JP2003121922A - 投写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明光の利用効率を向上させることができる
投写装置を提供する。 【解決手段】 ＤＭＤ等のライトバルブ１と、ランプ２
１と、柱状光学素子２３と、オン状態光Ｌ_２を投写する
投写レンズ４と、柱状光学素子２３の第一端面２５に備
えられた第一反射部材２７と、第二端面２６に備えられ
た第二反射部材２８と、光回収光学系３とを有する。第
一反射部材２７は、光通過領域２７ａ及び第一端面２５
を向く光反射領域２７ｂを持つ。第二反射部材２８は、
第二端面２６に向かう光の一部を通過させ他の一部の光
の進行方向を第一反射部材２７に向かう方向に変える。
光回収光学系３は、オフ状態光Ｌ_３の進行方向をライト
バルブ１に向かう方向に変える。第一反射部材２７は、
第二反射部材２８で反射した光及び光回収光学系３によ
りライトバルブ１を経由して柱状光学素子２３の第二端
面２６に入射した光の一部を反射させて、照明光Ｌ_１の
一部とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明光をライトバ
ルブに照射することによって画像を投写する投写装置に
関するものであり、特に、その光学系の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−７５６２０号公報には、反射
型液晶ライトバルブを用いた投写装置において光源部か
らの照明光の利用効率を向上させるための提案が開示さ
れている。この投写装置においては、光源部からの照明
光を偏光ビームスプリッタに入射させ、偏光ビームスプ
リッタの偏光分離面で反射された第一偏光を反射型ライ
トバルブに照射し、偏光ブームスプリッタを透過した第
二偏光を反射鏡で反射させて光源部のリフレクタに戻す
構成が採用されている。光源部のリフレクタに向かう第
二偏光は、位相差素子を２回通過して第一偏光に変換さ
れ、偏光ビームスプリッタに再度入射するので、照明光
に含まれる第二偏光をも画像表示に利用することがで
き、照明光の利用効率が向上する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の投写装置においては、第二偏光を光源部のリフ
レクタに戻していたので、ランプの電極やガラスの温度
が上昇してランプ寿命が短くなるという問題がある。

【０００４】また、テレビジョン画像においては、コン
ピュータグラフィックス画像とは異なり、画面中央付近
の輝度を幾分高くし画面周辺に近づくに従って輝度を低
下させた方が迫力ある映像を提供できることが経験的に
わかってきた。

【０００５】そこで、本発明は、上記したような従来技
術の課題を解決するためになされたものであり、その目
的とするところは、光源の温度上昇を抑制しつつ照明光
の利用効率を向上させることができる投写装置を提供す
ることにある。

【０００６】また、本発明の他の目的は、投写画像の中
央付近の輝度を高くすることができる投写装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の投写装置は、
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記
複数の表示素子のぞれぞれを選択的にオン状態又はオフ
状態にすることができるライトバルブと、前記ライトバ
ルブに照射する照明光を発生する光源と、前記光源と前
記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、前記
光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブ
に照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を
経由したオン状態光を投写する投写レンズとを有し、前
記柱状光学素子の前記光源側の第一端面の近傍に備えら
れており、光通過領域及び前記第一端面に向く光反射領
域を含む反射手段と、前記反射手段の前記光通過領域を
通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端
面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記
照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記反射手段
に向かう方向に変える光学手段とを有することを特徴と
している。

【０００８】また、請求項２の投写装置は、前記反射手
段の前記光通過領域が、前記反射手段の中央に形成さ
れ、前記反射手段の前記光反射領域が、前記光通過領域
の外側に形成されたことを特徴としている。

【０００９】また、請求項３の投写装置は、前記反射手
段の前記光通過領域が、円形であることを特徴としてい
る。

【００１０】また、請求項４の投写装置は、前記光学手
段が、前記柱状光学素子の前記第二端面の近傍に配置さ
れたハーフミラーを含み、前記ハーフミラーは、中心に
近づくにつれて光透過率が高くなり、前記柱状光学素子
の前記第二端面側を光反射面とし、外周に近づくにつれ
て光反射率が高くなることを特徴としている。

【００１１】また、請求項５の投写装置は、前記光学手
段が、前記柱状光学素子の前記第二端面の近傍に配置さ
れており、前記光学手段が、透明板と、前記透明板上に
点在させた複数の微小ミラー部とを含み、前記複数の微
小ミラー部が前記柱状光学素子の前記第二端面側を光反
射面とし、前記光学手段が、中心に近づくにつれて光透
過率が高くなり、外周に近づくにつれて光反射率が高く
なるように前記複数の微小ミラー部の直径、数、及び位
置を設定したことを特徴としている。

【００１２】また、請求項６の投写装置は、前記柱状光
学素子の前記第二端面と前記ライトバルブの間に集光レ
ンズを備え、前記集光レンズにより、前記柱状光学素子
の前記第二端面の中心付近の点の像を前記ライトバルブ
上に結像させ、前記柱状光学素子の前記第二端面の辺付
近の点の像を前記ライトバルブからずれた位置に結像さ
せることを特徴としている。

【００１３】また、請求項７の投写装置は、前記光学手
段が、入力映像信号に基づく画像のアスペクト比に対応
するアスペクト比の光通過領域である矩形領域と、前記
矩形領域の外側の光反射領域とを含むことを特徴として
いる。

【００１４】また、請求項８の投写装置は、前記光学手
段が、入力映像信号に基づく複数種類の画像のアスペク
ト比に対応するアスペクト比の光通過領域である複数の
矩形領域と、前記複数の矩形領域の外側の光反射領域と
を含み、前記柱状光学素子の前記第二端面に対向する矩
形領域を前記複数の矩形領域のいずれかに切り替える切
替手段と、入力映像信号に応じて前記切替手段の動作を
制御する制御手段とを有することを特徴としている。

【００１５】また、請求項９の投写装置は、前記反射手
段による光反射を前記柱状光学素子の前記第一端面全体
による反射とみなした場合における前記第一端面全体に
よる平均光線反射率が、前記光学手段による光反射を前
記柱状光学素子の前記第二端面全体による反射とみなし
た場合における前記第二端面全体による平均光線反射率
より大きいことを特徴としている。

【００１６】また、請求項１０の投写装置は、前記ライ
トバルブの表示素子が、選択的に第一の方向又は第二の
方向に向けることができるマイクロミラー素子であり、
前記光学手段が、ライトバルブで反射されたオフ状態光
の進行方向を前記ライトバルブに向ける光回収光学系を
含むことを特徴としている。

【００１７】また、請求項１１の投写装置は、前記記ラ
イトバルブの表示素子が液晶素子であり、前記光学手段
が、照明光を第一偏光と第二偏光に分離して第一偏光を
前記ライトバルブに当てる偏光分離手段と、前記偏光分
離手段を通過した第二偏光の進行方向を前記柱状光学素
子の前記第二端面に向ける反射鏡とを含むことを特徴と
している。

【００１８】請求項１２の投写装置は、規則的に配列さ
れた複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子
のぞれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすること
ができるライトバルブと、前記複数の表示素子を照射す
る照明光を発生する光源と、前記光源と前記ライトバル
ブの間に配置された柱状光学素子と、前記光源から前記
柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された
照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン
状態光を投写する投写レンズとを有し、前記柱状光学素
子の前記光源側の第一端面を通過し前記柱状光学素子の
前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうち
の一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の
光の進行方向を前記第一端面に向かう方向に変える光学
手段を有し、前記光学手段の中心付近の光透過率が外周
付近の光透過率より高く、前記光学手段の外周付近の光
反射率が中心付近の光反射率より高いことを特徴として
いる。

【００１９】また、請求項１３の投写装置は、前記光学
手段の中心に近づくにつれて光透過率が徐々に高くな
り、前記光学手段の外周に近づくにつれて光反射率が徐
々に高くなることを特徴としている。

【００２０】また、請求項１４の投写装置は、前記光学
手段が、ハーフミラーを含むことを特徴としている。

【００２１】また、請求項１５の投写装置は、前記光学
手段が、透明板と、前記透明板に点在させた複数の微小
ミラー部とを含み、前記光学手段が、中心に近づくにつ
れて平滑化された光透過率が高くなり、外周に近づくに
つれて平滑化された光反射率が高くなるように前記複数
の微小ミラー部の直径、数、及び位置を設定したことを
特徴としている。

【００２２】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１は、本発明の実施の形態１に係る投写装置の構成を
概略的に示す図である。

【００２３】図１に示されるように、実施の形態１に係
る投写装置は、ライトバルブ１と、このライトバルブ１
に照明光Ｌ_１を照射する照明光学系２と、光回収光学系
３と、投写レンズ４とを有する。ライトバルブ１は、シ
リコンチップ上に規則的に配列された複数のマイクロミ
ラー素子を備えたデジタルマイクロミラーデバイス（Ｄ
ＭＤ：テキサスインスツルメンツ社の商標）である。光
回収光学系３は、ライトバルブ１で反射された照明光Ｌ
_１の一部（オフ状態光Ｌ_３）の進行方向を変えてライト
バルブ１のマイクロミラー素子に向ける。投写レンズ４
は、ライトバルブ１のマイクロミラー素子で反射された
照明光Ｌ_１の一部（オン状態光Ｌ_２）を投写光Ｌ_４とし
てスクリーン等の被照射面（図示せず）に投写する。

【００２４】図２及び図３は、ライトバルブ１のマイク
ロミラー素子１１の動作を示す説明図である。図２は、
オン方向を向く（オン状態にある）マイクロミラー素子
１１を示し、図３は、オフ方向を向く（オフ状態にあ
る）マイクロミラー素子１１を示す。

【００２５】図２及び図３に示されるように、マイクロ
ミラー素子１１は、入力映像信号に基づいて選択的にオ
ン方向又はオフ方向を向く（即ち、傾斜角を切り替え
る）可動式ミラーである。図２に示されるように、マイ
クロミラー素子１１が、オン方向を向くとき（オン状態
のとき）には、マイクロミラー素子１１は、マイクロミ
ラー素子１１の静止位置基準面１２に対して角度θだけ
（図２において左側に）傾斜する。図２に示されるよう
に、オン方向を向くマイクロミラー素子１１に入射角θ
（マイクロミラー素子１１の法線１１ｎに対する角度が
θであり、基準面１２の法線１２ｎに対する角度が２θ
である。）で照明光Ｌ_１が入射すると、オン状態光Ｌ_２
はマイクロミラー素子１１で反射して基準面１２の法線
１２ｎ方向に進む。また、図３に示されるように、マイ
クロミラー素子１１が、オフ方向を向くときには、マイ
クロミラー素子１１は、マイクロミラー１１の静止位置
基準面１２に対して角度θだけ（図３において右側に）
傾斜する。オフ状態のマイクロミラー素子１１は、オン
状態のマイクロミラー素子１１と反対に傾斜する。図３
に示されるように、オフ方向を向くマイクロミラー素子
１１に照明光Ｌ_１（マイクロミラー素子１１に対する照
明光Ｌ_１の入射角は３θであり、基準面１２の法線１２
ｎに対する角度が２θである。）が入射すると、オフ状
態光Ｌ_３はマイクロミラー素子１１で反射して基準面１
２の法線１２ｎに対して角度４θの方向に進む。

【００２６】照明光学系２は、図１に示されるように、
ランプ２１と、このランプ２１で発生した光を所定方向
に向けて反射させるリフレクタ２２と、光インテグレー
タである柱状光学素子２３と、照明光Ｌ_１の断面形状を
決める導光部２４とを有する。また、照明光学系２は、
柱状光学素子２３のランプ２１側の第一端面２５に備え
られた第一反射部材２７と、柱状光学素子２３のライト
バルブ１側の第二端面２６に備えられた第二反射部材２
８とを有する。ランプ２１は、例えば、高圧水銀灯であ
る。ただし、ランプ２１としては、種々の方式の光源が
適用可能である。リフレクタ２２は、回転放物面や回転
楕円面等のような凹面鏡である。ただし、リフレクタ２
２としては、ランプ２１からの光を光インテグレータ２
３の第一端面２５に向けることができる種々の形状を採
用することができる。

【００２７】図４は、柱状光学素子２３、第一反射部材
２７、及び第二反射部材２８を概略的に示す斜視図であ
る。

【００２８】図４に示されるように、柱状光学素子２３
は、側壁内面を全反射（ＴＩＲ）面とした角柱ガラスで
ある。ただし、柱状光学素子２３を、第一端面２５及び
第二端面２６を開口部とし、側壁内面を光反射面とした
中空角柱ミラー（ミラーパイプ）で構成することもでき
る。ランプ２１で発生した光がリフレクタ２２により反
射され、柱状光学素子２３の第一端面２５から柱状光学
素子２３に入射すると、入射した光は柱状光学素子２３
の側壁内面で反射されて第二端面２６から出射される。
第一端面２５から入射する光の進行方向には違いがある
ので、光の進行方向に応じて柱状光学素子２３の内面に
おいて反射される回数が異なる。柱状光学素子２３の寸
法を適切な値とすることにより、第二端面２６から出射
される光の二次元的強度分布を一様な分布にすることが
できる。柱状光学素子２３の第二端面２６から出射した
光は導光部２４により、ライトバルブ１を照明するのに
適した断面寸法の照明光Ｌ_１に変換される。また、導光
部２４は、例えば、１又は複数枚のレンズ及び照明光Ｌ
_１の断面寸法を決める開口部等を有する。

【００２９】図５は、光回収光学系３の光学的特性を説
明するための図である。

【００３０】図１及び図５に示されるように、光回収光
学系３は、集光レンズ３１と、凹面鏡３２とを有する。
図５において、ＩＭはライトバルブ１の受光面のイメー
ジ、Ｄ_１はイメージＩＭから集光レンズ３１までの実効
光路長、Ｆ_１は集光レンズ３１の焦点距離、Ｆ_２は凹面
鏡３２の焦点距離である。焦点距離Ｆ_２は焦点距離Ｆ _１
とほぼ同じ長さである。実際の投写装置においては、イ
メージＩＭと集光レンズ３１の間にプリズムが配置され
る。実効光路長Ｄ_１は焦点距離Ｆ_１のほぼ２倍となるよ
う設定される。イメージＩＭ上の任意の点から発した光
は集光レンズ３１により集光され、凹面鏡３２上に結像
して反射され、再度集光レンズ３１により集光されて、
イメージＩＭ上の点に戻る。このように構成すれば、オ
フ状態にあるマイクロミラー素子１１で反射したオフ状
態光Ｌ_３は、同じマイクロミラー素子１１に戻って来
る。光回収光学系３によりオフ状態のマイクロミラー素
子１１に入射した光は、照明光Ｌ_１の進行方向とは逆向
きに進み、柱状光学素子２３の第二端面２６に向かう。

【００３１】図６は、照明光学系２の第一反射部材２７
を柱状光学素子２３側から見た正面図である。また、図
７（ａ）及び（ｂ）は、第一反射部材２７の光透過率特
性を示すグラフであり、図７（ａ）は水平方向の光透過
率分布を示し、図７（ｂ）は垂直方向の光透過率分布を
示す。また、図８（ａ）及び（ｂ）は、第一反射部材２
７の光反射率特性を示すグラフであり、図８（ａ）は水
平方向の光反射率分布を示し、図８（ｂ）は垂直方向の
光反射率分布を示す。

【００３２】図６に示されるように、第一反射部材２７
は、透明の光通過領域２７ａと、柱状光学素子２３に反
射面を向けた光反射領域２７ｂとを有する。光通過領域
２７ａは、第一反射部材２７の中央に円形に形成されて
いる。光反射領域２７ｂは、光通過領域２７ａの外側を
囲うように形成されている。第一反射部材２７の外形
は、横縦比が１６対９の矩形である。ただし、横縦比を
他の値にしてもよい。図６において、Ｐ_１及びＰ_２は第
一反射部材２７の下辺及び上辺の中央位置であり、Ｐ_３
及びＰ_４は第一反射部材２７の左辺及び右辺の中央位置
である。また、光通過領域２７ａの直径は、第一反射部
材２７の高さの８０％の長さである。ただし、光通過領
域２７ａの直径は、他の値としてもよい。また、図７
（ａ）及び（ｂ）並びに図８（ａ）及び（ｂ）に示され
るように、光通過領域２７ａにおける光透過率Ｔ_２７は
ほぼ１００％であり、光反射率Ｒ_２７はほぼ０％であ
る。また、図７（ａ）及び（ｂ）並びに図８（ａ）及
（ｂ）に示されるように、光反射領域２７ｂにおける光
透過率Ｔ_２７はほぼ０％であり、光反射率Ｒ_２７はほぼ
１００％である。

【００３３】図９は、照明光学系２の第二反射部材２８
を柱状光学素子２３側から見た正面図である。また、図
１０（ａ）及び（ｂ）は、第二反射部材２８の光透過率
特性を示すグラフであり、図１０（ａ）は水平方向の光
透過率分布を示し、図１０（ｂ）は垂直方向の光透過率
分布を示す。また、図１１（ａ）及び（ｂ）は、第二反
射部材２８の光反射率特性を示すグラフであり、図１１
（ａ）は水平方向の光反射率分布を示し、図１１（ｂ）
は垂直方向の光反射率分布を示す。

【００３４】第二反射部材２８は、柱状光学素子２３の
第二端面２６に接して配置されている。第二反射部材２
８の外形は、第一反射部材２７の外形と同一である。第
二反射部材２８は、第二端面２６を通過した照明光のう
ちの一部の光を通過させ、他の一部の光を反射させるハ
ーフミラー（半透鏡）である。第二反射部材２８の外形
は、横縦比が１６対９の矩形である。ただし、第二端面
の大きさ及び形状に応じて他の値を採用してもよい。図
９において、Ｐ_５及びＰ_６は第二反射部材２８の下辺及
び上辺の中央位置であり、Ｐ_７及びＰ_８は第二反射部材
２８の左辺及び右辺の中央位置である。図１０（ａ）及
び（ｂ）並びに図１１（ａ）及（ｂ）に示されるよう
に、第二反射部材２８は、中心に近づくにつれて光透過
率Ｔ_２８が高くなり外周に近づくにつれて光反射率Ｒ
_２８が高くなる。図１０（ａ）及び（ｂ）並びに図１１
（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第二反射部材２８
の中心付近おける光透過率Ｔ_２８はほぼ１００％であ
り、光反射率Ｒ_２８はほぼ０％である。また、図１０
（ａ）及び（ｂ）並びに図１１（ａ）及び（ｂ）に示さ
れるように、第二反射部材２８の光透過率Ｔ_２８は外周
に近づくにつれてなだらかに低下し、点Ｐ_７，Ｐ_８では
約７０％の光透過率となる。また、図１０（ａ）及び
（ｂ）並びに図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるよう
に、第二反射部材２８の中心付近における光反射率Ｒ
_２８はほぼ０％であり、外周に近づくにつれて反射率Ｒ
_２８が増加し、点Ｐ_７、Ｐ_８では約３０％の光反射率と
なる。

【００３５】第二反射部材２８の光透過率特性は、テレ
ビジョン画面の中央部がやや明るく表示されるように設
定されたものである。第二反射部材２８を通過する光の
中央周辺光量比及び反射光の中央周辺光量比は、照明光
を有効に利用することができ、かつ、テレビジョン画像
を迫力十分に表示することを可能にするように設定す
る。投写レンズ４を通過した光の中央周辺光量比と組み
合わされることで、投写画像の中央周辺光量比が４０％
から６０％程度となるように設定することが望ましい。

【００３６】第一反射部材２７の反射領域２７ｂ及び第
二反射部材２８であるハーフミラーは、金属膜又は誘電
体多層膜を透明部材の表面に付加することにより製造で
きる。第二反射部材２８における光透過率特性の連続的
又は段階的な変化は、例えば、光反射用の金属膜の厚さ
を連続的に変化させるか、又は、多層膜の膜厚又は膜数
を段階的に変化させることにより実現することができ
る。

【００３７】第一反射部材２７及び第二反射部材２８は
面全体として平均すると、それぞれ約７２％、約２２％
の平均光線反射率となる。光回収光学系３により回収さ
れたオフ状態光Ｌ_３は、第二反射部材２８に導かれ、一
部は反射し、他の一部は通過する。第二反射部材２８を
通過した光は柱状光学素子２３の内部に入射して進行
し、第一端面２４近傍に装着された第一反射部材２７に
おいて、約７２％が反射され、照明光Ｌ_１の一部とな
る。

【００３８】柱状光学素子２３の内部をライトバルブ１
に向かう方向に進行する光は、第二端面２６近傍に装着
された第二反射部材２８に導かれ、約７８％の光が通過
するとともに、約２２％の光が反射される。反射された
光は、回収されたオフ状態光と同様に、第一反射部材２
７において、約７２％が反射され、照明光Ｌ_１の一部と
なる。柱状光学素子２３の内部を通過する光の一部は第
一反射部材２７及び第二反射部材２８により複数回反射
するので、第一反射部材２７及び第二反射部材２８の光
線透過率をもとにして、ランプ２１からの光の伝達率
（順方向伝達率）及びオフ状態光の伝達率（逆方向伝達
率）を計算により求めることができる。第一反射部材２
７の平均光線透過率をα％、第二反射部材２８の平均光
線透過率をβ％とするとき、第一反射部材２７の平均光
線反射率は近似的に（１００−α）％であり、第二反射
部材２８の平均光線反射率は近似的に（１００−β）％
である。

【００３９】図１２は、図１に示される柱状光学素子２
３、第一反射部材２７、及び第二反射部材２８の機能を
説明するための説明図である。

【００４０】以下、順方向をライトバルブ１に向かう方
向（図１２における右方向）とし、逆方向をランプ２１
に向かう方向（図１２における左方向）とする。図１２
において、Ｌ_Ｆは順方向進行光、Ｌ_Ｒは回収したオフ状
態光などの逆方向進行光である。また、図１２におい
て、Ｌ_ＦＩは繰り返し反射が無い場合の柱状光学素子２
３に入力される順方向入力光を示し、Ｌ_ＦＯは柱状光学
素子２３から出力される順方向出力光を示し、Ｌ_ＲＩは
柱状光学素子２３に入力される逆方向入力光を示し、Ｌ
_ＲＯは柱状光学素子２３から出力される逆方向出力光を
示す。また、ＦＩは順方向入力光Ｌ_ＦＩの光量を示し、
ＦＯは順方向出力光Ｌ_ＦＯの光量を示し、ＲＩは逆方向
入力光Ｌ_ＲＩの光量を示し、ＲＯは逆方向出力光Ｌ_ＲＯ
の光量を示す。

【００４１】初めて柱状光学素子２３の第一端面２５に
入射した順方向の光の光量をＦＩ_０とすると、光量ＦＩ
_０は次の（式１）のようになる。ここで、変数名末尾の
数字（変数名「ＦＩ」の末尾の数字「０」）は、第一反
射部材２７及び第二反射部材２８間の繰り返し反射によ
る光の往復回数を示す。 ＦＩ_０＝ＦＩ …（式１）

【００４２】光量ＦＩ_０の順方向光Ｌ_ＦＩ０が第二反射
部材２８によって反射されずに柱状光学素子２３から順
方向に出力される光量をＦＯ_０とすると、光量ＦＯ_０は
次の（式２）のようになる。 ＦＯ_０＝ＦＩ_０×（β／１００） …（式２）

【００４３】柱状光学素子２３に入射した光Ｌ_Ｆが、第
二反射部材２８で反射され、さらに第一反射部材２７で
反射されることにより一往復して順方向に進む光の光量
をＦＩ_１とすると、光量ＦＩ_１は次の（式３）のように
なる。 ＦＩ_１＝ＦＩ_０×｛（１００−β）／１００｝×｛（１００−α）／１００｝ …（式３）

【００４４】柱状光学素子２３に入射した光Ｌ_Ｆが、第
一反射部材２７及び第二反射部材２８間の繰り返し反射
によりｎ回往復した後の順方向に進む光の光量をＦＩ_ｎ
（ｎは正の整数）とすると、光量をＦＩ_ｎは次の（式
４）のようになる。 ＦＩ_ｎ＝ＦＩ_０×｛（１００−β）／１００｝^ｎ×｛（１００−α）／１００｝ ^ｎ …（式４）

【００４５】光量ＦＩ_ｎの順方向光Ｌ_ＦＩｎが第二反射
部材２８によって反射されずに柱状光学素子２３から順
方向に出力される光量をＦＯ_ｎとすると、光量ＦＯ_ｎは
次の（式５）のようになる。 ＦＯ_ｎ＝ＦＩ_ｎ×（β／１００） …（式５）

【００４６】（式５）に（式４）を代入すると（即ち、
（式５）のＦＩ_ｎを（式４）の右辺で置きかえると）、
（式６）を得る。 ＦＯ_ｎ＝ＦＩ_０×｛（１００−β）／１００｝^ｎ×｛（１００−α）／１００｝ ^ｎ ×（β／１００） …（式６）

【００４７】第一反射部材２７及び第二反射部材２８に
よる繰り返し反射がある場合の順方向出力光量の総和を
ＦＯ_ＳＵＭとすると、ＦＯ_ＳＵＭは次の（式７）で表す
ことができる。

【数１】

【００４８】（式７）に（式６）を代入し、等比級数の
公式を用いると、ＦＯ_ＳＵＭは次の（式８）で表すこと
ができる。

【数２】

【００４９】また、逆方向出力光量の総和ＲＯ_ＳＵＭも
同様に次の（式９）で表すことができる。

【数３】

【００５０】図１３は、柱状光学素子２３、第一反射部
材２７、及び第二反射部材２８の順方向伝達率Ｆ_ｅｆｆ
を示すグラフであり、図１４は、柱状光学素子２３、第
一反射部材２７、及び第二反射部材２８の逆方向伝達率
Ｒ_ｅｆｆを示すグラフである。

【００５１】ここで、順方向伝達率Ｆ_ｅｆｆをＦＯ
_ＳＵＭ／ＦＩと定義し、逆方向伝達率Ｒ _ｅｆｆをＲＯ
_ＳＵＭ／ＲＩと定義する。図１３及び図１４において、
一点鎖線は、β＝７８％のときの特性を示す曲線であ
り、破線は、β＝６０％のときの特性を示す曲線であ
り、黒点は、α＝２８％かつβ＝７８％ときの伝達率を
示す点である。これらは、図２に示した柱状光学素子の
光伝達特性を表し、順方向伝達率Ｆ_ｅｆｆが約９４％、
逆方向伝達率Ｒ_ｅｆｆが約３５％である。順方向伝達率
Ｆ _ｅｆｆが大きいとランプ２１の光が効率良く照明光Ｌ
_１として伝達され、逆方向伝達率Ｒ_ｅｆｆが小さいとラ
イトバルブ１方向から反射されてきた光がランプ２１に
伝達される割合が少ないことを表すので良好な特性であ
る。αが小さく、βが大きいほど順方向伝達率Ｆ_ｅｆｆ
を大きく、逆方向伝達率Ｒ_ｅｆｆを小さくすることがで
きる。

【００５２】図１３において、一点鎖線はαが１００％
のときＦ_ｅｆｆが７８％の位置にあり、これは第一反射
部材２７全体が透明であれば第一反射部材２７の平均光
線透過率αは１００％であり、順方向伝達率Ｆ_ｅｆｆは
反射部材３２の平均光線透過率βで定まることによる。
平均光線透過率βが一定のまま、第一反射部材２７の平
均光線透過率αを２８％まで小さくしたとしたときに
は、第二反射部材２８により反射された逆方向に進行す
る光が再度第一反射部材２７により反射されて順方向の
光となるので、順方向伝達率Ｆ_ｅｆｆが９４％まで向上
する。９４％／７８％＝１．２であるので、順方向伝達
率Ｆ_ｅｆｆ自体は１００％を下回っているが、柱状光学
素子２３の第二端面２６中央部について見ると、第二反
射部材２８の中央部は透過率が１００％であるので、柱
状光学素子２３内部での繰り返し反射により、１．２倍
に光量が増加される。このため、明るい照明光を所定の
２次元的強度分布によりライトバルブ１に向けて出力す
ることができる。第二反射部材２８としてハーフミラー
を使用しているが、材用によっては光損失が発生する場
合がある。破線は、第二反射部材２８の平均反射率が一
例として６０％まで低下した場合の順方向伝達率Ｆ
_ｅｆｆ及び、逆方向伝達率Ｒ_ｅｆｆを表し、αが２８％
のときにはＦ_ｅｆｆは約８３％、Ｒ_ｅｆｆは約４２％で
あり、８３％／７８％＝１．０６であるから、この条件
においても約６％の光量増加効果がある。損失の少ない
ハーフミラーを使用することにより、光量増加効果を大
きく保つことができる。

【００５３】逆方向進行光Ｌ_Ｒの強さは、ライトバルブ
１全体のマイクロミラー素子の状態に依存する。ライト
バルブ１のマイクロミラー素子のオン率が２０％であ
り、オフ状態光Ｌ_３が光回収光学系３に入射する割合
（オフ状態光伝達率）が６０％であり、光回収光学系３
の光回収率が１００％であるとしたときに、照明光が逆
方向進行光Ｌ_Ｒとして、柱状光学素子２３上のハーフミ
ラーに向かう割合は、次式で計算できる。 （オフ状態光の割合）×（オフ状態光伝達率（照明光に
関して））×（光回収率）×（オフ状態光伝達率（回収
光に関して）） ＝（１００−２０）％×６０％×１００％×６０％ ＝２９％

【００５４】仮に、この逆方向進行光Ｌ_Ｒが柱状光学素
子２３に入射して、入射した光が全てランプ２１に伝達
されると、ランプ２１の発光部近傍の光量が約２９％増
加するので、ランプ２１のガラスや電極（図示せず）の
温度が、光吸収に起因する温度上昇については２９％増
加する。図１４に示されるように、逆方向伝達率Ｒ_ｅ
ｆｆは約３５％であるので、２９％×３５％＝１０％か
ら、温度上昇を約１０％にまで軽減することができる。
逆方向伝達率Ｒ_ｅｆｆを小さくするためには、まずαを
小さく、次にβを大きくすることが有効であり、例え
ば、光透過領域２７ａの直径を光反射領域２７ｂの高さ
の７０％とすることにより、αは約２２％と小さくでき
る。ランプ２１の光を集光することにより、光透過領域
２７ａの面積をさらに小さくすることができる場合には
αを一層小さくすることができる。

【００５５】以上説明したように、実施の形態１の投写
装置においては、ランプ２１から発した光はリフレクタ
２２にて反射され、第一反射部材２７の光通過領域２７
ａを通過し柱状光学素子２３内に進行する。光は柱状光
学素子２３内部において反射されながら進行して第二端
面２６を通過し、第二反射部材２８において、一部が反
射され、他の一部が通過する。第二反射部材２８を通過
した光は、導光部２４に入射して導かれ、マイクロミラ
ー素子であるライトバルブ１に向けて照明光Ｌ _１として
照射される。照明光Ｌ_１がライトバルブ１上に照射され
ると、例えば、点１ａのマイクロミラー素子がオン状態
であるときには、オン状態光Ｌ_２を投写レンズ４の配置
された第一の方向に反射し、その場合、投写レンズ４
は、オン状態光Ｌ_２を受け入れて投写光Ｌ_４とし、スク
リーンなどの被照射面（図示せず）に投写する。

【００５６】マイクロミラー素子がオフ状態であるとき
には、点１ａにおいてオフ状態光Ｌ _３が、光回収光学系
３の配置された第二の方向に反射される。光回収光学系
３は集光レンズ３１及び凹面鏡３２により構成され、オ
フ状態光Ｌ_３を集光及び反射することで点１ａ又はその
近傍の位置に向ける。点１ａに向けて反射されたオフ状
態光はオフ状態のマイクロミラー素子に反射されて照明
光Ｌ_１の光路を逆方向に進行し、導光部２４を通過して
第二反射部材２８を通過して柱状光学素子２３に入射す
る。

【００５７】以上に説明したように、実施の形態１の投
写装置によれば、柱状光学素子２３の第二端面２６を通
過した光の一部が第二反射部材２８及び光回収光学系３
ににより柱状光学素子２３の第一端面２５側の第一反射
部材２７に向けられ、第一反射部材２７が第二反射部材
２８及び光回収光学系３からの光を反射してライトバル
ブ１に向かう照明光の一部とするので、ランプ２１から
出射される光の利用効率を向上させることができる。ま
た、第一反射部材２７により、第二反射部材２８及び光
回収光学系３からランプ２１に戻る光を少なくしている
ので、ランプ２１の温度上昇を抑制できる。

【００５８】また、第二反射部材２８をハーフミラーと
し、このハーフミラーは、中心に近づくにつれて光透過
率が高くなり、柱状光学素子２３の第二端面２６側を光
反射面とし、外周に近づくにつれて光反射率が高くなる
ようにしたので、投写画像の中心付近の輝度を外周付近
の輝度よりも高くすることができ、テレビジョン画像を
表示させる場合に、迫力ある映像を提供できる。

【００５９】実施の形態２ 本発明の実施の形態２における投写装置の構成は、図１
に示した実施の形態１の構成と、第二反射部材及び導光
部を除いて同一である。

【００６０】図１５は、本発明の実施の形態２に係る投
写装置における第二反射部材５０を示し、同図（ａ）は
柱状光学素子２３から見た正面図であり、同図（ｂ）は
第二反射部材５０の一部拡大図である。

【００６１】図１５（ａ）に示されるように、第二反射
部材５０は、透明板の中央部である矩形の透明領域５１
と、透明板に微小な面積の微小ミラー部５２を多数配置
した反射領域５３とを有する。図１５（ｂ）に示される
ように、微小ミラー部５２は、第二反射部材５０の中央
の透明領域５１に近づくに従って面積が小さくなるよう
に大きさが設定されている。微小ミラー部５２は、ほと
んどの入射光を反射し、透明部材５１はほとんどの入射
光を透過させる。微小ミラー部５２の大きさを、投写画
像に影響しない程度に小さくすると、反射領域５３の平
滑化された光透過率及び平滑化された光反射率は、反射
領域５３の面積に対する微小ミラー部５２の面積の割合
によって決まる。

【００６２】図１６は、図１５の第二反射部材５０の垂
直方向の平滑化された光透過率特性を示すグラフであ
る。図１６は、図１５（ａ）の第二反射部材５０におけ
る下辺の中心点Ｐ_５及び上辺の中心点Ｐ_６間の平滑化し
た光透過率を示す。図１６の曲線は、中央部では１００
％のレベルで平坦であり、周辺の点Ｐ_５及びＰ_６近傍に
近づくにつれてなだらかに平滑化された光透過率が低下
し、最も外側の点Ｐ_５及びＰ_６で平滑化された透過率は
約７０％となる。

【００６３】図１７は、図１５の第二反射部材５０の垂
直方向の平滑化された光反射率特性を示すグラフであ
る。図１７に示されるように、平滑化された光反射率
は、周辺部で約３０％であり、中央に近づくに従って緩
やかに低下する特性でである。微小ミラー部５２は全反
射ミラーにより構成されるので、ハーフミラーを使用す
る場合よりも光の損失が少なく、柱状光学素子２３の順
方向伝達率Ｆ_ｅｆｆを低下させることがなく、光反射部
材の光損失に伴う温度上昇が少なくできるので、光反射
部材の信頼性を高くすることができる。

【００６４】図１８は、実施の形態２における導光部５
３について、その近傍の光路を示した図である。図１８
に示されるように、実施の形態２の導光部５４内には、
集光レンズ５５が備えられている。この集光レンズ５５
により、第二反射部材５０の中心点Ｐ_１１の像はライト
バルブ１上の点Ｐ_１２に結像される。しかし、第二反射
部材５０の微小ミラー部５２上の点Ｐ_１３の像はライト
バルブ１よりも遠い（ライトバルブ１からずれた）の点
Ｐ_１４に結像される。このように、実施の形態２におい
ては、第二反射部材５０の微小ミラー部５２の像がライ
トバルブ１の表面に形成されないように構成しているの
で、投写画像に微小ミラー部５２に起因する輝度ムラを
発生させることはない。

【００６５】以上に説明したように、実施の形態２の投
写装置は、第二反射部材５０として複数の微小ミラー部
５２を備えた透明板５１を含み、中心に近づくにつれて
平滑化された光透過率が高くなり、外周に近づくにつれ
て平滑化された光反射率が高くなるようにしたので、投
写画像の中心付近の輝度が外周付近の輝度よりも高くす
ることができ、テレビジョン画像を表示させる場合に、
迫力ある映像を提供できる。

【００６６】また、実施の形態２の投写装置の微小ミラ
ー部５２は、リソグラフィ技術により微小ミラー部の面
積を正確に設定できるので、製品毎の平均光線透過率分
布及び平均光線反射率分布のバラツキを小さくすること
ができる。さらに、また、微小ミラー部５２は、蒸着等
の種々の方法で製造できるので、生産性の向上、製造コ
ストの低減を図ることができる。

【００６７】また、実施の形態２の投写装置によれば、
柱状光学素子２３の第二端面２６とライトバルブ１の間
に集光レンズ５５を備え、集光レンズ５５により、柱状
光学素子２３の第二端面２６の中心付近の点Ｐ_１１の像
をライトバルブ１上（点Ｐ_{１ ２}）に結像させ、柱状光学
素子２３の第二端面２６の辺付近の点Ｐ_１３の像をライ
トバルブ１からずれた位置（点Ｐ_１４）に結像させてい
るので、微小ミラー部５２による照明光の明暗が平滑化
された照明光をライトバルブ１に照射できる。

【００６８】なお、光反射領域５２及びミラー部５２ｂ
の形状は、図１５に示されたものに限定されない。光反
射領域５３の微小ミラー部５２の形状は、ライトバルブ
１のマイクロミラー素子との干渉模様が発生せず、ま
た、投写画像に輝度ムラが発生しないものであればよ
く、縞状や多角形等の他の形状であってもよい。また、
微小ミラー部５２の配置は周期的である必要はなく、不
規則な配列等の、種々の変形が可能である。

【００６９】また、導光部５４は、図１８に示された構
成に限定されるものではなく、複数のレンズ又はミラー
などを用いることにより構成してもよい。

【００７０】また、実施の形態２において、上記以外の
点は、上記実施の形態１と同じである。

【００７１】実施の形態３ 図１９は、本発明の実施の形態３に係る投写装置の構成
を概略的に示す図である。図１９において、図１と同一
又は対応する構成には、同じ符号を付す。

【００７２】図１９に示されるように、実施の形態３の
投写装置は、位相差板６１と、偏光ビームスプリッタ
（偏光分離プリズム）６２と、反射型液晶ライトバルブ
６３と、反射鏡６４とを有する。この投写装置において
は、２次元的広がりにおいて中央部の明るい光を導光部
２４に向けて発し、導光部２４は受け入れた光をライト
バルブ６３を照明するのに適した断面寸法の光に変換し
て位相差板６１に向けて進行させる。位相差板６１は第
一方向の偏光（第一偏光）と第二方向の偏光（第二偏
光）に４分の１波長だけ位相差を与えられて出射し、こ
れらは偏光ビームスプリッタ６２に照明光Ｌ_１１として
入射する。照明光Ｌ_１１のうち第一偏光（例えば、Ｓ偏
光）Ｌ_１１ａは偏光分離面６２ａで反射されてライトバ
ルブ６３を照明する。照明光Ｌ_１１のうち第二偏光（例
えば、Ｐ偏光）Ｌ_１１ｂは偏光分離面６２ａを通過し、
反射鏡６４で反射し、偏光分離面６２ａを通過し、逆方
向進行光Ｌ_Ｒの一部となる。ライトバルブ６３は反射型
液晶素子で構成され、オン状態の素子は第一偏光Ｌ
_１１ａの偏光方向をオン状態光（第二偏光）（例えば、
Ｐ偏光）として反射し、オン状態光は偏向分離面６２ａ
を通過して投写光Ｌ_１２となって投写レンズ４によりス
クリーン等の被照射面（図示せず）に投写される。

【００７３】ライトバルブ６３に照射される照明光Ｌ
_１１は光線断面の中央部が明るい光であるので、投写レ
ンズ４によりスクリーンに投写される時にも投写画像の
中央部を明るく表示する。このため、テレビジョン画像
を迫力ある画像に表示できる。ライトバルブ６３のオフ
状態の素子は照明光Ｌ_１１の偏向方向を第一方向に保っ
て反射し、反射された光は偏向分離面１６ａにおいて反
射され、照明光Ｌ_１１と逆方向に進行する逆方向進行光
（第一方向の偏光）Ｌ_Ｒとなる。位相差板６１及び導光
部２４は逆方向進行光Ｌ_Ｒを受け入れて通過させ、柱状
光学素子２３の第二端面２６に装着された第二反射部材
２８が逆方向進行光Ｌ_Ｒを受け入れ柱状光学素子２３へ
の逆方向入射光とする。柱状光学素子２３の第一反射部
材２７は柱状光学素子２３に入射した逆方向入射光のう
ち６５％を反射して順方向進行光とし、３５％を通過さ
せてランプ２１の方向に進行する逆方向進行光とする。

【００７４】逆方向進行光Ｌ_Ｒを反射することによって
発生した順方向進行光は照明光Ｌ_{１ １}に加えられれ、照
明光Ｌ_１１の一部となるが、その際、位相差板６１を通
過する。逆方向進行光Ｌ_Ｒは、上に述べた順序により照
明光Ｌ_１１とされるが、その過程で位相差板６２を２回
通過することにより、偏向方向が９０度回転して第二偏
光として偏光ビームスプリッタ６２に入射する。偏光ビ
ームスプリッタ６２に入射した第二偏光は偏向分離面６
２ａを通過して直進しミラー６４において反射され、再
度偏光分離面６２ａを通過して、逆方向進行光（第二偏
光）となる。この逆方向進行光は、柱状光学素子２３に
おいて６５％が反射されることにより、位相差板６２を
２回通過し、第一偏光である照明光Ｌ_１１となり、偏光
分離面６２ａで反射してライトバルブ６３を照明する。
ライトバルブ６３の反射するオフ状態光と、ミラー１８
の反射する不要光の両者が柱状光学素子２３において反
射されることによりライトバルブ６３を照明する光Ｌ
_１１として再利用され、その結果光の利用効率が高くで
き、投写画像を明るく表示することができる。

【００７５】なお、実施の形態３において、上記以外の
点は、上記実施の形態１又は２と同じである。

【００７６】実施の形態４ 図２０は、本発明の実施の形態４に係る投写装置の構成
を示す図である。図２０において、図１と同一又は対応
する構成には、同じ符号を付す。また、図２１は、図２
０に示される可動式反射部材としての円形ミラー板７１
を示す正面図である。

【００７７】図２０に示されるように、実施の形態４の
投写装置は、実施の形態１の第二反射部材２８に代え
て、円形ミラー板７１を備えている。図２１に示される
ように、円形ミラー板７１は、４種類の異なるアスペク
ト比（横縦比）の光透過領域を有する。図２１に示され
るように、円形ミラー板７１は、光を反射するミラー領
域７２と、４つの透明領域７３，７４，７５，７６を有
する。透明領域７３は、ビスタビジョンと同じアスペク
ト比（１．８５対１）を持ち、透明領域７４は、ハイデ
ィフィニション放送方式のアスペクト比（１６対９）を
持つ。また、透明領域７５は、ＮＴＳＣ放送方式のアス
ペクト比（４対３）を持ち、透明領域７６は、シネマス
コープのアスペクト比（２．３５対１）を持つ。

【００７８】また、図２０に示されるように、実施の形
態４の投写装置は、円形ミラー板７１を回転させるモー
タ８１と、このモータ８１を駆動させるモータ駆動回路
８２と、このモータ駆動回路８２を制御する制御回路８
３と、表示画像のアスペクト比を検出するアスペクト検
出回路８４と、画像信号入力端子８５と、信号処理回路
８６と、ＤＭＤ駆動回路８７とを有する。

【００７９】投写装置の入力端子８５には種々のアスペ
クト比の映像信号が入力される。入力された信号は、信
号処理回路８６及びアスペクト検出回路８４に伝達され
る。信号処理回路８６は入力した信号にレターボックス
領域（画面の上下又は左右の黒領域）を付加するなどの
処理を行い、処理後の信号をＤＭＤ駆動回路８７に出力
する。ＤＭＤ駆動回路８７は、入力された信号に基づい
てライトバルブ１を構成するマイクロミラー素子を駆動
させる。アスペクト検出回路８４は入力映像信号のアス
ペクト比を検出する。入力映像信号が、例えば、ビスタ
ビジョン用信号であるときには、アスペクト検出回路８
４は、入力映像信号がビスタビジョン用信号であるこれ
を示す信号を制御回路８３に送る。制御回路８３は、ア
スペクト比を示す信号を受けて、信号処理回路８５にレ
ターボックス領域を付加する制御を行うように制御信号
を送る。また、制御回路８３は、モータ駆動回路８２を
制御することによりモータ８１を駆動させ、円形ミラー
板７１のビスタビジョン用の透明領域７３が柱状光学素
子２３の第二端面２６に対向するように円形ミラー板７
１を回転させる。柱状光学素子２３の第二端面２６はハ
イディフィニション用の透明領域７４と同じ形状であ
る。このため、ハイディフィニション用の透明領域７３
が第二端面２６に対向するとき、第二端面２６の上下に
ミラー領域７１の一部が対向することになる。従って、
レターボックス表示における黒領域を表示するライトバ
ルブ領域に向けて照明光は進行せず、反射して逆方向進
行光とし、第一反射部材２７が逆方向進行光を反射して
順方向進行光とし、照明光として再利用する。ＮＴＳＣ
画像、シネマスコープ画像についても同様にレターボッ
クス表示の黒領域を表示するライトバルブ１の領域に照
明光が行かないように反射することにより、照明光とし
て再利用することで光の利用効率を改善し、明るく投写
画像を表示する。

【００８０】なお、実施の形態４において、上記以外の
点は、上記実施の形態１又は３と同じである。

【００８１】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１から１
１までの投写装置によれば、柱状光学素子の第二端面を
通過した光の一部が光学手段により柱状光学素子の第一
端面側の反射手段に向けられ、反射手段が光学手段から
の光を反射してライトバルブに向かう照明光の一部とす
るので、光源から出射される光の利用効率を向上させる
ことができる。また、反射手段により、光学手段から光
源に戻る光を少なくしているので、光源の温度上昇を抑
制できる。

【００８２】また、請求項４の投写装置は、光学手段と
してハーフミラーを備え、このハーフミラーは、中心に
近づくにつれて光透過率が高くなり、柱状光学素子の第
二端面側を光反射面とし、外周に近づくにつれて光反射
率が高くなるようにしたので、投写画像の中心付近の輝
度を外周付近の輝度よりも高くすることができ、テレビ
ジョン画像を表示させる場合に、迫力ある映像を提供で
きる。

【００８３】また、請求項５及び６の投写装置は、光学
手段として複数の微小ミラー部を備えた透明板を含み、
中心に近づくにつれて平滑化された光透過率が高くな
り、外周に近づくにつれて平滑化された光反射率が高く
なるようにしたので、投写画像の中心付近の輝度が外周
付近の輝度よりも高くすることができ、テレビジョン画
像を表示させる場合に、迫力ある映像を提供できる。ま
た、請求項５及び６の投写装置の微小ミラー部は、リソ
グラフィ技術により微小ミラー部の面積を正確に設定で
きるので、製品毎の平滑化された光透過率分布及び平滑
化された光反射率分布のバラツキを小さくすることがで
きる。さらに、また、請求項５及び６の投写装置の微小
ミラー部は、蒸着等の種々の方法で製造できるので、生
産性の向上、製造コストの低減を図ることができる。

【００８４】また、請求項６の投写装置によれば、柱状
光学素子の第二端面とライトバルブの間に集光レンズを
備え、集光レンズにより、柱状光学素子の第二端面の中
心付近の点の像をライトバルブ上に結像させ、柱状光学
素子の第二端面の辺付近の点の像をライトバルブからず
れた位置に結像させているので、微小ミラー部による照
明光の明暗が平滑化された照明光をライトバルブに照射
できる。

【００８５】また、請求項７及び８の投写装置によれ
ば、入力映像信号に基づく画像のアスペクト比に対応す
るアスペクト比の光通過領域である矩形領域と、矩形領
域の外側の光反射領域とを備えることにより、投写に必
要なライトバルブ上の領域にのみ照明光を照射し、レタ
ーボックス表示における黒い領域については光を反射さ
せて、第一端面側の反射部材により再度反射して照明光
の一部としているので、光源からの光の利用効率を向上
させることができる。

【００８６】また、請求項８の投写装置によれば、入力
映像信号に基づいて、光通過領域である矩形領域を切り
替えているので、投写に必要なライトバルブ上の領域に
のみ照明光を照射し、レターボックス表示における黒い
領域については光を反射させて、第一端面側の反射部材
により再度反射して照明光の一部としているので、光源
からの光の利用効率を向上させることができる。

【００８７】また、請求項１２から１５までの投写装置
によれば、柱状光学素子の第一端面及び第二端面を通過
した照明光のうちの一部の光を通過させ他の一部の光の
進行方向を第一端面に向かう方向に変える光学手段を有
し、光学手段の中心付近の光透過率が外周付近の光透過
率より高く、光学手段の外周付近の光反射率が中心付近
の光反射率より高くなるように構成したので、投写画像
の中心付近の輝度を外周付近の輝度よりも高くすること
ができ、テレビジョン画像を表示させる場合に、迫力あ
る映像を提供できる。また、光学手段は柱状光学素子の
第二端面を通過した光の一部を反射するので、光学手段
における光の損失に伴う発熱を低減することができる。

【００８８】また、請求項１５の投写装置は、光学手段
として複数の微小ミラー部を備えた透明板を含み、中心
に近づくにつれて平滑化された光透過率が高くなり、外
周に近づくにつれて平滑化された光反射率が高くなるよ
うにしたので、投写画像の中心付近の輝度が外周付近の
輝度よりも高くすることができ、テレビジョン画像を表
示させる場合に、迫力ある映像を提供できる。また、請
求項１５の投写装置の微小ミラー部は、リソグラフィ技
術により微小ミラー部の面積を正確に設定できるので、
製品毎の平滑化された光透過率分布及び平滑化された光
反射率分布のバラツキを小さくすることができる。さら
に、また、請求項１５の投写装置の微小ミラー部は、蒸
着等の種々の方法で製造できるので、生産性の向上、製
造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る投写装置の構成
を概略的に示す図である。

【図２】 図１のライトバルブのマイクロミラー素子
（オン状態）を示す説明図である。

【図３】 図１のライトバルブのマイクロミラー素子
（オフ状態）を示す説明図である。

【図４】 図１の柱状光学素子、第一反射部材、及び第
二反射部材を概略的に示す斜視図である。

【図５】 図１の光回収光学系の光学的特性を説明する
ための図である。

【図６】 図１の第一反射部材を柱状光学素子側から見
た正面図である。

【図７】 図１の第一反射部材の光透過率特性を示すグ
ラフであり、同図（ａ）は水平方向の光透過率分布を示
し、同図（ｂ）は垂直方向の光透過率分布を示す。

【図８】 図１の第一反射部材の光反射率特性を示すグ
ラフであり、同図（ａ）は水平方向の光反射率分布を示
し、同図（ｂ）は垂直方向の光反射率分布を示す。

【図９】 図１の第二反射部材を柱状光学素子側から見
た正面図である。

【図１０】 図１の第二反射部材の光透過率特性を示す
グラフであり、同図（ａ）は水平方向の光透過率分布を
示し、同図（ｂ）は垂直方向の光透過率分布を示す。

【図１１】 図１の第二反射部材の光反射率特性を示す
グラフであり、同図（ａ）は水平方向の光反射率分布を
示し、同図（ｂ）は垂直方向の光反射率分布を示す。

【図１２】 図１の柱状光学素子、第一反射部材、及び
第二反射部材の機能を説明するための説明図である。

【図１３】 図１の柱状光学素子、第一反射部材、及び
第二反射部材の順方向伝達率を示すグラフである。

【図１４】 図１の柱状光学素子、第一反射部材、及び
第二反射部材の逆方向伝達率を示すグラフである。

【図１５】 本発明の実施の形態２に係る投写装置にお
ける第二反射部材を示し、同図（ａ）は柱状光学素子か
ら見た正面図であり、同図（ｂ）は第二反射部材の一部
拡大図である。

【図１６】 図１５の第二反射部材の垂直方向の平滑化
された光透過率特性を示すグラフである。

【図１７】 図１５の第二反射部材の垂直方向の平滑化
された光反射率特性を示すグラフである。

【図１８】 実施の形態２における導光部について、そ
の近傍の光路を示した図である。

【図１９】 本発明の実施の形態３に係る投写装置の構
成を概略的に示す図である。

【図２０】 本発明の実施の形態４に係る投写装置の構
成を概略的に示す図である。

【図２１】 図２０の円形ミラー板を柱状光学素子側か
ら見た正面図である。

【符号の説明】

１ ライトバルブ、 ２ 照明光学系、 ３ 光回収光
学系、 ４ 投写レンズ、 １１ マイクロミラー素
子、 ２１ ランプ、 ２２ リフレクタ、 ２３ 柱
状光学素子、 ２４ 導光部、 ２５ 第一端面、 ２
６ 第二端面、２７ 第一反射部材、 ２８ 第二反射
部材、 ３１ 集光レンズ、 ３２ 凹面鏡、 ５０
第二反射部材、 ５１ 透明板、 ５２ 微小ミラー
部、 ５３反射領域、 ５４ 導光部、 ５５ 集光レ
ンズ、 ６１ 位相差板、 ６２偏光ビームスプリッ
タ、 ６３ 反射型液晶ライトバルブ、 ６４ 反射
鏡、７１ 円形ミラー板、 ７２ ミラー領域、 ７
３，７４，７５，７６ 透明領域、 ８１ モータ、
８２ モータ駆動回路、 ８３ 制御回路、 ８４アス
ペクト検出回路、 ８５ 画像信号入力端子、 ８６
信号処理回路、 ８７ ＤＭＤ駆動回路、 Ｌ_１ 照明
光、 Ｌ_２ オン状態光、 Ｌ_３ オフ状態光。

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） Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ Ｇ０３Ｂ 21/16 1/13357 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ Ｇ０３Ｂ 21/16 Ｂ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｒ // Ｆ２１Ｙ 101:00 (72)発明者 岡森 伸二 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA12 HA20 HA21 HA24 HA28 MA06 2H091 FA14Z FA15Z FA26X FB07 FD11 LA04 LA16 LA30 3K042 AA01 AC06 BE08 5C058 AB06 BA05 BA06 EA11 EA13 EA27 EA51

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 規則的に配列された複数の表示素子を備
   えており、前記複数の表示素子のぞれぞれを選択的にオ
   ン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブ
   と、 前記ライトバルブに照射する照明光を発生する光源と、 前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学
   素子と、 前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバ
   ルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素
   子を経由したオン状態光を投写する投写レンズとを有す
   る投写装置において、 前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面の近傍に備え
   られており、光通過領域及び前記第一端面に向く光反射
   領域を含む反射手段と、 前記反射手段の前記光通過領域を通過し前記柱状光学素
   子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光の
   うちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一
   部の光の進行方向を前記反射手段に向かう方向に変える
   光学手段とを有することを特徴とする投写装置。
2. 【請求項２】 前記反射手段の前記光通過領域が、前記
   反射手段の中央に形成され、 前記反射手段の前記光反射領域が、前記光通過領域の外
   側に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の投写
   装置。
3. 【請求項３】 前記反射手段の前記光通過領域が、円形
   であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記
   載の投写装置。
4. 【請求項４】 前記光学手段が、前記柱状光学素子の前
   記第二端面の近傍に配置されたハーフミラーを含み、 前記ハーフミラーは、中心に近づくにつれて光透過率が
   高くなり、前記柱状光学素子の前記第二端面側を光反射
   面とし、外周に近づくにつれて光反射率が高くなること
   を特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の投
   写装置。
5. 【請求項５】 前記光学手段が、前記柱状光学素子の前
   記第二端面の近傍に配置されており、 前記光学手段が、透明板と、前記透明板上に点在させた
   複数の微小ミラー部とを含み、 前記複数の微小ミラー部が前記柱状光学素子の前記第二
   端面側を光反射面とし、 前記光学手段が、中心に近づくにつれて平滑化された光
   透過率が高くなり、外周に近づくにつれて平滑化された
   光反射率が高くなるように前記複数の微小ミラー部の直
   径、数、及び位置を設定したことを特徴とする請求項１
   から３までのいずれかに記載の投写装置。
6. 【請求項６】 前記柱状光学素子の前記第二端面と前記
   ライトバルブの間に集光レンズを備え、 前記集光レンズにより、前記柱状光学素子の前記第二端
   面の中心付近の点の像を前記ライトバルブ上に結像さ
   せ、前記柱状光学素子の前記第二端面の辺付近の点の像
   を前記ライトバルブからずれた位置に結像させることを
   特徴とする請求項５に記載の投写装置。
7. 【請求項７】 前記光学手段が、入力映像信号に基づく
   画像のアスペクト比に対応するアスペクト比の光通過領
   域である矩形領域と、前記矩形領域の外側の光反射領域
   とを含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれ
   かに記載の投写装置。
8. 【請求項８】 前記光学手段が、入力映像信号に基づく
   複数種類の画像のアスペクト比に対応するアスペクト比
   の光通過領域である複数の矩形領域と、前記複数の矩形
   領域の外側の光反射領域とを含み、 前記柱状光学素子の前記第二端面に対向する矩形領域を
   前記複数の矩形領域のいずれかに切り替える切替手段
   と、 入力映像信号に応じて前記切替手段の動作を制御する制
   御手段とを有することを特徴とする請求項１から３まで
   のいずれかに記載の投写装置。
9. 【請求項９】 前記反射手段による光反射を前記柱状光
   学素子の前記第一端面全体による反射とみなした場合に
   おける前記第一端面全体による平均光線反射率が、前記
   光学手段による光反射を前記柱状光学素子の前記第二端
   面全体による反射とみなした場合における前記第二端面
   全体による平均光線反射率より大きいことを特徴とする
   請求項１から８までのいずれかに記載の投写装置。
10. 【請求項１０】 前記ライトバルブの表示素子が、選択
    的に第一の方向又は第二の方向に向けることができるマ
    イクロミラー素子であり、 前記光学手段が、前記ライトバルブで反射されたオフ状
    態光の進行方向を前記ライトバルブに向ける光回収光学
    系を含むことを特徴とする請求項１から９までのいずれ
    かに記載の投写装置。
11. 【請求項１１】 前記記ライトバルブの表示素子が液晶
    素子であり、 前記光学手段が、照明光を第一偏光と第二偏光に分離し
    て第一偏光を前記ライトバルブに当てる偏光分離手段
    と、前記偏光分離手段を通過した第二偏光の進行方向を
    前記柱状光学素子の前記第二端面に向ける反射鏡とを含
    むことを特徴とする請求項１から９までのいずれかに記
    載の投写装置。
12. 【請求項１２】 規則的に配列された複数の表示素子を
    備えており、前記複数の表示素子のぞれぞれを選択的に
    オン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブ
    と、 前記複数の表示素子を照射する照明光を発生する光源
    と、 前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学
    素子と、 前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバ
    ルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素
    子を経由したオン状態光を投写する投写レンズとを有す
    る投写装置において、 前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面を通過し前記
    柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過し
    た照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のう
    ちの他の一部の光の進行方向を前記第一端面に向かう方
    向に変える光学手段を有し、 前記光学手段の中心付近の光透過率が外周付近の光透過
    率より高く、前記光学手段の外周付近の光反射率が中心
    付近の光反射率より高いことを特徴とする投写装置。
13. 【請求項１３】 前記光学手段の中心に近づくにつれて
    光透過率が徐々に高くなり、前記光学手段の外周に近づ
    くにつれて光反射率が徐々に高くなることを特徴とする
    請求項１２に記載の投写装置。
14. 【請求項１４】 前記光学手段が、ハーフミラーを含む
    ことを特徴とする請求項１２又は１３のいずれかに記載
    の投写装置。
15. 【請求項１５】 前記光学手段が、透明板と、前記透明
    板に点在させた複数の微小ミラー部とを含み、 前記光学手段が、中心に近づくにつれて平滑化された光
    透過率が高くなり、外周に近づくにつれて平滑化された
    光反射率が高くなるように前記複数の微小ミラー部の直
    径、数、及び位置を設定したことを特徴とする請求項１
    ２又は１３のいずれかに記載の投写装置。