JP2003255264A - 単板式投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型、薄型の単板式投写型画像表示装置を実
現する。 【解決手段】 光源208からの光を第１，第２のミラー2
14,215で順に反射させて画像表示素子206に集光させる
単板式投写型画像表示装置において、第１のミラー214
の光軸Ａｓと投写レンズ207の光軸Ａｐとの双方に直交
する方向から見たとき、画像表示素子206と投写レンズ2
07との間に第２のミラー215が配置され、かつ、第１の
ミラー214の有効部と第２のミラー215の有効部とが相互
に重複するように光学系を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像表示素子にＤＭ
Ｄ（デジタルミラーデバイス）を用いてカラー表示を行
う単板式投写型画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在市販されているプロジェクターは、
画像表示素子に液晶パネルを用いたものとＤＭＤを用い
たものとに大きく２分される。近年特にＤＭＤの光速応
答性を生かした単板式（一つの素子でカラー表示）のプ
ロジェクターが、重量１．５ｋｇ以下、厚さ６０ｍｍ以
下といった超小型化を実現し、市場を牽引している。

【０００３】このＤＭＤ方式単板式プロジェクターの光
学構成は、特開２０００−９８２７２号公報に示されて
いる。図１３、図１４にあるように、光源１０１から射
出された光はリフレクター１０２によって、その開口方
向の光軸上に集光される。その集光位置に、回転するこ
とで透過光を経時的に色選択できるカラーホイール１０
３が配置されている。ここで色選択された光はコンデン
サレンズ１０４によって略平行光に変換され、第一のミ
ラー１０５に入射する。入射光は反射されて凹面鏡であ
る第２のミラー１０６によってＤＭＤ１０７の有効画素
部１０８に集光せしめられる。ＤＭＤは、特開２０００
−９８２７２号公報に記載されているように、２次元的
に配列された多数のピクセルのそれぞれが微小なミラー
から構成されており、各ピクセルごとにその直下に配置
されたメモリー素子の静電界作用によって上記微小ミラ
ーの傾きを制御し、反射光の反射角度を変化させること
によってオン／オフ状態をつくる反射型画像表示素子で
ある。ここでピクセルがオフ状態では当該ピクセルの微
小ミラーによる反射光は投写レンズ１０９に入らず、ピ
クセルがオン状態では当該ピクセルの微小ミラーによる
反射光は投写レンズ１０９に入射するように設定されて
いる。投写レンズ１０９に入射した光は、図示しないス
クリーン上に拡大投射される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上に示した構成にお
いては、第２のミラー１０６が投写レンズ１０９の下に
配置されており（図１４参照）、ＤＭＤ１０７からの距
離が長くなる。従って、大きな第２のミラー１０６が必
要となる。また、装置の厚さは投写レンズ１０９の高さ
に第２のミラー１０６の高さを加えたものとなることか
ら薄型化が困難である。

【０００５】また、コンデンサレンズ１０４から出射さ
れ第一のミラー１０５に入射する光は広がって入射する
ことから大きな第一のミラー１０５が必要となる。

【０００６】また、ＤＭＤ１０７と投写レンズ１０９と
の距離が長くなり、投写レンズのバックフォーカスが伸
びるので、投写レンズが大きくなる。

【０００７】これらにより装置の小型化が困難であると
いう課題であった。

【０００８】本発明は、画像表示素子にＤＭＤを用いて
カラー表示を行う単板式投写型画像表示装置において、
光学構成を小型化、特に薄型化することで、従来にな
い、小型、軽量、薄型の投写型画像表示装置を実現する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために以下の構成とする。

【００１０】本発明の第１の単板式投写型画像表示装置
は、光源と、前記光源からの光を矩形形状に集光し矩形
発光面を形成するインテグレータ光学手段と、前記イン
テグレータ光学手段上の２次光源からの光に作用するリ
レーレンズと、前記リレーレンズからの光を折り曲げる
第１のミラーと、前記第１のミラーからの光を折り曲げ
る第２のミラーと、２次元的に配置された多数の微小ミ
ラーの傾きを変化させて反射光の出射角度を変化させる
ことでオン／オフ状態を実現し、前記第２のミラーから
の入射光を変調する画像表示素子と、前記画像表示素子
のオン状態にある微小ミラーからの反射光を拡大投影す
る投写レンズとを備え、前記リレーレンズと前記第１の
ミラーとを含むシステム軸と前記投写レンズの光軸との
双方に直交する方向から見たとき、前記画像表示素子と
前記投写レンズとの間に前記第２のミラーが配置されて
おり、かつ、前記第１のミラーの有効部と前記第２のミ
ラーの有効部とが相互に重複していることを特徴とす
る。

【００１１】本発明の第２の単板式投写型画像表示装置
は、光源と、前記光源からの光を矩形形状に集光し矩形
発光面を形成するインテグレータ光学手段と、前記イン
テグレータ光学手段上の２次光源からの光に作用するリ
レーレンズと、前記リレーレンズからの光を折り曲げる
第１のミラーと、前記第１のミラーからの光を折り曲げ
る第２のミラーと、２次元的に配置された多数の微小ミ
ラーの傾きを変化させて反射光の出射角度を変化させる
ことでオン／オフ状態を実現し、前記第２のミラーから
の入射光を変調する画像表示素子と、前記画像表示素子
のオン状態にある微小ミラーからの反射光を拡大投影す
る投写レンズとを備え、２次光源像が、前記リレーレン
ズと前記第１のミラーとの間、及び前記投写レンズの入
射瞳位置にそれぞれ形成され、矩形発光面像が、前記画
像表示素子上に形成されることを特徴とする。

【００１２】本発明の第３の単板式投写型画像表示装置
は、光源と、前記光源からの光を矩形形状に集光し矩形
発光面を形成するインテグレータ光学手段と、前記イン
テグレータ光学手段上の２次光源からの光に作用するリ
レーレンズと、前記リレーレンズからの光を折り曲げる
第１のミラーと、前記第１のミラーからの光を折り曲げ
る第２のミラーと、２次元的に配置された多数の微小ミ
ラーの傾きを変化させて反射光の出射角度を変化させる
ことでオン／オフ状態を実現し、前記第２のミラーから
の入射光を変調する画像表示素子と、前記画像表示素子
のオン状態にある微小ミラーからの反射光を拡大投影す
る投写レンズとを備え、前記リレーレンズと前記第１の
ミラーとを含むシステム軸と前記投写レンズの光軸との
双方に直交する方向から見たとき、前記画像表示素子と
前記投写レンズとの間に前記第２のミラーが配置されて
おり、かつ、前記第１のミラーの有効部と前記第２のミ
ラーの有効部とが相互に重複しており、２次光源像が、
前記リレーレンズと前記第１のミラーとの間、及び前記
投写レンズの入射瞳位置にそれぞれ形成され、矩形発光
面像が、前記画像表示素子上に形成されることを特徴と
する。

【００１３】本発明の第４の単板式投写型画像表示装置
は、白色光を発する光源と、前記光源からの光を開口方
向に出射するリフレクターと、前記リフレクターからの
光を矩形形状に集光し矩形発光面を形成するインテグレ
ータ光学手段と、前記光源からの白色光を赤、緑、青の
各色光に分離する色分解光学系と、入射光を反射する多
数の反射面をその外周に備え回動可能なポリゴンミラー
と、前記インテグレータ光学手段上の２次光源像を前記
ポリゴンミラーの前記反射面上に形成する第１のリレー
レンズと、前記矩形発光面位置に焦点位置を持ち、前記
矩形発光面からの光を平行光にして前記ポリゴンミラー
に導く第２のリレーレンズと、前記ポリゴンミラーから
の光に作用する走査レンズと、前記走査レンズからの光
を折り曲げる第１のミラーと、前記第１のミラーからの
光を折り曲げる第２のミラーと、２次元的に配置された
多数の微小ミラーの傾きを変化させて反射光の出射角度
を変化させることでオン／オフ状態を実現し、前記第２
のミラーからの入射光を変調する画像表示素子と、前記
画像表示素子のオン状態にある微小ミラーからの反射光
を拡大投影する投写レンズとを備え、前記走査レンズと
前記第１のミラーとを含むシステム軸と前記投写レンズ
の光軸との双方に直交する方向から見たとき、前記画像
表示素子と前記投写レンズとの間に前記第２のミラーが
配置されており、かつ、前記第１のミラーの有効部と前
記第２のミラーの有効部とが相互に重複していることを
特徴とする。

【００１４】本発明の第５の単板式投写型画像表示装置
は、白色光を発する光源と、前記光源からの光を開口方
向に出射するリフレクターと、前記リフレクターからの
光を矩形形状に集光し矩形発光面を形成するインテグレ
ータ光学手段と、前記光源からの白色光を赤、緑、青の
各色光に分離する色分解光学系と、入射光を反射する多
数の反射面をその外周に備え回動可能なポリゴンミラー
と、前記インテグレータ光学手段上の２次光源像を前記
ポリゴンミラーの前記反射面上に形成する第１のリレー
レンズと、前記矩形発光面位置に焦点位置を持ち、前記
矩形発光面からの光を平行光にして前記ポリゴンミラー
に導く第２のリレーレンズと、前記ポリゴンミラーから
の光に作用する走査レンズと、前記走査レンズからの光
を折り曲げる第１のミラーと、前記第１のミラーからの
光を折り曲げる第２のミラーと、２次元的に配置された
多数の微小ミラーの傾きを変化させて反射光の出射角度
を変化させることでオン／オフ状態を実現し、前記第２
のミラーからの入射光を変調する画像表示素子と、前記
画像表示素子のオン状態にある微小ミラーからの反射光
を拡大投影する投写レンズとを備え、２次光源像が、前
記走査レンズと前記第１のミラーとの間、及び前記投写
レンズの入射瞳位置にそれぞれ形成され、矩形発光面像
が、前記画像表示素子上に形成されることを特徴とす
る。

【００１５】本発明の第６の単板式投写型画像表示装置
は、白色光を発する光源と、前記光源からの光を開口方
向に出射するリフレクターと、前記リフレクターからの
光を矩形形状に集光し矩形発光面を形成するインテグレ
ータ光学手段と、前記光源からの白色光を赤、緑、青の
各色光に分離する色分解光学系と、入射光を反射する多
数の反射面をその外周に備え回動可能なポリゴンミラー
と、前記インテグレータ光学手段上の２次光源像を前記
ポリゴンミラーの前記反射面上に形成する第１のリレー
レンズと、前記矩形発光面位置に焦点位置を持ち、前記
矩形発光面からの光を平行光にして前記ポリゴンミラー
に導く第２のリレーレンズと、前記ポリゴンミラーから
の光に作用する走査レンズと、前記走査レンズからの光
を折り曲げる第１のミラーと、前記第１のミラーからの
光を折り曲げる第２のミラーと、２次元的に配置された
多数の微小ミラーの傾きを変化させて反射光の出射角度
を変化させることでオン／オフ状態を実現し、前記第２
のミラーからの入射光を変調する画像表示素子と、前記
画像表示素子のオン状態にある微小ミラーからの反射光
を拡大投影する投写レンズとを備え、前記走査レンズと
前記第１のミラーとを含むシステム軸と前記投写レンズ
の光軸との双方に直交する方向から見たとき、前記画像
表示素子と前記投写レンズとの間に前記第２のミラーが
配置されており、かつ、前記第１のミラーの有効部と前
記第２のミラーの有効部とが相互に重複しており、２次
光源像が、前記走査レンズと前記第１のミラーとの間、
及び前記投写レンズの入射瞳位置にそれぞれ形成され、
矩形発光面像が、前記画像表示素子上に形成されること
を特徴とする。

【００１６】上記第２，第３の単板式投写型画像表示装
置において、前記リレーレンズと前記第１のミラーとの
間に形成された前記２次光源像は、前記リレーレンズと
前記第１のミラーとを含むシステム軸と前記投写レンズ
の光軸との双方に直交する方向から見たとき、前記シス
テム軸と前記光軸との交点位置の近傍に形成されている
ことが好ましい。

【００１７】上記第５，第６の単板式投写型画像表示装
置において、前記走査レンズと前記第１のミラーとの間
に形成された前記２次光源像は、前記走査レンズと前記
第１のミラーとを含むシステム軸と前記投写レンズの光
軸との双方に直交する方向から見たとき、前記システム
軸と前記光軸との交点位置の近傍に形成されていること
が好ましい。

【００１８】上記第１〜第６の単板式投写型画像表示装
置において、前記第１のミラーと前記第２のミラーは、
前記第１のミラーに入射する像をおよそ９０度回転せし
めて前記画像表示素子上に形成するように設定されてい
ることが好ましい。

【００１９】上記第２，第３の単板式投写型画像表示装
置において、前記リレーレンズと前記第１のミラーとの
間に形成された前記２次光源像と、前記矩形発光面との
間に第３のミラーが配置されており、その反射面は光軸
に対して非対称な非球面形状であることが好ましい。

【００２０】上記第５，第６の単板式投写型画像表示装
置において、前記走査レンズと前記第１のミラーとの間
に形成された前記２次光源像と、前記ポリゴンミラーと
の間に第３のミラーが配置されており、その反射面は光
軸に対して非対称な非球面形状であることが好ましい。

【００２１】上記第１〜第６の単板式投写型画像表示装
置において、前記第１のミラーは凹面形状であることが
好ましい。

【００２２】上記第１〜第６の単板式投写型画像表示装
置において、前記第２のミラーは凹面形状であることが
好ましい。

【００２３】また、前記第３のミラーは凹面形状である
ことが好ましい。

【００２４】上記第１〜第６の単板式投写型画像表示装
置において、前記第１のミラーの反射面は光軸に対して
非対称な非球面形状であることが好ましい。

【００２５】上記第１〜第６の単板式投写型画像表示装
置において、前記第２のミラーの反射面は光軸に対して
非対称な非球面形状であることが好ましい。

【００２６】

【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の投写型画像表示装置の光学系の概略構成
を示した平面図、図２は該光学系のＤＭＤ周辺の概略構
成を示した側面図である。本実施の形態１の投写型画像
表示装置の光学系は、光源部２０１、カラーホイールユ
ニット２０２、インテグレータ光学手段２０３、リレー
レンズ２０４、折り返しミラー部２０５、画像表示素子
であるＤＭＤ２０６、投写レンズ２０７からなってい
る。

【００２７】光源部２０１は放電管である光源２０８
と、前記光源２０８の発光部が片方の焦点位置と一致す
るように配置された楕円形状の反射面を持つリフレクタ
ー２０９とからなっている。リフレクター２０９から出
射された光は前記楕円反射面の他方の焦点位置に集光さ
れる。

【００２８】この焦点位置近傍にカラーホイールユニッ
ト２０２が配置されている。このカラーホイールユニッ
ト２０２は、図３にあるようにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の各色光のみを透過する特性を有する扇形のダイ
クロイックフィルターが環状に配列されたカラーホイー
ル２１０と、カラーホイール２１０の中心に位置し、こ
れを回動せしめるモータ２１１とからなっており、図１
にあるように前記カラーホイール２１０の一部が光軸を
横切るように配置することで、ここを透過する光を色光
とし、それを経時的に順次切り替えることが可能であ
る。

【００２９】カラーホイールユニット２０２を透過した
色光はカラーホイールユニット２０２に近接して配置さ
れたインテグレータ光学手段２０３に入射する。インテ
グレータ光学手段２０３は、矩形の断面形状を持つガラ
スロッド２１２と集光レンズ２１３とからなっている。
ガラスロッド２１２の一方の矩形端面に入射した光はロ
ッド内で全反射を繰り返し他方の矩形端面（矩形発光
面）より出射されたのち、出射側の矩形端面形状を拡大
投射出来るように配置された集光レンズ２１３を透過す
る。

【００３０】その後リレーレンズ２０４を透過し、第１
のミラー２１４、第２のミラー２１５からなる折り返し
ミラー部２０５に入射する。ここでは第１のミラー２１
４は平面鏡であり、第２のミラー２１５は凹面鏡であ
る。第１のミラー２１４で反射された光は第２のミラー
２１５で集光され、ＤＭＤ２０６に至る。

【００３１】ＤＭＤ２０６は、２次元的に配列された多
数のピクセルのそれぞれが微小なミラーから構成されて
おり、各ピクセルごとにその直下に配置されたメモリー
素子の静電界作用によって上記微小ミラーの傾きを制御
し、反射光の反射角度を変化させることによってＯＮ／
ＯＦＦ状態をつくる反射型画像表示素子である。

【００３２】ＤＭＤ２０６に所望の角度で入射した光の
うち、映像信号によりＯＮ表示すべき微小ミラーに入射
した光は、ここで反射され、投写レンズ２０７に入射
し、図示しないスクリーン上に投射される。また、映像
信号によりＯＦＦ表示すべき微小ミラーに入射した光
は、ここでＯＮ表示のものとは異なる角度で反射される
ので、投写レンズ２０７に入射しない。

【００３３】このような構成において、映像信号に応じ
たＤＭＤ２０６の駆動とカラーホイールユニット２０２
を透過してＤＭＤ２０６に入射する色光との間に適切な
同期を取ることで、スクリーン上にＤＭＤ２０６上の画
像を拡大してカラー表示する事が出来る。

【００３４】本実施の形態１では、リレーレンズ２０４
と第１のミラー２１４とを含むシステム軸Ａsと、投写
レンズ２０７の光軸Ａpとの双方に直交する方向から見
たとき（即ち、図１に示す平面図において）、ＤＭＤ２
０６と投写レンズ２０７との間に第２のミラー２１５が
配置されており、かつ、第１のミラー２１４の有効部と
第２のミラー２１５の有効部とが相互に重複している。
このように光学系を構成することで、ＤＭＤ２０６から
投写レンズ２０７に至る光を遮断することなく、ＤＭＤ
２０６と投写レンズ２０７との距離を最小限とすること
が出来る。従って、特に装置の高さ方向（図２の紙面に
おいて上下方向）において装置の下側の位置を決める第
２のミラー２１５の下側への突出を最小限に抑えること
が可能となり、薄型の投写型画像表示装置を実現するこ
とが出来る。

【００３５】上記の説明では、インテグレータ光学手段
がガラスロッドタイプである例を示したが、ミラーで４
面を構成するロッドタイプを用いることもできる。ある
いは、少なくとも２枚のレンズアレイからなるレンズア
レイタイプのインテグレータ光学手段（後述する実施の
形態３のインテグレータ光学手段４０３）を用いること
もできる。

【００３６】また、上記の説明では第１のミラー２１４
は平面鏡としたが、これを凹面鏡として集光作用を持た
せることも出来、これにより第２のミラー２１５を小さ
く構成することが出来る。また、第２のミラー２１５を
平面鏡とすることも出来る。

【００３７】また、本実施の形態の光学系では、ＤＭＤ
２０６を照明するガラスロッド２１２の矩形端面像は歪
みを有しており、ＤＭＤ２０６の表示領域を全て照明で
きるようにするために、該表示領域に対して矩形端面像
を若干大きく形成する必要があり、その結果オーバース
キャン損失を生じる。第１のミラー２１４及び第２のミ
ラー２１５の一方又は双方の反射面を、光軸に対して非
対称な非球面形状とすることで、ＤＭＤ２０６上に形成
される前記矩形端面像の歪みを最小限におさえることが
できる。従って、オーバスキャン損失を最小限にでき、
光源からの光を有効に利用することが可能となる。

【００３８】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２の投写型画像表示装置の光学系の概略構成を示した
平面図、図５は該光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示し
た側面図である。本実施の形態２の投写型画像表示装置
の光学系は、光源部３０１、カラーホイールユニット３
０２、インテグレータ光学手段３０３、リレーレンズ３
０４、折り返しミラー部３０５、画像表示素子であるＤ
ＭＤ３０６、投写レンズ３０７からなっている。

【００３９】光源部３０１は放電管である光源３０８
と、前記光源３０８の発光部が片方の焦点位置と一致す
るように配置された楕円形状の反射面を持つリフレクタ
ー３０９とからなっている。リフレクター３０９から出
射された光は前記楕円反射面の他方の焦点位置に集光さ
れる。

【００４０】この焦点位置近傍にカラーホイールユニッ
ト３０２が配置されている。このカラーホイールユニッ
ト３０２は、図３にあるようにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の各色光のみを透過する特性を有する扇形のダイ
クロイックフィルターが環状に配列されたカラーホイー
ル３１０と、カラーホイール３１０の中心に位置し、こ
れを回動せしめるモータ３１１とからなっており、図４
にあるように前記カラーホイール３１０の一部が光軸を
横切るように配置することで、ここを透過する光を色光
とし、それを経時的に順次切り替えることが可能であ
る。

【００４１】カラーホイールユニット３０２を透過した
色光はカラーホイールユニット３０２に近接して配置さ
れたインテグレータ光学手段３０３に入射する。インテ
グレータ光学手段３０３は、矩形の断面形状を持つガラ
スロッド３１２と集光レンズ３１３とからなっている。
ガラスロッド３１２の一方の矩形端面に入射した光はロ
ッド内で全反射を繰り返し他方の矩形端面（矩形発光
面）より出射されたのち、出射側の矩形端面形状を拡大
投写出来るように配置された集光レンズ３１３を透過す
る。

【００４２】その後リレーレンズ３０４を透過し、第１
のミラー３１４、第２のミラー３１５からなる折り返し
ミラー部３０５に入射する。ここでは第１のミラー３１
４は平面鏡であり、第２のミラー３１５は凹面鏡であ
る。

【００４３】ここで、リレーレンズ３０４と第１のミラ
ー３１４との間には図４に示したように２次光源像３１
６が形成されている（ガラスロッド３１２の入射側矩形
端面と２次光源像３１６とは共役）。

【００４４】第１のミラー３１４で反射された光は第２
のミラー３１５で集光され、ＤＭＤ３０６に至る。

【００４５】このようにしてＤＭＤ３０６の位置にガラ
スロッド３１２の矩形端面像を形成（ガラスロッド３１
２の出射側矩形端面とＤＭＤ３０６の有効部とは共役）
することでＤＭＤ３０６の有効部の均一照明を実現す
る。

【００４６】ＤＭＤ３０６は、２次元的に配列された多
数のピクセルのそれぞれが微小なミラーから構成されて
おり、各ピクセルごとにその直下に配置されたメモリー
素子の静電界作用によって上記微小ミラーの傾きを制御
し、反射光の反射角度を変化させることによってＯＮ／
ＯＦＦ状態をつくる反射型画像表示素子である。

【００４７】ＤＭＤ３０６に所望の角度で入射した光の
うち、映像信号によりＯＮ表示すべき微小ミラーに入射
した光は、ここで反射され、投写レンズ３０７に入射
し、図示しないスクリーン上に投射される。また、映像
信号によりＯＦＦ表示すべき微小ミラーに入射した光
は、ここでＯＮ表示のものとは異なる角度で反射される
ので、投写レンズ３０７に入射しない。

【００４８】このような構成において、映像信号に応じ
たＤＭＤ３０６の駆動とカラーホイールユニット３０２
を透過してＤＭＤ３０６に入射する色光との間に適切な
同期を取ることで、スクリーン上にＤＭＤ３０６上の画
像を拡大してカラー表示する事が出来る。

【００４９】ここで、投写レンズ３０７に入射した光
は、その入射瞳位置（この例では、投写レンズ３０７は
後玉絞りの構成としているので後玉位置）に２次光源像
３１７を形成（ガラスロッド３１２の入射側矩形端面と
投写レンズ３０７の後玉とが共役）することで、投写レ
ンズ３０７に入射する光を損失なく有効に拾いながらも
投写レンズ３０７を最小限の大きさに抑えることが出来
る。

【００５０】また、リレーレンズ３０４と第１のミラー
３１４とを含むシステム軸Ａsと、投写レンズ３０７の
光軸Ａpとの双方に直交する方向から見たとき（即ち、
図４に示す平面図において）、リレーレンズ３０４と第
１のミラー３１４との間にも２次光源像３１６が形成さ
れる（ガラスロッド３１２の入射側矩形端面と２次光源
像３１６とは共役）。これにより、光束を絞ることが可
能となり、２次光源像３１６の形成位置の近くに配置さ
れる第１のミラー３１４を小さくすることが可能とな
る。

【００５１】更に、リレーレンズ３０４と第１のミラー
３１４とを含むシステム軸Ａsと、投写レンズ３０７の
光軸Ａpとの双方に直交する方向から見たとき（即ち、
図４に示す平面図において）、２次光源像３１６の形成
位置がシステム軸Ａsと投写レンズ３０７の光軸Ａpとの
交点位置の近傍になるように光学系を設定することによ
り、投写レンズ３０７のバックフォーカスを短くできる
ので、投写レンズ３０７の小型化も可能になる。

【００５２】上記の説明では、インテグレータ光学手段
がガラスロッドタイプである例を示したが、ミラーで４
面を構成するロッドタイプを用いることもできる。ある
いは、少なくとも２枚のレンズアレイからなるレンズア
レイタイプのインテグレータ光学手段（後述する実施の
形態３のインテグレータ光学手段４０３）を用いること
もできる。ただし、少なくとも２枚のレンズアレイから
なるレンズアレイタイプのインテグレータ光学手段を用
いた場合には、２次光源像は出射側のレンズアレイ面上
に形成される。

【００５３】また、上記の説明では第１のミラー３１４
は平面鏡としたが、これを凹面鏡として集光作用を持た
せることも出来、これにより第２のミラー３１５を小さ
く構成することが出来る。第１のミラー３１４を凹面鏡
とすることにより第２のミラー３１５を小型化できる効
果は、本実施の形態では２次光源像３１６が形成される
ために、実施の形態１の場合に比べてより一層顕著であ
る。また、第２のミラー３１５を平面鏡とすることも出
来る。

【００５４】また、本実施の形態の光学系では、ＤＭＤ
３０６を照明するガラスロッド３１２の矩形端面像は歪
みを有しており、ＤＭＤ３０６の表示領域を全て照明で
きるようにするために、該表示領域に対して矩形端面像
を若干大きく形成する必要があり、その結果オーバース
キャン損失を生じる。第１のミラー３１４及び第２のミ
ラー３１５の一方又は双方の反射面を、光軸に対して非
対称な非球面形状とすることで、ＤＭＤ３０６上に形成
される前記矩形端面像の歪みを最小限におさえることが
できる。従って、オーバスキャン損失を最小限にでき、
光源からの光を有効に利用することが可能となる。

【００５５】第１，第２のミラー３１４，３１５のみで
はＤＭＤ３０６上に形成される上記矩形端面像の歪みを
十分に補正することができない場合は、図６に示すよう
に、リレーレンズ３０４と第１のミラー３１４との間に
形成された前記２次光源像３１６と、前記矩形発光面
（ガラスロッド３１２の出射側矩形端面）との間に第３
のミラー３２０を配置しても良い。特にリレーレンズ３
０４の近傍、あるいはリレーレンズ３０４内に形成され
る前記矩形端面像との共役位置近くに第３のミラー３２
０を配置し、更にその反射面を光軸に対して非対称な非
球面形状とすれば、ＤＭＤ３０６上に形成される矩形端
面像を有効に補正することが可能となる。さらに、第３
のミラー３２０に凹面鏡の作用を持たせることでリレー
レンズ３０４の枚数を減らすことが可能となる。

【００５６】（実施の形態３）図７は本発明の実施の形
態３の投写型画像表示装置の光学系の概略構成を示した
平面図、図８は該光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示し
た側面図である。本実施の形態３の投写型画像表示装置
の光学系は、光源部４０１、カラーホイールユニット４
０２、インテグレータ光学手段４０３、リレーレンズ４
０４、折り返しミラー部４０５、画像表示素子であるＤ
ＭＤ４０６、投写レンズ４０７からなっている。

【００５７】光源部４０１は放電管である光源４０８
と、前記光源４０８の発光部が片方の焦点位置と一致す
るように配置された楕円形状の反射面を持つリフレクタ
ー４０９とからなっている。リフレクター４０９から出
射された光は前記楕円反射面の他方の焦点位置に集光さ
れる。

【００５８】この焦点位置近傍にカラーホイールユニッ
ト４０２が配置されている。このカラーホイールユニッ
ト４０２は、図３にあるようにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の各色光のみを透過する特性を有する扇形のダイ
クロイックフィルターが環状に配列されたカラーホイー
ル４１０と、カラーホイール４１０の中心に位置し、こ
れを回動せしめるモータ４１１とからなっており、図７
にあるように前記カラーホイール４１０の一部が光軸を
横切るように配置することで、ここを透過する光を色光
とし、それを経時的に順次切り替えることが可能であ
る。

【００５９】カラーホイールユニット４０２を透過した
色光はコンデンサレンズ４１２で略平行光に変換された
後、インテグレータ光学手段４０３に入射する。インテ
グレータ光学手段４０３は、同じ大きさ、同じ矩形の開
口形状を持つマイクロレンズを２次元に配列した集合体
である第１のレンズアレイ４１３ａと、前記第１のレン
ズアレイ４１３ａのマイクロレンズと一対一に対応する
マイクロレンズを２次元に配列した第２のレンズアレイ
４１３ｂとからなっている。前記第１のレンズアレイ４
１３ａの各マイクロレンズは後述するＤＭＤ４０６と共
役関係にあり、その開口形状はＤＭＤ４０６の有効表示
領域とおよそ相似形であり、光源からの光を第２のレン
ズアレイ４１３ｂの対応するマイクロレンズ上に集光
し、２次光源像を形成する。第２のレンズアレイ４１３
ｂは第１のレンズアレイ４１３ａの各マイクロレンズ像
を前方に重畳して矩形形状の均一照明域を形成する。

【００６０】インテグレータ光学手段４０３を経た光は
リレーレンズ４０４を透過し、第１のミラー４１４、第
２のミラー４１５からなる折り返しミラー部４０５に入
射する。ここでは第１のミラー４１４は凹面を基本とし
た回転非対称の自由曲面ミラーであり、第２のミラー４
１５は凹面鏡である。第２のミラー４１５で集光された
光は、ＤＭＤ４０６に至る。

【００６１】ここで、リレーレンズ４０４と第１のミラ
ー４１４との間には図６に示したように２次光源像４１
６が形成されている（第２のレンズアレイ４１３ｂと２
次光源像４１６とは共役）。さらに、第１のレンズアレ
イ４１３ａの各マイクロレンズの矩形形状像は、第２の
レンズアレイ４１３ｂのマイクロレンズ、リレーレンズ
４０４、第１のミラー４１４、第２のミラー４１５によ
ってＤＭＤ４０６上で重畳され、ＤＭＤ４０６の有効部
を均一照明を実現している。

【００６２】ＤＭＤ４０６は、２次元的に配列された多
数のピクセルのそれぞれが微小なミラーから構成されて
おり、各ピクセルごとにその直下に配置されたメモリー
素子の静電界作用によって上記微小ミラーの傾きを制御
し、反射光の反射角度を変化させることによってＯＮ／
ＯＦＦ状態をつくる反射型画像表示素子である。

【００６３】ＤＭＤ４０６に所望の角度で入射した光の
うち、映像信号によりＯＮ表示すべき微小ミラーに入射
した光は、ここで反射され、投写レンズ４０７に入射
し、図示しないスクリーン上に投写される。また、映像
信号によりＯＦＦ表示すべき微小ミラーに入射した光
は、ここでＯＮ表示のものとは異なる角度で反射される
ので、投写レンズ４０７に入射しない。

【００６４】このような構成において、映像信号に応じ
たＤＭＤ４０６の駆動とカラーホイールユニット４０２
を透過してＤＭＤ４０６に入射する色光との間に適切な
同期を取ることで、スクリーン上にＤＭＤ４０６上の画
像を拡大してカラー表示する事が出来る。

【００６５】本実施の形態３では、リレーレンズ４０４
と第１のミラー４１４とを含むシステム軸Ａsと、投写
レンズ４０７の光軸Ａpとの双方に直交する方向から見
たとき（即ち、図７に示す平面図において）、ＤＭＤ４
０６と投写レンズ４０７との間に第２のミラー４１５が
配置されており、かつ、第１のミラー４１４の有効部と
第２のミラー４１５の有効部とが相互に重複している。
このように光学系を構成することで、ＤＭＤ４０６から
投写レンズ４０７に至る光を遮断することなく、ＤＭＤ
４０６と投写レンズ４０７との距離を最小限とすること
が出来る。従って、特に装置の高さ方向（図８の紙面に
おいて上下方向）において装置の下側の位置を決める第
２のミラー４１５の下側への突出を最小限に抑えること
が可能となり、薄型の投写型画像表示装置を実現するこ
とが出来る。

【００６６】ここで、投写レンズ４０７に入射した光
は、その入射瞳位置（この例では、投写レンズ４０７は
後玉絞りの構成としているので後玉位置）に２次光源像
４１７を形成（第２レンズアレイ４１３ｂと投写レンズ
４０７の後玉とが共役）することで、投写レンズ４０７
に入射する光を損失なく有効に拾いながらも投写レンズ
４０７を最小限の大きさに抑えることが出来る。

【００６７】また、リレーレンズ４０４と第１のミラー
４１４とを含むシステム軸Ａsと、投写レンズ４０７の
光軸Ａpとの双方に直交する方向から見たとき（即ち、
図７に示す平面図において）、リレーレンズ４０４と第
１のミラー４１４との間にも２次光源像４１６が形成さ
れる（第２レンズアレイ４１３ｂと２次光源像４１６と
は共役）。これにより、光束を絞ることが可能となり、
２次光源像４１６の形成位置の近くに配置される第１の
ミラー４１４を小さくすることが可能となる。

【００６８】更に、リレーレンズ４０４と第１のミラー
４１４とを含むシステム軸Ａsと、投写レンズ４０７の
光軸Ａpとの双方に直交する方向から見たとき（即ち、
図７に示す平面図において）、２次光源像４１６の形成
位置がシステム軸Ａsと投写レンズ４０７の光軸Ａpとの
交点位置の近傍になるように光学系を設定することによ
り、投写レンズ４０７のバックフォーカスを短くできる
ので、投写レンズ４０７の小型化も可能になる。

【００６９】上記の説明では、インテグレータ光学手段
がレンズアレイタイプである例を示したが、実施の形態
１，２で説明したロッドタイプのインテグレータ光学手
段を用いることもできる。

【００７０】また、上記の説明では、第１のミラー４１
４を凹面を基本とした回転非対称の自由曲面ミラー、第
２のミラー４１５を凹面鏡としたが、必要であれば両ミ
ラー４１４，４１５を自由曲面ミラーとすることもで
き、これにより補正の自由度を改善できる。逆に、補正
の必要がなければ自由曲面ミラーを使わずに、両ミラー
４１４，４１５を凹面鏡のみで構成したり、片方を凹面
鏡、他方を平面鏡で構成したりすることができ、これら
の構成によりコストダウン、設計工数の削減が可能とな
る。

【００７１】ただし本実施の形態のように、画像表示装
置としてＤＭＤを用いる場合は、斜め下方向から光が入
射することから歪みの発生が顕著になるので、自由曲面
ミラーを導入することが有効であると思われる。

【００７２】第１，第２のミラー４１４，４１５のみで
はＤＭＤ４０６上に形成される矩形照明領域像の歪みを
十分に補正することができない場合は、実施の形態２に
おいて図６を用いて説明したのと同様に、リレーレンズ
４０４及び第１のミラー４１４の間に形成された２次光
源像４１６と、第２のレンズアレイ４１３ｂとの間に、
第３のミラーを配置しても良い。特にリレーレンズ４０
４の近傍、あるいはリレーレンズ４０４内に形成される
前記均一照明域との共役位置近くに第３のミラーを配置
し、更にその反射面を光軸に対して非対称な非球面形状
とすれば、ＤＭＤ４０６上に形成される矩形照明領域像
を有効に補正することが可能となる。さらに、第３のミ
ラーに凹面鏡の作用を持たせることでリレーレンズ４０
４の枚数を減らすことが可能となる。

【００７３】（実施の形態４）図９は本発明の実施の形
態４の投写型画像表示装置の光学系の概略構成を示した
平面図、図２は該光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示し
た側面図である。本実施の形態４の投写型画像表示装置
の光学系は、光源部５０１、インテグレータ光学手段５
０２、色分解光学系５０３、リレーレンズ５０４、ポリ
ゴンミラー５０５、走査レンズ５０６、折り返しミラー
部５０７、画像表示装置であるＤＭＤ５０８、投写レン
ズ５０９からなっている。

【００７４】光源部５０１は電極間にアークを発生させ
ることで白色光を発する放電ランプ５１０と、前記放電
ランプ５１０の発光体が第１の焦点に配置され、第２の
焦点に光を集光する楕円形状の反射面を備えたリフレク
ター５１１とからなっている。

【００７５】光源部５０１から出射された光は、リフレ
クター５１１の第２の焦点がその焦点位置に合致するよ
う配置されたコンデンサレンズ５１２を経てインテグレ
ータ光学手段５０２に入射する。

【００７６】インテグレータ光学手段５０２は、同じ大
きさ、同じ矩形の開口形状を持つマイクロレンズを２次
元に配列した集合体である第１のレンズアレイ５１３ａ
と、前記第１のレンズアレイ５１３ａのマイクロレンズ
と一対一に対応するマイクロレンズを２次元に配列した
第２のレンズアレイ５１３ｂとからなっている。前記第
１のレンズアレイ５１３ａの各マイクロレンズは後述す
るＤＭＤ５０８と共役関係にあり、その開口形状はすべ
て同じ矩形形状である。また、第１のレンズアレイ５１
３ａの各マイクロレンズは光源からの光を第２のレンズ
アレイ５１３ｂの対応するマイクロレンズ上に集光し、
２次光源像を形成する。第２のレンズアレイ５１３ｂは
第１のレンズアレイ５１３ａの各マイクロレンズ像を前
方に重畳して矩形形状の均一照明域を形成する。

【００７７】この第２のレンズアレイ５１３ｂと矩形形
状の均一照明域との間には色分解光学系５０３が備えら
れている。ここに入射した白色光は光路に対し斜めに配
置された赤反射ダイクロイックミラー５１４、青反射ダ
イクロイックミラー５１５で赤、緑、青の各色光に分解
される。緑光は上記両ダイクロイックミラーを透過して
リレーレンズ５０４の第１のリレーレンズ５１６Ｇに至
る。赤反射ダイクロイックミラー５１４で反射された赤
色光は第１のレンズ５１７、第１のミラー５１８，第２
のレンズ５１９を経てリレーレンズ５０４の第１のリレ
ーレンズ５１６Ｒに至る。青反射ダイクロイックミラー
５１５で反射された青色光は第３のレンズ５２０、第２
のミラー５２１，第４のレンズ５２２を経てリレーレン
ズ５０４の第１のリレーレンズ５１６Ｂに至る。

【００７８】このようにしてリレーレンズ５０４の色光
別第１のリレーレンズ５１６Ｒ、５１６Ｇ、５１６Ｂ上
には矩形均一照明域が各色毎に形成される。

【００７９】色光別第１のリレーレンズ５１６Ｒ、５１
６Ｇ、５１６Ｂを透過した各光は第２のリレーレンズ５
２３に入射する。第２のリレーレンズ５２３は色光別第
１のリレーレンズ５１６Ｒ、５１６Ｇ、５１６Ｂ上の任
意の位置からの光を平行光として出射するよう、前記矩
形均一照明域までの距離に焦点距離がおよそ一致するレ
ンズである。

【００８０】第２のリレーレンズ５２３を出射した各色
光はポリゴンミラー５０５に入射する。ポリゴンミラー
５０５は、その外周面に多数の反射面を配置した正多角
柱形状を有している。

【００８１】ここで、第１のリレーレンズ５１６Ｒ、５
１６Ｇ、５１６Ｂからの色光の主光線を順に５２３Ｒ、
５２３Ｇ、５２３Ｂとしたとき、主光線５２３Ｒと主光
線５２３Ｇとが成す角と、主光線５２３Ｇと主光線５２
３Ｂとが成す角とが等角度で、各色光がポリゴンミラー
５０５に入射する。更に、前記各主光線５２３Ｒ、５２
３Ｇ、５２３Ｂのポリゴンミラー５０５の外接円への各
入射位置をポリゴンミラー５０５の回転中心から見たと
き、主光線５２３Ｒの入射位置と主光線５２３Ｇの入射
位置とがなす角度、及び主光線５２３Ｇの入射位置と主
光線５２３Ｂの入射位置とがなす角度は、いずれもおよ
そθｐ／３である。ここで、θｐは、ポリゴンミラー５
０５の外周上の一つの反射面の回転方向における幅が、
回転中心に対してなす角度（中心角）である。

【００８２】ポリゴンミラー５０５の反射面上には２次
光源である第２のレンズアレイ５１３ｂの全体像が色光
毎に形成されている（ポリゴンミラー５０５と第２のレ
ンズアレイ５１３ｂとが共役）。

【００８３】ポリゴンミラー５０５に入射し、ここで反
射された各色光は走査光学系である走査レンズ５０６に
入射する。

【００８４】走査レンズ５０６を出射した各色光は、第
１のミラー５２４、第２のミラー５２５からなる折り返
しミラー部５０７に入射する。第１のミラー５２４は平
面の反射面を持ち、第２のミラー５２５は凹面を基本と
した自由曲面の反射面を持つ。第２のミラー５２５の自
由曲面はＤＭＤ５０８上に形成される色光別第１のリレ
ーレンズ５１６Ｒ、５１６Ｇ、５１６Ｂの像の歪みを補
正するように設計されている。

【００８５】走査レンズ５０６を出射した各色光は、第
１のミラー５２４、第２のミラー５２５で順に反射され
てＤＭＤ５０８に至る。ＤＭＤの動作については実施の
形態１〜３と同様であり、説明が重複するので、ここで
は割愛する。

【００８６】ここで、走査レンズ５０６は入射光の入射
角によって照明位置が決まるＦシーターレンズの機能を
有している。ポリゴンミラー５０５からの各色光の反射
光はポリゴンミラー５０５の回転によって±θｐの角度
範囲で走査され、＋θｐで走査レンズ５０６に入射した
光はＤＭＤ５０８の有効表示部の走査方向における一方
の端を照明し、また−θｐで走査レンズ５０６に入射し
た光はＤＭＤ５０８の有効表示部の走査方向における他
方の端を照明する。

【００８７】このような構成により、前記色光別第１の
リレーレンズ５１６Ｒ、５１６Ｇ、５１６Ｂのそれぞれ
の像がＤＭＤ５０８の有効表示部の走査方向のおよそ１
／３の長さを短辺とする矩形像として転写される。すな
わち前記色光別第１のリレーレンズ５１６Ｒ、５１６
Ｇ、５１６ＢとＤＭＤ５０８の有効表示部とは共役の関
係にある。

【００８８】図１０にＤＭＤ５０８の有効表示部が各色
光で照明される状態が時間の経過とともに変化する様子
を示す。図中、（Ａ）〜（Ｄ）はＤＭＤ５０８の有効表
示部の各色光による照明状態の変化を一定時間間隔おき
に示したものである。赤色光による照明領域、緑色光に
よる照明領域、及び青色光による照明領域をそれぞれ
Ｒ、Ｇ、Ｂで示している。

【００８９】時間Ｔ＝ｔ１においては（図１０
（Ａ））、ＤＭＤ５０８は、上から順に青、緑、赤の各
色光で照明される。所定時間経過後の時間Ｔ＝ｔ２にお
いては（図１０（Ｂ））、ＤＭＤ５０８は、上から順に
緑、赤、青の各色光で照明される。更に所定時間経過後
の時間Ｔ＝ｔ３においては（図１０（Ｃ））、ＤＭＤ５
０８は、上から順に赤、青、緑の各色光で照明される。
更に所定時間経過後の時間Ｔ＝ｔ４においては（図１０
（Ｄ））、上記時間Ｔ＝ｔ１の照明状態（図１０
（Ａ））に戻る。以下、このような照明状態の変化が繰
り返される。このように、ＤＭＤ５０８上に形成され
る、赤、緑、青の各色光による帯状の照明領域は、走査
方向５３０の向きに順に移動する。図１０では特定の時
点（時間Ｔ＝ｔ１〜ｔ４）での状態のみを示したが、ポ
リゴンミラー５０５は連続回転していることから、各色
光の照明領域はＤＭＤ５０８上を走査方向５３０の向き
に連続的に移動し（走査され）、一方の端部に到達した
色光は他方の端部に戻って再度移動する。

【００９０】このような各色光による照明領域の移動に
同期させながら、ＤＭＤ５０８の各ピクセルを当該ピク
セルを照明している色光に対応する色信号で駆動する。
これにより、ＤＭＤ５０８への入射光が変調されて反射
され、投写レンズ５０９を経て図示しないスクリーン上
に拡大投射される。図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示した各色
光による走査は高速で行なわれることから、観察者の網
膜上には各色ごとの画像が合成されてカラー画像として
認識される。実施の形態１〜３ではフィールドシーケン
シャル方式であり、白色光源からの光は常におよそ１／
３しか使えなかったが、本実施の形態の構成によれば光
源からの光をＲＧＢの各色光に色分解して常にカラー表
示に有効な光として利用しているので、大幅な光利用率
の改善が可能となる。

【００９１】本実施の形態４では、走査レンズ５０６と
第１のミラー５２４とを含むシステム軸Ａsと、投写レ
ンズ５０９の光軸Ａpとの双方に直交する方向から見た
とき（即ち、図９に示す平面図において）、ＤＭＤ５０
８と投写レンズ５０９との間に第２のミラー５２５が配
置されており、かつ、第１のミラー５２４の有効部と第
２のミラー５２５の有効部とが相互に重複している。こ
のように光学系を構成することで、ＤＭＤ５０８から投
写レンズ５０９に至る光を遮断することなく、ＤＭＤ５
０８と投写レンズ５０９との距離を最小限とすることが
出来る。従って、特に装置の高さ方向（図２の紙面にお
いて上下方向）において装置の下側の位置を決める第２
のミラー５２５の下側への突出を最小限に抑えることが
可能となり、薄型の投写型画像表示装置を実現すること
が出来る。

【００９２】また、投写レンズ５０７に入射した光は、
その入射瞳位置（この例では、投写レンズ５０７は後玉
絞りの構成としているので後玉位置）に２次光源像を形
成（ポリゴンミラー５０５と投写レンズ５０９の後玉と
が共役）することで、投写レンズ５０９に入射する光を
損失なく有効に拾いながらも投写レンズ５０９を最小限
の大きさに抑えることが出来る。

【００９３】ＤＭＤ５０８上に形成される前記色光別第
１のリレーレンズ５１６Ｒ、５１６Ｇ、５１６Ｂのそれ
ぞれの像は前記第１のミラー５２４、第２のミラー５２
５によって回転を与えられる。矩形状の有効表示部を持
つＤＭＤ５０８に対して、各色光の走査方向が斜め方向
であると、走査方向における該有効表示部の上端、下端
が有効表示部のコーナー部となってしまい適当ではな
い。従って、各色光の走査方向はＤＭＤ５０８の矩形状
の有効表示部の長辺方向（水平方向）又は短辺方向（垂
直方向）と平行であることが好ましい。ただし、ＤＭＤ
５０８の構造上、その斜め下方向から光を入射させる必
要がある。これと、第１のミラー５２４及び第２のミラ
ー５２５によって走査レンズ５０６からの光が回転され
ることは避けられないこととを考慮しながら、各色光の
走査方向をＤＭＤ５０８の有効表示部の長辺方向（水平
方向）に設定しようとすると、ポリゴンミラー５０５が
垂直面内で回転する構成になってしまう。これでは、装
置全体が大きくなっててしまう。したがって、本実施の
形態では走査レンズ５０６からの光を９０度回転させて
ＤＭＤ５０８の有効表示部を短辺方向（上下方向）に走
査させている。これにより、装置の小型化が可能にな
る。

【００９４】上記の説明では、インテグレータ光学手段
がレンズアレイタイプである例を示したが、実施の形態
１，２で説明したのと同様のロッドタイプを用いること
もできる。

【００９５】また、上記の説明では第１のミラー５２４
は平面鏡としたが、これを凹面鏡（円筒レンズも応用可
能）として集光作用を持たせることも出来、これにより
第２のミラー５２５を小さく構成することが出来る。ま
た、第１のミラー５２４を凹面鏡（円筒レンズも応用可
能）とし、第２のミラー５２５を平面鏡とすることも出
来る。

【００９６】更に、前述のように第１のミラー５２４及
び第２のミラー５２５の一方又は双方の反射面を、光軸
に対して非対称な非球面形状とすることで、ＤＭＤ５０
８上に形成される各色光の照明領域像の歪みを最小限に
おさえることが出来る。従って、オーバースキャン損失
を最小限に抑えることができ、かつＤＭＤ５０８の各ピ
クセルの駆動と当該ピクセルに入射する色光との同期
（関連づけ）を精度良く行うことが可能となる。

【００９７】（実施の形態５）図１１は本発明の実施の
形態５の投写型画像表示装置の光学系の概略構成を示し
た平面図、図５は該光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示
した側面図である。本実施の形態５の投写型画像表示装
置の光学系は、光源部６０１、インテグレータ光学手段
６０２、色分解光学系６０３、リレーレンズ６０４、ポ
リゴンミラー６０５、走査レンズ６０６、折り返しミラ
ー部６０７、画像表示装置であるＤＭＤ６０８、投写レ
ンズ６０９からなっている。

【００９８】光源部６０１は電極間にアークを発生させ
ることで白色光を発する放電ランプ６１０と、前記放電
ランプ６１０の発光体が第１の焦点に配置され、第２の
焦点に光を集光する楕円形状の反射面を備えたリフレク
ター６１１とからなっている。

【００９９】光源部６０１から出射された光は、リフレ
クター６１１の第２の焦点がその焦点位置に合致するよ
う配置されたコンデンサレンズ６１２を経てインテグレ
ータ光学手段６０２に入射する。

【０１００】インテグレータ光学手段６０２は、同じ大
きさ、同じ矩形の開口形状を持つマイクロレンズを２次
元に配列した集合体である第１のレンズアレイ６１３ａ
と、前記第１のレンズアレイ６１３ａのマイクロレンズ
と一対一に対応するマイクロレンズを２次元に配列した
第２のレンズアレイ６１３ｂとからなっている。前記第
１のレンズアレイ６１３ａの各マイクロレンズは後述す
るＤＭＤ６０８と共役関係にあり、その開口形状はすべ
て同じ矩形形状である。また、第１のレンズアレイ６１
３ａの各マイクロレンズは光源からの光を第２のレンズ
アレイ６１３ｂの対応するマイクロレンズ上に集光し、
２次光源像を形成する。第２のレンズアレイ６１３ｂは
第１のレンズアレイ６１３ａの各マイクロレンズ像を前
方に重畳して矩形形状の均一照明域を形成する。

【０１０１】この第２のレンズアレイ６１３ｂと矩形形
状の均一照明域との間には色分解光学系６０３が備えら
れている。ここに入射した白色光は光路に対し斜めに配
置された赤反射ダイクロイックミラー６１４、青反射ダ
イクロイックミラー６１５で赤、緑、青の各色光に分解
される。緑光は上記両ダイクロイックミラーを透過して
リレーレンズ６０４の第１のリレーレンズ６１６Ｇに至
る。赤反射ダイクロイックミラー６１４で反射された赤
色光は第１のレンズ６１７、第１のミラー６１８，第２
のレンズ６１９を経てリレーレンズ６０４の第１のリレ
ーレンズ６１６Ｒに至る。青反射ダイクロイックミラー
６１５で反射された青色光は第３のレンズ６２０、第２
のミラー６２１，第４のレンズ６２２を経てリレーレン
ズ６０４の第１のリレーレンズ６１６Ｂに至る。

【０１０２】このようにしてリレーレンズ６１６の色光
別第１のリレーレンズ６１６Ｒ、６１６Ｇ、６１６Ｂ上
には矩形均一照明域が各色毎に形成される。

【０１０３】色光別第１のリレーレンズ６１６Ｒ、６１
６Ｇ、６１６Ｂを透過した各光は第２のリレーレンズ６
２３に入射する。第２のリレーレンズ６２３は色光別第
１のリレーレンズ６１６Ｒ、６１６Ｇ、６１６Ｂ上の任
意の位置からの光を平行光として出射するよう、前記矩
形均一照明域までの距離に焦点距離がおよそ一致するレ
ンズである。

【０１０４】第２のリレーレンズ６２３を出射した各色
光はポリゴンミラー６０５に入射する。ポリゴンミラー
６０５は、その外周面に多数の反射面を配置した正多角
柱形状を有している。

【０１０５】ここで、第１のリレーレンズ６１６Ｒ、６
１６Ｇ、６１６Ｂからの色光の主光線を順に６２３Ｒ、
６２３Ｇ、６２３Ｂとしたとき、主光線６２３Ｒと主光
線６２３Ｇとが成す角と、主光線６２３Ｇと主光線６２
３Ｂとが成す角とが等角度で、各色光がポリゴンミラー
６０５に入射する。更に、前記各主光線６２３Ｒ、６２
３Ｇ、６２３Ｂのポリゴンミラー６０５の外接円への各
入射位置をポリゴンミラー６０５の回転中心から見たと
き、主光線６２３Ｒの入射位置と主光線６２３Ｇの入射
位置とがなす角度、及び主光線６２３Ｇの入射位置と主
光線６２３Ｂの入射位置とがなす角度は、いずれもおよ
そθｐ／３である。ここで、θｐは、ポリゴンミラー６
０５の外周上の一つの反射面の回転方向における幅が、
回転中心に対してなす角度（中心角）である。

【０１０６】ポリゴンミラー６０５の反射面上には２次
光源である第２のレンズアレイ６１３ｂの全体像が色光
毎に形成されている（ポリゴンミラー６０５と第２のレ
ンズアレイ６１３ｂとが共役）。

【０１０７】ポリゴンミラー６０５に入射し、ここで反
射された各色光は走査光学系である走査レンズ６０６に
入射する。

【０１０８】走査レンズ６０６を出射した各色光は、第
１のミラー６２４、第２のミラー６２５からなる折り返
しミラー部６０７に入射する。第１のミラー６２４は平
面の反射面を持ち、第２のミラー６２５は凹面を基本と
した自由曲面の反射面を持つ。第２のミラー６２５の自
由曲面はＤＭＤ６０８上に形成される色光別第１のリレ
ーレンズ６１６Ｒ、６１６Ｇ、６１６Ｂの像の歪みを補
正するように設計されている。

【０１０９】走査レンズ６０６を出射した各色光は、第
１のミラー６２４、第２のミラー６２５で順に反射され
てＤＭＤ６０８に至る。ＤＭＤの動作については実施の
形態１〜３と同様であり、説明が重複するので、ここで
は割愛する。

【０１１０】ここで、走査レンズ６０６は入射光の入射
角によって照明位置が決まるＦシーターレンズの機能を
有している。ポリゴンミラー６０５からの各色光の反射
光はポリゴンミラー６０５の回転によって±θｐの角度
範囲で走査され、＋θｐで走査レンズ６０６に入射した
光はＤＭＤ６０８の有効表示部の走査方向における一方
の端を照明し、また−θｐで走査レンズ６０６に入射し
た光はＤＭＤ５０８の有効表示部の走査方向における他
方の端を照明する。

【０１１１】このような構成により、前記色光別第１の
リレーレンズ６１６Ｒ、６１６Ｇ、６１６Ｂのそれぞれ
の像がＤＭＤ６０８の有効表示部の走査方向のおよそ１
／３の長さを短辺とする矩形像として転写される。すな
わち前記色光別第１のリレーレンズ６１６Ｒ、６１６
Ｇ、６１６ＢとＤＭＤ６０８の有効表示部とは共役の関
係にある。

【０１１２】ＤＭＤ６０８の有効表示部が各色光で照明
され、かつ走査される様子は実施の形態４において図１
０を用いて説明したのと同様である。実施の形態４と同
様に、各色光による照明領域の移動に同期させながら、
ＤＭＤ６０８の各ピクセルを当該ピクセルを照明してい
る色光に対応する色信号で駆動する。これにより、ＤＭ
Ｄ６０８への入射光が変調されて反射され、投写レンズ
６０９を経て図示しないスクリーン上に拡大投射され
る。各色光による走査は高速で行なわれることから、観
察者の網膜上には各色ごとの画像が合成されてカラー画
像として認識される。実施の形態１〜３ではフィールド
シーケンシャル方式であり、白色光源からの光は常にお
よそ１／３しか使えなかったが、本実施の形態の構成に
よれば光源からの光をＲＧＢの各色光に色分解して常に
カラー表示に有効な光として利用しているので、大幅な
光利用率の改善が可能となる。

【０１１３】本実施の形態５では、走査レンズ６０６と
第１のミラー６２４との間に図１１に示すように２次光
源像６２６が形成されている（ポリゴンミラー６０５と
２次光源像６２６とは共役）。

【０１１４】また、投写レンズ６０９に入射した光は、
その入射瞳位置（この例では、投写レンズ６０７は後玉
絞りの構成としているので後玉位置）に２次光源像６２
７を形成（ポリゴンミラー６０５と投写レンズ６０９の
後玉とが共役）することで、投写レンズ６０９に入射す
る光を損失なく有効に拾いながらも投写レンズ６０９を
最小限の大きさに抑えることが出来る。

【０１１５】ＤＭＤ６０８上に形成される前記色光別第
１のリレーレンズ６１６Ｒ、６１６Ｇ、６１６Ｂのそれ
ぞれの像は前記第１のミラー６２４、第２のミラー６２
５によって回転を与えられる。矩形状の有効表示部を持
つＤＭＤ６０８に対して、各色光の走査方向が斜め方向
であると、走査方向における該有効表示部の上端、下端
が有効表示部のコーナー部となってしまい適当ではな
い。従って、各色光の走査方向はＤＭＤ６０８の矩形状
の有効表示部の長辺方向（水平方向）又は短辺方向（垂
直方向）と平行であることが好ましい。ただし、ＤＭＤ
６０８の構造上、その斜め下方向から光を入射させる必
要がある。これと、第１のミラー６２４及び第２のミラ
ー６２５によって走査レンズ６０６からの光が回転され
ることは避けられないこととを考慮しながら、各色光の
走査方向をＤＭＤ６０８の有効表示部の長辺方向（水平
方向）に設定しようとすると、ポリゴンミラー６０５が
垂直面内で回転する構成になってしまう。これでは、装
置全体が大きくなっててしまう。したがって、本実施の
形態では走査レンズ６０６からの光を９０度回転させて
ＤＭＤ６０８の有効表示部を短辺方向（上下方向）に走
査させている。これにより、装置の小型化が可能にな
る。

【０１１６】本実施の形態５では、走査レンズ６０６と
第１のミラー６２４とを含むシステム軸Ａsと、投写レ
ンズ６０９の光軸Ａpとの双方に直交する方向から見た
とき（即ち、図１１に示す平面図において）、前述のよ
うに走査レンズ６０６と第１のミラー６２４との間には
２次光源像６２６が形成されている（ポリゴンミラー６
０５と２次光源像６２６とは共役）。これにより、光束
を絞ることが可能となり、２次光源像６２６の形成位置
の近くに配置される第１のミラー６２４を小さくするこ
とが可能となる。

【０１１７】特に、走査レンズ６０６と第１のミラー６
２４とを含むシステム軸Ａsと、投写レンズ６０９の光
軸Ａpとの双方に直交する方向から見たとき（即ち、図
１１に示す平面図において）、２次光源像６２６の形成
位置がシステム軸Ａｓと投写レンズ６０９の光軸Ａｐと
の交点位置の近傍になるように光学系を設定することに
より、投写レンズ６０９のバックフォーカスを短くする
ことができるので、投写レンズ６０９小型化も可能にな
る。

【０１１８】また、上記の説明では第１のミラー６２４
は平面鏡としたが、これを凹面鏡（円筒レンズも応用可
能）として集光作用を持たせることも出来、これにより
第２のミラー６２５を小さく構成することが出来る。ま
た、第１のミラー６２４を凹面鏡（円筒レンズも応用可
能）とし、第２のミラー６２５を平面鏡とすることも出
来る。

【０１１９】更に、前述のように第１のミラー６２４及
び第２のミラー６２５の一方又は双方の反射面を、光軸
に対して非対称な非球面形状とすることで、ＤＭＤ６０
８上に形成される各色光の照明領域像の歪みを最小限に
おさえることが出来る。従って、オーバースキャン損失
を最小限に抑えることができ、かつＤＭＤ６０８の各ピ
クセルの駆動と当該ピクセルに入射する色光との同期
（関連づけ）を精度良く行うことが可能となる。

【０１２０】第１，第２のミラー６２４，６２５のみで
はＤＭＤ６０８上に形成される上記照明領域像の歪みを
十分に補正することができない場合は、実施の形態２に
おいて図６を用いて説明したのと同様に、走査レンズ６
０６及び第１のミラー６２４の間に形成された２次光源
像６２６と、ポリゴンミラー６０５との間に、反射面が
光軸に対して非対称な非球面形状である第３のミラーを
配置しても良い。これにより、ＤＭＤ６０８上に形成さ
れる前記照明領域像の歪みをさらに改善することが出来
る。ただし、第３のミラーの配置位置は、ポリゴンミラ
ー６０５と走査レンズ６０６との間は、間隔が大きく、
光束の広がりも大きいので好ましくなく、走査レンズ６
０６が複数のレンズからなるときはその中に、または走
査レンズ６０６と第１のミラー６２４との間とすること
が好ましい。さらに、第３のミラーに凹面鏡の作用を持
たせることで走査レンズ６０６の枚数を減らすことが可
能となる。

【０１２１】上記の説明では、インテグレータ光学手段
がレンズアレイタイプである例を示したが、実施の形態
１，２で説明したのと同様のロッドタイプを用いること
もできる。

【０１２２】（実施の形態６）図１２は本発明の実施の
形態６の投写型画像表示装置の光学系の概略構成を示し
た平面図、図８は該光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示
した側面図である。本実施の形態６の投写型画像表示装
置の光学系は、光源部７０１、インテグレータ光学手段
７０２、色分解光学系７０３、リレーレンズ７０４、ポ
リゴンミラー７０５、走査レンズ７０６、折り返しミラ
ー部７０７、画像表示装置であるＤＭＤ７０８、投写レ
ンズ７０９からなっている。

【０１２３】光源部７０１は電極間にアークを発生させ
ることで白色光を発する放電ランプ７１０と、前記放電
ランプ７１０の発光体が第１の焦点に配置され、第２の
焦点に光を集光する楕円形状の反射面を備えたリフレク
ター７１１とからなっている。

【０１２４】光源部７０１から出射された光は、リフレ
クター７１１の第２の焦点がその焦点位置に合致するよ
う配置されたコンデンサレンズ７１２を経てインテグレ
ータ光学手段７０２に入射する。

【０１２５】インテグレータ光学手段７０２は、同じ大
きさ、同じ矩形の開口形状を持つマイクロレンズを２次
元に配列した集合体である第１のレンズアレイ７１３ａ
と、前記第１のレンズアレイ７１３ａのマイクロレンズ
と一対一に対応するマイクロレンズを２次元に配列した
第２のレンズアレイ７１３ｂとからなっている。前記第
１のレンズアレイ７１３ａの各マイクロレンズは後述す
るＤＭＤ７０８と共役関係にあり、その開口形状はすべ
て同じ矩形形状である。また、第１のレンズアレイ７１
３ａの各マイクロレンズは光源からの光を第２のレンズ
アレイ７１３ｂの対応するマイクロレンズ上に集光し、
２次光源像を形成する。第２のレンズアレイ７１３ｂは
第１のレンズアレイ７１３ａの各マイクロレンズ像を前
方に重畳して矩形形状の均一照明域を形成する。

【０１２６】この第２のレンズアレイ７１３ｂと矩形形
状の均一照明域との間には色分解光学系７０３が備えら
れている。ここに入射した白色光は光路に対し斜めに配
置された赤反射ダイクロイックミラー７１４、青反射ダ
イクロイックミラー７１５で赤、緑、青の各色光に分解
される。緑光は上記両ダイクロイックミラーを透過して
リレーレンズ７０４の第１のリレーレンズ７１６Ｇに至
る。赤反射ダイクロイックミラー７１４で反射された赤
色光は第１のレンズ７１７、第１のミラー７１８，第２
のレンズ７１９を経てリレーレンズ７０４の第１のリレ
ーレンズ７１６Ｒに至る。青反射ダイクロイックミラー
７１５で反射された青色光は第３のレンズ７２０、第２
のミラー７２１，第４のレンズ７２２を経てリレーレン
ズ７０４の第１のリレーレンズ７１６Ｂに至る。

【０１２７】このようにしてリレーレンズ７１６の色光
別第１のリレーレンズ７１６Ｒ、７１６Ｇ、７１６Ｂ上
には矩形均一照明域が各色毎に形成される。

【０１２８】色光別第１のリレーレンズ７１６Ｒ、７１
６Ｇ、７１６Ｂを透過した各光は第２のリレーレンズ７
２３に入射する。第２のリレーレンズ７２３は色光別第
１のリレーレンズ７１６Ｒ、７１６Ｇ、７１６Ｂ上の任
意の位置からの光を平行光として出射するよう、前記矩
形均一照明域までの距離に焦点距離がおよそ一致するレ
ンズである。

【０１２９】第２のリレーレンズ７２３を出射した各色
光はポリゴンミラー７０５に入射する。ポリゴンミラー
７０５は、その外周面に多数の反射面を配置した正多角
柱形状を有している。

【０１３０】ここで、第１のリレーレンズ７１６Ｒ、７
１６Ｇ、７１６Ｂからの色光の主光線を順に７２３Ｒ、
７２３Ｇ、７２３Ｂとしたとき、主光線７２３Ｒと主光
線７２３Ｇとが成す角と、主光線７２３Ｇと主光線７２
３Ｂとが成す角とが等角度で、各色光がポリゴンミラー
７０５に入射する。更に、前記各主光線７２３Ｒ、７２
３Ｇ、７２３Ｂのポリゴンミラー７０５の外接円への各
入射位置をポリゴンミラー７０５の回転中心から見たと
き、主光線７２３Ｒの入射位置と主光線７２３Ｇの入射
位置とがなす角度、及び主光線７２３Ｇの入射位置と主
光線７２３Ｂの入射位置とがなす角度は、いずれもおよ
そθｐ／３である。ここで、θｐは、ポリゴンミラー７
０５の外周上の一つの反射面の回転方向における幅が、
回転中心に対してなす角度（中心角）である。

【０１３１】ポリゴンミラー７０５の反射面上には２次
光源である第２のレンズアレイ７１３ｂの全体像が色光
毎に形成されている（ポリゴンミラー７０５と第２のレ
ンズアレイ７１３ｂとが共役）。

【０１３２】ポリゴンミラー７０５に入射し、ここで反
射された各色光は走査光学系である走査レンズ７０６に
入射する。

【０１３３】走査レンズ７０６を出射した各色光は、第
１のミラー７２４、第２のミラー７２５からなる折り返
しミラー部７０７に入射する。第１のミラー７２４は平
面の反射面を持ち、第２のミラー７２５は凹面を基本と
した自由曲面の反射面を持つ。第２のミラー７２５の自
由曲面はＤＭＤ７０８上に形成される色光別第１のリレ
ーレンズ７１６Ｒ、７１６Ｇ、７１６Ｂの像の歪みを補
正するように設計されている。

【０１３４】走査レンズ７０６を出射した各色光は、第
１のミラー７２４、第２のミラー７２５で順に反射され
てＤＭＤ７０８に至る。ＤＭＤの動作については実施の
形態１〜３と同様であり、説明が重複するので、ここで
は割愛する。

【０１３５】ここで、走査レンズ７０６は入射光の入射
角によって照明位置が決まるＦシーターレンズの機能を
有している。ポリゴンミラー７０５からの各色光の反射
光はポリゴンミラー７０５の回転によって±θｐの角度
範囲で走査され、＋θｐで走査レンズ７０６に入射した
光はＤＭＤ７０８の有効表示部の走査方向における一方
の端を照明し、また−θｐで走査レンズ７０６に入射し
た光はＤＭＤ７０８の有効表示部の走査方向における他
方の端を照明する。

【０１３６】このような構成により、前記色光別第１の
リレーレンズ７１６Ｒ、７１６Ｇ、７１６Ｂのそれぞれ
の像がＤＭＤ７０８の有効表示部の走査方向のおよそ１
／３の長さを短辺とする矩形像として転写される。すな
わち前記色光別第１のリレーレンズ７１６Ｒ、７１６
Ｇ、７１６ＢとＤＭＤ７０８の有効表示部とは共役の関
係にある。

【０１３７】ＤＭＤ７０８の有効表示部が各色光で照明
され、かつ走査される様子は実施の形態４において図１
０を用いて説明したのと同様である。実施の形態４と同
様に、各色光による照明領域の移動に同期させながら、
ＤＭＤ７０８の各ピクセルを当該ピクセルを照明してい
る色光に対応する色信号で駆動する。これにより、ＤＭ
Ｄ７０８への入射光が変調されて反射され、投写レンズ
７０９を経て図示しないスクリーン上に拡大投射され
る。各色光による走査は高速で行なわれることから、観
察者の網膜上には各色ごとの画像が合成されてカラー画
像として認識される。実施の形態１〜３ではフィールド
シーケンシャル方式であり、白色光源からの光は常にお
よそ１／３しか使えなかったが、本実施の形態の構成に
よれば光源からの光をＲＧＢの各色光に色分解して常に
カラー表示に有効な光として利用しているので、大幅な
光利用率の改善が可能となる。

【０１３８】本実施の形態６では、走査レンズ７０６と
第１のミラー７２４との間に図１２に示すように２次光
源像７２６が形成されている（ポリゴンミラー７０５と
２次光源像７２６とは共役）。

【０１３９】また、投写レンズ７０９に入射した光は、
その入射瞳位置（この例では、投写レンズ７０９を後玉
絞りの構成としているので後玉位置）に２次光源像７２
７を形成（ポリゴンミラー７０５と投写レンズ７０９の
後玉とが共役）することで、投写レンズ７０９に入射す
る光を損失なく有効に拾いながらも投写レンズ７０９を
最小限の大きさに抑えることが出来る。

【０１４０】本実施の形態６では、走査レンズ７０６と
第１のミラー７２４とを含むシステム軸Ａsと、投写レ
ンズ７０９の光軸Ａpとの双方に直交する方向から見た
とき（即ち、図１２に示す平面図において）、ＤＭＤ７
０８と投写レンズ７０９との間に第２のミラー７２５が
配置されており、かつ、第１のミラー７２４の有効部と
第２のミラー７２５の有効部とが相互に重複している。
このように光学系を構成することで、ＤＭＤ７０８から
投写レンズ７０９に至る光を遮断することなく、ＤＭＤ
７０８と投写レンズ７０９との距離を最小限とすること
が出来る。従って、特に装置の高さ方向（図８の紙面に
おいて上下方向）において装置の下側の位置を決める第
２のミラー７２５の下側への突出を最小限に抑えること
が可能となり、薄型の投写型画像表示装置を実現するこ
とが出来る。

【０１４１】ＤＭＤ７０８上に形成される前記色光別第
１のリレーレンズ７１６Ｒ、７１６Ｇ、７１６Ｂのそれ
ぞれの像は前記第１のミラー７２４、第２のミラー７２
５によって回転を与えられる。矩形状の有効表示部を持
つＤＭＤ７０８に対して、各色光の走査方向が斜め方向
であると、走査方向における該有効表示部の上端、下端
が有効表示部のコーナー部となってしまい適当ではな
い。従って、各色光の走査方向はＤＭＤ７０８の矩形状
の有効表示部の長辺方向（水平方向）又は短辺方向（垂
直方向）と平行であることが好ましい。ただし、ＤＭＤ
７０８の構造上、その斜め下方向から光を入射させる必
要がある。これと、第１のミラー７２４及び第２のミラ
ー７２５によって走査レンズ７０６からの光が回転され
ることは避けられないこととを考慮しながら、各色光の
走査方向をＤＭＤ７０８の有効表示部の長辺方向（水平
方向）に設定しようとすると、ポリゴンミラー７０５が
垂直面内で回転する構成になってしまう。これでは、装
置全体が大きくなっててしまう。したがって、本実施の
形態では走査レンズ７０６からの光を９０度回転させて
ＤＭＤ７０８の有効表示部を短辺方向（上下方向）に走
査させている。これにより、装置の小型化が可能にな
る。

【０１４２】本実施の形態６では、走査レンズ７０６と
第１のミラー７２４とを含むシステム軸Ａsと、投写レ
ンズ７０９の光軸Ａpとの双方に直交する方向から見た
とき（即ち、図１２に示す平面図において）、前述のよ
うに走査レンズ７０６と第１のミラー７２４との間には
２次光源像７２６が形成されている（ポリゴンミラー７
０５と２次光源像７２６とは共役）。これにより、光束
を絞ることが可能となり、２次光源像７２６の形成位置
の近くに配置される第１のミラー７２４を小さくするこ
とが可能となる。

【０１４３】特に、走査レンズ７０６と第１のミラー７
２４とを含むシステム軸Ａsと、投写レンズ７０９の光
軸Ａpとの双方に直交する方向から見たとき（即ち、図
１２に示す平面図において）、２次光源像７２６の形成
位置がシステム軸Ａｓと投写レンズ７０９の光軸Ａｐと
の交点位置の近傍になるように光学系を設定することに
より、投写レンズ７０９のバックフォーカスを短くする
ことができるので、投写レンズ７０９小型化も可能にな
る。

【０１４４】また、上記の説明では第１のミラー７２４
は平面鏡としたが、これを凹面鏡（円筒レンズも応用可
能）として集光作用を持たせることも出来、これにより
第２のミラー７２５を小さく構成することが出来る。ま
た、第１のミラー７２４を凹面鏡（円筒レンズも応用可
能）とし、第２のミラー７２５を平面鏡とすることも出
来る。

【０１４５】更に、前述のように第１のミラー７２４及
び第２のミラー７２５の一方又は双方の反射面を、光軸
に対して非対称な非球面形状とすることで、ＤＭＤ７０
８上に形成される各色光の照明領域像の歪みを最小限に
おさえることが出来る。従って、オーバースキャン損失
を最小限に抑えることができ、かつＤＭＤ７０８の各ピ
クセルの駆動と当該ピクセルに入射する色光との同期
（関連づけ）を精度良く行うことが可能となる。

【０１４６】第１，第２のミラー７２４，７２５のみで
はＤＭＤ７０８上に形成される上記照明領域像の歪みを
十分に補正することができない場合は、実施の形態２に
おいて図６を用いて説明したのと同様に、走査レンズ７
０６及び第１のミラー７２４の間に形成された２次光源
像７２６と、ポリゴンミラー７０５との間に、反射面が
光軸に対して非対称な非球面形状である第３のミラーを
配置しても良い。これにより、ＤＭＤ７０８上に形成さ
れる前記照明領域像の歪みをさらに改善することが出来
る。ただし、第３のミラーの配置位置は、ポリゴンミラ
ー７０５と走査レンズ７０６との間は、間隔が大きく、
光束の広がりも大きいので好ましくなく、走査レンズ７
０６が複数のレンズからなるときはその中に、または走
査レンズ７０６と第１のミラー７２４との間とすること
が好ましい。さらに、第３のミラーに凹面鏡の作用を持
たせることで走査レンズ７０６の枚数を減らすことが可
能となる。

【０１４７】上記の説明では、インテグレータ光学手段
がレンズアレイタイプである例を示したが、実施の形態
１，２で説明したのと同様のロッドタイプを用いること
もできる。

【０１４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光軸を折
り曲げる第１，第２のミラーからなる折り返しミラーを
適切に配置し、２次光源像を形成することにより、小
型、薄型、軽量の単板式投写型画像表示装置を提供する
ことができる。

【０１４９】更に、第１，第２のミラーを自由曲面ミラ
ーとすることで画像表示装置に効率良く集光することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の単板式投写型画像表示
装置の光学系の概略構成を示した平面図

【図２】本発明の実施の形態１、４の単板式投写型画像
表示装置の光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示した側面
図

【図３】カラーホイールユニットの概略構成を示した正
面図

【図４】本発明の実施の形態２の単板式投写型画像表示
装置の光学系の概略構成を示した平面図

【図５】本発明の実施の形態２、５の単板式投写型画像
表示装置の光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示した側面
図

【図６】本発明の実施の形態２の単板式投写型画像表示
装置の光学系の別の概略構成を示した平面図

【図７】本発明の実施の形態３の単板式投写型画像表示
装置の光学系の概略構成を示した平面図

【図８】本発明の実施の形態３、６の単板式投写型画像
表示装置の光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示した側面
図

【図９】本発明の実施の形態４の単板式投写型画像表示
装置の光学系の概略構成を示した平面図

【図１０】ＤＭＤの有効表示部の照明状態の経時変化を
示した正面図

【図１１】本発明の実施の形態５の単板式投写型画像表
示装置の光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示した側面図

【図１２】本発明の実施の形態６の単板式投写型画像表
示装置の光学系のＤＭＤ周辺の概略構成を示した側面図

【図１３】従来の単板式投写型画像表示装置の光学系の
概略構成を示した平面図

【図１４】従来の単板式投写型画像表示装置の光学系の
ＤＭＤ周辺の概略構成を示した側面図

【符号の説明】

１０１、２０８、３０８、４０８ 光源 １０２、２０９、３０９、４０９、５１１、６１１、７
１１ リフレクター １０３ カラーホイール １０４、４１２、５１２、６１２、７１２ コンデンサ
レンズ １０５、２１４、３１４、４１４、５２４、６２４、７
２４ 第一の折り返しミラー １０６、２１５、３１５、４１５、５２５、６２５、７
２５ 第２の折り返しミラー １０７ ＤＭＤ １０８ ＤＭＤ有効画素部 １０９、２０７、３０７、４０７、５０９、６０９、７
０９ 投写レンズ ２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１ 光
源部 ２０２、３０２、４０２ カラーホイールユニット ２０３、３０３、４０３、５０２、６０２、７０２ イ
ンテグレータ光学手段 ２０４、３０４、４０４、５０４、６０４、７０４ リ
レーレンズ ２０５、３０５、４０５、５０７、６０７、７０７ 折
り返しミラー部 ２０６、２０６、３０６、４０６、５０８、６０８、７
０８ ＤＭＤ ２１０、３１０、４１０ カラーホイール ２１１、３１１、４１１ モーター ２１２、３１２ ガラスロッド ２１３、３１３ 集光レンズ ３１６、３１７、４１６、４１７、６２６、７２６、７
２７ ２次光源像 ４１３ａ、５１３ａ、６１３ａ、７１３ａ 第１のレン
ズアレイ ４１３ｂ、５１３ｂ、６１３ｂ、７１３ｂ 第２のレン
ズアレイ ５０３、６０３、７０３ 色分解光学系 ５０５、６０５、７０５ ポリゴンミラー ５０６、６０６、７０６ 走査レンズ ５１０、６１０、７１０ 放電ランプ ５１４、６１４、７１４ 赤反射ダイクロイックミラー ５１５、６１５、７１５ 青反射ダイクロイックミラー ５１６Ｇ、５１６Ｒ、５１６Ｂ、６１６Ｇ、６１６Ｒ、
６１６Ｂ、７１６Ｇ、７１６Ｒ、７１６Ｂ 第１のリレ
ーレンズ ５１７、６１７、７１７ 色分解用第１のレンズ ５１８、６１８、７１８ 色分解用第１のミラー ５１９、６１９、７１９ 色分解用第２のレンズ ５２０、６２０、７２０ 色分解用第３のレンズ ５２１、６２１、７２１ 色分解用第２のミラー ５２２、６２２、７２２ 色分解用第４のレンズ ５２３、６２３、７２３ 第２のリレーレンズ ５２３Ｇ、５２３Ｒ、５２３Ｂ、６２３Ｇ、６２３Ｒ、
６２３Ｂ、７２３Ｇ、７２３Ｒ、７２３Ｂ 第２のリレ
ーレンズを経てポリゴンミラーに至る色光別主光線

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/28 Ｇ０３Ｂ 21/28 33/12 33/12 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 前記光源からの光を矩形形状に集光し矩形発光面を形成
   するインテグレータ光学手段と、 前記インテグレータ光学手段上の２次光源からの光に作
   用するリレーレンズと、 前記リレーレンズからの光を折り曲げる第１のミラー
   と、 前記第１のミラーからの光を折り曲げる第２のミラー
   と、 ２次元的に配置された多数の微小ミラーの傾きを変化さ
   せて反射光の出射角度を変化させることでオン／オフ状
   態を実現し、前記第２のミラーからの入射光を変調する
   画像表示素子と、 前記画像表示素子のオン状態にある微小ミラーからの反
   射光を拡大投影する投写レンズとを備え、 前記リレーレンズと前記第１のミラーとを含むシステム
   軸と前記投写レンズの光軸との双方に直交する方向から
   見たとき、前記画像表示素子と前記投写レンズとの間に
   前記第２のミラーが配置されており、かつ、前記第１の
   ミラーの有効部と前記第２のミラーの有効部とが相互に
   重複していることを特徴とする単板式投写型画像表示装
   置。
2. 【請求項２】 光源と、 前記光源からの光を矩形形状に集光し矩形発光面を形成
   するインテグレータ光学手段と、 前記インテグレータ光学手段上の２次光源からの光に作
   用するリレーレンズと、 前記リレーレンズからの光を折り曲げる第１のミラー
   と、 前記第１のミラーからの光を折り曲げる第２のミラー
   と、 ２次元的に配置された多数の微小ミラーの傾きを変化さ
   せて反射光の出射角度を変化させることでオン／オフ状
   態を実現し、前記第２のミラーからの入射光を変調する
   画像表示素子と、 前記画像表示素子のオン状態にある微小ミラーからの反
   射光を拡大投影する投写レンズとを備え、 ２次光源像が、前記リレーレンズと前記第１のミラーと
   の間、及び前記投写レンズの入射瞳位置にそれぞれ形成
   され、 矩形発光面像が、前記画像表示素子上に形成されること
   を特徴とする単板式投写型画像表示装置。
3. 【請求項３】 光源と、 前記光源からの光を矩形形状に集光し矩形発光面を形成
   するインテグレータ光学手段と、 前記インテグレータ光学手段上の２次光源からの光に作
   用するリレーレンズと、 前記リレーレンズからの光を折り曲げる第１のミラー
   と、 前記第１のミラーからの光を折り曲げる第２のミラー
   と、 ２次元的に配置された多数の微小ミラーの傾きを変化さ
   せて反射光の出射角度を変化させることでオン／オフ状
   態を実現し、前記第２のミラーからの入射光を変調する
   画像表示素子と、 前記画像表示素子のオン状態にある微小ミラーからの反
   射光を拡大投影する投写レンズとを備え、 前記リレーレンズと前記第１のミラーとを含むシステム
   軸と前記投写レンズの光軸との双方に直交する方向から
   見たとき、前記画像表示素子と前記投写レンズとの間に
   前記第２のミラーが配置されており、かつ、前記第１の
   ミラーの有効部と前記第２のミラーの有効部とが相互に
   重複しており、 ２次光源像が、前記リレーレンズと前記第１のミラーと
   の間、及び前記投写レンズの入射瞳位置にそれぞれ形成
   され、 矩形発光面像が、前記画像表示素子上に形成されること
   を特徴とする単板式投写型画像表示装置。
4. 【請求項４】 白色光を発する光源と、 前記光源からの光を開口方向に出射するリフレクター
   と、 前記リフレクターからの光を矩形形状に集光し矩形発光
   面を形成するインテグレータ光学手段と、 前記光源からの白色光を赤、緑、青の各色光に分離する
   色分解光学系と、 入射光を反射する多数の反射面をその外周に備え回動可
   能なポリゴンミラーと、 前記インテグレータ光学手段上の２次光源像を前記ポリ
   ゴンミラーの前記反射面上に形成する第１のリレーレン
   ズと、 前記矩形発光面位置に焦点位置を持ち、前記矩形発光面
   からの光を平行光にして前記ポリゴンミラーに導く第２
   のリレーレンズと、 前記ポリゴンミラーからの光に作用する走査レンズと、 前記走査レンズからの光を折り曲げる第１のミラーと、 前記第１のミラーからの光を折り曲げる第２のミラー
   と、 ２次元的に配置された多数の微小ミラーの傾きを変化さ
   せて反射光の出射角度を変化させることでオン／オフ状
   態を実現し、前記第２のミラーからの入射光を変調する
   画像表示素子と、 前記画像表示素子のオン状態にある微小ミラーからの反
   射光を拡大投影する投写レンズとを備え、 前記走査レンズと前記第１のミラーとを含むシステム軸
   と前記投写レンズの光軸との双方に直交する方向から見
   たとき、前記画像表示素子と前記投写レンズとの間に前
   記第２のミラーが配置されており、かつ、前記第１のミ
   ラーの有効部と前記第２のミラーの有効部とが相互に重
   複していることを特徴とする単板式投写型画像表示装
   置。
5. 【請求項５】 白色光を発する光源と、 前記光源からの光を開口方向に出射するリフレクター
   と、 前記リフレクターからの光を矩形形状に集光し矩形発光
   面を形成するインテグレータ光学手段と、 前記光源からの白色光を赤、緑、青の各色光に分離する
   色分解光学系と、 入射光を反射する多数の反射面をその外周に備え回動可
   能なポリゴンミラーと、 前記インテグレータ光学手段上の２次光源像を前記ポリ
   ゴンミラーの前記反射面上に形成する第１のリレーレン
   ズと、 前記矩形発光面位置に焦点位置を持ち、前記矩形発光面
   からの光を平行光にして前記ポリゴンミラーに導く第２
   のリレーレンズと、 前記ポリゴンミラーからの光に作用する走査レンズと、 前記走査レンズからの光を折り曲げる第１のミラーと、 前記第１のミラーからの光を折り曲げる第２のミラー
   と、 ２次元的に配置された多数の微小ミラーの傾きを変化さ
   せて反射光の出射角度を変化させることでオン／オフ状
   態を実現し、前記第２のミラーからの入射光を変調する
   画像表示素子と、 前記画像表示素子のオン状態にある微小ミラーからの反
   射光を拡大投影する投写レンズとを備え、 ２次光源像が、前記走査レンズと前記第１のミラーとの
   間、及び前記投写レンズの入射瞳位置にそれぞれ形成さ
   れ、 矩形発光面像が、前記画像表示素子上に形成されること
   を特徴とする単板式投写型画像表示装置。
6. 【請求項６】 白色光を発する光源と、 前記光源からの光を開口方向に出射するリフレクター
   と、 前記リフレクターからの光を矩形形状に集光し矩形発光
   面を形成するインテグレータ光学手段と、 前記光源からの白色光を赤、緑、青の各色光に分離する
   色分解光学系と、 入射光を反射する多数の反射面をその外周に備え回動可
   能なポリゴンミラーと、 前記インテグレータ光学手段上の２次光源像を前記ポリ
   ゴンミラーの前記反射面上に形成する第１のリレーレン
   ズと、 前記矩形発光面位置に焦点位置を持ち、前記矩形発光面
   からの光を平行光にして前記ポリゴンミラーに導く第２
   のリレーレンズと、 前記ポリゴンミラーからの光に作用する走査レンズと、 前記走査レンズからの光を折り曲げる第１のミラーと、 前記第１のミラーからの光を折り曲げる第２のミラー
   と、 ２次元的に配置された多数の微小ミラーの傾きを変化さ
   せて反射光の出射角度を変化させることでオン／オフ状
   態を実現し、前記第２のミラーからの入射光を変調する
   画像表示素子と、 前記画像表示素子のオン状態にある微小ミラーからの反
   射光を拡大投影する投写レンズとを備え、 前記走査レンズと前記第１のミラーとを含むシステム軸
   と前記投写レンズの光軸との双方に直交する方向から見
   たとき、前記画像表示素子と前記投写レンズとの間に前
   記第２のミラーが配置されており、かつ、前記第１のミ
   ラーの有効部と前記第２のミラーの有効部とが相互に重
   複しており、 ２次光源像が、前記走査レンズと前記第１のミラーとの
   間、及び前記投写レンズの入射瞳位置にそれぞれ形成さ
   れ、 矩形発光面像が、前記画像表示素子上に形成されること
   を特徴とする単板式投写型画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記リレーレンズと前記第１のミラーと
   の間に形成された前記２次光源像は、前記リレーレンズ
   と前記第１のミラーとを含むシステム軸と前記投写レン
   ズの光軸との双方に直交する方向から見たとき、前記シ
   ステム軸と前記光軸との交点位置の近傍に形成されてい
   ることを特徴とする請求項２又は３に記載の単板式投写
   型画像表示装置。
8. 【請求項８】 前記走査レンズと前記第１のミラーとの
   間に形成された前記２次光源像は、前記走査レンズと前
   記第１のミラーとを含むシステム軸と前記投写レンズの
   光軸との双方に直交する方向から見たとき、前記システ
   ム軸と前記光軸との交点位置の近傍に形成されているこ
   とを特徴とする請求項５又は６に記載の単板式投写型画
   像表示装置。
9. 【請求項９】 前記第１のミラーと前記第２のミラー
   は、前記第１のミラーに入射する像をおよそ９０度回転
   せしめて前記画像表示素子上に形成するように設定され
   ていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載
   の単板式投写型画像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記リレーレンズと前記第１のミラー
    との間に形成された前記２次光源像と、前記矩形発光面
    との間に第３のミラーが配置されており、その反射面は
    光軸に対して非対称な非球面形状であることを特徴とす
    る請求項２又は３に記載の単板式投写型画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記走査レンズと前記第１のミラーと
    の間に形成された前記２次光源像と、前記ポリゴンミラ
    ーとの間に第３のミラーが配置されており、その反射面
    は光軸に対して非対称な非球面形状であることを特徴と
    する請求項５又は６に記載の単板式投写型画像表示装
    置。
12. 【請求項１２】 前記第１のミラーは凹面形状であるこ
    とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の単板式
    投写型画像表示装置。
13. 【請求項１３】 前記第２のミラーは凹面形状であるこ
    とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の単板式
    投写型画像表示装置。
14. 【請求項１４】 前記第３のミラーは凹面形状であるこ
    とを特徴とする請求項１０又は１１に記載の単板式投写
    型画像表示装置。
15. 【請求項１５】 前記第１のミラーの反射面は光軸に対
    して非対称な非球面形状であることを特徴とする請求項
    １〜６のいずれかに記載の単板式投写型画像表示装置。
16. 【請求項１６】 前記第２のミラーの反射面は光軸に対
    して非対称な非球面形状であることを特徴とする請求項
    １〜６のいずれかに記載の単板式投写型画像表示装置。