JP2001215615A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロント投写型として用いるのに適した構成
の投写型表示装置を提案すること。 【解決の手段】 投写型表示装置１は、照明光学系２Ａ
と、色分離系４と、３枚の液晶パネル５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ
と、最も光路長の長い光束Ｇの光路上に配置された導光
系９と、ダイクロイックプリズム６と、光束をスクリー
ン８上に投写する投写レンズ７から構成されている。ま
た、光源２の背面側におけるケース２０１内に、冷却フ
ァン２１を設けている。フロントプロジェクターとして
利用する場合には、投写画像の観察者が位置する側とは
反対側に冷却手段が位置し、そこからの排気が観察者の
側とは反対側に吹きだされる。よって、冷却手段の騒
音、そこからの排気が、観察者の邪魔になることが無
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光束
を、赤、青、緑の３色光束に分離し、これらの各色光束
を変調手段を通して映像情報に対応させて変調し、変調
した後の各色の変調光束を再合成して、投写レンズを介
してスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置に関す
るものである。

【０００２】

【背景技術】投写型表示装置は、光源ランプと、ここか
らの光束を３色の光束に分離する色分離手段と、分離さ
れた３色の色光束を変調する３枚の変調手段と、変調さ
れた後の色光束を再合成する色合成手段と、合成により
得られた光像をスクリーン上に拡大表示する投写レンズ
とから構成されている。変調手段としては一般に液晶パ
ネルが使用されている。

【０００３】従来におけるこの構成の投写型表示装置と
しては、その光源部分に、オプティカルインテグレータ
と呼ばれる均一照明光学素子が組み込まれたものが知ら
れている。例えば、米国特許第５，０９８，１８４号公
報には、このオプティカルインテグレータが組み込まれ
た投写型表示装置が開示されている。また、この公報に
は、色合成手段として、ダイクロイックミラーをＸ字状
に配置した構成のものが記載されている。通常は、ガラ
ス板上に誘電体多層膜を形成したダイクロイックミラー
で構成される。

【０００４】このように色合成手段がダイクロイックミ
ラーにより構成されているミラー合成系を備えた投写型
表示装置においては、次のような問題点がある。すなわ
ち、ダイクロイックミラーは、投写レンズの中心軸に対
して非回転対称の光学要素となる。このため、スクリー
ン上の画像に非点収差が発生し、投写光学系の伝達特性
を示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅ
ｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性が劣化する。この結果、画
質にぼけが発生して鮮鋭度が低下する。ＭＴＦ特性の劣
化は、画素数に対して液晶パネルのサイズが大きい場
合、すなわち、画素ピッチが大きい場合にはそれ程問題
にはならない。しかし、例えばポリシリコンＴＦＴをス
イッチング素子として用いた液晶パネルの場合等のよう
に画素ピッチが小さくなると、無視することができな
い。

【０００５】また、従来における投写型表示装置として
は、色合成手段がダイクロイックプリズムにより構成さ
れているプリズム合成系を備えた形式のものが知られて
いる。ダイクロイックプリズムは、投写レンズの中心軸
線に対して回転対称な光学要素である。よって、このプ
リズムによって発生する収差は、投写レンズの設計によ
って容易に取り除くことが可能であり、一般的に、プリ
ズム合成系を備えた投写型表示装置におけるＭＴＦ特性
は、上記のミラー合成系を備えたものに比べて優れてい
る。したがって、画素ピッチの小さな液晶パネルを変調
手段として用いる場合に適している。

【０００６】更に、従来における投写型表示装置として
は、例えば、米国特許第４，９４３，１５４号に開示さ
れたものがある。この装置においては、最も光路長の長
い色光の光路に、リレーレンズ、フィールドレンズ等か
ら構成される光伝達手段を介在させることにより、光量
の減少および色むらを抑制するように構成されている。

【０００７】しかしながら、この装置においては、最も
長い光路長の色光の光量を減少させないものの、光束の
明るさ分布がリレーレンズによって１８０度回転してし
まうので、元の明るさ分布が軸対称でない場合には、ス
クリ−ン上の表示に非軸対称の色むらが発生し、表示品
位が劣化してしまう。光束の明るさ分布が軸対称であれ
ば、このような色むらは発生しないが、実際には、光源
ランプの取付け位置のずれ、光源ランプやその反射鏡の
僅かな非対称性が原因となって、明るさ分布が非軸対称
となってしまうのが通常である。

【０００８】ここで、投写型表示装置においては、その
投写画像の照度を高めると共に、その色むら、照度むら
を無くし、ＣＲＴ直視の画像に近い画像品位を得ること
が要望されている。このためには、色合成系としては、
伝達特性の良いプリズム合成系を利用することが好まし
い。また、オプティカルインテグレータを光源部分に用
いて、液晶パネルを均一な明るさで、しかも効率良く照
明することが好ましい。しかし、色分離系における各色
光の光路長が異なっている場合には、オプティカルイン
テグレータをそのまま使用すると、最も長い光路に割り
当てられた色光の光量減少、照度分布の変化が顕著にな
り、これが、投写画像に色むらや色温度の変化となって
現れてしまう。このため、インテグレータの効果を充分
に発揮させることができない。さらには、光源部分にオ
プティカルインテグレータを用いる場合には、従来技術
をそのまま利用することができない。すなわち、オプテ
ィカルインテグレータを用いた照明では、液晶パネルか
ら有限な位置（インテグレータの光束出射面）に存在す
る面光源からの発散光束が液晶パネルを照明することに
なるので、従来構成のように無限遠に存在する点光源か
らの照明と見なせる場合とは基本的に異なるからであ
る。

【０００９】本発明の目的は、上記の従来の投写型表示
装置に比べて、照度むら、色むら等のないより優れた品
位の投写画像を形成可能な投写型表示装置を提案するこ
とにある。

【００１０】また、本発明の目的は、高品位の投写画像
を形成することのできる廉価な投写型表示装置を提案す
ることにある。

【００１１】さらに、本発明の目的は、従来に比べて照
度の高い投写画像を形成可能な投写型表示装置を提案す
ることにある。

【００１２】さらにまた、本発明の目的は、高い品位の
投写画像を形成可能なコンパクトな投写型表示装置を提
案することにある。

【００１３】さらに、本発明の別の目的は、フロント投
写型として用いるのに適した構成の投写型表示装置を提
案することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の投写型表示装置
はフロント投写型として用いるのに適したものであり、
光源と、ここから出射された光束を３原色の各色光束に
分離する色分離手段と、分離された各色の光束を変調す
る３枚の変調手段と、前記色分離手段によって分離され
て前記３枚の変調手段のそれぞれに入射する各色の光束
のうち、最も光路長の長い光束の光路上に配置された導
光手段と、前記変調手段を介して変調された各色の変調
光束を合成する色合成手段と、合成された変調光束をス
クリーン上に投写する投写レンズ手段とを有する投写型
表示装置において、前記光源と前記色分離手段の間の光
路に介挿され、前記光源からの光束を均一な矩形光束に
変換して前記色分離手段に向けて出射する均一照明光学
手段と、前記色分離手段における各色の光束を出射する
光束出射部にそれぞれ配置され、前記均一照明光学手段
からの発散光束をほぼ平行な光束に変換する３枚の集光
レンズとを有し、前記色合成手段はダイクロイックプリ
ズムであり、前記導光手段は、入射側反射鏡と、出射側
反射鏡と、少なくとも１枚のレンズとを有しており、前
記光源の出射光の進行方向に対して、前記投写レンズか
らの投写光の方向が平行で逆方向となるように、光路が
形成されており、前記投写光の出射方向の側の装置ケー
ス内に前記光源の冷却手段が配置され、この冷却手段の
排気ロが投写光の出射方向の側のケース側面に形成され
ていることを特徴としている。

【００１５】この構成によれば、投写画像の観察者とは
反対側に冷却手段が位置することになるので、ここから
発生する騒音、排気が観察者の邪魔にならないという利
点がある。また、均一照明光学手段を用いて変調手段を
照明し、各色光の光路中に集光レンズを配置して発散光
束を平行光束にすると共に、一つの色光を導光手段を通
過させている。よって、本発明によれば、均一な照度分
布で色むらが無く、従来よりも明るく高品位な投写画像
を形成することができる。

【００１６】ここに、導光手段としては、一枚の中間レ
ンズを備えたものとし、この中間レンズの焦点距離を、
当該導光手段の光路長の約０．９から１．１倍の範囲内
に設定することが好ましい。

【００１７】また、導光手段を、入射側反射鏡の入射側
に配置された入射レンズと、出射側反射鏡の出射側に配
置された出射レンズと、これら入射側および出射側反射
鏡の間に配置された中間レンズとを備えた構成とするこ
ともでき、この場合には、入射および出射レンズの焦点
距離を、当該導光手段の光路長の約０．５から０．７倍
の範囲内に設定し、中間レンズの焦点距離を、当該導光
手段の光路長の約０．２５から０．４倍の範囲内に設定
して収差を抑制することが好ましい。

【００１８】さらに、この場合においては、上記の入射
レンズと、この入射レンズに向けて平行光束を入射する
前述の集光レンズとを、一枚のレンズとして形成する
と、その分、光学系をコンパクトに構成できるので好ま
しい。ここに、一枚のレンズとする場合には、その周囲
の収差を抑制するために、非球面レンズとすることが好
ましい。

【００１９】次に、上記の変調手段としては液晶パネル
を用いることができ、この場合には、液晶パネルの画素
ピッチを約５０μｍ以下として、投写画像の精細度を高
めることが好ましい。

【００２０】一方、均一照明光学手段としては、複数の
レンズを、光源ランプの出力光の主軸に垂直な面内に配
列した構成のレンズ板を少なくとも１枚備えた構成のも
のを採用でき、この場合には、レンズ板における一方向
のレンズ分割数を約３から約７の間とすることが好まし
い。

【００２１】なお、上記の導光手段を通過させる色光と
しては、一般的に他の色光に比べて光量の多い緑色光と
することが好ましい。あるいは、上記の導光手段を通過
させる色光としては、光量変化に伴う画質への影響が比
較的目立ち難い青色光とすることが好ましい。

【００２２】ここに、均一照明光学手段を、第１のレン
ズ板と、第２のレンズ板と、これらの間に介在した反射
鏡を備えた構成とし、光路を例えば直角に折り曲げるよ
うに構成してもよい。

【００２３】更に、均一照明光学手段に偏光変換手段を
配置することが好ましい。この偏光変換手段は光源ラン
プからのランダム偏光をＰ波とＳ波の２つの直線偏光に
分離する偏光分離要素と、分離された２つの偏光の偏光
面を一致させる偏光面回転要素とから構成される。この
偏光変換手段を用いると、光源ランプからの出射光の利
用効率を高めることができるので、その分、投写画像の
照度を高めることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施例を説明する。 １．第１の参考例 図１には、本発明の第１の参考例に係る投写型表示装置
の光学系を示してある。本例の投写型表示装置１は、光
源２と、均一照明光学素子３から構成される照明光学系
２Ａと、この照明光学系２Ａから均一照明光学素子３を
介して出射される光束Ｗを、赤、緑、青の各色光束Ｒ、
Ｇ、Ｂに分離する色分離光学系４と、各色光束を変調す
る変調手段としての３枚の液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ
と、変調された色光束を再合成する色合成光学系６と、
合成された光束をスクリーン８上に拡大投写する投写レ
ンズ７を有している。また、色分離光学系４によって分
離された各色光束のうち、緑色光束Ｇを対応する液晶バ
ルブ５Ｇに導く導光系９を有している。

【００２５】本例の光源２は、光源ランプ２１と曲面反
射鏡２２で構成されており、光源ランプ２１としてはハ
ロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ
等を用いることができる。均一照明光学系３は詳細を後
述するが、照明光学系の中心光軸１ａに垂直な平面上に
配置された第１のレンズ板３１と第２のレンズ板３２で
構成されている。

【００２６】色分離光学系４は、青緑反射ダイクロイッ
クミラー４０１と青反射ダイクロイックミラー４０２と
反射鏡４０３から構成される。光束Ｗは、まず、青緑反
射ダイクロイックミラー４０１において、そこに含まれ
ている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され
て、青反射ダイクロイックミラー４０２の側に向かう。
赤色光束Ｒはこのミラー４０１を通過して、後方の反射
鏡４０３で直角に反射されて、赤色光束の出射部４０４
から色合成光学系の側に出射される。ミラー４０１にお
いて反射された青および緑の光束Ｂ、Ｇは、青反射ダイ
クロイックミラー４０２において、青色光束Ｂのみが直
角に反射されて、青色光束の出射部４０５から色合成光
学系の側に出射される。このミラー４０２を通過した緑
色光束Ｇは、緑色光束の出射部４０６から導光系９の側
に向けて出射される。本例では、均一照明光学素子３の
光束の出射部から、色分離光学系４における各色光束の
出射部４０４、４０５、４０６までの距離が全て等しく
なるように設定されている。

【００２７】ここで、本例においては、色分離光学系４
の各色光束の出射部４０４、４０５、４０６の出射側に
は、それぞれ、平凸レンズからなる集光レンズ１０１、
１０２および１０３が配置されている。したがって、各
出射部から出射した各色光束は、これらの集光レンズ１
０１乃至１０３に入射して平行化される。

【００２８】平行化された後の各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂのう
ち、赤色および青色の光束Ｒ、Ｂは、集光レンズ１０
１、１０２の直後に配置されている液晶パネル５Ｒ、５
Ｂに入射して変調され、各色光に対応した映像情報が付
加される。すなわち、これらの液晶パネルは、不図示の
駆動手段によって映像情報に応じてスイッチング制御が
行われ、これにより、ここを通過する各色光の変調が行
われる。このような駆動手段は公知の手段をそのまま使
用することができ、本例においてはその説明を省略す
る。一方、緑色光束Ｇは、導光系９を介して、対応する
液晶パネル５Ｇに導かれ、ここにおいて、同様に、映像
情報に応じて変調が施される。本例の液晶パネルは、ポ
リシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いた画素
ピッチが５０μｍ以下のものを使用している。

【００２９】本例における導光系９は、入射側反射鏡９
１と出射側反射鏡９２と、これらの間に配置された中間
レンズ９３から構成されている。本例では、中間レンズ
９３の焦点距離を、この導光系９の全光路長に等しく設
定してある。この焦点距離としては、導光系の全光路長
の約０．９から約１．１倍の範囲内に設定することがで
きる。ここで、各色光束の光路長、すなわち、光源ラン
プ２１から各液晶パネルまでの距離は、緑色光束Ｇが最
も長くなり、したがって、この光束の光量損失が最も多
くなる。しかし、本例のように、導光系９を介在させる
ことにより、光量損失を抑制できる。なお、導光系９を
通過させる色光束は、赤あるいは青色の光束とすること
もできる。しかし、一般的には通常の投写型表示装置に
おいては緑の光量が他の色の光量に比べて大きいので、
緑色光束を、導光系９を通過する光路に割り当てること
が好ましい。ただし、色バランスよりも明るさや画質の
均一性を優先させる場合は、導光系９に視感度が低くて
比較的照度むらの目立ちにくい青色光束を割り当てれば
よい。

【００３０】次に、各液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを通
って変調された各色光束は、色合成光学系６に入射さ
れ、ここで再合成される。本例ではダイクロイックプリ
ズムを用いて色合成光学系６を構成している。色合成光
学系６としては、ダイクロイックミラーをＸ字状に配置
した構成のミラー合成系を利用することも可能である。
しかし、色合成光学系がダイクロイックミラーにより構
成されているミラー合成系を備えた投写型表示装置にお
いては、ダイクロイックミラーが投写レンズの中心軸に
対して非回転対称の光学要素となる。このため、スクリ
ーン上の画像に非点収差が発生し、投写光学系のＭＴＦ
（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ）特性が劣化する。この結果、画質にぼけが発
生して鮮鋭度が低下する。ＭＴＦ特性の劣化は、画素数
に対して液晶パネルのサイズが大きい場合、すなわち、
画素ピッチが大きい場合にはそれ程問題にはならない。
しかし、本例のように、ポリシリコンＴＦＴをスイッチ
ング素子として用いた液晶パネルの場合等のように画素
ピッチが小さくなると、無視することができない。本例
では、色合成光学系６としてダイクロイックプリズムを
用いているので、このような弊害の発生を回避すること
ができる。

【００３１】この点を図２を参照して説明する。この図
には、本例のプリズム合成系を備えた投写型表示装置
と、色合成系をミラー合成系とした場合における投写型
表示装置におけるＭＴＦ特性を示してある。この図にお
いて、横軸は液晶パネルの画素の細かさを示す空間周波
数（１ｉｎｅ／ｍｍ）であり、縦軸はＭＴＦ（％）を示
してある。実線は、プリズム合成系を備えた投写光学系
における特性である。太い実線は画面中心部の特性であ
り、細い実線は画面周辺部の特性である。同様に、破線
はミラー合成系を備えた投写光学系における特性であ
る。太い破線は画面中心部の特性であり、細い破線はそ
の周辺部の特性である。

【００３２】投写レンズ単体でのＭＴＦ特性は、ミラー
合成系では、４５度の角度でミラーが挿入されるので非
点収差が発生して劣化している。本例のように、ポリシ
リコンＴＦＴをスイッチング素子として用いた画素ピッ
チが５０μｍ以下の液晶パネルでは、空間周波数が２０
（１ｉｎｅ／ｍｍ）においては３０％以上のＭＴＦ特性
が必要である。しかし、ミラー合成系を用いた場合に
は、画面周辺部で充分なＭＴＦ特性が得られないことが
分かる。これに対して、本例のように、プリズム合成系
を用いた場合には、プリズムによって発生する収差を投
写レンズの設計で取り除くことができるので、ＭＴＦ特
性の劣化がないことが分かる。

【００３３】本例の装置においては、ダイクロイックプ
リズムからなる色合成系おいて各色光束が合成されて、
光学像が得られ、この光学像が、投写レンズ７によっ
て、スクリーン８上に拡大投写される。投写レンズとし
ては、テレセントリック系に近いものが好ましい。

【００３４】（照明光学系）本例の照明光学系における
均一照明光学素子３に適したものとしては、露光機に一
般的に使用されているインテグレータレンズがある。投
写型表示装置に使用する場合の基本的な構成を図３
（Ａ）に示してある。この図に示すように、均一照明光
学素子３は第１のレンズ板３１と第２のレンズ板３２か
ら構成されている。第１のレンズ板３１は、複数の矩形
レンズ３０１をマトリックス状に配列した構成となって
おり、同様に、第２のレンズ板３２も矩形レンズ３０２
をマトリックス状に配列した構成となっている。第１の
レンズ板３１の各矩形レンズ３０１の形状は、照明対象
の液晶パネルの形状に相似形とされる。これらの各矩形
レンズ３０１の像が、第２のレンズ板３２を構成してい
る各矩形レンズ３０２の対応する矩形レンズによって、
液晶パネル上に重畳結像される。したがって、液晶パネ
ルは、均一な照度で色むらが殆ど無い状態で照明され
る。

【００３５】本例では、各レンズ板３１、３２におい
て、４行×３列のマトリックスとなるように矩形レンズ
を配置してある。縦方向あるいは横方向の最大分割数と
しては、約３乃至７の範囲が好ましい。また、第１のレ
ンズ板３１と第２のレンズ板３２は必ずしも分離する必
要はない。各矩形レンズの寸法を小さくして、入射光束
の分割数を増やすことにより、各レンズ板３１、３２を
接近させることができる。さらには、１枚のレンズ仮に
一体化することも可能である。

【００３６】ここで、図５を参照して、均一照明光学素
子３を構成している各レンズ板３１、３２の矩形レンズ
による分割数と色むらとの関係を説明する。図５のグラ
フは、横軸に第１および第２のレンズ板（インテグレー
タレンズ）の分割数を取り、縦軸には色むらを、スクリ
ーン８上における中央部（１箇所）と周辺部（４箇所）
の間における色の違いをＵ’Ｖ’色度座標上における差
として表示したものである。この色むらを示す値は、小
さい程、色むらの程度が小さいことを示す。図において
破線で示す値は、色むらとして許容できると判断される
最大色むらである。

【００３７】このグラフから分かるように、分割数を３
以上にすることが好ましい。しかしながら、製造上の観
点からは分割数を増やすとコスト高につながってしま
う。したがって、実用的な分割数は、約３から約７の範
囲である。

【００３８】次に、図３（Ｂ）には、均一照明光学菓子
３を構成する第１のレンズ板３１および第２のレンズ板
３２の別の構成例を示してある。この図に示す例におい
ても、各レンズ板は同一寸法の矩形レンズ板から構成さ
れている。しかし、矩形レンズの配列状態は、縦方向の
分割数は７であり、横方向においては、上下の行が３分
割であり、中央の３行が５分割であり、これらの間の行
が４分割となっている。

【００３９】均一照明光学素子３としては、図４に示す
ように複数の円柱レンズ３０１’で構成される第１のレ
ンズ板３１と、同じく複数の円柱レンズ３０２’で構成
される第２のレンズ板３２を用いて構成する方法もあ
る。この場合の照度は、一方向のみ均一化され、図３
（Ａ）、（Ｂ）の場合に比べて照明対象の中心照度が高
くなる。また、この場合、レンズ構成が比較的簡単であ
ることから、薄型化が容易である。

【００４０】次に、図６（Ａ）を参照して、上記の構成
の均一照明光学素子３を用いて液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、
５Ｂを照明する場合の作用を説明する。光源２を構成す
る光源ランプ２１としては前述したようにハロゲンラン
プ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の点に近
い発光源を使用する。またランプからの放射光束は反射
鏡２２で反射される。反射鏡２２の反射面形状としては
楕円面を使用することができ、この場合、その第１焦点
を光源ランプ２１の発光部に一致させ、第２焦点を液晶
パネル５（５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ）の中心位置に一致させ
る。この結果、反射鏡２２の反射光束は、液晶パネル５
の中心部に向かう。この場合には、第１のレンズ板３１
の各矩形レンズ３０１の中心から、液晶パネル５の中心
に向かう線上に第２のレンズ板３２の各矩形レンズ３０
２の中心が位置するように、第２のレンズ板３２の寸
法、すなわち、このレンズ板を構成している各矩形レン
ズ３０２の寸法は、第１のレンズ板の側よりも小さく設
定される。

【００４１】第１のレンズ板３１の各矩形レンズ３０１
は、対応する第２のレンズ板３２の各矩形レンズ３０２
の中心に光束を集中させる。第２のレンズ板３２の各矩
形レンズ３０２は、対応する第１のレンズ板の側の矩形
レンズ３０１のレンズの像を、液晶パネル５の表示領域
５Ａ（図において斜線で示す領域）に重畳結像させる。
第２のレンズ板３２の各矩形レンズ３０２の中心には、
このように、光源ランプ２１の発光部の像が形成される
ので、第２のレンズ板３２の全体が２次光源として機能
する。従って、例えば液晶パネル５の表示領域５Ａの端
に入射する光束の主光線３０３は、第２のレンズ板３２
の中心と表示領域５Ａの端を結ぶ線分に一致する。すな
わち、液晶パネル５への照明光束は、第２のレンズ板３
２からの発散光となっているので、液晶パネル５に平行
光を入射させるためには、発散光を平行化する必要があ
る。この目的のために、本例では、集光レンズ１０１、
１０２、１０３が配置されている。この集光レンズの焦
点距離は。第２のレンズ板３２と集光レンズの距離ｂに
等しく設定される。本例では、集光レンズとして、液晶
パネル５の側に凸面を向けた状態に配置した平凸レンズ
を用いている。凸面を第２のレンズ板の側に向けた状態
に配置してもよい。平凸レンズの代わりに、両凸レン
ズ、フレネルレンズを用いることもできる。このよう
に、集光レンズ１０１、１０２、１０３を配置すること
により、液晶パネル５を介して出射される光束の主光線
は、照明系全体の中心軸１ａに平行になる。

【００４２】次に、図６（Ｂ）には、照明光学系の変形
例を示してある。この例では、光源２の反射鏡２２の反
射面として放物面を用いている。この場合には、放物面
の焦点は光源ランプ２１の発光部に一致させるので、反
射鏡２２で反射された光束は、照明系の中心軸１ａにほ
ぼ平行な光束になる。したがって、この場合に使用する
均一照明光学素子３は、同一寸法の第１のレンズ板３
１’および第２のレンズ板３２’で構成され、各レンズ
板を構成している矩形レンズの焦点距離も等しい。第２
のレンズ板３２’の各矩形レンズ３０２’は、対応する
第１のレンズ板３１’の矩形レンズの像を無限遠に結像
させる。したがって、この場合には、レンズ３０６を付
加して、無限遠にできるはずの像を液晶パネル５の表示
領域５Ａ上に形成する。レンズ３０６の焦点距離は、こ
のレンズと液晶パネル５の距離に等しくなるように設定
される。なお、レンズ３０６を第２のレンズ板３２と一
体化することもできる。

【００４３】なお、各レンズ板３１、３２の矩形レンズ
による分割数が比較的少ない場合は、各レンズ板間の距
離を比較的大きくすることができ、図１５に示されるよ
うに、各レンズ板の間に、反射鏡３３を介在させること
が可能である。この場合、均一照明光学素子の占める体
積が前例の場合の１／２程度になるという利点がある。
また、この図に示されるように、全光学系の配置を正方
形に近づけることができ、装置全体の小型化に寄与す
る。

【００４４】（導光系）前述したように、本例の導光系
９は、２枚の反射鏡９１、９２とこれらの間に配置した
中間レンズ９３から構成されている。本例に適用可能な
導光系の別の構成例を以下に説明する。

【００４５】まず、図７に示す導光系９Ａは本例の導光
系９から中間レンズ９３を省略した構成となっている。

【００４６】次に、図８（Ａ）に示す導光系９Ｂは、本
例の導光系９の構成に加えて、その入射部側に入射レン
ズ９４を付加すると共に、その出射部側に出射レンズ９
５を付加したした構成となっている。

【００４７】図８（Ｂ）を参照して、この構成の導光系
９Ｂの動作を説明する。図においては、説明を容易にす
るために、一対の反射鏡９１、９２を省略した直線系と
して示してある。図に示すように、中間レンズ９３は導
光系９Ｂの全光路のちょうど中心にあり、全光路長を２
ａとすると、中間レンズ９３の焦点距離はａ／２にほぼ
等しくなるように設定してある。従って、中間レンズ９
３は、導光系９Ｂの入射側における物体９６の像を、導
光系の出射側に反転像９７として結像させる。すなわ
ち、入射側の照度分布が出射側において１８０度回転し
て伝達される。しかし、本例では均一照明光学素子３を
備えた照明光学系を用いているので、照度分布は１８０
度の回転に対してほぼ対称となっている。よって、照度
分布がこのように回転あるいは反転しても、表示の色む
らが発生することはない。

【００４８】一方、入射レンズ９４は、その焦点距離が
中間レンズ９３までの距離ａに等しく、集光レンズ１０
３を通過して平行になった光束Ｇの主光線９ａを中間レ
ンズ９３の中心に向ける。従って、中間レンズ９３の中
心部には、均一照明光学素子３の出射側の第２のレンズ
板３２の像が形成される。また、出射レンズ９５の焦点
距離もａに等しくなるように設定してあり、中間レンズ
９３の中心から発散する光束の主光線を平行にして出射
する。入射レンズ９４は、図に示すように、平凸レンズ
であり、その凸面の側を入射側に向けて配置してあり、
これにより、レンズの球面収差を小さくしている。出射
レンズ９５も平凸レンズであり、その凸面側が出射側に
向くように配置してある。

【００４９】なお、入射レンズおよび出射レンズの焦点
距離は、導光系９Ｂの全光路長（２ａ）の約０．５から
約０．７倍の範囲内に設定すればよい。また、中間レン
ズの焦点距離は、球面収差を小さくする観点から、全光
路長（２ａ）の１／４よりも僅かに長くすることが好ま
しく、約０．２５から約０．４倍の範囲内に設定すれば
よい。

【００５０】図９（Ａ）には、上記の導光系９Ｂの変形
例を示してある。この図に示す導光系９Ｃにおいては、
導光系９Ｂにおける入射レンズ９４を、その光路方向の
手前に配置されている集光レンズ１０３と一体化したレ
ンズ９７としてある。このレンズ９７の焦点距離は、入
射レンズ９４と集光レンズ１０３の屈折力を足し合わせ
た値に設定される。すなわち、図９（Ｂ）に示すよう
に、ａｂ／（ａ＋ｂ）に設定される。このレンズ９７は
球面収差を小さくするために、両凸レンズとすることが
好ましい。なお、この図９（Ｂ）においては、中間レン
ズ９３を、２枚の平凸レンズ９３１、９３２で構成した
状態で示してある。図に示すように、この場合には、各
平凸レンズ９３１、９３２の焦点距離をａに設定する。
また、各レンズの凸面を向かい合わせた状態で配置する
ことにより、両凸レンズ１枚の場合に比べて、球面収差
を極めて小さくすることができる。この結果、導光系の
入射側における照度分布を極めて正確に出射側に伝達す
ることができる。

【００５１】次に、図１０には、導光系９Ｃの変形例を
示してある。図に示す導光系９Ｄにおいては、上記の導
光系９Ｃにおいて一体化したレンズ９７を、非球面レン
ズ９８としてある。このように非球面レンズ９８を用い
ることにより、両凸レンズを使用する場合にくらべて、
さらに球面収差を小さくすることができる。よって、導
光系の入射側における照度分布を極めて正確に出射側に
伝達することができる。

【００５２】（第１の参考例の効果）以上説明したよう
に、本例の投写型表示装置１においては、その照明光学
系として均一照明光学素子３を備えたものを使用し、色
合成光学系には軸対称光学素子であるダイクロイックプ
リズムを使用している。したがって、色むらや照度むら
が少なく、しかも照明効率の高い投写型表示装置を実現
できる。また、ダイクロイックプリズムからなる色合成
系を用いているので、投写レンズの焦点距離を短くで
き、短距離での大画面表示が可能となる。よって、本例
の構成をリアープロジェクターに適用すれば、その奥行
きを短くできるので、装置をコンパクトにすることがで
きる。

【００５３】また、導光系を構成している光学素子であ
る中間レンズ、入射レンズ、出射レンズの焦点距離を適
切な値に設定しているので、ここを通過する色光束の色
むらの発生、光量損失を少なくでき、これによっても、
投写画像の色むら、照度むら等の発生を抑制でき、ま
た、明るい画像を形成することが可能になる。

【００５４】さらには、導光系における入射レンズと、
集光レンズとを一体化した構成を採用した場合には、構
成要素を少なくできるので、その分、光学系をコンパク
トで廉価にすることができる。また、一体化したレンズ
を非球面レンズとした場合には、光学系をコンパクトに
できると共に球面収差も小さくすることができる。

【００５５】一方、本例においては、均一照明光学素子
における分割数を３乃至７の範囲にしてあり、また、液
晶パネルの画素ピッチを５０μｍ以下に設定してあるの
で、投写画像に色むら、ぼけ等が発生することを抑制で
き、したがって、画像品位の高い投写画像を形成するこ
とのできる投写型表示装置を実現できる。

【００５６】２．第２の参考例 図１１には本発明の第２の参考例に係る投写型表示装置
を示してある。本例の投写型表示装置１００は、その導
光系の構成以外は前述した第１の参考例の投写型表示装
置１と同一である。したがって、対応する部分には同一
の符号を付し、それらの説明は省略する。

【００５７】本例の投写型表示装置１００における導光
系９Ｅは、入射側の三角柱プリズム９０１と、出射側の
三角柱プリズム９０２と、これらの間に配置した四角柱
プリズム９０３から構成されている。

【００５８】図１１（Ｂ）を参照して本例の導光系９Ｅ
の働きを説明する。集光レンズ１０３によって平行化さ
れた光束は、三角柱プリズム９０１の入射面９０４に垂
直に入射し、全反射面９０５で反射されて出射面９０６
から出射する。全反射面９０５は、単に硝材あるいはプ
ラスチックの光学平坦面であってもよい。しかし、入射
光束中に全反射されないような角度の光線が含まれる場
合は、アルミニウム、銀等の金属膜をコーティングする
ことが好ましい。この代わりに、誘電体多層反射膜をコ
ーティングしてもよい。入射面９０４と出射面９０６
は、図においても示すように、全反射による導光の働き
があるので、空気と硝材の界面である必要があり、隣接
する光学要素と接着させることができない。従って、三
角柱プリズム９０１は、５つの面が全て光学的平坦面で
あることが必要であり、場合によっては入射面９０４と
出射面９０６に減反射コーティングを施す必要がある。
特に、隣接する四角柱プリズム９０３との界面には、無
反射コーティングを施すことが好ましい。

【００５９】四角柱プリズム９０３は、６つの面が全て
光学的平坦面であり、通過する光束の主軸に平行な４つ
の面９０７は、全反射によって光束を導く。出射側の三
角柱プリズム９０２は、入射側の三角柱プリズム９０１
と同一構成である。出射した光束は、液晶パネル５Ｇの
表示部５Ａに入射される。

【００６０】光束の伝達率を高くするために、三角柱プ
リズム９０１の入射面９０４の形状と、三角柱プリズム
９０２の出射面の形状は、液晶パネル５Ｇの表示部５Ａ
の矩形形状とほぼ同一にする。ここで、照明光学系の均
一照明光学素子３は、図３に示すように、矩形レンズを
マトリックス状に配置した第１および第２のレンズ板３
１、３２から構成されている。したがって、入射側の三
角柱プリズム９０１の入射面９０４は、その矩形形状に
合わせてほぼ均一に照明される。３つのプリズムは、入
射光束の光量と平行性と均一な明るさ分布を保持した状
態のままで、液晶パネル５Ｇの表示部５Ａに伝達され
る。出射側の三角柱プリズム９０２と液晶パネル５Ｇは
近接配置する必要があるが、無視できない距離がある場
合には、導光のためのプリズムやレンズを追加配置すれ
ばよい。

【００６１】このように構成した本例の投写型表示装置
によって、前述した第１の参考例の場合と同様な効果を
得ることができる。なお、本例における導光系の四角柱
プリズム９０３の代わりに、例えば、４枚の反射鏡を組
み合わせて筒状とした導光部材を用いてもよい。

【００６２】なお、図１１（Ｂ）の四角柱プリズム９０
３は、図１２（Ａ）に示すような４枚の反射鏡９０３’
により構成される筒状の導光系であってもよい。導光面
の反射率はわずかに低くなるものの、働きとしては同一
になる。また、導光系を図１２（Ｂ）に示すように、上
下の２枚の反射板９１１、９１２と、光路の折り曲げの
ための２枚の反射鏡９１３、９１４で構成してもよい。
この場合は、入射光束を損失なく伝達することはできな
いが、レンズ１０３の焦点距離を幾分か短くすること
で、損失量を少なくすることができる。この場合は照度
分布を保存することができないので図４で示したような
円柱レンズを用いた均一照明光学素子の場合に適した方
法である。

【００６３】３．第３の参考例 図１６には、本発明の第３の参考例に係る投写型表示装
置を示してある。本例の投写型表示装置５００は、その
導光系の構成以外は前述した第１の参考例と同一であ
る。したがって、対応する部分には同一の符号を付し、
それらの説明は省略する。

【００６４】本例の投写型表示装置５００における導光
系９Ｆは、入射側のフィールドレンズ９２１と出射側の
フィールドレンズ９２２と凹面鏡９２３で構成されてい
る。導光系９Ｆの入射部付近にある集光レンズ１０３
と、フィールドレンズ９２１とを一体化して一枚のレン
ズで代用することもできる。

【００６５】この構成を有する導光系９Ｇを、図１７に
示してある。一体化したレンズ９２４は図に示すように
偏心した両凸レンズで構成される。

【００６６】上記の導光系９Ｆの具体的構成を図１８
（Ａ）に示す。光路の中心にある凹面鏡９２３とフィー
ルドレンズ９２１あるいはフィールドレンズ９２２まで
の距離をａとすると、凹面鏡９２３の焦点距離はａ／２
にほぼ等しい。この凹面鏡９２３の曲面形状は、球面あ
るいは楕円面である。従って、凹面鏡９２３は、入射部
の物体８０２の像を出射部に反射像８０３として結像
し、実際には、入射部の照度分布が出射部において反転
して出力される。フィールドレンズ９２１と９２２の焦
点距離はａに等しく、それぞれのレンズの光軸８０１は
両者の中心で一致している。入射側のフィールドレンズ
９２１は、集光レンズ１０３から平行光束を凹面鏡９２
３の中心に集める。出射側のフィールドレンズ９２２
は、凹面鏡９２３からの反射光束を、液晶パネル５Ｇに
垂直な光束となるように屈折させる。

【００６７】なお、導光系９Ｆを、図１８（Ｂ）に示す
ように構成することもできる。この図に示す導光系９Ｈ
では、上記の導光系９Ｅにおける２枚のフィールドレン
ズ９２１、９２２を、一枚のレンズ８０６で構成し、凹
面鏡９２３を平面鏡８０４に置き換えて、レンズ８０６
からａ／２の距離に配置してある。さらに、レンズ８０
６の光軸８０７に垂直に平面鏡８０５を配置してある。
導光系９Ｈに入射する平行光束は、レンズ８０６の端部
を通って平面鏡８０４で反射され、平面鏡８０５の中心
に集まる。平面鏡８０５から反射された光束は、平面鏡
８０４で反射されてからレンズ８０６の端部を通り、液
晶パネル５Ｇの表示部５Ａに垂直に入射する。入射部の
物体８０２の像を出射部の反転像８０３として形成させ
るのはレンズ８０６の中心部であり、光束はレンズ８０
６の中心部を２回通過するので、焦点距離がａ／２のレ
ンズを通過したことと同じになる。本例の構成は、上記
の導光系９Ｆの場合よりもサイズが小さくなるという利
点がある。

【００６８】４．実施例 図１３には本発明の実施例に係る投写型表示装置を示し
てある。本例の投写型表示装置２００は光学系をそのケ
ース２０１内にコンパクトに収納するための工夫がなさ
れている。本例における光学系は、照明光学系２Ｂと、
色分離光学系４と、ライトバブル５Ｒ、５Ｇおよび５Ｂ
と、色合成光学系６と、投写レンズ７と、導光系９Ｄか
ら構成されている。これらのうち、色分離光学系４、変
調手段５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ、色合成光学系６、投写レンズ
７は、第１の参考例の装置１００における場合と同一で
ある。また、導光系９Ｄは、図１０に示すものと同一で
ある。したがって、これらの部分における対応する部位
には同一の符号を付し、それらの各部位の説明は省略す
る。

【００６９】本例の装置２００においては、照明光学系
２Ｂからの出射光の中心軸１ａと、投写レンズ７の光軸
７ａとが平行となるようにするために、照明光学系２Ｂ
において、光源ランプ２１からの出射光の方向を直角に
折り曲げるようにしている。また、照明光学系２Ｂは、
偏光変換系１１を備えた構成となっている。

【００７０】すなわち、本例の照明光学系２Ｂは、ラン
プ２１および反射鏡２２から構成した光源２と、この出
射側に配置した偏光変換素子１１と、この出射側に配置
した均一照明光学素子３Ａから構成されている。

【００７１】図１４に示すように、本例の偏光変換素子
１１は、偏光ビームスプリッタ１１１と、反射鏡１１２
と、λ／２位相差板１１３から構成される。光源２から
出射されたランダム偏光１１４は、偏光分離要素である
偏光ビームスプリッタ１１１によって、Ｐ偏光１１５と
Ｓ偏光１１６の２つの直線偏光に分離される。偏光ビー
ムスプリッタ１１１の偏光分離機能は入射角依存性を持
つので、光源としては、平行性に優れた光を出射できる
短アーク長のランプを備えたものが適している。分離さ
れたＰ偏光１１５は、偏光面回転要素であるλ／２位相
差板１１３を通過することにより、偏光面が９０度回転
してＳ偏光になる。一方、Ｓ偏光１１６はプリズム型反
射鏡１１２によってその光路を折り曲げられるだけであ
り、そのままＳ偏光として出射される。本例では、反射
鏡１１２は例えばアルムニウムの蒸着膜として形成され
ており、Ｐ偏光よりもＳ偏光の反射率が高いので、Ｓ偏
光の光路を反射鏡１１２で折り曲げる配置構成としてあ
る。反射鏡１１２としては、プリズム型の他に、一般的
な平面型の反射鏡を使用してもよい。この構成の偏光変
換素子１１を通過することにより、光源からのランダム
偏光１１４は、Ｓ偏光として出射される。なお、本例で
は、Ｐ偏光をＳ偏光に変換するようにしているが、逆
に、Ｓ偏光をＰ偏光に変換して、偏光変換素子１１から
Ｐ偏光を出射させるようにしてもよい。

【００７２】次に、この偏光変換素子１１の出射側に配
置されている均一照明素子３Ａは、出射されたＳ偏光１
１６の主軸に垂直な平面上に配置された第１のレンズ板
３１と、これと直交する状態に配置された第２のレンズ
板３２と、これらのレンズ板３１、３２の間に配置さ
れ、光路を直角に折り曲げるための反射鏡３３で構成さ
れている。第１のレンズ板および第２のレンズ板の構成
は第１の参考例の場合と同一である。このように、均一
照明素子３Ａに入射した光束は、直角に折り曲げられ
て、ここから出射する。出射したのＳ偏光光束は、色分
離光学系４において原色光束に分離される。分離された
各色の光束は、ダイクロイックプリズムからなる色合成
光学系６において合成され、投写レンズ７を介してスク
リーン８上に拡大投影される。

【００７３】このように、本例の装置２００において
は、照明光学系２Ｂの出射方向に対して、投写光の方向
を平行で逆向きとなるように、光路を形成すると共に、
光源２の背面側におけるケース２０１内には、光源ラン
プ２１による発熱を抑えるための冷却ファン１２を配置
してある。

【００７４】したがって、本例の装置２００において
は、その使用時において、冷却に使用されて温まった空
気が投写光と同一方向に排出される。このため、この投
写型表示装置をフロント投写型として、反射型のスクリ
ーン上に映像を表示して観察するような場合には、観察
者は通常は装置よりも後ろ側にいる。したがって、冷却
ファンの騒音、あるいはそこから吹きだす温風によっ
て、観察者の視聴が妨げられることがないという利点が
ある。また、オーディオラックのような比較的設置スペ
ースに余裕の無い場所に設置する場合にも、前面からの
排気であるので、排気が周囲にこもってしまうという問
題も発生しないので都合がよい。

【００７５】また、本例の装置２００においては、照明
光学系２Ｂは偏光変換素子１１を備えている。したがっ
て、光源から出射されるランダム偏光が特定の直線偏光
に変換され、変換後の２つの光束が、発散損失を殆ど生
ずることなく効果的に重畳結合されて出射される。よっ
て、偏光のみを高効率で出射する明るい照明光学系を実
現できる。さらには、本例では、出射された偏光光束を
均一照明光学素子３Ａに通過させているので、光源にお
いて発生している色むら、照度むらが抑制され、均一性
の高い照明光を得ることができる。

【００７６】５．実施例ならびに参考例の効果 以上説明したように、上記実施例ならびに参考例の投写
型表示装置は、照明光学系に均一照明光学素子を備え、
また、色合成系にはダイクロイックプリズムを備え、さ
らに、色分離系における最も光路長の長い色光束の光路
には導光系を配置し、さらにまた、色分離系を介して分
離された各色の発散光束を集光レンズを介して平行光束
として変調手段に照射するようにした構成を採用してい
る。したがって、上記実施例ならびに参考例によれば、
均一照明光学素子によって光源からの光の色むら、照度
むらが抑制され、また、色合成系はミラー合成系に比べ
て色むら、照度むらの発生が少ないプリズム合成系であ
り、ここでの色むら等の発生も少ない。また、導光系を
介して、光路長の長い色光束の光が光量損失が殆ど無い
状態で伝達され、集光レンズによって平行光束が変調手
段に照射されるので、光量損失が少なく、照明効率が改
善される。よって、上記実施例ならびに参考例によれ
ば、従来に比べて、色むら、照度むらが少なく、しかも
照明効率の高い投写型表示装置を実現することができ
る。

【００７７】また、上記実施例ならびに参考例において
は、その導光系の構成要素であるレンズの焦点距離を適
切な値に設定し、あるいは、導光系としてプリズムを使
用している。この構成によれば、導光系での色むら、光
量損失を抑制できるので、色むらが少なく、照明効率の
高い投写画像を形成することができる。

【００７８】さらに、上記実施例ならびに参考例におい
ては、投写光学系の中心軸に対して回転対称な要素であ
るダイクロイックプリズムを色合成系として使用し、変
調手段として画素ピッチが約５０μｍ以下と小さなピッ
チの液晶パネルを使用している。したがって、上記実施
例ならびに参考例によれば、解像度のよい投写画像を形
成できると共に、ポリシリコンＴＦＴ等の小型化が容易
な液晶パネルを利用して装置全体を小型にすることがで
きる。

【００７９】また、上記実施例ならびに参考例では、均
一照明光学素子を構成しているレンズ板の分割数を３か
ら７の範囲内に設定してあるので、色むらが抑制された
投写画像を形成することができる。

【００８０】さらには、上記実施例ならびに参考例で
は、照明光学系に偏光変換素子を備えた構成を採用して
いるので、光源ランプからの出射光束の発散損失を抑制
でき、明るい投写画像を形成することができる。

【００８１】一方、上記実施例の投写型表示装置におい
ては、その照明光学系からの出射光の進行方向に対し
て、投写光を逆向きで平行な方向に出射できるように光
路を構成し、投写光が出射する装置ケース側に、光源ラ
ンプの冷却手段を配置した構成を採用している。この構
成によれば、フロントプロジェクターとして利用する場
合には、投写画像の観察者が位置する側とは反対側に冷
却手段が位置し、そこからの排気が観察者の側とは反対
側に吹きだされる。よって、冷却手段の騒音、そこから
の排気が、観察者の邪魔になることが無いという利点が
ある。

【００８２】一方、上記実施例ならびに参考例によれ
ば、上記の各効果に加えて、光学系の投写レンズのバッ
クフォーカスが短いので、短距離の大画面投写が容易で
ある。よって、プレゼンテーション用途や、家庭のホー
ムシアター用途に適した投写型表示装置を実現できる。
また、投写レンズのバックフォーカスが短いので、Ｆナ
ンバーが小さく、明るい投写レンズを、少ないレンズ枚
数で実現でき、装置を低コスト化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の参考例に係る投写型表示装置の
光学系の構成を示す概略構成図である。

【図２】投写型表示装置において変調手段として使用さ
れる液晶パネルの画素密度と伝達特性（ＭＴＦ）との関
係を示すグラフである。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、図１の均一
照明光学素子を構成している第１および第２のレンズ板
の構成を示す概略斜視図である。

【図４】図１の均一照明光学素子を構成している第１お
よび第２のレンズ板の構成を示す概略斜視図である。

【図５】均一照明光学素子のレンズ板の分割数と色むら
との関係を示すグラフである。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）は、均一照明光学素子の働
きを説明するための説明図である。

【図７】本発明の第１の参考例における導光系の変形例
を示す概略構成図である。

【図８】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の参考例
における導光系の別の変形例を示す概略構成図、および
その働きを示す説明図である。

【図９】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の参考例
における導光系の更に別の変形例を示す概略構成図、お
よびその働きを示す説明図である。

【図１０】図９（Ａ）に示す導光系の変形例を示す概略
構成図である。

【図１１】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第２の参考
例に係る投写型表示装置の光学系を示す概略構成図、お
よびその導光系を示す説明図である。

【図１２】（Ａ）および（Ｂ）は、図１１（Ｂ）の変形
例を示す説明図である。

【図１３】本発明の実施例に係る投写型表示装置の光学
系および冷却ファンを示す概略構成図である。

【図１４】図１３の照明光学系に組み込まれている偏光
変換素子の構成を示す説明図である。

【図１５】図１における均一照明光学素子の変形例を示
す概略構成図である。

【図１６】本発明の第３の参考例に係る投写型表示装置
を示す概略構成図である。

【図１７】本発明の第３の参考例に係る投写型表示装置
の変形例を示す概略構成図である。

【図１８】（Ａ）は図１６の導光系を示す説明図であ
る。（Ｂ）は図１８（Ａ）に示す導光系の変形例を示す
説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０４Ｂ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０４ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｅ Ｈ０４Ｎ 5/74 9/31 Ｃ 9/31 Ｂ Ｚ Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｖ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、ここから出射された光束を３原
   色の各色光束に分離する色分離手段と、分離された各色
   の光束を変調する３枚の変調手段と、前記色分離手段に
   よって分離されて前記３枚の変調手段のそれぞれに入射
   する各色の光束のうち、最も光路長の長い光束の光路上
   に配置された導光手段と、前記変調手段を介して変調さ
   れた各色の変調光束を合成する色合成手段と、合成され
   た変調光束をスクリーン上に投写する投写レンズ手段と
   を有する投写型表示装置において、 前記光源と前記色分離手段の間の光路に介挿され、前記
   光源からの光束を均一な矩形光束に変換して前記色分離
   手段に向けて出射する均一照明光学手段と、 前記色分離手段における各色の光束を出射する光束出射
   部にそれぞれ配置され、前記均一照明光学手段からの発
   散光束をほぼ平行な光束に変換する３枚の集光レンズと
   を有し、 前記色合成手段はダイクロイックプリズムであり、 前記導光手段は、入射側反射鏡と、出射側反射鏡と、少
   なくとも１枚のレンズとを有しており、 前記光源の出射光の進行方向に対して、前記投写レンズ
   からの投写光の方向が平行で逆方向となるように、光路
   が形成されており、 前記投写光の出射方向の側の装置ケース内に前記光源の
   冷却手段が配置され、この冷却手段の排気ロが投写光の
   出射方向の側のケース側面に形成されている、 ことを特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記導光手段は一枚
   の中間レンズを有しており、この中間レンズの焦点距離
   は、当該導光手段の光路長の約０．９から１．１倍の範
   囲内であることを特徴とする投写型表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記導光手段は、前
   記入射側反射鏡の入射側に配置された入射レンズと、前
   記出射側反射鏡の出射側に配置された出射レンズと、こ
   れら入射側および出射側反射鏡の間に配置された中間レ
   ンズとを有し、前記入射および出射レンズの焦点距離
   は、当該導光手段の光路長の約０．５から０．７倍の範
   囲内に設定され、前記中間レンズの焦点距離は、当該導
   光手段の光路長の約０．２５から０．４倍の範囲内に設
   定されていることを特徴とする投写型表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記導光手段の前記
   入射レンズと、この入射レンズに向けて平行光束を入射
   する前記集光レンズは、一枚のレンズにより構成されて
   いることを特徴とする投写型表示装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記一枚のレンズ
   は、非球面レンズであることを特徴とする投写型表示装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のうちの何れか
   の項において、前記変調手段は液晶パネルであり、当該
   液晶パネルの画素ピッチが約５０μｍ以下であることを
   特徴とする投写型表示装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のうちの何れか
   の項において、前記均一照明光学手段は、複数のレンズ
   を、前記光源の出力光の主軸に垂直な面内に配列した構
   成のレンズ板を少なくとも１枚備えた構成でありること
   を特徴とする投写型表示装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、前記レンズ板におけ
   る一方向のレンズ分割数は約３から約７の間であること
   を特徴とする投写型表示装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のうちの何れか
   の項において、前記導光手段を通過する色光は、緑色光
   および青色光のうちのいずれか一方であることを特徴と
   する投写型表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のうち何れか
    の項において、前記均一照明光学手段は、第１のレンズ
    板と、第２のレンズ板と、これらの間に介在した反射鏡
    とを備えることを特徴とする投写型表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし請求項１０のうちの何
    れかの項において、更に、前記均一照明光学手段は偏光
    変換手段を有し、この偏光変換手段は、前記光源からの
    ランダム偏光をＰ波とＳ波の２つの直線偏光に分離する
    偏光分離要素と、分離された２つの偏光の偏光面を一致
    させる偏光面回転要素とから構成されていることを特徴
    とする投写型表示装置。