JP2003279880A

JP2003279880A - 照明装置および投写型表示装置

Info

Publication number: JP2003279880A
Application number: JP2002085256A
Authority: JP
Inventors: Yuusaku Shimaoka; 優策島岡; Toshiaki Tabuchi; 敏彰田渕; Takamasa Yoshikawa; 貴正吉川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2003-10-02
Also published as: WO2003081321A1

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズアレイを用いた照明装置において、照
明領域周辺部が極端に暗くなるといった不具合の無い照
明が可能な照明装置を提供する。また、当該照明装置を
用い、表示デバイス非有効領域外への照明光が軽減でき
るので、表示デバイスでの熱発生量を押さえ、冷却装置
の小型化、およびランプの高輝度化、およびコントラス
トの向上が可能な投写型表示装置を提供する。【解決手段】光発生手段と、光発生手段から出射する
光を集光する集光手段と、集光手段から出射された光束
が入射する複数の第１レンズを配列してなる第１のレン
ズアレイと、前記第１のレンズアレイのレンズ境界線に
沿った格子状開口絞りと、格子状開口絞りから出射され
た光が入射する複数の第２レンズを配列してなる第２の
レンズアレイとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光発生手段と集光
手段である凹面鏡とレンズ手段を用いた照明装置、およ
び当該照明装置と、光変調素子、投写レンズとを用いて
大画面映像をスクリーン上に投影する投写型表示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大画面表示が可能な投写型の映像
機器として、各種の光変調素子を用いた投写型表示装置
（プロジェクター）が注目されている。

【０００３】これらの投写型表示装置は、光発生手段で
ある光源から放射された光により、透過型、反射型の液
晶パネルや、アレイ状に配置された微小ミラーによって
反射方向を変化できるＤＭＤ（ディジタルマイクロミラ
ーデバイス）などによって光変調が行える光変調素子を
照明し、外部から供給される映像信号に応じた光学像を
光変調素子上に形成し、光変調素子により変調された照
明光である光学像を投写レンズによってスクリーン上に
拡大投影するものである。

【０００４】この投影された大画面の重要な光学的特性
として、明るさと、その表示画面内の明るさ均一性があ
げられる。明るさについては、光源から発生された光を
効率よく光変調素子へ集光することが重要である。

【０００５】また、表示領域内の明るさ均一性について
は、ランプから発生された光を、中央部と周辺部で明る
さむらの少ない光束として、光変調素子に照明すること
が重要である。つまり、照明装置の高効率化、照明光束
の明るさ均一化が求められている。

【０００６】図１０に、従来の均一照明が可能な照明装
置と、光変調素子としての透過型液晶パネル３１と投写
レンズ３２を用いた投写型表示装置を示す。光発生手段
であるランプ１１から出射された光は、集光手段である
凹面鏡で集光され、凹面鏡の開口から出射される。

【０００７】凹面鏡から出射された光束は、光束の中央
付近と周辺部での輝度差が大きい明るさむらのある光束
である。そこで、光束内の輝度均一化を図るため、まず
複数の第１レンズを２次元状に配置した第１のレンズア
レイ１３で部分光束に分割する。

【０００８】各部分光束は、第１のレンズアレイ１３内
の個々のレンズに対応する第２レンズをもつ第２のレン
ズアレイ１５によって、第１のレンズアレイ１３内の各
レンズ開口と相似形で結像し、透過型液晶パネル３１上
に重畳される。

【０００９】これにより、第１のレンズアレイ１３に入
射する時点では明るさむらのある光束が、様々な輝度分
布をもつ各部分光束として重畳されることによって、透
過型液晶パネル３１上の均一照明を実現させている。

【００１０】さらに、均一に照射された光は、透過型液
晶パネル３１によって変調され、投写レンズ３２を介し
てスクリーン３３上に映し出されるという構成である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来例の課題を示す。
均一照明を可能にするレンズアレイは、１つ１つのレン
ズが隣り合う構造であり、各レンズ境界部に谷間が生じ
る。

【００１２】また、１つ１つのレンズの曲率中心位置を
各開口中心位置から偏芯させた場合には、各レンズ境界
部に段差が生じる。このような谷間や段差部分には、レ
ンズアレイを成形した場合、設計形状から大きく異なる
領域（面だれ）が形成されやすい。

【００１３】境界部に面だれ部分をもつレンズアレイを
第１のレンズアレイ１３として用いた場合、各レンズ開
口の周辺部分が面だれ部分の影響によって、設計通りの
レンズ面形状で伝搬されるべき位置に光が伝搬されない
ので、照明領域の周辺部が極端に暗くなったり、その他
の照明領域と色が異なっていたり、明るさが不均一であ
ったりといった不具合が生じる。

【００１４】そのため、照明領域周辺部にこれらの不具
合が生じる照明装置によって、光変調素子である透過型
液晶パネル３１上に照明する場合、スクリーン３３上の
画面周辺部分に不具合が現れないようにするには、上記
不具合のある照明領域周辺部分を透過型液晶パネル３１
の有効表示領域内に入り込ませないようにする必要があ
る。

【００１５】そこで、このような場合は、従来から透過
型液晶パネル３１上への照明領域を有効表示領域より一
辺の長さで１．１〜１．２倍程度も大きく照明するとい
った手法が用いられている。

【００１６】このとき、有効表示領域より外側に照明光
が入射するため、透過型液晶パネル３１自身の光吸収に
よって熱が発生し、正常な動作が保証されている温度を
越えてしまうといった問題がある。

【００１７】また、透過型液晶パネル３１を冷却する装
置を用いている場合では、冷却能力が高い冷却装置が必
要になるという問題がある。

【００１８】また、近年、投写型表示装置の高輝度化が
すすめられており、高消費電力ランプや、複数個のラン
プの使用が盛んになっている。しかしながら、高消費電
力ランプや、複数個のランプの使用は、透過型液晶パネ
ル３１有効表示領域外への光量も増加し、透過型液晶パ
ネル３１の熱発生量を押さえる必要が発生する。

【００１９】つまり、高い冷却能力を有する冷却装置に
よる透過型液晶パネル３１の冷却が必要になることや、
冷却能力の低い冷却装置では、高消費電力ランプや、複
数個のランプの使用が困難になるという問題がある。

【００２０】また、透過型液晶パネル３１のように光変
調素子である表示デバイスが透過型の場合、有効表示領
域内のみが光変調部分であり、照明光を透過する。その
ため、有効表示領域外の照明光は投写レンズ３２側へは
透過されず、投写レンズ３２を介してスクリーン３３側
へ出射されるコントラストを低下させる不要な光とはな
らない。

【００２１】しかしながら、反射型の液晶パネルや、微
少ミラーを用いているＤＭＤ（ディジタルマイクロミラ
ーデバイス）などの反射を利用した光変調素子を表示デ
バイスとして用いた投写型表示装置の場合は、有効表示
領域外の照明光が不要な光として投写レンズ３２を介し
てスクリーン３３側へ出射されるという問題がある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明にかかる第１の照明装置は、光発生手段
と、光発生手段から出射する光を集光する集光手段と、
集光手段から出射された光束が入射する複数の第１レン
ズを配列してなる第１のレンズアレイと、前記第１のレ
ンズアレイのレンズ境界線に沿った格子状開口絞りと、
格子状開口絞りから出射された光が入射する複数の第２
レンズを配列してなる第２のレンズアレイとを備えてい
ることを特徴とする。

【００２３】前記第１の照明装置において、前記格子状
開口絞りの格子幅が０．１〜５ｍｍであることを特徴と
する。

【００２４】前記第１の照明装置において、前記格子状
開口絞りが金属であることを特徴とする。

【００２５】前記第１の照明装置において、前記格子状
開口絞りがプラスティックであることを特徴とする。

【００２６】上記問題点を解決するために、本発明にか
かる第１の投写型表示装置は、光発生手段と、光発生手
段から出射する光を集光する集光手段と、集光手段から
出射された光束が入射する複数の第１レンズを配列して
なる第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイの
レンズ境界線に沿った格子状開口絞りと、格子状開口絞
りから出射された光が入射する複数の第２レンズを配列
してなる第２のレンズアレイと、前記第２のレンズアレ
イから出射された光により照明される光変調素子と、前
記光変調素子上の光学像をスクリーン上に投影する投写
レンズとを備えたことを特徴とする。

【００２７】前記第１の投写型表示装置において、前記
格子状開口絞りの格子幅が０．１〜５ｍｍであることを
特徴とする。

【００２８】前記第１の投写型表示装置において、前記
格子状開口絞りが金属であることを特徴とする。

【００２９】前記第１の投写型表示装置において、前記
格子状開口絞りがプラスティックであることを特徴とす
る。

【００３０】上記問題点を解決するために、本発明にか
かる第２の照明装置は、光発生手段と、光発生手段から
出射する光を集光する集光手段と、集光手段から出射さ
れた光束が入射する複数の第１レンズを配列し、前記第
１レンズのレンズ境界線に沿った格子状ラインを設けて
いる第１のレンズアレイと、前記格子状ラインを設けて
いる第１のレンズアレイから出射された光が入射する複
数の第２レンズを配列してなる第２のレンズアレイとを
備えていることを特徴とする。

【００３１】前記第２の照明装置において、前記格子状
ラインを設けている第１のレンズアレイの格子状ライン
の格子幅が０．１〜５ｍｍであることを特徴とする。

【００３２】前記第２の照明装置において、前記格子状
ラインを設けている第１のレンズアレイの格子状ライン
が黒色塗料で形成されていることを特徴とする。

【００３３】上記問題点を解決するために、本発明にか
かる第２の投写型表示装置は、光発生手段と、光発生手
段から出射する光を集光する集光手段と、集光手段から
出射された光束が入射する複数の第１レンズを配列し、
前記第１レンズのレンズ境界線に沿った格子状ラインを
設けている第１のレンズアレイと、前記格子状ラインを
設けている第１のレンズアレイから出射された光が入射
する複数の第２レンズを配列してなる第２のレンズアレ
イと、前記第２のレンズアレイから出射された光により
照明される光変調素子と、前記光変調素子上の光学像を
スクリーン上に投影する投写レンズとを備えたことを特
徴とする。

【００３４】前記第２の投写型表示装置において、前記
格子状ラインを設けている第１のレンズアレイの格子状
ラインの格子幅が０．１〜５ｍｍであることを特徴とす
る。

【００３５】前記第２の投写型表示装置において、前記
格子状ラインを設けている第１のレンズアレイの格子状
ラインが黒色塗料で形成されていることを特徴とする。

【００３６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１について、図面を参照しながら説明する。

【００３７】図１に、本実施形態１にかかる照明装置の
概略構成を示す。

【００３８】光発生手段であるランプ１１から放射され
た光は、集光手段である放物面鏡１２によって集光され
る。この放物面鏡１２から出射される光束は、実質上平
行な光である。

【００３９】この実質上平行な光は、複数の第１レンズ
を２次元状に配置した第１のレンズアレイ１３に入射
し、部分光束に分割される。

【００４０】この部分光束の開口絞りとして、第１のレ
ンズアレイ１３の直後に第１のレンズアレイ１３のレン
ズ境界線に沿った格子状開口絞り１４を設けている。格
子状開口絞り１４は、第１のレンズアレイ１３を通過し
た光を制限する絞りであり、光が直接入射してくるた
め、開口絞りは熱せられるため、アルミニウムやステン
レスや鉄など熱伝導性の良い金属製が良いが、軽量で熱
に強いプラスティックや、熱容量の大きなセラミックで
もよい。

【００４１】格子状開口絞り１４の目的と形状について
説明をする。均一照明を可能にするレンズアレイは、１
つ１つのレンズが隣り合う構造であり、各レンズ境界部
に谷間が生じる。また、１つ１つのレンズの曲率中心位
置を各開口中心位置から偏芯させた場合には、各レンズ
境界部に段差が生じる。

【００４２】このため、レンズアレイを成形した場合、
その境界部に設計形状から大きく異なる領域（面だれ）
が形成されやすい。そのため、第１のレンズアレイ１３
が成形品である場合に、各第１レンズ境界部に形成され
る面だれ部分を通過する光は、到達すべき位置とは異な
る位置に到達するので、拡大１レンズ境界部に対応する
照明したい領域の周辺部分が極端に暗くなったり、その
他の照明領域と色が異なっていたり、面内の明るさが不
均一化したりといった不具合が発生する。

【００４３】そこで、図２に示す格子状開口絞り２１
は、第１レンズ境界部に形成される面だれ部分を通過
し、出射される光を遮光することが目的であるため、面
だれ部分と同程度の格子幅が必要である。

【００４４】よって、格子状開口絞り２１の格子幅は、
面だれ部分の幅がレンズ境界から片側０．１ｍｍ〜２ｍ
ｍ程度と考えられるので、バラツキを考慮して全幅０．
１〜５ｍｍ程度が適当である。

【００４５】また、各第１レンズ境界部に形成される面
だれ部分も一定でないことから、図３に示すように、格
子状開口絞り２２の格子幅が各第１レンズ境界に対して
一定の幅の形状でなくても良い。

【００４６】実質上平行な光が入射し、第１のレンズア
レイ１３から出射された部分光束がスポットを形成する
位置の近傍に複数の第２レンズを２次元状に配置した第
２のレンズアレイ１５を配置している。この第２のレン
ズアレイ１５によって、各第１レンズから出射された部
分光束を、照明したい領域上に、各第１レンズに対応す
る格子状開口絞り１４によって決定される開口形とほぼ
相似形で照明することができる。

【００４７】また、格子状開口絞り１４の各開口形と相
似形の照明領域を照明したい領域に重畳させるため、レ
ンズ１６を第２のレンズアレイ１５後方に配置させてい
る。

【００４８】しかし、このレンズ１６が無く、第２のレ
ンズアレイ１５内の各第２レンズの曲率中心を各開口中
心から偏芯させることによっても同様に照明したい領域
に部分光束を重畳させることができる。

【００４９】図１のように、第１のレンズアレイ１３と
は別に格子状開口絞り１４を設ける構成では、格子状開
口絞り１４で遮光された光によって、格子状開口絞り１
４の温度は上昇するが、第１のレンズアレイ１３とは別
の部材で作製されているため、熱伝導による第１のレン
ズアレイ１３が高温になり過ぎることが無い。

【００５０】そのため、ランプ１１の点灯、消灯時に起
きる第１のレンズアレイ１３の熱膨張および熱収縮によ
ってレンズにひびが入ることや劣化することが少なくな
るという効果が得られる。

【００５１】以上のように、本実施の形態１によれば、
照明したい領域に対して明るさが均一な照明を行う場
合、照明領域周辺部が極端に暗くなったり、その他の照
明領域と色が異なっていたり、明るさが不均一であった
りといった不具合の無い照明が可能となる。

【００５２】なお、ランプ１１は、ガラス管内でのアー
ク放電によって発光体が形成される超高圧水銀ランプや
キセノンランプ、メタルハライドランプ、さらにハロゲ
ンランプ等のランプを用いることができる。

【００５３】なお、図１では、格子状開口絞り１４を第
１のレンズアレイ１３の出射面側近傍に配置している
が、図４のように、第１のレンズアレイ１３の入射面側
近傍に配置する構成でも良い。

【００５４】なお、図１では、第１のレンズアレイ１３
を形成する第１レンズの各開口形状は矩形形状である
が、照明したい領域とほぼ同様の形状であればよく、矩
形形状以外の開口形状でも良い。

【００５５】なお、図１では、集光手段として、放物面
鏡１２を図示したが、楕円面鏡や、その他２次曲面の凹
面鏡であっても良い。

【００５６】なお、図１では、一つのランプ１１から放
射された光を、一つの放物面鏡１２で集光し、実質上平
行な光として利用することを述べたが、１つ以上のラン
プと各ランプを集光するための１つ以上の凹面鏡を用
い、ミラー及びレンズ手段を用いて実質上平行な光を形
成する構成であっても良い。

【００５７】なお、図１では、第１のレンズアレイ１３
と、第２のレンズアレイ１５は各レンズの開口が同形状
であり、各開口中心に曲率中心がほぼ一致している形状
を図示しているが、第２のレンズアレイ１５は第１のレ
ンズアレイ１３と同形状である必要はなく、各開口中心
に曲率中心が一致していない偏芯されたレンズを複数個
使用したレンズアレイでもよい。

【００５８】また第１のレンズアレイ１３と、第２のレ
ンズアレイ１５を形成する複数のレンズについても同じ
数ではなく、第２のレンズアレイ１５を形成するレンズ
の数が、第１のレンズアレイ１３を形成するレンズの数
より同等以上であればよい。

【００５９】なお、図示していないが、光の入射角によ
って光学性能に差が生じやすいＵＶ−ＩＲカットフィル
ター１３や、色調整フィルターは、光の入射角が実質上
垂直となる第１のレンズアレイ１３の直前に、必要に応
じて配置してもよい。

【００６０】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００６１】図５に、本実施形態２にかかる投写型表示
装置の概略構成を示す。

【００６２】図５に示した照明装置部分については、実
施の形態１で示した内容と同等であるので説明を省略す
る。

【００６３】照明装置により、明るさが均一に照明され
る位置近傍に配置された光変調素子である透過型液晶パ
ネル３１と、外部から供給される映像信号に応じた光学
像を光変調素子上に形成し、光変調素子により変調され
た照明光である光学像を投写レンズ３２によってスクリ
ーン３３上に拡大投影できる投射型表示装置を得ること
ができる。

【００６４】実施の形態１の照明装置によって透過型液
晶パネル３１を照明する場合において、成形された第１
のレンズアレイ１３の第１レンズ境界部に形成されやす
い面だれ部分を通過し、照明したい領域周辺部分が極端
に暗くなったり、その他の照明領域と色が異なっていた
り、明るさが不均一になるといった不具合がほぼ無くな
る。

【００６５】以上のように、本実施の形態２によれば、
照明したい領域に対して明るさが均一な照明を行う場
合、照明領域周辺部が極端に暗くなったり、その他の照
明領域と色が異なっていたり、明るさが不均一であった
りといった不具合の無い照明が可能となる。

【００６６】これにより、従来必要であった透過型液晶
パネル３１上への照明領域は有効表示領域よりかなり大
きくするといった手法を用いる必要が無く、透過型液晶
パネル３１の有効表示領域に対して照明範囲をあまり大
きくしなくて良くなる。この結果、光変調を行う有効表
示領域より外側に入射した照明光による透過型液晶パネ
ル３１自身の熱発生量を最小限にすることができる。

【００６７】さらに、近年の投写型表示装置における高
輝度化がすすめられている現状では、高消費電力ランプ
や、複数個のランプの使用によって、透過型液晶パネル
３１有効表示領域外への光量も増加傾向にあるが、透過
型液晶パネル３１の熱発生量をできるだけ少なく押さえ
るため、動作保証温度内まで冷却できる装置を追加しな
くてもよい、または、できるだけ小さな冷却装置でもよ
くなる。これより、コストを少なく、セットサイズを小
さくすることにも貢献できるといえる。

【００６８】さらに、光変調素子が透過型液晶パネル３
１ではなく、反射型の液晶パネルや、微少ミラーを用い
ているＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）な
どの反射を利用した光変調素子を表示デバイスとして用
いた投写型表示装置の場合では、有効表示領域外の照明
光ができるだけ少なくなることから、投写レンズ３２を
介してスクリーン３３側へ出射される不要な光が減少し
コントラストを高めることができるといえる。

【００６９】なお、図５では、格子状開口絞り１４を第
１のレンズアレイ１３の出射面側近傍に配置している
が、第１のレンズアレイ１３の入射面側近傍に配置する
構成でも良い。

【００７０】さらに、図５では、第２のレンズアレイ１
５から出射される光を略平行な光に変換する光学手段と
して一つのレンズを図示したが、複数個のレンズを組み
合わせたものであってもよい。

【００７１】なお、図５では、一つのランプ１１から放
射された光を、一つの放物面鏡１２で集光し、実質上平
行な光として利用することを述べたが、１つ以上のラン
プと各ランプを集光するための１つ以上の凹面鏡を用
い、ミラー及びレンズ手段を用いて実質上平行な光を形
成する構成であっても良い。

【００７２】なお、図５では、第１のレンズアレイ１３
と、第２のレンズアレイ１５は各レンズの開口が同形状
であり、各開口中心に曲率中心がほぼ一致している形状
を図示しているが、第２のレンズアレイ１５は第１のレ
ンズアレイ１３と同形状である必要はなく、各開口中心
に曲率中心が一致していない偏芯されたレンズを複数個
使用したレンズアレイでもよい。

【００７３】また第１のレンズアレイ１３と、第２のレ
ンズアレイ１５を形成する複数のレンズについても同じ
数ではなく、第２のレンズアレイ１５を形成するレンズ
の数が、第１のレンズアレイ１３を形成するレンズの数
より同等以上であればよい。

【００７４】なお、上記の投写型表示装置が備える透過
型液晶パネル３１として、その他の透過型ライトバル
ブ、反射型ライトバルブ、アレイ状に配置された微小ミ
ラーによって反射方向を変化できるミラーパネルまたは
光書き込みによる光変調が行えるなど光変調が可能な構
造を複数個有する画素構造をもつ光変調素子を用いるこ
とができる。

【００７５】さらに、図５では、光変調素子として透過
型液晶パネル３１を１つだけ備えた構成を例示したが、
複数個の光変調素子を備えた構成であってもよい。

【００７６】さらに、図示していないが、色分解および
色合成を行うことができるプリズムやフィルター、ミラ
ー等を用いた構成であってもよい。

【００７７】なお、図示していないが、光の入射角によ
って光学性能に差が生じやすいＵＶ−ＩＲカットフィル
ター１３や、色調整フィルターは、光の入射角が実質上
垂直となる第１のレンズアレイ１３の直前に、必要に応
じて配置してもよい。

【００７８】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００７９】図６に、本実施形態３にかかる照明装置の
概略構成を示す。

【００８０】図６に示した光発生手段であるランプ１１
部分、および集光手段である凹面鏡部分、および凹面鏡
から第１のレンズアレイ４１に入射するまでのミラーお
よびレンズなどの光学手段、および第２のレンズアレイ
１５については、実施の形態１で示した内容と同等であ
るので説明を省略する。

【００８１】本実施の形態３における複数の第１レンズ
が２次元的に配列されている第１のレンズアレイ４１
は、図７に示すように、第１レンズのレンズ境界線に沿
った格子状ラインを出射面側に設けている。これによ
り、第１のレンズアレイ４１内のレンズ境界部に形成さ
れる面だれ部分を通過し、出射される光を遮光すること
ができる。

【００８２】レンズ境界部に沿った格子状ラインの格子
幅は、面だれ部分と同程度の格子幅が必要である。よっ
て、格子状ラインの格子幅は、面だれ部分の幅がレンズ
境界から片側０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度と考えられるの
で、バラツキを考慮して全幅０．１〜５ｍｍ程度が適当
である。

【００８３】また、各第１レンズ境界部に形成される面
だれ部分も一定でないことから、図８に示すように、格
子状ラインの格子幅が各第１レンズ境界に対して一定の
幅の形状でなくても良い。

【００８４】また、第１のレンズアレイ４１に設けられ
た格子状ラインは、黒色の塗料で形成されたもので良い
が、黒色塗料以外でも光の透過率が周囲のレンズ材料と
比較して極端に低いものを使用してもよい。

【００８５】図７のように、格子状ラインを設けた第１
のレンズアレイ４１では、前述した実施の形態１の第１
のレンズアレイ１３とは別に格子状開口絞り１４を設け
る構成ではないので、第１のレンズアレイ１３と格子状
開口絞り１４の位置調整が必要でなくなること、および
部品点数が一つ減りコストが低くなるという効果が得ら
れる。

【００８６】さらに、第１のレンズアレイ１３上に格子
状のラインを設ける場合、格子状開口絞り１４を機械加
工または、型成形で作成する場合と比較して、格子幅が
細い形状や、開口の角がほぼ曲率のない形状について容
易であるという利点がある。

【００８７】以上のように、本実施の形態３によれば、
照明したい領域に対して明るさが均一な照明を行う場
合、照明領域周辺部が極端に暗くなったり、その他の照
明領域と色が異なっていたり、明るさが不均一であった
りといった不具合の無い照明が可能となる。

【００８８】なお、図６では、格子状ラインを設けた第
１のレンズアレイ４１の格子状ラインは出射面側に設け
ているが、第１のレンズアレイ４１の入射面側に設ける
構成でも良い。

【００８９】なお、図６では、格子状ラインを設けた第
１のレンズアレイ４１を形成する第１レンズの各開口形
状は矩形形状であるが、照明したい領域とほぼ同様の形
状であればよく、矩形形状以外の開口形状でも良い。

【００９０】なお、図６では、一つのランプ１１から放
射された光を、一つの放物面鏡１２で集光し、実質上平
行な光として利用することを述べたが、１つ以上のラン
プと各ランプを集光するための１つ以上の凹面鏡を用
い、ミラー及びレンズ手段を用いて実質上平行な光を形
成する構成であっても良い。

【００９１】なお、図６では、格子状ラインを設けた第
１のレンズアレイ４１と、第２のレンズアレイ１５は各
レンズの開口が同形状であり、各開口中心に曲率中心が
ほぼ一致している形状を図示しているが、第２のレンズ
アレイ１５は格子状ラインを設けた第１のレンズアレイ
４１と同形状である必要はなく、各開口中心に曲率中心
が一致していない偏芯されたレンズを複数個使用したレ
ンズアレイでもよい。

【００９２】また、第１のレンズアレイ１３と、第２の
レンズアレイ１５を形成する複数のレンズについても同
じ数ではなく、第２のレンズアレイ１５を形成するレン
ズの数が、格子状ラインを設けた第１のレンズアレイ４
１を形成するレンズの数より同等以上であればよい。

【００９３】なお、図示していないが、光の入射角によ
って光学性能に差が生じやすいＵＶ−ＩＲカットフィル
ター１３や、色調整フィルターは、光の入射角が実質上
垂直となる第１のレンズアレイ１３の直前に、必要に応
じて配置してもよい。

【００９４】（実施の形態４）本発明の実施の形態４に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００９５】図９に、本実施形態４にかかる投写型表示
装置の概略構成を示す。

【００９６】図９に示した照明装置部分については、実
施の形態３で示した内容と同等であるので説明を省略す
る。

【００９７】照明装置により、明るさが均一に照明され
る位置近傍に配置された光変調素子である透過型液晶パ
ネル３１と、外部から供給される映像信号に応じた光学
像を光変調素子上に形成し、光変調素子により変調され
た照明光である光学像を投写レンズ３２によってスクリ
ーン３３上に拡大投影できる投射型表示装置を得ること
ができる。

【００９８】実施の形態３の照明装置によって透過型液
晶パネル３１を照明する場合において、成形された第１
のレンズアレイ４１の第１レンズ境界部に形成されやす
い面だれ部分を通過し、照明したい領域周辺部分が極端
に暗くなったり、その他の照明領域と色が異なっていた
り、明るさが不均一になるといった不具合がほぼ無くな
る。

【００９９】以上のように、本実施の形態４によれば、
照明したい領域に対して明るさが均一な照明を行う場
合、照明領域周辺部が極端に暗くなったり、その他の照
明領域と色が異なっていたり、明るさが不均一であった
りといった不具合の無い照明が可能となる。

【０１００】これにより、従来必要であった透過型液晶
パネル３１上への照明領域は有効表示領域よりかなり大
きくするといった手法を用いる必要が無く、透過型液晶
パネル３１の有効表示領域に対して照明範囲をあまり大
きくしなくて良くなる。この結果、光変調を行う有効表
示領域より外側に入射した照明光による透過型液晶パネ
ル３１自身の熱発生量を最小限にすることができる。

【０１０１】さらに、近年の投写型表示装置における高
輝度化がすすめられている現状では、高消費電力ランプ
や、複数個のランプの使用によって、透過型液晶パネル
３１有効表示領域外への光量も増加傾向にあるが、透過
型液晶パネル３１の熱発生量をできるだけ少なく押さえ
るため、動作保証温度内まで冷却できる装置を追加しな
くてもよい、または、できるだけ小さな冷却装置でもよ
くなる。これより、コストを少なく、セットサイズを小
さくすることにも貢献できるといえる。

【０１０２】さらに、光変調素子が透過型液晶パネル３
１ではなく、反射型の液晶パネルや、微少ミラーを用い
ているＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）な
どの反射を利用した光変調素子を表示デバイスとして用
いた投写型表示装置の場合では、有効表示領域外の照明
光ができるだけ少なくなることから、投写レンズ３２を
介してスクリーン３３側へ出射される不要な光が減少し
コントラストを高めることができるといえる。

【０１０３】なお、図９では、格子状ラインを第１のレ
ンズアレイ１３の出射面側近傍に配置しているが、第１
のレンズアレイ１３の入射面側近傍に配置する構成でも
良い。

【０１０４】さらに、図９では、略平行な光に変換する
光学手段としてレンズを図示したが、単レンズを複数個
の組み合わせたものであってもよい。

【０１０５】なお、図９では、一つのランプ１１から放
射された光を、一つの放物面鏡１２で集光し、実質上平
行な光として利用することを述べたが、１つ以上のラン
プと各ランプを集光するための１つ以上の凹面鏡を用
い、ミラー及びレンズ手段を用いて実質上平行な光を形
成する構成であっても良い。

【０１０６】なお、図９では、格子状ラインを設けた第
１のレンズアレイ４１と、第２のレンズアレイ１５は各
レンズの開口が同形状であり、各開口中心に曲率中心が
ほぼ一致している形状を図示しているが、第２のレンズ
アレイ１５は格子状ラインを設けた第１のレンズアレイ
４１と同形状である必要はなく、各開口中心に曲率中心
が一致していない偏芯されたレンズを複数個使用したレ
ンズアレイでもよい。

【０１０７】また格子状ラインを設けた第１のレンズア
レイ４１と、第２のレンズアレイ１５を形成する複数の
レンズについても同じ数ではなく、第２のレンズアレイ
１５を形成するレンズの数が、格子状ラインを設けた第
１のレンズアレイ４１を形成するレンズの数より同等以
上であればよい。

【０１０８】なお、上記の投写型表示装置が備える透過
型液晶パネル３１として、その他の透過型ライトバル
ブ、反射型ライトバルブ、アレイ状に配置された微小ミ
ラーによって反射方向を変化できるミラーパネルまたは
光書き込みによる光変調が行えるなど光変調が可能な構
造を複数個有する画素構造をもつ光変調素子を用いるこ
とができる。

【０１０９】さらに、図９では、光変調素子として透過
型液晶パネル３１を１つだけ備えた構成を例示したが、
複数個の光変調素子を備えた構成であってもよい。

【０１１０】さらに、図示していないが、色分解および
色合成を行うことができるプリズムやフィルター、ミラ
ー等を用いた構成であってもよい。

【０１１１】なお、図示していないが、光の入射角によ
って光学性能に差が生じやすいＵＶ−ＩＲカットフィル
ター１３や、色調整フィルターは、光の入射角が実質上
垂直となる第１のレンズアレイ１３の直前に、必要に応
じて配置してもよい。

【０１１２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、照明した
い領域に対して明るさが均一な照明を行う場合、照明領
域周辺部が極端に暗くなったり、その他の照明領域と色
が異なっていたり、明るさが不均一であったりといった
不具合の無い照明が可能な照明装置を得ることができる
ので、当該照明装置を用いることによって、表示デバイ
ス非有効領域外への照明光による熱発生量を軽減し、冷
却装置の小型化、および表示デバイスの動作が保証され
る温度範囲内で使用できるランプの高輝度化や、コント
ラストの向上が可能な投写型表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかる照明装置の概略
構成の一例とその作用を説明する略断面図

【図２】格子状開口絞りの概略構成の一例を説明する略
斜視図

【図３】格子状開口絞りの概略構成の一例を説明する略
斜視図

【図４】本発明の実施の形態１にかかる照明装置の概略
構成の一例とその作用を説明する略断面図

【図５】本発明の実施の形態２にかかる投写型表示装置
の概略構成の一例とその作用を説明する略断面図

【図６】本発明の実施の形態３にかかる照明装置の概略
構成とその作用を説明する略断面図

【図７】格子状ラインを設けた第１のレンズアレイの概
略構成の一例を説明する略斜視図

【図８】格子状ラインを設けた第１のレンズアレイの概
略構成の一例を説明する略斜視図

【図９】本発明の実施の形態４にかかる投写型表示装置
の概略構成の一例とその作用を説明する略断面図

【図１０】従来の投写型表示装置の概略構成とその作用
を説明する略断面図

【符号の説明】

１１ランプ１２放物面鏡１３第１のレンズアレイ１４、２１、２２、２３格子状開口絞り１５第２のレンズアレイ１６レンズ１７照明したい領域を持つ面１８光軸３１透過型液晶パネル３２投写レンズ３３スクリーン４１、４２、４３格子状ラインを設けた第１のレンズ
アレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉川貴正大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 AA09 AA15 AA26 AA28 2K103 AA05 AA07 AB01 AB04 AB07 BA03 BA04 BA09 BC19 BC26 CA08 5C058 BA05 BA06 BA08 BA30 EA12 EA13 EA26 EA27 EA51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光発生手段と、光発生手段から出射する
光を集光する集光手段と、集光手段から出射された光束
が入射する複数の第１レンズを配列してなる第１のレン
ズアレイと、前記第１のレンズアレイのレンズ境界線に
沿った格子状開口絞りと、格子状開口絞りから出射され
た光が入射する複数の第２レンズを配列してなる第２の
レンズアレイとを備えていることを特徴とする第１の照
明装置。
【請求項２】前記格子状開口絞りの格子幅が０．１〜
５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の第１の照
明装置。
【請求項３】前記格子状開口絞りが金属であることを
特徴とする請求項１または請求項２記載の第１の照明装
置。
【請求項４】前記格子状開口絞りがプラスティックで
あることを特徴とする請求項１または請求項２記載の第
１の照明装置。
【請求項５】光発生手段と、光発生手段から出射する
光を集光する集光手段と、集光手段から出射された光束
が入射する複数の第１レンズを配列してなる第１のレン
ズアレイと、前記第１のレンズアレイのレンズ境界線に
沿った格子状開口絞りと、格子状開口絞りから出射され
た光が入射する複数の第２レンズを配列してなる第２の
レンズアレイと、前記第２のレンズアレイから出射され
た光により照明される光変調素子と、前記光変調素子上
の光学像をスクリーン上に投影する投写レンズとを備え
たことを特徴とする第１の投写型表示装置。
【請求項６】前記格子状開口絞りの格子幅が０．１〜
５ｍｍであることを特徴とする請求項５記載の第１の投
写型表示装置。
【請求項７】前記格子状開口絞りが金属であることを
特徴とする請求項５または請求項６記載の第１の投写型
表示装置。
【請求項８】前記格子状開口絞りがプラスティックで
あることを特徴とする請求項５または請求項６記載の第
１の投写型表示装置。
【請求項９】光発生手段と、光発生手段から出射する
光を集光する集光手段と、集光手段から出射された光束
が入射する複数の第１レンズを配列し、前記第１レンズ
のレンズ境界線に沿った格子状ラインを設けている第１
のレンズアレイと、前記格子状ラインを設けている第１
のレンズアレイから出射された光が入射する複数の第２
レンズを配列してなる第２のレンズアレイとを備えてい
ることを特徴とする第２の照明装置。
【請求項１０】前記格子状ラインを設けている第１の
レンズアレイの格子状ラインの格子幅が０．１〜５ｍｍ
であることを特徴とする請求項９記載の第２の照明装
置。
【請求項１１】前記格子状ラインを設けている第１の
レンズアレイの格子状ラインが黒色塗料で形成されてい
ることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の第
２の照明装置。
【請求項１２】光発生手段と、光発生手段から出射す
る光を集光する集光手段と、集光手段から出射された光
束が入射する複数の第１レンズを配列し、前記第１レン
ズのレンズ境界線に沿った格子状ラインを設けている第
１のレンズアレイと、前記格子状ラインを設けている第
１のレンズアレイから出射された光が入射する複数の第
２レンズを配列してなる第２のレンズアレイと、前記第
２のレンズアレイから出射された光により照明される光
変調素子と、前記光変調素子上の光学像をスクリーン上
に投影する投写レンズとを備えたことを特徴とする第２
の投写型表示装置。
【請求項１３】前記格子状ラインを設けている第１の
レンズアレイの格子状ラインの格子幅が０．１〜５ｍｍ
であることを特徴とする請求項１２記載の第２の投写型
表示装置。
【請求項１４】前記格子状ラインを設けている第１の
レンズアレイの格子状ラインが黒色塗料で形成されてい
ることを特徴とする請求項１２または請求項１３記載の
第２の投写型表示装置。