主に
緑色光、青色光の波長帯域の照明光は透過する。分光さ
れた２つの色光は、対応する反射型空間光変調素子１０
ｒ，１０ｇｂに入射し、これら反射型空間光変調素子１
０ｒ，１０ｇｂにおいて、各色光ごとに、また、画素ご
とに変調されて反射される。
【０１４５】ただし、緑色光、青色光については、「フ
ィールドシーケンシャルカラー手法」により、時分割で
表示される。緑色光、青色光について時分割表示とし、
赤色光について時分割表示としないのは、通常のランプ
光源を用いた場合には、眼の視感度を考慮して白バラン
スをとると、赤色光が最も出力が不足するためである。
ィールドシーケンシャルカラー手法」により、時分割で
表示される。緑色光、青色光について時分割表示とし、
赤色光について時分割表示としないのは、通常のランプ
光源を用いた場合には、眼の視感度を考慮して白バラン
スをとると、赤色光が最も出力が不足するためである。
【０１４６】変調された各色光は、再びダイクロイック
プリズム３４に入射して再合成され、再度偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３へ入射する。このと
き、Ｓ偏光成分は回折されずに透過し、さらに、Ｓ偏光
成分を選択的に透過させる偏光板２４を経て投射光学系
２５に入射する。そして、この投射光学系２５により、
スクリーン２６上に表示画像が結像される。
プリズム３４に入射して再合成され、再度偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３へ入射する。このと
き、Ｓ偏光成分は回折されずに透過し、さらに、Ｓ偏光
成分を選択的に透過させる偏光板２４を経て投射光学系
２５に入射する。そして、この投射光学系２５により、
スクリーン２６上に表示画像が結像される。
【０１４７】また、図２０に示すように、補正用偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３と偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３との間を硝子プレート
２０によって充填し、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３及び偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」
回折光学素子３のホログラム層の実効的ベンド角を大き
くすることにより、回折効率を向上させることができ
る。
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３と偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３との間を硝子プレート
２０によって充填し、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３及び偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」
回折光学素子３のホログラム層の実効的ベンド角を大き
くすることにより、回折効率を向上させることができ
る。
【０１４８】ただし、このとき、補正用偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３及び偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３において回折効果が生ずる波長
帯域、入射角度範囲は減少する。なお、補正用偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３と硝子プレート２
０との間、及び、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子３と硝子プレート２０との間は、それぞれ光学的に
密着させる必要がある。
−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３及び偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３において回折効果が生ずる波長
帯域、入射角度範囲は減少する。なお、補正用偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３と硝子プレート２
０との間、及び、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子３と硝子プレート２０との間は、それぞれ光学的に
密着させる必要がある。
【０１４９】〔画像表示装置の第８の実施の形態〕本発
明に係る画像表示装置の第８の実施の形態として、図２
１に示すように、反射型空間光変調素子として３つの反
射型ＴＮ垂直配向液晶パネル１０ｒ，１０ｇ，１０ｂを
用いたカラー投射型画像表示装置について説明する。
明に係る画像表示装置の第８の実施の形態として、図２
１に示すように、反射型空間光変調素子として３つの反
射型ＴＮ垂直配向液晶パネル１０ｒ，１０ｇ，１０ｂを
用いたカラー投射型画像表示装置について説明する。
【０１５０】この画像表示装置においては、照明光源２
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
【０１５１】照明光学系２１を通過した照明光は、補正
用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３へ入射
し、ここで、Ｐ偏光成分のみが回折及び反射され、偏光
選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射する。照
明光のＳ偏光成分は、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３において回折されることなく、直
進してこの補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子２３を透過する。
用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３へ入射
し、ここで、Ｐ偏光成分のみが回折及び反射され、偏光
選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射する。照
明光のＳ偏光成分は、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３において回折されることなく、直
進してこの補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子２３を透過する。
【０１５２】ここで、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３は、反射型偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子となっている。反射型の場合、透過
型に比べて回折波長帯域の許容値が小さいため、照明光
源２０にはなるべくスペクトルに急峻なピーク値をもつ
ものを用いるか、または、ホログラムを複数の波長帯域
ごとに作成し、これを積層して補正用偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子２３とすることが効果的であ
る。
Ｃ」回折光学素子２３は、反射型偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子となっている。反射型の場合、透過
型に比べて回折波長帯域の許容値が小さいため、照明光
源２０にはなるべくスペクトルに急峻なピーク値をもつ
ものを用いるか、または、ホログラムを複数の波長帯域
ごとに作成し、これを積層して補正用偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子２３とすることが効果的であ
る。
【０１５３】偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３に入射する主にＰ偏光成分からなる照明光は、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３より略々垂直に射
出するよう回折され、ダイクロイックプリズムブロック
３５に入射する。このダイクロイックプリズムブロック
３５は、３つのダイクロイックプリズムからなり、２つ
の境界面３５ｂ，３５ｇを有している。ダイクロイック
プリズムブロック３５に入射した照明光は、まず、一方
の境界面３５ｂに入射し、青色光のみを反射され、この
境界面３５ｂを透過した青色を除く光が、他方の境界面
３５ｇに入射する。そして、他方の境界面３５ｇにおい
て緑色光のみが反射されることにより、照明光は、Ｒ
（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色に分光され
る。
３に入射する主にＰ偏光成分からなる照明光は、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３より略々垂直に射
出するよう回折され、ダイクロイックプリズムブロック
３５に入射する。このダイクロイックプリズムブロック
３５は、３つのダイクロイックプリズムからなり、２つ
の境界面３５ｂ，３５ｇを有している。ダイクロイック
プリズムブロック３５に入射した照明光は、まず、一方
の境界面３５ｂに入射し、青色光のみを反射され、この
境界面３５ｂを透過した青色を除く光が、他方の境界面
３５ｇに入射する。そして、他方の境界面３５ｇにおい
て緑色光のみが反射されることにより、照明光は、Ｒ
（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色に分光され
る。
【０１５４】このように分光された各色光は、対応する
反射型空間光変調素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂに入射
し、これら反射型空間光変調素子１０ｒ、１０ｇ、１０
ｂにより、各色光ごとに、また、画素ごとに変調されて
反射される。変調された各色光は、再びクロスダイクロ
イックプリズムブロック３５に入射し再合成され、再度
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３へ入射す
る。このとき、Ｓ偏光成分は回折されずに透過し、さら
に、Ｓ偏光成分を選択的に透過する偏光板２４を経て投
射光学系２５に入射する。そして、この投射光学系２５
により、スクリーン２６上に表示画像が結像される。
反射型空間光変調素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂに入射
し、これら反射型空間光変調素子１０ｒ、１０ｇ、１０
ｂにより、各色光ごとに、また、画素ごとに変調されて
反射される。変調された各色光は、再びクロスダイクロ
イックプリズムブロック３５に入射し再合成され、再度
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３へ入射す
る。このとき、Ｓ偏光成分は回折されずに透過し、さら
に、Ｓ偏光成分を選択的に透過する偏光板２４を経て投
射光学系２５に入射する。そして、この投射光学系２５
により、スクリーン２６上に表示画像が結像される。
【０１５５】〔画像表示装置の第９の実施の形態〕本発
明に係る画像表示装置の第９の実施の形態として、図２
２に示すように、反射型空間光変調素子として２つの反
射型ＦＬＣパネルを用いたカラー投射型画像表示装置に
ついて説明する。
明に係る画像表示装置の第９の実施の形態として、図２
２に示すように、反射型空間光変調素子として２つの反
射型ＦＬＣパネルを用いたカラー投射型画像表示装置に
ついて説明する。
【０１５６】この画像表示装置においては、照明光源２
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＳ偏
光光となるように、照明光のＰ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＳ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＳ偏
光光となるように、照明光のＰ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＳ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
【０１５７】照明光学系２１を通過した照明光は、Ｓ偏
光成分を選択的に透過させる偏光板２８を透過し、カラ
ーシャッタ２２に入射する。カラーシャッタ２２は、照
明光源２０より放射される白色光を、その部分スペクト
ル成分に時分割するもので、これにより単板の反射型Ｆ
ＬＣパネル１０で「フィールドシーケンシャルカラー手
法」によりカラー表示が可能となる（参考論文：「Gray
D．Sharp and Kristina M．Johnson，High Brightness
Saturated Color Shutter Technology，SID Symposiu
m，Vo1．27，p411(1996)」）。
光成分を選択的に透過させる偏光板２８を透過し、カラ
ーシャッタ２２に入射する。カラーシャッタ２２は、照
明光源２０より放射される白色光を、その部分スペクト
ル成分に時分割するもので、これにより単板の反射型Ｆ
ＬＣパネル１０で「フィールドシーケンシャルカラー手
法」によりカラー表示が可能となる（参考論文：「Gray
D．Sharp and Kristina M．Johnson，High Brightness
Saturated Color Shutter Technology，SID Symposiu
m，Vo1．27，p411(1996)」）。
【０１５８】この実施の形態においては、このカラーシ
ャッタ２２を、赤色光及び青色光（マゼンタ）と、赤色
光及び緑色光（黄色）との２つのスペクトルを時分割で
透過させるよう制御する。つまり、入射する緑色光成分
と青色光成分の偏光方向を交互に９０°回転させてＰ偏
光光とする。カラーシャッタ２２を射出した照明光は、
補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３へ
入射し、ここで、Ｓ偏光成分のみが回折され射出角約７
０°で射出される。このとき、先程のカラーシャッタ２
２にてＰ偏光光となされた緑色光、または、青色光は、
補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３に
おいて回折されることなく直進し、交互に補正用偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３を透過する。
ャッタ２２を、赤色光及び青色光（マゼンタ）と、赤色
光及び緑色光（黄色）との２つのスペクトルを時分割で
透過させるよう制御する。つまり、入射する緑色光成分
と青色光成分の偏光方向を交互に９０°回転させてＰ偏
光光とする。カラーシャッタ２２を射出した照明光は、
補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３へ
入射し、ここで、Ｓ偏光成分のみが回折され射出角約７
０°で射出される。このとき、先程のカラーシャッタ２
２にてＰ偏光光となされた緑色光、または、青色光は、
補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３に
おいて回折されることなく直進し、交互に補正用偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３を透過する。
【０１５９】補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３にて回折された主にＳ偏光成分からなる照明
光は、この補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子２３に光学的に密着接合された第１のカップリング
プリズム３７に入射する。補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子２３から射出した照明光は、第１の
カップリングプリズム３７と補正用偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子２３のガラス基板３６とが略々等
しい屈折率を有するガラス材にて作製されているため、
これらの接合界面で屈折を生じず、角度を変えることな
く第１のカップリングプリズム３７に入射する。
学素子２３にて回折された主にＳ偏光成分からなる照明
光は、この補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子２３に光学的に密着接合された第１のカップリング
プリズム３７に入射する。補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子２３から射出した照明光は、第１の
カップリングプリズム３７と補正用偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子２３のガラス基板３６とが略々等
しい屈折率を有するガラス材にて作製されているため、
これらの接合界面で屈折を生じず、角度を変えることな
く第１のカップリングプリズム３７に入射する。
【０１６０】第１のカップリングプリズム３７に入射し
た照明光は、この第１のカップリングプリズム３７の光
学面３８より略々垂直に射出する。そして、この照明光
は、カラーセレクト３３に入射する。このカラーセレク
ト３３は、入射直線偏光方位をその波長帯域に応じて９
０°回転させるものである（参考論文：「Gray D．Shar
p andJ．R．Birge，Retarder Stack Technology for Co
lor Manipulation，SID Symposium，Vo1．30，p1072(19
99)」）。
た照明光は、この第１のカップリングプリズム３７の光
学面３８より略々垂直に射出する。そして、この照明光
は、カラーセレクト３３に入射する。このカラーセレク
ト３３は、入射直線偏光方位をその波長帯域に応じて９
０°回転させるものである（参考論文：「Gray D．Shar
p andJ．R．Birge，Retarder Stack Technology for Co
lor Manipulation，SID Symposium，Vo1．30，p1072(19
99)」）。
【０１６１】この実施の形態においては、赤色光は、入
射偏光方位（Ｓ偏光光）が保存され、青色光及び緑色光
の偏光方位は、９０°回転されてＰ偏光光となされる。
カラーセレクト３３を射出した照明光は、偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に光学的に密着接合さ
れた第２のカップリングプリズム１９に光学面３９より
入射する。この光学面３９は、第１のカップリングプリ
ズム３７の光学面３８と略平行になされている。したが
って、入射照明光は、第２のカップリングプリズム１９
の光学面３９においてほとんど屈折することなく直進
し、そのまま偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３に入射する。
射偏光方位（Ｓ偏光光）が保存され、青色光及び緑色光
の偏光方位は、９０°回転されてＰ偏光光となされる。
カラーセレクト３３を射出した照明光は、偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に光学的に密着接合さ
れた第２のカップリングプリズム１９に光学面３９より
入射する。この光学面３９は、第１のカップリングプリ
ズム３７の光学面３８と略平行になされている。したが
って、入射照明光は、第２のカップリングプリズム１９
の光学面３９においてほとんど屈折することなく直進
し、そのまま偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３に入射する。
【０１６２】この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学
素子３において、Ｓ偏光光である赤色光は、回折される
ことなく第３のカップリングプリズム４０を透過し、赤
色光用反射型空間光変調素子１０rに入射する。一方、
Ｐ偏光光である青色光及び緑色光は、回折されて約７０
°進行方向を偏向されて第３のカッブリングプリズム４
０を通して青緑色光用反射型空間光変調素子１０ｇｂに
入射する。
素子３において、Ｓ偏光光である赤色光は、回折される
ことなく第３のカップリングプリズム４０を透過し、赤
色光用反射型空間光変調素子１０rに入射する。一方、
Ｐ偏光光である青色光及び緑色光は、回折されて約７０
°進行方向を偏向されて第３のカッブリングプリズム４
０を通して青緑色光用反射型空間光変調素子１０ｇｂに
入射する。
【０１６３】このとき、青色光及び緑色光は、カラーシ
ャッタ２２により時分割で交互に送られてくるため、青
緑色光用反射型空間光変調素子１０ｇｂはこれに同期し
て制御される。緑色光、青色光について時分割表示と
し、赤色光について時分割表示としないのは、通常のラ
ンプ光源を用いた場合には、眼の視感度を考慮して白バ
ランスをとると、赤色光が最も出力が不足するためであ
る。
ャッタ２２により時分割で交互に送られてくるため、青
緑色光用反射型空間光変調素子１０ｇｂはこれに同期し
て制御される。緑色光、青色光について時分割表示と
し、赤色光について時分割表示としないのは、通常のラ
ンプ光源を用いた場合には、眼の視感度を考慮して白バ
ランスをとると、赤色光が最も出力が不足するためであ
る。
【０１６４】それぞれの反射型空間光変調素子１０ｂ、
１０ｇｂにて変調された照明光は、偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３に再入射する。このとき、青緑
色光用反射型空間光変調素子１０ｇｂからの反射光のう
ちのＳ偏光成分は、回折されることなく偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子３より略垂直に射出する。ま
た、赤色光用反射型空間光変調素子１０ｒからの反射光
のうちのＰ偏光成分は、回折されて偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３より同じく略垂直に射出する。
１０ｇｂにて変調された照明光は、偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３に再入射する。このとき、青緑
色光用反射型空間光変調素子１０ｇｂからの反射光のう
ちのＳ偏光成分は、回折されることなく偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子３より略垂直に射出する。ま
た、赤色光用反射型空間光変調素子１０ｒからの反射光
のうちのＰ偏光成分は、回折されて偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３より同じく略垂直に射出する。
【０１６５】これら２つの反射光は、第２のカッブリン
グプリズム１９を透過し、この第２のカップリングプリ
ズム１９の光学面に接合されたカラーセレクト３３ｂに
入射する。このカラーセレクト３３ｂにおいて、青緑色
光は、入射偏光方位（Ｓ偏光光）が保存され、赤色光の
偏光方位は、９０°回転されＳ偏光光となされる。
グプリズム１９を透過し、この第２のカップリングプリ
ズム１９の光学面に接合されたカラーセレクト３３ｂに
入射する。このカラーセレクト３３ｂにおいて、青緑色
光は、入射偏光方位（Ｓ偏光光）が保存され、赤色光の
偏光方位は、９０°回転されＳ偏光光となされる。
【０１６６】これらの照明光は、Ｓ偏光光を選択的に透
過させる偏光板２４を経て、投射光学系２５に入射す
る。そして、投射光学系２５により、スクリーン２６上
に表示画像が結像される。
過させる偏光板２４を経て、投射光学系２５に入射す
る。そして、投射光学系２５により、スクリーン２６上
に表示画像が結像される。
【０１６７】一方、青緑色光用反射型空間光変調素子１
０ｇｂからの反射光のうちのＰ偏光成分は、偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３において回折されて透
過し、往路の照明光路を逆行する。また、赤色光用反射
型空間光変調素子１０ｒからの反射光のうちのＳ偏光成
分は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３にて
回折されることなく同じく往路の照明光路を逆行する。
０ｇｂからの反射光のうちのＰ偏光成分は、偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３において回折されて透
過し、往路の照明光路を逆行する。また、赤色光用反射
型空間光変調素子１０ｒからの反射光のうちのＳ偏光成
分は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３にて
回折されることなく同じく往路の照明光路を逆行する。
【０１６８】また、この実施の形態は、図２３に示すよ
うに、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
２３、第１のカップリングプリズム３７、カラーセレク
ト３３、第２のカップリングプリズム１９、偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３、第３のカップリング
プリズム４０及びカラーセレクト３３ｂを光学的に接合
させて構成してもよい。
うに、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
２３、第１のカップリングプリズム３７、カラーセレク
ト３３、第２のカップリングプリズム１９、偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３、第３のカップリング
プリズム４０及びカラーセレクト３３ｂを光学的に接合
させて構成してもよい。
【０１６９】〔画像表示装置の第１０の実施の形態〕本
発明に係る画像表示装置の第１０の実施の形態として、
図２４に示すように、反射型空間光変調素子として反射
型ＦＬＣパネルを用いたカラー投射型画像表示装置につ
いて説明する。
発明に係る画像表示装置の第１０の実施の形態として、
図２４に示すように、反射型空間光変調素子として反射
型ＦＬＣパネルを用いたカラー投射型画像表示装置につ
いて説明する。
【０１７０】この画像表示装置においては、照明光源２
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
【０１７１】照明光学系２１を通過した照明光は、カラ
ーホイール２２を通過し、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子２３へ入射する。カラーホイール２
２は、照明光源２０より放射される白色光を、赤色光、
緑色光、青色光のスペクトル成分に時分割するもので、
この時分割により、単板の反射型ＦＬＣパネル１０で
「フィールドシーケンシャルカラー手法」によりカラー
表示が可能となる。
ーホイール２２を通過し、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子２３へ入射する。カラーホイール２
２は、照明光源２０より放射される白色光を、赤色光、
緑色光、青色光のスペクトル成分に時分割するもので、
この時分割により、単板の反射型ＦＬＣパネル１０で
「フィールドシーケンシャルカラー手法」によりカラー
表示が可能となる。
【０１７２】補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３へ入射角６０°で入射した照明光は、ここ
で、Ｐ偏光成分のみが回折され、射出角約０°で射出さ
れる。Ｓ偏光成分は、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３で回折されることなく、直進して
補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３を
透過する。
学素子２３へ入射角６０°で入射した照明光は、ここ
で、Ｐ偏光成分のみが回折され、射出角約０°で射出さ
れる。Ｓ偏光成分は、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３で回折されることなく、直進して
補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３を
透過する。
【０１７３】補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３で回折された主にＰ偏光成分からなる照明光
は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射
する。補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３と
は、同一の構成のものであり、かつ、これら補正用偏光
選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３及び偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に対する照明光の入
射角が略々同一になるように配置されている。ただし、
照明光（入射側）からみた場合、両者の回折方向（ベン
ド角）は逆方向となっている。このような配置により、
前述のように、波長による回折角のばらつきを相殺でき
ること、波長による回折効率の入射角度依存性の差異を
補正できることという２つのメリットが得られる。
学素子２３で回折された主にＰ偏光成分からなる照明光
は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射
する。補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３と
は、同一の構成のものであり、かつ、これら補正用偏光
選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３及び偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に対する照明光の入
射角が略々同一になるように配置されている。ただし、
照明光（入射側）からみた場合、両者の回折方向（ベン
ド角）は逆方向となっている。このような配置により、
前述のように、波長による回折角のばらつきを相殺でき
ること、波長による回折効率の入射角度依存性の差異を
補正できることという２つのメリットが得られる。
【０１７４】なお、この補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子３との間は、図２４において波線で示すよう
に、カップリングプリズム１９にて充填してもよい。た
だし、この場合には、ベンド角が異なるため、補正用偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３と偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３とは、同一のホログ
ラム素子であってはならない。
Ｃ」回折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子３との間は、図２４において波線で示すよう
に、カップリングプリズム１９にて充填してもよい。た
だし、この場合には、ベンド角が異なるため、補正用偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３と偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３とは、同一のホログ
ラム素子であってはならない。
【０１７５】ここで、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３への入射角を偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３への入射角と同様に約６０°と
するのは、第１の実施の形態において説明したように、
補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３の
回折効率の入射角度依存性を低減させるためである。
Ｃ」回折光学素子２３への入射角を偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３への入射角と同様に約６０°と
するのは、第１の実施の形態において説明したように、
補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３の
回折効率の入射角度依存性を低減させるためである。
【０１７６】偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３により回折されたＰ偏光光は、この偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子３より射出角０°で射出し、反
射型空間光変調素子１０に入射する。反射型空間光変調
素子１０は、図２４中矢印ａで示す長手方向が照明光入
射角方向と一致するように配置される。これは、補正用
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３への回折
方向の入射照明光の有効幅を小さくする必要があるため
で、この有効幅の減少量をできるだけ少なくして光利用
効率を高くするためである。
３により回折されたＰ偏光光は、この偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子３より射出角０°で射出し、反
射型空間光変調素子１０に入射する。反射型空間光変調
素子１０は、図２４中矢印ａで示す長手方向が照明光入
射角方向と一致するように配置される。これは、補正用
偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３への回折
方向の入射照明光の有効幅を小さくする必要があるため
で、この有効幅の減少量をできるだけ少なくして光利用
効率を高くするためである。
【０１７７】また、同様の理由から、照明光源２０の発
光部２０ａの長手方向は、図２４において紙面に垂直な
方向となされている。これは、前述のラグランジュ−ヘ
ルムホルツの不変量より、発光部が小さい方が光束径を
絞ったときに拡散角が大きくなりにくいためで、本発明
に係る画像表示装置のように、照明光を空間光変調素子
に対して斜めに入射させる場合には、その入射方向に一
致する方向に発光部の長さを短くすることが光利用効率
を上げるために有効となるためである。
光部２０ａの長手方向は、図２４において紙面に垂直な
方向となされている。これは、前述のラグランジュ−ヘ
ルムホルツの不変量より、発光部が小さい方が光束径を
絞ったときに拡散角が大きくなりにくいためで、本発明
に係る画像表示装置のように、照明光を空間光変調素子
に対して斜めに入射させる場合には、その入射方向に一
致する方向に発光部の長さを短くすることが光利用効率
を上げるために有効となるためである。
【０１７８】反射型空間光変調素子１０により位相が変
調されて反射されたＳ偏光光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子３を透過し、Ｓ偏光光のみを選択的
に透過する偏光板２４を透過して投射光学系２５に入射
する。この投射光学系２５により、反射型ＦＬＣパネル
１０上に表示される光学像がスクリーン２６上に表示画
像として拡大投影される。
調されて反射されたＳ偏光光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子３を透過し、Ｓ偏光光のみを選択的
に透過する偏光板２４を透過して投射光学系２５に入射
する。この投射光学系２５により、反射型ＦＬＣパネル
１０上に表示される光学像がスクリーン２６上に表示画
像として拡大投影される。
【０１７９】一方、Ｐ偏光成分のうち偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子３にて回折されない往路の残り
の照明光は、そのまま偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子３を透過し、反射型空間光変調素子１０のアル
ミ反射面１４にて正反射され、再び図２４中のＣの方向
に射出される。この照明光は、迷光となり、表示画像の
コントラスト劣化を招く恐れがあるため、光吸収手段２
７によりそのエネルギーを吸収される。
ＰＤＬＣ」回折光学素子３にて回折されない往路の残り
の照明光は、そのまま偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子３を透過し、反射型空間光変調素子１０のアル
ミ反射面１４にて正反射され、再び図２４中のＣの方向
に射出される。この照明光は、迷光となり、表示画像の
コントラスト劣化を招く恐れがあるため、光吸収手段２
７によりそのエネルギーを吸収される。
【０１８０】〔画像表示装置の第１１の実施の形態〕本
発明に係る画像表示装置の第１１の実施の形態として、
図２５に示すように、反射型空間光変調素子として反射
型ＦＬＣパネルを用いたカラー投射型画像表示装置につ
いて説明する。
発明に係る画像表示装置の第１１の実施の形態として、
図２５に示すように、反射型空間光変調素子として反射
型ＦＬＣパネルを用いたカラー投射型画像表示装置につ
いて説明する。
【０１８１】この画像表示装置においては、照明光源２
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
０より放射される照明光は、光束断面形状の補正、強度
の均一化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２
１に入射する。この照明光学系２１は、図示しない偏光
変換手段を有しており、この実施の形態の場合、偏光選
択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射光がＰ偏
光光となるように、照明光のＳ偏光成分の偏光方位を９
０°回転させることによりＰ偏光光に変換し、光利用効
率を向上させる。
【０１８２】照明光学系２１を通過した照明光は、カラ
ーホイール２２を通過し、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子２３へ入射する。カラーホイール２
２は、照明光源２０より放射される白色光を、赤色光、
緑色光、青色光のスペクトル成分に時分割するもので、
この時分割により、単板の反射型ＦＬＣパネル１０によ
る「フィールドシーケンシャルカラー手法」によりカラ
ー表示が可能となる。
ーホイール２２を通過し、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子２３へ入射する。カラーホイール２
２は、照明光源２０より放射される白色光を、赤色光、
緑色光、青色光のスペクトル成分に時分割するもので、
この時分割により、単板の反射型ＦＬＣパネル１０によ
る「フィールドシーケンシャルカラー手法」によりカラ
ー表示が可能となる。
【０１８３】補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３に対し入射角θin23で入射した照明光は、こ
こで、Ｐ偏光成分のみが回折され、射出角θout23で射
出される。Ｓ偏光成分は、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子２３によって回折されることなく、
この補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２
３を透過して直進する。
学素子２３に対し入射角θin23で入射した照明光は、こ
こで、Ｐ偏光成分のみが回折され、射出角θout23で射
出される。Ｓ偏光成分は、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子２３によって回折されることなく、
この補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２
３を透過して直進する。
【０１８４】補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光
学素子２３にて回折される主にＰ偏光成分からなる照明
光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に、
入射角θin3にて入射する。このとき、補正用偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子３とは、同一の構造を有し、
しかも、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素
子２３への入射角θin23、射出角θout23は、偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射角θin3、
射出角θout3とそれぞれ等しくなされている。ただし、
照明光からみた場合、両者の回折方向（ベンド角）は逆
方向となっている。これより、前述のように、波長によ
る回折角のばらつきを相殺できること、波長による回折
効率の入射角度依存性の差異を補正できることという２
つのメリツトが得られる。
学素子２３にて回折される主にＰ偏光成分からなる照明
光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に、
入射角θin3にて入射する。このとき、補正用偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子２３と偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子３とは、同一の構造を有し、
しかも、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素
子２３への入射角θin23、射出角θout23は、偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３への入射角θin3、
射出角θout3とそれぞれ等しくなされている。ただし、
照明光からみた場合、両者の回折方向（ベンド角）は逆
方向となっている。これより、前述のように、波長によ
る回折角のばらつきを相殺できること、波長による回折
効率の入射角度依存性の差異を補正できることという２
つのメリツトが得られる。
【０１８５】また、この実施の形態の場合、偏光選択性
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３と反射型空間光変調素
子１０とは、図２５に示すように、θholoの開き角を有
して配置される。すなわち、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３の回折効率の波長及び入射角依存
性を低減させるためには、ベンド角を少なくすることが
有効であるが、このとき、 （i）入射角を小さくする。 （ii）射出角をベンド角が小さくなる方向に大きくと
る。 という２つの方法が考えられる。（i）の「入射角を小
さくする」という手法の場合、前述のように、ホログラ
ム層への入射角度のばらつきが大きくなり好ましくな
い。そこで、（ii）の「射出角をベンド角が小さくなる
方向に大きくとる」という手法をもちいることが有効と
なる。
「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３と反射型空間光変調素
子１０とは、図２５に示すように、θholoの開き角を有
して配置される。すなわち、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３の回折効率の波長及び入射角依存
性を低減させるためには、ベンド角を少なくすることが
有効であるが、このとき、 （i）入射角を小さくする。 （ii）射出角をベンド角が小さくなる方向に大きくと
る。 という２つの方法が考えられる。（i）の「入射角を小
さくする」という手法の場合、前述のように、ホログラ
ム層への入射角度のばらつきが大きくなり好ましくな
い。そこで、（ii）の「射出角をベンド角が小さくなる
方向に大きくとる」という手法をもちいることが有効と
なる。
【０１８６】この実施の形態の場合、偏光選択性「Ｈ−
ＰＤＬＣ」回折光学素子３、補正用偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子２３からの射出角θout3、θout2
3を５°乃至２０°程度とし、ベンド角を低減させてい
る。このように、入射照明光、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３及び補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３の相対関係を規定した場合におい
て、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３からの
射出回折光を反射型空間光変調素子１０に対して垂直に
入射させようとすると、図２５に示すように、偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３と反射型空間光変調
素子１０とは、θholo（=θout3）の開き角をとって配
置される必要がある。
ＰＤＬＣ」回折光学素子３、補正用偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子２３からの射出角θout3、θout2
3を５°乃至２０°程度とし、ベンド角を低減させてい
る。このように、入射照明光、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３及び補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子２３の相対関係を規定した場合におい
て、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３からの
射出回折光を反射型空間光変調素子１０に対して垂直に
入射させようとすると、図２５に示すように、偏光選択
性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３と反射型空間光変調
素子１０とは、θholo（=θout3）の開き角をとって配
置される必要がある。
【０１８７】このようにして、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３により回折されたＰ偏光光は、反射
型空間光変調素子１０に対して略々垂直に入射する。反
射型空間光変調素子１０は、図２５中矢印ａで示す長手
方向が、照明光入射角方向と一致するように配置されて
いる。これは、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子２３への回折方向の入射照明光の有効幅を小さ
くする必要があるためで、この有効幅の減少量をできる
だけ少なくして光利用効率を高くするためである。
Ｃ」回折光学素子３により回折されたＰ偏光光は、反射
型空間光変調素子１０に対して略々垂直に入射する。反
射型空間光変調素子１０は、図２５中矢印ａで示す長手
方向が、照明光入射角方向と一致するように配置されて
いる。これは、補正用偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子２３への回折方向の入射照明光の有効幅を小さ
くする必要があるためで、この有効幅の減少量をできる
だけ少なくして光利用効率を高くするためである。
【０１８８】また、同様の理由から、照明光源２０の発
光部２０ａの長手方向は、図２５において紙面に垂直な
方向となされている。これは、前述のラグランジュ−ヘ
ルムホルツの不変量より、発光部が小さい方が光束径を
絞ったときに拡散角が大きくなりにくいためで、本発明
に係る画像表示装置のように、照明光を空間光変調素子
に対して斜めに入射させる場合には、その入射方向に一
致する方向に発光部の長さを短くすることが光利用効率
を上げるために有効となるためである。
光部２０ａの長手方向は、図２５において紙面に垂直な
方向となされている。これは、前述のラグランジュ−ヘ
ルムホルツの不変量より、発光部が小さい方が光束径を
絞ったときに拡散角が大きくなりにくいためで、本発明
に係る画像表示装置のように、照明光を空間光変調素子
に対して斜めに入射させる場合には、その入射方向に一
致する方向に発光部の長さを短くすることが光利用効率
を上げるために有効となるためである。
【０１８９】反射型空間光変調素子１０により位相が変
調されて反射されたＳ偏光光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子３を透過し、Ｓ偏光光のみを選択的
に透過する偏光板２４を透過して投射光学系２５に入射
する。ここで、偏光板２４は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３を透過したことにより発生する非点
収差を補正するために、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子３の反射型空間光変調素子１０に対する傾き
角θholoと反対方向に同じ絶対値の傾き角θpolをもっ
て配置される。この偏光板２４の傾きにより、変調され
た照明光における非点収差をキャンセルすることができ
る。そして、投射光学系２５に入射した照明光により、
反射型空間光変調素子１０上に表示される光学像がスク
リーン２６上に表示画像として拡大投影される。
調されて反射されたＳ偏光光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子３を透過し、Ｓ偏光光のみを選択的
に透過する偏光板２４を透過して投射光学系２５に入射
する。ここで、偏光板２４は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３を透過したことにより発生する非点
収差を補正するために、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子３の反射型空間光変調素子１０に対する傾き
角θholoと反対方向に同じ絶対値の傾き角θpolをもっ
て配置される。この偏光板２４の傾きにより、変調され
た照明光における非点収差をキャンセルすることができ
る。そして、投射光学系２５に入射した照明光により、
反射型空間光変調素子１０上に表示される光学像がスク
リーン２６上に表示画像として拡大投影される。
【０１９０】〔虚像表示装置に関する実施の形態（第１
２の実施の形態）〕本発明に係る画像表示装置の第１２
の実施の形態として、図２６に示すように、反射型空間
光変調素子として反射型ＦＬＣパネルを用い虚像結像光
学系を用いた画像表示装置について説明する。
２の実施の形態）〕本発明に係る画像表示装置の第１２
の実施の形態として、図２６に示すように、反射型空間
光変調素子として反射型ＦＬＣパネルを用い虚像結像光
学系を用いた画像表示装置について説明する。
【０１９１】この画像表示装置においては、赤色光、緑
色光、青色光の３色を順次独立に発光するレンズ付き発
光ダイオード光源４１より放射される照明光は、Ｐ偏光
成分を選択的に透過させる偏光板４２を透過して、偏光
選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射する。こ
の入射光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３において回折され、略々垂直に反射型ＦＬＣパネル１
０に入射する。
色光、青色光の３色を順次独立に発光するレンズ付き発
光ダイオード光源４１より放射される照明光は、Ｐ偏光
成分を選択的に透過させる偏光板４２を透過して、偏光
選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射する。こ
の入射光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３において回折され、略々垂直に反射型ＦＬＣパネル１
０に入射する。
【０１９２】反射型ＦＬＣパネル１０にて位相を変調さ
れた照明光は、反射型ＦＬＣパネル１０のアルミ反射面
１４において反射され、再び偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３に入射する。このとき、Ｐ偏光成分
は、再び偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に
よって回折されて発光ダイオード光源４１の方向に向か
うが、Ｓ偏光成分は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子３によって回折されることなく、そのまま透過
する。偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３を透
過したＳ偏光光は、Ｓ偏光成分を選択的に透過させる偏
光板４３にて検波されたのち、虚像観察光学系を構成す
る自由曲面プリズム４４に、自由曲面屈折面４５より入
射する。
れた照明光は、反射型ＦＬＣパネル１０のアルミ反射面
１４において反射され、再び偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬ
Ｃ」回折光学素子３に入射する。このとき、Ｐ偏光成分
は、再び偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に
よって回折されて発光ダイオード光源４１の方向に向か
うが、Ｓ偏光成分は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折
光学素子３によって回折されることなく、そのまま透過
する。偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３を透
過したＳ偏光光は、Ｓ偏光成分を選択的に透過させる偏
光板４３にて検波されたのち、虚像観察光学系を構成す
る自由曲面プリズム４４に、自由曲面屈折面４５より入
射する。
【０１９３】自由曲面プリズム４４内に入射した光は、
第１の光学面４６において全反射され、次いで、第２の
自由曲面反射面４７にて反射されたのち、第１の光学面
４６を透過して、観察者の観察領域４８に導かれる。こ
のとき、観察領域４８を大きくするには、発光ダイオー
ド光源４１と偏光板４２との間に拡散板を配置するか、
または、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に
おいて、この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３に入射するＰ偏光成分に対して回折時に拡散作用を起
こす干渉縞を予め記録しておいてもよい。
第１の光学面４６において全反射され、次いで、第２の
自由曲面反射面４７にて反射されたのち、第１の光学面
４６を透過して、観察者の観察領域４８に導かれる。こ
のとき、観察領域４８を大きくするには、発光ダイオー
ド光源４１と偏光板４２との間に拡散板を配置するか、
または、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に
おいて、この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３に入射するＰ偏光成分に対して回折時に拡散作用を起
こす干渉縞を予め記録しておいてもよい。
【０１９４】〔虚像表示装置に関する実施の形態（第１
３の実施の形態）〕次に、本発明に係る画像表示装置の
第１３の実施の形態として、図２７に示すように、反射
型空間光変調素子として２つの反射型ＦＬＣパネルを用
い虚像結像光学系を用いた画像表示装置について説明す
る。
３の実施の形態）〕次に、本発明に係る画像表示装置の
第１３の実施の形態として、図２７に示すように、反射
型空間光変調素子として２つの反射型ＦＬＣパネルを用
い虚像結像光学系を用いた画像表示装置について説明す
る。
【０１９５】この画像表示装置においては、赤色光、緑
色光、青色光の３色を順次独立に発光するレンズ付き発
光ダイオード光源４１より放射された照明光は、Ｐ偏光
光となる偏光成分を選択的に透過する偏光板４２を経
て、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３へ入射
する。この実施の形態においては、偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３は反射型となっている。この偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射された
照明光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３
において回折され反射されて略々垂直に反射型ＦＬＣパ
ネル１０に入射する。
色光、青色光の３色を順次独立に発光するレンズ付き発
光ダイオード光源４１より放射された照明光は、Ｐ偏光
光となる偏光成分を選択的に透過する偏光板４２を経
て、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３へ入射
する。この実施の形態においては、偏光選択性「Ｈ−Ｐ
ＤＬＣ」回折光学素子３は反射型となっている。この偏
光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に入射された
照明光は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３
において回折され反射されて略々垂直に反射型ＦＬＣパ
ネル１０に入射する。
【０１９６】反射型ＦＬＣパネル１０において位相を変
調された照明光は、反射型ＦＬＣパネル１０のアルミ反
射面１４において反射され、再び偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子３に入射する。このとき、照明光の
Ｐ偏光成分は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素
子３において再び回折され反射されて発光ダイオード光
源４２の方向に向かう。Ｓ偏光成分は、偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子３により回折されることな
く、そのまま偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３を透過する。
調された照明光は、反射型ＦＬＣパネル１０のアルミ反
射面１４において反射され、再び偏光選択性「Ｈ−ＰＤ
ＬＣ」回折光学素子３に入射する。このとき、照明光の
Ｐ偏光成分は、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素
子３において再び回折され反射されて発光ダイオード光
源４２の方向に向かう。Ｓ偏光成分は、偏光選択性「Ｈ
−ＰＤＬＣ」回折光学素子３により回折されることな
く、そのまま偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３を透過する。
【０１９７】このように偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回
折光学素子３を透過したＳ偏光光は、Ｓ偏光成分を選択
的に透過させる偏光板４３にて検波されたのち、虚像観
察光学系を構成する自由曲面プリズム４４に、自由曲面
屈折面４５より入射する。
折光学素子３を透過したＳ偏光光は、Ｓ偏光成分を選択
的に透過させる偏光板４３にて検波されたのち、虚像観
察光学系を構成する自由曲面プリズム４４に、自由曲面
屈折面４５より入射する。
【０１９８】自由曲面プリズム４４内に入射した光は、
第１の光学面４６において全反射され、次いで、第２の
自由曲面反射面４７にて反射されたのち、第１の光学面
４６を透過して、観察者の観察領域４８に導かれる。こ
のとき、観察領域４８を大きくするには、発光ダイオー
ド光源４１と偏光板４２との間に拡散板を配置するか、
または、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に
おいて、この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３に入射するＰ偏光成分に対して回折時に拡散作用を起
こす干渉縞を予め記録しておいてもよい。
第１の光学面４６において全反射され、次いで、第２の
自由曲面反射面４７にて反射されたのち、第１の光学面
４６を透過して、観察者の観察領域４８に導かれる。こ
のとき、観察領域４８を大きくするには、発光ダイオー
ド光源４１と偏光板４２との間に拡散板を配置するか、
または、偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子３に
おいて、この偏光選択性「Ｈ−ＰＤＬＣ」回折光学素子
３に入射するＰ偏光成分に対して回折時に拡散作用を起
こす干渉縞を予め記録しておいてもよい。
【０１９９】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る回折光学素
子においては、素子温度がこの回折光学素子の使用温度
範囲（例えば、摂氏２５°Ｃから摂氏７０°Ｃ）内であ
るときに、屈折率異方性及び屈折率の温度依存性が互い
に異なる第１の領域と第２の領域の特定の入射偏光方位
に対する屈折率差が極小値をとることにより、高い偏光
分離特性をもつ偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子
として構成することができる。
子においては、素子温度がこの回折光学素子の使用温度
範囲（例えば、摂氏２５°Ｃから摂氏７０°Ｃ）内であ
るときに、屈折率異方性及び屈折率の温度依存性が互い
に異なる第１の領域と第２の領域の特定の入射偏光方位
に対する屈折率差が極小値をとることにより、高い偏光
分離特性をもつ偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子
として構成することができる。
【０２００】したがって、本発明により、特に、液晶材
料の如き、屈折率の温度依存性が比較的大きい材料を構
成要素として用いた偏光選択性屈折率変調型の回折光学
素子において、例えば、画像表示装置（プロジェクタ装
置）内など、通常室温に比べて素子温度が高くなる状況
での使用においても、偏光分離特性や非回折偏光光の回
折効率をそれぞれ最適化、最小化することができる。
料の如き、屈折率の温度依存性が比較的大きい材料を構
成要素として用いた偏光選択性屈折率変調型の回折光学
素子において、例えば、画像表示装置（プロジェクタ装
置）内など、通常室温に比べて素子温度が高くなる状況
での使用においても、偏光分離特性や非回折偏光光の回
折効率をそれぞれ最適化、最小化することができる。
【０２０１】すなわち、本発明は、液晶材料のように、
屈折率の温度依存性が比較的大きい材料を構成要素とし
て用いる偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子におい
て、画像表示装置（プロジェクタ装置）内など室温に比
べて素子温度が高くなる状況においても、偏光分離特性
を最適化することができるものである。そして、本発明
は、このような回折光学素子を用いて構成された画像表
示装置を提供することができるものである。
屈折率の温度依存性が比較的大きい材料を構成要素とし
て用いる偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子におい
て、画像表示装置（プロジェクタ装置）内など室温に比
べて素子温度が高くなる状況においても、偏光分離特性
を最適化することができるものである。そして、本発明
は、このような回折光学素子を用いて構成された画像表
示装置を提供することができるものである。
【図１】本発明に係る回折光学素子の製造工程を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図２】上記回折光学素子におけるＰ偏光光及びＳ偏光
光の各領域における屈折率の温度依存性及び回折効率の
温度依存性を示すグラフである。
光の各領域における屈折率の温度依存性及び回折効率の
温度依存性を示すグラフである。
【図３】上記回折光学素子における温度変化による液晶
分子の見かけの屈折率の変化を示す平面図である。
分子の見かけの屈折率の変化を示す平面図である。
【図４】上記回折光学素子におけるＳ偏光光の各領域に
おける屈折率の温度依存性及び回折効率の温度依存性を
示すグラフである。
おける屈折率の温度依存性及び回折効率の温度依存性を
示すグラフである。
【図５】上記回折光学素子における液晶領域のＳ偏光光
に対する屈折率変化の温度依存性の実測値を示すグラフ
である。
に対する屈折率変化の温度依存性の実測値を示すグラフ
である。
【図６】上記回折光学素子における液晶領域及び高分子
領域のＳ偏光光に対する屈折率変化の温度依存性の実測
値を示すグラフである。
領域のＳ偏光光に対する屈折率変化の温度依存性の実測
値を示すグラフである。
【図７】本発明に係る画像表示装置の第１の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
の構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明に係る画像表示装置の第２の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
の構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明に係る画像表示装置の第３の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
の構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明に係る画像表示装置の第４の実施の形
態の構成を示す縦断面図である。
態の構成を示す縦断面図である。
【図１１】本発明に係る画像表示装置の第４の実施の形
態における要部の構成を示す縦断面図である。
態における要部の構成を示す縦断面図である。
【図１２】上記回折光学素子における青色光の回折効率
の入射角度依存性を示すグラフである。
の入射角度依存性を示すグラフである。
【図１３】上記回折光学素子における緑色光の回折効率
の入射角度依存性を示すグラフである。
の入射角度依存性を示すグラフである。
【図１４】上記回折光学素子における赤色光の回折効率
の入射角度依存性を示すグラフである。
の入射角度依存性を示すグラフである。
【図１５】上記回折光学素子における緑色光の回折効率
の入射角度依存性及び再生波長依存性（ベンド角大（θ
ob1＝１０°）の場合）を示すグラフである。
の入射角度依存性及び再生波長依存性（ベンド角大（θ
ob1＝１０°）の場合）を示すグラフである。
【図１６】上記回折光学素子における緑色光の回折効率
の入射角度依存性及び再生波長依存性（ベンド角小（θ
ob1＝−１０°）の場合）を示すグラフである。
の入射角度依存性及び再生波長依存性（ベンド角小（θ
ob1＝−１０°）の場合）を示すグラフである。
【図１７】本発明に係る画像表示装置の第５の実施の形
態の構成を示す縦断面図である。
態の構成を示す縦断面図である。
【図１８】本発明に係る画像表示装置の第６の実施の形
態の構成を示す縦断面図である。
態の構成を示す縦断面図である。
【図１９】本発明に係る画像表示装置の第７の実施の形
態の構成を示す縦断面図である。
態の構成を示す縦断面図である。
【図２０】本発明に係る画像表示装置の第７の実施の形
態であってカップリングプリズムを追加した構成を示す
縦断面図である。
態であってカップリングプリズムを追加した構成を示す
縦断面図である。
【図２１】本発明に係る画像表示装置の第８の実施の形
態の構成を示す縦断面図である。
態の構成を示す縦断面図である。
【図２２】本発明に係る画像表示装置の第９の実施の形
態の構成を示す縦断面図である。
態の構成を示す縦断面図である。
【図２３】本発明に係る画像表示装置の第９の実施の形
態であってカップリングプリズムを追加した構成を示す
縦断面図である。
態であってカップリングプリズムを追加した構成を示す
縦断面図である。
【図２４】本発明に係る画像表示装置の第１０の実施の
形態の構成を示す縦断面図である。
形態の構成を示す縦断面図である。
【図２５】本発明に係る画像表示装置の第１１の実施の
形態の構成を示す縦断面図である。
形態の構成を示す縦断面図である。
【図２６】本発明に係る画像表示装置の第１２の実施の
形態の構成を示す縦断面図である。
形態の構成を示す縦断面図である。
【図２７】本発明に係る画像表示装置の第１３の実施の
形態の構成を示す縦断面図である。
形態の構成を示す縦断面図である。
【図２８】回折光学素子の基本構造を示す縦断面図であ
る。
る。
【図２９】従来の回折光学素子におけるＰ偏光光及びＳ
偏光光の各領域における屈折率の温度依存性及び回折効
率の温度依存性を示すグラフである。
偏光光の各領域における屈折率の温度依存性及び回折効
率の温度依存性を示すグラフである。
１，２ ガラス基板、３ 「Ｈ−ＰＤＬＣ」パネル、４
参照光、５ 物体光、６ 高分子領域、７ 液晶領
域、１０ 反射型ＦＬＣ液晶パネル
参照光、５ 物体光、６ 高分子領域、７ 液晶領
域、１０ 反射型ＦＬＣ液晶パネル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０
1/13357 1/13357
// Ｇ０３Ｆ 7/004 ５２１ Ｇ０３Ｆ 7/004 ５２１
Ｆターム(参考） 2H025 AB14 BC14 BC32 BC42 BH05
2H049 AA25 AA34 AA43 AA50 AA60
BA05 BA45 BB03 BC22
2H088 EA33 EA48 FA21 HA01 HA02
HA03 HA13 HA18 HA21 HA28
JA05 KA06 MA02 MA06 MA20
2H091 FA05X FA07X FA08X FA14Y
FA19X FA31X FA37X FA41X
FA45X FB02 FB11 FC01
FC10 FC22 FC23 GA01 GA02
GA03 GA06 GA08 HA07 HA12
KA01 LA15 LA17
2H099 AA12 BA09 CA17 DA03
Claims (29)
- 【請求項１】 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性が
それぞれ互いに異なる第１の領域と第２の領域とが交互
に配列された構造を有し、入射光を回折させる偏光選択
性屈折率変調型の回折光学素子であって、 特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が極小値をと
る素子温度が、摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内
であることを特徴とする回折光学素子。 - 【請求項２】 上記極小値は、１％以下であることを特
徴とする請求項１記載の回折光学素子。 - 【請求項３】 上記入射光の特定の偏光方位は、上記第
１及び第２の領域の境界に平行な方位であることを特徴
とする請求項１記載の回折光学素子。 - 【請求項４】 上記第１及び第２の領域の少なくとも一
方は、液晶材料を含む領域であることを特徴とする請求
項１記載の回折光学素子。 - 【請求項５】 上記特定の偏光方位の入射光に対する上
記第１の領域の屈折率は、該入射光に対する上記第２の
領域の屈折率に対し、素子温度が摂氏２５度において小
であって、摂氏７０度において大であり、 上記特定の偏光方位に直交する方向の偏光方位の入射光
に対する上記第１の領域の屈折率は、該入射光に対する
上記第２の領域の屈折率に対し、素子温度が摂氏２５度
以上摂氏７０度以下の範囲において大であることを特徴
とする請求項１記載の回折光学素子。 - 【請求項６】 上記第１及び第２の領域は、少なくとも
高分子材料及び液晶材料を含んで構成され、上記第１の
領域は、上記第２の領域よりも液晶材料の含有率が高
く、かつ、高分子材料の含有率が低くなされて構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の回折光学素子。 - 【請求項７】 光重合性多官能基モノマ、光重合性２官
能基モノマ、光重合性単官能基モノマ及び液晶の混合物
を一対の光学基板間に所定の厚みの層に形成し、この層
に対してホログラフィック露光をすることにより形成さ
れた偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子であって、 上記光重合性２官能基モノマは、ヒドロキシピバリン酸
ネオペンチルグリコールジアクリレート、または、その
付加化合物であることを特徴とする請求項１記載の回折
光学素子。 - 【請求項８】 光重合性２官能基モノマに、ε−カプロ
ラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコ
ールジアクリレートを含むことを特徴とする請求項７記
載の回折光学素子。 - 【請求項９】 光重合性単官能基モノマに、２−ヒドロ
キシ−３−フェノキシプロピルアクリレートを用いたこ
とを特徴とする請求項７記載の回折光学素子。 - 【請求項１０】 光重合性単官能基モノマに、Ｎ−ビニ
ル−ピロリジノンを用いたことを特徴とする請求項７記
載の回折光学素子。 - 【請求項１１】 光重合性多官能基モノマに、トリメチ
ロールプロパントリアクリレートを用いたことを特徴と
する請求項７記載の回折光学素子。 - 【請求項１２】 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性
がそれぞれ互いに異なる第１の領域と第２の領域とが交
互に配列された構造を有し、入射光を回折させる偏光選
択性屈折率変調型の回折光学素子であって、 素子温度が摂氏２５度以上摂氏７０度以下の範囲内にお
いて、特定の偏光方位の入射光に対する回折効率が１％
以下であることを特徴とする回折光学素子。 - 【請求項１３】 上記入射光の特定の偏光方位は、上記
第１及び第２の領域の境界に平行な方位であることを特
徴とする請求項１２記載の回折光学素子。 - 【請求項１４】 上記第１及び第２の領域の少なくとも
一方は、液晶材料を含む領域であることを特徴とする請
求項１２記載の回折光学素子。 - 【請求項１５】 上記特定の偏光方位の入射光に対する
上記第１の領域の屈折率は、該入射光に対する上記第２
の領域の屈折率に対し、素子温度が摂氏２５度において
小であって、摂氏７０度において大であり、 上記特定の偏光方位に直交する方向の偏光方位の入射光
に対する上記第１の領域の屈折率は、該入射光に対する
上記第２の領域の屈折率に対し、素子温度が摂氏２５度
以上摂氏７０度以下の範囲において大であることを特徴
とする請求項１２記載の回折光学素子。 - 【請求項１６】 上記第１及び第２の領域は、少なくと
も高分子材料及び液晶材料を含んで構成され、上記第１
の領域は、上記第２の領域よりも液晶材料の含有率が高
く、かつ、高分子材料の含有率が低くなされて構成され
ていることを特徴とする請求項１２記載の回折光学素
子。 - 【請求項１７】 光重合性多官能基モノマ、光重合性２
官能基モノマ、光重合性単官能基モノマ及び液晶の混合
物を一対の光学基板間に所定の厚みの層に形成し、この
層に対してホログラフィック露光をすることにより形成
された偏光選択性屈折率変調型の回折光学素子であっ
て、 上記光重合性２官能基モノマは、ヒドロキシピバリン酸
ネオペンチルグリコールジアクリレート、または、その
付加化合物であることを特徴とする請求項１２記載の回
折光学素子。 - 【請求項１８】 光重合性２官能基モノマに、ε−カプ
ロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリ
コールジアクリレートを含むことを特徴とする請求項１
７記載の回折光学素子。 - 【請求項１９】 光重合性単官能基モノマに、２−ヒド
ロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレートを用いた
ことを特徴とする請求項１７記載の回折光学素子。 - 【請求項２０】 光重合性単官能基モノマに、Ｎ−ビニ
ル−ピロリジノンを用いたことを特徴とする請求項１７
記載の回折光学素子。 - 【請求項２１】 光重合性多官能基モノマに、トリメチ
ロールプロパントリアクリレートを用いたことを特徴と
する請求項１７記載の回折光学素子。 - 【請求項２２】 照明光を放射する光源と、 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに
異なる第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構
造を有し入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の
回折光学素子と、 上記光源より放射された照明光を上記回折光学素子に入
射させる照明光学系と、 上記回折光学素子により回折された照明光の偏光状態を
変調する反射型空間光変調素子と、 上記反射型空間光変調素子及び上記回折光学素子を経た
照明光を実像または虚像に結像する結像光学系とを備
え、 上記回折光学素子は、特定の偏光方位の入射光に対する
回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２５度以上摂
氏７０度以下の範囲内であり、 上記結像光学系は、上記回折光学素子の透過光をスクリ
ーン上または観察者の瞳に投射することを特徴とする画
像表示装置。 - 【請求項２３】 照明光を放射する光源と、 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに
異なる第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構
造を有し入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の
回折光学素子と、 上記照明光を互いに異なる複数の波長帯域成分に分離す
る色分離手段と、 互いに異なる複数の波長帯域成分に分離された照明光を
上記回折光学素子に入射させる照明光学系と、 上記回折光学素子により回折された照明光のうちの互い
に異なる複数の波長帯域成分の偏光状態をそれぞれ変調
する複数の反射型空間光変調素子と、 上記複数の反射型空間光変調素子によりそれぞれ変調さ
れた互いに異なる波長帯域の照明光を合成する色合成手
段と、 上記色合成手段を経た照明光を実像または虚像に結像す
る結像光学系とを備え、 上記回折光学素子は、特定の偏光方位の入射光に対する
回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２５度以上摂
氏７０度以下の範囲内であり、 上記結像光学系は、上記回折光学素子を透過して上記色
合成手段を経た照明光をスクリーン上または観察者の瞳
に投射することを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項２４】 照明光を放射する光源と、 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに
異なる第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構
造を有し入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の
回折光学素子と、 上記光源より放射された照明光を上記回折光学素子に入
射させる照明光学系と、 上記回折光学素子により回折された照明光の偏光状態を
変調する反射型空間光変調素子と、 上記反射型空間光変調素子及び上記回折光学素子を経た
照明光を実像または虚像に結像する結像光学系とを備
え、 上記回折光学素子は、素子温度が摂氏２５度以上摂氏７
０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光に
対する回折効率が１％以下であり、 上記結像光学系は、上記回折光学素子の透過光をスクリ
ーン上または観察者の瞳に投射することを特徴とする画
像表示装置。 - 【請求項２５】 照明光を放射する光源と、 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに
異なる第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構
造を有し入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の
回折光学素子と、 上記照明光を互いに異なる複数の波長帯域成分に分離す
る色分離手段と、 互いに異なる複数の波長帯域成分に分離された照明光を
上記回折光学素子に入射させる照明光学系と、 上記回折光学素子により回折された照明光のうちの互い
に異なる複数の波長帯域成分の偏光状態をそれぞれ変調
する複数の反射型空間光変調素子と、 上記複数の反射型空間光変調素子によりそれぞれ変調さ
れた互いに異なる波長帯域の照明光を合成する色合成手
段と、 上記色合成手段を経た照明光を実像または虚像に結像す
る結像光学系とを備え、 上記回折光学素子は、素子温度が摂氏２５度以上摂氏７
０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光に
対する回折効率が１％以下であり、 上記結像光学系は、上記回折光学素子を透過して上記色
合成手段を経た照明光をスクリーン上または観察者の瞳
に投射することを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項２６】 照明光を放射する光源と、 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに
異なる第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構
造を有し入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の
回折光学素子と、 上記光源より放射された照明光を上記回折光学素子に入
射させる照明光学系と、 上記回折光学素子を透過した照明光の偏光状態を変調す
る反射型空間光変調素子と、 上記反射型空間光変調素子及び上記回折光学素子を経た
照明光を実像または虚像に結像する結像光学系とを備
え、 上記回折光学素子は、特定の偏光方位の入射光に対する
回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２５度以上摂
氏７０度以下の範囲内であり、 上記結像光学系は、上記回折光学素子の回折光をスクリ
ーン上または観察者の瞳に投射することを特徴とする画
像表示装置。 - 【請求項２７】 照明光を放射する光源と、 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに
異なる第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構
造を有し入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の
回折光学素子と、 上記照明光を互いに異なる複数の波長帯域成分に分離す
る色分離手段と、 互いに異なる複数の波長帯域成分に分離された照明光を
上記回折光学素子に入射させる照明光学系と、 上記回折光学素子を透過した照明光のうちの互いに異な
る複数の波長帯域成分の偏光状態をそれぞれ変調する複
数の反射型空間光変調素子と、 上記複数の反射型空間光変調素子によりそれぞれ変調さ
れた互いに異なる波長帯域の照明光を合成する色合成手
段と、 上記色合成手段を経た照明光を実像または虚像に結像す
る結像光学系とを備え、 上記回折光学素子は、特定の偏光方位の入射光に対する
回折効率が極小値をとる素子温度が、摂氏２５度以上摂
氏７０度以下の範囲内であり、 上記結像光学系は、上記回折光学素子にて回折して上記
色合成手段を経た照明光をスクリーン上または観察者の
瞳に投射することを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項２８】 照明光を放射する光源と、 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに
異なる第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構
造を有し入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の
回折光学素子と、 上記光源より放射された照明光を上記回折光学素子に入
射させる照明光学系と、 上記回折光学素子を透過した照明光の偏光状態を変調す
る反射型空間光変調素子と、 上記反射型空間光変調素子及び上記回折光学素子を経た
照明光を実像または虚像に結像する結像光学系とを備
え、 上記回折光学素子は、素子温度が摂氏２５度以上摂氏７
０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光に
対する回折効率が１％以下であり、 上記結像光学系は、上記回折光学素子の回折光をスクリ
ーン上または観察者の瞳に投射することを特徴とする画
像表示装置。 - 【請求項２９】 照明光を放射する光源と、 屈折率異方性及び屈折率の温度依存性がそれぞれ互いに
異なる第１の領域と第２の領域とが交互に配列された構
造を有し入射光を回折させる偏光選択性屈折率変調型の
回折光学素子と、 上記照明光を互いに異なる複数の波長帯域成分に分離す
る色分離手段と、 互いに異なる複数の波長帯域成分に分離された照明光を
上記回折光学素子に入射させる照明光学系と、 上記回折光学素子を透過した照明光のうちの互いに異な
る複数の波長帯域成分の偏光状態をそれぞれ変調する複
数の反射型空間光変調素子と、 上記複数の反射型空間光変調素子によりそれぞれ変調さ
れた互いに異なる波長帯域の照明光を合成する色合成手
段と、 上記色合成手段を経た照明光を実像または虚像に結像す
る結像光学系とを備え、 上記回折光学素子は、素子温度が摂氏２５度以上摂氏７
０度以下の範囲内において、特定の偏光方位の入射光に
対する回折効率が１％以下であり、 上記結像光学系は、上記回折光学素子にて回折して上記
色合成手段を経た照明光をスクリーン上または観察者の
瞳に投射することを特徴とする画像表示装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002075142A JP2003270419A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 回折光学素子及び画像表示装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2002075142A JP2003270419A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 回折光学素子及び画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003270419A true JP2003270419A (ja) | 2003-09-25 |
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ID=29204330
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002075142A Pending JP2003270419A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 回折光学素子及び画像表示装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003270419A (ja) |
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Legal Events
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