JP2002162573A - 空間変調器及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速に且つ簡便に画像をカラー表示する。 【解決手段】 ランプ３１から出射した白色光を、体積
型ホログラム素子３３によって赤色光、緑色光、及び青
色光の３色の光に分波し、シリンドリカルレンズ３４に
よってＧＬＶ２０に集光する。ＧＬＶ２０によって、各
色の光をそれぞれ独立して空間的に変調し、シリンドリ
カルレンズ３４を介して体積型ホログラム素子３３に入
射させる。この体積型ホログラム素子３３によって、３
色の光を合波した後に、ガルバノミラー３５によって所
定の方向に走査し、投影レンズ３６を介して投影面３７
にカラー表示された画像を投影する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を表示する画
像表示装置に関する。また、このような画像表示装置に
用いるに好適な空間変調器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光を投影することにより画像
を表示する各種の表示装置が実用化されている。このよ
うな表示装置において、投影する光を表示する画像に応
じて変調する空間変調器としては、例えば、液晶パネル
やＤＭＤ（Digital MicromirroDevice）などが用いられ
ている。

【０００３】ここで、例えば液晶パネルを用いて表示装
置を構成した場合には、入射した光のうちの大部分が、
カラーフィルタや画素間のフレームによって吸収や反射
されてしまう。このため、高い輝度を得るためには、大
出力の光源を用いる必要があり、消費電力が増大してし
まう。

【０００４】そこで、液晶パネルの各画素（ピクセル）
に対して色分解した光をそれぞれ入射させるために、マ
イクロレンズと体積型ホログラム素子とを用いて実現す
る手法が提案されている（Applied Optics,Vol.36,476
1,1997）。また、同様の目的を達成するために、回折格
子（グレーティング）を用いて色分解を行うという提案
（Applied Optics,Vol.17,2273,1978）や、回折型光学
素子を用いて色分解を行うという提案（Applied Optic
s,Vol.38,7193,1999），（Opt.Lett.18,1214,1993）な
どがなされている。

【０００５】体積型ホログラム素子は、通常のグレーテ
ィングや平面型ホログラム素子と比較して、回折効率や
波長分解能が高いため、各種の用途に広く適する理想的
な光学特性を示すことが知られている。しかしながら、
体積型ホログラム素子は、材料自体の安定性が低く、熱
による膨張や湿度に対する安定性などに問題がある。と
ころが、近年では、このような体積型ホログラム素子を
利用してメモリ素子を構成する技術に対する関心が高ま
ったことによって材料開発が進み、広く実用に耐え得る
優れた特性を示す体積型ホログラム素子が実用化されつ
つある。このような体積型ホログラム素子のひとつとし
て、ＰＤＡ（Phoropolymer with Diffusion Amplificat
ion）を挙げることができる（SPIE Proc.,Vol.3740,25
8,1999）。

【０００６】また、近年では、マイクロマシンによって
自在に駆動することが可能な回折格子（グレーティン
グ）の研究・開発が進められている。そこで、このよう
な回折格子を、表示画像に応じて投影する光を変調する
空間変調器として用いた表示装置に関する提案がなされ
ており、注目を集めている（ＵＳＰ５３１１３６０）。

【０００７】このように、空間変調器として用いられる
マイクロマシン型の回折格子は、一般にグレーティング
ライトバルブ（ＧＬＶ：Grating Light Bulb）と称され
ており、従来から空間変調器として用いられているよう
な液晶パネルやＤＭＤと比較して、高速で動作させるこ
とができるとともに、各種の半導体製造技術を用いて低
コストで製造することができるといった特徴を有してい
る。

【０００８】したがって、ＧＬＶを用いて表示装置を構
成することにより、継ぎ目がなく鮮明で明るい画像を表
示できる表示装置を、低コストで実現できるものとして
期待されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年ではＧ
ＬＶを空間変調器として用いた表示装置が各種提案され
ているものの、このＧＬＶが従来から広く空間変調器と
して用いられている液晶パネルやＤＭＤとは全く異なる
構成により空間変調を行うため、未だ具体的且つ効率的
な画像表示を行う手法が確立されていないのが実状であ
る。

【００１０】すなわち、過去に提案されているＧＬＶを
用いた表示装置では、画像を表示するための光学系が複
雑であるため、実際に実現しようとすると、装置全体の
大型化・複雑化を招いてしまうといった問題がある。

【００１１】本発明は、上述した従来の実状を鑑みてな
されるものであり、画像を高速に且つ簡便にカラー表示
することが可能な画像表示装置を提供することを目的と
する。また、このような画像表示装置に用いるに好適な
空間変調器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る空間変調器
は、基板上に、複数の微小なリボンが一次元的に配設さ
れてなるリボン列を複数備える。上記各リボン列におけ
る各リボンは、それぞれ独立して駆動されることによ
り、上記基板の主面に対して上昇又は下降自在とされて
なる。また、上記各リボン列は、それぞれ異なる波長域
の光が入射されるとともに、入射された光を空間的に変
調して反射することを特徴とする。

【００１３】以上のように構成された本発明に係る空間
変調器は、一次元的に配設された複数のリボン列によっ
て、それぞれ異なる波長域の光を空間的に変調すること
ができる。また、本発明に係る空間変調器は、各種の半
導体製造技術を用いて微小に製造することができ、極め
て高速に動作させることが可能であることから、画像表
示装置における空間変調器として用いるに好適とするこ
とができる。さらに、本発明に係る空間変調器は、変調
する波長域の光毎にリボン列を備え、これらリボン列が
基板上に一体的に備えられていることから、画像表示装
置における空間変調器として用いた場合に、部品点数を
削減することができるだけでなく、各波長域の光毎にリ
ボン列を位置合わせすることを不要とすることができ
る。

【００１４】また、本発明に係る画像表示装置は、光源
と、空間変調器と、合波機構と、投影機構とを備える。
上記光源は、所定の波長域の光を出射する。上記空間変
調器は、上記光源から出射された光が波長域毎に一次元
的に入射されるとともに、各光の入射位置にそれぞれ一
次元型の空間変調素子が複数配設されてなり、入射され
た光を各空間変調素子により波長域毎に空間的に変調す
る。上記合波機構は、上記空間変調器によって波長域毎
に変調された光を合波して所定の方向に出射する。上記
投影機構は、上記合波機構によって合波された光を所定
の方向に走査して投影することにより画像を表示する。

【００１５】以上のように構成された本発明に係る画像
表示装置は、一次元型の空間変調素子が波長域毎に配設
された空間変調器によって光を変調し、この空間変調器
によって波長域毎に変調された光を合波した後に、所定
の方向に走査することによって画像を表示する。したが
って、空間変調器における一次元型の空間変調素子によ
って、波長域毎に光を独立して変調することが容易とな
る。また、一次元型の空間変調素子が複数配設されてな
る空間変調器を用いることによって、部品点数を削減す
ることができるとともに、各波長域の光毎に空間変調素
子の位置合わせを行うことを不要とすることができる。

【００１６】なお、本発明に係る画像表示装置におい
て、空間変調器としては、一次元型の空間変調素子とし
て、基板上に複数の微小なリボンが一次元的に配設され
てなるリボン列を複数備え、上記各リボン列における各
リボンは、それぞれ独立して駆動されることにより、上
記基板の主面に対して上昇又は下降自在とされてなる空
間変調器を用いることが望ましい。このような空間変調
器は、各種の半導体製造技術を用いて微小に製造するこ
とができ、極めて高速に動作させることが可能である。
したがって、十分に豊富な情報量で画像を表示すること
ができる。また、装置全体の構成を簡略化することがで
きるとともに、低コスト化を図ることができる。

【００１７】また、本発明に係る画像表示装置におい
て、上記合波機構は、例えば、体積型ホログラム素子、
平面型ホログラム素子、回折格子、又はダイクロイック
ミラーなどによって実現することができる。これによ
り、上記空間変調器によって波長域毎に変調された光を
合波して所定の方向に出射することができる。

【００１８】具体的には、例えば、それぞれ異なる方向
から入射された光を合成して一定の方向に出射するよう
に多重記録された体積型ホログラム素子によって上記合
波機構を実現することができる。また、例えば、異なる
方向から入射された光をそれぞれ一定の方向に出射する
複数の体積型ホログラム素子によって上記合波機構を実
現することができる。

【００１９】本発明に係る画像表示装置においては、特
に体積型ホログラム素子によって合波機構を実現するこ
とによって、光利用効率を向上させることができるた
め、光源における出力を低減した場合であっても、表示
する画像の輝度を向上させることができ、低消費電力化
及び高画質化を図ることができる。また、体積型ホログ
ラム素子を用いることによって、光学系の構成を簡素化
することができ、装置全体の小型化を進めるとともに、
信頼性を向上させることができる。

【００２０】このような体積型ホログラム素子として
は、例えばＰＤＡ（Photopolymer with Diffusion Ampl
ification）を用いることが望ましい。これにより、本
発明に係る画像表示装置は、空間変調器において高い回
折効率や波長分解能を確保することができ、高品質な画
像を高精度に表示することができる。また、空間変調器
が熱により膨張してしまったり、湿度変化によって特性
が変化してしまうことを抑制して、安定して確実に画像
を表示することができる。

【００２１】また、本発明に係る画像表示装置におい
て、上記光源としては、それぞれ異なる波長域の光を出
射し、出射した光を上記空間変調器の空間変調素子にそ
れぞれ入射する複数の光源部を備えていることが望まし
い。これにより、色特性や出力の調整を各光源部におい
て独立して行うことが可能となり、装置設計における自
由度を向上させることができる。

【００２２】また、本発明に係る画像表示装置は、上記
光源から出射された光をそれぞれ異なる波長域の光に分
波して、分波した光を上記空間変調器の空間変調素子に
それぞれ入射させる分波機構を備えていてもよい。これ
により、単一の光源を用いて複数の波長域の光を得るこ
とができる。

【００２３】この場合に、上記分波機構としては、例え
ば、体積型ホログラム素子、平面型ホログラム素子、回
折格子、又はダイクロイックミラーなどによって実現す
ることができる。これによって、単一の光源からの光を
分波して、それぞれ空間変調素子に入射させることがで
きる。

【００２４】具体的には、例えば、一定の方向から入射
された光を波長域毎に分波して、それぞれ異なる方向に
出射するように多重記録された体積型ホログラム素子に
よって上記分波機構を実現することができる。また、例
えば、一定の方向から入射された光をそれぞれ異なる方
向に出射する複数の体積型ホログラム素子によって上記
分波機構を実現することができる。

【００２５】本発明に係る画像表示装置においては、特
に体積型ホログラム素子によって分波機構を実現するこ
とによって、光利用効率を向上させることができるた
め、光源における出力を低減した場合であっても、表示
する画像の輝度を向上させることができ、低消費電力化
及び高画質化を図ることができる。また、体積型ホログ
ラム素子を用いることによって、光学系の構成を簡素化
することができ、装置全体の小型化を進めるとともに、
信頼性を向上させることができる。

【００２６】このような体積型ホログラム素子として
は、例えばＰＤＡ（Photopolymer with Diffusion Ampl
ification）を用いることが望ましい。これにより、本
発明に係る画像表示装置は、空間変調器において高い回
折効率や波長分解能を確保することができ、高品質な画
像を高精度に表示することができる。また、空間変調器
が熱により膨張してしまったり、湿度変化によって特性
が変化してしまうことを抑制して、安定して確実に画像
を表示することができる。

【００２７】さらに、本発明に係る画像表示装置におい
ては、例えば、以下のような構成とすることによって、
画像をカラー表示することができる。すなわち、上記空
間変調器の各空間変調素子は、表示する画像における異
なる領域に相当する光を変調するよう構成する。また、
上記投影機構は、上記空間変調器の各空間変調素子によ
り変調された光を波長域毎に異なる位置に投影するとと
もに、各光を投影する位置を調整して順次走査するよう
構成する。これにより、カラー表示された画像を全体と
して表示することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２９】本発明に係る波長変換器は、基板上に、複
数の微小なリボンが一次元的に配設されてなるリボン列
を複数備え、各リボン列にそれぞれ異なる波長域の光が
入射されることにより、入射された光を空間的に変調し
て反射することを特徴のひとつとされている。このよう
な空間変調器としては、具体的には、マイクロマシン型
の回折格子を用いることができる。マイクロマシン型の
回折格子は、空間変調器として用いられる場合に、一般
にグレーティングライトバルブ（ＧＬＶ：Grating Ligh
t Bulb）と称される。

【００３０】そこで、以下では、本発明の実施の形態に
ついて説明するに先立って、本発明の原理について説明
する。

【００３１】ＧＬＶは、各種の半導体製造技術によって
基板上に複数の微小なリボンが形成されてなる。そし
て、各々のリボンは、圧電素子などによって自在に上昇
又は下降することが可能とされている。このように構成
されたＧＬＶは、各リボンが高さを動的に駆動され、所
定の波長域の光を照射されることによって、全体として
位相型の回折格子（グレーティング）を構成している。
すなわち、ＧＬＶは、光が照射されることによって±１
次（もしくはさらに高次）の回折光を発生する。

【００３２】そこで、このようなＧＬＶに対して光を照
射し、０次の回折光を遮光しておくことにより、ＧＬＶ
の各リボンを上下に駆動することによって回折光を点滅
させて、これにより画像を表示することが可能となる。

【００３３】従来から、ＧＬＶの上述したような特性を
利用して画像を表示する表示装置が各種提案されてい
る。従来の表示装置では、表示する平面画像の構成単位
（以下、画素と称する。）を表示するに際して、６本程
度のリボンで１画素を表示している。また、１画素に相
当するリボンの組は、それぞれ隣接するリボン同士を交
互に上昇又は下降させている。

【００３４】しかしながら、ＧＬＶにおける各リボンを
独立して配線し、各々独立して駆動することができれ
ば、任意の一次元の位相分布を生成することができる。
このように構成されたＧＬＶは、反射型の一次元位相型
空間変調器と考えることができる。

【００３５】そこで、本発明における空間変調器として
は、上述したようにして、反射型の一次元位相型空間変
調器として構成されたＧＬＶを用いることができる。す
なわち、例えば図１に示すように、ＧＬＶ１０の各リボ
ン１１をそれぞれ独立して駆動することにより、任意の
位相分布を生成しておく。このＧＬＶ１０に対して、位
相が揃った所定の波長域の光を、図１中の矢印で示すよ
うに入射することによって、この入射光を変調して反射
させ、図２に示すように、任意の一次元の波面を生成す
ることができる。

【００３６】本発明に係る空間変調器は、このような原
理を利用して、リボンが一次元的に配設されてなるリボ
ン列を、入射される波長域の光毎に複数備えて構成され
ていることを特徴とする。そこで、以下では、本発明に
係る空間変調器の具体的な一構成例として、図３に示す
ようなＧＬＶ２０について説明する。

【００３７】ＧＬＶ２０は、図３に示すように、基板２
１上に、複数の微小なリボン２２が形成されている。各
リボン２２は、駆動用の電気回路や配線などにより構成
された駆動部２３を備え、この駆動部２３により、基板
２１の主面に対して上昇又は下降自在に駆動される。

【００３８】また、ＧＬＶ２０において、各リボン２２
は、一次元的に配設されており、リボン列を構成してい
る。リボン列は、入射される光の波長域毎に複数配設さ
れている。具体的には、例えば図３に示す例において、
ＧＬＶ２０は、赤色光、緑色光、及び青色光の３色の光
が入射されるよう構成されており、これらの光が入射さ
れる位置に、それぞれ、赤色用リボン列２４ｒ、緑色用
リボン列２４ｇ、生食用リボン列２４ｂが互いに平行と
なる位置に並んで配設されている。なお、以下では、こ
れらのリボン列２４ｒ，２４ｇ，２４ｂを総称して、単
にリボン列２４と称する。

【００３９】そして、各リボン列２４は、各リボン２２
が独立して駆動可能とされており、それぞれ、図１及び
図２で説明したように、任意の位相分布を生成すること
が可能とされている。したがって、ＧＬＶ２０は、入射
された赤色光、緑色光、及び青色光に対して、それぞれ
赤色用リボン列２４ｒ、緑色用リボン列２４ｇ、及び生
食用リボン列２４ｂにより、各色毎に独立して任意の一
次元の波面を生成することができる。

【００４０】以上のように構成されたＧＬＶ２０は、各
種の半導体製造技術を用いて微小に製造することがで
き、極めて高速に動作させることができる。したがっ
て、例えば、画像表示装置における空間変調器として用
いるに好適とすることができる。また、ＧＬＶ２０は、
変換する波長域の光毎にリボン列２４を備え、これらリ
ボン列２４が基板２１上に一体的に備えられていること
から、画像表示装置における空間変調器として用いた場
合に、部品点数を削減することができるだけでなく、各
波長域の光毎にリボン列を位置合わせすることを不要と
することができる。

【００４１】なお、上述の説明において、ＧＬＶ２０
は、赤色光、緑色光、及び青色光の３色の光が入射さ
れ、これらの光にそれぞれ対応する３つのリボン列２４
を備えるとしている。しかしながら、本発明に係る空間
変調器としては、３つのリボン列を備えることに限定さ
れるものではなく、入射される光の数に対応する数のリ
ボン列を備えるとすればよい。

【００４２】また、上述の説明において、ＧＬＶ２０
は、各リボン列２４が互いに平行となる位置に並んで配
設されるとしている。しかしながら、本発明に係る空間
変調器においては、各リボン列の配設位置に限定される
ものではない。

【００４３】具体的には、例えば、図４に示すように、
赤色用リボン列２４ｒ、緑色用リボン列２４ｇ、及び青
色用リボン列２４ｂを、一次元的（直線的）に配設し、
各リボン列２４に対応した光をそれぞれの位置に入射さ
せるとしてもよい。ただし、この場合には、図３に示す
ように互いに平行となる位置に配設した場合と比較し
て、ＧＬＶ２０自体のサイズが図中横方向に大きくなる
だけでなく、画像表示装置における光学系が複雑化・大
型化してしまう虞が生じる。

【００４４】また、例えば、図５に示すように、複数の
リボン２２を一次元的（直線的）に配設し、赤色光に対
応したリボン２２ｒ、緑色光に対応したリボン２２ｇ、
青色光に対応したリボン２２ｂを順次並べて配設しても
よい。すなわち、この場合には、各色に対応したリボン
列２４が、いわば「入れ子構造」的に配設されている場
合に相当する。このように各リボン２２が配設されたＧ
ＬＶ２０は、画像表示装置における空間変調器として用
いられるに際して、例えば、従来から用いられている液
晶パネルに各色光を入射させる場合と同様にして、マイ
クロレンズアレイや各種のホログラム素子を用いて、各
色光をそれぞれに対応したリボン２２に入射させること
ができる。しかしながら、この場合には、図３に示した
場合と比較して、光学系の複雑化・大型化を招いてしま
うといった虞が生じる。

【００４５】つぎに、本発明に係る画像表示装置の一構
成例として、図６に示すような表示装置３０について説
明する。表示装置３０は、空間変調器により変調された
光を走査して投影することによって画像を表示する装置
である。なお、以下では、表示装置３０における空間変
調器として、上述したＧＬＶ２０を用いて構成した場合
について説明する。

【００４６】表示装置３０は、図６に示すように、所定
の波長域の光を出射する光源として、白色光を出射する
ランプ３１を備えている。なお、表示装置３０において
は、ランプ３１を光源とすることに限定されるものでは
なく、例えば、発光ダイオード、半導体レーザ発振器な
どを光源として用いてもよいし、或いは、外部から取り
入れた自然光を光源として用いるとしてもよい。

【００４７】また、表示装置３０は、ランプ３１から出
射された光の光路上に、コリメータレンズ３２と、体積
型ホログラム素子３３と、シリンドリカルレンズ３４
と、ＧＬＶ２０とを備えている。

【００４８】コリメータレンズ３２は、ランプ３１から
出射された光が入射されるとともに、この光を平行光と
して、体積型ホログラム素子３３に入射する。

【００４９】体積型ホログラム素子３３は、コリメータ
レンズ３２によって平行光とされた光が入射されるとと
もに、この光を所定の波長域毎に分波し、赤色光、緑色
光、及び青色光としてシリンドリカルレンズ３４に入射
する。この体積型ホログラム素子３３は、例えば、赤色
光、緑色光、及び青色光をそれぞれ異なる角度に回折し
て出射するように多重記録された体積型ホログラム素子
であり、各色の光を平行光としたまま、異なる角度で出
射する。

【００５０】シリンドリカルレンズ３４は、体積型ホロ
グラム素子３３によって分波された赤色光、緑色光、及
び青色光をそれぞれ集光して、図７に示すように、ＧＬ
Ｖ２０の赤色用リボン列２４ｒ、緑色用リボン列２４
ｇ、及び青色用リボン列２４ｂに入射させる。

【００５１】ＧＬＶ２０は、入射された３色の光をそれ
ぞれ、赤色用リボン列２４ｒ、緑色用リボン列２４ｇ、
及び青色用リボン列２４ｂによって空間的に変調し、任
意の一次元的な波面として反射する。すなわち、ＧＬＶ
２０は、表示装置３０において、空間変調器としての機
能を果たしている。

【００５２】また、表示装置３０は、ＧＬＶ２０によっ
て反射された光が、再びシリンドリカルレンズ３４、及
び体積型ホログラム素子３３に入射されるように構成さ
れている。

【００５３】すなわち、ＧＬＶ２０によってそれぞれ独
立して空間的な変調を施された赤色光、緑色光、及び青
色光は、シリンドリカルレンズ３４によって平行光とさ
れ、体積型ホログラム素子３３に入射される。そして体
積型ホログラム素子３３は、入射された赤色光、緑色
光、及び青色光を合波して出射する。このとき、体積型
ホログラム素子３３は、コリメータレンズ３２側からの
光の入射時との対照性から明らかであるとおり、シリン
ドリカルレンズ３４から入射された３色の光が同一の方
向に回折され、これら３色の光を合波して一定の方向に
出射する。したがって、表示装置３０では、色収差の補
正を十分に行うことによって、体積型ホログラム素子３
３によって合波された光を同一の光学系で扱うことが可
能となる。

【００５４】そこで、表示装置３０は、体積型ホログラ
ム素子３３から出射された光の光路上に、ガルバノミラ
ー３５と、投影レンズ３６とを備える。

【００５５】ガルバノミラー３５は、例えば、図６中矢
印Ａで示す方向に回動自在とされており、入射された光
を反射して、図６中矢印Ｂで示す方向に走査する。そし
て、表示装置３０は、ガルバノミラー３５によって走査
された光を、投影レンズ３６を介して投影することによ
り、投影面３７において画像を表示する。すなわち、こ
の表示装置３０において、ガルバノミラー３５及び投影
レンズ３６は、画像を構成する光を所定の方向に走査し
て投影する投影機構としての機能を果たしている。

【００５６】なお、表示装置３０においては、ガルバノ
ミラー３５によって所定の方向に光を走査することに限
定されるものではなく、例えば、ミラーアレイやポリゴ
ンミラーなどを用いて走査してもよいし、体積型ホログ
ラム素子や平面型ホログラム素子などの各種回折格子を
用いて走査するとしてもよい。また、例えば、一次元的
に変調された波面に対して垂直な方向だけに走査するこ
とに限定されるものではなく、垂直方向と水平方向とに
渡って二次元的に走査してもよい。

【００５７】以上のように構成された表示装置３０は、
ＧＬＶ２０によって波長域毎に赤色光、緑色光、及び青
色光を変調し、変調された光を合波した後に、所定の方
向に走査することによって画像を表示している。したが
って、波長域毎に光を徳利津して変調することを容易と
することができる。また、表示装置３０は、赤色用リボ
ン列２４ｒ、緑色用リボン列２４ｇ、及び青色用リボン
列２４ｂが基板上に一体的に形成されたＧＬＶ２０を空
間変調器として用いていることから、部品点数を削減す
ることができるとともに、各波長域の光毎に光学系の位
置合わせを行うことを不要とすることができる。

【００５８】なお、表示装置３０において空間変調器と
して用いるＧＬＶ２０は、図３に示したように、赤色
光、緑色光、及び青色光の３色の光に対応したリボン列
２４が、互いに平行となる位置に配設されたものを用い
ることに限定されるものではない。表示装置３０におい
ては、例えば、図４に示したように、３色の光に対応し
たリボン列２４が直線的に配設されたＧＬＶ２０を用い
てもよいし、図５に示したように、３色の光に対応した
リボン２２が順次並べて配設されたＧＬＶ２０を用いる
としてもよい。ただし、この場合には、図３に示すよう
にリボン列２４が配設されたＧＬＶ２０を用いる場合と
比較して、光学系が複雑化・大型化してしまう虞が生じ
る。

【００５９】このようなＧＬＶ２０は、各種の半導体製
造技術を用いて微小に製造することができ、極めて高速
に動作させることが可能である。したがって、表示装置
３０は、ＧＬＶ２０を空間変調器として用いることによ
り、十分に豊富な情報量で画像を表示することができ
る。また、装置全体の構成を簡略化することができると
ともに、低コスト化を図ることができる。

【００６０】また、ＧＬＶは、各リボンをアナログ的に
駆動することもできることから、入射された光のうち、
所定の波長域の光を選択的に回折することもできる。し
たがって、表示装置３０においては、例えば、図８に示
すように、単一のリボン列２４を備えるＧＬＶ２０を空
間変調器として用いることもできる。

【００６１】この場合には、ＧＬＶ２０における単一の
リボン列２４自体を高速で動作させることによって、所
定の波長域の光を順次選択的に回折するよう高速に動作
させる。これによって、例えば、赤色光、緑色光、及び
青色光の３色の光を時間的にずらして空間的に変調し、
これら３色の光を投影面３７において合成することによ
りカラー表示された画像を投影することができる。

【００６２】ただし、この場合には、表示装置３０にお
ける光源として、例えば白色光ランプなどのように連続
的に光を出射する光源を用いると、時間的に、光源の光
の利用効率が１／３となってしまうため、表示する画像
の輝度が低下してしまう虞が生じる。

【００６３】また、表示装置３０においては、ＧＬＶ２
０を空間変調器として用いることに限定されるものでは
なく、一次元型の空間変調素子が波長域毎に配設された
空間変調器によって光を変調するように構成することが
できれば、各種の空間変調器を用いることができる。こ
のような空間変調器としては、ＧＬＶの他に、例えば、
ＰＬＺＴを用いたシャッターアレイ（以下、ＰＬＺＴシ
ャッターアレイと称する。）を用いることができる。

【００６４】ＰＬＺＴシャッターアレイは、ＧＬＶと同
様に極めて高速に動作させることが可能であるため、表
示装置３０における空間変調器として用いることがで
き、これにより、画像のカラー表示を実現することがで
きる。ただし、ＧＬＶが反射型の空間変調器であるのに
対して、ＰＬＺＴシャッターアレイは、一般的に透過型
の空間変調器として用いられることから、表示装３０に
おける空間変調器として用いる場合には、この表示装置
３０における光学系を適宜変形することが望ましい。

【００６５】ところで、上述した表示装置３０において
は、ランプ３１からの白色光を体積型ホログラム素子３
３によって３色の光に分波し、分波した光をシリンドリ
カルレンズ３４によって集光してそれぞれＧＬＶ２０の
リボン列２４に入射させている。また、ＧＬＶ２０によ
って変調された３色の光をシリンドリカルレンズ３４に
よってそれぞれ平行光とし、この３色の平行光を体積型
ホログラム素子３３によって合波して一定の方向に出射
している。すなわち、表示装置３０においては、体積型
ホログラム素子３３及びシリンドリカルレンズ３４が、
光源（ランプ３１）から出射された光をそれぞれ異なる
波長域の光に分波して、分波した光を空間変調器（ＧＬ
Ｖ２０）の空間変調素子（リボン列２４）にそれぞれ入
射させる分波機構としての機能を有しているとともに、
空間変調器（ＧＬＶ２０）によって波長域毎に変調され
た光を合波して所定の方向に出射する合波機構としての
機能を有している。

【００６６】このような合波機構或いは分波機構として
は、体積型ホログラム素子３３とシリンドリカルレンズ
３４との組み合わせによって構成することに限定される
ものではなく、例えば、体積型ホログラム素子、平面型
ホログラム素子、各種の回折格子、或いはダイクロイッ
クミラーなどによって構成してもよい。そこで、以下で
は、表示装置３０における合波機構及び分波機構につい
て説明する。

【００６７】表示装置３０において、合波機構や分波機
構は、体積型ホログラム素子３３を利用する以外に、各
種の回折格子（グレーティング）や平面型ホログラム素
子などを利用して構成することができる。例えば、通常
のレリーフ型の回折格子を合波機構や分波機構として利
用する場合には、回折効率が光の波長に依存して低下し
てしまうため、格子の形状や深さを調節する必要があ
る。

【００６８】ここで、格子のピッチがΛであるホログラ
ム素子又は回折格子に対して、波長がλである光を入射
させる場合について考える。このとき、光の入射角をΘ
とし、出射角をΨとすると、以下の式１に示す関係が成
立する。

【００６９】 ｓｉｎΘ−ｓｉｎΨ＝ｍλ／Λ ・・・（式１） 以下では、まず、回折次数ｍ＝１である平面型回折格子
について考えるが、平面型ホログラム素子の場合には、
回折次数ｍは２以上、又は−１以下の整数であってもよ
い。

【００７０】この平面型回折格子に対して、波長がそれ
ぞれ、λ_１，λ_２，λ_３である３色の光が入射すると
し、それぞれの光の入射角をΘ_ｉ（ｉ＝１，２，３）、
出射角をΨ_ｉ（ｉ＝１，２，３）とする。この場合、以
下の式２乃至式４に示す関係が成立する。

【００７１】 ｓｉｎΘ_１−ｓｉｎΨ_１＝λ_１／Λ ・・・（式２） ｓｉｎΘ_２−ｓｉｎΨ_２＝λ_２／Λ ・・・（式３） ｓｉｎΘ_３−ｓｉｎΨ_３＝λ_３／Λ ・・・（式４） このとき、これら３色の光は、シリンドリカルレンズ３
４の焦点距離をｆとすると、ＧＬＶ２０上において光軸
からｆｔａｎΨ_ｉだけ離れた位置に集光される。したが
って、ＧＬＶ２０においては、これら３色の光に対応し
たリボン列２４を、それぞれの光に対応する位置に配設
する。

【００７２】ここで、表示装置３０の光源（ランプ３
１）から出射される光が白色光であるときには、Θ＝Θ
_ｉ（ｉ＝１，２，３）とすることができる。このとき、
格子のピッチΛ＝１μｍ（すなわち、１０００格子／ｍ
ｍ）とし、ｓｉｎΨ＝Ψと近似すると、以下の式５及び
式６に示す関係が成立する。

【００７３】 Ψ_１−Ψ_２＝λ_２−λ_１ ・・・（式５） Ψ_２−Ψ_３＝λ_３−λ_２ ・・・（式６） ここで、３色の光をそれぞれ、波長λ_１＝０．４６μｍ
の青色光、波長λ_２＝０．５２μｍの緑色光、波長λ_３
＝０．６４μｍの赤色光とし、シリンドリカルレンズ３
４の焦点距離をｆ＝１０ｍｍとすれば、ＧＬＶ２０にお
ける赤色用リボン列２４ｒと緑色用リボン列２４ｇとの
間隔は１．２ｍｍ、緑色用リボン列２４ｇと青色用リボ
ン列２４ｂとの間隔は６００μｍとすればよいことがわ
かる。ＧＬＶ２０における各リボン列２４をこの間隔と
することにより、ＧＬＶ２０の配設位置をシリンドリカ
ルレンズ３４の焦点面内で調節することにより、３色の
光をそれぞれ対応したリボン列２４に入射させることが
できる。

【００７４】ただし、合波機構又は分波機構として、平
面型回折格子を用いる場合には、０次或いは高次の回折
光が生じるため、これらの回折光が迷光とならないよう
にＧＬＶ２０の配設位置を調整することが望ましい。

【００７５】また、例えば、合波機構又は分波機構とし
てブレーズド型回折格子を用いることを考えると、光の
入射角をΘ_１、屈折率をｎ、中心波長をλ_０、使用波長
をλとして、ｋ次の回折光の回折効率η_ｋは、以下の式
７に示す関係が成立する。 η_ｋ＝［ｓｉｎ［π（ｋ−φ_０）］／π（ｋ−φ_０）］^２ ・・・（式７） ただし、上記の式７中におけるφ_０は、以下の式８に示
す値である。 φ_０＝λ_０［（ｎ^２−ｓｉｎ^２Θ_１）^１／２−ｃｏｓΘ_１］／λ（ｎ−１）・・ ・（式８） ここで、合波機構又は分波機構としてブレーズド型回折
格子を用いた場合について、回折光の次数ｋ＝１、λ_０
＝０．５５μｍ、屈折率ｎ＝１．５と、光を垂直に入射
させたときの回折効率η_１と使用波長λとの関係を、図
９に示す。図９に示す結果から明らかであるように、こ
のブレーズド型回折格子は、波長がそれぞれ０．４６μ
ｍ、０．５２μｍ、及び０．６４μｍである青色光、緑
色光、及び赤色光に対して、それぞれ、およそ８８％、
９９％、９４％の回折効率を得られることがわかる。

【００７６】また、合波機構又は分波機構として体積型
ホログラム素子を用いた場合を考えると、この体積型ホ
ログラム素子のホログラムを平面波と平面波との干渉に
よって記録した場合でも、格子ベクトルの方向による位
相整合を考慮することが重要となる。体積型ホログラム
素子において、ホログラムの記録時と異なる方向から光
が入射される場合や、記録時と異なる波長の光が入射さ
れる場合には、位相の不整合が生じ、回折効率が低下す
る虞が生じる。また、異なる波長に対する位相不整合
を、入射光の入射角をそれぞれの波長で変えることによ
り、同一方向に回折させる場合にも位相不整合が生じて
しまう。

【００７７】具体的には、例えば、図１０に示すよう
に、ホログラムの記録時に、それぞれ波長が異なる３色
の光を図１０中の矢印ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３に示す格子ベク
トルで記録した場合を考えると、記録時とは異なる格子
ベクトルの光を入射させて再生を行ったとき、すなわち
図１０中の矢印ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３に示す格子ベクトルで
再生される光に位相不整合が生じる。なお、図１０は、
ｋ−空間における各波長の光に対する位相不整合を説明
する図である。したがって、単一の体積型ホログラム素
子３３によって合波機構又は分波機構を構成する場合に
は、この位相不整合を考慮してホログラムを記録するこ
とが重要となる。

【００７８】そこで、合波機構又は分波機構を単一の体
積型ホログラム素子３３によって構成するとせずに、例
えば図１１に示すように、複数の体積型ホログラム素子
３３ａ，３３ｂを積層することによって、合波機構又は
分波機構を構成してもよい。すなわち、例えば、第１の
体積型ホログラム素子３３ａによって赤色光Ｗ_Ｒを回折
させるとともに、第２の体積型ホログラム素子３３ｂに
よって青色光Ｗ_Ｂを赤色光Ｗ_Ｒと同一の方向に回折させ
る。また、これら第１及び第２の体積型ホログラム素子
３３ａ，３３ｂは、緑色光Ｗ_Ｇを回折せずに直進して透
過させ、赤色光Ｗ_Ｒと同一の方向に出射させるようにす
る。このようにして、各体積型ホログラム素子３３ａ，
３３ｂで特定の波長域の光を選択的に回折させることに
よって合波機構又は分波機構を構成してもよい。

【００７９】また、表示装置３０においては、図１２に
示すように、単一の体積型ホログラム素子３３にホログ
ラムを多重記録することによって、青色光Ｗ_Ｂ、赤色光
Ｗ_Ｒ、及び緑色光Ｗ_Ｇをそれぞれ同一の方向に出射させ
てもよい。通常、多重記録されたホログラム素子は、多
重度の２乗に反比例して回折効率が低下してしまう。し
かしながら、体積型ホログラム素子３３を、屈折率変動
幅が大きい記録材料によって形成することにより、十分
に高い回折効率を得ることができる。

【００８０】また、表示装置３０においては、透過型の
ホログラム素子を合波機構又は分波機構として用いるこ
とに限定されず、反射型のホログラム素子を用いて合波
機構又は分波機構を構成してもよい。

【００８１】ところで、上述した表示装置３０の説明に
おいては、体積型ホログラム素子３３によって平行光と
された光をＧＬＶ２０に集光し、このＧＬＶ２０から反
射された光を再び体積型ホログラム素子３３に入射させ
るために、シリンドリカルレンズ３４を用いている。す
なわち、このシリンドリカルレンズ３４は、入射光をＧ
ＬＶ２０に集光する機能を有しているとともに、ＧＬＶ
２０からの反射光を一次元面内でコリメートする機能を
有している。

【００８２】表示装置３０においては、単一のシリンド
リカルレンズ３４によって上述した機能を実現してもよ
いし、３色の光に生じる色収差を抑制するために、複数
のレンズの組み合わせによって実現してもよい。また、
シリンドリカルレンズ３４を用いることに限定されるも
のではなく、回折型レンズ、屈折率分布型レンズ、或い
はフレネルレンズなどの各種の光学レンズによって実現
してもよい。

【００８３】なお、表示装置３０においては、図６に示
すように、シリンドリカルレンズ３４の前側焦点面に体
積型ホログラム素子３３を配設し、後側焦点面にＧＬＶ
２０を配設する場合に、体積型ホログラム素子３３に、
ＧＬＶ２０の形状に対応したアパーチャを設けることが
望ましい。これにより、不要な迷光の発生を防止するこ
とができる。

【００８４】また、表示装置３０においては、シリンド
リカルレンズ３４を用いて上述した機能を実現すること
に限定されるものではなく、このシリンドリカルレンズ
３４の代わりに、例えば凸レンズを用いてもよい。

【００８５】シリンドリカルレンズ３４を用いた場合に
は、図１３に示すように、入射側スリットへの入射光
は、アスペクト比の高い略々平行光となる。しかしなが
ら、図１４に示すように、凸レンズ４０を用いた場合に
は、図１４中のＹ軸方向にも集光が行われることから、
アスペクト比の高い略々平行光をシリンドリカルレンズ
によってＹ軸お含む面内で凸レンズ４０の焦点に集光す
ることが必要となる。図１３及び図１４から明らかであ
るとおり、いずれの場合においても、Ｘ軸を含む面内で
は幾何光学的には同様である。なお、図１３及び図１４
においては、シリンドリカルレンズ３３の焦点面、及び
凸レンズ４０の焦点面で、入射光が重なるようにしてい
る。これは、赤色光、緑色光、及び青色光の３色の光を
光学的に合波することを考慮してのことである。

【００８６】表示装置３０においては、ＧＬＶ２０によ
り生じる０次光を除去する必要があるが、このように３
色の光を合波していることから、例えば、合波後の光学
系に０次光を除去するフィルタを配設することにより、
１枚のフィルタで３色の光について０次光を除去するこ
とができる。

【００８７】つぎに、以下では、本発明に係る画像表示
装置の別の一構成例として、図１５に示すような表示装
置５０について説明する。なお、以下の説明において
は、上述した表示装置３０との相違点についてのみ説明
することとし、表示装置３０と同一及び同等の部位につ
いては、図６と同一の符号を付すこととする。

【００８８】表示装置５０は、図１５に示すように、そ
れぞれ赤色光、緑色光、及び青色光を出射する光源とし
て、第１のレーザ発振器５１ｒ、第２のレーザ発振器５
１ｇ、及び第３のレーザ発振器５１ｂを備えている。な
お、以下の説明においては、第１乃至第３のレーザ発振
器５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを総称して、単にレーザ発振
器５１と称することとする。

【００８９】これらレーザ発振器５１は、各色の光を出
射する半導体レーザ素子によって構成してもよいし、例
えば非線形光学結晶によって波長変換を施すことにより
各色のレーザ光を出射するようなレーザ発振器によって
構成してもよい。また、表示装置５０においては、レー
ザ発振器５１の代わりに、３色の光をそれぞれ出射する
発光ダイオードによって光源を構成してもよい。

【００９０】また、表示装置５０では、各レーザ発振器
５１によって出射された光の光路上に、それぞれ、赤色
用コリメータレンズ５２ｒ、緑色用コリメータレンズ５
２ｇ、及び青色用コリメータレンズ５２ｂを備えてい
る。なお、これらのコリメータレンズを総称して単にコ
リメータレンズ５２と称する。そして、このコリメータ
レンズ５２によって、各レーザ発振器５１から出射され
た光が平行光とされ、シリンドリカルレンズ３４に入射
される。シリンドリカルレンズ３４に入射された光は、
このシリンドリカルレンズによってＧＬＶ２０に集光さ
れる。

【００９１】すなわち、表示装置５０においては、上述
した表示装置３０とは異なり、単一の光源からの光を利
用しているのではなく、各レーザ発振器５１によって３
色の光をそれぞれ独立して出射する光源を備えている。
また、表示装置５０においては、各レーザ発振器５１に
よって出射された光が、コリメータレンズ５２を介して
直接シリンドリカルレンズ３４に入射されるよう構成さ
れている。すなわち、表示装置５０は、表示装置３０で
体積型ホログラム素子３３により実現されていた分波機
構を備えずに構成されている。

【００９２】また、表示装置５０では、ＧＬＶ２０によ
って変調されて反射された光が再びシリンドリカルレン
ズ３４に入射されるとともに、このシリンドリカルレン
ズ３４によって平行光とされる。そして、シリンドリカ
ルレンズ３４によって平行光とされた光の光路上に、第
１の体積型ホログラム素子３３ａと、第２の体積型ホロ
グラム素子３３ｂとを備える。

【００９３】これら第１及び第２の体積型ホログラム素
子３３ａ，３３ｂは、図１１における説明と同様に機能
し、ＧＬＶ２０によって変調された３色の光を合波して
一定の方向に出射する。すなわち、この表示装置５０に
おいては、これら第１及び第２の体積型ホログラム素子
３３ａ，３３ｂによって、合波機構が構成されていると
いえる。

【００９４】そして、第１及び第２の体積型ホログラム
素子３３ａ，３３ｂによって合波された光は、ガルバノ
ミラー３５によって所定の方向に走査され、投影レンズ
３６を介して投影面３７に投影される。これにより、表
示装置５０は、この投影面３７にカラー表示された画像
を表示するよう構成されている。

【００９５】つぎに、本発明に係る画像表示装置のさら
に別の構成例として、図１６に示すような表示装置６０
について説明する。この表示装置６０は、上述した表示
装置３０において体積型ホログラム素子３３とシリンド
リカルレンズ３４とにより実現されていた合波機構及び
分波機構としての機能を、第１及び第２のダイクロイッ
クミラー６１ａ，６１ｂとシリンドリカルレンズ３４と
の組み合わせによって実現している。そこで、以下の説
明では、上述した表示装置３０と同一又は同等の部位に
ついての説明を省略し、図６と同一の符号を付すことと
する。

【００９６】表示装置６０においては、図１６に示すよ
うに、ランプ３１から出射された白色光が、コリメータ
レンズ３２によって平行光とされた後に、第１のダイク
ロイックミラー６１ａに入射される。第１のダイクロイ
ックミラー６１ａは、入射された白色光を、赤色光、緑
色光、及び青色光の３色の光に色分解して、シリンドリ
カルレンズ３４に入射する。

【００９７】また、表示装置６０においては、ＧＬＶ２
０によって変調された光がシリンドリカルレンズ３４に
よって平行光とされた後に、第２のダイクロイックミラ
ー６１ｂに入射される。第２のダイクロイックミラー６
１ｂは、入射された３色の光を合波して同一方向に出射
し、ガルバノミラー３５に入射させる。

【００９８】このように、表示装置６０では、第１及び
第２のダイクロイックミラー６１ａ，６１ｂと、シリン
ドリカルレンズ３４とを組み合わせることによって、合
波機構及び分波機構を実現している。

【００９９】なお、以上の説明においては、合波機構を
光学的に構成することによって実現する場合について説
明した。すなわち、合波機構によって、３色の光を合波
した後に所定の方向に走査することによって画像をカラ
ー表示している。しかしながら、本発明に係る画像表示
装置においては、例えばＧＬＶやＰＬＺＴシャッターア
レイなどのような高速で動作させることが可能な空間変
調器を用いることにより、人間の目の残像効果を利用し
て画像をカラー表示するとしてもよい。以下では、この
場合について説明する。

【０１００】この場合に、表示装置は、例えば、文字
「Ａ」をカラー表示する場合に、図１７に示すように、
この文字「Ａ」を赤色、緑色、及び青色の３色に分解
し、ＧＬＶ２０における各リボン列によって、各色に応
じた波面の光を変調する。そして、例えばガルバノミラ
ー３５などの走査機構により、図１８に示すように、各
色に分解された一次元の波面を順次投影する。このと
き、投影する一次元の波面を等間隔で走査するとし、赤
色、緑色、及び青色の３色に分解された各波面を所定の
時間間隔で順次投影する。なお、図１８は、所定の時刻
毎における、赤色、緑色、及び青色の３色の波面が同一
の領域において、表示される様子を走査ライン毎に示す
ものである。なお、図１８においては、３色の波面をそ
れぞれ異なる位置にまとめて示しているが、実際には、
赤色の波面、緑色の波面、及び青色の波面を、それぞれ
同一の画像領域に表示する。すなわち、例えば、時刻ｔ
＝ｔ_３においては、３色の波面が、それぞれ隣接する走
査ラインに表示されていうことを示す。

【０１０１】表示装置は、このような走査を十分に高速
に行うことによって、人間の目の残像効果を利用して、
赤色、緑色、及び青色の波面が合成されてカラー表示さ
れた画像として認識させることができる。なお、表示装
置は、このように各色毎の波面をそれぞれ異なる走査ラ
インに投影する場合には、例えば、各走査ラインの表示
データを各種のメモリに一時的に記憶しておき、順次時
間的にずらして投影表示すればよい。

【０１０２】ただし、ＧＬＶ２０における各リボン列２
４は、上述したように、入射する光の位置に応じて所定
の間隔をあけて配設する必要があり、これらリボン列２
４の間隔と、走査ラインの間隔とが必ずしも一致させる
ことができない。この場合には、例えば、同一時刻にお
いて投影表示する波面としては、第［ｎ］列の走査ライ
ンに青色の波面を投影し、第［ｎ＋ｍ］列の走査ライン
に緑色の波面を投影し、第［ｎ＋２ｍ］列の走査ライン
に赤色の波面を投影するなどして、隣接する走査ライン
ではなく、走査ラインの整数倍だけ離れた位置に各色の
波面を投影して走査すればよい。

【０１０３】また、このように、各色の波面を異なる走
査ラインに投影して合波し、カラー表示する場合には、
ＧＬＶ２０における各リボン列２４が、走査ラインの整
数倍となるように作製する必要があるが、ＧＬＶ２０は
各種の半導体製造技術を用いて極めて高い位置精度で作
製することができる。また、表示領域における上端部と
下端部においても３色の波面を全て表示できるようにす
るため、上端部と下端部とで僅かに余分な走査ラインを
走査する必要がある。

【０１０４】以上のように、光学的な合波機構によら
ず、各色の波面を時間的に順次ずらして走査することに
より合波機構を実現することによって、光学系を簡素化
することが可能となる。ただし、各色の波面を表示する
タイミングがずれると、表示する画像に色ズレが生じて
しまうため、高精度に走査タイミングを調節する必要が
ある。また、各色の波面を時間的にずらして表示するた
めに、メモリなどによってデータのバッファー機構を設
けるなどする必要があり、信号処理を行う上での工夫が
必要となる。

【０１０５】また、本発明に係る画像表示装置として
は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは
いうまでもない。本発明によれば、例えば、前面投影型
の画像表示装置、後面投影型の画像表示装置などを容易
に実現することができ、さらには、人間の頭部に装着し
て用いるようなヘッドマウント型の画像表示装置や、各
種の車両のフロントガラスに画像を投影表示する車載型
の画像表示装置などを実現することができる。

【０１０６】

【発明の効果】本発明に係る空間変調器は、一次元的に
配設された複数のリボン列によって、それぞれ異なる波
長域の光を空間的に変調することができる。また、本発
明に係る空間変調器は、各種の半導体製造技術を用いて
微小に製造することができ、極めて高速に動作させるこ
とが可能であることから、画像表示装置における空間変
調器として用いるに好適とすることができる。さらに、
本発明に係る空間変調器は、変調する波長域の光毎にリ
ボン列を備え、これらリボン列が基板上に一体的に備え
られていることから、画像表示装置における空間変調器
として用いた場合に、部品点数を削減することができる
だけでなく、各波長域の光毎にリボン列を位置合わせを
行うことを不要とすることができる。したがって、本発
明に係る空間変調器は、特に、画像表示装置における空
間変調器として用いるに好適とすることができ、画像を
カラー表示することが可能な画像表示装置の実現に大き
く寄与することが可能となる。

【０１０７】また、本発明に係る画像表示装置は、一次
元型の空間変調素子が波長域毎に配設された空間変調器
によって光を変調し、この空間変調器によって波長域毎
に変調された光を合波した後に、所定の方向に走査する
ことによって画像を表示する。したがって、空間変調器
における一次元型の空間変調素子によって、波長域毎に
光を独立して変調することが容易となる。また、一次元
型の空間変調素子が複数配設されてなる空間変調器を用
いることによって、部品点数を削減することができると
ともに、各波長域の光毎に空間変調素子の位置合わせを
行うことを不要とすることができる。したがって、本発
明に係る画像表示装置によれば、簡便な装置構成によっ
て高速に画像をカラー表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における空間変調器の一例であるＧＬＶ
に対して、光が入射される様子を示す模式図である。

【図２】本発明における空間変調器の一例であるＧＬＶ
に入射された光が変調されて反射する様子を示す模式図
である。

【図３】本発明に係る空間変調器の一例として示すＧＬ
Ｖにおいて、３つのリボン列を互いに平行に配設した場
合を示す平面図である。

【図４】本発明に係る空間変調器の一例として示すＧＬ
Ｖにおいて、３つのリボン列を直線状に配設した場合を
示す平面図である。

【図５】本発明に係る空間変調器の一例として示すＧＬ
Ｖにおいて、各色に対応したリボンを順次直線状に配設
した場合を示す平面図である。

【図６】本発明に係る画像表示装置の一構成例として示
す表示装置の概略図である。

【図７】同表示装置において、シリンドリカルレンズが
３色の光をそれぞれＧＬＶに入射させる様子を示す概略
斜視図である。

【図８】同表示装置において用いるＧＬＶの一構成例と
して示す平面図である。

【図９】同表示装置における合波機構又は分波機構とし
て、ブレーズド型回折格子を用いた場合における入射後
の波長と回折効率の一例を示す概略図である。

【図１０】同表示装置における合波機構又は分波機構と
して、体積型ホログラム素子を用いた場合に生じる位相
の不整合を説明する図であり、ｋ−空間における各波長
の光に対する位相不整合を説明する図である。

【図１１】同表示装置における合波機構又は分波機構
を、複数の体積型ホログラム素子によって実現する場合
について説明する概略図である。

【図１２】同表示装置における合波機構又は分波機構
を、単一の体積型ホログラム素子によって実現する場合
について説明する概略図である。

【図１３】同表示装置で用いるシリンドリカルレンズの
光学系について説明する概略図である。

【図１４】同表示装置において、シリンドリカルレンズ
の代わりに凸レンズを用いる場合における、この凸レン
ズの光学系について説明する概略図である。

【図１５】本発明に係る画像表示装置の別の構成例とし
て示す表示装置の概略図である。

【図１６】本発明に係る画像表示装置のさらに別の構成
例として示す表示装置の概略図である。

【図１７】本発明に係る画像表示装置にける合波機構
を、光学系によらず、走査手法を工夫することよって実
現する場合について説明する図であり、文字「Ａ」を３
色に色分解することを説明する模式図である。

【図１８】本発明に係る画像表示装置にける合波機構
を、光学系によらず、走査手法を工夫することによって
実現する場合について説明する図であり、所定の時刻に
おいて投影表示する各色の波面を時刻別に示す模式図で
ある。

【符号の説明】

２０ ＧＬＶ、２１ 基板、２２ リボン、２３ 駆動
部、２４ リボン列、３０ 表示装置、３１ ランプ、
３２ コリメータレンズ、３３ 体積型ホログラム素
子、３４ シリンドリカルレンズ、３５ ガルバノミラ
ー、３６ 投影レンズ、３７ 投影面

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、複数の微小なリボンが一次元
   的に配設されてなるリボン列を複数備え、 上記各リボン列における各リボンは、それぞれ独立して
   駆動されることにより、上記基板の主面に対して上昇又
   は下降自在とされ、 上記各リボン列は、それぞれ異なる波長域の光が入射さ
   れるとともに、入射された光を空間的に変調して反射す
   ることを特徴とする空間変調器。
2. 【請求項２】 所定の波長域の光を出射する光源と、 上記光源から出射された光が波長域毎に一次元的に入射
   されるとともに、各光の入射位置にそれぞれ一次元型の
   空間変調素子が複数配設されてなり、入射された光を各
   空間変調素子によって波長域毎に空間的に変調する空間
   変調器と、 上記空間変調器によって波長域毎に変調された光を合波
   して所定の方向に出射する合波機構と、 上記合波機構によって合波された光を所定の方向に走査
   して投影することにより画像を表示する投影機構とを備
   えることを特徴とする画像表示装置。
3. 【請求項３】 上記空間変調器は、 上記一次元型の空間変調素子として、基板上に複数の微
   小なリボンが一次元的に配設されてなるリボン列を複数
   備え、 上記各リボン列における各リボンは、それぞれ独立して
   駆動されることにより、上記基板の主面に対して上昇又
   は下降自在とされていることを特徴とする請求項２記載
   の画像表示装置。
4. 【請求項４】 上記合波機構として、体積型ホログラム
   素子、平面型ホログラム素子、回折格子、又はダイクロ
   イックミラーを備えていることを特徴とする請求項２記
   載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 上記合波機構として、それぞれ異なる方
   向から入射された光を合成して一定の方向に出射するよ
   うに多重記録された体積型ホログラム素子を備えている
   ことを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 上記合波機構として、異なる方向から入
   射された光をそれぞれ一定の方向に出射する複数の体積
   型ホログラム素子を備えていることを特徴とする請求項
   ４記載の画像表示装置。
7. 【請求項７】 上記光源として、それぞれ異なる波長域
   の光を出射し、出射した光を上記空間変調器の空間変調
   素子にそれぞれ入射させる複数の光源部を備えているこ
   とを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 上記光源から出射された光をそれぞれ異
   なる波長域の光に分波して、分波した光を上記空間変調
   器の空間変調素子にそれぞれ入射させる分波機構を備え
   ていることを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
9. 【請求項９】 上記分波機構として、体積型ホログラム
   素子、平面型ホログラム素子、回折格子、又はダイクロ
   イックミラーを備えていることを特徴とする請求項８記
   載の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 上記分波機構として、一定の方向から
    入射された光を波長域毎に分波して、それぞれ異なる方
    向に出射するように多重記録された体積型ホログラム素
    子を備えていることを特徴とする請求項９記載の画像表
    示装置。
11. 【請求項１１】 上記分波機構として、一定の方向から
    入射された光をそれぞれ異なる方向に出射する複数の体
    積型ホログラム素子を備えていることを特徴とする請求
    項９記載の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 上記空間変調器の各空間変調素子は、
    表示する画像における異なる領域に相当する光を変調
    し、 上記投影機構は、上記空間変調器の各空間変調素子によ
    り変調された光を波長域毎に異なる位置に投影するとと
    もに、各光を投影する位置を調整して順次走査すること
    により、カラー表示された画像を表示することを特徴と
    する請求項２記載の画像表示装置。