JP3414212B2 - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は照明光学系にインテ
グレーター光学系を用いた投写型画像表示装置に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】液晶ライトバルブ等の矩形の照明領域を
均一に照明する光学系としては従来より２枚のレンズ板
を用いたインテグレーター光学系が知られており、液晶
ライトバルブを用いた投写型画像表示装置の照明装置と
して既に実用化されている。 【０００３】原理的には光源装置からの光を多数のイン
テグレーター上のマイクロレンズで分割し、各マイクロ
レンズ像をライトバルブ上に拡大投影し、これを全ての
マイクロレンズについて行いライトバルブ上に重畳す
る。これによって光源装置からの光に色ムラや輝度ムラ
が生じていも投写画像への影響を最小限に抑えられるこ
とから高画質化には欠かせないデバイスとなっている。
ここでインテグレーターは最低２枚のレンズアレイが必
要となるが、このうち光源装置側のレンズアレイ上のマ
イクロレンズはその像がライトバルブ上に投影されるこ
とから、ライトバルブに相似形であることが望ましいこ
とは言うまでもない。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】同時に近年は更なる集
光効率向上のために光源を従来の放電管の中でも電極間
寸法の小さい、ショートアークタイプの光源が商品化さ
れつつある。これに依れば光源発光体が点光源に近くな
ることからリフレクターやその後の光学系においても効
率よく光を制御するができる。 【０００５】しかし、従来から光源のリフレクター側に
設けられた電極線のリフレクター開口部を横切っている
部分が、前記マイクロレンズ上に影を落とすことで投写
画像の輝度ムラの要因になっていたが、先述べたように
光源がショートアーク化されるとマイクロレンズ上に出
来る影の輪郭がはっきりとしてくることで、インテグレ
ーターがライトバルブ上に多数のマイクロレンズ像を重
畳していても投写画像の画質劣化が無視できなくなって
きている。 【０００６】ここでインテグレーターを用いた構成での
マイクロレンズ上の影による画質劣化を顕著にしている
要因として電極線の引き出し方向とマイクロレンズの配
置との関係をあげることが出来る。一般的に従来の光源
ではライトバルブの長手方向に引き出されている。ま
た、近年は光源装置側のインテグレーターレンズアレイ
もライトバルブの短手方向は長手方向よりも短いことか
ら電極線の影響を最小限に抑えるためと思われるが前述
の電極線がライトバルブの短手方向に引き出されている
商品も提供されている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の投写型画像表示装置は、光源装置と照明光学
手段、ライトバルブ手段、投写光学手段とからなり、光
源装置は放電型光源の管球と、管球から発せられる光を
一方向に射出するリフレクターと、管球を駆動するドラ
イバー回路を備え、照明光学手段はライトバルブ有効部
形状に略相似形の多数のマイクロレンズから成るインテ
グレーター光学手段を備え、しかも上記光源装置の管球
内に設けられ、前記リフレクターの回転対称軸上に配置
された２つの電極のうち、リフレクター開口側の電極に
つながる電極線は、リフレクターの開口部を横切る。こ
の際にインテグレーター上に電極線が光を遮ることで出
来る影が、インテグレーターのマイクロレンズ上に形成
されるが、このとき複数のマイクロレンズの同じ位置に
影が形成されないように前記電極線の引き出し方向とイ
ンテグレーター上のマイクロレンズの配置が設定されて
いることを特徴とする。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明は、光源装置と照明光学手
段、ライトバルブ手段、投写光学手段とからなる投写型
画像表示装置において、前記光源装置は放電型光源の管
球と、前記管球から発せられる光を一方向に射出するリ
フレクターと、前記管球を駆動するドライバー回路から
成り、前記照明光学手段はライトバルブ有効部形状に略
相似形の多数のマイクロレンズから成るインテグレータ
ー光学手段から成り、また、前記管球内に設けられ、前
記リフレクターの回転対称軸上に配置された２つの電極
につながる電極線のうち、前記リフレクターの開口部を
横切る電極線により前記マイクロレンズ上に形成される
影が、複数のマイクロレンズの同じ位置に形成されない
ように前記電極線の引き出し方向と前記インテグレータ
ー上のマイクロレンズの配置が設定されていることを特
徴とする投写型画像表示装置に関するものである。 【０００９】本発明による投写型画像表示装置はインテ
グレーターを構成するマイクロレンズ上に出来る電極線
の影が、マイクロレンズ毎に像をライトバルブ上に重畳
させた場合に重なり合わないことから、電極線の影が投
写画像上に明確に表示さることなく高画質映像を提供で
きる。 【００１０】（実施の形態１）以下、図によって詳細に
説明する。図１は本発明に関する投写型画像表示装置の
全体構成を示したものである。１は光源装置であり２の
管球と３のリフレクターから構成されており、管球の両
端のうちリフレクター中心側には接点４が、リフレクタ
ー開口側には電極線５が設けられている。 【００１１】このようにして図にはない管球内の電極間
に生じた発光体から生じた光はリフレクター内面の反射
面で開口側に出射され、インテグレーター光学系６に入
射する。これは光源側に配置される第１レンズアレイ７
と、ライトバルブ側の第２レンズアレイ８からなってお
り、ともに多数のマイクロレンズから成っている。特に
第１レンズアレイ７上のマイクロレンズは後に示すライ
トバルブの有効部の形状と相似形である。 【００１２】インテグレーター光学系６により集光され
た光はライトバルブ９の有効開口部を照明する。ここに
は図にはないライトバルブ駆動回路により入力信号に応
じて画像が表示される。ここで表示された画像は投写レ
ンズ１０により図にはないスクリーン上に拡大投写され
る。 【００１３】このような投写型画像表示装置に於いて、
図１３、図１４に示すような従来構成ではインテグレー
ター光学系を用いていても複数のマイクロレンズについ
て図１５、図１６に示すように同じ位置に電極線の影が
形成され、ライトバルブ上に重畳されるマイクロレンズ
像上の影の部分も重畳されることから、投写画像上の画
像にも悪影響を与えていたが、これに対して本発明の実
施の形態例である図１にあるように、インテグレータ光
学系６のマイクロレンズの各辺に対して斜めに電極線５
を引き出して構成している。本発明による構成をとれ
ば、光源側レンズアレイ上の影は図２のようになり、ラ
イトバルブ上で影の部分が重なり合わない（図３）こと
から投写画像への電極線の影による影響を最小限に抑え
ることが出来る。 【００１４】また、インテグレーターレンズアレイがそ
の工法上各マイクロレンズ周辺でダレが生じやすく、投
写画像として画像の周辺に照度ムラを生じていたが、特
に従来の引き出し方向ではこのマイクロレンズの周辺部
分に電極線の影が形成されることから、この両面から画
質劣化を引き起こしていたが、本発明では前記マイクロ
レンズに対して電極線の影は常に傾いて形成されること
から、この点からも有利であることは明らかである。 【００１５】従来インテグレーター上のマイクロレンズ
の配列は図４に示す直行配列，図５に示す千鳥配列、あ
るいはこれの複合型がある。更に矩形マイクロレンズの
縦横比はライトバルブに合わせて４：３のもの、１６：
９のものの２種が主だが、レンズアレイの加工上の関係
あり、多少縦横比をライトバルブと変えて構成されてい
るものもある。本発明は基本的にどの配列、縦横比につ
いても複数のレンズアレイ上に出来る電極線の影がライ
トバル上において重畳されないという点において同様に
扱うことが出来ることは言うまでもない。 【００１６】（実施の形態２）図６は前記実施例の装置
を投写型画像表示装置に応用した例である。図に示す投
写型画像表示装置１００は大きく光源装置１０１、イン
テグレーター光学系１０２、色分解光学系１０３、色合
成光学系１０４、投写光学系１０５により構成されてい
る。 【００１７】光源装置１０１は２つの電極間に放電によ
りアークを生じせしめて高輝度な光を得る放電ランプで
あり、その管球１０６の両端には電極それぞれに繋がる
電極端子が備えられている。この管球１０６は前記電極
上の軸に対し、回転対称な放物面形状の反射面を備えた
リフレクター１０７に図のように固着されている。 【００１８】前述の電極端子のうち、リフレクター１０
７の中心側の電極端子を１０８、開口側の電極端子を１
０９としたときに中心側の電極端子１０８は直接駆動回
路と結線されるが、開口側の電極端子１０９には電極線
１１０が設けられており、これがリフレクター１０７の
開口部を横切って開口部の外まで引き出され、そこで駆
動回路に結線されている。 【００１９】光源装置１０１から出射された光はインテ
グレーター光学系１０２に入射せしめられる。インテグ
レーター光学系１０２は２枚のレンズアレイからなって
おり、光源側に配置され、後述する液晶パネルの画像表
示部形状に相似形の外形を持つマイクロレンズ１１１が
多数配列されてなる第１レンズアレイ１１２と、同じく
多数のマイクロレンズからなる第２レンズアレイ１１３
からなっている。 【００２０】第１レンズアレイ１１２は光源装置１０１
からの光を各マイクロレンズ毎のサブ光束に分割し、第
１レンズアレイ１１２上の各マイクロレンズそれぞれ相
当する第２レンズアレイ１１３上に配置された各マイク
ロレンズ上に集光する。 【００２１】第２レンズアレイ１１３上の各マイクロレ
ンズは第１レンズアレイ１１２上のマイクロレンズ１１
１の像を後述する液晶パネルの画像表示部上に作るよう
構成されており、これが多数のマイクロレンズ全てで行
われることから、多数のマイクロレンズ１１１の像を重
畳する。 【００２２】前記インテグレーター光学系１０２から出
射された光束は色分解光学系１０３に入射する。色分解
光学系は主に波長によって透過、反射の選択が可能なダ
イクロイックミラー、高反射率の表面鏡、照明光が後述
する液晶パネルの画像表示部に均等に入射するよう設け
られたコンデンサーレンズ、光源からパネルまでの距離
が異なる光路に設けられたリレーレンズからなってい
る。 【００２３】この色分解光学系１０３に入射した光はま
ず赤透過ダイクロイックミラー１１４において赤色光が
透過して青、緑色光は反射せしめられる。 【００２４】赤色光は反射ミラー１１５で反射され、コ
ンデンサーレンズ１１６を透過して第１の液晶ライトバ
ルブ１１７に達する。一方青色光及び緑色光のうち、緑
色光は緑反射ダイクロイックミラー１１８によって反射
され、コンデンサーレンズ１１６を透過し、第２の液晶
ライトバルブ１１９に達する。青色光は緑反射ダイクロ
イックミラー１１８を透過した後、この入射側レンズ１
２０、リレーレンズ１２１，出射側レンズ１２２からな
るリレーレンズ系に反射ミラー１２３，反射ミラー１２
４を加えた形で構成された導光手段１２５により第３の
液晶ライトバルブ１２６に導かれる。 【００２５】ここで第１、第２、第３の液晶ライトバル
ブ１１７、１１９、１２６はそれぞれ色光を変調し、各
色に対応した映像信号にあわせて変調した色光を色合成
光学系１０４であるダイクロイックプリズム１２７に入
射する。ダイクロイックプリズム１２７は赤反射の誘電
体多層膜と青反射の誘電体多層膜を十字状に有してお
り、それぞれの変調光束を合成する。ここで合成された
光束は投写光学系１０５である投写レンズ１２８を経て
スクリーン１２９上に映像を形成する。 【００２６】このようにして構成した投写型画像表示装
置１００においては、電極線１１０の影になる部分がマ
イクロレンズ１１１上に出来ることから、前述のように
マイクロレンズ１１１の像を重畳して成る投写画像上に
もこの影が生じてしまう。特に従来はここで言うマイク
ロレンズ１１１の長手方向あるいは短手方向に電極線１
１０を引き出していたため、前者では投写画像を真横に
横切る影、後者では投写画像を上下に横切る影となって
画質劣化を引き起こしていた。更にインテグレーター光
学系を構成する各レンズアレイは主にガラスプレスによ
り加工されており、この際に生じる各マイクロレンズ短
部に生じるダレが投写画像周辺に影の部分を生じせしめ
ることでの画質劣化があったがこれと従来の構成による
電極線の影による影響が同じ方向、マイクロレンズの構
成によっては同じ位置に出ることから大きく画質を損な
ってしまっている。また、上記装置に依れば赤の光路上
にリレー光学系を配置していることから投写画像上での
マイクロレンズ１１１を重畳した像は赤のみが上下左右
に反転したものとなる。従って電極線１１０が機械的に
少しのずれでもあれば投写画像上で生じる影は青を遮っ
て生じる黄色の影、緑を遮って生じる紫色の影はほぼ重
なっても、赤を遮って生じるシアン色の影の位置が少し
ずれた位置に生じるため、なお観察者に認識しやすい色
ムラとなってしまっていた。 【００２７】そこで本実施例に依れば図６にあるよう
に、マイクロレンズ１１１の各辺に対して斜めに電極線
１１０を引き出して構成している。このように構成する
ことで複数のマイクロレンズ１１１上に落ちる影の位置
を変えることを可能とすることでこのマイクロレンズ１
１１の像を重畳しても影の部分が重なって強め合うこと
がなく、目立ちにくくすることが出来る。またマイクロ
レンズアレイ成形上のダレの影響についてもこれとも角
度が付くことから影が強め合って悪影響を生じない。更
に赤の光路の反転の影響についても、他の色とは離れた
位置に影が出来ることから従来と同じように影の影響に
よる筋が出来ても観察者に認識されにくいものとするこ
とが出来る。 【００２８】ただしマイクロレンズ１１１の各辺に対し
て斜めに電極線１１０を多々引き出せば良いというもの
でなく、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２に
波線で示したように斜めに引き出しても複数のマイクロ
レンズ上で同じ位置に影を落とす角度は避ける必要があ
る。その避けるべき角度はこれらの図で分かる通り、マ
イクロレンズの配置の仕方でかわる。さらにマイクロレ
ンズの縦横比が変わっても変わることは言うまでもな
い。 【００２９】 【発明の効果】以上のように本発明の投写型画像表示装
置では光源電極線の位置とインテグレーター光学系上の
マイクロレンズの配置を最適化することで、コストアッ
プ、大きな設計変更なく従来の同装置の投写画像におい
て明るさムラを改善し、ライトバルブを３枚用いる３板
式においては色ムラを大きく改善することが出来る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例における投写型画像表示装置
の全体構成をしめす分解斜視図 【図２】同装置のレンズアレイ上に出来る影の様子の説
明図 【図３】同装置のライトバルブ上に出来る影の様子の説
明図 【図４】同装置の一実施例における直行配列されたマイ
クロレンズを示す図 【図５】同装置の一実施例における千鳥配置されたマイ
クロレンズを示す図 【図６】本発明の一実施例における投写型画像表示装置
の全体構成を示す図 【図７】同装置のマイクロレンズの配列とレンズアレイ
上に出来る影の様子の第１の説明図 【図８】同装置のマイクロレンズの配列とレンズアレイ
上に出来る影の様子の第２の説明図 【図９】同装置のマイクロレンズの配列とレンズアレイ
上に出来る影の様子の第３の説明図 【図１０】同装置のマイクロレンズの配列とレンズアレ
イ上に出来る影の様子の第４の説明図 【図１１】同装置のマイクロレンズの配列とレンズアレ
イ上に出来る影の様子の第５の説明図 【図１２】同装置のマイクロレンズの配列とレンズアレ
イ上に出来る影の様子の第６の説明図 【図１３】従来例の構成説明図（１） 【図１４】従来例の構成説明図（２） 【図１５】従来例（１）でのライトバルブ上に出来る影
の様子の説明図 【図１６】従来例（２）でのライトバルブ上に出来る影
の様子の説明図 【符号の説明】 １ 光源装置 ２ 管球 ３ リフレクター ４ 接点 ５ 電極線 ６ インテグレーター光学系 ７ 第１レンズアレイ ８ 第２レンズアレイ ９ ライトバルブ １０ 投写レンズ １００ 投写型画像表示装置 １０１ 光源装置 １０２ インテグレーター光学系 １０３ 色分解光学系 １０４ 色合成光学系 １０５ 投写光学系 １０６ 管球 １０７ リフレクター １０８ リフレクターの中心側の電極端子 １０９ リフレクターの開口側の電極端子 １１０ 電極線 １１１ マイクロレンズ １１２ 第１レンズアレイ １１３ 第２レンズアレイ １１４ 赤透過ダイクロイックミラー １１５ 反射ミラー １１６ コンデンサーレンズ １１７ 第１の液晶ライトバルブ １１８ 緑反射ダイクロイックミラー １１９ 第２の液晶ライトバルブ １２０ 入射側レンズ １２１ リレーレンズ １２２ 出射側レンズ １２３ 反射ミラー １２４ 反射ミラー １２５ 導光手段 １２６ 第３の液晶ライトバルブ １２７ ダイクロイックプリズム １２８ 投写レンズ １２９ スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ Ｋ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 電極線に接続された管球から発せられる
   光を一方向に射出するリフレクターと、前記リフレクタ
   ーから射出された光を多数のマイクロレンズからなるレ
   ンズアレイで集光して、入力信号に応じて画像が表示さ
   れるライトバルブを照明するインテグレータ光学手段
   と、前記ライトバルブの画像を拡大投写する投写レンズ
   とを備え、前記電極線は、その影が前記レンズアレイの
   複数のマイクロレンズの辺を斜めに横切り、かつ前記マ
   イクロレンズの集光時に前記影が重なり合わないよう
   に、前記管球に接続されることを特徴とする投写型画像
   表示装置。