JP3269494B2 - 照明装置及び投写型表示装置 - Google Patents
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- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
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- H—ELECTRICITY
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- H04N9/12—Picture reproducers
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- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
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- Microscoopes, Condenser (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像情報に対応さ
せて光変調する光変調装置に照明光を照射するのに適し
た照明装置、及び、その照明装置からの光を光変調装置
で変調して拡大投写する投写型表示装置に関するもので
ある。
せて光変調する光変調装置に照明光を照射するのに適し
た照明装置、及び、その照明装置からの光を光変調装置
で変調して拡大投写する投写型表示装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、従来の投写型表示装置の一例
を示す図である。光源１０から射出された光は、均一照
明光学系２０を通過した後、不図示の色分離光学系によ
り赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色の光に分離され
る。これらの３色の照明光は、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）用の
液晶パネル５１で画像情報に応じてそれぞれ変調され
る。変調された３色の光はプリズム６１によって合成さ
れ、合成された光は投写レンズ７１を通してスクリーン
Ｓ上に投射され、画像を拡大投写する。
を示す図である。光源１０から射出された光は、均一照
明光学系２０を通過した後、不図示の色分離光学系によ
り赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色の光に分離され
る。これらの３色の照明光は、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）用の
液晶パネル５１で画像情報に応じてそれぞれ変調され
る。変調された３色の光はプリズム６１によって合成さ
れ、合成された光は投写レンズ７１を通してスクリーン
Ｓ上に投射され、画像を拡大投写する。
【０００３】均一照明光学系２０は、第１レンズアレイ
２１と、第２レンズアレイ２２と、コンデンサレンズ２
３とによって構成されている。光源１０から射出された
光線束は、第１のレンズアレイ２１によって複数の部分
光線束に分割され、各部分光線束は、第２レンズアレイ
２２とコンデンサレンズ２３との働きによって液晶パネ
ル５１上で重畳される。すなわち、均一照明光学系２０
は、液晶パネル５１に照射される光の強度を均一化する
機能を有している。
２１と、第２レンズアレイ２２と、コンデンサレンズ２
３とによって構成されている。光源１０から射出された
光線束は、第１のレンズアレイ２１によって複数の部分
光線束に分割され、各部分光線束は、第２レンズアレイ
２２とコンデンサレンズ２３との働きによって液晶パネ
ル５１上で重畳される。すなわち、均一照明光学系２０
は、液晶パネル５１に照射される光の強度を均一化する
機能を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】液晶パネル５１の光学
特性は、入射光の角度に大きく依存する。従来の投写型
表示装置では、均一照明光学系２０を用いているため、
液晶パネル５１に入射する光の角度差（以下、この角度
差のことを、「呑み込み角θ」と呼ぶ）が大きく、投写
画像の色むらが発生したり、コントラストが低下すると
いう問題があった。
特性は、入射光の角度に大きく依存する。従来の投写型
表示装置では、均一照明光学系２０を用いているため、
液晶パネル５１に入射する光の角度差（以下、この角度
差のことを、「呑み込み角θ」と呼ぶ）が大きく、投写
画像の色むらが発生したり、コントラストが低下すると
いう問題があった。
【０００５】また、液晶パネル５１に対する入射角度が
大きい光は、投写レンズの瞳内に入射することができな
い可能性が高く、投写画像の明るさが低下するおそれも
あった。
大きい光は、投写レンズの瞳内に入射することができな
い可能性が高く、投写画像の明るさが低下するおそれも
あった。
【０００６】本発明の目的は、投写画像の色むらを低減
するとともに、コントラストの向上を図り、明るく質の
良い投写画像を得ることができる照明装置及び投写型表
示装置を提供することである。
するとともに、コントラストの向上を図り、明るく質の
良い投写画像を得ることができる照明装置及び投写型表
示装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第
１の装置は、画像情報に応じて光を変調する光変調手段
を照明するための照明装置であって、光源光軸に沿って
光を射出する光源装置と、前記光源装置から射出された
光を複数の部分光線束に分割するための複数の小レンズ
を有する第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレ
イから射出された前記複数の部分光線束を、前記光変調
手段においてほぼ均一な光の強度分布となるように重畳
するための重畳手段と、前記重畳手段と前記光変調手段
との間に配置された呑み込み角減少化手段と、を備え、
前記呑み込み角減少化手段は、前記呑み込み角減少化手
段を配置しない場合よりも、前記重畳手段から射出され
前記光変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくする
ことを特徴とする。
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第
１の装置は、画像情報に応じて光を変調する光変調手段
を照明するための照明装置であって、光源光軸に沿って
光を射出する光源装置と、前記光源装置から射出された
光を複数の部分光線束に分割するための複数の小レンズ
を有する第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレ
イから射出された前記複数の部分光線束を、前記光変調
手段においてほぼ均一な光の強度分布となるように重畳
するための重畳手段と、前記重畳手段と前記光変調手段
との間に配置された呑み込み角減少化手段と、を備え、
前記呑み込み角減少化手段は、前記呑み込み角減少化手
段を配置しない場合よりも、前記重畳手段から射出され
前記光変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくする
ことを特徴とする。
【０００８】本発明の照明装置は、呑み込み角減少化手
段を備えているので、光変調手段に入射する光の呑み込
み角を小さくできる。この結果、光変調手段から射出さ
れる光によって表される画像の色ムラを低減させること
ができ、また、コントラストを向上させることができ
る。
段を備えているので、光変調手段に入射する光の呑み込
み角を小さくできる。この結果、光変調手段から射出さ
れる光によって表される画像の色ムラを低減させること
ができ、また、コントラストを向上させることができ
る。
【０００９】上記の照明装置において、前記重畳手段と
前記呑み込み角減少化手段とは、前記光源光軸とほぼ平
行に前記重畳手段に入射する光を、前記光変調手段にお
いて集光させるようなテレフォトレンズ系を構成するこ
とが好ましい。
前記呑み込み角減少化手段とは、前記光源光軸とほぼ平
行に前記重畳手段に入射する光を、前記光変調手段にお
いて集光させるようなテレフォトレンズ系を構成するこ
とが好ましい。
【００１０】こうすれば、光変調手段に入射する光の呑
み込み角を容易に小さくすることが可能である。
み込み角を容易に小さくすることが可能である。
【００１１】上記の照明装置において、前記呑み込み角
減少化手段は、凹レンズを含むようにしてもよい。
減少化手段は、凹レンズを含むようにしてもよい。
【００１２】あるいは、上記の照明装置において、前記
呑み込み角減少化手段は、メニスカスレンズを含むよう
にしてもよい。
呑み込み角減少化手段は、メニスカスレンズを含むよう
にしてもよい。
【００１３】呑み込み角減少化手段として凹レンズやメ
ニスカスレンズを用いれば、重畳手段とともにテレフォ
トレンズ系を構成することがとができるので、呑み込み
角を容易に小さくすることが可能である。
ニスカスレンズを用いれば、重畳手段とともにテレフォ
トレンズ系を構成することがとができるので、呑み込み
角を容易に小さくすることが可能である。
【００１４】また、上記の照明装置において、前記呑み
込み角減少化手段は、凸面鏡を含むようにしてもよい。
込み角減少化手段は、凸面鏡を含むようにしてもよい。
【００１５】このように、呑み込み角減少化手段として
凸面鏡を用いても、光変調手段に入射する光の呑み込み
角を小さくすることができる。また、照明装置に光路を
曲げる反射鏡を含むような場合には、凸面鏡が反射鏡の
機能も有することとなるので、部品点数を減少させるこ
とができるという利点もある。
凸面鏡を用いても、光変調手段に入射する光の呑み込み
角を小さくすることができる。また、照明装置に光路を
曲げる反射鏡を含むような場合には、凸面鏡が反射鏡の
機能も有することとなるので、部品点数を減少させるこ
とができるという利点もある。
【００１６】上記の照明装置において、前記重畳手段
は、前記第１のレンズアレイと対応して設けられた複数
の小レンズを有する第２のレンズアレイを含み、前記第
２のレンズアレイは、偏心された小レンズを含むように
してもよい。
は、前記第１のレンズアレイと対応して設けられた複数
の小レンズを有する第２のレンズアレイを含み、前記第
２のレンズアレイは、偏心された小レンズを含むように
してもよい。
【００１７】このように、偏心された小レンズを含む第
２のレンズアレイを用いれば、第２のレンズアレイを重
畳手段として機能させることができる。また、第２のレ
ンズアレイを重畳手段として利用すれば、重畳手段とし
てコンデンサレンズが用いられているような照明装置に
おいて、コンデンサレンズを薄くし、装置を軽量化する
ことが可能である。
２のレンズアレイを用いれば、第２のレンズアレイを重
畳手段として機能させることができる。また、第２のレ
ンズアレイを重畳手段として利用すれば、重畳手段とし
てコンデンサレンズが用いられているような照明装置に
おいて、コンデンサレンズを薄くし、装置を軽量化する
ことが可能である。
【００１８】また、上記の照明装置において、前記光源
装置は、前記光源光軸に沿って集光しつつ進む光を射出
する回転楕円面形状の反射面を有するリフレクタを備
え、前記重畳手段は、前記第１のレンズアレイと対応し
て設けられた複数の小レンズを有する第２のレンズアレ
イであり、前記第２のレンズアレイの各小レンズの寸法
は、前記第１のレンズアレイの各小レンズの寸法よりも
小さいようにしてもよい。
装置は、前記光源光軸に沿って集光しつつ進む光を射出
する回転楕円面形状の反射面を有するリフレクタを備
え、前記重畳手段は、前記第１のレンズアレイと対応し
て設けられた複数の小レンズを有する第２のレンズアレ
イであり、前記第２のレンズアレイの各小レンズの寸法
は、前記第１のレンズアレイの各小レンズの寸法よりも
小さいようにしてもよい。
【００１９】こうすれば、照明装置を小型化することが
可能となる。
可能となる。
【００２０】上記の照明装置において、前記重畳手段か
ら射出される光線束は、全体として集光されるように射
出され、前記呑み込み角減少化手段から射出される光線
束は、全体として平行な光線束となるように射出される
ようにしてもよい。
ら射出される光線束は、全体として集光されるように射
出され、前記呑み込み角減少化手段から射出される光線
束は、全体として平行な光線束となるように射出される
ようにしてもよい。
【００２１】本発明の第２の装置は、投写型表示装置で
あって、光源光軸に沿って光を射出する光源装置と、前
記光源装置から射出された光を３つの色光に分離する色
分離手段と、前記色分離手段によって分離された３つの
色光を、画像情報に応じて変調する第１ないし第３の光
変調手段と、前記第１ないし第３の光変調手段によって
変調された変調光を合成する色合成手段と、前記色合成
手段によって合成された合成光を拡大投写する投写手段
と、を備え、さらに、前記光源装置から射出された光を
複数の部分光線束に分割するための複数の小レンズを有
する第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイか
ら射出された前記複数の部分光線束を、前記第１ないし
第３の光変調手段においてほぼ均一な光の強度分布とな
るように重畳するための重畳手段と、前記重畳手段と前
記第１ないし第３の光変調手段との間に配置された呑み
込み角減少化手段と、を備え、前記呑み込み角減少化手
段は、前記呑み込み角減少化手段を配置しない場合より
も、前記重畳手段から射出され前記第１ないし第３の光
変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくすることを
特徴とする。
あって、光源光軸に沿って光を射出する光源装置と、前
記光源装置から射出された光を３つの色光に分離する色
分離手段と、前記色分離手段によって分離された３つの
色光を、画像情報に応じて変調する第１ないし第３の光
変調手段と、前記第１ないし第３の光変調手段によって
変調された変調光を合成する色合成手段と、前記色合成
手段によって合成された合成光を拡大投写する投写手段
と、を備え、さらに、前記光源装置から射出された光を
複数の部分光線束に分割するための複数の小レンズを有
する第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイか
ら射出された前記複数の部分光線束を、前記第１ないし
第３の光変調手段においてほぼ均一な光の強度分布とな
るように重畳するための重畳手段と、前記重畳手段と前
記第１ないし第３の光変調手段との間に配置された呑み
込み角減少化手段と、を備え、前記呑み込み角減少化手
段は、前記呑み込み角減少化手段を配置しない場合より
も、前記重畳手段から射出され前記第１ないし第３の光
変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくすることを
特徴とする。
【００２２】本投写型表示装置では、本発明の第１の装
置と同様の照明装置が用いられているので、第１ないし
第３の光変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくで
きる。この結果、投写表示される画像の色ムラを低減さ
せることができ、また、コントラストを向上させること
ができる。
置と同様の照明装置が用いられているので、第１ないし
第３の光変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくで
きる。この結果、投写表示される画像の色ムラを低減さ
せることができ、また、コントラストを向上させること
ができる。
【００２３】上記の投写型表示装置において、前記色分
離手段は、前記光源装置から射出された光を、第１の色
光とその他の色光とに分離する第１の色分離要素と、前
記その他の色光を、第２の色光と第３の色光とに分離す
る第２の色分離要素と、を備え、前記呑み込み角減少化
手段は、前記第１の色分離光学系によって分離される前
記第１の色光の光路中に配置される第１の呑み込み角減
少化要素と、前記第１の色分離光学系によって分離され
る前記その他の色光の光路中に配置される第２の呑み込
み角減少化要素と、を備えるようにしてもよい。
離手段は、前記光源装置から射出された光を、第１の色
光とその他の色光とに分離する第１の色分離要素と、前
記その他の色光を、第２の色光と第３の色光とに分離す
る第２の色分離要素と、を備え、前記呑み込み角減少化
手段は、前記第１の色分離光学系によって分離される前
記第１の色光の光路中に配置される第１の呑み込み角減
少化要素と、前記第１の色分離光学系によって分離され
る前記その他の色光の光路中に配置される第２の呑み込
み角減少化要素と、を備えるようにしてもよい。
【００２４】このように、呑み込み角減少化手段に、複
数の呑み込み角減少化要素が含まれる場合にも、第１な
いし第３の光変調手段に入射する光の呑み込み角をうま
く小さくすることが可能である。
数の呑み込み角減少化要素が含まれる場合にも、第１な
いし第３の光変調手段に入射する光の呑み込み角をうま
く小さくすることが可能である。
【００２５】上記の投写型表示装置において、前記光変
調手段は、液晶パネルであり、前記液晶パネルは、マイ
クロレンズアレイを含むものであってもよい。
調手段は、液晶パネルであり、前記液晶パネルは、マイ
クロレンズアレイを含むものであってもよい。
【００２６】このように、マイクロレンズアレイを含む
液晶パネルを用いる場合には、通常、液晶パネルから射
出される光の角度差が、液晶パネルに入射する光の呑み
込み角よりも大きくなる。しかし、本発明の投写型表示
装置では、呑み込み角減少化手段が備えられているの
で、液晶パネルから射出される光の角度差を比較的小さ
くすることができる。これにより、投写画像の明るさが
低下することを防止することが可能となる。
液晶パネルを用いる場合には、通常、液晶パネルから射
出される光の角度差が、液晶パネルに入射する光の呑み
込み角よりも大きくなる。しかし、本発明の投写型表示
装置では、呑み込み角減少化手段が備えられているの
で、液晶パネルから射出される光の角度差を比較的小さ
くすることができる。これにより、投写画像の明るさが
低下することを防止することが可能となる。
【００２７】本発明の第３の装置は、投写型表示装置で
あって、照明装置と、前記照明装置から射出された光
を、画像情報に応じて変調する光変調手段と、前記光変
調手段から射出された変調光を拡大投写する投写手段
と、を備え、前記照明装置は、光源光軸に沿って光を射
出する光源装置と、前記光源装置から射出された光を複
数の部分光線束に分割するための複数の小レンズを有す
る第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイから
射出された前記複数の部分光線束を、前記光変調手段に
おいてほぼ均一な光の強度分布となるように重畳するた
めの重畳手段と、前記重畳手段と前記光変調手段との間
に配置された呑み込み角減少化手段と、を備え、前記呑
み込み角減少化手段は、前記呑み込み角減少化手段を配
置しない場合よりも、前記重畳手段から射出され前記光
変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくすることを
特徴とする。
あって、照明装置と、前記照明装置から射出された光
を、画像情報に応じて変調する光変調手段と、前記光変
調手段から射出された変調光を拡大投写する投写手段
と、を備え、前記照明装置は、光源光軸に沿って光を射
出する光源装置と、前記光源装置から射出された光を複
数の部分光線束に分割するための複数の小レンズを有す
る第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイから
射出された前記複数の部分光線束を、前記光変調手段に
おいてほぼ均一な光の強度分布となるように重畳するた
めの重畳手段と、前記重畳手段と前記光変調手段との間
に配置された呑み込み角減少化手段と、を備え、前記呑
み込み角減少化手段は、前記呑み込み角減少化手段を配
置しない場合よりも、前記重畳手段から射出され前記光
変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくすることを
特徴とする。
【００２８】この投写型表示装置も、本発明の第２の装
置である投写型表示装置と同様の作用・効果を奏する。
置である投写型表示装置と同様の作用・効果を奏する。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。
の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。
【００３０】（第１実施形態）図１は、本発明による照
明装置及び投写型表示装置の第１実施形態を示す模式
図、図２は、第１実施形態に係る照明装置及び投写型表
示装置を、簡略化した等価の光学系を用いて示す図であ
る。第１実施形態の照明装置１Ａ（図２）は、光源１０
と、均一照明光学系２０と、呑み込み角減少化光学系８
０とから構成されている。
明装置及び投写型表示装置の第１実施形態を示す模式
図、図２は、第１実施形態に係る照明装置及び投写型表
示装置を、簡略化した等価の光学系を用いて示す図であ
る。第１実施形態の照明装置１Ａ（図２）は、光源１０
と、均一照明光学系２０と、呑み込み角減少化光学系８
０とから構成されている。
【００３１】光源１０は、光源ランプ１１と、回転放物
面形状の反射面を有する曲面反射鏡（リフレクタ）１２
とで構成されている。光源ランプ１１としてはハロゲン
ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用
いることができる。
面形状の反射面を有する曲面反射鏡（リフレクタ）１２
とで構成されている。光源ランプ１１としてはハロゲン
ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用
いることができる。
【００３２】均一照明光学系２０は、第１のレンズアレ
イ２１と、第２のレンズアレイ２２と、コンデンサレン
ズ２３とを備えている。この均一照明光学系２０は、光
源１０から射出された光を複数の部分光線束に分割し、
それぞれの部分光線束を液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇ、５
１Ｂ上に重畳させることにより、液晶パネル５１Ｒ、５
１Ｇ、５１Ｂ上をほぼ均一な照度で照明する機能を有し
ている。
イ２１と、第２のレンズアレイ２２と、コンデンサレン
ズ２３とを備えている。この均一照明光学系２０は、光
源１０から射出された光を複数の部分光線束に分割し、
それぞれの部分光線束を液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇ、５
１Ｂ上に重畳させることにより、液晶パネル５１Ｒ、５
１Ｇ、５１Ｂ上をほぼ均一な照度で照明する機能を有し
ている。
【００３３】第１のレンズアレイ２１は、マトリクス状
に配置された複数の矩形レンズ２１ａを有しており、光
源１０から射出された光線束を複数の部分光線束に分割
し、各部分光線束を第２のレンズアレイ２２の近傍で集
光させる。
に配置された複数の矩形レンズ２１ａを有しており、光
源１０から射出された光線束を複数の部分光線束に分割
し、各部分光線束を第２のレンズアレイ２２の近傍で集
光させる。
【００３４】第２のレンズアレイ２２は、マトリクス状
に配置された複数の矩形レンズ２２ａを有しており、第
１のレンズアレイ２１から射出された各部分光線束の中
心光路を、光源光軸（光源から射出される光の中心軸）
Ｌに対して平行に揃える機能を有している。光源１０か
ら射出される光線束が光源光軸Ｌに平行な光である場合
には、第１のレンズアレイ２１から射出される部分光線
束も、その中心光路が光源光軸に平行となる。したがっ
て、光源１０から射出される光線束の平行度が高い場合
には、第２のレンズアレイ２２を省略してもよい。
に配置された複数の矩形レンズ２２ａを有しており、第
１のレンズアレイ２１から射出された各部分光線束の中
心光路を、光源光軸（光源から射出される光の中心軸）
Ｌに対して平行に揃える機能を有している。光源１０か
ら射出される光線束が光源光軸Ｌに平行な光である場合
には、第１のレンズアレイ２１から射出される部分光線
束も、その中心光路が光源光軸に平行となる。したがっ
て、光源１０から射出される光線束の平行度が高い場合
には、第２のレンズアレイ２２を省略してもよい。
【００３５】なお、本実施形態の均一照明光学系２０
は、図１に示すように、第１と第２のレンズアレイ２
１，２２の間に、光源光軸Ｌを装置の正面方向（スクリ
ーンＳ方向）に折り曲げる反射ミラー２４を備えてい
る。第２のレンズアレイ２２の射出面の側には、重畳レ
ンズとしてのコンデンサレンズ２３が配置されている。
コンデンサレンズ２３は、各部分光線束を液晶パネル５
１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂ上に重畳させる機能を有してい
る。
は、図１に示すように、第１と第２のレンズアレイ２
１，２２の間に、光源光軸Ｌを装置の正面方向（スクリ
ーンＳ方向）に折り曲げる反射ミラー２４を備えてい
る。第２のレンズアレイ２２の射出面の側には、重畳レ
ンズとしてのコンデンサレンズ２３が配置されている。
コンデンサレンズ２３は、各部分光線束を液晶パネル５
１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂ上に重畳させる機能を有してい
る。
【００３６】このように、この投写型表示装置２Ａで
は、均一照明光学系２０により、液晶パネル５１Ｒ、５
１Ｇ、５１Ｂ上をほぼ均一な照度の光で照明することが
できるので、照度ムラのない投写画像を得ることができ
る。
は、均一照明光学系２０により、液晶パネル５１Ｒ、５
１Ｇ、５１Ｂ上をほぼ均一な照度の光で照明することが
できるので、照度ムラのない投写画像を得ることができ
る。
【００３７】呑み込み角減少化光学系８０は、図２に示
すように、均一照明光学系２０から射出された光が液晶
パネル５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂに入射する際の「呑み込
み角θ」を小さくする機能をもっている。ここで、「呑
み込み角θ」とは、前述したように、液晶パネルに入射
する光の入射角度の角度差を意味する。図１の例では、
呑み込み角減少化光学系８０は、後述する色分離光学系
４０内に配置された２枚の凹レンズ８１，８２のそれぞ
れによって実現されている。呑み込み角減少化光学系８
０を用いることによって、液晶パネル５１Ｒ，５１Ｇ，
５１Ｂへ入射する光の「呑み込み角θ」が小さくなるの
で、色ムラを低減でき、また、コントラストの向上を図
ることができる。
すように、均一照明光学系２０から射出された光が液晶
パネル５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂに入射する際の「呑み込
み角θ」を小さくする機能をもっている。ここで、「呑
み込み角θ」とは、前述したように、液晶パネルに入射
する光の入射角度の角度差を意味する。図１の例では、
呑み込み角減少化光学系８０は、後述する色分離光学系
４０内に配置された２枚の凹レンズ８１，８２のそれぞ
れによって実現されている。呑み込み角減少化光学系８
０を用いることによって、液晶パネル５１Ｒ，５１Ｇ，
５１Ｂへ入射する光の「呑み込み角θ」が小さくなるの
で、色ムラを低減でき、また、コントラストの向上を図
ることができる。
【００３８】第１実施形態の投写型表示装置２Ａは、図
１に示すように、照明装置１Ａの均一照明光学系２０を
介して射出される光Ｗを、赤、緑、青の各色光Ｒ、Ｇ、
Ｂに分離する色分離光学系４０と、各色光を変調する光
変調手段としての３枚の液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇ、５
１Ｂと、変調された光を合成する色合成光学系６０とし
てのプリズム６１と、合成された光をスクリーンＳ上に
拡大投写する投写光学系としての投写レンズ７１とを備
えている。また、色分離光学系４０によって分離された
各色光のうち、青色光Ｂを対応する液晶パネル５１Ｂに
導くリレーレンズ系９０を備えている。
１に示すように、照明装置１Ａの均一照明光学系２０を
介して射出される光Ｗを、赤、緑、青の各色光Ｒ、Ｇ、
Ｂに分離する色分離光学系４０と、各色光を変調する光
変調手段としての３枚の液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇ、５
１Ｂと、変調された光を合成する色合成光学系６０とし
てのプリズム６１と、合成された光をスクリーンＳ上に
拡大投写する投写光学系としての投写レンズ７１とを備
えている。また、色分離光学系４０によって分離された
各色光のうち、青色光Ｂを対応する液晶パネル５１Ｂに
導くリレーレンズ系９０を備えている。
【００３９】色分離光学系４０は、青緑反射ダイクロイ
ックミラー４１と、緑反射ダイクロイックミラー４２
と、反射鏡４３とから構成されている。均一照明光学系
２０から射出された光Ｗのうち、まず、青緑反射ダイク
ロイックミラー４１において、そこに含まれている青色
光Ｂ及び緑色光Ｇが直角に反射されて、緑反射ダイクロ
イックミラー４２の側に向かう。赤色光Ｒは、この青緑
反射ダイクロイックミラー４１を透過して、後方の反射
鏡４３でほぼ直角に反射されて、赤色光の射出部４４か
ら色合成光学系（プリズム６１）の側に射出される。
ックミラー４１と、緑反射ダイクロイックミラー４２
と、反射鏡４３とから構成されている。均一照明光学系
２０から射出された光Ｗのうち、まず、青緑反射ダイク
ロイックミラー４１において、そこに含まれている青色
光Ｂ及び緑色光Ｇが直角に反射されて、緑反射ダイクロ
イックミラー４２の側に向かう。赤色光Ｒは、この青緑
反射ダイクロイックミラー４１を透過して、後方の反射
鏡４３でほぼ直角に反射されて、赤色光の射出部４４か
ら色合成光学系（プリズム６１）の側に射出される。
【００４０】次に、青緑反射ダイクロイックミラー４１
において反射された青及び緑の光Ｂ、Ｇのうち、緑反射
ダイクロイックミラー４２において、緑色光Ｇのみがほ
ぼ直角に反射されて、緑色光の射出部４５からプリズム
６１の側に射出される。この緑反射ダイクロイックミラ
ー４２を透過した青色光Ｂは、青色光の射出部４６から
リレーレンズ系９０の側に向けて射出される。本実施形
態では、均一照明光学系２０の光の射出部から、色分離
光学系４０における各色光の射出部４４、４５、４６ま
での距離がほぼ等しくなるように設定されている。ここ
で、本実施形態においては、色分離光学系４０の赤色光
の射出部４４、緑色光の射出部４５の射出側には、それ
ぞれ、平凸レンズからなる集光レンズ１０１、１０２が
配置されている。各射出部４４、４５から射出した赤色
光Ｒ及び緑色光Ｇは、これらの集光レンズ１０１、１０
２に入射して平行化される。
において反射された青及び緑の光Ｂ、Ｇのうち、緑反射
ダイクロイックミラー４２において、緑色光Ｇのみがほ
ぼ直角に反射されて、緑色光の射出部４５からプリズム
６１の側に射出される。この緑反射ダイクロイックミラ
ー４２を透過した青色光Ｂは、青色光の射出部４６から
リレーレンズ系９０の側に向けて射出される。本実施形
態では、均一照明光学系２０の光の射出部から、色分離
光学系４０における各色光の射出部４４、４５、４６ま
での距離がほぼ等しくなるように設定されている。ここ
で、本実施形態においては、色分離光学系４０の赤色光
の射出部４４、緑色光の射出部４５の射出側には、それ
ぞれ、平凸レンズからなる集光レンズ１０１、１０２が
配置されている。各射出部４４、４５から射出した赤色
光Ｒ及び緑色光Ｇは、これらの集光レンズ１０１、１０
２に入射して平行化される。
【００４１】このようにして平行化された赤色光Ｒ及び
緑色光Ｇは、図示しない偏光板を通過して偏光方向が揃
えられた後、集光レンズ１０１、１０２の直後に配置さ
れている液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇに入射して変調され
る。そして、各色光に対応した画像情報が付加される。
これらの液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇは、不図示の駆動手
段によって画像情報に応じてスイッチング制御が行わ
れ、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われ
る。このような駆動手段は公知の手段をそのまま使用す
ることができ、本実施形態においてはその説明を省略す
る。
緑色光Ｇは、図示しない偏光板を通過して偏光方向が揃
えられた後、集光レンズ１０１、１０２の直後に配置さ
れている液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇに入射して変調され
る。そして、各色光に対応した画像情報が付加される。
これらの液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇは、不図示の駆動手
段によって画像情報に応じてスイッチング制御が行わ
れ、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われ
る。このような駆動手段は公知の手段をそのまま使用す
ることができ、本実施形態においてはその説明を省略す
る。
【００４２】一方、青色光Ｂは、リレーレンズ系９０を
通過し、さらに、図示しない偏光板を通過して偏光方向
が揃えられた後、対応する液晶パネル５１Ｂに導かれ
る。そして、他の色光と同様に、画像情報に応じて変調
が施される。本実施形態の液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇ、
５１Ｂは、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子とし
て用いたものを使用している。
通過し、さらに、図示しない偏光板を通過して偏光方向
が揃えられた後、対応する液晶パネル５１Ｂに導かれ
る。そして、他の色光と同様に、画像情報に応じて変調
が施される。本実施形態の液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇ、
５１Ｂは、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子とし
て用いたものを使用している。
【００４３】リレーレンズ系９０は、入射側反射鏡９１
と、射出側反射鏡９２と、これらの間に配置された中間
レンズ９３と、集光レンズ１０３と、集光レンズ１０４
を含んでいる。各色光の光路の長さ、すなわち、光源ラ
ンプ１１から各液晶パネルまでの距離は、青色光Ｂが最
も長くなるので、この光の光量損失が最も多くなる。し
かし、本実施形態のように、リレーレンズ系９０を介在
させることにより、光量損失を抑制できる。なお、リレ
ーレンズ系９０を通過させる色光は、赤又は緑色の光と
することもできる。
と、射出側反射鏡９２と、これらの間に配置された中間
レンズ９３と、集光レンズ１０３と、集光レンズ１０４
を含んでいる。各色光の光路の長さ、すなわち、光源ラ
ンプ１１から各液晶パネルまでの距離は、青色光Ｂが最
も長くなるので、この光の光量損失が最も多くなる。し
かし、本実施形態のように、リレーレンズ系９０を介在
させることにより、光量損失を抑制できる。なお、リレ
ーレンズ系９０を通過させる色光は、赤又は緑色の光と
することもできる。
【００４４】次に、各液晶パネル５１Ｒ、５１Ｇ、５１
Ｂを通って変調された各色光線束のうち、図示しない偏
光板を通過した１種類の偏光方向の光のみが、プリズム
６１に入射され、ここで合成される。本実施形態におい
て、色合成光学系６０（図２）として用いられているプ
リズム６１は、４つのプリズムの界面に沿って、２種類
のダイクロイック膜がＸ字状に形成されたダイクロイッ
クプリズムである。色合成光学系６０としては、２種類
のダイクロイックミラーをＸ字状に配置した構成のクロ
スミラーや、２種類のダイクロイックミラーを別個に配
置した構成のミラー合成系を利用することも可能であ
る。
Ｂを通って変調された各色光線束のうち、図示しない偏
光板を通過した１種類の偏光方向の光のみが、プリズム
６１に入射され、ここで合成される。本実施形態におい
て、色合成光学系６０（図２）として用いられているプ
リズム６１は、４つのプリズムの界面に沿って、２種類
のダイクロイック膜がＸ字状に形成されたダイクロイッ
クプリズムである。色合成光学系６０としては、２種類
のダイクロイックミラーをＸ字状に配置した構成のクロ
スミラーや、２種類のダイクロイックミラーを別個に配
置した構成のミラー合成系を利用することも可能であ
る。
【００４５】なお、本実施形態においては、図２に示す
ように、均一照明光学系２０から射出される光線束は、
全体として集光されている。ここで、「全体として集
光」とは、全ての部分光線束を形成する光線のうち、最
も外側の光線が、光学系の光軸側に寄っていくことをい
う。また、呑み込み角減少化光学系８０は、均一照明光
学系２０から全体として集光されるように射出された光
を、全体として平行な光線束とする。ここで、「全体と
して平行」とは、全ての部分光線束を形成する光線のう
ち、最も外側の光線が、光学系の光軸に平行であること
をいう。
ように、均一照明光学系２０から射出される光線束は、
全体として集光されている。ここで、「全体として集
光」とは、全ての部分光線束を形成する光線のうち、最
も外側の光線が、光学系の光軸側に寄っていくことをい
う。また、呑み込み角減少化光学系８０は、均一照明光
学系２０から全体として集光されるように射出された光
を、全体として平行な光線束とする。ここで、「全体と
して平行」とは、全ての部分光線束を形成する光線のう
ち、最も外側の光線が、光学系の光軸に平行であること
をいう。
【００４６】このように、本実施形態における照明装置
１Ａでは、均一照明光学系２０から射出される光線束
は、全体として集光されるように射出されている。しか
し、均一照明光学系２０から射出される光線束は、全体
として集光されるように射出されていなくてもよく、全
体として発散するように射出されていてもよい。ただ
し、均一照明光学系２０から射出される光線束が全体と
して集光されるようにすれば、後段に備えられる呑み込
み角減少化光学系８０を小型化することができるという
利点がある。
１Ａでは、均一照明光学系２０から射出される光線束
は、全体として集光されるように射出されている。しか
し、均一照明光学系２０から射出される光線束は、全体
として集光されるように射出されていなくてもよく、全
体として発散するように射出されていてもよい。ただ
し、均一照明光学系２０から射出される光線束が全体と
して集光されるようにすれば、後段に備えられる呑み込
み角減少化光学系８０を小型化することができるという
利点がある。
【００４７】また、呑み込み角減少化光学系８０から射
出される光線束は、全体として平行な光線束となるよう
に射出されている。しかし、呑み込み角減少化光学系８
０から射出される光線束の幅は、液晶パネル５１に向か
うに連れて大きくなってもよいし、小さくなってもよ
い。呑み込み角減少化光学系８０は、呑み込み角減少化
光学系を配置しない場合よりも、重畳レンズであるコン
デンサレンズ２３から射出され液晶パネル５１に入射す
る光の呑み込み角を小さくすることが可能であればよ
い。
出される光線束は、全体として平行な光線束となるよう
に射出されている。しかし、呑み込み角減少化光学系８
０から射出される光線束の幅は、液晶パネル５１に向か
うに連れて大きくなってもよいし、小さくなってもよ
い。呑み込み角減少化光学系８０は、呑み込み角減少化
光学系を配置しない場合よりも、重畳レンズであるコン
デンサレンズ２３から射出され液晶パネル５１に入射す
る光の呑み込み角を小さくすることが可能であればよ
い。
【００４８】図３は、図２の光学系の要部を示す説明図
である。図３では、第２のレンズアレイ２２と、コンデ
ンサレンズ２３と、呑み込み角減少化光学系８０と、液
晶パネル５１のみが図示されている。また、図３では、
光源光軸Ｌに平行で、第２のレンズアレイ２２の最外周
に配置された小レンズの中心を通過する光線の軌跡が図
示されている。
である。図３では、第２のレンズアレイ２２と、コンデ
ンサレンズ２３と、呑み込み角減少化光学系８０と、液
晶パネル５１のみが図示されている。また、図３では、
光源光軸Ｌに平行で、第２のレンズアレイ２２の最外周
に配置された小レンズの中心を通過する光線の軌跡が図
示されている。
【００４９】図示するように、光源光軸Ｌとほぼ平行な
光線は、第２のレンズアレイ２２をそのまま通過し、そ
の後、コンデンサレンズ２３を通過することによって、
点Ｐ１において集光されるように進む。ここで、コンデ
ンサレンズ２３が配置されている点Ｐ０と点Ｐ１との距
離は、コンデンサレンズ２３の焦点距離Ｆ１に相当す
る。コンデンサレンズ２３を通過して呑み込み角減少化
光学系（凹レンズ）８０に入射した光は、凹レンズを通
過する際に屈折し、液晶パネル５１内の点Ｐ２において
集光されるように進む。すなわち、コンデンサレンズ２
３と凹レンズ８０とは、光源光軸Ｌとほぼ平行に入射す
る光を点Ｐ２に集光するテレフォトレンズ系を構成す
る。このテレフォトレンズ系の焦点距離Ｆ２は、点Ｐ０
と点Ｐ２との間の距離に等しい。図３から分かるよう
に、呑み込み角減少化光学系８０を用いる場合には、コ
ンデンサレンズ２３から射出された光が直接液晶パネル
５１を照明する場合の呑み込み角θ１よりも小さな呑み
込み角θ２で液晶パネル５１を照明することができる。
光線は、第２のレンズアレイ２２をそのまま通過し、そ
の後、コンデンサレンズ２３を通過することによって、
点Ｐ１において集光されるように進む。ここで、コンデ
ンサレンズ２３が配置されている点Ｐ０と点Ｐ１との距
離は、コンデンサレンズ２３の焦点距離Ｆ１に相当す
る。コンデンサレンズ２３を通過して呑み込み角減少化
光学系（凹レンズ）８０に入射した光は、凹レンズを通
過する際に屈折し、液晶パネル５１内の点Ｐ２において
集光されるように進む。すなわち、コンデンサレンズ２
３と凹レンズ８０とは、光源光軸Ｌとほぼ平行に入射す
る光を点Ｐ２に集光するテレフォトレンズ系を構成す
る。このテレフォトレンズ系の焦点距離Ｆ２は、点Ｐ０
と点Ｐ２との間の距離に等しい。図３から分かるよう
に、呑み込み角減少化光学系８０を用いる場合には、コ
ンデンサレンズ２３から射出された光が直接液晶パネル
５１を照明する場合の呑み込み角θ１よりも小さな呑み
込み角θ２で液晶パネル５１を照明することができる。
【００５０】なお、従来の投写型表示装置（図１０）の
ように、呑み込み角減少化光学系８０を用いずに本実施
形態のような比較的小さな呑み込み角θ２（図３）を実
現させる場合には、比較的長い焦点距離Ｆ１’を有する
コンデンサレンズ２３’を点Ｐ０’に配置する必要があ
る。しかし、この場合には、コンデンサレンズ２３’と
液晶パネル５１との距離が長くなるので、投写型表示装
置全体が大型化してしまうという問題がある。本実施形
態のようにすれば、呑み込み角を小さくできるととも
に、投写型表示装置を比較的小さくすることが可能であ
る。
ように、呑み込み角減少化光学系８０を用いずに本実施
形態のような比較的小さな呑み込み角θ２（図３）を実
現させる場合には、比較的長い焦点距離Ｆ１’を有する
コンデンサレンズ２３’を点Ｐ０’に配置する必要があ
る。しかし、この場合には、コンデンサレンズ２３’と
液晶パネル５１との距離が長くなるので、投写型表示装
置全体が大型化してしまうという問題がある。本実施形
態のようにすれば、呑み込み角を小さくできるととも
に、投写型表示装置を比較的小さくすることが可能であ
る。
【００５１】ところで、液晶パネルには、液晶パネルに
入射する光を各画素にうまく入射させるためにマイクロ
レンズアレイが含まれている場合がある。図４は、液晶
パネル５１’にマイクロレンズアレイ５１ｍが含まれて
いる場合の光線の軌跡を示す説明図である。なお、光線
の軌跡は、図３と同様に、光源光軸Ｌに平行で、第２の
レンズアレイ２２の最外周に配置された小レンズの中心
を通過するものについて示されている。図４に示すよう
に、液晶パネル５１’には、図３と同様に、呑み込み角
θ２で光が入射しているが、液晶パネル５１’からは、
θ２よりも大きな角度差θ２’で光が射出されている。
このように、液晶パネル５１’内にマイクロレンズアレ
イ５１ｍが含まれている場合には、液晶パネル５１’か
ら射出される光は、入射する光よりも広がってしまう。
しかし、本実施形態のように、呑み込み角減少化光学系
８０を用いる場合には、液晶パネル５１’に入射する光
の呑み込み角θ２を小さくすることができるので、液晶
パネル５１’から射出される光の角度差θ２’もこれに
応じて小さくすることが可能である。これにより、液晶
パネル５１’から射出された光を、投写レンズ７１（図
１）の瞳内にうまく入射させることができるので、投写
画像の明るさを維持することができる。
入射する光を各画素にうまく入射させるためにマイクロ
レンズアレイが含まれている場合がある。図４は、液晶
パネル５１’にマイクロレンズアレイ５１ｍが含まれて
いる場合の光線の軌跡を示す説明図である。なお、光線
の軌跡は、図３と同様に、光源光軸Ｌに平行で、第２の
レンズアレイ２２の最外周に配置された小レンズの中心
を通過するものについて示されている。図４に示すよう
に、液晶パネル５１’には、図３と同様に、呑み込み角
θ２で光が入射しているが、液晶パネル５１’からは、
θ２よりも大きな角度差θ２’で光が射出されている。
このように、液晶パネル５１’内にマイクロレンズアレ
イ５１ｍが含まれている場合には、液晶パネル５１’か
ら射出される光は、入射する光よりも広がってしまう。
しかし、本実施形態のように、呑み込み角減少化光学系
８０を用いる場合には、液晶パネル５１’に入射する光
の呑み込み角θ２を小さくすることができるので、液晶
パネル５１’から射出される光の角度差θ２’もこれに
応じて小さくすることが可能である。これにより、液晶
パネル５１’から射出された光を、投写レンズ７１（図
１）の瞳内にうまく入射させることができるので、投写
画像の明るさを維持することができる。
【００５２】以上詳しく説明したように、本実施形態で
は、凹レンズ８１，８２などの呑み込み角減少化光学系
８０を設けたので、液晶パネル５１，５１’へ入射する
光の「呑み込み角θ」が小さくなり、色ムラを低減で
き、また、コントラストの向上を図ることができる。ま
た、投写レンズ７１の径を小さくすることができる。
は、凹レンズ８１，８２などの呑み込み角減少化光学系
８０を設けたので、液晶パネル５１，５１’へ入射する
光の「呑み込み角θ」が小さくなり、色ムラを低減で
き、また、コントラストの向上を図ることができる。ま
た、投写レンズ７１の径を小さくすることができる。
【００５３】なお、本実施形態のコンデンサレンズ２３
が本発明における重畳手段に相当する。したがって、本
実施形態の均一照明光学系２０は、本発明における第１
レンズアレイと重畳手段とを含んでいる。
が本発明における重畳手段に相当する。したがって、本
実施形態の均一照明光学系２０は、本発明における第１
レンズアレイと重畳手段とを含んでいる。
【００５４】（第２実施形態）図５は、本発明による投
写型表示装置の第２実施形態を示す模式図、図６は、第
２実施形態に係る投写型表示装置の変形例を示す図であ
る。なお、以下に説明する各実施形態では、前述した第
１実施形態（図１，図２）と同様な機能を果たす部分に
は、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略す
る。
写型表示装置の第２実施形態を示す模式図、図６は、第
２実施形態に係る投写型表示装置の変形例を示す図であ
る。なお、以下に説明する各実施形態では、前述した第
１実施形態（図１，図２）と同様な機能を果たす部分に
は、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略す
る。
【００５５】第２実施形態では、呑み込み角減少化光学
系として、観察側（液晶パネル５１側）に凸となる凹凸
レンズである負（発散）のメニスカスレンズ８３Ａを用
いたものである。
系として、観察側（液晶パネル５１側）に凸となる凹凸
レンズである負（発散）のメニスカスレンズ８３Ａを用
いたものである。
【００５６】なお、図６に示すように、観察側に凹とな
るようにメニスカスレンズ８３Ｂを配置してもよい。
るようにメニスカスレンズ８３Ｂを配置してもよい。
【００５７】第２実施形態では、第1実施形態と同様の
効果を得られる上、メニスカスレンズ８３Ａ，８３Ｂを
用いたので、収差が減少し効率よく照明ができる、とい
う効果を得ることもできる。また、図５又は図６のよう
に、レンズ配置の自由度が増えるために、効率よく配置
することができ、他の光学部品との干渉や位置の制約が
なくなり、小型化が図れる。例えば、図１の凹レンズ８
１と反射鏡４３とが干渉してしまうような場合に、凹レ
ンズ８１に変えて反射鏡４３側に凸面を有するメニスカ
スレンズ８３Ａ（図５）を用いれば、反射鏡４３と干渉
するのを避けることが可能となる。
効果を得られる上、メニスカスレンズ８３Ａ，８３Ｂを
用いたので、収差が減少し効率よく照明ができる、とい
う効果を得ることもできる。また、図５又は図６のよう
に、レンズ配置の自由度が増えるために、効率よく配置
することができ、他の光学部品との干渉や位置の制約が
なくなり、小型化が図れる。例えば、図１の凹レンズ８
１と反射鏡４３とが干渉してしまうような場合に、凹レ
ンズ８１に変えて反射鏡４３側に凸面を有するメニスカ
スレンズ８３Ａ（図５）を用いれば、反射鏡４３と干渉
するのを避けることが可能となる。
【００５８】（第３実施形態）図７は、本発明による投
写型表示装置の第３実施形態を示す模式図である。第３
実施形態は、図１の凹レンズ８１と、反射鏡４３の変わ
りに、凸面鏡８４を設けたものである。第３実施形態に
よれば、第1実施形態と同様の効果を得られる上、光学
部品を減らすことができ、コストダウンを図ることがで
きる。
写型表示装置の第３実施形態を示す模式図である。第３
実施形態は、図１の凹レンズ８１と、反射鏡４３の変わ
りに、凸面鏡８４を設けたものである。第３実施形態に
よれば、第1実施形態と同様の効果を得られる上、光学
部品を減らすことができ、コストダウンを図ることがで
きる。
【００５９】（第４実施形態）図８は、本発明による投
写型表示装置の第４実施形態を示す模式図である。第４
実施形態では、光源１０Ｄのリフレクタ１２Ｄとして楕
円鏡が用いられており、集光光が射出される。このた
め、第２のレンズアレイ２２Ｄの各矩形レンズの寸法
を、第１レンズアレイ２１Ｄの各矩形レンズの寸法より
も小さく設定してある。第４実施形態によれば、第1実
施形態と同様の効果を得られる上、光量が多くリフレク
タの大きい光源を用いた場合に、照明系を小型化するこ
とができる。
写型表示装置の第４実施形態を示す模式図である。第４
実施形態では、光源１０Ｄのリフレクタ１２Ｄとして楕
円鏡が用いられており、集光光が射出される。このた
め、第２のレンズアレイ２２Ｄの各矩形レンズの寸法
を、第１レンズアレイ２１Ｄの各矩形レンズの寸法より
も小さく設定してある。第４実施形態によれば、第1実
施形態と同様の効果を得られる上、光量が多くリフレク
タの大きい光源を用いた場合に、照明系を小型化するこ
とができる。
【００６０】なお、前述の第１ないし第３実施形態で
は、均一照明光学系２０は、第１レンズアレイ２１，第
２レンズアレイ２２及びコンデンサレンズ２３によって
構成されており、コンデンサレンズ２３が重畳機能を担
うレンズであり、第２レンズアレイ２２は、部分光線束
の軸を光学系の光軸に平行にする機能を担うレンズであ
る。一方、第４実施形態の場合には、コンデンサレンズ
がないので、第２レンズアレイ２２Ｄが重畳機能を担う
レンズとなる。
は、均一照明光学系２０は、第１レンズアレイ２１，第
２レンズアレイ２２及びコンデンサレンズ２３によって
構成されており、コンデンサレンズ２３が重畳機能を担
うレンズであり、第２レンズアレイ２２は、部分光線束
の軸を光学系の光軸に平行にする機能を担うレンズであ
る。一方、第４実施形態の場合には、コンデンサレンズ
がないので、第２レンズアレイ２２Ｄが重畳機能を担う
レンズとなる。
【００６１】（第５実施形態）図９は、本発明による投
写型表示装置の第５実施形態を示す模式図である。第５
実施形態では、図１の第１実施形態の投写型表示装置と
比べて均一照明光学系が変更されている。第５実施形態
の均一照明光学系２０Ｅは、第１のレンズアレイ２１
と、第２のレンズアレイ２２Ｅと、コンデンサレンズ２
３Ｅとで構成されている。第２のレンズアレイ２２Ｅ
は、第１〜第４実施形態と同様、第１のレンズアレイと
対応して設けられた複数の小レンズを含んでいる。しか
し、第１〜第４実施形態では、第１のレンズアレイ２１
および第２のレンズアレイ２２，２２Ｄの各小レンズは
ともに偏心されていないが、第５実施形態では、第２の
レンズアレイ２２Ｅの各小レンズは偏心されている。第
５実施形態の第２レンズアレイ２２Ｅとしては、例え
ば、フレネルレンズの形状を第２レンズアレイの各小レ
ンズに適用したような形状のものを利用できる。このよ
うな偏心レンズを含む第２のレンズアレイ２２Ｅを用い
る場合には、コンデンサレンズ２３Ｅとともに第２のレ
ンズアレイ２２Ｅも本発明における重畳手段としての機
能を有することになる。このように、第２のレンズアレ
イ２２Ｅとして偏心レンズを含むレンズアレイを用いれ
ば、コンデンサレンズ２３Ｅを薄くすることができるの
で、装置の軽量化が可能である。
写型表示装置の第５実施形態を示す模式図である。第５
実施形態では、図１の第１実施形態の投写型表示装置と
比べて均一照明光学系が変更されている。第５実施形態
の均一照明光学系２０Ｅは、第１のレンズアレイ２１
と、第２のレンズアレイ２２Ｅと、コンデンサレンズ２
３Ｅとで構成されている。第２のレンズアレイ２２Ｅ
は、第１〜第４実施形態と同様、第１のレンズアレイと
対応して設けられた複数の小レンズを含んでいる。しか
し、第１〜第４実施形態では、第１のレンズアレイ２１
および第２のレンズアレイ２２，２２Ｄの各小レンズは
ともに偏心されていないが、第５実施形態では、第２の
レンズアレイ２２Ｅの各小レンズは偏心されている。第
５実施形態の第２レンズアレイ２２Ｅとしては、例え
ば、フレネルレンズの形状を第２レンズアレイの各小レ
ンズに適用したような形状のものを利用できる。このよ
うな偏心レンズを含む第２のレンズアレイ２２Ｅを用い
る場合には、コンデンサレンズ２３Ｅとともに第２のレ
ンズアレイ２２Ｅも本発明における重畳手段としての機
能を有することになる。このように、第２のレンズアレ
イ２２Ｅとして偏心レンズを含むレンズアレイを用いれ
ば、コンデンサレンズ２３Ｅを薄くすることができるの
で、装置の軽量化が可能である。
【００６２】なお、第２レンズアレイとしては、各小レ
ンズの偏心のさせ方を変えて、球面収差を小さくできる
ようなものを利用してもよい。
ンズの偏心のさせ方を変えて、球面収差を小さくできる
ようなものを利用してもよい。
【００６３】また、第５実施形態では、偏心レンズを含
む第２レンズアレイ２２Ｅとコンデンサレンズ２３Ｅと
を用いて重畳手段の機能を実現しているが、コンデンサ
レンズを省略して、偏心レンズを含む第２レンズアレイ
のみによって重畳手段の機能を実現することが可能であ
る。すなわち、本発明における重畳手段としては、偏心
された小レンズを含む第２のレンズアレイを含むような
ものであってもよい。
む第２レンズアレイ２２Ｅとコンデンサレンズ２３Ｅと
を用いて重畳手段の機能を実現しているが、コンデンサ
レンズを省略して、偏心レンズを含む第２レンズアレイ
のみによって重畳手段の機能を実現することが可能であ
る。すなわち、本発明における重畳手段としては、偏心
された小レンズを含む第２のレンズアレイを含むような
ものであってもよい。
【００６４】（変形形態）以上説明した実施形態に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能である。
されることなく、種々の変形や変更が可能である。
【００６５】（１）上述の実施形態は、透過型の液晶パ
ネルを用いた投写型表示装置の例で説明したが、反射型
の液晶パネルを用いた投写型表示装置に対しても、同様
に適用することができる。
ネルを用いた投写型表示装置の例で説明したが、反射型
の液晶パネルを用いた投写型表示装置に対しても、同様
に適用することができる。
【００６６】（２）上述の実施形態では、カラー画像を
投写表示することのできる投写型表示装置の例について
説明したが、投写型表示装置はモノクロ画像のみ表示可
能であってもよい。モノクロ画像を表示する投写型表示
装置では、カラー画像を表示する投写型表示装置に備え
られている色分離光学系４０や色合成光学系６０を省略
することができる。
投写表示することのできる投写型表示装置の例について
説明したが、投写型表示装置はモノクロ画像のみ表示可
能であってもよい。モノクロ画像を表示する投写型表示
装置では、カラー画像を表示する投写型表示装置に備え
られている色分離光学系４０や色合成光学系６０を省略
することができる。
【００６７】（３）第４実施形態は、第１〜第３実施形
態のような平行光を射出する光源１０と第１のレンズア
レイ２１との間に集光レンズを配置したような場合や、
平行光を射出する光源を用いて第１レンズアレイ２１と
第２レンズアレイ２２との間に集光レンズを配置したよ
うな場合にも適用可能である。
態のような平行光を射出する光源１０と第１のレンズア
レイ２１との間に集光レンズを配置したような場合や、
平行光を射出する光源を用いて第１レンズアレイ２１と
第２レンズアレイ２２との間に集光レンズを配置したよ
うな場合にも適用可能である。
【００６８】（４）第４，第５実施形態における呑み込
み角減少化光学系８０として、第２、第３実施形態のよ
うなメニスカスレンズや、凸面鏡を採用することも可能
である。
み角減少化光学系８０として、第２、第３実施形態のよ
うなメニスカスレンズや、凸面鏡を採用することも可能
である。
【００６９】（５）第５実施形態（図９）では、第２の
レンズアレイ２２Ｅとして偏心レンズアレイが用いられ
ているが、第２，第３実施形態においても、同様に第２
のレンズアレイとして偏心レンズを用いてもよい。この
場合にも、第５実施形態と同様の効果、すなわち、薄い
コンデンサレンズを用いることができるという効果を有
する。
レンズアレイ２２Ｅとして偏心レンズアレイが用いられ
ているが、第２，第３実施形態においても、同様に第２
のレンズアレイとして偏心レンズを用いてもよい。この
場合にも、第５実施形態と同様の効果、すなわち、薄い
コンデンサレンズを用いることができるという効果を有
する。
【００７０】（６）呑み込み角減少化光学系８０を構成
するレンズや凸面鏡を、複数配置する場合には、すべて
同じレンズあるいは凸面鏡としても良いが、一部を凹レ
ンズとし、残りをメニスカスレンズにする等、異なる光
学素子を組み合わせて用いても良い。
するレンズや凸面鏡を、複数配置する場合には、すべて
同じレンズあるいは凸面鏡としても良いが、一部を凹レ
ンズとし、残りをメニスカスレンズにする等、異なる光
学素子を組み合わせて用いても良い。
【００７１】（７）上記の第１〜第５実施形態では、凹
レンズやメニスカスレンズ、凸面鏡がそれぞれ単独で呑
み込み角減少化光学系８０を構成しているが、各種のレ
ンズやミラーから選ばれた複数の光学要素を用いて呑み
込み角減少化光学系８０を構成するようにしてもよい。
レンズやメニスカスレンズ、凸面鏡がそれぞれ単独で呑
み込み角減少化光学系８０を構成しているが、各種のレ
ンズやミラーから選ばれた複数の光学要素を用いて呑み
込み角減少化光学系８０を構成するようにしてもよい。
【００７２】ところで、図１の３つの液晶パネル５１
Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂの光入射面近傍には、それぞれ集光
レンズ１０１，１０２，１０４が配置されている。この
集光レンズ１０１，１０２，１０４は、前述のように、
液晶パネルに入射する光を平行化する機能、換言すれ
ば、呑み込み角を小さくする機能を有しているので、呑
み込み角減少化手段とも考えることができる。しかし、
集光レンズ１０１，１０２，１０４によって小さくなる
呑み込み角の角度は、凹レンズ８１，８２によって小さ
くなる呑み込み角の角度と比較して殆ど無視できる。す
なわち、本明細書における呑み込み角減少化手段は、液
晶パネルの光入射面近傍に配置された集光レンズ１０
１，１０２，１０４以外のレンズや凸面鏡などを少なく
とも１つ含む「狭義の呑み込み角減少化手段」を意味し
ている。
Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂの光入射面近傍には、それぞれ集光
レンズ１０１，１０２，１０４が配置されている。この
集光レンズ１０１，１０２，１０４は、前述のように、
液晶パネルに入射する光を平行化する機能、換言すれ
ば、呑み込み角を小さくする機能を有しているので、呑
み込み角減少化手段とも考えることができる。しかし、
集光レンズ１０１，１０２，１０４によって小さくなる
呑み込み角の角度は、凹レンズ８１，８２によって小さ
くなる呑み込み角の角度と比較して殆ど無視できる。す
なわち、本明細書における呑み込み角減少化手段は、液
晶パネルの光入射面近傍に配置された集光レンズ１０
１，１０２，１０４以外のレンズや凸面鏡などを少なく
とも１つ含む「狭義の呑み込み角減少化手段」を意味し
ている。
【図１】本発明による照明装置及び投写型表示装置の第
１実施形態を示す模式図である。
１実施形態を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る照明装置及び投写型表示装
置を、簡略化した等価の光学系を用いて示す図である。
置を、簡略化した等価の光学系を用いて示す図である。
【図３】図２の光学系の要部を示す説明図である。
【図４】液晶パネル５１’にマイクロレンズアレイ５１
ｍが含まれている場合の光線の軌跡を示す説明図であ
る。
ｍが含まれている場合の光線の軌跡を示す説明図であ
る。
【図５】本発明による投写型表示装置の第２実施形態を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図６】第２実施形態に係る投写型表示装置の変形例を
示す図である。
示す図である。
【図７】本発明による投写型表示装置の第３実施形態を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図８】本発明による投写型表示装置の第４実施形態を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図９】本発明による投写型表示装置の第５実施形態を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図１０】従来の投写型表示装置の一例を示す図であ
る。
る。
１Ａ…照明装置 ２Ａ…投写型表示装置 １０，１０Ｄ…光源 １１…光源ランプ １２…曲面反射鏡 ２０，２０Ｅ…均一照明光学系 ２１…第１のレンズアレイ ２１ａ…矩形レンズ ２２，２２Ｄ，２２Ｅ…第２のレンズアレイ ２２ａ…矩形レンズ ２３，２３Ｅ…コンデンサレンズ ２４…反射ミラー ４０…色分離光学系 ４１…青緑反射ダイクロイックミラー ４２…緑反射ダイクロイックミラー ４３…反射鏡 ４４，４５，４６…射出部 ５１，５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ，５１’…液晶パネル ５１ｍ…マイクロレンズアレイ ６０…色合成光学系 ６１…プリズム ７１…投写レンズ ８０…呑み込み角減少化光学系 ８１，８２…凹レンズ ８３Ａ，８３Ｂ…メニスカスレンズ ８４…凸面鏡 ９０…リレーレンズ系 ９１…入射側反射鏡 ９２…射出側反射鏡 ９３…中間レンズ １０１，１０３，１０４…集光レンズ Ｌ…光源光軸 Ｓ…スクリーン
Claims (19)
- 【請求項１】 画像情報に応じて光を変調する光変調手
段を照明するための照明装置であって、 光源光軸に沿って光を射出する光源装置と、 前記光源装置から射出された光を複数の部分光線束に分
割するための複数の小レンズを有する第１のレンズアレ
イと、 前記第１のレンズアレイから射出された前記複数の部分
光線束を、前記光変調手段においてほぼ均一な光の強度
分布となるように重畳するための重畳手段と、 前記重畳手段と前記光変調手段との間に配置された呑み
込み角減少化手段と、を備え、 前記呑み込み角減少化手段は、前記呑み込み角減少化手
段を配置しない場合よりも、前記重畳手段から射出され
前記光変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくする
ことを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の照明装置であって、 前記重畳手段と前記呑み込み角減少化手段とは、前記光
源光軸とほぼ平行に前記重畳手段に入射する光を、前記
光変調手段において集光させるようなテレフォトレンズ
系を構成する、照明装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の照明装置であって、 前記呑み込み角減少化手段は、凹レンズを含む、照明装
置。 - 【請求項４】 請求項２記載の照明装置であって、 前記呑み込み角減少化手段は、メニスカスレンズを含
む、照明装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の照明装置であって、 前記呑み込み角減少化手段は、凸面鏡を含む、照明装
置。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の照
明装置であって、 前記重畳手段は、前記第１のレンズアレイと対応して設
けられた複数の小レンズを有する第２のレンズアレイを
含み、 前記第２のレンズアレイは、偏心された小レンズを含
む、照明装置。 - 【請求項７】 請求項１ないし５のいずれかに記載の照
明装置であって、 前記光源装置は、前記光源光軸に沿って集光しつつ進む
光を射出する回転楕円面形状の反射面を有するリフレク
タを備え、 前記重畳手段は、前記第１のレンズアレイと対応して設
けられた複数の小レンズを有する第２のレンズアレイで
あり、 前記第２のレンズアレイの各小レンズの寸法は、前記第
１のレンズアレイの各小レンズの寸法よりも小さい、照
明装置。 - 【請求項８】 請求項１に記載の照明装置であって、 前記重畳手段から射出される光線束は、全体として集光
されるように射出され、 前記呑み込み角減少化手段から射出される光線束は、全
体として平行な光線束となるように射出される、照明装
置。 - 【請求項９】 投写型表示装置であって、 光源光軸に沿って光を射出する光源装置と、 前記光源装置から射出された光を３つの色光に分離する
色分離手段と、 前記色分離手段によって分離された３つの色光を、画像
情報に応じて変調する第１ないし第３の光変調手段と、 前記第１ないし第３の光変調手段によって変調された変
調光を合成する色合成手段と、 前記色合成手段によって合成された合成光を拡大投写す
る投写手段と、を備え、さらに、 前記光源装置から射出された光を複数の部分光線束に分
割するための複数の小レンズを有する第１のレンズアレ
イと、 前記第１のレンズアレイから射出された前記複数の部分
光線束を、前記第１ないし第３の光変調手段においてほ
ぼ均一な光の強度分布となるように重畳するための重畳
手段と、 前記重畳手段と前記第１ないし第３の光変調手段との間
に配置された呑み込み角減少化手段と、を備え、 前記呑み込み角減少化手段は、前記呑み込み角減少化手
段を配置しない場合よりも、前記重畳手段から射出され
前記第１ないし第３の光変調手段に入射する光の呑み込
み角を小さくすることを特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の投写型表示装置であっ
て、 前記重畳手段と前記呑み込み角減少化手段とは、前記光
源光軸とほぼ平行に前記重畳手段に入射する光を、前記
第１ないし第３の光変調手段において集光させるような
テレフォトレンズ系を構成する、投写型表示装置。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の投写型表示装置であ
って、 前記呑み込み角減少化手段は、凹レンズを含む、投写型
表示装置。 - 【請求項１２】 請求項１０記載の投写型表示装置であ
って、 前記呑み込み角減少化手段は、メニスカスレンズを含
む、投写型表示装置。 - 【請求項１３】 請求項９記載の投写型表示装置であっ
て、 前記呑み込み角減少化手段は、凸面鏡を含む、投写型表
示装置。 - 【請求項１４】 請求項１０ないし１３のいずれかに記
載の投写型表示装置であって、 前記色分離手段は、 前記光源装置から射出された光を、第１の色光とその他
の色光とに分離する第１の色分離要素と、 前記その他の色光を、第２の色光と第３の色光とに分離
する第２の色分離要素と、を備え、 前記呑み込み角減少化手段は、 前記第１の色分離光学系によって分離される前記第１の
色光の光路中に配置される第１の呑み込み角減少化要素
と、 前記第１の色分離光学系によって分離される前記その他
の色光の光路中に配置される第２の呑み込み角減少化要
素と、を備える、投写型表示装置。 - 【請求項１５】 請求項９ないし１４のいずれかに記載
の投写型表示装置であって、 前記重畳手段は、前記第１のレンズアレイと対応して設
けられた複数の小レンズを有する第２のレンズアレイを
含み、 前記第２のレンズアレイは、偏心された小レンズを含
む、投写型表示装置。 - 【請求項１６】 請求項９ないし１４のいずれかに記載
の投写型表示装置であって、 前記光源装置は、前記光源光軸に沿って集光しつつ進む
光を射出する回転楕円面形状の反射面を有するリフレク
タを備え、 前記重畳手段は、前記第１のレンズアレイと対応して設
けられた複数の小レンズを有する第２のレンズアレイで
あり、 前記第２のレンズアレイの各小レンズの寸法は、前記第
１のレンズアレイの各小レンズの寸法よりも小さい、投
写型表示装置。 - 【請求項１７】 請求項９ないし１６のいずれかに記載
の投写型表示装置において、 前記光変調手段は、液晶パネルであり、 前記液晶パネルは、マイクロレンズアレイを含む、投写
型表示装置。 - 【請求項１８】 請求項９に記載の投写型表示装置にお
いて、 前記重畳手段から射出される光線束は、全体として集光
されるように射出され、 前記呑み込み角減少化手段から射出される光線束は、全
体として平行な光線束となるように射出される、投写型
表示装置。 - 【請求項１９】 投写型表示装置であって、 照明装置と、 前記照明装置から射出された光を、画像情報に応じて変
調する光変調手段と、 前記光変調手段から射出された変調光を拡大投写する投
写手段と、を備え、 前記照明装置は、 光源光軸に沿って光を射出する光源装置と、 前記光源装置から射出された光を複数の部分光線束に分
割するための複数の小レンズを有する第１のレンズアレ
イと、 前記第１のレンズアレイから射出された前記複数の部分
光線束を、前記光変調手段においてほぼ均一な光の強度
分布となるように重畳するための重畳手段と、 前記重畳手段と前記光変調手段との間に配置された呑み
込み角減少化手段と、を備え、 前記呑み込み角減少化手段は、前記呑み込み角減少化手
段を配置しない場合よりも、前記重畳手段から射出され
前記光変調手段に入射する光の呑み込み角を小さくする
ことを特徴とする投写型表示装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33108399A JP3269494B2 (ja) | 1998-12-21 | 1999-11-22 | 照明装置及び投写型表示装置 |
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| CN99803142A CN1291299A (zh) | 1998-12-21 | 1999-12-17 | 照明装置以及投射型显示装置 |
| EP99959903A EP1061408A4 (en) | 1998-12-21 | 1999-12-17 | ILLUMINATOR AND PROJECTION DISPLAY |
| PCT/JP1999/007130 WO2000038004A1 (fr) | 1998-12-21 | 1999-12-17 | Illuminateur et affichage par projection |
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