JP3596357B2 - 時分割駆動に適した光源２灯方式の投写型画像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一つのライトバルブを時間的に異なる色光信号に応じて駆動する時分割駆動を行う投写型画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在プレゼン用途を中心に大型映像市場が急拡大しつつある。この市場はモバイルからホール等で用いられる超大画面用まで様々であるが各分野で共通して求められるものは高輝度化、低コスト化、小型化である。投写型画像表示装置はＲＧＢ毎にライトバルブを備えた３板式と、１つのライトバルブでカラー表示を行う単板式とがあるが、近年先に示した要求のうち特に低コスト化の実現の面から後者の方式による装置が増えつつある。
【０００３】
この単板方式も大きく２つの方式に分類できる。１つはＲＧＢ各色に対応した画素を備えたライトバルブを用いる方式。１つは同一の画素でＲＧＢの各信号に対応して時間的に変調度を切り替えて表示するライトバルブを用いる方式である。
前者は構成を簡単に出来るが、投写像は厳密に言えばＲＧＢがずれた表示となり画質が劣る。後者はＲＧＢずれなく良好な画質を実現できるが、構成が前者に比べ複雑になる。
【０００４】
本発明は後者についての改善を行うものであり、以下に後者の時分割駆動の単板型画像表示装置について述べる。ライトバルブは入力信号に応じて従来駆動の３倍の早さで駆動することになるが、ここに入射する光もこれに応じて切り替える必要が発生する。この切り替えは図７に示した特開平２−１１９００５にあるような円盤を角度方向で透過する光の色選択可能なフィルターで構成し、これを回転して前記フィルター部に入射する光を色選択後出射光をライトガイドに取り込むと言った構成で可能になる。
【０００５】
投写型画像表示装置への応用で言えば図８に示した特開平９−１８５９０２のような構成が取られる。ここにあるように光源からの光は回転カラーホイール上、あるいはその近傍に集光するよう構成されている。これは回転カラーホイールを小さく構成する必要性と隣り合う色選択フィルターにかかって混色となる期間を最小限にする必要に起因するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたように時分割駆動で回転カラーホイールを用いる際には、回転カラーホイールの色選択フィルター上、あるいはその近傍に集光され形成される光源の像は小さい方が望ましい。一方で時分割駆動を行うと装置の光出力が基本的に１／３になることから高輝度光源の使用をもとめられる。しかしながら一般的に投写型画像表示装置に用いられる光源は放電管であり、高輝度化を行い実用的な寿命を実現するには電極間距離が離れ、発光体が大きくなってしまう。このような発光体の大きい高輝度光源を用いると先に述べた回転カラーホイールの色選択フィルター上、あるいはその近傍に集光され形成される光源の像の大きさも大きくなってしまい、回転カラーホイールの大型化、投写画像の混色による画像劣化などを起こす。
【０００７】
従って従来の回転カラーホイールを用いて時分割駆動を行う投写型画像表示装置においては高輝度化が困難であった。
【０００８】
【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による投写型画像表示装置は光源と、前記光源をおよそ一方の焦点位置に配置し光源からの光を他方の焦点位置に集光する集光装置と、入射光を時間的に第一の色光または第２の色光または第３の色光として切り替えて射出する時分割色分解光学系と、入射光を各画素毎に独立して変調可能なライトバルブと、時分割色分解光学系からの光をライトバルブ上に導く照明光学系と、前記ライトバルブ上の画素を拡大投写する投写光学系からなり、
前記光源および前記集光装置は２つずつ備えられており、前記２つの光源および前記２つの集光装置は前記時分割色分解光学系の同一面側から光を入射し前記２つの集光装置の光源側と異なる側のそれぞれの焦点位置が前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍で重畳するように配置されていることを特徴として構成される。
【０００９】
ここで前記集光装置は楕円形状の反射面からなる反射傘であることを特徴とする、あるいは放物面形状の反射面からなる反射傘と、凸レンズ効果を持つ光学部品からなることを特徴として構成される。
【００１０】
また、前記照明光学系は時分割色分解光学系からの光を略平行光に変換するレンズと、入射光を部分光に分割して２次光源像を形成する第１レンズアレイと、前記２次光源像形成位置にマイクロレンズを複数配置してなる第２レンズアレイからなるインテグレータ光学系であることを特徴として構成できる。
【００１１】
前記ライトバルブは反射型ライトバルブであり、前記ライトバルブから前記照明光学系を見た際に発光面と見なせる前記照明光学系に形成される出射瞳の形状は前記反射型ライトバルブへの入射光軸と反射型ライトバルブの反射光軸を含む面方向に相当する方向の寸法が短い形状であり、さらに前記反射型ライトバルブへの照明Ｆナンバーのうち反射型ライトバルブの入射、反射光軸を含む面方向に相当する方向についてＦ１、これに直交する方向の照明ＦナンバーをＦ２とし、前記反射型ライトバルブへの入射光と反射型ライトバルブで反射され投写光学系に入射する光が成す角をθ１としたとき、以下の関係が成り立つことを特徴とする。
【００１２】
Ｆ１＞１／（２ｓｉｎ（θ１／２））、Ｆ２＜１／（２ｓｉｎ（θ１／２））
前記反射型ライトバルブの入射側の光軸上には偏光子、出射側には検光子が備えられており、前記反射型ライトバルブは各画素毎に独立して入射光の偏光方向を制御可能な反射型液晶ライトバルブであることを特徴とする、あるいは各画素毎に独立して制御可能な反射面を備えてなり、この反射面傾き角を制御し出射光の出射角を変えることで投写光学系への光選択を行うことで画像表示を行うことを特徴としたものでも構成できる。
【００１３】
また、前記照明光学系は時分割色分解光学系からの光を略平行光に変換するレンズと、入射光を部分光に分割して２次光源像を形成する第１レンズアレイと、前記２次光源像形成位置にマイクロレンズを複数配置してなる第２レンズアレイからなるインテグレータ光学系であり、この第２レンズアレイの全体形状は前記反射型ライトバルブへの入射光軸と反射型ライトバルブの反射光軸を含む面方向に相当する方向が短い形状であることを特徴として構成できる。
【００１４】
特にシステム軸と前記２つの光源を含む面と、反射型ライトバルブの入射、反射光軸を含む面は直交する関係にあることを特徴とすることで容易に構成できる。 さらに前記時分割色分解光学系は回転体の角度方向について、入射してくる白色光を第一の色光または第２の色光または第３の色光として射出する光選択手段を配置してなる回転カラーホイールであることを特徴として構成される。
【００１５】
前記集光装置から前記時分割色分解光学系までの間には、２つの集光装置から前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍に集光する光のうち互いに最も近接する光線が一致する方向に光路を変換可能な光学手段が配置されていることで構成すればより望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明によれば２つの光源を適切に配置することで回転カラーホイールを用いて時分割駆動を行う投写型画像表示装置において、回転カラーホイール上あるいはその近傍に形成される光源像を最小限に押さえながらも光源からの光を倍増できることから、投写画像の高輝度化を実現する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の概略構成図である。本例の投写型画像表示装置３００は第一ランプ光軸３０１上の第一の光源３０２と、この第一の光源３０２を一方の焦点位置として、第一ランプ光軸３０１を回転対象軸とする基本反射面形状からなる第一の楕円鏡３０３と、第２ランプ光軸３０４上の第２の光源３０５と、この第２の光源３０５を一方の焦点位置として、第２ランプ光軸３０４を回転対象軸とする基本反射面形状からなる第２の楕円鏡３０６を備え、これら２つの楕円鏡は、それぞれ２つある焦点のうち光源と異なる焦点位置で第一ランプ光軸３０１と第２ランプ光軸３０４が交わる様に構成されている。さらに前記２つの楕円鏡はシステム軸３０７を挟んで隣接し、各楕円鏡の互いに近接する方向において最も外側を通る光線間の距離は最小限になるよう配置されている。
【００１８】
前記第一ランプ光軸３０１と第２ランプ光軸３０４の交点にはカラーホイール３０８のカラーフィルター部３０９が相当するよう図１のように配置されている。カラーホイール３０８は図２にあるように円周上を青透過ダイクロイックフィルター３０９ａ、緑透過ダイクロイックフィルター３０９ｂ、赤透過ダイクロイックフィルター３０９ｃに分割された円盤であり、中心をモーター３１０で支持されており、高速回転せしめられる。
【００１９】
前記カラーフィルター部３０９を透過した光源３０２，３０５からの光はコンデンサレンズ３１１，３１２を経ておよそ平行光となった後、紫外線赤外線除去フィルター３１３を透過しインテグレーター光学系３１４に入射する。このインテグレーター光学系３１４は第１レンズアレイ３１５と第２のレンズアレイ３１６と集光レンズ３１７からなる。第１レンズアレイ３１５は後述の透過型液晶パネル３１８の有効部形状と相似形開口形状を持つ多数のマイクロレンズ３１９からなっている。
【００２０】
この第１レンズアレイ３１５で前記各マイクロレンズ３１９毎に形成された第２光源位置に第２レンズアレイ３１６が配置されており、各光源像の位置に配置されたマイクロレンズ３２０が多数集合して構成されている。このマイクロレンズ３２０は第１レンズアレイ３１５の各マイクロレンズ３１９の開口形状を拡大して透過型液晶パネル３１８に投影するよう構成されており、第１レンズアレイ３１５のマイクロレンズ３１９の像が重畳されて均一照明を行う。ここで特に第２レンズアレイ３１６の透過型液晶パネル３１８から見た外形は図３にあるようにほぼシステム軸３０７について対称な形でマイクロレンズ３２０が多数集合して構成されている。
【００２１】
もちろん第１レンズアレイ３１５の各マイクロレンズ３１９は各々が形成する２次光源像が第２レンズアレイ３１６上のマイクロレンズ３２０上に形成するよう設定されていることは言うまでもない。このようなインテグレーター光学系３１４を透過した光は偏光子３２１に入射する。ここで偏光子３２１の吸収軸方向の偏光成分は吸収されこれに直交する方向の偏光成分の光だけがここを透過し、透過型液晶パネル３１８に入射する。
【００２２】
透過型液晶パネル３１８は外部からの入力信号により独立して変調可能な多数の画素からなっており、ここに入射した光のうち黒表示されるべき画素部に入射した光は透過型液晶パネル３１８において透過され出射した際に偏光方向が９０度変わるため検光子３２２に吸収されてしまうよう設定されている。一方白表示されるべき画素部に入射した光は透過型液晶パネル３１８において透過され出射した際に偏光方向が変わらないため検光子３２２を透過して投射光学系である投写レンズ３２３に入射することで、透過型液晶パネル３１８の画像がスクリーン３２４上に拡大投射される。
【００２３】
このとき透過型液晶パネル３１８はカラーホイール３０８の透過光の色と、外部からのＲＧＢの色毎の映像信号とに駆動タイミングを合わせていることは言うまでもない。
【００２４】
従来のただ２灯にした構成（例：特開平６−２４２３９７、特開平６−２６５８８７）では光源像が大きくなってしまうが、本実施の形態のように２つの光源を適切に配置し、回転カラーホイール上あるいはその近傍に形成される光源像を重ね合わせることで、光源像の大きさを最小限に押さえることが出来る。これにより回転カラーホイール径を最小に出来ることから、セットサイズの小型化、コストダウン、回転時の騒音低減・信頼性向上、混色防止しながらも光源からの光を倍増できることから、投写画像の高輝度化を実現できる。
【００２５】
ここで光源からの光を楕円鏡により集光したが、光源を放物面鏡の焦点位置に置き、ここからの光を平行光として射出しこれを凸レンズ等で集光するような構成をとっても同等の目的を達成できる。
【００２６】
また、インテグレーター手段をここでは用いたが、画質よりもコスト等の制限が優先するときには必ずしもこれでなく、集光レンズのみでも構成できる。
【００２７】
また、ライトバルブをここでは透過型液晶パネル３１８としたが本実施例はこれに限定される物でなく、外部からの信号に応じて入力光を変調可能な画像表示装置であれば置き換え可能なことは言うまでもない。
【００２８】
本実施の形態による構成においてカラーホイールに入射する光の入射角が１灯方式に比べ大きくなる。この入射角の拡大により実用上問題がでる場合には光源リフレクターである楕円鏡の開口部を光源同志が隣り合って大きくなる方向について小さくするような構成をとって入射角を小さくし、これに対処できる。また、赤光については本実施の形態での紫外線赤外線除去フィルター３１３の位置付近に黄色成分のみを除去するバンドパスフィルターを備えることで改善できる。
【００２９】
以上のように本実施の形態によれば光源と、前記光源をおよそ一方の焦点位置に配置し光源（３０２，３０５）からの光を他方の焦点位置に集光する集光装置（楕円鏡３０３，３０６）と、入射光を時間的に第一の色光または第２の色光または第３の色光として切り替えて射出する時分割色分解光学系（カラーホイール３０８）と、入射光を各画素毎に独立して変調可能なライトバルブ（透過型液晶パネル３１８）と、時分割色分解光学系からの光をライトバルブ上に導く照明光学系（コンデンサレンズ３１１・３１２、インテグレータ光学系３１４）と、前記ライトバルブ上の画素を拡大投写する投写光学系（投写レンズ３２３）からなる構成において、前記光源、集光装置は２つづつ備えられており、それぞれ集光装置の光源側と異なる側の焦点位置は前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍で一致するように配置されており、各集光装置は光学的に近接していることを特徴として高輝度、低コスト、小型化を併せ持つ投写型画像表示装置を提供できる。
【００３０】
ここで２つの集光装置の光源側と異なる側の焦点が重畳されるのは時分割色分解光学系（カラーホイール３０８）上が最も望ましいがカラーホイールの大きさや、光源像の大きさの関係上許されれば多少光軸（システム光軸３０７）方向に焦点の重畳する位置を前後することも可能である。また各集光装置である楕円鏡は機構的、信頼性的な制約から近接して図１のように配置できない場合は、時分割色分解光学系（カラーホイール３０８）入射側に折り返しミラーを配置したり、光路変換用のプリズムを配置する等の一般的光学手段を持って機構的距離を確保しながらも、時分割色分解光学系（カラーホイール３０８）から見た場合に光学的に２つの集光装置からの光の無効領域を最小限に抑えることは可能である。
【００３１】
（実施の形態２）
図４は実施の形態２の概略構成図の上面図、図５は実施の形態２の概略構成図の側面図である（ただし、光源からライトバルブまで）。本例の投写型画像表示装置４００は第一ランプ光軸４０１上の第一の光源４０２と、この第一の光源４０２を一方の焦点位置として、第一ランプ光軸４０１を回転対象軸とする基本反射面形状からなる第一の楕円鏡４０３と、第２ランプ光軸４０４上の第２の光源４０５と、この第２の光源４０５を一方の焦点位置として、第２ランプ光軸４０４を回転対象軸とする基本反射面形状からなる第２の楕円鏡４０６を備え、これら２つの楕円鏡は、それぞれ２つある焦点のうち光源と異なる焦点位置で第一ランプ光軸４０１と第２ランプ光軸４０４が交わる様に構成されている。さらに前記２つの楕円鏡はシステム軸４０７を挟んで隣接し、各楕円鏡の互いに近接する方向において最も外側を通る光線間の距離は最小限になるよう配置されている。
【００３２】
前記第一ランプ光軸４０１と第２ランプ光軸４０４の交点にはカラーホイール４０８のカラーフィルター部４０９が相当するよう図４、図５のように配置されている。カラーホイール４０８は図２にあるように円周上を青透過ダイクロイックフィルター４０９ａ、緑透過ダイクロイックフィルター４０９ｂ、赤透過ダイクロイックフィルター４０９ｃに分割された円盤であり、中心をモーター４１０で支持されており、高速回転せしめられる。
【００３３】
前記カラーフィルター部４０９を透過した光源４０２，４０５からの光はコンデンサレンズ４１１，４１２を経ておよそ平行光となった後、紫外線赤外線除去フィルター４１３を透過しインテグレーター光学系４１４に入射する。このインテグレーター光学系４１４は第１レンズアレイ４１５と第２のレンズアレイ４１６と集光レンズ４１７からなる。第１レンズアレイ４１５は後述の反射型液晶パネル４１８の有効部形状と相似形開口形状を持つ多数のマイクロレンズ４１９からなっている。
【００３４】
この第１レンズアレイ４１５で前記各マイクロレンズ４１９毎に形成された第２光源位置に第２レンズアレイ４１６が配置されており、各光源像の位置に配置されたマイクロレンズ４２０が多数集合して構成されている。このマイクロレンズ４２０は第１レンズアレイ４１５の各マイクロレンズ４１９の開口形状を拡大して反射型液晶パネル４１８に投影するよう構成されており、第１レンズアレイ４１５のマイクロレンズ４１９の像が重畳されて均一照明を行う。ここで特に第２レンズアレイ４１６の反射型液晶パネル４１８から見た外形は図６にあるように一方向について高さを規制された形でマイクロレンズ４２０が多数集合して構成されている。
【００３５】
もちろん第１レンズアレイ４１５の各マイクロレンズ４１９は各々が形成する２次光源像が第２レンズアレイ４１６上のマイクロレンズ４２０上に形成するよう設定されていることは言うまでもない。前記第２レンズアレイ４１６の外形高さを規制した方向は反射型液晶パネル４１８有効部への入射光軸と反射光軸を含む面方向に相当する方向に一致している。このようなインテグレーター光学系４１４を透過した光は偏光子４２１に入射する。ここで偏光子４２１の吸収軸方向の偏光成分は吸収されこれに直交する方向の偏光成分の光だけがここを透過し、反射型液晶パネル４１８に入射する。反射型液晶パネル４１８は外部からの入力信号により独立して変調可能な多数の画素からなっており、ここに入射した光のうち黒表示されるべき画素部部に入射した光は反射型液晶パネル４１８において反射され、出射した際に偏光方向が９０度変わるため検光子４２２に吸収されてしまうよう設定されている。
【００３６】
一方白表示されるべき画素部部に入射した光は反射型液晶パネル４１８において反射され出射した際に偏光方向が変わらないため検光子４２２を透過して反射型液晶パネル４１８に入射してくる光とθ１だけ角度をなす光軸上に出射され、投射光学系である投写レンズ４２３に入射することで反射型液晶パネル４１８の画像がスクリーン４２４上に拡大投射される。
【００３７】
この際前記反射型液晶パネル４１８と投写レンズ４２３の中心がずれていることから投写レンズ４２３から見た反射型液晶パネル４１８の方向と反対方向に軸ずらし投写として投射される。ここで図６にあるように前記反射型液晶パネル４１８への照明Ｆナンバーのうち反射型液晶パネル４１８有効部への入射光軸と反射光軸を含む面方向に相当する方向についてＦ１、これに直交する方向の照明ＦナンバーをＦ２となるように前記第２レンズアレイ４１６の形状は設定されており、前記反射型液晶パネル４１８への入射光と反射型ライトバルブで反射され投写光学系に入射する光が成す角をθ１としたとき次の関係が成り立っている。
【００３８】
Ｆ１＞１／（２ｓｉｎ（θ１／２））、Ｆ２＜１／（２ｓｉｎ（θ１／２））
このとき反射型液晶パネル４１８はカラーホイール４０８の透過光の色と、外部からのＲＧＢの色毎の映像信号とに駆動タイミングを合わせていることは言うまでもない。
【００３９】
実施の形態１と同様に従来のただ２灯にした構成（例：特開平６−２４２３９７、特開平６−２６５８８７）では光源像が大きくなってしまうが、本実施の形態のように２つの光源を適切に配置し、回転カラーホイール上あるいはその近傍に形成される光源像を重ね合わせることで、光源像の大きさを最小限に押さえることが出来る。これにより回転カラーホイール径を最小に出来ることから、セットサイズの小型化、コストダウン、回転時の騒音低減・信頼性向上、混色防止しながらも光源からの光を倍増できることから、投写画像の高輝度化を実現できる。
【００４０】
ここで光源からの光を楕円鏡により集光したが、光源を放物面鏡の焦点位置に置き、ここからの光を平行光として射出しこれを凸レンズ等で集光するような構成をとっても同等の目的を達成できる。
【００４１】
また、インテグレーター手段をここでは用いたが、画質よりもコスト等の制限が優先するときには必ずしもこれでなく、集光レンズのみでも構成できる。
【００４２】
また、ライトバルブをここでは反射型液晶パネル４１８としたが本実施例はこれに限定される物でなく、外部からの信号に応じて入力光を変調可能な画像表示装置であれば置き換え可能なことは言うまでもない。
【００４３】
この反射型液晶パネル４１８の代わりにＳＩＤ「ＡＳＩＡ ＤＩＳＰＬＡＹ ’９５」ｐ９５〜９８に記載のある小型ミラーアレイデバイスを用いることも可能であり、このときも前記入射光と反射光の成す角θ１を入射光と反射光のうち投写画像として投写光学系に入射する光の成す角として設定すればそのまま応用可能であることは明らかである。
【００４４】
なお、照明効率は多少落ちるがインテグレータ光学系を集光レンズと特殊開口絞りとから構成しても同じ考え方が応用可能であることは同業者に容易に想像できる。
【００４５】
この実施の形態２においてもカラーホイールに入射する光の入射角が１灯方式に比べ大きくなる。この入射角の拡大により実用上問題がでる場合には光源リフレクターである楕円鏡の開口部を光源同志が隣り合って大きくなる方向について小さくするような構成をとって入射角を小さくし、これに対処できる。また、赤光については本実施の形態での紫外線赤外線除去フィルター４１３の位置付近に黄色成分のみを除去するバンドパスフィルターを備えることで改善できる。
【００４６】
以上のように本実施の形態によっても光源と、前記光源をおよそ一方の焦点位置に配置し光源（４０２，４０５）からの光を他方の焦点位置に集光する集光装置（楕円鏡４０３，４０６）と、入射光を時間的に第一の色光または第２の色光または第３の色光として切り替えて射出する時分割色分解光学系（カラーホイール４０８）と、入射光を各画素毎に独立して変調可能なライトバルブ（反射型液晶パネル４１８）と、時分割色分解光学系からの光をライトバルブ上に導く照明光学系（コンデンサレンズ４１１・４１２、インテグレータ光学系４１４）と、前記ライトバルブ上の画素を拡大投写する投写光学系（投写レンズ４２３）からなる構成において、前記光源、集光装置は２つづつ備えられており、それぞれ集光装置の光源側と異なる側の焦点位置は前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍で一致するように配置されており、各集光装置は光学的に近接していることを特徴として高輝度、低コスト、小型化を併せ持つ投写型画像表示装置を提供できる。
【００４７】
ここで２つの集光装置の光源側と異なる側の焦点が重畳されるのは時分割色分解光学系（カラーホイール４０８）上が最も望ましいがカラーホイールの大きさや、光源像の大きさの関係上許されれば多少光軸（システム光軸４０７）方向に焦点の重畳する位置を前後することも可能である。また各集光装置である楕円鏡は機構的、信頼性的な制約から近接して図５のように配置できない場合は、時分割色分解光学系（カラーホイール４０８）入射側に折り返しミラーを配置したり、光路変換用のプリズムを配置する等の一般的光学手段を持って機構的距離を確保しながらも、時分割色分解光学系（カラーホイール４０８）から見た場合に光学的に２つの集光装置からの光の無効領域を最小限に抑えることは可能である。
【００４８】
【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、回転カラーホイールを用いて時分割駆動を行う構成において、回転カラーホイール上あるいはその近傍に形成される光源像を最小限に押さえながらも光源からの光を倍増できることから、回転カラーホイールの大型化によって生じセットサイズの大型化、コストアップ、回転時の騒音・信頼性の低下、混色なく投写画像の高輝度化を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態１の構成を示す図
【図２】本願発明の実施の形態１、２のカラーホイール構成図
【図３】本願発明の実施の形態１の効果説明のための斜視図
【図４】本願発明の実施の形態２の構成を示す側面図
【図５】本願発明の実施の形態２の構成を示す上面図
【図６】本願発明の実施の形態２の効果説明のための斜視図
【図７】第１の従来例構成図
【図８】第２の従来例構成図
【符号の説明】
１００ 照明装置
１０１、２０１ 光源
１０２、３１７、４１７ 集光レンズ
１０３、３０８、４０８ カラーホイール
１０４ 光ガイド
１０５ 電源
１０６、３１０、４１０ モーター
２００、３００、４００ 投写型画像表示装置
２０２ 楕円反射面
２０３、２０８ 折り返しミラー
２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ カラーフィルター
２０５ 調光ホイール
２０６ トリカラーホイール
２０７、３１１、３１２、４１１、４１２ コンデンサレンズ
２０９ 投写ゲートアレイ
２１０ リレーレンズ
２１１ 絞り
２１２、３２３、４２３ 投写レンズ
３０１、４０１ 第一ランプ光軸
３０２、４０２ 第一の光源
３０３、４０３ 第一の楕円鏡
３０４、４０４ 第２ランプ光軸
３０５、４０５ 第２の光源
３０６、４０６ 第２の楕円鏡
３０７、４０７ システム軸
３０９ａ、４０９ａ 青透過ダイクロイックフィルター
３０９ｂ、４０９ｂ 緑透過ダイクロイックフィルター
３０９ｃ、４０９ｃ 赤透過ダイクロイックフィルター
３１３、４１３ 紫外線赤外線除去フィルター
３１４、４１４ インテグレーター光学系
３１５、４１５ 第１レンズアレイ
３１６、４１６ 第２レンズアレイ
３１８ 透過型液晶パネル
３１９、４１９ 第１レンズアレイのマイクロレンズ
３２０、４２０ 第２レンズアレイのマイクロレンズ
３２１、４２１ 偏光子
３２２、４２２ 検光子
３２４、４２４ スクリーン
４１８ 反射型液晶パネル

Claims (12)

1. 光源と、前記光源をおよそ一方の焦点位置に配置し光源からの光を他方の焦点位置に集光する集光装置と、入射光を時間的に第一の色光または第２の色光または第３の色光として切り替えて射出する時分割色分解光学系と、入射光を各画素毎に独立して変調可能なライトバルブと、時分割色分解光学系からの光をライトバルブ上に導く照明光学系と、前記ライトバルブ上の画素を拡大投写する投写光学系からなり、
   前記光源および前記集光装置は２つずつ備えられており、
   前記２つの光源および前記２つの集光装置は前記時分割色分解光学系の同一面側から光を入射し前記２つの集光装置の光源側と異なる側のそれぞれの焦点位置が前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍で重畳するように配置されていることを特徴とする投写型画像表示装置。
2. 前記集光装置は楕円形状の反射面からなる反射傘であることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
3. 前記集光装置は放物面形状の反射面からなる反射傘と、凸レンズ効果を持つ光学部品からなることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
4. 前記照明光学系は時分割色分解光学系からの光を略平行光に変換するレンズと、入射光を部分光に分割して２次光源像を形成する第１レンズアレイと、前記２次光源像形成位置にマイクロレンズを複数配置してなる第２レンズアレイからなるインテグレータ光学系であることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
5. 前記ライトバルブは反射型ライトバルブであることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
6. 前記ライトバルブは反射型ライトバルブであり、前記ライトバルブから前記照明光学系を見た際に発光面と見なせる前記照明光学系に形成される出射瞳の形状は前記反射型ライトバルブへの入射光軸と反射型ライトバルブの反射光軸を含む面方向に相当する方向の寸法が短い形状であり、さらに前記反射型ライトバルブへの照明Ｆナンバーのうち反射型ライトバルブの入射、反射光軸を含む面方向に相当する方向についてＦ１、これに直交する方向の照明ＦナンバーをＦ２とし、前記反射型ライトバルブへの入射光と反射型ライトバルブで反射され投写光学系に入射する光が成す角をθ１としたとき、以下の関係が成り立つことを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
   Ｆ１＞１／（２ｓｉｎ（θ１／２））、Ｆ２＜１／（２ｓｉｎ（θ１／２））
7. 前記反射型ライトバルブの入射側の光軸上には偏光子、出射側には検光子が備えられており、前記反射型ライトバルブは各画素毎に独立して入射光の偏光方向を制御可能な反射型液晶ライトバルブであることを特徴とする請求項５，６記載の投写型画像表示装置。
8. 前記反射型ライトバルブは各画素毎に独立して制御可能な反射面を備えてなり、この反射面傾き角を制御し出射光の出射角を変えることで投写光学系への光選択を行うことで画像表示を行うことを特徴とする請求項５，６記載の投写型画像表示装置。
9. 前記照明光学系は時分割色分解光学系からの光を略平行光に変換するレンズと、入射光を部分光に分割して２次光源像を形成する第１レンズアレイと、前記２次光源像形成位置にマイクロレンズを複数配置してなる第２レンズアレイからなるインテグレータ光学系であり、この第２レンズアレイの全体形状は前記反射型ライトバルブへの入射光軸と反射型ライトバルブの反射光軸を含む面方向に相当する方向が短い形状であることを特徴とする請求項６記載の投写型画像表示装置。
10. システム軸と前記２つの光源を含む面と、反射型ライトバルブの入射、反射光軸を含む面は直交する関係にあることを特徴とする請求項６記載の投写型画像表示装置。
11. 前記時分割色分解光学系は回転体の角度方向について、入射してくる白色光を第一の色光または第２の色光または第３の色光として射出する光選択手段を配置してなる回転カラーホイールであることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
12. 前記集光装置から前記時分割色分解光学系までの間には、２つの集光装置から前記時分割色分解光学系上あるいはその近傍に集光する光のうち互いに最も近接する光線が一致する方向に光路を変換可能な光学手段が配置されていることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。

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