JP2000250136A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の光源を用いて、投写画像の明るさを増
す投写型表示装置を提供する。 【解決手段】 複数の発光体１１Ａおよび１２Ａと、各
発光体に対応して設けられる反射鏡手段１１Ｂおよび１
２Ｂとからなる光源手段１、光源手段１から出射される
複数の略平行光束８１および８２を偏向ならびに集光し
て光ミキシングロッドである柱状光学素子３に導く光束
合成手段２を備え、柱状光学素子３はその出射端面にお
いて面内強度分布がほぼ均一な面発光体を形成する。面
発光体から出射した光は、柱状光学素子３の出射端面と
ライトバルブを共役な結像関係とする光伝達手段４によ
りライトバルブに導かれ、これを均一に照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ライトバルブ上に
形成される光学像を投写レンズによりスクリーン上に拡
大投写する投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大画面の画像表示装置として投写
型表示装置が注目されている。小型で高精細・高輝度の
ＣＲＴを用いたＣＲＴ投写型表示装置、液晶パネルを用
いた液晶投写型表示装置、ＤＭＤ（Digital Micromirro
r Device）を用いたＤＭＤ投写型表示装置等が製品化さ
れている。これらの投写型表示装置は小形・軽量化され
てビジネス・教育用途だけでなく一般家庭にも容易に導
入できるようになってきた一方で、複数枚のスクリーン
を縦横に配置した大画面マルチスクリーンを介して同時
に多人数の観察者に画像を提供する公共表示やコントロ
ールパネル等の用途も広がっている。

【０００３】以上のような投写型表示装置は大画面を比
較的容易に得ることができると共に、近年では光源に用
いられる高出力ランプの点光源化や画像を表示するライ
トバルブを効率よく照明する技術が進歩したことによ
り、光源から発した光のパワーがスクリーンに到達する
割合、すなわち光の利用効率が１０％を超えるものが実
現可能となっている。そこで画面の高輝度化だけでな
く、投写画面の明るさ均一性の向上が重要な課題となっ
てきた。特に複数の投写型表示装置からの投写画面を縦
横に配置するマルチ投写型表示装置においては、隣接す
るスクリーン間の継目を目立たなくさせるためにユニフ
ォミティ向上の要求は極めて厳しいものとなる。

【０００４】投写画面のユニフォミティを向上させた投
写型表示装置として図２５に従来の投写型表示装置の例
を示す。この装置は、米国特許第５，６３４，７０４号
に開示されているもので、一般的には光ミキシングロッ
ドに代表される柱状光学素子によってライトバルブの照
明均一性ならびに投写画像の明るさのユニフォミティを
向上させた発明である。図にはカラー表示の為に光源の
光をダイクロイックミラーでＲＧＢ３色の成分に分離し
た後、それぞれの色光光路中に３枚のライトバルブを配
置した３板式の構成を示している。

【０００５】図２５において、１１０は光源ランプ、１
１１は反射鏡、３０１は柱状光学素子、４０１はレンズ
手段、５０１、５０２、５０３はそれぞれＲ用、Ｇ用、
Ｂ用のライトバルブ、６０１は投写レンズである。以
下、簡単のためにＧ用のライトバルブ５０２で説明す
る。光源１１０から発生した光は反射鏡１１１で集光さ
れ、集光点近傍に配置された柱状光学素子３０１に入射
される。光はガラス／空気の界面で複数回の全反射をく
り返しながら柱状光学素子３０１内を伝播し、出射端面
において明るさの均一性が高い発光面を再構成する。柱
状光学素子３０１の断面形状をライトバルブ５０２と相
似な形状とすること、かつレンズ手段４０１が柱状光学
素子３０１の出射端面に形成される発光面と共役な光学
像を所定の倍率でライトバルブ５０２近傍に形成するこ
とでライトバルブ５０２の照明均一性を効率よく向上さ
せることができる。なお、他の構成要素については米国
特許第５，６３４，７０４号を参照されたい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、以上に説明した
ような柱状光学素子を用いた投写型表示装置の場合、複
数の光源による投写画面の高輝度化を実現することは困
難であった。柱状光学素子の開口は複数の光源を並列し
て配置させるには小さ過ぎる為、各光源の集光点を入射
端面上で一致させることは困難である。一方、複数の光
源を互いに角度を付けて配置し各光源の集光点を入射端
面上で一致させた場合は、柱状光学素子を出射する照明
光の角度範囲が増大するため、結局ライトバルブの照明
に寄与しない角度成分を持つ光が増加し光利用効率は低
減するという問題がある。以上のように、柱状光学素子
を用いた複数光源による投写型表示装置の実現が投写画
像の高輝度化とユニフォミティ向上を両立する上で大き
な課題であった。

【０００７】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決し、光源光の光利用効率を向上させ、投写画像の
高輝度化と明るさの均一性向上を両立することができ
る、複数の光源を用いた投写型表示装置を提供すること
を目的としている。具体的には複数光源からの光を効率
よく合成し、出射端面において均一照明源を形成する柱
状光学素子に効率よく光源光を伝達することができる光
束合成手段を提供すること、またこの光束合成手段と柱
状光学素子を用いた投写型表示装置を提供することが課
題である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る投写型表
示装置は、発光体と、該発光体に対応して設けられ、前
記発光体からの光を集光して略平行光束として出射する
集光手段とからなる複数の光源を備えた光源手段と、該
光源手段の複数の光源から出射される略平行光束が入射
され、これらを合成して出射する光束合成手段と、該光
束合成手段からの出射光束が入射され、光強度がほぼ均
一な出射面を形成する柱状光学素子と、該柱状光学素子
の出射面の光を伝達して所定位置に所定大きさの光強度
がほぼ均一な照明光面を形成する光伝達手段と、前記照
明光面からの照明光を受けて、表示面上に画像情報を光
学像として形成するライトバルブと、前記光学像を拡大
投写する投写レンズ手段とを備えた投写型表示装置であ
って、前記光束合成手段は、前記複数の光源から出射さ
れる略平行光束を入射させる光入射面と、前記複数の光
源から出射される略平行光束の各々の方位軸とほぼ平行
な回転軸を持つ回転放物面からなる反射面と、該反射面
にて反射された集光光束を出射する出射面を有すると共
に、前記回転放物面の焦点位置近傍に前記複数の光源の
各発光体の第１の像を形成し、前記柱状光学素子は、前
記各発光体の第１の像近傍に入射面が位置するように配
置され、前記光伝達手段は前記柱状光学素子の出射面に
形成される発光面と前記ライトバルフの表示面をほぼ共
役な関係とし、前記出射面から前記投写レンズの入射瞳
に至る光路中に前記発光体の第２の像を形成し、該第２
の像と前記入射瞳をおよそ共役の関係とすることを特徴
とするものである。

【０００９】また、この発明に係る投写型表示装置の光
源手段は、各々の方位軸が該光源手段の前方で交差する
ように対向して配置される２つの光源からなり、光束合
成手段は、回転放物面の頂点を含み、かつその回転軸に
垂直ではない平面により前記回転放物面から切り取られ
た閉曲面が、前記平面に関して面対称となるように向い
合わされてなる第１の光学素子と、前記方位軸に垂直な
平面からなる光入射面と、曲面からなる光出射面を有す
る２つの第２の光学素子とから構成され、前記略平行光
束は、直後の前記第２の光学素子を透過したのち前記閉
曲面の一方を透過して前記第１の光学素子へ入射し、も
う一方の前記閉曲面の空気界面にて全反射されること特
徴とするものである。

【００１０】また、この発明に係る投写型表示装置の光
源手段は、各々の方位軸がほぼ平行でかつ出射方向が同
じ側となるように隣接して配置される複数の光源からな
り、光束合成手段は、前記方位軸に垂直な一つの光入射
面と、回転放物面の頂点を含み、かつその回転軸に垂直
ではない平面により前記回転放物面から切り取られた閉
曲面からなる一つの光反射面と、該光反射面にて反射さ
れた集光光束を出射する一つの光出射面からなり、前記
光源手段から出射される略平行光束は、前記光入射面か
ら入射したのち前記閉曲面の空気界面にて全反射される
こと特徴とするものである。

【００１１】また、この発明に係る投写型表示装置の光
源手段は、各々の方位軸がほぼ平行でかつ出射方向が同
じ側となるように隣接して配置される複数の光源からな
る異なる２つの光源群で構成され、各光源群はその前方
で前記方位軸が交差するように対向して配置されること
特徴とするものである。

【００１２】また、この発明に係る投写型表示装置の光
束合成手段は、その第２の光学素子の出射面が第１の光
学素子の入射面とほぼ同じ面形状の曲面であり、かつ両
光学素子が微小間隔を隔てて配置されることを特徴とす
るものである。

【００１３】また、この発明に係る投写型表示装置の光
束合成手段は、その出射面が回転放物面の焦点位置を中
心とする球面からなることを特徴とするものであるめ。

【００１４】また、この発明に係る投写型表示装置の光
束合成手段は、その出射面が回転放物面の焦点位置を中
心とする円弧を該円弧が含まれる平面に垂直な直線に沿
って延伸させた曲面からなることを特徴とするものであ
る。

【００１５】また、この発明に係る投写型表示装置の光
束合成手段は、その出射面が非球面からなることを特徴
とするものである。

【００１６】また、この発明に係る投写型表示装置の光
束合成手段は、その出射面が平面で構成され、かつ前記
光束合成手段から柱状光学素子に至る光路中に補助的な
レンズ手段が配置されることを特徴とするものである。

【００１７】また、この発明に係る投写型表示装置の光
束合成手段は、柱状光学素子の入射端面近傍に長円形状
に偏平した発光体の像を形成することを特徴とするもの
である。

【００１８】また、この発明に係る投写型表示装置の集
光手段は、凹面鏡を備え、該凹面鏡は回転放物面を近似
してなる反射面を有すると共に、前記回転放物面の焦点
距離をF１、前記光束合成手段の反射面を構成する前記
回転放物面の焦点距離をF２とするとき、 １．５＜F２／F１＜５．０ なる関係を有することを特徴とするものである。

【００１９】また、この発明に係る投写型表示装置の光
源手段は、少なくとも２つ以上の発光体と、該発光体か
らの光を集光し略平行光束を出射する発光体と同数の集
光手段と、該集光手段側に頂点を向け前記略平行光束を
光軸方向に偏向させる錐体状の入射面、ならびに該集光
手段側に頂点を向け光軸方向に偏向された前記略平行光
束を再び光軸に平行な方向に偏向させる錐体状の出射面
を有する光屈折素子からなることを特徴とするものであ
る。

【００２０】また、この発明に係る投写型表示装置の柱
状光学素子は、出射端面が矩形であり、該出射端面の形
状がライトバルブの表示面の輪郭形状と相似形状である
ことを特徴とするものである。

【００２１】また、この発明に係る投写型表示装置の柱
状光学素子は、出射端面形状が異なる複数の柱状光学素
子からなり、ライトバルブ表示面上の画像表示領域に応
じて前記柱状光学素子が切り替えられ、光路中の所定位
置に配置されることを特徴とするものである。

【００２２】また、この発明に係る投写型表示装置の光
伝達手段は、柱状光学素子から出射した光束を略平行化
し、発光体の第２の像を形成する正のパワーを有する少
なくとも１枚のレンズ手段からなる第１のレンズ群と、
前記柱状光学素子の出射面に形成される発光面と表示面
をほぼ共役な関係とし、かつ前記発光体の第２の像と前
記入射瞳をおよそ共役の関係とする少なくとも１枚のレ
ンズ手段からなる第２のレンズ群とを含む、少なくとも
２つのレンズ群を備えることを特徴とするものである。

【００２３】また、この発明に係る投写型表示装置の光
伝達手段の第２のレンズ群は、前記柱状光学素子の出射
端面側から順に負のパワーを持つ少なくとも１枚のレン
ズ手段と正のパワーを持つ少なくとも１枚のレンズ手段
が配置されて構成されるレトロフォーカスレンズ系を含
むことを特徴とするものである。

【００２４】また、この発明に係る投写型表示装置の複
数の発光体は、異なる分光放射特性を有する複数種類の
発光体によって構成され、該複数の発光体を同時に発光
させることにより互いの分光放射特性を相補的に利用す
ることを特徴とするものである。

【００２５】また、この発明に係る投写型表示装置の複
数の発光体は、異なる分光放射特性を有する複数種類の
発光体によって構成され、該複数種類の発光体を選択的
に発光させることを特徴とするものである。

【００２６】また、この発明に係る投写型表示装置の複
数の発光体は、同種の発光体によって構成され、該複数
の発光体を順次連続的に点灯することを特徴とするもの
である。

【００２７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図面に基づいて本
発明の一実施の形態を説明する。図１は、実施の形態１
に係る投写型表示装置の構成を示す概略図である。図に
おいて、１は光源手段、１１は光源手段１を構成する第
１の光源であり、第１の発光体１１Ａと第１の放物面鏡
１１Ｂによって略平行光束８１を放射する。また、１２
は第２の光源であり、第１の光源１１と同様に第２の発
光体１２Ａと第２の放物面鏡１２Ｂから構成されており
略平行光束８２を放射する。また、それぞれの略平行光
束８１、８２が出射する方向を方位軸７１、７２として
示している。２は光束合成手段であり、緩やかな曲面か
らなる２つの光入射面を持つ第１の光学素子２０と、こ
れら光入射面にほぼ密着されて配置される２つの第２の
光学素子２１、２２から構成されている。

【００２８】第２の光学素子２１、２２の光入射面２１
A、２２Aは、対応する光源からの入射光が略垂直に入射
する平面として構成されている。さらに、第1の光学素
子２０の光出射面２０Cは、光軸７に垂直な平面であ
る。また、３は一対の光入射端面と出射端面を持つ柱状
光学素子、４は複数種類のレンズ手段から構成される光
伝達手段であり、柱状光学素子３からの発散光束を略平
行化する第1のレンズ系４１と、透過型のライトバルブ
５へ向かって照明光束を収束させる第2のレンズ系４２
と、ライトバルブ５を照明する光束を投写レンズ６の入
射瞳６０に効率よく導く第3のレンズ系４３で構成され
ている。透過型ライトバルブ５上に形成される画像情報
等は投写レンズ６によって拡大され図示しないスクリー
ン上に表示される。

【００２９】まず、光束合成手段２の作用について詳し
く説明する。図２は光源手段１の第１の光源１１と第１
の光学素子２０と第２の光学素子２１からなる光束合成
手段２を示しており、第２の光源１２ならびにもう一方
の第２の光学素子２２は図面の簡略化の為に図示を省略
した。図において、第１の光学素子２０は点Ｐを焦点と
する回転放物面２０Ｄの一部からなる緩やかな曲面２０
Ａと、同じく点Ｐを焦点とし放物面２０Ｄと同じ焦点距
離を持つ図示しない回転放物面の一部からなる緩やかな
曲面２０Ｂが向かい合う形で構成され、上面２０Ｆ、底
面２０Ｇ、光出射面２０Ｃを加えた５面体を形成してい
る。

【００３０】一方、第２の光学素子２１は曲面２０Ｂと
ほぼ同じ面形状からなる曲面と、第１の発光体１１Ａの
発光中心から放射され、第１の放物面鏡１１Ｂで略平行
化された光線がほぼ垂直に入射するように構成された平
面が向かい合う形で形成する、およそ楔型の形状を持っ
た５面体を形成している。第１の光学素子２０と第２の
光学素子２１は曲面２０Ｂの一部を共有する形で密着さ
れ、僅かな空気間隔を設けて配置されている。また、Ｐ
１は第１の光源１１の方位軸７１と曲面２０Ａの交点
を、Ｐ２は図示を省略した第２の光源１２の方位軸７２
と曲面２０Ｂの交点を示している。第１の光源１１と図
示しない第２の光源１２は共通の平面内に配置され、こ
のため２つの方位軸７１、７２、ならびに点Ｐ、Ｐ１、
Ｐ２は全て同一平面内に含まれている。

【００３１】さらに、第１の光学素子２０の立体形状を
具体的に形成する手順を図３により説明する。図におい
て７３は回転放物面２０Ｄの回転軸である。その他の符
号は図２と同様であるので説明を省略する。まず、放物
面鏡１１Ｂの方位軸７１と平行な回転軸７３を持つ回転
放物面２０Ｄを考える。なお、回転軸と方位軸は共通の
直線を表す類似語であり、ここでは回転放物面２０Ｄの
焦点Ｐに発光体は配置されないので回転軸７３とする。
また、回転放物面２０Ｄは放物面鏡１１Ｂより大きな開
口を持つよう図のように配置する。次にその回転軸７３
に垂直ではない平面、ここでは光軸７を含み、図面に垂
直な平面７Ｓを想定する。この平面７Ｓによれば、回転
放物面２０Ｄより図中点Ａから点Ｂの範囲で示される閉
曲面（図中斜線部）を切り取ることができる。この閉曲
面を、平面７Ｓに関して面対称となるように向い合わせ
ると、およそ二枚貝のような外形形状を有する立体を形
成することができる。この立体形状が第１の光学素子２
０の母体となるものである。さらに、平面２０Ｃにより
光が出射する面を形成すれば第１の光学素子２０が形成
される。

【００３２】なお、光学素子２０は透明な硝子材料、あ
るいはこれに準ずる光学特性を示すプラスチック等の材
料で構成されている。また、第１の光学素子２０と第２
の光学素子２１、２２は光学作用面以外の面を用いて接
続され、光束合成手段２として一体化されるのが好適で
ある。具体的な接続方法としては別部材を介した接着が
可能であるが、機構構造部品を用いて保持し一体化する
ことも可能である。いずれにしても光学作用面ではない
平面を図２に示す上面２０Ｆ、２１Ｆと底面２０Ｇ、２
１Ｇのように設けることは一体化と正確な配置に有効で
ある。なお、光学作用面は光学研磨等により所望の面精
度を確保し、透過率の低下を回避することが重要であ
り、逆にそれ以外の面においては、例えばすりガラスの
ような細かな凹凸が生じるような処理や黒色塗装を施す
ことにより、不要光の散光による迷光の低減が期待でき
る。

【００３３】第１の光源１１は方位軸７１と回転放物面
２０Ｄの回転軸がほぼ平行となるように配置されてお
り、このため第１の光源１１からの略平行光束は第２の
光学素子２１の入射平面および出射曲面と、第１の光学
素子２０の曲面２０Ｂにおいてはほとんど屈折作用を受
けず、略平行光束のまま第１の光学素子２０内部に進行
し、曲面２０Ａにおいて全反射されるとともに点Ｐに向
かうように偏向され集光される。光束合成手段２は方位
軸７１、７２、ならびに点Ｐ、Ｐ１、Ｐ２を含む平面に
垂直、かつ光軸７を含む平面に関して対称であるため、
上記集光作用は第２の光源１２からの略平行光束に対し
ても同様に生じる。こうして集光された２つの光源から
の光束は所定の角度で点Ｐに向かい合成される。

【００３４】ここでさらに、図４により光源と光束合成
手段の光学作用面の関係について説明する。まず、焦点
距離Ｆ１を有する放物面鏡１１Ｂの焦点位置に実効長Ｌ
１の発光体１１Ａが配置され、方位軸７１に沿った方向
に略平行光束を出射している。実際には発光体１１Ａか
ら方位軸７１を挟んで下側にも光は出射されるがここで
は図示しない。略平行光束のうち発光体１１Ａの中心か
ら発する光線を実線で、発光体１１Ａの両端部から発す
る光線を破線ならびに一点破線で示し、それぞれの光線
が集光される様子を示している。

【００３５】これらの光線群は第２の光学素子の入射面
２１Ａと第１の光学素子の曲面２０Ｂを通過し、反対側
の曲面２０Ａにて全反射作用を受けた後、放物面２０
Ｄ、２０Ｅの共通の焦点Ｐ付近で集光し、第１の発光体
１１Ａの光学像を形成する。これは回転放物面２０Ｄの
回転軸が第１の光源１１の方位軸７１とほぼ平行に配置
されることによるものである。これらの光線群の集光角
度は図中の角度θで表すことができる。また、第１の発
光体１１Ａから下側に発する光線群も同様の反射作用を
受け点Ｐに向かって集光されるため、第１の光源１１か
ら発せられた光が点Ｐ近傍に集光される角度をおよそ決
定することができる。さらに実際には、出射面２０Ｃが
平面であればこれを通過する際に多くの光線が屈折作用
を受け、点Ｐ近傍に集光される光線群のうち最外角光線
がなす角度は大きくなる。一方で光学像の実効的な大き
さは小さくなるため、集光点近傍に配置する柱状光学素
子の入射開口を通過する光線が増加する。

【００３６】以上のように、光束の収束角度と発光体の
実像の大きさとの関係は光の利用効率に大きく影響を及
ぼすため、後段の光学システムの構成によっては出射面
２０Ｃを点Ｐが中心となる球面や、焦点を中心とする円
弧を該円弧が含まれる平面に垂直な方向に延伸させた曲
面からなるシリンドリカル面、あるいは非球面等で構成
し、前述の屈折作用を軽減させることも好適である。ま
た、光束合成手段を出射した光束の集光具合や光束の断
面形状を微小変化させる為、光束合成手段２から柱状光
学素子３に至る光路中に補助的なレンズ手段を挿入する
ことも勿論可能である。

【００３７】なお、一般的な投写型表示装置において、
ライトバルブ５の画像表示領域の形状は矩形であること
が多く、そのため柱状光学素子３の開口形状もこれに合
わせて矩形に構成することが多い。その点を考慮する
と、柱状光学素子３の入射端面近傍に結像される発光体
の実像の強度分布は円形ではなく長円形でおよそ近似で
きる形状に、すなわち矩形の短辺方向に偏平な形状にな
っている方が都合良い。したがって、光束合成手段の出
射面形状の最適化においては、収束角度と発光体の大き
さだけでなく、その分布形状も考慮に入れることが好ま
しい。

【００３８】以上、説明したような光束の収束角度と光
源像の大きさの関係から光束合成手段の設計をする際の
パラメータについて、同じく図４により簡単に説明す
る。図４において、１１Ｂは焦点距離をＦ１とする放物
面であり、その焦点位置近傍には長さＬ１の発光体１１
Ａが配置されている。また、２０ＤはＦ２＞Ｆ１である
焦点距離Ｆ２を持つ放物面であり、放物面１１Ｂの回転
軸７１と放物面２０Ｄの回転軸７３がほぼ平行となるよ
うに配置されている。発光体１１Ａは簡単な結像関係に
したがって放物面２０Ｄの焦点Ｐ付近にその像を形成す
るが、たとえば回転軸７３方向の長さＬ２は次式から求
めることができる。 Ｌ１／Ｌ２＝（Ｆ１／Ｆ２）² （１）

【００３９】同様にして、回転軸７３と垂直な方向の像
の大きさも既知の公式から計算することができるので、
焦点Ｐに形成される発光体１１Ａの像の大きさをおおよ
そ見積もることができる。しかし、実際には点線や一点
破線で示すようなさまざまな光線が存在するだけでな
く、各光線について発光体の強度分布（輝度分布）なら
びに角度分布（光度分布）による重み付けを考慮しなけ
れば、光源像の状態を厳密に知ることは難しい。よっ
て、後段に配置される柱状光学素子からみた見かけ上の
光源像の大きさＬ３を求めるためには、計算機シミュレ
ーションによる照明解析や実験による確認が必要とな
る。光束合成手段の具体的な設計はこのような確認作業
を繰り返して行い、第１の光学素子を形成する回転放物
面の焦点距離や２つの放物面２０Ｄ、２０Ｅの配置角
度、素子の材料等を最適化することである。この際、例
えば２つの放物面の焦点を完全に一致させずに僅かにず
らして配置し、各発光体の像が形成する集光光束の形状
を調節すること等が実際的な設計手法として有効な場合
がある。なお、光束の形状とは光軸に垂直な断面におけ
る光束の実効的な外形形状のことを意味する。

【００４０】次に、図１に示すような全体光学系の最適
化設計の一例について述べる。超高圧水銀放電ランプを
模した光源モデルと回転放物面鏡による計算機シミュレ
ーションによれば、電極間距離１．４ｍｍの場合、Ｆ１
＝７．５ｍｍ、Ｆ２＝１５ｍｍの設定でランプ１個の場
合の約１．２倍、同じく電極間距離１．３ｍｍの場合で
ランプ１個の場合に対して約１．３倍の光利用効率を実
現可能であることを確認している。以上のような計算機
シミュレーションを繰り返した結果から、対角長が１イ
ンチ前後のライトバルブを用いる投写型表示装置の最適
設計という条件の下では、次式（２）を満たす光束合成
手段が好適である。 １．５＜Ｆ２／Ｆ１＜５ （２）

【００４１】以上のように、光束合成手段２は全反射を
利用して光束を偏向させるため、反射面ではほとんどエ
ネルギーの損失がなく光の利用効率向上に有利である。
さらに反射作用は屈折作用と異なり光の波長によらず反
射角度が一定である為、光束を大きく偏向させる場合に
色分離しないという利点もある。また光束合成手段は各
光学作用面が比較的広い面積からなる構成を許容するた
め、光源手段直後に配置するにもかかわらず熱的な不具
合を軽減させ易いという点でも優れている。

【００４２】次に、柱状光学素子３の作用について説明
する。これは前述の従来の投写型表示装置に用いられて
いるものとほぼ同じものが適用可能であり、図５に柱状
光学素子３の概略図を示す。図において、３０は柱状光
学素子３の入射面、３１は同じく出射面、点ＰＡ、Ｐ
Ｂ、ＰＣ、ＰＤは点Ｐ近傍に形成される発光体の光学像
（実像）の虚像が位置する点である。図のように柱状光
学素子の入射面３０は光束合成手段の集光点Ｐの近傍に
配置され、柱状光学素子３内部に侵入した光線は側面で
全反射を繰り返しながら伝播する。出射面３１からは図
の点線で示される方向に位置する点ＰＡから点ＰＤに異
なる発光体が存在し、そこから光が発せられているよう
に見える。

【００４３】すなわち出射面３１は複数の虚光源から発
せられる光束が重畳して通過する開口であり、強度分布
の均一性に優れた面発光体を形成することになる。図か
ら明らかなように、全反射の回数が出射面３１での重畳
度合い、すなわち強度分布の均一性を決定するため、柱
状光学素子３の長さは計算機シミュレーションや実験に
よって最適値を求めることができる。なお、この開口の
形状はライトバルブの照明効率を向上させる為にライト
バルブの画像表示領域と相似な矩形形状にするのが好適
であり、入射面３０も同形状とする直方体に成形される
ことが多い。

【００４４】なお、異なるアスペクト比、すなわち長辺
と短辺の比率が異なる矩形の入射／出射端面形状からな
る複数種類の柱状光学素子３を用意し、選択的に所定の
光路中に配置するように構成すれば、ライトバルブ５の
所望の領域のみを効率よく照明することも可能である。
例えばＮＴＳＣフォーマット（４：３）とＨＤフォーマ
ット（１６：９）の切り替えや、ＸＧＡフォーマット
（４：３）からＳＸＧＡフォーマット（５：４）に対応
する表示エリアの変更をライトバルブ５の方で行う場合
などに対応し、出射端面の形状が異なる複数の柱状光学
素子３と、これらを光路中の所定の位置に選択的に配置
させる機構手段を備えることにより、各フォーマットに
よる画像表示に適した投写型表示装置を提供することが
できる。

【００４５】続いて、図６に照明光学系ならびに投写光
学系の構成を示し、光伝達手段４と投写レンズ手段の作
用について説明する。図において、３００は図５の点Ｐ
Ａから点ＰＤを含む仮想面であり、発光体の実像と虚像
からなる発光体像群が存在することは前述の通りであ
る。光伝達手段４はレンズ手段４４、４５、４６を含
み、それぞれのレンズパワーを表現する両方向矢印で示
している。ここで、柱状光学素子の出射端面近傍に配置
されたレンズ手段４４は主に仮想面３００上の発光体群
が柱状光学素子3から投写レンズ手段６に至る光路中
で、かつレンズ系４５の近傍に形成する発光体群の実像
３０１の結像に寄与するレンズ系を代表しており、４６
は主に発光体群の実像３０１と投写レンズ手段６の入射
瞳６０を共役な関係とするレンズ系を代表して示してい
る。４５は、出射面３１とライトバルブ５の画像表示面
近傍に形成される光学像３１０をおよそ共役な関係とす
るレンズ系を代表して示すものである。また、３０２は
発光体群の実像３０１の光学像、５０はスクリーン手段
９上に拡大表示された投写画像を示している。

【００４６】以上のように構成された光伝達手段４によ
れば、柱状光学素子 の出射端面３１に形成される均一
な強度分布を持つ面発光体から出射した光は、ライトバ
ルブ５上で画像表示領域の大きさと略同寸法の矩形状光
学像３１０を形成するため、高い照明効率を得ることが
できる。また、光学像３０２を投写レンズ手段６の入射
瞳とほぼ同等の大きさとすることができるので、ライト
バルブ５上に形成された画像が効率よく拡大投写される
ことになる。具体的な光伝達手段例については後述する
が、上記の共役関係を保った上で光学システムを構築す
ることは一般的な光学設計の範疇にあり、液晶パネルの
ような透過型のライトバルブだけでなく、ＤＭＤのよう
な反射型のライトバルブを用いる場合にも最適な光学シ
ステムの設計が可能であることは言うまでもない。ま
た、色分離光学系等の配置によって、白色光をＲ，Ｇ，
Ｂ３色の色光に分離し、各色光に対応した３つのライト
バルブを用いる３板色の投写型表示装置に適用できるこ
とは言うまでもない。

【００４７】いずれにしても、複数の光源手段を同時に
点灯すれば単一光源では得られない明るい投写画像を供
する投写型表示装置を構成することができる。また、複
数の光源手段の一方のみ点灯させておき、光センサー等
の適当な手段で予め設定された減光状態を検知すれば、
寿命による不点灯状態の直前にもう一方の光源手段を点
灯させることで不点灯状態を回避しながら単一光源のほ
ぼ倍の寿命を持つ投写型表示装置を提供する。この他に
も、複数光源手段の点灯方法の違いに基づく様々な変形
例についても本発明に含まれるものである。

【００４８】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、光束合成手段は複数の光源手段から出射された略平
行光束を放物面からなる反射面にてほぼ1点にこれを集
光し、発光体の像を柱状光学素子の入射面近傍に形成す
るとともに、略平行光束を所定の角度を持った単一の集
光光束に変換し、これを柱状光学素子に入射させる。ま
た、光伝達手段は柱状光学素子の出射面に形成される発
光面を物体面とし、ライトバルブの画像表示面近傍を像
面とする共役関係によってライトバルブを照明するとと
もに、柱状光学素子からライトバルブに至る光路中に形
成される発光体の２次的な実像を投写レンズの入射瞳上
に結像する。さらに投写レンズ手段はライトバルブの画
像表示面上に形成される光学像をスクリーンに拡大投写
する。

【００４９】実施の形態２．図７は、実施の形態２に係
る投写型表示装置のうち、光源手段と光束合成手段の異
なる構成からなる変形例を示す概略図である。図におい
て、２５は光束合成手段であり、第１の光源１１からの
略平行光束を反射する１つの反射面２５Ａと１つの入射
面２５Ｂ、１つの出射面２５Ｃが同図のように配置され
ている。その他の符号は図１と同様であるので説明を省
略する。 図から明らかなように、光束合成手段２５は
図２で説明したような第１の光源１１の光学作用面だけ
を取出したような構成をしている。２つめの光源は第１
の光源１１の手前、あるいは奥に配置されているとし、
ここでは図示を省略している。

【００５０】図８は、図２と同様の斜視図であり、方位
軸７１とほぼ平行な方位軸７６を持つ２つめの光源であ
る第２の光源１３が第１の光源１１と隣り合う形で配置
される。また、２５は光束合成手段であり、第１の光源
１１からの略平行光束を反射する１つの反射面２５Ａと
１つの入射面２５Ｂ、１つの出射面２５Ｃが同図のよう
に配置されている。その他の符号は図１と同様であるの
で説明を省略する。図から明らかなように、光束合成手
段２５は図２で説明したような第１の光源１１の光学作
用面だけを取出したような構成をしている。本実施の形
態における２つめの光源（即ち、第２の光源１３）は光
源手段１１の手前、あるいは奥に配置されているところ
を示している。点Ｐ３は２つめの光源（第２の光源）の
方位軸７６と反射面２５Ａの交点を示し、この反射面２
５Ａを形成する回転放物面を２５Ｄに示している。な
お、その他の符号については図７と同様であるので説明
を省略する。

【００５１】光束合成の作用は図１に示す複数光源手段
の対向配置の場合と同様であるので詳しくは述べない
が、本構成の場合、第２の光学素子を省略することがで
きるため、空気界面でのエネルギー損失を無視できない
面を減らすことができ、結果として光の利用効率が向上
する可能性が高い。さらに、構造的に簡略化できる点が
製造上の観点からも有利である。

【００５２】図９は、隣接配置された２つの光源１１お
よび１３で構成された光源手段から出射された略平行光
束が集光点Ｐに到達する様子を模式的に示したものであ
る。符号はすべて図８と同様であるので説明を省略す
る。光源１１ならびに１３から出射される略平行光束を
多数の実線で示し、点Ｐに至る光束の集光角度を矢印で
表している。光束合成手段内部の点線楕円は略平行光束
が全反射される範囲を模式的に示している。２つの光源
を隣接配置することによって矢印で示される集光角度が
大きくなるが、これを小さくする方法としては放物面２
５Ｄの焦点距離を光源手段に用いる放物面鏡の焦点距離
に対して相対的に大きくするか、あるいは光源手段の出
射開口径を相対的に小さくするといったことが考えられ
る。

【００５３】集光手段の開口部の大きさを減ずる具体的
な手段として、図１０に示すような矩形開口を持つ放物
面鏡を集光手段として用いた光源１５を用いても良い。
図において、１５Ａは発光体、１５Ｂは点線で示される
円形開口の放物面鏡を４辺で切断し、開口形状が矩形と
なるように構成された放物面鏡である。この場合、反射
面の減少にもかかわらず実効的な集光効率の低減をでき
るかぎり抑えるためには発光体の配光分布を放物面の頂
点側に偏重させるといった工夫が必要となる。以上のよ
うな光源によれば、複数光源の隣接配置による略平行光
束径の増大を容易に避けることができるため、前述の集
光角度の抑制に非常に有効な具体的手段となる。

【００５４】尚、図７によれば、光軸７を含み図面内で
の光線の集光角度θＨは、前述の実施の形態である複数
光源の対向配置に比べて小さくできることは明らかであ
る。しかしながら、複数光源の配置と光利用効率の関係
性については、投写型表示装置の光学仕様に基づく多く
のパラメータに依存しており一義的に求めることは不可
能である。いずれにしても前述の設計手法によって光束
合成手段の最適設計は可能であり、単一光源よりも明る
い投写型表示装置を設計することができる。

【００５５】実施の形態３．図１１は、隣接ならびに対
向配置された４つの光源から出射された略平行光束を偏
向かつ収束し、柱状光学素子３に導く光束合成手段の該
略図である。図から明らかなように、光源１１、１２と
同じく光源１３、１４は実施の形態１で説明したのと同
様の対向配置の関係にあり、一方、光源１１、１３なら
びに光源１２、１４はそれぞれ実施の形態２で説明した
隣接配置の関係にある。尚、光源１４は発光体１４Ａと
集光手段１４Ｂから構成されており、略平行光束を出射
する。他の３つの光源１１、１２、１３も光源１４と同
様の構成である。各光源から出射した略平行光束の動作
は前述の実施形態１ならびに実施形態２と同様であるの
で説明は省略する。勿論、本実施の形態によっても光束
合成手段２は前述のような光束の偏向作用と集光作用を
呈するので、柱状光学素子３には所定の角度範囲にわた
る集光光束を導くことができる。

【００５６】なお、光束合成手段２の光学作用面におい
て光束エネルギーが極度に集中することがなく、各光学
素子に熱的な負荷を与えにくい点で優れていることは、
実施形態１ならびに実施形態２と同様である。さらに実
施形態２で説明した矩形開口を有する光源手段を適用す
れば、光束合成手段２のｘ方向ならびにｙ方向の寸法を
抑制し、柱状光学素子３への集光角度を小さくすること
ができる。隣接配置と対向配置の併用によって、特別に
困難な問題が生じることはなく、したがって実施形態１
ならびに実施形態２と同様の方法によって柱状光学素子
３以降の光学系の設計が可能である。さらに、投写型表
示装置の仕様を満足する光束合成が可能である限りは、
図１１のｙ方向に隣接する光源の数を３個以上に増やす
ことも勿論可能である。

【００５７】また、複数の光源の点灯方法に基づく他の
効果は実施の形態１で述べた通りであるが、通常使用時
には複数の光源のうち、ひとつだけ点灯させ、寿命特性
に基づく交換要求信号を検出すると別の光源手段が点灯
するようにすれば、連続点灯時間を単一光源に対して光
源数だけ倍加させることができ、長寿命の投写型表示装
置を提供することができ、光源の交換作業の回数を減ら
せるなどの利点も生じる。もちろん、以上のような点灯
方法は前述の実施形態１、実施形態２においても適用可
能であることは言うまでもない。

【００５８】実施の形態４．次に、光源手段から出射さ
れる略平行光束を整形する光屈折手段について説明す
る。図１２は光源手段を構成する各光源１１および１２
から柱状光学素子３までを示す概略図であり、各光源か
ら光束合成手段３の入射面に至るそれぞれの光路中に配
置した光屈折素子（光屈折手段）により略平行光束径を
減ずるところを示している。図において、１１Ｃは第１
の光源１１から光束合成手段２の第２の光学素子２１に
至る光路中に配置された光屈折手段であり、１２Ｃは第
２の光源１２と第２の光学素子２２の間に配置された同
様の光屈折手段である。その他の符号は図１と同じであ
るので説明を省略する。

【００５９】次に、具体的な光屈折手段の構成ならびに
作用について、第１の光源１１から出射された光束につ
いて説明する。第２の光源１２から出射された光束につ
いても同様であることはいうまでもない。図１３は第１
の光源１１から出射された略平行光束が光屈折手段１１
Ｃによってその径を絞られる様子を模式的に示した概略
図である。図において、８１Ａは第１の発光体１１Ａか
ら放射され、回転放物面からなる反射面を有する第１の
反射鏡手段１１Ｂで反射された略平行光束について、光
のエネルギー分布が相対的に低い値を持つ領域を示して
おり、斜線部でこれを表現している。これは第１の発光
体１１Ａから第１の反射鏡手段１１Ｂに向かう光線の角
度φが大きいところでは、エネルギー分布が鉛直方向に
比べてもともと低いことに加えて、発光体１１Ａを備え
る光源ランプ自身に遮られる光線が多い為である。

【００６０】光屈折手段１１Ｃは、図のように対向する
平行屈折面１１ＣＡ、１１ＣＢを有する断面形状を中心
軸（方位軸）７１回りに回転して得られる傘状の光学素
子である。この光屈折手段１１Ｃによれば領域８１Ａを
見かけ上圧縮するような効果が得られることは図からも
明らかである。光屈折手段１１Ｃに入射した略平行光束
８１は屈折の法則に従って図のような進路を取ることに
よって中心部の低エネルギー領域を低減させたより小径
の略平行光束８１Ｂとして出射される。なお、光屈折手
段１１Ｃは透明な光学材料で形成することが可能であ
り、その屈折率と頂角２θａ、厚さＴが主な設計パラメ
ータとなる。

【００６１】図１４は光屈折手段１１Ｃを挿入した前後
での光束合成手段２による集光作用の相違を模式的に示
した概略図である。図において、φａならびにφｂは光
屈折手段１１Ｃを挿入する前後の略平行光束の直径を示
し、α、βはそれぞれ点Ｐに向かう集光光束の集光角度
を示している。図中、クロスハッチで示される領域が光
屈折手段１１Ｃの挿入によって光線が通らなくなった部
分である。光束合成手段の全反射部分が減少している様
子と点Ｐへの集光角度が小さくなっていることが容易に
確認できる。このような不要になった部分を除去すれ
ば、光束合成手段２を小形化できるとともに、集光角度
を抑えることで光の利用効率を向上させることができ
る。

【００６２】なお、実際の不要部分の除去は図１５に示
すように放物面の焦点である点Ｐを中心とした全反射面
の回転によって行なうことができる。勿論、全反射面の
回転に応じて光屈折手段１１Ｃと、これに対応する光源
手段も同じように回転させなければならない。図におい
て、２６は光屈折手段１１Ｃを挿入する前の光束合成手
段の全反射面、２７は点Ｐを中心として光束合成手段を
所定の角度だけ回転させた全反射面、２７ａは光屈折手
段１１Ｃを挿入した後の光束合成に適した第１の光学素
子を示している。回転後は光束合成後の光軸を、光軸７
から光軸７ａに変換することによって図１４の光軸７近
傍に存在した不要な角度成分を除去することができる。
一方、光軸７に対して外側の不要領域は全反射面を切り
詰めることで除去することができる。結果として小形化
された第１光学素子２７ａを得ることができる。

【００６３】さて、前述の光エネルギー分布が相対的に
低い値を持つ領域を低減させる、すなわち光束角度分布
の均一性向上を図る別の方法について説明する。図１６
は、柱状光学素子３の直前に配置された錐体状の光学素
子３３を示す図であり、図示しない光束合成手段からの
収束光束が錐体状光学素子３３の屈折作用によってその
角度を小さくする様子を示している。さらに、錐体状光
学素子３３の具体的な屈折作用を図１７に示す。図中３
３Ａは光エネルギー分布が相対的に低い値を持つ領域を
示しており、斜線部がこれに相当する。すなわち、光源
手段と光束合成手段の間には前述の光屈折手段が挿入さ
れておらず、合成後の光束が角度分布の均一性を損なっ
たまま柱状光学素子３に達する状況を想定している。こ
のような錐体状光学素子３３によれば、光束の角度分布
の均一性を向上させる効果が大きく、さらに光源の個数
に関係なくただひとつの素子によって所望の効果が得ら
れる点で優れている。なお、柱状光学素子３の直前に配
置された錐体状光学素子３３の詳しい動作については米
国特許５，６３４，７０４号のＦｉｇ．１４で説明され
ているのでここでは省略する。

【００６４】以上に述べたように、光屈折手段の挿入に
よる光束合成手段の小形化、ならびに錐体状光屈折素子
による集光光束の角度抑制は、これまでに述べた他の実
施の形態に適用することができるのは勿論であり、複数
光源の配置や個数に何ら制限を与えるものではい。

【００６５】実施の形態５．続いて、光伝達手段４の具
体的な構成について説明する。図１８は柱状光学素子３
から投写レンズ手段６までの構成を示す概略図である。
図において、４１は柱状光学素子３から出射された発散
光束を略平行化するコリメータレンズ手段、４２Ａは負
レンズ手段、４２Ｂは正レンズ手段であり、ライトバル
ブ５へ照明光束を導いている。また４３はフィールドレ
ンズ手段でライトバルブ５を照明する光束を効率よく投
写レンズ手段６の入射瞳６０へ導く作用を有する。これ
らのレンズ手段によって光伝達手段４が構成されてい
る。また、１０は柱状光学素子３から投写レンズ手段６
に至る光路中に形成される発光体の実像を示している。
発光体の実像１０の形成等、物体面と像面の共役関係に
ついては図６により説明した内容と同様であるのでここ
では説明を省略する。なお、柱状光学素子３の出射端面
の両端から出射する光線の振る舞いを点線で模式的に示
している。

【００６６】さて、コリメータレンズ手段４１は図に示
すように正レンズで簡単に構成することができる。コリ
メータレンズ手段４１に必要な正のパワーを２枚以上の
レンズ手段で構成すれば、収差補正の点で有利であるこ
とは言うまでもない。また、負レンズ手段４２Ａ、正レ
ンズ手段４２Ｂは合わせて正のパワーを持つレンズ系を
構成する一方で、負、正パワーのレトロフォーカス構成
によるバックフォーカル長の増長作用も有している。こ
のような構成は、小形化の要求の為に光路を折り曲げる
ことが頻繁に行なわれる投写型表示装置の光学系におい
ては、ミラー手段を挿入するスペースを確保する上でも
有効な手段と言える。

【００６７】フィールドレンズ手段４３は、面発光体を
形成する柱状光学素子３の出射端面とほぼ共役な関係に
あるライトバルブ５の近傍に配置される正レンズであ
る。これは投写レンズ手段６の入射瞳６０を通過する光
線を増加させる効果があり、特に投写画面の周辺光量を
増加させる働きがある。

【００６８】以上、光伝達手段４の具体的な構成として
図１８を示したが、光学作用面の削減の為にいずれかの
面に非球面を導入したり、軽量化の為にフレネルレンズ
や回折レンズを用いることも可能である。なお、図１８
に示した構成は光伝達手段４の一例であり、柱状光学素
子による面発光体をライトバルブ照明に利用する投写型
表示装置の照明光学系において様々な形態の光伝達手段
を適用可能であることは言うまでもない。

【００６９】図１９は本実施の形態に係る投写型表示装
置の構成を示す概略図である。図において、４７は光伝
達手段４の光路中に配置された反射ミラー手段であり、
反射型ライトバルブ５０に向けて照明光束を偏向する作
用を持つ。５０は照明光軸７４と投写光軸７５を異とす
る反射型ライトバルブである。その他の符号は図１で説
明したのと同様であるので説明を省略する。反射型ライ
トバルブを用いた投写型表示装置は主たる光路が折り曲
げられる回数が多くなる可能性が高く、図に示すように
光軸７と投写光軸７５が立体交差するような構成を取ら
ざるを得ない場合もある。このような状況においても、
複数光源の配置や光束合成手段２は投写型表示装置の設
計自由度を著しく制限する要因とはならない。

【００７０】なお、以上に述べた各実施の形態に説明し
た投写型表示装置は、反射型スクリーン手段に拡大投写
するフロント投写型表示装置として構成されるだけでな
く、透過型スクリーンを介して大画面映像を提供するリ
ア投写型表示装置として構成することが可能である。こ
の場合、スクリーン手段を保持し、なおかつ投写型表示
装置を配置することができるキャビネット構造を筐体の
内部に備えることが好ましい。さらに、複数台の投写型
表示装置からの投写画像をスクリーン上で重畳させ高輝
度な投写画像を得ることも可能である。また縦横に配列
投写するマルチ投写型表示装置として画面サイズと画素
数の拡大を図ることも可能である。これらの構成におい
ては前述のフロント／リア構成のいずれを選択すること
も可能である。

【００７１】さらに、フロント／リア投写方式の切り替
えが可能で、どちらの状態も容易に実現できるフロント
／リア兼用の投写型表示装置を構成することもできる。
図２０において、１００は本発明に係る投写型表示装
置、１０１Ａ，１０１Ｂは反射ミラー、９０はリアスク
リーンであり、筐体１０１Ｃの一部に設けられたジョイ
ント部１０１Ｄに投写型表示装置１００が備えられて、
全体としてリア投写方式の投写型表示装置１０１を構成
している。以上のような構成により、ジョイント部１０
１Ｄにおいて投写型表示装置１００を筐体１０１Ｃから
着脱可能とすれば、取り外した単体ではフロント投写方
式として、取付けてスクリーン９０を介したリア投写方
式として使用することができる。勿論、ジョイント部に
は複数台の投写型表示装置１００を配置することも可能
であり、さらに反射ミラーを1枚にする等、本発明の主
旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能であることは言
うまでもない。

【００７２】実施の形態６．図２１は、光源を構成する
メタルハライドランプからなる発光体について、その分
光放射特性の一例を示す概略図である。横軸は波長（単
位はナノメートル）、縦軸は相対光強度を示すもので、
可視光領域を中心とするスペクトル分布が描かれてい
る。投写型表示装置ではカラー表示のために、図のよう
な分光放射特性に基づいてＲＧＢ色光への色分解が一般
的に行われる。同じく図２２は、キセノンランプの分光
放射特性の一例を示している。メタルハライドランプに
比べて可視光領域における相対強度の平坦性に優れてお
り、色設計をする上で非常に扱い易く自由度の高い光源
を提供する。一般的には明るさと寿命を優先する分野に
メタルハライドランプやＰｈｉｌｉｐｓ社のＵＨＰラン
プのような超高圧水銀ランプが多用され、明るさと色再
現性を重視する用途にキセノンランプが多用されるとい
う傾向がある。

【００７３】さて、複数の光源を併用した本発明に係る
投写型表示装置は、単一の光源だけでは実現できない明
るさを得る目的に最適であるということはこれまで説明
してきた通りである。ここで複数の光源を用いた本投写
型表示装置の異なる効果にもとづく変形例について説明
する。前述の２種類の発光体を光源に用いることは本投
写型表示装置においても勿論可能であるが、これら異な
る分光放射特性を持つ、すなわち種類の異なるランプを
併用することによって色設計の自由度が増し、より色再
現性に優れた投写型表示装置を提供できる可能性が高く
なる。また、併用するだけでなく選択的に複数種類の光
源を点灯させることによって、得られる最終画像の品質
や用途の拡大にも貢献する可能性がある。

【００７４】勿論、光学設計上重要なパラメータとなる
発光長や配光分布等の条件、ランプの幾何形状等の構造
的な条件以外にも、消費電力や空冷条件の差異、寿命特
性等も十分考慮に入れる必要がある。しかしながら、こ
うした諸条件を満たした上で複数種類の光源を併用すれ
ば、例えば寿命の短い光源が不点灯の状態になっても、
残りの光源によって投写型表示装置としては投写画像を
連続して提供することが可能であり、１個のランプを光
源とする投写型表示装置においては光源の交換時には避
けられない使用不能状態を回避することができる。

【００７５】実施の形態７．図２３は実施の形態７に係
る光源手段の保持機構の構成を示す概略図である。図に
おいて、１６は光源１１ならびに１２の両方を保持する
ことができる保持部材である。保持部材１６によれば、
図示しない投写型表示装置から対向配置される複数の光
源を同時に着脱することが可能であり、交換に必要な時
間を短縮することができる。これは投写型表示装置が使
用不可能となる時間を短縮する上でも効果がある。勿
論、図に示すような複数光源の対向配置に対してだけで
なく、前述の隣接配置の場合や、両者の併用である場合
にも有効である。さらに、対向配置の場合には自動的に
光源手段を交換する機構を設けることも容易である。

【００７６】図２４は、図２３に示す２つの光源の予備
をそれぞれ１個ずつ備え、光源の不点灯状態を検出して
自動的に光源を入れ替えたり、光源の出力の低下をモニ
ターして発せられた信号によって自動的に光源を入れ替
え、長時間にわたって一定値以上の出力を保つことを目
的とした光源交換手段１７を示している。図において１
１Ｓ、１２Ｓは光源１１、１２の予備である光源であ
る。各光源は光源保持手段１７Ａ、１７Ｄに取付けられ
ており、光源保持手段１７Ａはガイド手段１７B、１７C
に沿って所定の方向に可動し、同様に光源保持手段１７
Ｄはガイド手段１７Ｅ、１７Ｆに沿って所定の方向に稼
動する。

【００７７】図では光源１１、１１Ｓが所定の位置に配
置される一方で、光源１２が上方へ移動し、所定の位置
に回避した後に予備光源１２Ｓが水平方向にスライド
し、所定各々の所定位置に移動する動きを矢印で示し
た。以上のような機構からなる光源交換手段１７によれ
ば、短時間に光源の自動入れ替えが可能であるばかりで
なく、装置の不点灯状態を回避しながら使用不可能にな
り待避位置にある光源を独立して新品に交換できるとい
う利点がある。よって、装置の連続点灯時間を著しく長
大させることも可能となる。

【００７８】なお、本発明は上記の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を逸脱せず、その要旨
を変更しない範囲において様々な変形例が可能であるこ
とも勿論である。

【００７９】

【発明の効果】本発明に係る投写型表示装置によれば、
発光体と、該発光体に対応して設けられ、前記発光体か
らの光を集光して略平行光束として出射する集光手段と
からなる複数の光源を備えた光源手段と、該光源手段の
複数の光源から出射される略平行光束が入射され、これ
らを合成して出射する光束合成手段と、該光束合成手段
からの出射光束が入射され、光強度がほぼ均一な出射面
を形成する柱状光学素子と、該柱状光学素子の出射面の
光を伝達して所定位置に所定大きさの光強度がほぼ均一
な照明光面を形成する光伝達手段と、前記照明光面から
の照明光を受けて、表示面上に画像情報を光学像として
形成するライトバルブと、前記光学像を拡大投写する投
写レンズ手段とを備えた投写型表示装置において、前記
光束合成手段は、前記複数の光源から出射される略平行
光束を入射させる光入射面と、前記複数の光源から出射
される略平行光束の各々の方位軸とほぼ平行な回転軸を
持つ回転放物面からなる反射面と、該反射面にて反射さ
れた集光光束を出射する出射面を有すると共に、前記回
転放物面の焦点位置近傍に前記複数の光源の各発光体の
第１の像を形成し、前記柱状光学素子は、前記各発光体
の第１の像近傍に入射面が位置するように配置され、前
記光伝達手段は前記柱状光学素子の出射面に形成される
発光面と前記ライトバルフの表示面をほぼ共役な関係と
し、前記出射面から前記投写レンズの入射瞳に至る光路
中に前記発光体の第２の像を形成し、該第２の像と前記
入射瞳をおよそ共役の関係とすることを特徴とする構成
としたので、全反射作用を利用した光束の偏向と、放物
面を利用した集光を組み合わせることが可能となり、効
率よく光源光の合成ができるため、単一の光源手段の場
合に比べて大きな光出力を持った光源手段を構成するこ
とができる。また、光の利用効率を低減させにくく、か
つ照明光源となる面発光体が備えるべき強度分布の高い
均一性と、所定の発散角度の両方を実現することが容易
であるため、ライトバルブを効率よく照明し、明るい投
写型表示装置を提供することができる。さらに光束合成
手段においては光学作用面を透過する光束径を大きくす
ることができるため、複数光源からの光束が集まる部分
の熱的負荷を軽減させ、光源光合成用光学素子の寿命確
保や光源出力の増大にも適した複数光源光の合成が可能
となる。

【００８０】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、複数の光源手段は各々の方位軸が該光源手段の前方
で交差するように互いに対向して配置される2つの光源
からなり、光束合成手段は、回転放物面の頂点を含み、
かつその回転軸に垂直ではない平面により前記回転放物
面から切り取られた閉曲面が、この平面に関して面対称
となるように向い合わされてなる第1の光学素子と、前
記方位軸に垂直な平面からなる光入射面と、曲面からな
る出射面を有する２つの第２の光学素子を備え、前記略
平行光束は、直後の前記第２の光学素子を透過しのち前
記閉曲面の一方を透過して前記第１の光学素子へ入射
し、もう一方の前記閉曲面の空気界面にて全反射される
ことを特徴とする構成としたので、反射面での光損失を
著しく抑えることがことができ、複数光源からの略平行
光束を効率よく単一の光束に変換することができる。よ
って、光利用効率が高く、明るい投写型表示装置を提供
することができる。

【００８１】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、各々の方位軸がほぼ平行でかつ出射方向が同じ側と
なるように隣接して配置される複数の光源からなる光源
手段と、前記方位軸に垂直な一つの光入射面、回転放物
面の頂点を含み、かつその回転軸に垂直ではない平面に
より前記回転放物面から切り取られた閉曲面からなる一
つの光反射面、該光反射面にて反射された集光光束を出
射する一つの光出射面とを備えた光束合成手段により、
前記光源手段から出射される略平行光束が、前記光出射
面から入射されたのち前記閉曲面の空気界面にて全反射
されることを特徴とする構成としたので、隣接配置され
た複数の光源からの略平行光束はその形状がほとんど歪
むことなく反射面に到達し、放物面の作用により共通の
集光点に向かうように偏向され、柱状光学素子の入射面
に導かれる。したがって、複数光源からの略平行光束を
効率よく合成することができ、明るい投写型表示装置を
提供することができる。また光束合成手段の構成を簡単
にできるため投写型表示装置の小形軽量化にも効果を生
じる。

【００８２】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、光源手段が各々の方位軸がほぼ平行でかつ出射方向
が同じ側となるように隣接して配置される複数の光源か
らなる異なる２つの光源群で構成され、各光源群はその
前方で前記方位軸が交差するように対向して配置される
構成としたので、光束合成手段が隣接ならびに対向配置
された複数の光源手段からの略平行光をの形状をほとん
ど歪ませることなく入射させ、放物面からなる反射面に
て共通の集光点に向かうように偏向し、これを柱状光学
素子の入射面に導く。したがって４つ以上の光源からの
略平行光束を効率よく合成することができ、明るい投写
型表示装置を提供することができる。

【００８３】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、第２の光学素子の出射面が第１の光学素子の入射面
とほぼ同じ面形状の曲面であり、かつ両光学素子が微小
間隔を隔てて配置されることを特徴とする構成としたの
で、第２の光学素子から第１の光学素子へは光束の略平
行性がほぼ保たれたまま入射し、かつ第１の光学素子に
入射した略平行光束は、微小間隔によって形成される空
気界面での全反射作用により、光束を大きく偏向させる
にもかかわらずほぼ色分散を生じることなく集光光束と
して第１の光学素子を出射する。よって光の利用効率を
向上させることができ、明るい投写型表示装置を提供す
ることができる。

【００８４】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、光束合成手段の出射面が回転放物面の焦点位置を中
心とする球面からなることを特徴とする構成としたの
で、光束合成手段は第１の光学素子より出射する収束光
束の形状をほぼ歪ませず出射するように働き、光の利用
効率を向上させた明るい投写型表示装置を提供すること
ができる。

【００８５】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、光束合成手段の出射面が回転放物面の焦点位置を中
心とする円弧を該円弧が含まれる平面に垂直な直線に沿
って延伸させた曲面からなることを特徴する構成とした
ので、第１の光学素子より出射する収束光束の形状に所
定の変形を課すことができ、収束光束と柱状光学素子と
の整合性を向上させることができる。よって、光の利用
効率を向上させた明るい投写型表示装置を提供すること
ができる。

【００８６】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、光束合成手段の出射面が非球面からなることを特徴
とする構成としたので、第１の光学素子より出射する収
束光束の形状に所定の変形を課すことができ、収束光束
と柱状光学素子との整合性を向上させることができる。
よって、光の利用効率を向上させた明るい投写型表示装
置を提供することができる。

【００８７】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、光束合成手段の出射面が平面で構成され、かつ前記
光束合成手段から柱状光学素子に至る光路中に補助的な
レンズ手段が配置されることを特徴とする構成としたの
で、収束光束と柱状光学素子との整合性を向上させるこ
とができる。よって光の利用効率を向上させた明るい投
写型表示装置を提供することができる。

【００８８】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、光束合成手段が第１の光学素子より出射する収束光
束が柱状光学素子の入射面近傍にて長円形に偏平した発
光体の像を形成することを特徴とする構成としたので、
光の利用効率を向上させた明るい投写型表示装置を提供
することができる。

【００８９】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、集光手段の反射面を形成する回転放物面の焦点距離
をF１、光束合成手段の反射面を構成する回転放物面の
焦点距離をF２とするとき、１．５＜F２／F１＜５．０
なる関係を有することを特徴とする構成としたので、収
束光束の集光角度を任意の値に設定することができ、明
るい投写型表示装置の設計を容易に、かつ高い自由度を
もって行うことを可能にする。

【００９０】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、発光体からの光を集光し略平行光束を出射する発光
体と同数の集光手段と、該集光手段側に頂点を向け前記
略平行光束を光軸方向に偏向させる錐体状の入射面、な
らびに該集光手段側に頂点を向け光軸方向に偏向された
前記略平行光束を再び光軸に平行な方向に偏向させる錐
体状の出射面を有する光屈折素子からなる錐体状の入射
面と出射面を有する光屈折素子により、集光手段から出
射される略平行光束を光軸方向に偏向させたのち、再び
光軸に平行な方向にこれを偏向する構成としたので、光
束中の光エネルギーが相対的に低い光軸付近の影響を軽
減させることができ、光エネルギーの角度分布が平坦化
されるように働き、光の利用効率を向上させた明るい投
写型表示装置を提供することができる。

【００９１】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、柱状光学素子の出射端面が矩形であり、該出射端面
の形状がライトバルブの表示面の輪郭形状と相似である
ことを特徴とする構成としたので、ライトバルブをその
画像表示面の形状と相似な形状の面発光体の光学像で照
明することができ、明るさの均一性が高い拡大画像を投
写できる明るい投写型表示装置を提供することができ
る。

【００９２】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、ライトバルブの画像表示面の形状に応じて出射端面
形状が異なる複数の柱状光学素子が切り替えられ、光路
中の所定位置に配置されることを特徴とする構成とした
ので、様々な表示画像のフォーマットや大きさに合わせ
た効率の良い照明光学系を構成することができ、光の利
用効率が高く明るい投写型表示装置を提供することがで
きる。また、表示画像のフォーマットや大きさの異なる
ライトバルブ用に複数の投写型表示装置を構成する必要
もなくなるため、安価な映像表示システムを提供するこ
とができる。

【００９３】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、柱状光学素子から出射した光束を略平行化し、発光
体の第２の像を形成する正のパワーを有する少なくとも
１枚のレンズ手段からなる第１のレンズ群と、前記柱状
光学素子の出射面に形成される発光面とライトバルブの
表示面をほぼ共役な関係とし、かつ前記発光体の第２の
像と前記入射瞳をおよそ共役の関係とする少なくとも１
枚のレンズ手段からなる第２のレンズ群とを含む、少な
くとも２つのレンズ群を備えることを特徴とする構成と
したので、ライトバルブを効率よく照明し、かつ明るさ
の均一性が高い拡大画像を投写可能な明るい投写型表示
装置を提供することができる。

【００９４】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、光伝達手段が柱状光学素子から出射した光束を略平
行化し、発光体の第２の像を形成する正のパワーを有す
る少なくとも１枚のレンズ手段からなる第１のレンズ群
と、前記柱状光学素子の出射面に形成される発光面と表
示面をほぼ共役な関係とし、かつ前記発光体の第２の像
と前記入射瞳をおよそ共役の関係とする少なくとも１枚
のレンズ手段からなる第２のレンズ群とを含む、少なく
とも２つのレンズ群を備えたレトロフォーカスレンズ系
を含むことを特徴とする構成としたので、光伝達手段が
ライトバルブの画像表示領域と略同等以上の大きさを持
つ面発光体の像によりライトバルブを照明し、光の利用
効率が高く明るい投写型表示装置を提供することができ
る。さらに、第２レンズ群からライトバルブに至る光路
長を増加させることができるので、他の反射ミラー手段
やプリズム手段の付加的な挿入配置に有利な光学系を構
成することができる。よって光路の折り曲げが直線状の
光路設計終了後に独立して行える可能性が高くなる。結
果としてコンパクトな光学系を備えた投写型表示装置の
設計が容易となる。

【００９５】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、複数の発光体は、異なる分光放射特性を有する複数
種類の発光体によって構成され、該複数の発光体を同時
に発光させることにより互いの分光放射特性を相補的に
利用することを特徴とする構成としたので、単一種類の
光源では実現不可能な色再現性を持つ明るい投写型表示
装置を提供することができる。

【００９６】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、異なる分光放射特性を有する複数種類の発光体によ
って構成され、該複数の発光体を選択的に発光させるこ
とを特徴とする構成としたので、単一種類の光源手段で
は不可能な複数種類の色再現性を持つ明るい画像を選択
的に投写可能な投写型表示装置を提供することができ
る。

【００９７】また、本発明に係る投写型表示装置によれ
ば、複数の発光体は、同種の発光体によって構成され、
該複数の発光体を順次連続的に点灯することを特徴とす
る構成としたので、連続点灯時間を著しく向上させるこ
とが可能な投写型表示装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係る投写型表示装置の構成を
示す概略図である。

【図２】 光束合成手段について説明する概略図であ
る。

【図３】 第１の光学素子の形成手順について説明する
概略図である。

【図４】 光束合成手段の反射面と略平行光束の関係を
示す概略図である。

【図５】 柱状光学素子による仮想光源の生成を示す概
念図である。

【図６】 光伝達手段による結像関係を示す概略図であ
る。

【図７】 実施の形態２に係る光束合成手段を説明する
概略図である。

【図８】 隣接配置の光源手段と光束合成手段について
説明する概略図である。

【図９】 隣接配置の光源手段による集光作用を示す概
略図である。

【図１０】 矩形開口を持つ具体的な光源手段を示す概
略である図である。

【図１１】 実施の形態３に係る光束合成手段の作用を
示す概略図である。

【図１２】 実施の形態４に係る光屈折素子を備えた光
源手段と光束合成手段を説明する概略図である。

【図１３】 光屈折素子の光束径低減作用を説明する概
略図である。

【図１４】 光屈折素子の光束径低減作用による集光光
束の角度低減を示す概略図である。

【図１５】 光束合成手段の回転／再構成を説明する概
略図である

【図１６】 錐体状屈折素子と柱状光学素子の作用を説
明する概略図である。

【図１７】 錐体状屈折素子の屈折作用を示す概略図で
ある。

【図１８】 実施の形態５に係る光伝達手段の具体的な
構成を示す概略図である。

【図１９】 反射型ライトバルブによる投写型表示装置
の概略図である。

【図２０】 フロント／リア投写方式兼用の投写型表示
装置を示す概略図である

【図２１】 実施の形態６に係るメタルハライドランプ
の分光放射特性の一例を示す概略図である。

【図２２】 キセノンランプの分光放射特性の一例を示
す概略図である。

【図２３】 実施の形態７に係る光源保持手段の構成を
示す概略図である。

【図２４】 光源交換手段の構成を説明する概略図であ
る。

【図２５】 従来の投写型表示装置を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ 光源手段 ２ 光束合成手段 ３ 柱
状光学素子 ４ 光伝達手段 ５ 透過型ライトバルブ ６ 投
写レンズ １１ 第１の光源 １１Ａ 第１の発光体 １１Ｂ
第１の反射鏡手段 １２ 第２の光源 １２Ａ 第２の発光体 １２Ｂ
第２の反射鏡手段 ２０ 第１の光学素子 ２１、２２
第２の光学素子 ４１ 第1のレンズ系 ４２
第２のレンズ系 ７１、７２ 方位軸 ８１、８２ 略平行光束

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光体と、該発光体に対応して設けら
   れ、前記発光体からの光を集光して略平行光束として出
   射する集光手段とからなる複数の光源を備えた光源手段
   と、 該光源手段の複数の光源から出射される略平行光束が入
   射され、これらを合成して出射する光束合成手段と、 該光束合成手段からの出射光束が入射され、光強度がほ
   ぼ均一な出射面を形成する柱状光学素子と、 該柱状光学素子の出射面の光を伝達して所定位置に所定
   大きさの光強度がほぼ均一な照明光面を形成する光伝達
   手段と、 前記照明光面からの照明光を受けて、表示面上に画像情
   報を光学像として形成するライトバルブと、 前記光学像を拡大投写する投写レンズ手段とを備えた投
   写型表示装置であって、 前記光束合成手段は、前記複
   数の光源から出射される略平行光束を入射させる光入射
   面と、前記複数の光源から出射される略平行光束の各々
   の方位軸とほぼ平行な回転軸を持つ回転放物面からなる
   反射面と、該反射面にて反射された集光光束を出射する
   出射面を有すると共に、前記回転放物面の焦点位置近傍
   に前記複数の光源の各発光体の第１の像を形成し、 前記柱状光学素子は、前記各発光体の第１の像近傍に入
   射面が位置するように配置され、前記光伝達手段は前記
   柱状光学素子の出射面に形成される発光面と前記ライト
   バルフの表示面をほぼ共役な関係とし、前記出射面から
   前記投写レンズの入射瞳に至る光路中に前記発光体の第
   ２の像を形成し、該第２の像と前記入射瞳をおよそ共役
   の関係とすることを特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】 光源手段は、各々の方位軸が該光源手段
   の前方で交差するように対向して配置される２つの光源
   からなり、 光束合成手段は、回転放物面の頂点を含み、かつその回
   転軸に垂直ではない平面により前記回転放物面から切り
   取られた閉曲面が、前記平面に関して面対称となるよう
   に向い合わされてなる第１の光学素子と、前記方位軸に
   垂直な平面からなる光入射面と、曲面からなる光出射面
   を有する２つの第２の光学素子とから構成され、前記略
   平行光束は、直後の前記第２の光学素子を透過したのち
   前記閉曲面の一方を透過して前記第１の光学素子へ入射
   し、もう一方の前記閉曲面の空気界面にて全反射される
   こと特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
3. 【請求項３】 光源手段は、各々の方位軸がほぼ平行で
   かつ出射方向が同じ側となるように隣接して配置される
   複数の光源からなり、 光束合成手段は、前記方位軸に垂直な一つの光入射面
   と、回転放物面の頂点を含み、かつその回転軸に垂直で
   はない平面により前記回転放物面から切り取られた閉曲
   面からなる一つの光反射面と、該光反射面にて反射され
   た集光光束を出射する一つの光出射面からなり、前記光
   源手段から出射される略平行光束は、前記光入射面から
   入射したのち前記閉曲面の空気界面にて全反射されるこ
   と特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
4. 【請求項４】 光源手段は、各々の方位軸がほぼ平行で
   かつ出射方向が同じ側となるように隣接して配置される
   複数の光源からなる異なる２つの光源群で構成され、各
   光源群はその前方で前記方位軸が交差するように対向し
   て配置されること特徴とする請求項１記載の投写型表示
   装置。
5. 【請求項５】 第２の光学素子の出射面は、第１の光学
   素子の入射面とほぼ同じ面形状の曲面であり、かつ両光
   学素子が微小間隔を隔てて配置されることを特徴とする
   請求項２記載の光束合成手段。
6. 【請求項６】 光束合成手段は、その出射面が回転放物
   面の焦点位置を中心とする球面からなることを特徴とす
   る請求項１記載の投写型表示装置。
7. 【請求項７】 光束合成手段は、その出射面が回転放物
   面の焦点位置を中心とする円弧を該円弧が含まれる平面
   に垂直な直線に沿って延伸させた曲面からなることを特
   徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
8. 【請求項８】 光束合成手段は、その出射面が非球面か
   らなることを特徴とする請求項１記載の投写型表示装
   置。
9. 【請求項９】 光束合成手段は、その出射面が平面で構
   成され、かつ前記光束合成手段から柱状光学素子に至る
   光路中に補助的なレンズ手段が配置されることを特徴と
   する請求項１記載の投写型表示装置。
10. 【請求項１０】 光束合成手段は、柱状光学素子の入射
    端面近傍に長円形状に偏平した発光体の像を形成するこ
    とを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
11. 【請求項１１】 集光手段は、凹面鏡を備え、該凹面鏡
    は回転放物面を近似してなる反射面を有すると共に、前
    記回転放物面の焦点距離をF１、前記光束合成手段の反
    射面を構成する前記回転放物面の焦点距離をF２とする
    とき、 １．５＜F２／F１＜５．０ なる関係を有することを特徴とする請求項１記載の投写
    型表示装置。
12. 【請求項１２】 光源手段は、少なくとも２つ以上の発
    光体と、該発光体からの光を集光し略平行光束を出射す
    る発光体と同数の集光手段と、該集光手段側に頂点を向
    け前記略平行光束を光軸方向に偏向させる錐体状の入射
    面、ならびに該集光手段側に頂点を向け光軸方向に偏向
    された前記平行光束を再び光軸に平行な方向に偏向させ
    る錐体状の出射面を有する光屈折素子からなることを特
    徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
13. 【請求項１３】 柱状光学素子は、出射端面が矩形であ
    り、該出射端面の形状がライトバルブの表示面の輪郭形
    状と相似形状であることを特徴とする請求項１記載の投
    写型表示装置。
14. 【請求項１４】 柱状光学素子は、出射端面形状が異な
    る複数の柱状光学素子からなり、ライトバルブ表示面上
    の画像表示領域に応じて前記柱状光学素子が切り替えら
    れ、光路中の所定位置に配置されることを特徴とする請
    求項１記載の投写型表示装置。
15. 【請求項１５】 光伝達手段は、柱状光学素子から出射
    した光束を略平行化し、発光体の第２の像を形成する正
    のパワーを有する少なくとも１枚のレンズ手段からなる
    第１のレンズ群と、前記柱状光学素子の出射面に形成さ
    れる発光面と表示面をほぼ共役な関係とし、かつ前記発
    光体の第２の像と前記入射瞳をおよそ共役の関係とする
    少なくとも１枚のレンズ手段からなる第２のレンズ群と
    を含む、少なくとも２つのレンズ群を備えることを特徴
    とする請求項１記載の投写型表示装置。
16. 【請求項１６】 第２のレンズ群は、前記柱状光学素子
    の出射端面側から順に負のパワーを持つ少なくとも１枚
    のレンズ手段と正のパワーを持つ少なくとも１枚のレン
    ズ手段が配置されて構成されるレトロフォーカスレンズ
    系を含むことを特徴とする請求項１５記載の投写型表示
    装置。
17. 【請求項１７】 複数の発光体は、異なる分光放射特
    性を有する複数種類の発光体によって構成され、該複数
    の発光体を同時に発光させることにより互いの分光放射
    特性を相補的に利用することを特徴とする請求項１記載
    の投写型表示装置。
18. 【請求項１８】 複数の発光体は、異なる分光放射特性
    を有する複数種類の発光体によって構成され、該複数種
    類の発光体を選択的に発光させることを特徴とする請求
    項１記載の投写型表示装置。
19. 【請求項１９】 複数の発光体は、同種の発光体によっ
    て構成され、該複数の発光体を順次連続的に点灯するこ
    とを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。