JP2001174913A

JP2001174913A - 表示光学装置

Info

Publication number: JP2001174913A
Application number: JP36220699A
Authority: JP
Inventors: Kenji Konno; 賢治金野
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】単板式で色画素時分割方式を用いる方法におい
て、簡単な構成で、Ｆナンバーが小さくて明るく、小型
で高効率の光学系を持つ表示光学装置を提供する。【解決手段】光源からの光を所定の波長領域毎に異なっ
た方向に分離し、その分離された照明光としての光をシ
フトして表示パネルに照明する照明光学系と、その表示
パネルからの投影光を投影する投影光学系とを備えた表
示光学装置において、前記分離された照明光を前記表示
パネルへリレーするリレー光学系を設けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示パネルの画像
を投影する表示光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像を表示する方法の一つと
して、例えば投影型の表示光学装置が知られている。こ
のような表示光学装置においては、空間変調素子として
液晶表示パネル等が用いられている。そして、このよう
な表示パネル上の光学像を、効率よく均一に照明するた
めに、照明光学系が用いられており、また、照明光学系
からの照明光を表示パネルへと導くために、表示パネル
直前に配置したマイクロレンズアレイ等が用いられてい
る。

【０００３】具体的には、例えば表示パネルをいわゆる
単板として、画素毎にＲ用，Ｇ用，Ｂ用を順次並べたも
のを用い、照明光を予めＲＧＢに色分割したものを、角
度をＲＧＢ毎に変えて１絵素（１絵素とは表示パネル上
のＲＧＢ３画素を１組としたもの）或いは複数絵素ずつ
マイクロレンズアレイ上の各マイクロレンズに入射さ
せ、それぞれ表示パネルのＲ用，Ｇ用，Ｂ用の画素に集
光するようにしている。

【０００４】図８は、従来の一例であるマイクロレンズ
アレイと表示パネルとの関係を模式的に示す図である。
これは、特開平４−６０５３８号公報に記載されている
如く、単板方式で表示パネルに透過型液晶を用いたプロ
ジェクター光学系に採用されているものである。ここで
は表示パネル１６を単板とし、画素毎にＲ用，Ｇ用，Ｂ
用を順次並べており、後述する光源１からの光９を予め
ＲＧＢに色分割したものを、角度をＲＧＢ毎に変えて１
絵素ずつマイクロレンズアレイ６１の各マイクロレンズ
６１ａに入射させ、それぞれ表示パネル１６のＲ用，Ｇ
用，Ｂ用の画素に集光するようにしている。これによ
り、効率の良い照明を行う事ができる。尚、同図のマイ
クロレンズアレイ６１及び表示パネル１６の左右は、図
示を省略している。

【０００５】図９は、特開平９−３１８９０４号公報に
記載されている、従来の他の例であるマイクロレンズア
レイと表示パネルとの関係を模式的に示す図である。同
図に示すように、ここではマイクロレンズアレイ６２の
マイクロレンズ６２ａ一つ当たり、光源１からの光９を
ＲＧＢ３つではなくＲＧＢＲＧＢ…の順の複数絵素の光
束にして入射させ、それぞれ表示パネル１６のＲ用，Ｇ
用，Ｂ用の画素に集光するようにしている。尚、同図の
マイクロレンズアレイ６２及び表示パネル１６の左右
は、図示を省略している。

【０００６】また、特開平４−６０５３８号公報に記載
されている如く、互いに異なる波長域をもつ複数の光束
を液晶表示素子で変調した後、各光束を表示画面でカラ
ー表示するカラー液晶表示装置において、前記光束は相
互に異なる方向より共通の前記液晶表示素子へ入射さ
れ、前記液晶表示素子には相互に異なる角度で透過する
前記各光束を光束毎に光変調する液晶駆動手段が具設さ
れ、前記液晶表示素子の光出射側には前記液晶表示素子
を透過した前記各光束を前記表示画面上で合成されたカ
ラー画像とする光学系が配置されている構成が提案され
ている。

【０００７】この構成や従来のいわゆるカラーフィルタ
ー方式においては、表示パネルにＲＧＢそれぞれの微小
画素を配置する方式としている。また、いわゆるカラー
ホイル方式のように、円板状のカラーホイルを回転させ
て照明光をＲＧＢ各色に切り換える方式も従来より提案
されている。

【０００８】尚、このようなＲＧＢ順に並んだ画素を持
つ表示パネルにおいては、いわゆる単板方式でありなが
ら、画素数を増やす事なくいわゆる３板方式と同等の解
像度のカラー表示を行える事が望ましい。このため、従
来より、ＲＧＢが順にずれるよう、３サイクルを時間的
に重ね合わせる、いわゆる色画素時分割方式が行われて
いる。

【０００９】このような色画素時分割方式としては、例
えばフィリップス社の論文である、J.A.Shimizu,“Sing
le panel reflective LCD projector,"Part of the IS&
T/SPIE Conference on Projection Displays V,SPIE Vo
l.3634,197-206,1999.に記載されている如く、ＲＧＢの
ストライプ照明光の移動を行う手段として、四角柱の回
転プリズムを用いる構成のものがある。これは、単板方
式において、照明光の光路をＲＧＢの３つに分割し、３
つの照明領域を別々に作り、後に合成するものであり、
分割した各光路にそれぞれ回転プリズムを用いている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
８，図９で示した従来の一例のような構成では、パネル
にマイクロレンズアレイを必要とするので、コスト高と
なる。

【００１１】また、一般的にも、１絵素当たりに一つの
マイクロレンズを持つマイクロレンズアレイを表示パネ
ル直前に置いた場合、マイクロレンズアレイのＦナンバ
ーが暗く、画素に結像するよりも回折で像がボケる方が
大きくなり、返って非効率となる。そして、複数絵素当
たりに一つのマイクロレンズを持つマイクロレンズアレ
イの場合（特開平９−３１８９０４号公報に記載された
実施例は殆どこれである）、近接する絵素間に寄与する
光源像が異なるため、光源像の明るさの差が、隣合う絵
素間といった小さいスパンでの照明ムラを発生する。

【００１２】そして、上記特開平４−６０５３８号公報
に記載されているような構成では、基本的に照明光学系
は、ダイクロイックミラーにより光源光を色分割し、そ
れをマイクロレンズアレイにより液晶表示素子の各画素
毎に集光するのみの構成であるので、Ｆナンバーが小さ
くなる。そして、それを補正するためには、投影光学系
が大きくなり、レンズ枚数も多く必要になるので、コス
ト高となる。

【００１３】また、図８や図９の構成や、上記いわゆる
カラーフィルター方式においては、１枚の表示パネルに
ＲＧＢ各色の３枚分の画素を配置する事になるので、画
素数が多くなり、表示パネルが大型化したり、小型化す
る場合の物理的要因からくる開口率の低下により、効率
が悪くなったりする。また、上記いわゆるカラーホイル
方式においては、カラーホイルを透過した色以外の色の
照明光は使用していないために、画像の明るさが実質３
分の１になってしまうという問題がある。

【００１４】さらに、上述した回転プリズムを用いる構
成においては、ＲＧＢに分割した照明光の各光路におい
て、それぞれ回転プリズムが必要であるので、コスト高
となる。本発明では、このような問題点に鑑み、単板式
で色画素時分割方式を用る方法において、簡単な構成
で、Ｆナンバーが小さくて明るく、小型で高効率の光学
系を持つ表示光学装置を提供する事を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光源からの光を所定の波長領域毎に異
なった方向に分離し、その分離された照明光としての光
をシフトして表示パネルに照明する照明光学系と、その
表示パネルからの投影光を投影する投影光学系とを備え
た表示光学装置において、前記分離された照明光を前記
表示パネルへリレーするリレー光学系を設けた事を特徴
とする。

【００１６】また、前記照明光学系は、前記分離された
照明光を各波長領域毎に一色ずつ結像するシリンダーレ
ンズアレイを有する事を特徴とする。さらに、前記シリ
ンダーレンズアレイを２段設け、前記分離手段による投
影光学系のＦナンバーの減少を低減またはなしにする事
を特徴とする。

【００１７】また、前記照明光学系は、正多角柱形の回
転プリズムにより前記分離された照明光をシフトする事
を特徴とする。また、前記表示パネルは反射型表示素子
である事を特徴とする。

【００１８】また、前記照明光学系は、互いに異なる角
度に配置されたダイクロイックミラーにより、前記光源
からの光を所定の波長領域毎に異なった方向に分離する
事を特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の表
示光学装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。
同図において、１は光源であり、２は光源１を取り囲む
ように配置されるリフレクターである。また、７はリフ
レクター２の光の射出口２ａを覆うように配置され、光
源１及びリフレクター２からの光に含まれる紫外線及び
赤外線をカットするＵＶＩＲカットフィルターである。
ＵＶＩＲカットフィルター７の後方（図の左方）には、
順に第１レンズアレイ４、少し離れて第２レンズアレイ
６、その直後にＰＢＳプリズムアレイ３及び重ね合わせ
レンズ８が配置されている。

【００２０】なお、ここでは図示しないが、第１レンズ
アレイ４は、格子状に組み合わされた各セルを有してお
り、第２レンズアレイ６は、第１レンズアレイ４とは異
なる格子状に組み合わされた各セルを有している。ま
た、ＰＢＳプリズムアレイ３において、光源１及びリフ
レクター２からの光の偏光変換が行われ、光源１及びリ
フレクター２からの光は特定の偏光に揃えられて出てく
る。

【００２１】また、第２レンズアレイ６と重ね合わせレ
ンズ８により、重ね合わせレンズ８の後述する焦点位置
近傍に、第１レンズアレイ４の各セルの像が重なり合う
ようにしている。また、ＰＢＳプリズムアレイ３の代わ
りに、第１レンズアレイ４の直前に複屈折回折格子等を
配置したものもある。

【００２２】以上の第１レンズアレイ４から重ね合わせ
レンズ８までを、インテグレータ光学系と呼ぶ。この、
重ね合わせレンズ８の焦点位置を第１の像面とし、その
近傍に第１シリンダーレンズアレイ１０が配置されてい
る。なお、第１シリンダーレンズアレイ１０の直前に
は、第１の像面をテレセントリック照明するためのフィ
ールドレンズ９が配置されている。

【００２３】そして、重ね合わせレンズ８とフィールド
レンズ９との間に、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）それ
ぞれの波長領域の光を反射するダイクロイックミラー
Ｒ，Ｇ，Ｂがそれぞれ異なった傾きで配置され、重ね合
わせレンズ８を透過してきた光が、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ
のダイクロイックミラーで反射され、それぞれ異なった
角度の光軸（不図示）で第１シリンダーレンズアレイ１
０に到達するようにしている。尚、ダイクロイックミラ
ーＢは全反射ミラーでも良い。

【００２４】第１シリンダーレンズアレイ１０により、
各色の光は第２の像面にストライプ状の照明領域を作
る。なお、第２の像面近傍には、後述する第２シリンダ
ーレンズアレイ１１が配置されている。ここでは上記ダ
イクロイックミラーにより予めＲＧＢに色分割し、光軸
の角度をＲＧＢ毎に変えた光を、第１シリンダーレンズ
アレイ１０の各シリンダーレンズ１０ａに入射させ、そ
れぞれＲＧＢの３本のストライプとなるようにしてい
る。つまり、第１シリンダーレンズアレイ１０の焦点距
離をＲＧＢ毎の角度に対して適切に設定する事で、各シ
リンダーレンズにつきＲＧＢの３本のストライプを対応
させる事ができる。

【００２５】そして、上記ダイクロイックミラーにより
ＲＧＢ各色毎に光軸の角度がずれているために、ストラ
イプ照明の位置が各々ずれ、第２の像面にはＲＧＢのス
トライプが順次並んで照明される。ここで、図２は第１
シリンダーレンズアレイによるストライプ照明の説明図
である。同図に示すように、一点鎖線ｒ，破線ｇ，実線
ｂの光軸で表すＲＧＢ各色は、第１の像面で結像し、更
に近傍の第１シリンダーレンズアレイ１０により、第２
の像面でＲＧＢのストライプ状に照明されている事が分
かる。

【００２６】上述したように、第２の像面近傍には、第
２シリンダーレンズアレイ１１が配置されている。この
第２シリンダーレンズアレイ１１は、ＲＧＢの各主光線
の方向が一致して、同一の方向を向いて射出するように
作用する。これにより、ダイクロイックミラーと第１シ
リンダーレンズアレイで発生するＦナンバーの減少を軽
減する事ができるので、リレー光学系や投影光学系のＦ
ナンバー設定に対して有利となる。

【００２７】図３は、第２シリンダーレンズアレイの作
用を示す説明図である。同図（ａ）に示すように、第１
シリンダーレンズアレイ１０のみが配置され、第２シリ
ンダーレンズアレイ１１が配置されていない場合は、第
１シリンダーレンズアレイ１０の各シリンダーレンズ１
０ａ通過後のＲＧＢの広がり角度Ａが大きくなり、後述
するリレー光学系や投影光学系のＦナンバー設定におけ
る負担が重くなる。

【００２８】それに対して同図（ｂ）に示すように、第
２シリンダーレンズアレイ１１が配置されている場合
は、その各シリンダーレンズ１１ａ通過後はＲＧＢの各
主光線の方向が一致するので、広がり角度Ｂが抑えら
れ、後述するリレー光学系や投影光学系のＦナンバー設
定における負担が軽減される。なお、第１シリンダーレ
ンズアレイ１０と第２シリンダーレンズアレイ１１とを
同一のもので構成すれば、部品の共通化、ひいてはコス
トダウンを図る事ができるので好ましい。

【００２９】図１に戻って、第２シリンダーレンズアレ
イ１１の後方（図の上方）には、回転プリズムである正
四角柱形の四角柱プリズム１２及びリレー光学系１３が
配設されている。リレー光学系１３は、第２の像面と後
述の第３の像面とを共役にする働きをする。これによ
り、第２の像面に照明されたＲＧＢのストライプを、第
３の像面近傍の後述する表示パネル上に良好に結像させ
る事ができる。また、四角柱プリズム１２は、これをス
トライプの長手方向に略平行である回転軸ａｘ周りに回
転させる事により、照明領域が移動（シフト）し、第３
の像面のどの位置にも一様にＲＧＢの光が照明されるよ
うにする働きを持つ。詳しくは後述する。

【００３０】リレー光学系１３の後方（図の上方）に
は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）プリズム１４が
配置されている。このＰＢＳプリズム１４は、一般にＳ
偏光を反射して、Ｐ偏光を透過する性質を持つ。一方、
光源１及びリフレクター２からの光は、上述したＰＢＳ
プリズムアレイ３における偏光変換によって、ＰＢＳプ
リズム１４に対してほぼＳ偏光に揃えられて入射する。
そのため、ＰＢＳプリズム１４によって、光はその殆ど
が反射され、図の左方の表示パネル１６に向かう。

【００３１】表示パネル１６は反射型液晶表示パネルで
あり、ここに照明された光を、画素毎に表示情報に応じ
て偏光面を回転させたり（ＯＮ）、回転させなかったり
（ＯＦＦ）して反射する。このとき、ＯＦＦの反射光は
ＰＢＳプリズム１４に戻るが、Ｓ偏光のままであるの
で、ここで反射されて光源側へと戻される。一方、ＯＮ
の反射光はＰ偏光に変換されているので、ＰＢＳプリズ
ム１４に戻ってここを透過し、次の（図の右方の）投影
光学系１７に到る。この投影光学系１７により、表示パ
ネル１６の表示情報が図示しないスクリーンに投影され
る。

【００３２】なお、表示パネル１６としては、必ずしも
液晶表示パネルに限定される訳ではなく、例えばＤＭＤ
を使用した光学系の構成とする事もできる。また、反射
型表示パネルにも限定される訳ではなく、透過型表示パ
ネルを使用した光学系の構成とする事もできる。

【００３３】図４は、四角柱プリズムの回転と像の移動
の様子を模式的に示す説明図である。同図において、四
角柱プリズム１２には、柱の高さ方向即ち同図の紙面に
垂直な方向に、正四角形の中心を貫いて回転軸ａｘが設
けられている。今、同図（ａ）に示すように、四角柱プ
リズム１２の側面１２ａに、ＲＧＢのストライプの照明
光Ｌが略垂直に入射し、四角柱プリズム１２を透過して
表示パネル１６の中央付近を照明したとする。表示パネ
ル１６上に照明されたＲＧＢのストライプは、その長手
方向が回転軸ａｘと略平行となっている。

【００３４】次に、同図（ｂ）に示すように、四角柱プ
リズム１２が左回転すると、それに応じて照明光Ｌが四
角柱プリズム１２で屈折し、表示パネル１６上の中央よ
り少し右に移動した位置にストライプ照明を行う。更に
四角柱プリズム１２が左回転すると、同図（ｃ）に示す
ように、照明光Ｌは表示パネル１６上の右端近傍にスト
ライプ照明を行う。

【００３５】さらに、同図（ｄ）に示すように、四角柱
プリズム１２が更に回転して、四隅１２ｂの一つが照明
光Ｌ内に位置するようになると、照明位置が切り換わ
り、それまで表示パネル１６の右端を照明していたスト
ライプが順に左端へと飛び移っていく。更に四角柱プリ
ズム１２が左回転すると、同図（ｅ）に示すように、ス
トライプは全て左端へと飛び移り、照明光Ｌは全て表示
パネル１６上の左端近傍にストライプ照明を行う状態と
なる。

【００３６】さらに、同図（ｆ）に示すように、四角柱
プリズム１２が更に左回転すると、照明光Ｌが表示パネ
ル１６上を少し右に移動した位置、即ち中央より少し左
の位置にストライプ照明を行う。更に四角柱プリズム１
２が左回転し、当初より１／４回転すると、同図（ａ）
の状態に戻る。四角柱プリズム１２を高速で連続回転さ
せる事により、以上の動作を高速で繰り返す。このよう
な構成により、照明光Ｌが表示パネル１６上を連続的に
移動し、途切れる事なくいずれかの位置を照明する事が
できる。

【００３７】このとき、表示パネル１６への照明光の
内、代表的にＧの光に注目すると、表示パネル１６上で
Ｇの列であった位置に、Ｒの列が来るようにし、更にＢ
の列が来るようにする。そして、最後にはＧの列が来る
状態に戻る。以上のように３つの状態を高速で繰り返
す。また、各状態に応じて表示パネル１６の各画素の表
示の内容も切り替えて制御を行う。つまり、ストライプ
の移動に対応して画素の表示を照明されている色の情報
にする。これによりカラー表示を行う事ができる。

【００３８】図５は、スクリーン上におけるストライプ
移動の様子を模式的に示す斜視図である。表示パネル１
６からの投影光の内、代表的にＧの光に注目すると、同
図（ａ）においてスクリーン２０上でＧの列であった位
置に、矢印Ｃで示すように同図（ｂ）においてＲの列が
来るようにし、更に矢印Ｄで示すように同図（ｃ）にお
いてＢの列が来るようにする。そして、最後には矢印Ｅ
で示すように同図（ａ）の状態に戻る。以上のように３
つの状態を高速で繰り返す。また、各状態に応じて表示
の内容も切り替えて制御を行う。

【００３９】ＲＧＢの切り替えの周期としては、一周が
６０Ｈｚ，１２０Ｈｚ，及び１８０Ｈｚの場合がそれぞ
れ主に用いられる。このとき、表示パネル上をストライ
プが非常に高速で移動するために、表示パネルもまた高
速駆動を行う事ができる表示素子を使用している必要が
ある。高速駆動を行う事ができる表示素子としては、強
誘電液晶やＴＮ液晶等の反射型液晶表示素子やＤＭＤ等
があり、これらを用いる事が望ましい。

【００４０】図６は、本発明の表示光学装置の第２の実
施形態を示す構成図である。同図（ａ）は全体構成図、
同図（ｂ）はダイクロイックミラー付近の拡大図となっ
ている。本実施形態では、上述したインテグレータ光学
系の代わりに、インテグレータロッド（カレイドスコー
プ）を用いている。同図（ａ）において、２は図示しな
い光源を取り囲むように配置されるリフレクターであ
る。また、７はリフレクター２の光の射出口２ａを覆う
ように配置され、光源及びリフレクター２からの光に含
まれる紫外線及び赤外線をカットするＵＶＩＲカットフ
ィルターである。ＵＶＩＲカットフィルター７の後方
（図の左方）には、集光レンズ５が配置されている。

【００４１】集光レンズ５の後方には、インテグレータ
ロッド１５が長手方向を光軸に沿うように配置されてい
る。光源から出た光は集光レンズ５で結像され、インテ
グレータロッド１５の入射面１５ａより入射し、射出面
１５ｂで均一な照明となる。この射出面１５ｂを第１の
像面と呼ぶ。

【００４２】そして、インテグレータロッド１５の直後
に、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）それぞれの波長領域
の光を反射するダイクロイックミラーＲ，Ｇ，Ｂがそれ
ぞれ異なった傾きで配置され、インテグレータロッド１
５を透過してきた光が、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのダイクロ
イックミラーで反射され、それぞれ異なった角度の光軸
で、ダイクロイックミラー直後（図の下方）の第１レン
ズ１８に到達するようにしている。尚、ダイクロイック
ミラーＢは全反射ミラーでも良い。

【００４３】第１レンズ１８により、各色の光は第２の
像面にストライプ状の照明領域を作る。なお、第２の像
面近傍には、後述する第２レンズ１９が配置されてい
る。そして、第１，第２レンズは、断面が円形ではない
柱状のレンズ或いはレンズアレイである。ここでは上記
ダイクロイックミラーにより予めＲＧＢに色分割し、光
軸の角度をＲＧＢ毎に変えた光を、第１レンズの各レン
ズに入射させ、それぞれＲＧＢの３本のストライプとな
るようにしている。つまり、第１レンズ１８の焦点距離
をＲＧＢ毎の角度に対して適切に設定する事で、各レン
ズにつきＲＧＢの３本のストライプを対応させる事がで
きる。

【００４４】そして、上記ダイクロイックミラーにより
ＲＧＢ各色毎に光軸の角度がずれているために、ストラ
イプ照明の位置が各々ずれ、第２の像面にはＲＧＢのス
トライプが順次並んで照明される。ここで、同図（ｂ）
に示すように、一点鎖線ｒ，破線ｇ，実線ｂで表す光軸
に沿ったＲＧＢ各色は、第１レンズ１８により、第２の
像面でＲＧＢのストライプ状に照明されている事が分か
る。

【００４５】また、上述したように、第２の像面近傍に
は、第２レンズ１９が配置されている。この第２レンズ
１９は、ＲＧＢの各主光線の方向が一致して、同一の方
向を向いて射出するように作用する。これにより、ダイ
クロイックミラーで発生するＦナンバーの変動を軽減す
る事ができるので、リレー光学系や投影光学系のＦナン
バー設定に対して有利となる。これらは第１の実施形態
と同様の作用である。

【００４６】同図（ａ）に戻って、第２レンズ１９の後
方（図の下方）には、リレー光学系１３及び正四角柱形
の四角柱プリズム１２が配設されている。リレー光学系
１３は、第２の像面と後述の第３の像面とを共役にする
働きをする。これにより、第２の像面に照明されたＲＧ
Ｂのストライプを、第３の像面近傍の後述する表示パネ
ル上に良好に結像させる事ができる。

【００４７】また、四角柱プリズム１２は、これをスト
ライプの長手方向に略平行である回転軸ａｘ周りに回転
させる事により、照明領域が移動し、第３の像面のどの
位置にも一様にＲＧＢの光が照明されるようにする働き
を持つ。これらも第１の実施形態と同様の作用である。
なお、リレー光学系１３内には反射ミラーＭが配置さ
れ、光軸を右に折り曲げる作用をしている。この反射ミ
ラーＭを配置しない構成としても良い。

【００４８】四角柱プリズム１２の後方（図の右方）に
は、第３の像面近傍に表示パネル１６ａが配置されてい
る。表示パネル１６ａは透過型液晶表示パネルであり、
ここに照明された光を、画素毎に表示情報に応じて透過
（ＯＮ）、遮断（ＯＦＦ）する。このとき、ＯＦＦの光
は遮断される一方、ＯＮの光は表示パネル１６ａを透過
し、次の（図の右方の）投影光学系１７に到る。この投
影光学系１７により、表示パネル１６ａの表示情報が図
示しないスクリーンに投影される。

【００４９】なお、上記各実施形態においては、光源か
らの光を色分割する手段として、ダイクロイックミラー
を用いたものを例示したが、これに限定されるものでは
ない。図７は、色分割の手段を模式的に示す説明図であ
る。同図（ａ）はダイクロイックミラーによる色分割を
示している。ここではＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）そ
れぞれの波長領域の光を反射するダイクロイックミラー
Ｒ，Ｇ，Ｂがそれぞれ異なった傾きで配置されており、
白色光線ｗがＲ，Ｇ，Ｂそれぞれのダイクロイックミラ
ーで反射され、一点鎖線ｒ，破線ｇ，実線ｂの光軸で示
すように、それぞれ異なった角度で所定の像面に到達す
るようにしている。

【００５０】また、同図（ｂ）は回折格子による色分割
を示している。ここでは回折格子２１により、白色光線
ｗがＲＧＢそれぞれの波長領域で異なった角度で回折
し、一点鎖線ｂ，破線ｇ，実線ｒの光軸で示すように、
それぞれ異なった角度で射出する様子を示している。

【００５１】その他、ダイクロイックミラーにより、Ｒ
ＧＢの光で表示パネルのそれぞれ３分の１ずつの領域を
照明するような構成にする方法もある。このようにし
て、ＲＧＢそれぞれの波長領域の光に色分割する事がで
き、それを異なった角度で取り出す事ができるならば、
色分割の手段としては、特定のものに限定される事はな
い。

【００５２】また、上記各実施形態においては、表示パ
ネル上のストライプ照明を移動させる方法として、正四
角柱形の四角柱プリズムを使用しているが、これは正六
角柱形の六角柱プリズム等、正多角柱形（但し、角の数
は偶数）のプリズムを使用する事もできる。しかし、あ
まり角の数が多いものを使用しても、表示パネル上のス
トライプの移動範囲が限定されてしまうので、実用性に
乏しくなる。

【００５３】また、プリズムの回転の代わりに、ダイク
ロイックミラーとシリンダーレンズアレイを駆動する方
法や、表示パネル自体を駆動する方法、或いは投影光学
系の一部のレンズを駆動する方法等があるが、これらは
各光学素子を往復運動させるものであり、ストライプの
移動が断続的となり、また高速駆動に対して不利であ
る。故に、回転運動でストライプを連続的に高速で移動
させる事ができる正四角柱形の四角柱プリズムを使用す
る方法がより好ましい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単板式で色画素時分割方式を用いる方法において、簡単
な構成で、Ｆナンバーが小さくて明るく、小型で高効率
の光学系を持つ表示光学装置を提供する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示光学装置の第１の実施形態を示す
全体構成図。

【図２】第１シリンダーレンズアレイによるストライプ
照明の説明図。

【図３】第２シリンダーレンズアレイの作用を示す説明
図。

【図４】四角柱プリズムの回転と像の移動の様子を模式
的に示す説明図。

【図５】スクリーン上におけるストライプ移動の様子を
模式的に示す斜視図。

【図６】本発明の表示光学装置の第２の実施形態を示す
構成図。

【図７】色分割の手段を模式的に示す説明図。

【図８】従来の一例であるマイクロレンズアレイと表示
パネルとの関係を模式的に示す図。

【図９】従来の他の例であるマイクロレンズアレイと表
示パネルとの関係を模式的に示す図。

【符号の説明】

１光源２リフレクター３ＰＢＳプリズムアレイ４第１レンズアレイ６第２レンズアレイ７ＵＶＩＲカットフィルター８重ね合わせレンズ９フィールドレンズ１０第１シリンダーレンズアレイ１１第２シリンダーレンズアレイ１２四角柱プリズム１３リレー光学系１４ＰＢＳプリズム１５インテグレータロッド１６表示パネル１７投影光学系１８第１レンズ１９第２レンズ２０スクリーン２１回折格子Ｒ，Ｇ，Ｂダイクロイックミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を所定の波長領域毎に異な
った方向に分離し、該分離された照明光としての光をシ
フトして表示パネルに照明する照明光学系と、該表示パ
ネルからの投影光を投影する投影光学系とを備えた表示
光学装置において、前記分離された照明光を前記表示パネルへリレーするリ
レー光学系を設けた事を特徴とする表示光学装置。
【請求項２】前記照明光学系は、前記分離された照明
光を各波長領域毎に一色ずつ結像するシリンダーレンズ
アレイを有する事を特徴とする請求項１に記載の表示光
学装置。
【請求項３】前記シリンダーレンズアレイを２段設
け、前記分離手段による投影光学系のＦナンバーの減少
を低減又はなしにする事を特徴とする請求項２に記載の
表示光学装置。
【請求項４】前記照明光学系は、正多角柱形の回転プ
リズムにより前記分離された照明光をシフトする事を特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の表示光
学装置。
【請求項５】前記表示パネルは反射型表示素子である
事を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の
表示光学装置。
【請求項６】前記照明光学系は、互いに異なる角度に
配置されたダイクロイックミラーにより、前記光源から
の光を所定の波長領域毎に異なった方向に分離する事を
特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の表示
光学装置。