JP3317298B2 - 照明光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明光を射出する
照明光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】投写型表示装置では、照明光から、電気
光学装置を用いて画像を表す画像光を形成し、この画像
光を投写することにより画像を表示している。この電気
光学装置として、照明光を画像情報（画像信号）に応じ
て変調し、画像を表す画像光を射出する光変調装置（射
出方向制御型光変調装置）が利用されている。この光変
調装置の例として、デジタル・マイクロミラー・デバイ
ス（テキサス・インスツルメンツ（ＴＩ）社の登録商標
である。以下、「ＤＭＤ」と呼ぶ。）のようなマイクロ
ミラー型光変調装置があげられる。

【０００３】ＤＭＤは、画像を構成する複数の画素に対
応する複数のマイクロミラーを有している。複数のマイ
クロミラーはそれぞれ画像情報に応じてその傾きが変化
し、各マイクロミラーの傾きに応じて光を反射する。各
マイクロミラーで反射された光のうち、所定の方向に反
射された光が、画像光として利用される。すなわち、Ｄ
ＭＤは、光の反射方向を制御して画像光を形成するタイ
プの電気光学装置である。

【０００４】図１３は、マイクロミラー型光変調装置を
用いた従来の投写型表示装置の要部を平面的に見た概略
構成図である。この投写型表示装置５０００は、照明光
学系１００Ｅと、マイクロミラー型光変調装置２００
と、投写レンズ３００と、を備えている。

【０００５】照明光学系１００Ｅは、光源部１１０と、
第１のコンデンサーレンズ（集光レンズ）１２０と、カ
ラーホイール１３０と、透光性ロッド１８０Ａと、第２
のコンデンサーレンズ１９０と、を備えている。

【０００６】光源部１１０から射出された光は、第１の
コンデンサーレンズ１２０とカラーホイール１３０と透
光性ロッド１８０Ａと第２のコンデンサーレンズ１９０
とを通過して２００を通過してマイクロミラー型光変調
装置２００に入射する。マイクロミラー型光変調装置２
００に入射した光は、マイクロミラー型光変調装置２０
０に与えられた画像信号に応じて変調される。マイクロ
ミラー型光変調装置２００で変調された光は、画像を表
す光（画像光）として投写レンズ３００を介して投写さ
れ、これにより画像が表示される。

【０００７】光源部１１０から射出された光は、その照
度分布が一様でない場合が多い。このような光を照明光
としてそのまま利用した場合には、表示される画像の明
るさも、照明光の照度分布に応じて一様でない場合が多
い。しかし、投写型表示装置によって表示される画像
は、その明るさが一様で明るいほうが好ましい。そこ
で、従来からこの問題を解決するために、照明光学系１
００Ｅのように透光性ロッド１８０Ａが用いられる場合
が多い。この透光性ロッド１８０Ａは、入射する光の照
度分布が一様でない場合においても、照度分布が一様な
光を射出する機能を有する光学要素である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、透光性ロッド
１８０Ａは、透光性ロッド１８０Ａの入射側側面１８０
ＡＩから入射した光が、透光性ロッド１８０Ａの内面で
反射を繰り返しながら透光性ロッド１８０Ａ内を通過す
ることにより、射出面側側面１８０ＡＯから射出する光
の照度分布を一様にする光学要素である。従って、透光
性ロッド１８０Ａから射出された光の照度分布を一様と
するためには、透光性ロッド１８０Ａに入射した光を透
光性ロッド１８０Ａの内面で数多く反射させることが要
求される。すなわち、透光性ロッド１８０Ａは、光源部
１１０から射出される光の照度分布に応じた長さが必要
であり、その長さが長ければ長いほど好ましいことにな
る。この結果、透光性ロッドを用いた照明光学系を利用
した投写型表示装置は、一般的に、照明光学系の光路の
長さ（光源からマイクロミラー型光変調装置までの光路
の物理的な長さ）が長くなり、装置の小型化が難しいと
いう問題がある。

【０００９】ところで、投写型表示装置によって表示さ
れる画像の明るさは、照明光学系から射出された光によ
って照射される照明領域の照度に大きく依存する。すな
わち、同じ光量の照明光を射出する照明光学系ならば、
照明光で照射される照明領域の面積が小さいほど照度が
高くなり、投写型表示装置によって表示される画像が明
るくなる。したがって、投写型表示装置の照明光学系
は、電気光学装置の光照射面への照明効率が高いことが
好ましい。しかし、ＤＭＤのような光変調装置（射出方
向制御型光変調装置）を投写型表示装置の電気光学装置
として利用する場合、照明光学系と光変調装置との位置
関係によって、照明光学系の照明効率が低くなるという
問題がある。また、この問題は、光照射面（複数の画素
を含む）に照射された照明光の射出方向を画像情報に応
じて（画素ごとに）制御することにより、画像を表す画
像光を射出する光変調装置に共通する問題である。

【００１０】この発明は、光照射面に照射された照明光
の射出方向を画像情報に応じて画素ごとに制御すること
により、画像を表す画像光を射出する光変調装置（射出
方向制御型光変調装置）を用いた投写型表示装置におい
て、照明光学系の光路の長さ（光源から射出方向制御型
光変調装置までの光路の物理的な長さ）を従来に比べて
短くして、投写型表示装置の小型化を図る技術を提供す
ることを第１の目的とする。また、照明光学系の照明効
率の向上を図る技術を提供することを第２の目的とす
る。

【００１１】

【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、本発明の装
置は、略矩形状の光照射面に照射された照明光の射出方
向を画像情報に応じて制御することにより、画像を表す
画像光を射出する光変調装置に対して、前記光照射面に
照射された照明光の中心軸が前記光照射面に所定の角度
で斜めに入射するように、前記照明光を射出する照明光
学系であって、光源部と、 射出面の輪郭形状が、長さの
異なる第１と第２の対角線を有する四辺形である透光性
ロッドと、を備え、前記四辺形は、前記透光性ロッドか
ら前記光照射面に入射する照明光によって照射される四
辺形状の照明領域の２つの対角線の長さの比が、前記第
１と第２の対角線の比よりも１に近くなるように設定さ
れていることを特徴とする。

【００１２】上記照明装置によれば、透光性ロッドによ
って照射される四辺形状の照明領域の輪郭形状を略矩形
状に近づけることができる。したがって、照明光の照明
効率を向上させることができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の各
実施例を説明する。尚、以下の各実施例においては、特
に断りのない限り、互いに直交する３つの方向を便宜的
に光の進行方向をｚ軸方向（光軸と平行な方向）とし、
ｚ軸方向から見て１２時の方向をｙ軸方向（縦方向）と
し、３時の方向をｘ軸方向（横方向）とする。

【００２６】Ａ．第１実施例：図１は、本発明の第１実
施例における投写型表示装置の要部を平面的に見た概略
構成図である。この投写型表示装置１０００Ａは、照明
光学系１００Ｄと、マイクロミラー型光変調装置２００
と、投写レンズ３００と、を備えている。マイクロミラ
ー型光変調装置２００と、投写レンズ３００とは、それ
ぞれの中心軸２００ａｘ，３００ａｘが一致するように
配置されている。

【００２７】照明光学系１００Ｄは、マイクロミラー型
光変調装置２００を照明する光の入射角の制約から、照
明光学系の中心軸１００Ｄａｘが、マイクロミラー型光
変調装置２００の中心軸（光照射面２０２の法線）２０
０ａｘに対して所定の傾きを有するように配置されてい
る。ここで、「光照射面」は、照射された光を画像光と
して利用可能な領域、すなわち、後述するマイクロミラ
ーが形成されている領域である狭義の光照射面を示す。
ただし、以下では、マイクロミラーが形成されている領
域の外側も含む光が照射される領域の全体を光照射面と
呼ぶ場合もある。なお、「所定の傾き」については、第
１実施例において特に問題ではないため説明を省略する
が、第２実施例において詳述する。

【００２８】照明光学系１００Ｄは、光源部１１０と、
第１のコンデンサーレンズ（集光レンズ）１２０と、カ
ラーホイール１３０と、第２のコンデンサーレンズ（集
光レンズ）１４０と、第１のレンズアレイ１５０Ｄと、
第２のレンズアレイ１６０Ｄと、重畳レンズ１７０と、
を備えている。これらの光学要素１１０，１２０，１３
０，１４０，１５０Ｄ，１６０Ｄ，１７０は、照明光学
系１００Ｄの中心軸１００Ｄａｘに沿って順に配置され
ている。

【００２９】光源部１１０は、光源ランプ１１２と凹面
鏡１１４とを有している。光源ランプ１１２は、放射状
の光線を射出する放射光源である。光源ランプ１１２と
しては、メタルハライドランプや高圧水銀灯などの高圧
放電灯が用いられる。凹面鏡１１４は、光源ランプ１１
２からの放射光線が反射されて第１のコンデンサーレン
ズ１２０に入射するように、開口部１１６から集光光と
して射出する楕円面凹面鏡である。凹面鏡１１４として
は、光源ランプ１１２からの放射光線を反射し、略平行
光として射出する放物面鏡を用いるようにしてもよい。
この場合には、略平行光を第１のコンデンサーレンズ１
２０に入射させるように、光源部１１０と、コンデンサ
ーレンズ１２０との間に、別のコンデンサーレンズを付
加するようにしてもよい。

【００３０】第１のコンデンサーレンズ１２０は、カラ
ーホイール１３０に照射される光スポットを小さくする
ために、光源部１１０からの光をカラーホイール１３０
の近傍に集光させるための光学要素である。

【００３１】図２は、カラーホイール１３０を光源部１
１０側から見た正面図である。カラーホイール１３０
は、回転方向に沿って区切られた３つの扇形の領域に３
つの透過型色フィルタ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂが
形成されたものである。第１の色フィルタ１３０Ｒは、
赤色の波長領域の光（以下、「赤色光Ｒ」と呼ぶ）を透
過し、他の波長領域の光を反射または吸収する機能を有
している。同様に、第２および第３の色フィルタ１３０
Ｇ，１３０Ｂは、それぞれ緑色、青色の波長領域の光
（以下、それぞれ「緑色光Ｇ」、「青色光Ｂ」と呼ぶ）
を透過し、他の波長領域の光を反射または吸収する機能
を有している。色フィルタは、例えば誘電体多層膜や、
染料を用いて形成されたフィルタ板などにより構成され
る。

【００３２】カラーホイール１３０は、第１のコンデン
サーレンズ１２０によって集光された光スポットＳＰが
カラーホイール１３０の中心軸１３０ａｘからずれた所
定の周辺位置を照射するように配置されている。そし
て、カラーホイール１３０は、図示しないモータによっ
て回転軸１３０ａｘを中心に一定速度で回転する。この
とき、光スポットＳＰは、カラーホイール１３０の回転
に応じて、色フィルタ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの
各領域を一定間隔で循環的に照射する。この結果、カラ
ーホイール１３０を透過する光は、カラーホイール１３
０の回転に応じて、赤色光Ｒ，緑色光Ｇ，青色光Ｂと循
環的に変化する。

【００３３】図１の第２のコンデンサーレンズ１４０
は、カラーホイール１３０を透過した光を第１のレンズ
アレイ１５０Ｄに入射するように集光する機能を有して
いる。本実施例では、第２のコンデンサーレンズ１４０
は、カラーホイール１３０を透過する発散光が略平行光
となるように設定されている。

【００３４】第１のレンズアレイ１５０Ｄは、複数の第
１の小レンズ１５２Ｄで構成されたレンズアレイであ
る。この第１のレンズアレイ１５０Ｄは、第２のコンデ
ンサーレンズ１４０から射出された略平行光を複数の第
１の小レンズ１５２に対応する複数の部分光線束に分割
するとともに、各部分光線束をそれぞれ第２のレンズア
レイ１６０Ｄの近傍で集光させる機能を有している。

【００３５】図３は、第１のレンズアレイ１５０Ｄの光
の入射面側から見た正面図と、上面図と、側面図であ
る。図３（Ａ）に示すように、第１のレンズアレイ１５
０Ｄは、略矩形状の同心レンズである第１の小レンズ１
５２ＤがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有
している。なお、図３は、Ｍ＝４，Ｎ＝３の例を示して
いる。「同心レンズ」とは、レンズの幾何学的な中心と
光学的な中心とが一致しているレンズを意味する。

【００３６】第２のレンズアレイ１６０Ｄは、第１のレ
ンズアレイ１５０Ｄの各第１の小レンズ１５２Ｄに対応
する第２の小レンズ１６２Ｄを備えている。第２のレン
ズアレイ１６０Ｄは、第１のレンズアレイ１５０Ｄの像
を重畳レンズ１７０を介してマイクロミラー型光変調装
置２００の照射面上に結像させる機能を有している。な
お、第２のレンズアレイ１６０Ｄの各第２の小レンズ１
６２Ｄは、第１のレンズアレイ１５０Ｄから射出された
対応する各部分光線束が入射可能であれば、どのような
形状をとることも可能である。本実施例では、第１のレ
ンズアレイ１５０Ｄとレンズ面（凸面）の向きのみが異
なるレンズアレイを用いている。

【００３７】重畳レンズ１７０は、第２のレンズアレイ
１６０から射出された複数の部分光線束を、マイクロミ
ラー型光変調装置２００の照射面上で重畳する機能を有
している。

【００３８】第１のレンズアレイレンズアレイ１５０Ｄ
から射出された複数の部分光線束は、第２のレンズアレ
イ１６０Ｄおよび重畳レンズ１７０を通過してそれぞれ
マイクロミラー型光変調装置２００の光照射面２０２を
照明する。これにより、光源部１１０から射出される光
に照度分布がある場合においても、光照射面２０２は均
一に照明される。

【００３９】マイクロミラー型光変調装置２００は、光
照射面に照射された照明光を画像信号（画像情報）に応
じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することに
より、画像を表す画像光を投写レンズ３００の方に射出
する光変調装置である。マイクロミラー型光変調装置２
００から射出された画像光は投写レンズ３００を介して
投写されて画像が表示される。

【００４０】以上説明したように、本実施例の投写型表
示装置１０００Ａの照明光学系１００Ｄは、従来の照明
光学系１００Ｅ（図１４）の透光性ロッド１８０Ａと同
様の機能を、第１のレンズアレイ１５０Ｄと第２のレン
ズアレイ１６０Ｄと重畳レンズ１７０とで構成されるイ
ンテグレータ光学系によって実現されている。

【００４１】第１のレンズアレイ１５０Ｄからマイクロ
ミラー型光変調装置２００までの光路の物理的な長さ
は、第１のレンズアレイ１５０Ｄと第２のレンズアレイ
１６０Ｄと重畳レンズ１７０の各光学要素の焦点距離の
関係によって決定することができ、光源部１１０から射
出される光の照度分布に依存しない。また、各光学要素
の焦点距離は、ある程度自由に設定可能である。従っ
て、従来例で説明したように、照度分布に依存した照明
光学系の光路の長さを有する照明光学系を利用する場合
に比べて、照明光学系の光路の長さを短くすることがで
きる。これにより、従来に比べて投写型表示装置の小型
化が可能である。

【００４２】なお、本実施例では、第１のレンズアレイ
１５０Ｄの複数の第１の小レンズ１５２Ｄを略矩形状の
レンズとした場合を例に説明しているが、これに限定さ
れるものではなく、五角形や六角形の輪郭形状を有する
レンズであってもよい。すなわち、光源部１１０から射
出された光を複数の部分光線束に分割することができる
形状であればよい。

【００４３】また、第２のレンズアレイ１６０Ｄの第２
の小レンズ１６２Ｄは、第１のレンズアレイ１５０Ｄの
第１の小レンズ１５２Ｄと同様に、同心レンズで構成さ
れているが、これに限定されるものではない。例えば、
以下に示す変形が可能である。

【００４４】図４は、第２のレンズアレイ１６０Ｄの変
形例を示す正面図である。図４に示す第２のレンズアレ
イ１６０Ｄ’は、第２の小レンズ１６２Ｄ’が、偏心レ
ンズで構成されている。「偏心レンズ」とは、レンズの
光学的な中心（＋印で示す）が幾何学的な中心（・印で
示す）の位置からずれているレンズを意味している。

【００４５】図１の重畳レンズ１７０の球面収差によっ
て、第１のレンズアレイ１５０Ｄによって分割された複
数の部分光線束がマイクロミラー型光変調装置２００の
光照射面２０２上で効率よく重畳されずに、照明効率が
低下する場合がある。このような場合、図４に示すよう
な第２のレンズアレイ１６０Ｄ’を用いることにより、
重畳レンズ１７０の球面収差の影響を抑制することがで
きるので、複数の部分光線束をマイクロミラー型光変調
装置２００の光照射面２０２上で効率良く重畳すること
ができ、照明効率の低下を抑制することができる。

【００４６】また、第１のレンズアレイ１５０Ｄに入射
する光の平行性が悪い場合にもマイクロミラー型光変調
装置２００の光照射面２０２に対する照明効率が低下す
る場合がある。このような場合には、第１のレンズアレ
イ１５０Ｄの第１の小レンズ１５２Ｄを偏心レンズで構
成することにより、照明効率の低下を抑制することもで
きる。

【００４７】さらに、第１のレンズアレイ１５０Ｄおよ
び第２のレンズアレイ１６０Ｄを偏心レンズで構成する
ようにしてもよい。

【００４８】また、上記実施例の投写型表示装置１００
０Ａでは、投写レンズ３００の中心軸３００ａｘをマイ
クロミラー型光変調装置２００の中心軸２００ａｘに一
致させるように配置する例を示しているが、これに限定
されるものではない。投写レンズ３００の中心軸３００
ａｘをマイクロミラー型光変調装置２００の中心軸２０
０ａｘからずらして配置するようにしてもよい。このよ
うにすれば、あおり投写を実現することができる。

【００４９】また、上記実施例の投写型表示装置１００
０Ａでは、カラーホイール１３０として、回転方向に沿
って３等分された領域に３つの透過型色フィルタ１３０
Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂが形成された例を示しているが
これに限定されるものではない。例えば、３等分ではな
く、カラーバランスに応じて分割する面積を変えても良
い。また、３分割ではなく、赤，緑，青、赤，緑，青の
６分割にしてもよい。あるいは、４分割にして、その一
つを無色透明としてもよい。この場合カラーホイールの
回転を止めて、無色透明の領域のみを光源部１１０から
の光が通過するようにすれば、モノクロ画像を表示する
ことができる。また、赤、緑、青の３色の色フィルタで
はなく、カラー画像を表示できる色、例えば、シアン、
マゼンダ、イエローの３色の色フィルタを用いるように
してもよい。なお、本発明において、「色フィルタ」
は、特定の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を
反射または吸収する機能を有するものだけでなく、各波
長領域の光を透過する機能（透明の領域の機能）を有す
るものも含む。

【００５０】また、上記実施例の投写型表示装置１００
０Ａは、カラーホイール１３０を備えて、カラー画像を
表示する装置であるが、カラーホイール１３０を省略し
て、モノクロ画像を表示するようにしてもよい。この場
合には、第１のコンデンサーレンズ１２０や第２のコン
デンサーレンズ１４０も省略することができる。また、
光源部１１０の凹面鏡１１４を放物面鏡とし、第１のレ
ンズアレイ１５０Ｄに略平行光を入射させるようにすれ
ばよい。

【００５１】なお、各光学要素１２０，１４０，１５０
Ｄ，１６０Ｄ，１７０のレンズ面（凸面や凹面）の向き
は、図１に示した向きに限定されるものではない。それ
ぞれ逆の向きにすることもできるし、各光学要素のレン
ズ面の向きの組み合わせも任意である。また、各光学要
素１２０，１４０，１５０Ｄ，１６０Ｄ，１７０，３０
０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズによって
構成することもできる。また、隣り合う光学要素を貼り
合わせて一体化することもできる。例えば、第２のコン
デンサーレンズ１４０と第１のレンズアレイ１５０Ｄと
を貼り合わせて一体化することができる。また、第２の
レンズアレイ１６０Ｄと重畳レンズ１７０とを貼り合わ
せて一体化することもできる。また、複数の光学要素
を、１つの光学要素に置き換えることも可能である。例
えば、第２のレンズアレイ１６０Ｄに重畳レンズ１７０
の機能を持たせて、重畳レンズ１７０を省略することが
できる。また、いずれかの光学要素を省略することも可
能である。例えば、第１のコンデンサーレンズ１２０や
第２のコンデンサーレンズ１４０を省略することもでき
る。

【００５２】また、マイクロミラー型光変調装置２００
と投写レンズ３００との間に、内部反射を利用したプリ
ズムを備えて、照明光学系１００Ｃから射出された照明
光をマイクロミラー型光変調装置２００の光照射面２０
２に全反射させるとともに、マイクロミラー型光変調装
置２００から射出された画像光を透過して、投写レンズ
３００の方向に射出するようにしてもよい。

【００５３】なお、上記各変形は、以下の各実施例にお
いても適用可能である。

【００５４】Ｂ．第２実施例：図５は、本発明の第２実
施例における投写型表示装置の要部を平面的に見た概略
構成図である。この投写型表示装置１０００は、照明光
学系１００と、マイクロミラー型光変調装置２００と、
投写レンズ３００と、を備えている。第１実施例の投写
型表示装置１０００Ａとの違いは、照明光学系１００Ｄ
を照明光学系１００に置き換えた点であり、その他の点
に付いては第１実施例と同様である。第１実施例と同様
の構成については同番号を付し、詳細な説明を省略す
る。

【００５５】照明光学系１００は、第１実施例において
も述べたように、マイクロミラー型光変調装置２００を
照明する光の入射角の制約から、照明光学系の中心軸１
００ａｘが、マイクロミラー型光変調装置２００の中心
軸（光照射面２０２の法線）２００ａｘに対して所定の
傾きを有するように配置されている。

【００５６】第１のレンズアレイ１５０は、複数の小レ
ンズ１５２で構成されたレンズアレイである。この第１
のレンズアレイ１５０は、第１のレンズアレイ１５０Ｄ
（図１）と同様に、第２のコンデンサーレンズ１４０か
ら射出された略平行光を複数の小レンズ１５２に対応す
る複数の部分光線束に分割するとともに、各部分光線束
をそれぞれ第２のレンズアレイ１６０の近傍で集光させ
る機能を有している。

【００５７】図６は、第１のレンズアレイ１５０の光の
入射面側から見た正面図と、上面図と、側面図である。
図６（Ａ）に示すように、第１のレンズアレイ１５０
は、小レンズ１５２がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列さ
れた構成を有している。なお、図６は、Ｍ＝４，Ｎ＝３
の例を示している。小レンズ１５２の輪郭は、２つの対
角線のうち、左下と右上の頂点を結ぶレンズ対角線１５
２ＣＲ１の長さが、左上と右下の頂点を結ぶレンズ対角
線１５２ＣＲ２の長さよりも長い平行四辺形である。ま
た、各小レンズ１５２は、互いの辺が接する状態で密に
配置されている。したがって、第１のレンズアレイ１５
０のレンズ全体としての輪郭も小レンズ１５２の辺と平
行な辺で構成される平行四辺形である。なお、第１のレ
ンズアレイ１５０の形状については、さらに後述する。

【００５８】第２のレンズアレイ１６０は、第１のレン
ズアレイ１５０の各小レンズ１５２に対応する小レンズ
１６２を備えている。第２のレンズアレイ１６０は、第
２のレンズアレイ１６０Ｄ（図１）と同様に、第１のレ
ンズアレイ１５０の像を重畳レンズ１７０を介してマイ
クロミラー型光変調装置２００の照射面上に結像させる
機能を有している。なお、第２のレンズアレイ１６０の
各小レンズ１６２は、第１のレンズアレイ１５０から射
出された対応する各部分光線束が入射可能であれば、平
行四辺形以外の形状をとることも可能である。本実施例
では、第１のレンズアレイ１５０とレンズ面（凸面）の
向きのみが異なるレンズアレイを用いている。

【００５９】マイクロミラー型光変調装置２００は、光
照射面に照射された照明光を画像情報（画像信号）に応
じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することに
より、画像を表す画像光を投写レンズ３００の方に射出
する光変調装置である。図７は、マイクロミラー型光変
調装置２００の例であるＤＭＤについて示す説明図であ
る。図４（Ａ）に示すように、ＤＭＤ２００の光照射面
２０２上には、略正方形の輪郭を有する複数のマイクロ
ミラー２０４がマトリクス状に形成されている。各マイ
クロミラー２０４は、左下と右上の頂点を結ぶ対角線を
回動軸２０４ｃとして所定の角度範囲で回動可能に形成
されている。これらのマイクロミラー２０４は、画像を
構成する各画素に対応する。

【００６０】ここで、説明を容易にするため、光照射面
２０２に照射される照明光は、これを代表する中心光線
（入射光線）ＩＲで示すこととする。また、照明光ＩＲ
の光照射面２０２への入射位置を通り、ｘ軸に平行な水
平方向軸をｈ、ｙ軸に平行な垂直方向軸をｖとする。装
置の構成を容易にするためには、ＤＭＤ２００に照射さ
れる照明光ＩＲは、各マイクロミラー２０４の回動軸２
０４ｃに垂直な入射面を有するようにすることが好まし
い。このため、ＤＭＤ２００に照射される照明光ＩＲ
は、図７（Ａ）に示すように、光照射面２０２に平行な
ｘｙ平面上に投影される照明光ＩＲの光路の水平軸ｈに
対する傾きθｈが約４５度となるように右斜め下方向か
ら入射される。また、図７（Ｂ）に示すように、照明光
ＩＲは、光照射面２０２に垂直で照明光ＩＲの光路を含
む面内において、光照射面２０２への入射角θＬが約２
０度となるように入射される。

【００６１】図７（Ｃ）は、マイクロミラー２０４への
入射光とその反射光とを含む入射面、すなわち、回動軸
２０４ｃに垂直な断面における光路を示している。マイ
クロミラー２０４は、光照射面２０２に平行な平面Ｆ
（図７（Ｃ）に破線で示す）に対して、回動軸２０４ｃ
を中心に約±（θＬ／２）度（≒±１０度）回動する。
なお、時計周りに沿った角度を正とする。照明光ＩＲ
は、上述したように、平面Ｆの法線Ｆｎから＋θＬ（≒
＋２０度）傾いた方向からマイクロミラー２０４に入射
する。

【００６２】マイクロミラー２０４が平面Ｆに対して＋
（θＬ／２）だけ傾いた状態の場合、照明光ＩＲは、照
明光ＩＲから−θＬだけ傾いた方向、すなわち、法線Ｆ
ｎに平行な方向に反射光ＲＲ（＋θＬ／２）として射出
される。マイクロミラー２０４が−（θＬ／２）だけ傾
いた状態の場合、照明光ＩＲは、照明光ＩＲから−（３
・θＬ）だけ傾いた方向に反射光ＲＲ（−θＬ／２）と
して射出される。このように、マイクロミラー２０４に
照射された照明光ＩＲは、マイクロミラー２０４の回動
角度に応じて異なった方向に反射して射出される。例え
ば、反射光ＲＲ（＋θＬ／２）の方向に投写レンズを配
置すると、反射光ＲＲ（＋θＬ／２）のみが画像光とし
て利用される。これにより、マイクロミラー２０４が＋
（θＬ／２）だけ傾いた状態において、反射光が投写レ
ンズを介して投写されて明表示が実現され、マイクロミ
ラー２０４が−（θＬ／２）だけ傾いた状態において、
反射光が投写レンズを介して投写されず暗表示が実現さ
れる。中間の階調は、１つの画素が画像を描画する一定
時間のうち、階調に応じて明と暗の表示の割合を制御す
る手法（いわゆるパルス幅変調と呼ばれる手法）で実現
される。

【００６３】なお、本実施例の投写型表示装置１０００
において投写レンズ３００は、マイクロミラー２０４が
＋（θＬ／２）だけ傾いた状態における反射光を画像光
として利用するように配置されている。これにより、画
像情報に応じてマイクロミラー型光変調装置２００から
射出された画像光が投写レンズ３００を介して投写さ
れ、画像が表示される。

【００６４】また、照明光学系１００からは、カラーホ
イール１３０の回転に応じて赤色光Ｒと、緑色光Ｇと、
青色光Ｂとが一定間隔で循環的に射出される。このと
き、マイクロミラー型光変調装置２００の各マイクロミ
ラー２０４を、照射される色光に応じた画像情報に応じ
て制御することにより、カラー画像を表示させることが
できる。

【００６５】本発明の投写型表示装置１０００は、上述
したように、第１のレンズアレイ１５０の形状に特徴を
有している。すなわち、図６に示すように、第１のレン
ズアレイ１５０及びこれを構成する複数の小レンズ１５
２の輪郭が、平行四辺形である点に特徴を有している。
第１のレンズアレイ１５０を上記のような形状としてい
るのは、以下の理由による。

【００６６】マイクロミラー型光変調装置２００には、
上述したように、光照射面２０２の法線方向ではなく、
法線に対して一定の傾きを有する方向から照明光学系１
００の照明光が照射される（図７）。図８は、光照射面
２０２上に照射された照明光について示す説明図であ
る。第１のレンズアレイ１５０の小レンズ１５２を仮に
略矩形状のレンズで構成したとすると、光照射面２０２
を含むように照射された照明光の照明領域ＦＩは略矩形
状ではなく、その入射角度に応じて歪んだ形状となる。
図７で説明したように右斜め下方向から照明光が照射さ
れる場合の照明領域ＦＩは、図８（Ａ）に示すように、
左上と右下の頂点を結ぶ対角線ＦＩ２の長さが右上と左
下の頂点を結ぶ対角線ＦＩ１の長さよりも長くなるよう
な四辺形となる。このように照明領域ＦＩが略矩形状で
なく歪んでいる場合には、光照射面２０２を照射しない
無効な光の割合が増加する。このため、照明光学系１０
０から射出された照明光の照明効率が低下することにな
る。このような無効な光を低減するためには、照明領域
ＦＩが略矩形状となるように、照明光学系１００から射
出された照明光の形状をあらかじめ歪ませるようにすれ
ばよい。すなわち、図８（Ｂ）に示すように、照明光学
系１００から射出された照明光の中心軸に垂直な断面Ｒ
Ｉの２つの対角線ＲＩ１，ＲＩ２のうち、より長い対角
線ＲＩ１が、歪んだ照明領域ＦＩのより長い対角線ＦＩ
２に対応し、より短い対角線ＲＩ２が、歪んだ照明領域
ＦＩのより短い対角線ＦＩ１に対応するように設定すれ
ばよい。換言すれば、照明光学系に、射出面の輪郭形状
が、長さの異なる第１と第２の対角線を有する四辺形で
ある光学要素を備えて、この四辺形を、光学要素から射
出された照明光が光照射面に所定の角度で斜めに入射す
る場合に、照明光で照射される四辺形状の照明領域の２
つの対角線の長さの比が、第１と第２の対角線の長さの
比よりも１に近くなるように設定すればよい。このよう
にすれば、照明光学系の照明効率を向上させることがで
きる。

【００６７】本発明の投写型表示装置１０００において
は、図６に示すように、照明光学系１００の第１のレン
ズアレイ１５０を構成する各小レンズ１５２は、平行四
辺形の輪郭形状を有している。この平行四辺形の輪郭
は、上記照明光の断面ＲＩと同様に、断面対角線ＲＩ２
に対応する小レンズ１５２のレンズ対角線１５２ＣＲ２
の長さよりも断面対角線ＲＩ１に対応するレンズ対角線
１５２ＣＲ１の長さのほうが短い形状を有している。こ
れにより、光照射面２０２を照射しない無効な光を低減
するようにすることができる。これにより、各小レンズ
１５２から射出された部分光線束の照明効率を向上させ
ることができる。また、小レンズ１５２は、平行四辺形
の輪郭を有しているので、各小レンズ１５２を密に敷き
詰めて配列することができる。これにより、光源部１１
０からの射出光をより有効に利用することができるの
で、光源部１１０からの射出光の利用効率が良い。な
お、この場合において、実際には、照明光学系１００か
ら射出された照明光をより有効に利用可能とするため
に、２つのレンズアレイ１５０，１６０をそれぞれの中
心光軸を中心に回転させて、照明領域の形状を調整する
ことが好ましい。

【００６８】また、第１のレンズアレイ１５０から射出
された各部分光線束の光の利用効率をより向上させるた
めには、第１のレンズアレイ１５０の各小レンズ１５２
の光入射面側から見た形状が、図８（Ｂ）に示す断面Ｒ
Ｉに相似な形状であることが好ましい。このようにすれ
ば、各小レンズ１５２から射出された部分光線束の照明
領域を、略矩形状の光照射面２０２の輪郭により近づけ
ることができるので、各部分光線束の照明効率をより向
上させることができる。ただし、この場合、各小レンズ
１５２を敷き詰めて配列することができない場合がある
ので、光源部１１０からの射出光の利用効率が低下する
場合がある。

【００６９】以上説明したように、本発明の投写型表示
装置１０００は、マイクロミラー型光変調装置２００の
光照射面２０２を照明する照明光の無効な光を低減する
ことができるので、照明光学系１００から射出された照
明光の照明効率を向上させることができる。また、第１
実施例と同様に、照明光学系１００は、第１のレンズア
レイ１５０と第２のレンズアレイ１６０と重畳レンズ１
７０とで構成されるインテグレータ光学系を備えてい
る。従って、照明光学系１００によってマイクロミラー
型光変調装置２００の光照射面２０２が均一に照明され
るので、明るさの均一な画像を表示することができる。
また、照明光学系の光路の長さを従来に比べて短くする
ことができる。これにより、従来に比べて投写型表示装
置の小型化が可能である。

【００７０】なお、本実施例においては、マイクロミラ
ー型光変調装置２００の例として図３に示すＤＭＤを例
に説明しているが、これに限定されるものではない。例
えば、照明光の入射角度は、マイクロミラー２０４の回
動軸の方向や、回動範囲に応じて種々の態様が考えられ
る。これに応じて、第１のレンズアレイ１５０の小レン
ズ１５２の形状も種々の態様が考えられる。例えば、光
照射面２０２の法線に対する照明光の傾きθＬが図６に
示す値よりも大きい場合には、小レンズ１５２の形状
は、２つのレンズ対角線の長さの比がより大きな平行四
辺形とすることも可能である。また、本実施例では、マ
イクロミラー型光変調装置としてＤＭＤを適用した場合
を例に説明しているが、これに限定されるものでなな
く、光照射面に照射された照明光を画像情報に応じて反
射することにより、画像を表す画像光を射出する種々の
射出方向制御型光変調装置を用いることができる。

【００７１】また、マイクロミラー型光変調装置２００
と投写レンズ３００との間に、内部反射を利用したプリ
ズムを備えて、照明光学系１００から射出された照明光
をマイクロミラー型光変調装置２００の光照射面２０２
に全反射させるとともに、マイクロミラー型光変調装置
２００から射出された画像光を透過して、投写レンズ３
００の方向に射出するようにしてもよい。

【００７２】なお、上記各変形は、他の各実施例におい
ても適用可能である。

【００７３】Ｃ．第３実施例：図９は、本発明の第３実
施例における投写型表示装置の要部を平面的に見た概略
構成図である。この投写型表示装置２０００は、照明光
学系１００Ａと、マイクロミラー型光変調装置２００
と、投写レンズ３００と、を備えている。第２実施例の
投写型表示装置１０００（図５）との違いは、照明光学
系１００を照明光学系１００Ａに置き換えた点であり、
その他の点に付いては第２実施例と同様である。第２実
施例と同様の構成については同番号を付し、詳細な説明
を省略する。

【００７４】第２実施例の照明光学系１００との違い
は、第１のレンズアレイ１５０Ａと第２のレンズアレイ
１６０Ａとが、光源部１１０と第１のコンデンサーレン
ズ１２０Ａとの間に設けられていることである。第１の
レンズアレイ１５０Ａは、第１のレンズアレイ１５０
（図６）と同様に、平行四辺形の輪郭形状を有する小レ
ンズ１５２Ａを有している。第１のレンズアレイ１５０
Ａは、光源部１１０から射出された集光光を複数の部分
光線束に分割する。第２のレンズアレイ１６０Ａを構成
する各小レンズ１６２Ａは、上述したように、第１のレ
ンズアレイ１５０Ａから射出された部分光線束を含むよ
うな構成を有しておればよい。したがって、第２のレン
ズアレイ１６０Ａは、第１のレンズアレイ１５０Ａより
も小さい形状でよい。なお、各光学要素の機能は、第１
のコンデンサーレンズ１２０Ａを除いて同じである。

【００７５】光源部１１０から射出された光は、第１の
レンズアレイ１５０Ａによって複数の部分光線束に分割
され、第２のレンズアレイ１６０Ａを介して第１のコン
デンサーレンズ１２０Ａに入射する。第１のコンデンサ
ーレンズ１２０Ａは、入射した複数の部分光線束をカラ
ーホイール１３０上で重畳し、光スポットＳＰを形成す
る機能を有している。カラーホイール１３０から射出さ
れた各部分光線束は、第２のコンデンサーレンズ１４０
を介して重畳レンズ１７０に入射し、マイクロミラー型
光変調装置２００の光照射面２０２上で重畳される。

【００７６】第３実施例の投写型表示装置２０００も、
マイクロミラー型光変調装置２００の光照射面２０２を
照明する照明光の無効な光を低減することができるの
で、照明光学系１００Ａから射出された照明光の照明効
率を向上させることができる。また、第１実施例と同様
に、照明光学系１００Ａは、第１のレンズアレイ１５０
Ａと第２のレンズアレイ１６０Ａと重畳レンズ１７０と
で構成されるインテグレータ光学系を備えている。従っ
て、照明光学系１００Ａによってマイクロミラー型光変
調装置２００の光照射面２０２が均一に照明されるの
で、明るさの均一な画像を表示することができる。ま
た、照明光学系の光路の長さを従来に比べて短くするこ
とができる。これにより、従来に比べて投写型表示装置
の小型化が可能である。

【００７７】Ｄ．第４実施例：図１０は、本発明の第４
実施例における投写型表示装置の要部を平面的に見た概
略構成図である。この投写型表示装置３０００は、照明
光学系１００Ｂと、マイクロミラー型光変調装置２００
と、投写レンズ３００と、を備えている。第２実施例の
投写型表示装置１０００（図５）との違いは、照明光学
系１００を照明光学系１００Ｂに置き換えた点であり、
その他の点に付いては第２実施例と同様である。第２実
施例と同様の構成については同番号を付し、詳細な説明
を省略する。

【００７８】照明光学系１００Ｂは、光源部１１０と、
第１のコンデンサーレンズ１２０と、カラーホイール１
３０と、透光性ロッド１８０と、第２のコンデンサーレ
ンズ１９０と、を備えている。第２実施例の照明光学系
１００との違いは、２つのレンズアレイ１５０，１６０
および重畳レンズ１７０の代わりに、透光性ロッド１８
０と、第２のコンデンサーレンズ１９０と、を備えてい
る点である。

【００７９】照明光は、透光性ロッド１８０の内面で反
射を繰り返しながら透光性ロッド１８０内を通過する。
この結果、透光性ロッド１８０は、光源部１１０から射
出された光の照度分布が一様でない場合においても、照
度分布が一様な光を射出側側面１８０Ｏから射出する機
能を有している。すなわち、照明光学系１００の第１と
第２のレンズアレイ１５０，１６０および重畳レンズ１
７０と同様にインテグレータ光学系の機能を有してい
る。第２のコンデンサーレンズ１９０は、透光性ロッド
１８０の射出面の像をマイクロミラー型光変調装置２０
０の光照射面２０２上に結像させる機能を有している。

【００８０】図１１は、透光性ロッド１８０の外観を示
す斜視図である。この透光性ロッド１８０は、光源部１
１０側から見た輪郭が第１のレンズアレイ１５０の小レ
ンズ１５２（図３）と同様に、平行四辺形である４角柱
である。これにより、第４実施例の投写型表示装置３０
００も、マイクロミラー型光変調装置２００の光照射面
２０２を照明する照明光の無効な光を低減することがで
きる。この結果、照明光学系１００Ｂから射出された照
明光の照明効率を向上させることができる。また、照明
光学系１００Ｂによってマイクロミラー型光変調装置２
００の光照射面２０２が均一に照明されるので、明るさ
の均一な画像を表示することができる。なお、この場合
において、実際には、照明光学系１００Ｂから射出され
た照明光をより有効に利用可能とするために、透光性ロ
ッド１８０をそれぞれの中心光軸を中心に回転させて、
照明領域の形状を調整することが好ましい。

【００８１】また、透光性ロッド１８０を光源部１１０
側から見た形状を、図８（Ｂ）に示す断面ＲＩに相似と
なるようにしてもよい。このようにすれば、透光性ロッ
ド１８０から射出された光の照明領域ＦＩを光照射面２
０２の輪郭に相似となるようにすることができる。この
結果、透光性ロッド１８０から射出された光による照明
効率をより向上させることができる。なお、透光性ロッ
ド１８０は、少なくとも射出面の輪郭のみが、図８
（Ｂ）に示す断面ＲＩに相似となるように形成されるよ
うにしてもよい。すなわち、透光性ロッドは、透光性ロ
ッドから射出された光が光照射面に所定の角度で斜めに
入射する場合に、照明光で照射される四辺形状の照明領
域の２つの対角線の長さの比が、透光性ロッドの少なく
とも射出面の２つの対角線の比よりも１に近くなるよう
に設定されればよい。このようにすれば、透光性ロッド
から射出された光による照明効率を向上させることがで
きる。

【００８２】Ｅ．第５実施例：図１２は、本発明の第５
実施例における投写型表示装置の要部を平面的に見た概
略構成図である。この投写型表示装置４０００は、照明
光学系１００Ｃと、色光分離合成プリズム４００と、３
つのマイクロミラー型光変調装置２００Ｒ，２００Ｇ，
２００Ｂと、投写レンズ３００と、を備えている。投写
型表示装置４０００は、３つのマイクロミラー型光変調
装置２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂと、色光分離合成プ
リズム４００とを備えている点に特徴を有している。

【００８３】照明光学系１００Ｃは、光源部１１０Ａ
と、第１のレンズアレイ１５０と第２のレンズアレイ１
６０と、重畳レンズ１７０と、を備えている。図５の照
明光学系１００との違いは、光源部１１０を略平行な光
を射出する光源部１１０Ａに置き換え、第１のコンデン
サーレンズ１２０とカラーホイール１３０と第２のコン
デンサーレンズ１４０とを省略したことである。したが
って、この照明光学系１００Ｃは、照明光学系１００の
ように赤色光Ｒ，緑色光Ｇ，青色光Ｂが循環的に射出さ
れるのでなく、各色光を含む照明光を射出する。

【００８４】光源部１１０Ａは、光源ランプ１１２と、
凹面が放物面である凹面鏡（放物面凹面鏡）１１４Ａ
と、を備え、開口部１１６から略平行な光を射出する。

【００８５】色光分離合成プリズム４００は、３つのプ
リズム４２０，４３０，４４０が互いに接合された構成
を有している。互いに接合される第１のプリズム４２０
の側面４２０Ｒと、第２のプリズム４３０の側面４３０
Ｉとの間には、青色光反射膜ＢＦＩＬが形成されてい
る。また、互いに接合される第２のプリズム４３０の側
面４３０Ｒと、第３のプリズム４４０の側面４４０Ｉと
の間には、赤色光反射膜ＲＦＩＬが形成されている。こ
れらの反射膜ＢＦＩＬ，ＲＦＩＬは、通常、誘電体多層
膜で構成される。

【００８６】第２のプリズム４３０の側面４３０Ｉ，４
３０Ｒを除く側面のうち１つの側面４３０Ｏには、赤色
光Ｒ用のマイクロミラー型光変調装置２００Ｒが設けら
れている。第１のプリズム４２０の、照明光学系１００
Ｃからの光が入射する側面４２０Ｉと第２のプリズム４
３０と接合される側面４２０Ｒを除く側面のうち、マイ
クロミラー型光変調装置２００Ｒに対向する側面４２０
Ｏには、青色光Ｂ用のマイクロミラー型光変調装置２０
０Ｂが設けられている。第３のプリズム４４０の投写レ
ンズ３００の中心軸３００ａｘに垂直な側面４４０Ｏに
は、緑色光Ｇ用のマイクロミラー型光変調装置２００Ｇ
が設けられている。これらのマイクロミラー型光変調装
置２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂは、必ずしも各側面４
２０Ｏ，４３０Ｏ，４４０Ｏに接して設けられる必要は
ない。

【００８７】照明光学系１００Ｃから射出された、赤色
光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂを含む光は、第１のプリズム
４２０の側面４２０Ｉから入射して青色光反射膜ＢＦＩ
Ｌに入射する。なお、説明を容易にするため、色光分離
合成プリズム４００以降の光は、その中心光線（一点鎖
線）のみが代表して図示されている。

【００８８】青色光反射膜ＢＦＩＬに入射した光のうち
青色光Ｂは、青色光反射膜ＢＦＩＬで反射される。ＢＦ
ＩＬで反射された青色光Ｂは、通常、側面４２０Ｉを透
過する光と反射する光に分けられる。側面４２０Ｉで反
射された青色光Ｂは、青色光Ｂ用のマイクロミラー型光
変調装置２００Ｂに入射する。なお、青色光反射膜ＢＦ
ＩＬで反射された光の側面４２０Ｉへの入射角が大きけ
れば、反射光の割合を多くすることができる。さらに、
入射角を臨界角以上とすれば、全反射させることができ
る。このような入射角の調整は、プリズム４２０の各側
面の互いになす角を調整することにより実現できる。

【００８９】マイクロミラー型光変調装置２００Ｂは、
入射した青色光Ｂから青色画像光ＦＢを形成して射出す
る。マイクロミラー型光変調装置２００Ｂから射出され
た青色画像光ＦＢは、側面４２０Ｉで反射され、さら
に、青色光反射膜ＢＦＩＬで反射されて投写レンズ３０
０に向けて射出される。マイクロミラー型光変調装置２
００Ｂへの青色光Ｂの入射光と同様に、マイクロミラー
型光変調装置２００Ｂから射出された青色画像光ＦＢの
側面４２０Ｉへの入射角が大きければ、反射光の割合を
多くすることができる。さらに、入射角を臨界角以上と
すれば、全反射させることができる。

【００９０】一方、青色光反射膜ＢＦＩＬに入射した光
のうち赤色光Ｒおよび緑色光Ｇは、青色光反射膜ＢＦＩ
Ｌを透過して第２のプリズム４３０に入射する。第２の
プリズム４３０に入射した赤色光Ｒおよび緑色光Ｇは、
赤色光反射膜ＲＦＩＬに入射する。赤色光反射膜ＲＦＩ
Ｌに入射した光のうち赤色光Ｒは、赤色光反射膜ＲＦＩ
Ｌで反射されて、再び青色反射膜ＢＦＩＬに入射する。
青色反射膜ＢＦＩＬに再び入射した赤色光Ｒは、通常、
青色反射膜ＢＦＩＬを透過するが、その入射角が大きく
なると反射する光が増加し、臨界角以上になると全反射
される。青色反射膜ＢＦＩＬが形成されている第１と第
２のプリズム４２０，４３０の側面４２０Ｒ，４３０Ｉ
は、青色反射膜ＢＦＩＬに再び入射した赤色光Ｒが反射
されるように設定されている。したがって、青色反射膜
ＢＦＩＬに再び入射した赤色光Ｒは、青色反射膜ＢＦＩ
Ｌで反射されて赤色光Ｒ用のマイクロミラー型光変調装
置２００Ｒに入射する。

【００９１】マイクロミラー型光変調装置２００Ｒは、
入射した赤色光Ｒから赤色画像光ＦＲを形成して射出す
る。マイクロミラー型光変調装置２００Ｒから射出され
た赤色画像光ＦＲは、青色光反射膜ＢＦＩＬで反射され
るように、青色光反射膜ＢＦＩＬに入射して反射され
る。青色光反射膜ＢＦＩＬで反射された赤色画像光ＦＲ
は、さらに、赤色光反射膜ＲＦＩＬで反射されて第１の
プリズム４２０に入射し、青色画像光ＦＢとともに投写
レンズ３００に向けて射出される。

【００９２】一方、赤色光反射膜ＲＦＩＬに入射した光
のうち緑色光Ｇは、赤色光反射膜ＲＦＩＬを透過して第
３のプリズム４４０に入射する。第３のプリズム４４０
に入射した緑色光Ｇは、第３のプリズム４４０内を通過
して側面４４０Ｏから緑色光Ｇ用のマイクロミラー型光
変調装置２００Ｇに入射する。マイクロミラー型光変調
装置２００Ｇは、入射した緑色光Ｇから緑色画像光ＦＧ
を形成して射出する。マイクロミラー型光変調装置２０
０Ｇから射出された緑色画像光ＦＧは、第２のプリズム
４３０を通過して第１のプリズム４２０に入射し、赤色
画像光ＦＲおよび青色画像光ＦＢとともに投写レンズ３
００に向けて射出される。

【００９３】以上により、色光分離合成プリズム４００
から、カラー画像を表す赤色画像光ＦＲ，緑色画像光Ｆ
Ｇ，青色画像光ＦＢが投写レンズ３００に向けて射出さ
れる。これにより、カラー画像が投写レンズ３００によ
って投写される。

【００９４】なお、各マイクロミラー型光変調装置２０
０Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂに入射される光は、図８で説
明したように、所定の角度で入射される。

【００９５】第５実施例の投写型表示装置４０００も、
マイクロミラー型光変調装置２００Ｒ，２００Ｇ，２０
０Ｂの光照射面２０２を照明する照明光の無効な光を低
減することができるので、照明光学系１００Ｃから射出
された照明光の照明効率を向上させることができる。ま
た、第１実施例と同様に、照明光学系１００Ｃは、第１
のレンズアレイ１５０と第２のレンズアレイ１６０と重
畳レンズ１７０とで構成されるインテグレータ光学系を
備えている。従って、照明光学系１００Ｃによってマイ
クロミラー型光変調装置２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ
の光照射面２０２が均一に照明されるので、明るさの均
一な画像を表示することができる。また、照明光学系の
光路の長さを従来に比べて短くすることができる。これ
により、従来に比べて投写型表示装置の小型化が可能で
ある。

【００９６】また、第５実施例の投写型表示装置４００
０は、３つの色光それぞれに対応するマイクロミラー型
光変調装置２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂから射出され
た画像光を合成することにより、カラー画像を表示して
いるので、第１〜第４実施例の投写型表示装置に比べて
ちらつきの少ない高精度なカラー画像を表示させること
ができる。

【００９７】なお、本実施例の色光分離合成プリズム４
００は、３つのプリズム４２０，４３０，４４０で構成
された例を示しているが、これに限定されるものではな
い。例えば、４つのプリズムで構成されたものであって
もよい。すなわち、色光分離合成プリズムは、照明光学
系からの光を複数の色光に分離して、分離された各色光
を対応する複数のマイクロミラー型光変調装置に所定の
角度で入射させるとともに、複数のマイクロミラー型光
変調装置から射出された複数の色の画像光を合成して射
出するものであればよい。

【００９８】また、本実施例の照明光学系としては、第
４実施例の照明光学系１００Ｂからカラーホイール１３
０を省略したものを用いることもできる。

【００９９】なお、本発明は上記の実施例や実施形態に
限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様において実施することが可能である。

【０１００】例えば、上記各実施例でマイクロミラー型
光変調装置２００として用いられたＤＭＤは、図７に示
すように、光照射面２０２に平行なｘｙ平面に投影され
た照明光ＩＲの光路がｘ軸（水平軸ｈ）に対して右斜め
下約４５度の方向を向くように設定され、かつ、照明光
ＩＲの光路を含み光照射面２０２に垂直な面内におい
て、照明光ＩＲの光照射面２０２への入射角が約２０度
であるという制約を有している場合を例に説明している
が、これに限定されるものではない。例えば、照明光Ｉ
Ｒの光路がｘ軸に対して右斜め下約４５度よりも大きな
傾き、あるいは小さな傾きを有する方向を向くように設
定される制約を有する場合であってもよい。また、照明
光ＩＲの光路を含み光照射面に垂直な面内において、照
明光ＩＲの光照射面への入射角が約２０度より小さい、
あるいは大きいという制約を有する場合であってもよ
い。この場合において、照明光学系には、射出面の輪郭
形状が、長さの異なる第１と第２の対角線を有する四辺
形である光学要素（上記実施例においては、第１のレン
ズアレイ１５０あるいは透光性ロッド１８０）を備え、
この四辺形は、光学要素から射出された照明光が光照射
面に所定の角度で斜めに入射する場合に、照明光で照射
される四辺形状の照明領域の２つの対角線の長さの比
が、第１と第２の対角線の長さの比よりも１に近くなる
ように設定されていればよい。

【０１０１】また、上記実施例では、マイクロミラー型
光変調装置を用いた投写型表示装置を例に説明している
が、これに限定されるものではなく、各画素に照射され
た照明光の射出方向を画像情報に応じて制御することに
より、画像を表す画像光を射出する種々の光変調装置を
用いた投写型表示装置に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における投写型表示装置の
要部を平面的に見た概略構成図である。

【図２】カラーホイール１３０を光源部１１０側から見
た正面図である。

【図３】第１のレンズアレイ１５０Ｄの光の入射面側か
ら見た正面図と、上面図と、側面図である。

【図４】第２のレンズアレイ１６０Ｄの変形例を示す正
面図である。

【図５】本発明の第２実施例における投写型表示装置の
要部を平面的に見た概略構成図である。

【図６】第１のレンズアレイ１５０の光の入射面側から
見た正面図と、上面図と、側面図である。

【図７】マイクロミラー型光変調装置２００の例である
ＤＭＤについて示す説明図である。

【図８】光照射面２０２上に照射された照明光について
示す説明図である。

【図９】本発明の第３実施例における投写型表示装置の
要部を平面的に見た概略構成図である。

【図１０】本発明の第４実施例における投写型表示装置
の要部を平面的に見た概略構成図である。

【図１１】透光性ロッド１８０の外観を示す斜視図であ
る。

【図１２】本発明の第５実施例における投写型表示装置
の要部を平面的に見た概略構成図である。

【図１３】マイクロミラー型光変調装置を用いた従来の
投写型表示装置の要部を平面的に見た概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１００…照明光学系 １００Ａ…照明光学系 １００Ｂ…照明光学系 １００Ｃ…照明光学系 １００Ｄ…照明光学系 １００Ｅ…照明光学系 １１０…光源部 １１０Ａ…光源部 １１２…光源ランプ １１４…凹面鏡（楕円面凹面鏡） １１４Ａ…凹面鏡（放物面凹面鏡） １１６…開口部 １２０…コンデンサーレンズ １２０Ａ…コンデンサーレンズ １３０…カラーホイール １３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ…色フィルタ １４０…コンデンサーレンズ １５０…第１のレンズアレイ １５０Ａ…第１のレンズアレイ １５０Ｄ…第１のレンズアレイ １５２…第１の小レンズ １５２ＣＲ１…レンズ対角線 １５２ＣＲ２…レンズ対角線 １５２Ａ…第１の小レンズ １５２Ｄ…第１の小レンズ １６０…第２のレンズアレイ １６０Ａ…第２のレンズアレイ １６０Ｄ…第２のレンズアレイ １６２…第２の小レンズ １６２Ａ…第２の小レンズ １６２Ｄ…第２の小レンズ １７０…重畳レンズ １８０…透光性ロッド １８０ＣＲ１…ロッド対角線 １８０ＣＲ２…ロッド対角線 １８０Ａ…透光性ロッド １９０…コンデンサーレンズ ２００…マイクロミラー型光変調装置 ２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ…マイクロミラー型光変
調装置 ２０２…光照射面 ２０４…マイクロミラー ２０４ｃ…回転軸 ３００…投写レンズ ４００…色光分離合成プリズム ４２０，４３０，４４０…プリズム ＲＦＩＬ…赤色光反射膜 ＢＦＩＬ…青色光反射膜 ＦＩ…照明領域 ＦＩ１…対角線 ＦＩ２…対角線 ＲＩ…照明光の断面 ＲＩ１…断面対角線 ＲＩ２…断面対角線 １０００…投写型表示装置 １０００Ａ…投写型表示装置 ２０００…投写型表示装置 ３０００…投写型表示装置 ４０００…投写型表示装置 ５０００…投写型表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−271706（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−170869（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−257413（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−115870（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−21977（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−161120（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−160034（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 21/14 G03B 21/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略矩形状の光照射面に照射された照明光
   の射出方向を画像情報に応じて制御することにより、画
   像を表す画像光を射出する光変調装置に対して、前記光
   照射面に照射された照明光の中心軸が前記光照射面に所
   定の角度で斜めに入射するように、前記照明光を射出す
   る照明光学系であって、光源部と、 射出面の輪郭形状が 、長さの異なる第１と第２の対角線
   を有する四辺形である透光性ロッドと、を備え、 前記四辺形は、前記透光性ロッドから前記光照射面に入
   射する照明光によって照射される四辺形状の照明領域の
   ２つの対角線の長さの比が、前記第１と第２の対角線の
   比よりも１に近くなるように設定されている、 照明光学系。