JPH11101949A

JPH11101949A - 照明手段と当該手段を用いた照明装置及び投写型表示装置

Info

Publication number: JPH11101949A
Application number: JP26314197A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Masumoto; 吉弘枡本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】照明光の断面形状を切り替えることのできる
照明手段と装置を提供する。当該照明装置を用いて、各
種フォーマットの映像信号が入力され、画像品位が高く
明るい投写画像を安価に呈示できる投写型表示装置を提
供する。【解決手段】照明装置は、光源、入力側レンズアレイ
と出力側レンズアレイからなる前置レンズ群、第１レン
ズアレイ、第２レンズアレイ、を備え、前置レンズ群に
より分割、整形された複数の部分光束を受光面上に重畳
形態で導いて照明する。前置レンズ群を切り替えて、任
意形状の照明光束を得る。投写型表示装置は、当該照明
装置とライトバルブと投写レンズを備え、表示される画
像のサイズに応じて照明光束を切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として各種画像
信号が入力されるライトバルブ上の光学像を照明する手
段と照明装置、および、当該照明装置とライトバルブと
投写レンズを用いて大画面映像をスクリーン上に投影す
る投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大画面用の映像機器として各種ラ
イトバルブを用いた投写型表示装置が知られている。こ
れは、例えば透過型や反射型の液晶パネルをライトバル
ブとし、光源によりライトバルブを照明すると共に、外
部から供給される映像信号に応じた光学像をライトバル
ブ上に形成し、投写レンズにより光学像をスクリーン上
に拡大投影するものである。

【０００３】（図１４）は、透過型の液晶パネルを用い
た投写型表示装置の基本的な構成の一例である。ランプ
９０１、凹面鏡９０２、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ９０
３、フィールドレンズ９０４、液晶パネル９０５、投写
レンズ９０６、から構成される。

【０００４】ランプ９０１の放射する白色光は、凹面鏡
９０２により集光されて光軸９０７に沿って進行する光
束となり、フィールドレンズ９０４を経て、液晶パネル
９０５の表示領域を照明する。ＵＶ−ＩＲカットフィル
タ９０３は、照明光から不要で有害な赤外光と紫外光を
取り除く為に用いる。フィールドレンズ９０４は、液晶
パネル９０５を透過した光を、投写レンズ９０６の入射
瞳に有効に導くために用いる。

【０００５】ランプ９０１には、色再現性と発光効率が
優れている点からメタルハライドランプが広く用いられ
る。他に、輝度の高い発光体を得られる点から、点灯時
の発光管内圧を超高圧にした水銀灯やキセノンランプが
用いられる。

【０００６】ランプから放射される光は、集光率を高く
できる点から、主に放物面鏡や楕円面鏡といった立体角
の大きい凹面鏡を用いて集光される。従って、（図１
４）に示すランプと凹面鏡を組み合わせた照明装置は、
この用途に一般的である。ただし、この照明装置は集光
率を高くできる反面、受光面における照明むらが大きい
という欠点がある。

【０００７】これに対し、２枚のレンズアレイを組み合
わせたインテグレータと呼ばれる光学素子を付加し、照
明光の均一性を改善した照明装置が提案されている（例
えば、特開平３−１１１８０６号公報、特開平５−３４
６５５７号公報）。

【０００８】一方、このような投写型表示装置は、通常
のＮＴＳＣのＴＶ信号のみならず、各種コンピュータ、
各種ビデオ機器、と接続し、種々のフォーマットの映像
信号に応じた画像を呈示することが要望される。

【０００９】例えば、コンピュータからの信号であれ
ば、一般的なものとして、ＶＧＡ（水平６４０ドット×
垂直４８０ドット、アスペクト比４：３、以下同様に表
記）、ＳＶＧＡ（８００ドット×６００ドット、４：
３）、ＸＧＡ（１０２４ドット×７６８ドット、４：
３）、ＳＸＧＡ（１２８０ドット×１０２４ドット、
５：４）、などが一般に広く使用される表示画素数と、
表示画面のアスペクト比（水平方向：垂直方向）であ
る。

【００１０】同様に、テレビ信号に代表される各種映像
信号として、ＮＴＳＣ（水平走査線数：約４８０本、ア
スペクト比４：３）以外に、ワイドクリアビジョン（水
平走査線数：約４８０本、アスペクト比１６：９）が実
用化されている。また、ハイビジョンや米国のＡＴＶと
いった今後の高画質化放送に向けて、７２０Ｐ（水平走
査線数：７２０本、アスペクト比１６：９、順次走
査）、１０８０ｉ（水平走査線数：１０８０本、アスペ
クト比１６：９、飛び越し走査）、といった各種フォー
マットが提案され、一部でこれらに対応したカメラやビ
デオなどの機器が開発されている。

【００１１】従来、液晶に代表されるドットマトリック
ス型のライトバルブは、表示領域の画素数とアスペクト
比が決まっており、上述したような各種フォーマットの
映像信号に応じて、表示画像のアスペクト比や表示画素
数を自在に変更することは難しい。また、表示領域固有
の画素数を超える高精細な映像信号は、忠実に元の信号
が有する緻密な映像を表示することはできない。

【００１２】この場合、一般に、スキャンコンバータ
（画素数変換器）とよばれる装置を用いて、入力される
各種映像信号の画素数（走査線数）を補完して増やす、
または、間引きして減らし、液晶パネルに固有の表示画
素数に対応した映像信号に変換して表示する方法が用い
られる。

【００１３】あるいは、液晶パネルに固有の表示画素数
よりも少ない画素の映像信号であれば、表示領域の一部
を利用して、原画像の１画素と液晶パネルの１画素を１
対１に対応させて表示させる場合もある。この場合、液
晶パネルの有効表示領域に対して、表示される画面サイ
ズは小さくなる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ドットマトリックス型
のライトバルブにスキャンコンバータを介して各種映像
信号を表示する場合、スキャンコンバータの回路規模が
比較的大きくコストが高いという問題がある。また、映
像信号における画素数の変換は、補完して画素数を増や
す場合であっても、変換をしない場合と比較して表示画
像の品位は劣化するので問題がある。表示画像のちらつ
き、文字のにじみ、ノイズ成分の増加、などが生じる。
特に、飛び越し走査の動画信号においては、時間軸方向
も考慮して補完信号を生成する必要があり、回路規模の
増大と、大きな画像の劣化を招く。

【００１５】従って、充分に豊富な画素数を有するドッ
トマトリックス型のライトバルブを用い、ライトバルブ
固有の画素数以下の映像信号については、原画像の１画
素とライトバルブの１画素を１対に対応させて画像を表
示すれば、少ない回路規模で劣化の少ない画像を呈示で
きるので好ましい。

【００１６】しかし、この場合、表示される映像フォー
マットによって、視認される投写画像の画面サイズが小
さくなる、あるいは、その画面サイズが変わってしま
う。これに対し、投写器本体とスクリーンの位置を変え
て投写倍率を変える、あるいは、投写レンズをズームレ
ンズとしてズーム倍率を変えれば、映像フォーマットに
よるライトバルブ上の画像のサイズの変化を補正して、
一定のサイズの投写画像を視認できるが、この場合、投
写画像が暗くなるという問題を生じる。

【００１７】例えば（図１４）の構成を参照すれば、照
明装置は液晶パネル９０５の表示領域全体を照明するよ
うに構成されるので、表示領域の一部のみを利用して画
像を表示すれば、それ以外の部分を照明している光は利
用されず、光学系全体の光利用効率が低下する。投写画
面のサイズを固定した場合、本来、表示領域の全体を利
用して得られるスクリーン輝度に対し、表示領域の一部
を利用して得られるスクリーン輝度は低下するので問題
がある。

【００１８】投写画像の明るさの低下は、アスペクト比
が４：３の表示領域を有する液晶パネルを用いて投写型
表示装置を構成し、アスペクト比が１６：９の画像をそ
の表示領域の一部に表示する場合にも問題となる。ワイ
ド画面の水平方向を、液晶パネルの水平表示方向に対応
させると、表示領域の上部と下部に映像が表示されない
黒帯部が形成され、この部分を照明する光は、スクリー
ン上の投写画像の形成に寄与しないので損失となる。

【００１９】本発明は上記問題を鑑みてなされたもので
あり、ライトバルブを用いた投写型表示装置において、
入力信号のフォーマットに応じてライトバルブ上に表示
される画像のサイズとアスペクト比が変化した場合であ
っても、光量低下のあまり生じない照明手段と、当該手
段を用いた照明装置、当該照明装置を用いた投写型表示
装置を提供し、明るく表示品位の高い投写画像を安価に
呈示することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の照明手段は、光源と、複数の第１レンズを
配列してなる少なくとも２種類の第１レンズアレイと、
複数の第２レンズを配列してなる少なくとも２種類の第
２レンズアレイと、少なくとも２種類のレンズアレイの
うち１対の第１レンズアレイと第２レンズアレイを選択
的に光路に配置する手段とを備え、第１レンズアレイは
光源から入射する光束を分割して所定の断面形状を有す
る複数の部分光束を形成すると共に第１レンズの各々は
対応する第２レンズの開口上に部分光束を収斂せしめ、
第２レンズの各々は対応する第１レンズの各開口と照明
される規定領域を略共役とせしめ、第１レンズアレイに
よって分割された各部分光束の断面を規定領域に重畳形
態で導いて照明すると共に、少なくとも２種類の第１レ
ンズアレイと第２レンズアレイの対のいずれかを選択的
に切り替えて光路に配置することにより、規定領域にお
ける照明範囲を切り替えることを特徴とする。

【００２１】上記問題点を解決するために本発明の照明
装置は、光源と、複数の第１レンズを配列してなる少な
くとも２種類の第１レンズアレイと、複数の第２レンズ
を配列してなる少なくとも２種類の第２レンズアレイ
と、少なくとも２種類のレンズアレイのうち１対の第１
レンズアレイと第２レンズアレイを選択的に光路に配置
する手段とを備え、第１レンズアレイは光源から入射す
る光束を分割して所定の断面形状を有する複数の部分光
束を形成すると共に第１レンズの各々は対応する第２レ
ンズの開口上に部分光束を収斂せしめ、第２レンズの各
々は対応する第１レンズの各開口と照明される規定領域
を略共役とせしめ、第１レンズアレイによって分割され
た各部分光束の断面を規定領域に重畳形態で導いて照明
すると共に、少なくとも２種類の第１レンズアレイと第
２レンズアレイの対のいずれかを選択的に切り替えて光
路に配置することにより、規定領域における照明範囲を
切り替えることを特徴とする。

【００２２】上記問題点を解決するために本発明の投写
型表示装置は、光源と、複数の第１レンズを配列してな
る少なくとも２種類の第１レンズアレイと、複数の第２
レンズを配列してなる少なくとも２種類の第２レンズア
レイと、少なくとも２種類のレンズアレイのうち１対の
第１レンズアレイと第２レンズアレイを選択的に光路に
配置する手段と、空間的に光を変調して光学像を形成す
るライトバルブと、光学像をスクリーン上に投影する投
写レンズとを備え、第１レンズアレイは光源から入射す
る光束を分割して所定の断面形状を有する複数の部分光
束を形成すると共に第１レンズの各々は対応する第２レ
ンズの開口上に部分光束を収斂せしめ、第２レンズの各
々は対応する第１レンズの各開口とライトバルブの表示
領域を略共役とせしめ、第１レンズアレイによって分割
された各部分光束の断面を表示領域に重畳形態で導いて
照明すると共に、少なくとも２種類の第１レンズアレイ
と第２レンズアレイの対のいずれかを選択的に切り替え
て光路に配置することにより表示領域における照明範囲
を切り替えることを特徴とする。

【００２３】好ましくは、ライトバルブ上に表示される
光学像の大きさ及びアスペクト比に応じて、少なくとも
２種類の第１レンズアレイと第２レンズアレイの対のい
ずれかを自動的に切り替える手段を備えるとよい。

【００２４】更に好ましくは、投写レンズはズームレン
ズであり、ライトバルブ上に表示される光学像の大きさ
及びアスペクト比に応じて、投写レンズは適切なズーム
倍率を自動的に選択し、予め定められた大きさとアスペ
クト比のスクリーンに適切な倍率でライトバルブ上の光
学像を投影するとなおよい。

【００２５】上記課題を解決するために本発明の他の照
明手段は、光源と、光源の放射する光が入射する前置レ
ンズ群と、前置レンズ群から出射する光が入射する第１
レンズ群と、第１レンズ群から出射する光が入射する第
２レンズ群とを備え、前置レンズ群は、前置レンズ群に
入射する光束を複数の部分光束に分割する手段と、分割
後の各部分光束の断面を任意の形状に整形する光束整形
手段とを備え、第１レンズ群は複数の第１レンズを配列
してなる第１レンズアレイを備え、第２レンズ群は複数
の第２レンズを配列してなる第２レンズアレイを備え、
第１レンズの各々は対応する第２レンズの開口上に当該
レンズに入射する部分光束を収斂せしめ、第２レンズの
各々は対応する第１レンズの各開口と照明される規定領
域を略共役とせしめ、前置レンズ群によって任意形状に
整形された各部分光束の断面を規定領域に重畳形態で導
いて照明することを特徴とする。

【００２６】好ましくは、照明すべき規定領域の形状に
応じて、前置レンズ群を選択的に光路に付加する手段を
備えるとよい。

【００２７】更に好ましくは、前置レンズ群は、複数の
入力側レンズを配列してなる入力側レンズアレイと、複
数の出力側レンズを配列してなる出力側レンズアレイと
を備え、入力側レンズアレイは入射光束を複数の部分光
束に分割すると共に当該部分光束を必要な光束断面形状
に収斂せしめ、出力側レンズアレイは、部分光束の整形
された断面近傍に配置されて当該部分光束の各々を略平
行に進行せしめて対応する第１レンズに導くとよい。

【００２８】上記課題を解決するために本発明の他の照
明装置は、予め規定された領域を選択的に照明する照明
装置であって、光源と、光源の放射する光が入射する前
置レンズ群と、前置レンズ群から出射する光が入射する
第１レンズ群と、第１レンズ群から出射する光が入射す
る第２レンズ群とを備え、前置レンズ群は、複数の入力
側レンズを配列してなる入力側レンズアレイと、複数の
出力側レンズを配列してなる出力側レンズアレイとを備
え、第１レンズ群は複数の第１レンズを配列してなる第
１レンズアレイを備え、第２レンズ群は複数の第２レン
ズを配列してなる第２レンズアレイを備え、入力側レン
ズアレイは入射光束を複数の部分光束に分割すると共に
当該部分光束を任意の光束断面形状に収斂せしめ、出力
側レンズアレイは、部分光束の整形された断面近傍に配
置されて当該部分光束の各々を略平行に進行せしめて対
応する第１レンズに導き、第１レンズの各々は対応する
第２レンズの開口上に部分光束を収斂せしめ、第２レン
ズの各々は対応する第１レンズの各開口と照明される規
定領域を略共役とせしめ、前置レンズ群によって任意形
状に整形された各部分光束の断面を規定領域に重畳形態
で導いて照明することを特徴とする。

【００２９】好ましくは、照明すべき規定された領域の
形状に応じて、予め用意された前置レンズ群を選択的に
付加する手段を備えるとよい。

【００３０】上記課題を解決するために本発明の他の投
写型表示装置は、光源と、光源の放射する光が入射する
前置レンズ群と、前置レンズ群から出射する光が入射す
る第１レンズ群と、第１レンズ群から出射する光が入射
する第２レンズ群と、空間的に光を変調して光学像を形
成するライトバルブと、光学像をスクリーン上に投影す
る投写レンズとを備え、前置レンズ群は、複数の入力側
レンズを配列してなる入力側レンズアレイと、複数の出
力側レンズを配列してなる出力側レンズアレイとを備
え、第１レンズ群は複数の第１レンズを配列してなる第
１レンズアレイを備え、第２レンズ群は複数の第２レン
ズを配列してなる第２レンズアレイを備え、入力側レン
ズアレイは入射光束を複数の部分光束に分割すると共に
当該部分光束を任意の光束断面形状に収斂せしめ、出力
側レンズアレイは、部分光束の整形された断面近傍に配
置されて当該部分光束の各々を略平行に進行せしめて対
応する第１レンズに導き、第１レンズの各々は対応する
第２レンズの開口上に部分光束を収斂せしめ、第２レン
ズの各々は対応する第１レンズの各開口とライトバルブ
の表示領域を略共役とせしめ、前置レンズ群によりライ
トバルブ上に表示される光学像に応じた任意形状に整形
された各部分光束の断面をライトバルブ上に重畳形態で
導いて照明することを特徴とする。

【００３１】好ましくは、ライトバルブ上に表示される
光学像の有効な大きさとアスペクト比に応じて、前置レ
ンズ群を選択的に光路に付加する手段を備えるとよい。

【００３２】上記課題を解決するために本発明の更に他
の投写型表示装置は、光源と、光源から出射する光が入
射する第１レンズ群と、第１レンズ群から出射する光が
入射する第２レンズ群と、空間的に光を変調して光学像
を形成するライトバルブと、光学像をスクリーン上に投
影する投写レンズと、光源と第１レンズ群の間の光路に
選択的に挿入される少なくとも１つの前置レンズ群と、
前置レンズ群を光路に選択的に配置する駆動手段と、ラ
イトバルブに入力される画像信号のフォーマットを判別
する画像信号判別手段を備え、前置レンズ群は、複数の
入力側レンズを配列してなる入力側レンズアレイと、複
数の出力側レンズを配列してなる出力側レンズアレイと
を備え、第１レンズ群は複数の第１レンズを配列してな
る第１レンズアレイを備え、第２レンズ群は複数の第２
レンズを配列してなる第２レンズアレイを備え、入力側
レンズアレイは入射光束を複数の部分光束に分割すると
共に当該部分光束を任意の光束断面形状に収斂せしめ、
出力側レンズアレイは、部分光束の整形された断面近傍
に配置されて当該部分光束の各々を略平行に進行せしめ
て対応する第１レンズに導き、第１レンズの各々は対応
する第２レンズの開口上に部分光束を収斂せしめ、第２
レンズの各々は対応する第１レンズの各開口とライトバ
ルブの表示領域を略共役とせしめ、画像信号判別手段は
ライトバルブに表示される光学像の大きさとアスペクト
比を検出して適切な制御信号を駆動手段に送り、駆動手
段は制御信号に応じて適切な前置レンズ群を選択的に光
路に挿入あるいは未挿入とし、ライトバルブ上に表示さ
れる光学像に応じて適切な部分光束の断面をライトバル
ブ上に重畳形態で導いて照明することを特徴とする。

【００３３】好ましくは、投写レンズはズームレンズで
あり、画像信号判別手段の送出する制御信号に応じて投
写レンズは適切なズーム倍率を自動で選択し、予め定め
られた大きさとアスペクト比のスクリーンに適切な倍率
でライトバルブ上の光学像を投影するとよい。

【００３４】

【実施の実施の形態】本発明の照明手段と当該手段を用
いた照明装置は、受光面上の照明領域を予め決められた
少なくとも２種類以上のサイズとアスペクト比に、適宜
切り替える手段を有する。これにより、ライトバルブ上
に表示される画像のサイズとアスペクト比に応じて、必
要な領域のみを選択的に照明できる。

【００３５】上記照明装置を用いて投写型表示装置を構
成すれば、各種フォーマットの画像信号が入力された場
合に、適宜、照明範囲を切り替えて、ライトバルブ上に
表示される必要な領域のみを選択的に照明し、常に明る
い投写画像を呈示できる。

【００３６】ライトバルブ上で表示される画像のサイズ
が小さくなっても明るさの低下が少なければ、特にスキ
ャンコンバータを用いることなく、原画像の１画素とラ
イトバルブの１画素を対応させて表示できるので、常に
品位の高い画像を低コストに提供できるので大きな利点
がある。

【００３７】以下、本発明の照明手段を用いた照明装置
と、当該照明装置を用いた投写型表示装置について、具
体的な実施形態を図面を参照して述べる。

【００３８】（実施の形態１）（図１）は、本発明の照
明装置の基本的な構成の一実施の形態を示す。（図１）
の照明装置は主として、ランプ１０１、放物面鏡１０
２、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ１０３、第１レンズアレ
イ１０４、第２レンズアレイ１０５から構成され、受光
面１０８を照明する光束を形成する。

【００３９】ランプ１０１はメタルハライドランプであ
り、対向する電極間に電圧が印可されて、アーク放電に
より発光体１０６が形成される。発光体１０６の放射す
る白色光は、放物面鏡１０２によりその大部分が集光さ
れ、光軸１０７に沿っておよそ平行に進行する単一光束
が形成される。

【００４０】第１レンズアレイ１０４は、矩形の開口を
有する複数の第１レンズ１０９を二次元状に配列して構
成される。第２レンズアレイ１０５は、矩形の開口を有
する複数の第２レンズ１１０を二次元状に配列して構成
される。第１レンズ１０９と第２レンズ１１０は同数で
あり、互いに対をなす。

【００４１】（図２）を用いて、２枚のレンズアレイの
構成と作用を述べる。第１レンズアレイ１０４は、入射
する光束１１１を第１レンズ１０９と同数の複数の部分
光束に分割する。分割後の各部分光束は第１レンズ１０
９により、対応する第２レンズ１１０の開口中心近傍に
収斂せしめられる。

【００４２】第２レンズ１１０は、対応する第１レンズ
１０９の開口と照明すべき受光面１０８をおよそ共役と
する。第２レンズアレイ１０５が第１レンズ１０９の各
々の開口と受光面１０８を多対１の共役関係とすること
により、第１レンズアレイ１０４により分割された各部
分光束は、受光面１０８上に重畳形態で導かれる。

【００４３】このため、第２レンズ１１０の各レンズを
適宜偏心させて構成するとよい。あるいは、第２レンズ
アレイ１０５の出射側近傍に補助レンズを設けて、第２
レンズ１１０の各々から出射する各部分光束の光軸を、
受光面１０８の重心近傍でおよそ一点に導くとよい。

【００４４】（図３）を用いて、特定の第１レンズ１０
９Ａと第２レンズ１１０Ａについて、上記構成を補足説
明する。ただし、説明を容易にするために、第２レンズ
１１０Ａの出射側に補助レンズ１１２を付加した構成と
している。

【００４５】発光体１０６の重心１０６Ａを放物面鏡１
０２の焦点に一致させて配置すれば、重心１０６Ａから
放射される光は、放物面鏡１０２で反射されて光軸１０
７と平行に進行する。これらの光の一部は、第１レンズ
１０９Ａに入射し、第２レンズ１１０Ａの開口中心近傍
に収斂される。従って、第２レンズ１１０Ａの開口上に
は、発光体１０６の実像１２０が形成される。

【００４６】第２レンズ１１０Ａは、入射する光を所定
の倍率に拡大する。補助レンズ１１２は、各々の第２レ
ンズから出射する光を受光面１０８上に重畳させる。具
体的に、光軸１０７と平行に進行し第１レンズ１０９Ａ
の開口中心を通過する光線１２１を折り曲げ、受光面１
０８の重心１０８Ａに到達させる。第２レンズ１１０Ａ
は、補助レンズ１１２と相まって、第１レンズ１０９Ａ
の開口近傍の物体１２２の実像を受光面１０８上に形成
する。

【００４７】上記構成によれば、入射する光束１１１に
比較的大きな照明むらがあっても、光束１１１は、比較
的照明むらの少ない複数の部分光束に分割され、これら
が受光面１０８上で所定の照明領域に拡大されて重畳さ
れるので、照明むらの少ない均一性の高い照明光を形成
できる。また、第２レンズ１１０の開口上で収斂された
各部分光束の断面に対し、各第２レンズ１１０の開口が
十分に大きければ、第１レンズアレイ１０４に入射した
光束は、ほとんど損失することなく受光面１０８上に導
かれる。従って、（図１）に示す照明装置は、高い光利
用効率で照明むらの少ない明るく均一な照明光を形成で
きる利点がある。

【００４８】上記構成において、受光面１０８上におけ
る照明光束の断面形状は、第１レンズ１０９の開口形状
できまり、照明領域の大きさは第２レンズ１１０の倍率
できまる。

【００４９】そこで、本発明の照明装置は上記構成を基
本とし、更に以下に述べる構成を備える。例えば、照明
すべき受光面が液晶パネルであり、その表示領域はＳＸ
ＧＡのフォーマットに対応し、水平方向に１２８０ドッ
ト、垂直方向に１０２４ドット、アスペクト比は５：４
とする。ただし、１画素は正方形状である。

【００５０】この場合に、各種フォーマットの信号が入
力された場合の、表示領域と表示画像の関係の一例を、
（図４）に示す。

【００５１】ＳＸＧＡフォーマットの信号が入力された
場合、（図４）（ａ）に示すように、その有効領域全域
を利用して画像を表示すればよい。ＶＧＡフォーマット
とこれに準じるＮＴＳＣのテレビ信号（いずれもアスペ
クト比は４：３）が入力された場合、原画像の１画素を
水平方向と水平方向に２倍して４画素に対応させれば、
１２８０ドット×９６０ドットとなり、（図４）（ｂ）
に示すように表示される。この場合、１画素を水平と垂
直のいずれにも２倍するので、画素数変化を行ったこと
で特に顕著な画像の劣化は生じにくい。

【００５２】ＸＧＡフォーマットの信号が入力された場
合、表示領域中央部の１０２４ドット×７６８ドット
（アスペクト比４：３）を利用して、（図４）（ｃ）に
示すように表示するとよい。この場合、（図４）（ｂ）
と同様に表示画像を１２８０ドット×９６０ドットの画
像に画素数変換し、できるだけ表示領域の全域を利用し
て画像を表示することもできるが、原画像と変換後の画
像の画素数の関係が整数比ではないので、変換後の画像
に劣化が生じやすいので好ましくない。画素数変換をす
るための回路構成が複雑となり、そのために高いコスト
を必要とするので好ましくない。

【００５３】更に、アスペクト比が１６：９のワイド画
像が入力された場合、水平走査線数が７２０本のフォー
マットであれば、（図４）（ｄ）に示すように水平方向
を表示領域の全域に合わせて、１２８０ドット×７２０
ドットの画像として表示できる。

【００５４】本実施の形態では、上記以外のフォーマッ
トの信号として、例えばＳＶＧＡ（８００×６００ドッ
ト）の画像信号や、水平走査線数４８０本のワイドクリ
アビジョン信号、同じく１０８０本のハイビジョン信号
が入力された場合、適当な画素数変換をして、（図４）
（ａ）〜（ｄ）のいずれかの状態で表示するものとす
る。

【００５５】（図４）の４種類の表示状態において、表
示領域の全域を照明する光について、（ａ）と（ｂ）で
は照明光のほぼ全てが表示画像に照射されるので光損失
は少ない。しかしながら、（ｃ）では全表示領域の６０
％の面積しか利用しないので、画像の表示されない４０
％の部分を照明する光は損失となる。同様に、（ｄ）で
は全表示領域の約７０％の面積しか利用しないので、３
０％の光が損失となる。

【００５６】本発明の照明装置は、これらの光損失を抑
制するために特に以下に述べる構成を備えることを特徴
とする。

【００５７】（図１）に示す構成を参照し、本発明の照
明装置は、（図４）の（ａ）と（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）、の３種類の画像表示状態に対応させて、３種類
の第１レンズアレイ１０４と第２レンズアレイ１０５の
対を備える。この場合の第１レンズアレイの構成の一例
を（図５）に示す。

【００５８】（図５）（ａ）に示す第１レンズアレイ１
０４Ｘは、（図４）の（ａ）と（ｂ）に対応させて全表
示領域を照明する場合に用いるもので、アスペクト比
５：４の第１レンズ１０９Ｘを２８個配列して構成す
る。これと組み合わせる第２レンズアレイは、同様の開
口のレンズを同様に配列して構成すればよい。もしく
は、第２レンズアレイ上に形成される発光体の実像に合
わせて適当な開口形状のレンズを組み合わせて構成して
もよい。

【００５９】（図５）（ｂ）に示す第１レンズアレイ１
０４Ｙは、（図４）の（ｃ）に対応させて、特にＸＧＡ
フォーマットの４：３アスペクトの画像が表示される場
合に用いるもので、アスペクト比４：３の第１レンズ１
０９Ｙを４７個配列して構成する。これと組み合わせる
第２レンズは、上述と同様である。

【００６０】（図５）（ｃ）に示す第２レンズアレイ１
０４Ｚは、（図４）の（ｄ）に対応させて、特に水平走
査線が７２０本の１６：９アスペクトの画像が表示され
る場合に用いるもので、アスペクト比１６：９の第１レ
ンズ１０９Ｚを４４個配列して構成する。これと組み合
わせる第２レンズは、上述と同様である。

【００６１】具体的に、例えば（図５）に示す３種類の
第１レンズアレイは、（図６）に示すように、１つの固
定治具１３１に固定して、（図１）に示す照明光学装置
の一部に配置する。固定治具１３１は、（図６）中に記
載の方向１３２に所定距離だけ可動するようにし、照明
すべき受光面での光束断面の形状に合わせて、レンズア
レイを選択して所定の光路に挿入する。これと対応する
３種類の第２レンズアレイについても同様に構成すれば
よい。

【００６２】あるいは３種類のレンズアレイは、（図
７）に示すような固定治具１３３に固定して、照明光学
装置の一部に配置しても良い。固定治具１３３は、（図
７）中に記載の重心１３４を中心に１２０度ずつ回転す
る構造とし、照明すべき光束断面の形状に合わせて、レ
ンズアレイを選択して所定の光路に挿入する。これと対
応する３種類の第２レンズアレイについても同様に構成
すればよい。

【００６３】（図６）と（図７）に示す構成について、
固定治具１３１または１３２は、必要に応じて外部から
手動で動かしても良い。好ましくは、各固定治具は、ア
クチュエータを具備し、外部から供給される切り替え信
号に応じて所定のレンズアレイに切り替えるとよい。切
り替え信号は、必要に応じて使用者が外部からスイッチ
などで供給するとよい。

【００６４】（図５）に示した３種類の第１レンズ１０
９Ｘ、１０９Ｙ、１０９Ｚは、受光面上で形成すべき光
束断面の大きさの比に一致させてその大きさを決めてい
る。すなわち、（図４）（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に斜線
で示した表示画像の大きさの比に会わせて、第１レンズ
の開口を決めている。これは以下に述べる理由から好ま
しい。

【００６５】（図１）を参照し、こうすれば、第１レン
ズアレイ１０４と第２レンズアレイ１０５の間の光路長
Ｌ１と、第２レンズアレイ１０５から受光面１０８の間
の光路長Ｌ２を、３種類のレンズアレイについて同じ光
路長にできる。第１レンズ１０９の開口と受光面上での
照明光束断面の倍率は、およそＬ２／Ｌ１で決まるの
で、これを一定として所定の照明光束断面を得ることが
できる。これにより、３種類の第１レンズアレイ１０４
と第２レンズアレイ１０５を同じ位置に配置できるの
で、各レンズアレイを切り替える構造を具備する上で都
合がよい。

【００６６】以上述べた構成は、３種類のレンズアレイ
を具備し、３種類の照明光の光束断面を得る場合につい
て説明したが、必要に応じて、２種類であっても、更に
多くの種類のレンズアレイを具備してこれらを切り替え
る構成であっても構わない。

【００６７】（実施の形態２）（図８）は、本発明の投
写型表示装置の構成の一実施の形態を示す。（図８）の
投写型表示装置は、ランプ１０１、放物面鏡１０２、Ｕ
Ｖ−ＩＲカットフィルタ１０３、３種類の第１レンズア
レイ１０４Ｘ、１０４Ｙ、１０４Ｚ、３種類の第２レン
ズアレイ１０５Ｘ、１０５Ｙ、１０５Ｚ、フィールドレ
ンズ１５１、液晶パネル１５２、投写レンズ１５３から
構成される。

【００６８】照明装置１５６は、（図１）〜（図６）を
用いて述べた上記構成に準じて構成され、フィールドレ
ンズ１５１を経て液晶パネル１５２の表示領域上に形成
される画像を照明し、投写レンズ１５３により当該画像
をスクリーン上に拡大投影する。

【００６９】液晶パネルは、水平方向に１２８０ドッ
ト、垂直方向に１０２４ドットの画素を有するもので、
ＳＸＧＡに対応した表示領域を最大で有し、（図４）に
示したように各種フォーマットの画像信号が入力されて
表示される。

【００７０】３種類の第１レンズアレイを固定する可動
治具１５４と、３種類の第２レンズアレイを固定する可
動治具１５５は、いずれも方向１５７、１５８に所定距
離だけ可動し、必要に応じて光路上に配置されるレンズ
アレイを切り替える。

【００７１】各レンズアレイは、表示される画像データ
に応じて、外部から手動で治具１５４と１５５を動かす
ことで切り替えるとよい。または、治具１５４と１５５
はアクチュエータを具備し、外部から供給される電気信
号に応じて自動的に切り替えるとなお好ましい。更に、
液晶パネル１５２に表示される画像信号のフォーマット
を自動判別し、表示される画像の大きさとアスペクト比
に応じて、レンズアレイを自動的に切り替えるとなおよ
い。

【００７２】投写レンズ１５３をズームレンズとし、上
記作用と連動させてズーム倍率を自動的に切り替える手
段を有するとなお好ましい。液晶パネル１５２上に表示
される画像サイズの大きさと、これを照明する光束断面
の大きさが切り替わるのに応じて、自動的にズーム倍率
を変化させれば、常にスクリーン上では、画面サイズの
変わらない投写画像、あるいは、予め設置されたスクリ
ーンの大きさに適切な画面サイズの投写画像を鑑賞でき
るのでよい。

【００７３】また、（図８）に示す構成において、３種
類のレンズアレイを固定して切り替える構造は、（図
７）に示す構成であってもよい。

【００７４】また、（図８）は、透過型の液晶パネルを
１枚用いる投写型表示装置についてその構成の一例を示
したが、同様の照明装置を用いれば、ライトバルブを用
いた様々な投写型表示装置に応用できる。モノクロの液
晶パネルを三原色に対応させて用いる三板式の液晶プロ
ジェクタにも応用できる。反射型の液晶パネルを用いる
構成であっても応用できる。その他、ドットマトリック
ス型のライトバルブであれば、同様の照明装置を構成
し、上述と同様の作用と効果をえることができる。

【００７５】（実施の形態３）（図９）は、本発明の照
明装置の更に他の構成の一実施の形態を示す。これは、
（図１）に示す構成の放物面鏡１０２と第１レンズアレ
イ１０４の間の光路に、前置レンズ群１８１を備えるこ
とを特徴とする。本実施の形態の照明装置は、第１レン
ズアレイ１０４と第２レンズアレイ１０５は所定の照明
領域の全域を照明する１組のみのレンズアレイを固定し
て配置し、前置レンズ群１８１を光路１７１に配置する
あるいは配置しない、あるいは２種類以上の前置レンズ
群を予め準備してこれらを選択的に光路に配置する、こ
とにより、受光面１０８上における照明光束の断面形状
と大きさを切り替える。これにより、（実施の形態１）
で説明した本発明の照明装置と同様の作用と効果を得
る。

【００７６】この場合、少なくとも第１レンズアレイ１
０４を含むレンズ群を第１レンズ群、少なくとも第２レ
ンズアレイ１０５含むレンズ群を第２レンズ群とし、
（図２）を用いて説明した作用において、第１レンズア
レイ１０４に集約して説明した機能を第１レンズ群とし
て、第２レンズアレイ１０５に集約して説明した機能を
第２レンズ群として、等価的に同様の作用を果たせば、
特にこれまで述べた２枚のレンズアレイからなる構成に
限定されるものではない。

【００７７】前置レンズ群１８１は、放物面鏡から集光
する光束に作用し、第１レンズ１０９と同数の部分光束
に分割する作用と、各部分光束の断面を所定のアスペク
ト比と大きさの断面形状に整形する作用を有すればよ
い。これにより、受光面１０８と共役の第１レンズ１０
９の開口面において、入射する部分光束の断面が所定の
形状と大きさに整形されるので、受光面１０８において
も所定の断面形状と大きさの照明光束を得ることができ
る。

【００７８】（図１０）を用いて、前置レンズ群１８１
の具体的な構成の一例を述べる。例えば、所定の厚みを
有する透明基板の両面に、入力側レンズアレイ１９１
と、出力側レンズアレイ１９２を形成して構成する。
（図１０）は視認しやすくするためにレンズアレイ１９
１と１９２を便宜上、離して書いているので、この２枚
のレンズアレイ間の距離は実際の関係を必ずしも反映し
ていない。

【００７９】入力側レンズアレイ１９１は、入力側レン
ズ１９３を第１レンズアレイ１０４と同様に配列して構
成している。入力側レンズ１９３の各々は、第１レンズ
１０９と同じ開口の正パワーの凸レンズである。これに
より、入射光束を第１レンズアレイ１０４に対応させて
複数の部分光束に分割できる。

【００８０】出力側レンズアレイ１９２は、出力側レン
ズ１９４を、第１レンズアレイ１０４と同様のピッチで
配列し構成している。出力側レンズ１９４の各々は、負
パワーの凹レンズである。

【００８１】上記構成において、入力側レンズ１９３の
曲面形状と、２枚のレンズアレイ間の光路長Ｇは、整形
すべき部分光束の断面形状とサイズから決める。入力側
レンズ１９３の開口に対して比例縮小する場合は、光軸
について回転対称の曲面形状とし、入力側レンズ１９３
の開口に対して光束断面のアスペクト比を変更する場合
は、円筒面形状あるいはアナモフィック面形状とすれば
よい。いずれの場合も、所定の光束断面に収斂した位置
の近傍に、出力側レンズアレイ１９２を配置する。

【００８２】出力側レンズ１９４の曲面形状は、出力側
レンズ１９３によって収束された部分光束がおよそ光軸
に平行に進行する光束となるように決める。入力側レン
ズの曲面形状に応じて、回転対称面、円筒面、アナモフ
ィック面などの凹面形状とすればよい。

【００８３】上記構成によれば、１つの入力側レンズ１
９３に入射する部分光束１９６は、断面形状が所定形状
に整形された部分光束１９７となって、前置レンズ群１
８１から出射する。各レンズの曲面形状と面間隔を適切
に選べば、部分光束１９７は、光軸１７１とおよそ平行
に進行する光となって、対応する第１レンズ１０９の開
口中央部に入射する。

【００８４】従って、（図１０）に示した前置レンズ群
を構成するレンズアレイ板を必要に応じて複数個用意
し、これのレンズアレイ板のいずれかを選択的に光路に
挿入する、あるいは挿入しない、といった状態を切り替
えることにより、受光面における照明光束の断面形状と
サイズを、適宜、切り替えることができる。

【００８５】（図１１）は、上記構成を、（図３）と同
様に特定の入力側レンズ１９３Ａ、出力側レンズ１９４
Ａ、第１レンズ１０９Ａ、第２レンズ１１０Ａ、補助レ
ンズ１１２、について説明した図である。第１レンズ１
０９Ａから受光面１０８に至る構成は、（図３）と同様
である。放物面鏡１０２と入力側レンズ１０９Ａの間
に、正パワーの入力側レンズ１９３Ａと、負パワーの出
力側レンズ１９４Ａを挿入することで、受光面１０８に
おける照明光束の断面形状を適切に制御できる。

【００８６】この場合、第２レンズ１１０Ａの開口近傍
には発光体１０６の実像１２０が形成されること、第１
レンズ１０９Ａの開口近傍における物体１２２の実像を
受光面１０８上に形成すること、は（図３）と同様であ
る。

【００８７】（図１１）において、第１レンズ１９４Ａ
に入射する部分光束の断面を小さくするほど、第２レン
ズ１１０Ａ上の発光体の実像１２０は大きくなる。実像
１２０が大きくなり第２レンズの開口からはみ出すと光
損失が増加する。従って、予め第２レンズ１１０の開口
の大きさに余裕を持たせて、光学系全体を構成するとよ
い。但し、この部分で多少の損失が発生しても、受光面
１０８で照明すべき領域の大きさに合わせてより明るい
照明を実現する効果は、充分に得ることができる。

【００８８】前置レンズ群を、（図１０）に示す２枚の
レンズアレイからなる構成とし、１枚の透明基板の両面
に各レンズアレイを形成すれば、部品点数が少なくす
み、光学界面も少なくてすむので、光学界面における光
損失が少なくてすむと共に、より安いコストで構成でき
る利点がある。

【００８９】（実施の形態４）（図１２）は、本発明の
投写型表示装置の構成の他の一実施の形態を示す。（図
１２）に示した投写型表示装置は、ランプ１０１、放物
面鏡１０２、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ１０３、２種類
の前置レンズ群１８１Ｘ、１８１Ｙ、第１レンズアレイ
１０４、第２レンズアレイ１０５、フィールドレンズ１
５１、液晶パネル１５２、投写レンズ１５３、から構成
される。

【００９０】照明装置２０１は、（図９）〜（図１１）
を用いて述べた上記構成に準じて構成され、フィールド
レンズ１５１を経て液晶パネル１５２の表示領域上に形
成される画像を照明し、投写レンズ１５３により当該画
像をスクリーン上に拡大投影する。

【００９１】照明装置を除く構成は、（図８）を用いて
述べた本発明の投写型表示装置の（実施の形態１）と同
様であり、（図４）に示した各種フォーマットの画像信
号が入力されて表示される。

【００９２】２種類の前置レンズ群を固定する可動治具
２０２は、方向２０３に所定距離だけ可動し、必要に応
じて光路上に、前置レンズ群が配置されない、前置レン
ズ群１８１Ｘを配置する、前置レンズ群１８１Ｙを配置
する、の３種類の状態のいずれかを選択する。

【００９３】上記状態は、表示される画像データに応じ
て、外部から手動で治具２０２を動かすことで切り替え
るとよい。または、治具２０２はアクチュエータを具備
し、外部から供給される電気信号に応じて自動的に切り
替えるとなお好ましい。

【００９４】前置レンズ群が配置されない場合、第１レ
ンズアレイ１０４と第２レンズアレイ１０５は、液晶パ
ネル１５２の表示領域全域を照明するように構成する。
従って、ＳＸＧＡフォーマットの信号が入力された場合
や、ＶＧＡ及びＮＴＳＣの信号が入力されて（図４）
（ｂ）の表示状態の場合、前置レンズ群は配置されない
ように選択される。

【００９５】これに対し、ＸＧＡフォーマットの信号が
入力されて（図４）（ｃ）の表示状態の場合、適切に構
成された前置レンズ群１８１Ｘが光路に配置される。前
置レンズ群１８１Ｘは、光束を第１レンズと同数に分割
して光束断面を整形し、液晶パネル１５２の表示領域上
には、表示される画像領域に応じて小さくなった照明光
束が照射される。これにより、液晶パネル上の画像が小
さくなっても、画像表示領域にのみ光が供給されるの
で、光損失を抑制して明るさ低下の少ない投写画像がス
クリーン上に呈示される。

【００９６】例えば水平走査線数７２０本、１６：９ア
スペクトのワイド画像が表示される場合、もしくは、水
平走査線４８０本や１０８０本の他のフォーマットのワ
イド画像が画素数変換されて、いずれの場合も（図４）
（ｄ）の表示状態の場合、このために適切に構成された
前置レンズ群１８１Ｙが光路に配置され、同様の手順
で、必要な領域のみを照明する光束が形成される。これ
により、明るさ低下の少ない画像が呈示される。

【００９７】（実施の形態５）（図１３）は、本発明の
投写型表示装置の構成の更に他の一実施の形態を示す。

【００９８】（図１３）に示した投写型表示装置は、
（実施の形態４）の（図１２）で示した投写型表示装置
の構成に、画像信号判別回路２５１と、前置レンズ群の
可動治具２０２を移動させる駆動装置２５２を付加した
ものである。また、投写レンズ１５３として電動のズー
ムレンズを用いる。

【００９９】投写レンズ１５３は、例えば対角長が１０
０インチでアスペクト比が１６：９のスクリーンに画像
を投影する場合、５：４ないしは４：３のアスペクト比
の画像が液晶パネル１５２の全域またはその一部に表示
される場合、ワイドアスペクトのスクリーンの中央部
に、投写画像の垂直方向の有効長と、スクリーン有効領
域の垂直方向の有効長を一致させるように、そのズーム
倍率が選択される。１６：９アスペクトの画像が表示さ
れる場合、スクリーンの全域に、特に投写画像の水平方
向の有効長と、スクリーン有効領域の水平方向の有効長
を一致させるように、そのズーム倍率が選択される。

【０１００】（図１３）において、画像信号判別回路２
５１は、入力される画像信号のフォーマットを判別す
る、例えば、液晶パネル１５２上の表示状態が（図４）
の（ａ）〜（ｄ）のいずれであるかを判別し、適切な制
御信号を、駆動装置２５２に送出する。駆動装置２５２
は、制御信号を受けて、前置レンズ群１８１を光路に挿
入しない、もしくは、前置レンズ群１８１Ｘを挿入す
る、１８１Ｙを挿入する、のいずれかの状態を選択す
る。

【０１０１】画像信号判別回路２５１は、同様に電動ズ
ームの投写レンズ１５３にも制御信号を送出し、投写レ
ンズ１５３は、表示される画像の大きさとアスペクト比
に応じて適切にズーム倍率を選択し、自動的に投写画像
の大きさを補正する。

【０１０２】上記構成に依れば、本発明の照明装置の作
用により、液晶パネル１５２上に表示される画像のサイ
ズとアスペクト比が変わっても、スクリーン上での明る
さ低下を自動的に抑制できると同時に、この場合に、常
に煩わしい操作を必要とせず、スクリーン上で適切な大
きさの投写画像を鑑賞できるので、大きな効果がある。

【０１０３】また、（図１２）及び（図１３）は、透過
型の液晶パネルを１枚用いる投写型表示装置についてそ
の構成の一例を示したが、本発明の効果は、特に上記構
成に限定されない。同様の照明装置を用いれば、ライト
バルブを用いた様々な投写型表示装置に応用できる。ド
ットマトリックス型のライトバルブであれば、同様の照
明装置と投写型表示装置を構成し、上述と同様の作用と
効果を得ることができる。

【０１０４】

【発明の効果】本発明の照明手段ないし照明装置は、受
光面上における照明光束の断面形状とサイズを、予め決
められた少なくとも２種類以上のいずれかに、簡便に切
り替えることができる。この時、照明光束を切り替えて
も、予め規定された受光面を通過する光束量は、照明領
域の大きさに依らずあまり変化しない。

【０１０５】従って、本発明の照明手段ないし照明装置
を用いて投写型表示装置を構成すれば、表示サイズやア
スペクト比の異なる画像をライトバルブ上に表示して
も、照明光束を切り替えて有効な画像の表示領域のみを
選択的に照明できる。ライトバルブ上で表示される画像
のサイズが小さい場合でも、ライトバルブの全域に画像
を表示する場合と比較してあまり光量の低下を生じない
ので、常に明るい投写画像を呈示できる。

【０１０６】投写型表示装置において表示される少なく
とも数種類の画像フォーマットについて、常に原画像の
１画素とライトバルブの１画素を対応させて表示し、こ
の時の有効な画像表示領域のみを選択的に照明するよう
に照明光束を供給すれば、画像品位の劣化が少なく、明
るさの変動もなく、特に高価で回路規模の大きいスキャ
ンコンバータを必要とせずに、明るく高品位な画像を常
にスクリーン上に呈示できるので、極めて大きな効果を
得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明装置の一実施の形態を示す略構成
図

【図２】本発明の照明装置の作用を説明する略模式図

【図３】本発明の照明装置の作用を説明する略線図

【図４】液晶パネルの表示状態の一例をしめす略模式図

【図５】第１レンズアレイの構成の一例を示す略構成図

【図６】第１レンズアレイと固定治具の構成の一例を示
す略構成図

【図７】第１レンズアレイと固定治具の他の構成の一例
を示す略構成図

【図８】本発明の投写型表示装置の一実施の形態を示す
略構成図

【図９】本発明の照明装置の他の一実施の形態を示す略
構成図

【図１０】前置レンズ群の構成の一例を示す略模式図

【図１１】本発明の照明装置の作用を説明する略線図

【図１２】本発明の投写型表示装置の他の一実施の形態
を示す略構成図

【図１３】本発明の投写型表示装置の更に他の一実施の
形態を示す略構成図

【図１４】従来の投写型表示装置の一実施の形態を示す
略構成図

【符号の説明】

１０１ランプ１０２放物面鏡１０３ＵＶ−ＩＲカットフィルタ１０４，１０４Ｘ，１０４Ｙ，１０４Ｚ第１レンズア
レイ１０５，１０５Ｘ，１０５Ｙ，１０５Ｚ第２レンズア
レイ１０６発光体１０８受光面１０９，１０９Ｘ，１０９Ｙ，１０９Ｚ第１レンズ１１０第２レンズ１５１フィールドレンズ１５２液晶パネル１５３投写レンズ１５４，１５５，２０２固定治具１８１前置レンズ群１９１入力側レンズアレイ１９２出力側レンズアレイ１９３入力側レンズ１９４出力側レンズ２５１映像信号判別回路２５２駆動装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め規定された領域を選択的に照明する
照明手段であって、光源と、複数の第１レンズを配列し
てなる少なくとも２種類の第１レンズアレイと、複数の
第２レンズを配列してなる少なくとも２種類の第２レン
ズアレイと、前記少なくとも２種類のレンズアレイのう
ち１対の前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイ
を選択的に光路に配置する手段とを備え、前記第１レン
ズアレイは前記光源から入射する光束を分割して所定の
断面形状を有する複数の部分光束を形成すると共に前記
第１レンズの各々は対応する前記第２レンズの開口上に
前記部分光束を収斂せしめ、前記第２レンズの各々は対
応する前記第１レンズの各開口と照明される前記規定領
域を略共役とせしめ、前記第１レンズアレイによって分
割された各部分光束の断面を前記規定領域に重畳形態で
導いて照明すると共に、前記少なくとも２種類の第１レ
ンズアレイと前記第２レンズアレイの対のいずれかを前
記手段により選択的に切り替えて光路に配置することに
より前記規定領域における照明範囲を切り替えることを
特徴とする照明手段。
【請求項２】予め規定された領域を選択的に照明する
照明装置であって、光源と、複数の第１レンズを配列し
てなる少なくとも２種類の第１レンズアレイと、複数の
第２レンズを配列してなる少なくとも２種類の第２レン
ズアレイと、前記少なくとも２種類のレンズアレイのう
ち１対の前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイ
を選択的に光路に配置する手段とを備え、前記第１レン
ズアレイは前記光源から入射する光束を分割して所定の
断面形状を有する複数の部分光束を形成すると共に前記
第１レンズの各々は対応する前記第２レンズの開口上に
前記部分光束を収斂せしめ、前記第２レンズの各々は対
応する前記第１レンズの各開口と照明される前記規定領
域を略共役とせしめ、前記第１レンズアレイによって分
割された各部分光束の断面を前記規定領域に重畳形態で
導いて照明すると共に、前記少なくとも２種類の第１レ
ンズアレイと前記第２レンズアレイの対のいずれかを前
記手段により選択的に切り替えて光路に配置することに
より前記規定領域における照明範囲を切り替えることを
特徴とする照明装置。
【請求項３】光源と、複数の第１レンズを配列してな
る少なくとも２種類の第１レンズアレイと、複数の第２
レンズを配列してなる少なくとも２種類の第２レンズア
レイと、前記少なくとも２種類のレンズアレイのうち１
対の前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイを選
択的に光路に配置する手段と、空間的に光を変調して光
学像を形成するライトバルブと、前記光学像をスクリー
ン上に投影する投写レンズとを備え、前記第１レンズア
レイは前記光源から入射する光束を分割して所定の断面
形状を有する複数の部分光束を形成すると共に前記第１
レンズの各々は対応する前記第２レンズの開口上に前記
部分光束を収斂せしめ、前記第２レンズの各々は対応す
る前記第１レンズの各開口と前記ライトバルブの表示領
域を略共役とせしめ、前記第１レンズアレイによって分
割された各部分光束の断面を前記表示領域に重畳形態で
導いて照明すると共に、前記少なくとも２種類の第１レ
ンズアレイと前記第２レンズアレイの対のいずれかを前
記手段により選択的に切り替えて光路に配置することに
より前記表示領域における照明範囲を切り替えることを
特徴とする投写型表示装置。
【請求項４】ライトバルブ上に表示される光学像の大
きさ及びアスペクト比に応じて、少なくとも２種類の第
１レンズアレイと第２レンズアレイの対のいずれかを自
動的に切り替える手段を備えたことを特徴とする請求項
３記載の投写型表示装置。
【請求項５】投写レンズはズームレンズであり、ライ
トバルブ上に表示される光学像の大きさ及びアスペクト
比に応じて、前記投写レンズは適切なズーム倍率を自動
的に選択し、予め定められた大きさとアスペクト比のス
クリーンに適切な倍率でライトバルブ上の光学像を投影
することを特徴とする請求項３記載の投写型表示装置。
【請求項６】予め規定された領域を選択的に照明する
照明手段であって、光源と、前記光源の放射する光が入
射する前置レンズ群と、前記前置レンズ群から出射する
光が入射する第１レンズ群と、前記第１レンズ群から出
射する光が入射する第２レンズ群とを備え、前記前置レ
ンズ群は、前記前置レンズ群に入射する光束を複数の部
分光束に分割する手段と、分割後の各部分光束の断面を
任意の形状に整形する光束整形手段とを備え、前記第１
レンズ群は複数の第１レンズを配列してなる第１レンズ
アレイを備え、前記第２レンズ群は複数の第２レンズを
配列してなる第２レンズアレイを備え、前記第１レンズ
の各々は対応する前記第２レンズの開口上に当該レンズ
に入射する前記部分光束を収斂せしめ、前記第２レンズ
の各々は対応する前記第１レンズの各開口と照明される
前記規定領域を略共役とせしめ、前記前置レンズ群によ
って任意形状に整形された各部分光束の断面を前記規定
領域に重畳形態で導いて照明することを特徴とする照明
手段。
【請求項７】照明すべき規定領域の形状に応じて、前
置レンズ群を選択的に光路に付加する手段を備えたこと
を特徴とする請求項６記載の照明手段。
【請求項８】前置レンズ群は、複数の入力側レンズを
配列してなる入力側レンズアレイと、複数の出力側レン
ズを配列してなる出力側レンズアレイとを備え、前記入
力側レンズアレイは入射光束を複数の部分光束に分割す
ると共に当該部分光束を必要な光束断面形状に収斂せし
め、前記出力側レンズアレイは、前記部分光束の整形さ
れた断面近傍に配置されて当該部分光束の各々を略平行
に進行せしめて対応する第１レンズに導くことを特徴と
する請求項６記載の照明手段。
【請求項９】予め規定された領域を選択的に照明する
照明装置であって、光源と、前記光源の放射する光が入
射する前置レンズ群と、前記前置レンズ群から出射する
光が入射する第１レンズ群と、前記第１レンズ群から出
射する光が入射する第２レンズ群とを備え、前記前置レ
ンズ群は、複数の入力側レンズを配列してなる入力側レ
ンズアレイと、複数の出力側レンズを配列してなる出力
側レンズアレイとを備え、前記第１レンズ群は複数の第
１レンズを配列してなる第１レンズアレイを備え、前記
第２レンズ群は複数の第２レンズを配列してなる第２レ
ンズアレイを備え、前記入力側レンズアレイは入射光束
を複数の部分光束に分割すると共に当該部分光束を任意
の光束断面形状に収斂せしめ、前記出力側レンズアレイ
は、前記部分光束の整形された断面近傍に配置されて当
該部分光束の各々を略平行に進行せしめて対応する前記
第１レンズに導き、前記第１レンズの各々は対応する前
記第２レンズの開口上に前記部分光束を収斂せしめ、前
記第２レンズの各々は対応する前記第１レンズの各開口
と照明される前記規定領域を略共役とせしめ、前記前置
レンズ群によって任意形状に整形された各部分光束の断
面を前記規定領域に重畳形態で導いて照明することを特
徴とする照明装置。
【請求項１０】照明すべき規定された領域の形状に応
じて、予め用意された前置レンズ群を選択的に付加する
手段を備えたことを特徴とする請求項９記載の照明装
置。
【請求項１１】光源と、前記光源の放射する光が入射
する前置レンズ群と、前記前置レンズ群から出射する光
が入射する第１レンズ群と、前記第１レンズ群から出射
する光が入射する第２レンズ群と、空間的に光を変調し
て光学像を形成するライトバルブと、前記光学像をスク
リーン上に投影する投写レンズとを備え、前記前置レン
ズ群は、複数の入力側レンズを配列してなる入力側レン
ズアレイと、複数の出力側レンズを配列してなる出力側
レンズアレイとを備え、前記第１レンズ群は複数の第１
レンズを配列してなる第１レンズアレイを備え、前記第
２レンズ群は複数の第２レンズを配列してなる第２レン
ズアレイを備え、前記入力側レンズアレイは入射光束を
複数の部分光束に分割すると共に当該部分光束を任意の
光束断面形状に収斂せしめ、前記出力側レンズアレイ
は、前記部分光束の整形された断面近傍に配置されて当
該部分光束の各々を略平行に進行せしめて対応する前記
第１レンズに導き、前記第１レンズの各々は対応する前
記第２レンズの開口上に前記部分光束を収斂せしめ、前
記第２レンズの各々は対応する前記第１レンズの各開口
と前記ライトバルブの表示領域を略共役とせしめ、前記
前置レンズ群により前記ライトバルブ上に表示される光
学像に応じた任意形状に整形された各部分光束の断面を
前記ライトバルブ上に重畳形態で導いて照明することを
特徴とする投写型表示装置。
【請求項１２】ライトバルブ上に表示される光学像の
有効な大きさとアスペクト比に応じて、前置レンズ群を
選択的に光路に付加する手段を備えたことを特徴とする
請求項１１記載の投写型表示装置。
【請求項１３】光源と、前記光源から出射する光が入
射する第１レンズ群と、前記第１レンズ群から出射する
光が入射する第２レンズ群と、空間的に光を変調して光
学像を形成するライトバルブと、前記光学像をスクリー
ン上に投影する投写レンズと、前記光源と前記第１レン
ズ群の間の光路に選択的に挿入される少なくとも１つの
前置レンズ群と、前記前置レンズ群を前記光路に選択的
に配置する駆動手段と、前記ライトバルブに入力される
画像信号のフォーマットを判別する画像信号判別手段を
備え、前記前置レンズ群は、複数の入力側レンズを配列
してなる入力側レンズアレイと、複数の出力側レンズを
配列してなる出力側レンズアレイとを備え、前記第１レ
ンズ群は複数の第１レンズを配列してなる第１レンズア
レイを備え、前記第２レンズ群は複数の第２レンズを配
列してなる第２レンズアレイを備え、前記入力側レンズ
アレイは入射光束を複数の部分光束に分割すると共に当
該部分光束を任意の光束断面形状に収斂せしめ、前記出
力側レンズアレイは、前記部分光束の整形された断面近
傍に配置されて当該部分光束の各々を略平行に進行せし
めて対応する前記第１レンズに導き、前記第１レンズの
各々は対応する前記第２レンズの開口上に前記部分光束
を収斂せしめ、前記第２レンズの各々は対応する前記第
１レンズの各開口と前記ライトバルブの表示領域を略共
役とせしめ、前記画像信号判別手段は前記ライトバルブ
に表示される光学像の大きさとアスペクト比を検出して
適切な制御信号を前記駆動手段に送り、前記駆動手段は
前記制御信号に応じて適切な前記前置レンズ群を選択的
に光路に挿入あるいは未挿入とし、前記ライトバルブ上
に表示される光学像に応じて適切な前記部分光束の断面
を前記ライトバルブ上に重畳形態で導いて照明すること
を特徴とする投写型表示装置。
【請求項１４】投写レンズはズームレンズであり、画
像信号判別手段の送出する制御信号に応じて前記投写レ
ンズは適切なズーム倍率を自動で選択し、予め定められ
た大きさとアスペクト比のスクリーンに適切な倍率でラ
イトバルブ上の光学像を投影することを特徴とする請求
項１３記載の投写型表示装置。