JP2003322822A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正反射成分による迷光を減少し、コントラス
トを改善する。 【解決手段】 ＤＭＤ１１の反射面における位置情報
を、ＯＮ状態のマイクロミラー１１Ｂで反射した光線と
ＤＭＤ１１の光軸とのなす広がり角情報に変換したフー
リエ変換面１２Ａを作り出す入射側レンズ群と、フーリ
エ変換面１２Ａの近傍に配置され、ＯＮ状態のマイクロ
ミラー１１Ｂからの反射光以外の光線を広がり角情報に
したがって遮蔽除去する変形絞り１２Ｂと、変形絞り１
２Ｂを透過した光をスクリーン１３へ出射する出射側レ
ンズ群とを投影レンズが備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反射型光空間変
調素子であるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ
^ＴＭ，Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄ
ｅｖｉｃｅの略、以下ＤＭＤ）へ光を照射して画像を表
示する画像表示装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】ＤＭＤは、例えば投影型スクリーンを備
えた画像表示装置などに適用され、デジタル画像情報に
基づいて空間的に光を強度変調する反射型の半導体素子
である。集光光学系システムからリア面で光を受けて投
影光学系システムへフロント面から強度変調光を出射す
る透過型の液晶方式と異なり、ＤＭＤを用いた画像表示
装置は、集光光学系システムと投影光学系システムとを
ＤＭＤの反射面側に設けて反射光学系システムを構成し
ている。

【０００３】ＤＭＤの反射面には１６μｍ平方角のマイ
クロミラーが１７μｍのピッチで２次元マトリクス状に
画面を構成する画素数相当、具体的には数十万個以上が
配置されている。このマイクロミラーは画像の一画素と
一対一に対応しており、集光レンズを介してランプ光源
からの光をＤＭＤが反射面で受けると、各マイクロミラ
ーはデジタル画像情報にしたがって光を強度変調する。
強度変調された光は、時間的なＯＮ／ＯＦＦ制御によっ
て画像情報光として反射面から出射する。

【０００４】図２２はＤＭＤの反射面の一部を拡大した
図である。図２２において、１０１はＤＭＤの反射面、
１０２は反射面１０１に設けられた正方形形状のマイク
ロミラー、Ｏはマイクロミラー１０２を傾斜制御するた
めの回転軸である。マイクロミラー１０２はその対角線
上に回転軸Ｏを有しており、このマイクロミラー１０２
への入射主光線の入射方向は、反射面１０１に対して他
方の対角線と平行になるように、そして反射面１０１の
法線に対して２０°の入射角となるように設定される。

【０００５】各マイクロミラー１０２は、メモリのデジ
タル画像情報に基づくコントロール電圧によって回転軸
Ｏを中心としてＯＮ／ＯＦＦの２値制御を行うことがで
きる。それぞれの傾斜角度は±１０°に設定されて入射
光の反射方向をスイッチする。このマイクロミラー１０
２の傾斜制御の動作について次に説明する。

【０００６】図２３はマイクロミラーの傾斜制御の動作
を説明するための図である。図２３において、１０１は
ＤＭＤの反射面であり、ここでは反射面１０１を水平と
してある。１０２Ａは反射面１０１とのなす傾斜角が＋
１０°の場合のマイクロミラー、１０２Ｂは反射面１０
１とのなす傾斜角が−１０°の場合のマイクロミラー、
Ｏはマイクロミラー１０２Ａ，１０２Ｂの回転軸であ
る。図２３では、回転軸Ｏを中心に時計周りの方向を＋
の傾斜角、反時計周りの方向を−の傾斜角としている。

【０００７】１０３は不図示の集光光学系システムから
マイクロミラー１０２Ａ，１０２Ｂへ入射する入射主光
線、１０４Ａはマイクロミラー１０２Ａからの出射主光
線、１０４Ｂはマイクロミラー１０２Ｂからの出射主光
線、１０５はスクリーン、１０５Ａはマイクロミラー１
０２Ａ，１０２Ｂと対応するスクリーン１０５の一絵
素、１０６はＤＭＤの反射面１０１とスクリーン１０５
との間に設けられた投影光学系システムの投影レンズで
あり、投影レンズ１０６は出射主光線１０４Ａを一絵素
１０５Ａへ投影する。

【０００８】入射主光線１０３は反射面１０１の法線ｎ
と２０°の角度をなしてマイクロミラー１０２Ａまたは
１０２Ｂへ入射している。スクリーン１０５の一絵素１
０５Ａへ光を投影する場合には、コントロール電圧によ
って傾斜角を＋１０°に傾斜制御する。このとき、入射
主光線１０３はマイクロミラー１０２Ａの法線ｎＡと１
０°の角度をなしてマイクロミラー１０２Ａへ入射する
ことになる。したがって反射の法則により、入射主光線
１０３は反射面１０１の法線ｎの方向へ反射主光線１０
４Ａとして反射され、投影レンズ１０６を介してスクリ
ーン１０５の一絵素１０５Ａを明るくする（ＯＮ状
態）。

【０００９】また、スクリーン１０５の一絵素１０５Ａ
へ光を投影しない場合には、コントロール電圧によって
傾斜角を−１０°に傾斜制御する。このとき、入射主光
線１０３はマイクロミラー１０２Ｂの法線ｎＢと３０°
の角度をなしてマイクロミラー１０２Ｂへ入射すること
になる。したがって反射の法則により、入射主光線１０
３は反射面１０１の法線ｎと４０°の角度をなす方向へ
反射主光線１０４Ｂとして反射される。反射主光線１０
４Ｂは、投影レンズ１０６の開口から外れる方向へ向う
ので、スクリーン１０５の一絵素１０５Ａを明るくしな
い（ＯＦＦ状態）。

【００１０】このように、ＤＭＤでは、マイクロミラー
１０２Ａ，１０２Ｂを通常±１０°の傾斜角でＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御する。傾斜角＋１０°（−１０°）から傾斜角
−１０°（＋１０°）へ変化させる際の所要時間は１０
μｓｅｃ以下であり、ＤＭＤは光を高速変調することが
できる。

【００１１】図２３から分かるように、マイクロミラー
１０２Ａ，１０２Ｂは傾斜角±１０°で傾斜制御される
ので、ＯＦＦ状態の場合の入射主光線１０３と出射主光
線１０４Ｂとは６０°の角度をなす。一方、ＯＮ状態の
場合の入射主光線１０３と出射主光線１０４Ａとは２０
°の角度をなして最も接近する。このことを踏まえる
と、ＤＭＤへ入射可能な光束のＦ値はマイクロミラーの
傾斜角±１０°によって制約されることが分かる。

【００１２】図２４はＦ＝３の円錐形の光束がＯＮ状態
のマイクロミラーへ入射する状態を表す図である。図２
３と同一または相当する構成については同一符号を付し
てある。図２４において、１０７，１０８はそれぞれマ
イクロミラーの中心を頂点とするＦ＝３（広がり角１０
°、立体角）の円錐形の入射光束、出射光束である。入
射光束１０７，出射光束１０８は、マイクロミラーの中
心から観測したときの入射側、出射側の光の広がり方の
様子をそれぞれ表している。

【００１３】１０７Ａ，１０７Ｂは入射光束１０７に含
まれる入射光線であり、１０８Ａ，１０８Ｂは出射光束
１０８に含まれる出射光線である。入射光線１０７Ａは
出射主光線１０４Ａに最も近く、入射光線１０７Ｂは出
射主光線１０４Ａに最も遠くなっている。また、出射光
線１０８Ａは入射主光線１０３に最も近く、出射光線１
０８Ｂは入射主光線１０３に最も遠くなっている。

【００１４】つまり、入射光線１０７Ａ，１０７Ｂはそ
れぞれ最も外側の入射光束であり、入射主光線１０３と
広がり角θ＝１０°をなしてマイクロミラー１０２Ａへ
入射して、マイクロミラー１０２Ａで反射されてそれぞ
れ出射光線１０８Ａ，１０８Ｂになる。１０９Ａは光軸
ｎＡと直交する平面であり、平面１０９Ａで切断した場
合の図２４（ａ）の入射光束１０７，出射光束１０８を
図２４（ｂ）に示している。図２４（ｂ）では、便宜的
に光線１０３，１０４Ａを平行とみなした場合の入射光
束１０７，出射光束１０８を示している。

【００１５】図２４（ａ）のＯＮ状態のマイクロミラー
１０２Ａにおいて、入射主光線１０３と出射主光線１０
４Ａとは２０°の角度をなしているので、入射主光線１
０３を中心にした入射光束１０７の広がり角θをどの方
向についても一定量と設定してあると、角度θ＝１０°
の場合に入射光線１０７Ａ，出射光線１０８Ａが同一の
法線ｎＡ上において一致する（図２４（ｂ））。

【００１６】したがって、角度θが１０°を超えると、
入射光線１０７Ａを含む入射光束１０７の一部と、出射
光線１０８Ａを含む出射光束１０８の一部とが干渉して
しまう。すなわち、入射光束を与える照明光学系と出射
光束を取り込む投影光学系とが構造上重なってしまうこ
とになる。このような理由によって、入射光束１０７と
出射光束１０８との干渉を避けて角度θを１０°に設定
する。

【００１７】このとき、空気中の屈折率を１としてＦ＝
１／［２ｓｉｎ（θ）］からＦ値を求めると、Ｆ値の最
小値は約３であることが分かる。一般に、Ｆ値は光学系
の明るさを表しており、Ｆ値が小さいほど（θが大きい
ほど）光学系は明るくなるので、傾斜角±１０°で傾斜
制御されるマイクロミラー１０２Ａへ光を集光する従来
の集光光学系システムでは、Ｆ＝３，すなわちθ＝１０
°の円錐形の光束を入射する場合に、最も明るい光学系
を作ることができる。

【００１８】続いて、ＤＭＤ用の集光光学系システムを
用いた画像表示装置について説明する。図２５は従来の
集光光学系システムを用いた画像表示装置の構成を示す
図である。図２５において、１１１は光を発する発光
体、１１２は発光体１１１を焦点に備える回転放物面形
状のパラボラリフレクタであり、発光体１１１，パラボ
ラリフレクタ１１２からランプ光源が構成されている。
１１３はパラボラリフレクタ１１２が反射した光を集光
する集光レンズ、１１４は集光レンズ１１３からの光を
３原色に色分離するカラーホイールである。以下では、
１枚のカラーホイールを用いてＲＧＢ３原色を時分割で
照射し、３原色による色空間を再現できる単板方式で説
明を進めるが、ＲＧＢ３原色をそれぞれ独立にＤＭＤへ
照射する３板方式の場合もある。

【００１９】１１５はカラーホイール１１４からの光を
入射端面で受け、輝度分布を均一化した光を出射端面か
ら出射する４角柱形状のロッドインテグレータ、１１６
はロッドインテグレータ１１５からの光をリレーするリ
レーレンズ、１１８は光路を折り曲げる折り返しミラ
ー、１１９は入射光束中の各点の主光線方向をそろえる
フィールドレンズである。

【００２０】１２０はＴＩＲプリズムであり、投影光学
系システムの入射部によって入射光束がケラレるのを防
止するため、入射光束のみ全反射し、出射光束は直進さ
せてそのまま通過させることで集光光学系システムと投
影光学系システムとを構造的に分離する働きをしてい
る。１２１は前述したＤＭＤ、１２２はＤＭＤ１２１の
強度変調光を結像させる投影レンズ、１２３は投影レン
ズ１２２が結像した光を背面から受光して画像を表示す
る背面投影型のスクリーン、１２４は画像表示装置の各
構成要素が共有する光軸である。

【００２１】次に動作について説明する。パラボラリフ
レクタ１１２の焦点には、できるかぎり点光源を目指し
た発光体１１１が設置されているので、発光体１１１が
発した光はパラボラリフレクタ１１２によって反射され
て概ね平行光として出射する。集光レンズ１１３は、パ
ラボラリフレクタ１１２からの平行光をＦ１＝１（光軸
１２４とのなす広がり角θ１＝３０°）の円錐形の光束
として焦点に集光する。カラーホイール１１４を利用す
る場合には集光径を小さくする必要があるため、Ｆ＝１
が最適なＦ値として一般的に選ばれる。

【００２２】集光レンズ１１３の焦点にはロッドインテ
グレータ１１５の入射端面が設置してあり、カラーホイ
ール１１４によって指定した色のみが選択された光は、
矩形形状の入射端面からロッドインテグレータ１１５へ
入射する。ロッドインテグレータ１１５へ入射した光
は、ロッドインテグレータ１１５の側面を複数回反射す
ることによって平均化され、出射端面では面内でほぼ均
一な光強度分布になる。

【００２３】ロッドインテグレータ１１５の出射端面か
ら出射した光は、入射端面への入射光と同様にＦ１＝１
で出射し、リレーレンズ１１６、折り返しミラー１１
８、フィールドレンズ１１９を介してＴＩＲプリズム１
２０へ入射する。ＴＩＲプリズム１２０への入射光はＴ
ＩＲプリズム１２０内部で反射され、ＤＭＤ１２１へ照
射されると、ＤＭＤ１２１はデジタル画像情報により画
像情報を光束に与えて強度変調光を出射する。このとき
ＤＭＤ１２１へ向う光はＦ＝３が最適値として選ばれて
いる。ＤＭＤ１２１が出射した画像情報光は、ＴＩＲプ
リズム１２０を再び透過して投影レンズ１２２からスク
リーン１２３へと投影される。

【００２４】以上の画像表示装置では、ロッドインテグ
レータ１１５の入射端面への入射光束のＦ値とＤＭＤ１
２１の反射面への入射光束のＦ値とによって、ロッドイ
ンテグレータ１１５の入射端面・出射端面とＤＭＤ１２
１の反射面とのサイズ比が決定される。

【００２５】図２６はロッドインテグレータおよびＤＭ
Ｄの関係を説明するための図である。図２５と同一また
は相当する構成については同一の符号を付してあり、折
り返しミラー１１８、フィールドレンズ１１９、ＴＩＲ
プリズム１２０などは図示を省略するとともに、フィー
ルドレンズ１１９の特性はリレーレンズ１１６に含めて
図示している。本来はＤＭＤへの入射光はＤＭＤ光軸に
対して２０°の方向から入射するが、以下ではＤＭＤへ
の入射条件のみを論じるので、入射主光線をＤＭＤへ垂
直に入射した場合の図も便宜的に用いることにする。

【００２６】図２６において、ｗはロッドインテグレー
タ１１５の入射端面および出射端面の１辺長、ａはロッ
ドインテグレータ１１５からリレーレンズ１１６までの
光軸１２４の長さ、ｂはリレーレンズ１１６からＤＭＤ
１２１までの光軸１２４の長さ、ＷはＤＭＤ１２１の反
射面の１辺長である。

【００２７】また、θ１はロッドインテグレータ１１５
の出射端面からの光束が光軸１２４となす開き角、θ２
はＤＭＤ１２１の反射面へ入射する光束が光軸１２４と
なす開き角である。一般に、角度θ１，θ２がさほど大
きくない場合には、ｗ／Ｗ＝ａ／ｂ＝θ２／θ１＝Ｆ１
／Ｆ２の関係式が近似的に成り立つ。

【００２８】カラーホイール１１４を使用するためにθ
１＝３０°（Ｆ＝１）としてあり、また傾斜角±１０°
で傾斜制御されるＤＭＤ１２１の使用条件からθ２＝１
０°（Ｆ２＝３）としているので、ｗ／Ｗ＝ａ／ｂ＝Ｆ
１／Ｆ２＝１／３の関係式が得られる。つまり、図２６
の光学系では、リレーレンズ１１６を媒介して、１辺長
ｗのロッドインテグレータ１１５からの光が１辺長Ｗの
ＤＭＤ１２１へ倍率Ｗ／ｗ＝３で光が照射されている。
このように、ＤＭＤ１２１の反射面サイズと角度θ１，
θ２とが決定されると、ロッドインテグレータ１１５の
出射端面（入射端面）サイズも自動的に決定される。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】従来の集光光学系シス
テムは以上のように構成されているので、傾斜角によっ
てＤＭＤへの入射光束のＦ値が制約されて、ロッドイン
テグレータの入射端面を大きくして損失を軽減すること
ができず、光学系の明るさが制約されてしまうという課
題があった。

【００３０】上の課題について具体的に説明する。図２
５の画像表示装置に適用した集光光学系システムでは、
できる限り点光源を目指した発光体１１１から全方向へ
出射された光をパラボラリフレクタ１１２と集光レンズ
１１３とによってＦ１＝１（光軸１２４とのなす開き角
が３０°）の光線を変換してロッドインテグレータ１１
５の入射面上へ集光している。図２７（ｂ）に示すよう
に、このときのロッドインテグレータ１１５の入射面１
１５Ａへの集光分布１２５は光軸１２４に対して回転対
象体となっている。

【００３１】ここで、もしランプ光源の大きさが無限小
であれば、ロッドインテグレータ１１５上での集光面積
もゼロになり、全ての光がロッドインテグレータ１１５
内に取り込まれる。しかしながら、実際には、発光体１
１１は有限の大きさを持っており、全方向へ出射された
光を開き角３０°まで縮めることは、リレーレンズと同
様の原理によって、ランプ光源の大きさが拡大投影され
てロッドインテグレータ１１５の入射面上に投影像とし
て照射される。

【００３２】このランプ光源の投影像１２５Ａは、ロッ
ドインテグレータ１１５の入射面１１５Ａよりも大きく
（図２７（ｃ））、ランプ光源からの全ての光が入射面
１１５Ａへ取り込まれるわけではなく、一部の光はケラ
レて無駄になっており、全体の光利用効率の低下につが
っている。

【００３３】この光のケラレを減少させるためにロッド
インテグレータ１１５の入射端面を大きくしようとする
と、前述したように、集光レンズ１１３からの光のＦ値
（Ｆ１＝１）と、ＤＭＤ１２１への光のＦ値（Ｆ２＝
３）とが定まっているため、倍率Ｗ／ｗ＝３の関係を満
たすようにＤＭＤ１２１のサイズを大きくしなければな
らず、コストアップにつながってしまう。

【００３４】また、従来の画像表示装置は、広い角度範
囲の光まで投影レンズで拾うために、ＤＭＤやＴＩＲプ
リズムで生じる正反射成分の角度が迷光として一部含ま
れてしまい、コントラストが悪化してしまうという課題
があった。

【００３５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、傾斜角によるＤＭＤへの入射
光束のＦ値の制約を受けることなく、ロッドインテグレ
ータの入射端面を大きくして損失を軽減し、光学系の明
るさを改善することができるＤＭＤ用の画像表示装置を
構成することを目的とする。

【００３６】また、この発明は、正反射成分による迷光
を減少し、コントラストを改善することが可能な画像表
示装置を構成することを目的とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像表示
装置は、投影光学系システムは、反射型光空間変調素子
の反射面における位置情報を、ＯＮ状態のマイクロミラ
ーで反射した光線と反射型光空間変調素子の光軸とのな
す広がり角情報に変換したフーリエ変換面を作り出す入
射側レンズ群と、フーリエ変換面の近傍に配置され、Ｏ
Ｎ状態のマイクロミラーからの反射光以外の光線を広が
り角情報にしたがって遮蔽除去する第１の変形絞りと、
第１の変形絞りを透過した光をスクリーンへ出射する出
射側レンズ群とを備えるようにしたものである。

【００３８】この発明に係る画像表示装置は、集光光学
系システムは、ランプ光源から発した光を第１のＦ値の
光束として集光する集光レンズと、第１のＦ値の光束を
その出射端面で均一な強度分布にして出射する光強度分
布均一化素子と、第１のＦ値の光束を第２のＦ値の光束
として反射型光空間変調素子へリレーするリレー系とを
備え、リレー系は、光強度分布均一化素子からの光線の
出射端面における位置情報を、光強度分布均一化素子の
光軸と光線とがなす広がり角情報に変換したフーリエ変
換面を作り出す第１レンズ群と、フーリエ変換面の近傍
に配置され、ＯＮ状態のマイクロミラーにおいて干渉成
分となる部分光束を広がり角情報にしたがって遮蔽除去
する第２の変形絞りと、第２の変形絞りを透過した光線
を受光して、反射型光空間変調素子へ第２のＦ値の光束
を入射する第２レンズ群とから構成されるようにしたも
のである。

【００３９】この発明に係る画像表示装置は、集光光学
系システムは、ランプ光源から発した光を第１のＦ値の
光束として集光する集光レンズと、第１のＦ値の光束を
その出射端面で均一な強度分布にして出射する光強度分
布均一化素子と、第１のＦ値の光束を第２のＦ値の光束
として反射型光空間変調素子へリレーするリレー系とを
備えるとともに、集光レンズの光軸と直交する第１の座
標軸方向の幅を反射型光空間変調素子の傾斜角で決まる
Ｆ値を基に設定し、集光レンズの光軸および第１の座標
軸とそれぞれ直交する第２の座標軸方向の光の幅を第１
の座標軸方向の光の幅よりも大きくして出射する光変換
手段をランプ光源と集光レンズとの間に備え、リレー系
は、反射型光空間変調素子の回転軸と第２の座標軸方向
とを平行にして光束をリレーするようにしたものであ
る。

【００４０】この発明に係る画像表示装置は、光変換手
段は、集光レンズの光軸と一致する光軸を備え、第１の
座標軸方向にのみレンズ作用を有するシリンドリカルレ
ンズ群とするようにしたものである。

【００４１】この発明に係る画像表示装置は、光変換手
段は、第１の座標軸方向においてのみ、集光レンズの光
軸に対して斜めに出射されたランプ光源からの光を集光
レンズの光軸と平行な方向へ屈折するプリズムとするよ
うにしたものである。

【００４２】この発明に係る画像表示装置は、ランプ光
源は、光を発する発光体および発光体を焦点に備えたパ
ラボラリフレクタから構成され、光変換手段は、パラボ
ラリフレクタの開口に設けられた開口板とするようにし
たものである。

【００４３】この発明に係る画像表示装置は、ＯＮ状態
におけるマイクロミラーの反射光線束の光軸方向を角度
空間の原点とするとともに、ＯＦＦ状態におけるマイク
ロミラーの反射光線束の光軸方向をθｘ方向とし、θｘ
方向と直交する方向をθｙ方向と定めるときに、第１の
変形絞りは、ＯＮ状態の光軸からθｘ方向に角度θｃ以
上の角度を持った光線を遮蔽除去する略Ｄ字型の開口を
有するようにしたものである。

【００４４】この発明に係る画像表示装置は、マイクロ
ミラーのＯＮ状態とＯＦＦ状態とのスイッチング角度を
±θＤＭＤとするとともに、第１の変形絞りによって透
過が許容される角度をθｐとしたときに、第１の変形絞
りは、０．５θＤＭＤ≦θｃ≦θｐを満たす開口を有す
るようにしたものである。

【００４５】この発明に係る画像表示装置は、第１の変
形絞りは、θｃ≒θＤＭＤを満たす開口を有するように
したものである。

【００４６】この発明に係る画像表示装置は、ＯＮ状態
におけるマイクロミラーの反射光線束の光軸方向を角度
空間の原点とするとともに、ＯＦＦ状態におけるマイク
ロミラーの反射光線束の光軸方向をθｘ方向とし、θｘ
方向と直交する方向をθｙ方向と定めるときに、第１の
変形絞りは、ＯＮ状態の光軸から±θｘ方向に角度±θ
ｃ’以上の角度を持つ光線を遮蔽除去する略長円型の開
口を有するようにしたものである。

【００４７】この発明に係る画像表示装置は、反射型光
空間変調素子面のマイクロミラーのＯＮ状態とＯＦＦ状
態のスイッチング角が±θＤＭＤであるとし、第１の変
形絞りによって透過が許容される角度をθｐとしたとき
に、第１の変形絞りは、０．５θＤＭＤ≦θｃ’≦θｐ
を満たす開口を有するようにしたものである。

【００４８】この発明に係る画像表示装置は、第１の変
形絞りは、θｃ’≒θＤＭＤを満たす開口を有するよう
にしたものである。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による集
光光学系システムを用いた画像表示装置の構成を示す図
である。図１において、１は光を発するほぼ点光源の発
光体（集光光学系システム、ランプ光源）、２は発光体
１を焦点に備える回転放物面形状のパラボラリフレクタ
（集光光学系システム、ランプ光源）であり、発光体
１，パラボラリフレクタ２からランプ光源が構成されて
いる。なお、集光光学系システムのランプ光源は、楕円
リフレクタを用いて点光源を直接点光源に変換するタイ
プであっても良い。３はパラボラリフレクタ２が反射し
た光を集光する集光レンズ（集光光学系システム）、４
は集光レンズ３からの光を３原色に色分離するカラーホ
イールである。以下では、１枚のカラーホイールを用い
てＲＧＢ３原色を時分割で照射し、３原色による色空間
を再現できる単板方式で説明を進めるが、ＲＧＢ３原色
をそれぞれ独立にＤＭＤへ照射する３板方式の場合もあ
る。

【００５０】５はカラーホイール４からの光を入射端面
で受け、輝度分布を均一化した光を出射端面から出射す
る４角柱形状のロッドインテグレータ（集光光学系シス
テム、光強度分布均一化素子）、６はロッドインテグレ
ータ５からの光を平行化する第１レンズ群（集光光学系
システム、リレー系、図１では単レンズで図示）、７は
ロッドインテグレータ５からの出射光束を整形する変形
絞り（集光光学系システム、リレー系、第２の変形絞
り）、８は光路を折り曲げる折り返しミラー、９は入射
光束中の各点の主光線方向をそろえる第２レンズ群（集
光光学系システム、リレー系、図１では単レンズで図
示）である。第１レンズ群６，変形絞り７，第２レンズ
群９は、この実施の形態１を特徴付ける構成要素であ
り、後述する非対称光束を生成する。また、光強度分布
均一化素子は、ロッドインテグレータ５に限定されるも
のではなく、ライトパイプやフライアイレンズを代わり
に用いて光強度分布を均一化することもできる。

【００５１】１０はＴＩＲプリズムであり、投影光学系
システムの入射部によって入射光束がケラレるのを防止
するため、入射光束のみ全反射し、出射光束は直進させ
てそのまま通過させることで集光光学系システムと投影
光学系システムとを光学的に分離する働きをしている。
なお、ＴＩＲプリズム１０は、本発明に必須の構成要素
ではなく、ＴＩＲプリズム１０を用いずに画像表示装置
を構成することもできる。１１は傾斜角±１０°で傾斜
制御される多数のマイクロミラーによって空間的に光を
強度変調するＤＭＤ（反射型光空間変調素子）、１２は
ＤＭＤ１１の強度変調光を結像させる投影レンズ（投影
光学系システム）、１２Ａは投影レンズ１２内の第１レ
ンズ群によるフーリエ変換面（投影光学系システム）、
１２Ｂは投影レンズ１２内の変形絞り（投影光学系シス
テム、第１の変形絞り）、１３は投影レンズ１２が結像
した光を背面から受光して画像を表示する背面投影型の
スクリーン、１４は画像表示装置の各構成要素が共有す
る光軸である。

【００５２】次に動作について説明する。パラボラリフ
レクタ２の焦点には、アーク長が短く点光源に近い発光
体１が設置されているので、発光体１が発した光はパラ
ボラリフレクタ２によって反射されて概ね平行光として
出射する。集光レンズ３は、パラボラリフレクタ２から
の平行光をＦ１＝１（光軸１４とのなす広がり角θ１＝
３０°）の円錐形の光束として焦点に集光する。カラー
ホイール４を利用する場合には集光径を小さくする必要
があるため、Ｆ１＝１（第１のＦ値）が最適なＦ値とし
て一般的に選ばれる。

【００５３】集光レンズ３の焦点にはロッドインテグレ
ータ５の入射端面が設置してあり、カラーホイール４に
よって指定した色のみが選択された光は、矩形形状の入
射端面からロッドインテグレータ５へ入射する。この実
施の形態１では、ＤＭＤ１１の反射面サイズＷに対し
て、ロッドインテグレータ５の入射端面（出射端面）サ
イズｗをＷ／２に設定して倍率Ｗ／ｗ＝２にしてある。
従来と比較して、ロッドインテグレータ５の入射端面サ
イズを大きく設定しているので、集光レンズ３からの受
光効率が改善されることになる。

【００５４】ロッドインテグレータ５へ入射した光は、
ロッドインテグレータ５の壁面を複数回反射することに
よって平均化され、出射端面では面内でほぼ均一な光強
度分布になる。ロッドインテグレータ５の出射端面から
出射した光は、入射端面への入射光と同様にＦ１＝１で
出射し、第１レンズ群６，変形絞り７，折り返しミラー
８，第２レンズ群９を介して非対称光束に変換され、Ｔ
ＩＲプリズム１０へ入射する。

【００５５】ＴＩＲプリズム１０へ入射した非対称光束
はＴＩＲプリズム１０内部で反射され、ＤＭＤ１１を照
射する。ＤＭＤ１１は、デジタル画像情報により非対称
光束に画像情報を与えた強度変調光を出射する。ＤＭＤ
１１より出射した強度変調光は、ＴＩＲプリズム１０を
再び透過して投影レンズ１２からスクリーン１３へと投
影される。

【００５６】さて、従来（Ｗ／ｗ＝３）と比較して受光
効率を改善するために、この実施の形態１では倍率Ｗ／
ｗ＝２に設定しているので、ｗ／Ｗ＝θ２／θ１＝Ｆ１
／Ｆ２の関係から、ＤＭＤ１１を照射する光のＦ値はＦ
２＝２（第２のＦ値、広がり角θ２＝１５°）となって
いる。Ｆ２＝２の場合には、従来の構成によると、次に
示すような問題が発生する。

【００５７】図２はＦ２＝２の円錐形の光束がＯＮ状態
のマイクロミラーへ入射する状態を表す図である。図２
において、１５は水平に設置したＤＭＤ反射面、ｎはＤ
ＭＤ反射面１５の法線、１６はＤＭＤのマイクロミラ
ー、ｎＡはマイクロミラー１６の法線である。マイクロ
ミラー１６はＯＮ状態に傾斜制御されており、ＤＭＤ反
射面１５と＋１０°の傾斜角をなしており、このとき法
線ｎＡと法線ｎとはθ＝１０°の角度をなしている。

【００５８】１７はマイクロミラー１６の中心へ入射す
る入射主光線、１８は入射主光線１７を中心としたＦ２
＝２（広がり角１５°，立体角）の入射光束、１８Ａ，
１８Ｂはそれぞれ入射光束１８に含まれる入射光線、１
９はマイクロミラー１６で入射主光線１７が反射された
出射主光線、２０は出射主光線１９を中心としたＦ２＝
２の出射光束、２０Ａ，２０Ｂはそれぞれ出射光束２０
に含まれる出射光線である。

【００５９】入射光束１８，出射光束２０は、マイクロ
ミラー１６から観測したときの入射側、出射側の光の広
がり方の様子をそれぞれ表している。入射光線１８Ａは
出射主光線１９に最も近く、入射光線１８Ｂは出射主光
線１９に最も遠くなっている。また、出射光線２０Ａは
入射主光線１７に最も近く、出射光線２０Ｂは入射主光
線１７に最も遠くなっている。

【００６０】つまり、入射光線１８Ａ，１８Ｂはそれぞ
れ最も外側の入射光束中の光線であり、入射主光線１７
と角度θ２＝１５°をなしてマイクロミラー１６へ入射
し、マイクロミラー１６で反射されてそれぞれ出射光線
２０Ａ，２０Ｂになる。

【００６１】２１は入射光束１８と出射光束２０との干
渉成分、２２Ａは入射主光線１７と直交する平面、２２
Ｂは出射主光線１９と直交する平面であり、平面２２Ａ
で切断した入射光束１８、平面２２Ｂで切断した出射光
束２０の断面をともに図２（ｂ）に示している。図２
（ｂ）では、便宜的に入射主光線１７、出射主光線１９
を平行とみなしている。比較のために、図１２（ｂ）を
図２（ｃ）に再掲する。

【００６２】傾斜角±１０°で傾斜制御されるマイクロ
ミラー１６において、入射主光線１７は法線ｎＡと角度
θ＝１０°をなしており、反射の法則により、出射主光
線１９は法線ｎＡと角度θ＝１０°をなすので、入射主
光線１７と出射主光線１９とは２０°の角度をなしてい
る。このような場合に、広がり角θ２＝１５°の入射光
束１８がマイクロミラー１６へ入射すると、入射光束１
８と出射光束２０との間で干渉成分２１（図２の斜線部
分）が発生する。

【００６３】図２（ｂ）と図２（ｃ）とを比較すると、
広がり角θ２＝１５°にした図２（ｂ）の方が、広がり
角を１０°にした従来の図２（ｃ）よりも光束の断面積
が大きくなって光利用の照明効率を向上できるが、干渉
成分２１が発生してしまうため、Ｆ２＝３より小さなＦ
値の入射光束はＤＭＤへ入射できないものと考えていた
のが従来の設計基準であった。

【００６４】この干渉成分２１の発生を回避するように
光学系の設計を制約しなければならないという考え方が
従来の基本設計であり、この考え方に立脚して構成した
光学系では、ＤＭＤの傾斜角によって決まるＦ値が制約
されて、画像表示装置の明るさを改善することができな
い。

【００６５】これに対して、この実施の形態１では、従
来の基本設計に全く則らず、Ｆ値がＦ２＝２の光束をＤ
ＭＤへ入射するようにして光学系の明るさを改善してい
る。このときに、Ｆ２＝２の入射光束から干渉成分２１
を除去した非対称光束を生成するために、第１レンズ群
６、変形絞り７、第２レンズ群９をリレー系として設け
ている。以下、第１レンズ群６、変形絞り７、第２レン
ズ群９の具体的な動作について詳述する。

【００６６】図３は第１レンズ群６および第２レンズ群
９の働きを説明するための図である。図１と同一または
相当する構成については同一の符号を付してあり、説明
の便宜上、折り返しミラー８やＴＩＲプリズム１０の図
示を省略して、ＤＭＤ１１の反射面に対して入射主光線
を垂直に入射している。

【００６７】図３において、２３はロッドインテグレー
タ５の出射端面上の３点Ａ，Ｂ，Ｃからそれぞれ出射し
たＦ＝１の各光束である。ここでは点Ａ，Ｂ，Ｃからの
光束２３を代表として考える。点Ａから出射する光束２
３（１点破線）、点Ｂから出射する光束２３（実線）、
点Ｃから出射する光束２３（破線）はいずれもＦ１＝１
でロッドインテグレータ５の出射端面から出射してい
る。

【００６８】各光束２３の主光線には○印をそれぞれ付
しており、○印の各主光線とθ１＝３０°の広がり角を
なして出射する互いに平行な各光線には×印、△印をそ
れぞれ付してある。このうち×印の光線とその近傍の光
線が図２の干渉成分２１になるものとする。

【００６９】ロッドインテグレータ５の出射端面上の点
Ａ〜Ｃから広がり角θ１＝３０°でそれぞれ出射した各
光束２３は、第１レンズ群６へ入射する。第１レンズ群
６は、各光束２３に含まれる光線を全て平行化するよう
に作用するので、各点Ａ〜Ｃから出射した×印、○印、
△印の各光線は、光軸１４と直交するフーリエ変換面７
Ａ上の点Ｄ，Ｅ，Ｆにそれぞれ集められる。

【００７０】すなわち、第１レンズ群６は、ロッドイン
テグレータ５の出射端面の位置情報を広がり角情報に２
次元フーリエ変換している。したがって、フーリエ変換
面７Ａ上の各点Ｄ〜Ｆでは、広がり角θ１が等しい光線
は全て同一の１点に集光され、×印の光線、○印の光
線、△印の光線は、点Ｄ，Ｅ，Ｆにそれぞれ集まる。

【００７１】点Ｄ〜Ｆを透過した各光線は第２レンズ群
９へ入射する。第２レンズ群９は、ＤＭＤ１１反射面の
各点Ｇ，Ｈ，ＩへＦ２＝２の光束を入射する働きをして
いる。各点Ｇ〜Ｉへ入射する光束では、○印を付した各
主光線に対して、×印の光線と△印の光線とは広がり角
θ２＝１５°をなしている。

【００７２】図４はロッドインテグレータからの出射光
束、変形絞りおよび非対称光束の断面形状を示す図であ
る。図４（ａ）はロッドインテグレータから出射したＦ
＝１の出射光束２３の断面形状、図４（ｂ）は変形絞り
７の断面形状、図４（ｃ）はＤＭＤ１１へ入射する非対
称光束の断面形状である。図１，３と同一または相当す
る構成については、同一の符号を付してある。ＤＭＤお
よびＴＩＲプリズムの特性から、変形絞りの断面形状は
図４に示されるように、わずかに湾曲するＤ字形が最適
となる。

【００７３】図４において、７Ｚは変形絞り７に設けら
れた遮蔽部であり、干渉成分を発生させる光線を遮蔽除
去する。遮蔽部７Ｚ以外の部分は変形絞り７のＤ字形開
口である。２４は変形絞り７によって形成された非対称
光束、２４Ｚは変形絞り７の遮蔽部７Ｚによって遮蔽除
去された部分光束であり、部分光束２４Ｚが図２の干渉
成分２１を発生させる。

【００７４】図５は変形絞り９の働きを説明するための
図である。図１，図３と同一または相当する構成につい
ては同一の符号を付してある。図５では、第１群レンズ
６と第２群レンズ９からなる図３の光学系において、図
４（ｂ）の変形絞り７を光軸１４に開口を直交させてフ
ーリエ変換面７Ａの近傍に設置している。

【００７５】フーリエ変換面７Ａに設置された変形絞り
７は、干渉成分２１に含まれる×印の光線とその近傍の
光線（干渉成分２１を発生する部分光束２４Ｚ）を遮蔽
部７Ｚによって一括して遮蔽除去する。したがって、図
５では、○印の主光線と２０°の角度をなす□印の光線
（広がり角２０°）と、○印の主光線と３０°の角度を
なす△印の光線および○印の主光線が、変形絞り７の開
口を通過して第２レンズ群９へ入射する。以上では、変
形絞りが明らかな開口を有するように説明したが、円形
部分は入射側で制限されている場合、図４の遮蔽部７Ｚ
のみで同等の作用を得ることができる。

【００７６】第２レンズ群９は、ＤＭＤ１１の点Ｇ〜Ｉ
を照射する。点Ｇ〜Ｉへは、破線の光線、実線の光線、
一点破線の光線がそれぞれ集光され、×印を付した光線
は変形絞り７によって遮蔽除去されているので、点Ｇ〜
Ｈへ入射する○印の主光線に対して広がり角１５°の△
印の光線、広がり角２０°の□印の光線を含んだ各非対
称光束２４がＤＭＤ１１へ入射する。以上のように、第
１レンズ群６，変形絞り７，第２レンズ群９によって非
対称光束２４を作り出している。

【００７７】図６は非対称光束がＯＮ状態のマイクロミ
ラーへ入射する状態を表す図である。図２と同一または
相当する構成については同一の符号を付してある。ここ
でのリレー系は従来と同様の構成であっても良い。ＤＭ
Ｄのマイクロミラー１６へ入射する非対称入射光束１８
Ｚは、入射光線１８Ｂや入射光線１８Ｃを含んでいる。
入射光線１８Ｂは図３，図５の△印を付した光線に相当
する。また、入射光線１８Ｃは変形絞り７の遮蔽部７Ｚ
によって遮蔽除去された図２の干渉成分２１と接する光
線であり、図５の□印を付した光線に相当し、マイクロ
ミラー１６の反射によって出射光線２０Ｃになる。

【００７８】非対称光束１８Ｚは、図６（ｂ）に示した
従来の光束１０７，１０８と比較して、ＤＭＤ１１のマ
イクロミラー１６をより多く照明できるようになってお
り、かつ、入射主光線１７に対して非対称な断面形状を
有しているので、非対称出射光束２０Ｚと干渉すること
なくマイクロミラー１６によって反射される。図６
（ｂ）の斜線を施した部分がこの実施の形態１の効果で
あり、照明効率の改善結果に相当する。

【００７９】なお、遮蔽部７Ｚの形状は、ＤＭＤ１１へ
入射する光束のＦ値や入射角に応じて、干渉成分２１が
発生しないように設計する。

【００８０】上述した非対称光学系の適用によって、光
学系の明るさを改善できるようになる。ところで、従来
の光学系と比較して、非対称光学系では照射する角度範
囲が特に広く、その角度範囲の広い光線を全て拾うため
にＦ値の小さい投影レンズを用いている。このように広
い角度範囲の光まで投影レンズで拾うと、正反射成分の
角度が一部含まれて（ＯＮ以外の光線、つまり迷光が投
影レンズの絞り内に入り込む）コントラストが悪化し、
白黒のはっきりしないボケた画像がスクリーンに表示さ
れてしまうことになる。

【００８１】まず、コントラスト悪化の第１の原因につ
いて説明する。図７は非対称光学系におけるコントラス
ト悪化の第１の原因を説明するための図である。図７に
示すように、コントラストを悪化させる迷光は、ＴＩＲ
プリズム１０のＤＭＤ対抗面１０Ａからの反射光Ｃ１，
ＤＭＤチップ１１のカバーガラス１１Ａからの反射光Ｃ
２，Ｃ３に起因している。反射防止膜のない状態で約４
％の反射率があり、例え反射防止膜を施しても照明光の
スペクトルは白色と大変広く、その入射角度範囲も広い
ために、せいぜい０．５〜１％程度しか反射率を抑えら
れず、迷光を発生させる原因となる。

【００８２】また、コントラスト悪化の第２の原因とし
て、ＤＭＤ１１の表面からの散乱光がある。図８，図９
は非対称光学系におけるコントラスト悪化の第２の原因
を説明するための図である。ＤＭＤ１１に対する照明光
線束は図８の矢印のようになっている。つまり、ＤＭＤ
１１のチップ基板に対する法線をｎとすると、法線ｎか
ら−２０°の方向が照射光線束の光軸Ｚであり、光軸Ｚ
の周りに約±１５°の角度範囲内から光線が入射してい
る。ここで、光軸Ｚの傾き角−２０°は、ＤＭＤ１１の
マイクロミラー１１Ｂのスイッチング角度を±１０°と
して、マイクロミラー１１ＢがＯＮ状態の傾き角−１０
°のときにその反射光が垂直方向へ向かう角度である。
約±１５°という照射光線束の角度の値は、Ｆ値２．０
の投影レンズに対応している。

【００８３】ここで、全てのマイクロミラー１１Ｂが＋
１０°方向に傾いてＯＦＦ状態となっている場合を考え
る。図２のような照明光に対する反射光Ｃｏｆｆの大部
分はＯＦＦ状態の反射方向である＋４０°方向を中心と
して±１５°の範囲内に収まる。

【００８４】しかしながら、図９に示すように、散乱ま
たは回折によってそれ以外の角度へ偏向される光線Ｃｘ
も少なからず存在し、特にＤＭＤ１１のチップ基板に対
して正反射する方向へ偏向される成分が多い。この原因
としてマイクロミラー１１Ｂの底面で反射する成分や、
マイクロミラー１１Ｂの中央部に存在する支柱からの反
射成分が考えられるが、この発明ではその起源を問わな
い。

【００８５】とにかく、ＤＭＤ１１のチップ基板に対し
て正反射する光線のうち、法線ｎから−１５°以内で入
射する光線がある場合に、その正反射方向はＦ／２．０
の投影レンズの絞り（図９中の符号Ｒで示した斜線範
囲）を通過してしまい、迷光となる。これがコントラス
ト悪化の第２の原因である。図１０は図８，図９の法線
ｎに対して−１０°の方向からＤＭＤ１１へ入射する光
線の反射の行方を示す図である。正反射光Ｃｒは＋１０
°方向であり、Ｆ／１．７の投影レンズの見込み角度範
囲Ｒ内に入ってしまう。

【００８６】上述した２つの起源による正反射成分が存
在するために、投影レンズの見込み角度範囲Ｒへ入り込
む迷光の角度分布は一様ではなく、法線ｎから＋角度の
大きい領域に多い。図１１は投影レンズの見込み角度範
囲Ｒへ入り込む迷光の光量分布の一例を示す図である。
図１１（ａ）の濃淡の濃い部分は光の強度の強い領域を
表しており、リレー系のフーリエ変換面に設置された変
形絞り７による光線のケラレは図１１中には図示してい
ない。

【００８７】ＤＬＰでは、放物面のリフレクタをもつ高
圧水銀ランプを使うことが一般的である。この場合、角
度に対する強度分布は中心の０°近傍の光強度が弱く、
その周囲、例えば３°近傍にピーク強度を持つドーナツ
型の角度分布を持つことが多い（図１１（ｂ）の断面Ａ
Ａ’の強度分布参照）。図１２はドーナツ型の角度分布
の光を照明したＯＮ状態のマイクロミラー１１Ｂによる
反射光の角度分布を模式的に示す図であり、符号ＬＥＮ
で示す１５°の真円はＦ／２．０の投影レンズを表して
いる。図１２中の斜線部ＤＥＬは、正反射方向にも光強
度分布を持つので、これが投影レンズの入射瞳内に入り
込んでしまう角度領域を表している。

【００８８】そこで、この斜線部ＤＥＬの角度領域の光
線を防ぐような変形絞り１２Ｂを図１の投影レンズ１２
内に設ければ、正反射による迷光を減ずることができ、
より明暗のはっきりした高いコントラストのある画像を
表示することができる。図１３は投影レンズ１２内に設
けた変形絞り１２Ｂの一例を示す図である。図１と同一
符号は相当する構成である。変形絞り１２Ｂは、ＴＩＲ
プリズム側に設けられた投影レンズ１２内の入射側レン
ズ群によって作り出されるフーリエ変換面１２Ａ（ＤＭ
Ｄ１１の反射面における位置情報を、ＯＮ状態のマイク
ロミラー１１Ｂで反射した光線とＤＭＤ１１の光軸との
なす広がり角情報に変換した面）の位置に設置される。
変形絞り１２Ｂを透過した光は、スクリーン１３側に投
影レンズ１２内の出射側レンズ群を透過して、スクリー
ン１３へ投影される。なお、図１３では直線状に変形絞
り１２Ｂの右側を削っているが、必ずしも直線状でなく
ても良い。

【００８９】変形絞り１２Ｂで削り取る角度領域が増え
れば、それだけ正反射による迷光成分を取り除くことに
なりコントラストは上昇するが、過剰に削り取ると、逆
にＯＮ光の明るさまでもが減少してしまう。そこで、明
るさの減少が許容できる範囲で正反射による迷光成分を
取り除くように変形絞り１２Ｂの形状を決定するのが良
い。

【００９０】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、ＤＭＤ１１の反射面における位置情報を、ＯＮ状態
のマイクロミラー１１Ｂで反射した光線とＤＭＤ１１の
光軸とのなす広がり角情報に変換したフーリエ変換面１
２Ａを作り出す入射側レンズ群と、フーリエ変換面１２
Ａの近傍に配置され、ＯＮ状態のマイクロミラー１１Ｂ
からの反射光以外の光線を広がり角情報にしたがって遮
蔽除去する変形絞り１２Ｂと、変形絞り１２Ｂを透過し
た光をスクリーン１３へ出射する出射側レンズ群とを投
影レンズが備えるようにしたので、正反射成分による迷
光を減ずることができ、より明暗のはっきりした高いコ
ントラストのある画像を表示できるという効果が得られ
る。

【００９１】また、この実施の形態１によれば、Ｆ１＝
１の光束を受光するロッドインテグレータ５の入射端面
サイズｗをＤＭＤ１１の反射面サイズＷの１／２倍に設
定するとともに、ロッドインテグレータ５の出射光束の
位置情報を第１レンズ群６によって広がり角情報にフー
リエ変換し、干渉成分２１を発生させる部分光束２４Ｚ
をＤ字形開口の変形絞り７によって一括して遮蔽除去
し、変形絞り７の出射光線から第２レンズ群９によって
非対称光束２４を生成してＤＭＤ１１へ照射するように
したので、ＤＭＤ１１の傾斜角によって入射光束のＦ値
を制約されることなく、光学系の明るさを改善すること
ができるという効果が得られる。

【００９２】実施の形態２．実施の形態１では、干渉成
分となる光線を遮蔽除去した非対称光束を用いた例につ
いて説明したが、この実施の形態２では、楕円断面形状
を有する光束について説明する。

【００９３】図１４はこの発明の実施の形態２による集
光光学系システムを用いた画像表示装置の構成を示す図
である。図１４では、光軸１４の方向にｚ軸、ｚ軸と垂
直にｘ軸（第１の座標軸）とｙ軸（第２の座標軸）とを
それぞれ設定しており、図１４（ａ）はｘ−ｚ面におけ
る断面図、図１４（ｂ）はｙ−ｚ面における断面図であ
る。図１と同一または相当する構成については同一の符
号を付してある。

【００９４】図１４において、２５，２６はランプ光源
と集光レンズ３との間にそれぞれ設けられたシリンドリ
カルレンズ（集光光学系システム、光変換手段、シリン
ドリカルレンズ群）である。シリンドリカルレンズ２
５，２６は、ｘ軸方向にのみレンズ作用を有しており、
シリンドリカルレンズ２５は正レンズ、シリンドリカル
レンズ２６は負レンズとして働く。図１４（ａ）のｘ軸
方向において、ランプ光源からの平行光は、シリンドリ
カルレンズ２５，２６を介して幅Ａｘの平行光に変換さ
れる。

【００９５】一方、図１４（ｂ）のｙ軸方向では、シリ
ンドリカルレンズ２５，２６はレンズ作用を有さないた
め、パラボラリフレクタ２からの幅Ａｙの平行光は、シ
リンドリカルレンズ２５，２６をそのまま平行に透過す
る。

【００９６】このときに、Ａｘ：Ａｙ＝２：３の比率に
なるように、シリンドリカルレンズ２５，２６のレンズ
作用を設計しておくと、集光レンズ３を透過した幅Ａ
ｘ，Ａｙの平行光は、ｘ軸方向の広がり角２０°、ｙ軸
方向の広がり角３０°で集光される。

【００９７】このように、ロッドインテグレータ５の入
射端面側において、直交する２つのｘ、ｙ軸方向で異な
る角度分布の光束を生成することにより、楕円状の角度
分布を有する入射光束を生成するようにしている。

【００９８】ロッドインテグレータ５の出射端面の縦
軸、横軸方向のサイズをそれぞれＷｘ／２，Ｗｙ／２
（Ｗｘ，ＷｙはＤＭＤ１１の縦軸、横軸方向の反射面サ
イズ）とすると、ｘ、ｙ軸方向にそれぞれ光軸と広がり
角２０°、３０°をなした光束がロッドインテグレータ
５から出射し、ｘ，ｙ軸方向に１０°，１５°の角度分
布をそれぞれ有する光束がＤＭＤ１１へ入射する。この
ときのＤＭＤ１１への光束は、ｙ軸方向に３の長軸、ｘ
軸方向に２の短軸をそれぞれ有する図１４（ｃ）の楕円
断面形状の入射光束２７となる。

【００９９】実施の形態１と同様に、ＤＭＤ１１のマイ
クロミラーによって入射光束２７を反射した出射光束２
８の主光線をＤＭＤ１１の反射面の法線方向へ出射し、
この法線方向に対して光束２７の主光線を２０°の角度
をなして、かつマイクロミラーの回転軸と入射光束２
７、出射光束２８の長軸（ｙ軸）の関係は平行になるよ
うにしてマイクロミラーへ入射すると、図１４（ｃ）に
示すように、入射光束２７と出射光束２８との間に干渉
成分を生じないようにすることができ、真円断面形状の
従来の光束１０７，１０８と比較して、入射光束２７，
出射光束２８の断面積の方が大きくなっているので、照
明効率を改善することができるという効果が得られる。

【０１００】なお、入射光束２７、出射光束２８の楕円
断面形状は、投影レンズ９の受光能力２９に合わせて決
定する。また、シリンドリカルレンズ２５，２６の個数
は特に限定されない。

【０１０１】図１４に示す構成の他にも、楕円断面形状
の光束を生成することができる。図１５はこの発明の実
施の形態２による集光光学系システムを用いた画像表示
装置の構成を示す図であり、図１５（ａ）は側面図（ｘ
−ｚ面）、図１５（ｂ）は上面図（ｙ−ｚ面）である。
図１と同一または相当する構成については同一の符号を
付してあり、ロッドインテグレータ以降の構成は図示を
省略している。

【０１０２】図１５において、３０はランプ光源と集光
レンズ３との間に設けられたプリズム（集光光学系シス
テム、光変換手段）である。図１５（ａ）のｘ−ｚ面で
は、発光体１、パラボラリフレクタ２から構成されるラ
ンプ光源からの平行光を光軸１４に対して斜めに屈折
し、この平行光をプリズム３０によって光軸１４と平行
にする。プリズム３０から出射した平行光のｘ軸方向の
幅はＡｘとなって集光レンズ３へ入射し、ｘ軸方向の光
軸１４とのなす広がり角が２０°の光束として集光レン
ズ３から不図示のロッドインテグレータへ入射する。

【０１０３】一方、図１５（ｂ）のｙ−ｚ面では、ラン
プ光源からの平行光はｙ軸方向の幅Ａｙを保ったままプ
リズム３０を透過して、光軸１４とのなす広がり角が３
０°の光束として集光レンズ３から不図示のロッドイン
テグレータ５へ入射する。図１４と同様に、Ａｘ：Ａｙ
＝２：３となるようにプリズム３０は設計されているの
で、以下の動作は、シリンドリカルレンズ２５，２６と
同様である。

【０１０４】このように、プリズム３０を用いること
で、図５の場合と同様に、ｘ，ｙ軸方向の角度分布が異
なる光束をロッドインテグレータへ入射しているので、
楕円断面形状の光束を生成して干渉成分を発生させるこ
となく、光学系の明るさを改善することができるという
効果が得られる。

【０１０５】図１６はこの発明の実施の形態２による集
光光学系システムを用いた画像表示装置の構成を示す図
であり、図１６（ａ）は側面図（ｘ−ｚ面）、図１６
（ｂ）は上面図（ｙ−ｚ面）である。図１と同一または
相当する構成については同一の符号を付してあり、ロッ
ドインテグレータ以降の構成は図示を省略している。

【０１０６】図１６において、３１はパラボラリフレク
タ２の開口を制限する開口板（集光光学系システム、光
変換手段）である。開口板３１は、図１６（ｂ）のｙ−
ｚ面では開口板３１から幅Ａｙの平行光を出射し、図１
６（ａ）のｘ−ｚ面では幅Ａｘの開口板３１によってｘ
軸方向の幅をＡｘに制限して平行光を集光レンズ３へ出
射する。この場合にも、Ａｘ：Ａｙ＝２：３である。こ
のようにして開口板３１から出射した平行光は、ｘ軸方
向の平行光の幅Ａｘ，ｙ軸方向の平行光の幅Ａｙに応じ
て、光軸１４とのなすｘ軸方向の広がり角が２０°，光
軸１４とのなすｙ軸方向の広がり角が３０°の光束とし
て集光レンズ３から不図示のロッドインテグレータへ入
射する。

【０１０７】このようにしても、図１４や図１５と同様
に、ｘ，ｙ軸方向の角度分布が異なる光束をロッドイン
テグレータへ入射しているので、楕円断面形状の光束を
生成して干渉成分を発生させることなく、光学系の明る
さを改善することができるという効果が得られる。

【０１０８】なお、図１４のシリンドリカルレンズ２
５，２６や図１５のプリズム３０は、ランプ光源からの
平行光を全て透過して利用しているので、平行光の無駄
なく利用することができる。

【０１０９】また、図１４のシリンドリカルレンズ２
５，２６や図１５のプリズム３０と比較して、図１６の
開口板３１は構成が簡単であり、楕円断面形状の光束を
より容易に生成することができる。

【０１１０】さらに、図１６の開口板３１は、開口板３
１のパラボラリフレクタを向いた裏面によって遮られた
発光体１からの２０°から３０°までの広い角度領域の
光は、開口板３１の裏面とパラボラリフレクタ２との間
を複数回反射して開口板３１から広がり角２０°以下の
狭い領域の光を出射するようになるので、ランプ光源の
効率を向上するようにすることができる。

【０１１１】なお、実施の形態１と同様に、図１４〜図
１６の各非対称光学系を用いる場合も、ＴＩＲプリズム
やＤＭＤで迷光が発生するため、図１３に示したような
変形絞り１２Ｂを投影レンズ１２に適用することにより
（図１４参照）、コントラストの改善を図ることができ
る。

【０１１２】実施の形態３．実施の形態１，実施の形態
２の投影レンズ１２内に設けた変形絞り（第１の変形絞
り）１２ＢをＤ字形状とするものである。この実施の形
態３では、変形絞り１２ＢのＤ字形状、つまり変形絞り
１２Ｂの開口の方向性についてまず説明する。図１７，
図１８は変形絞りの略Ｄ字形状を説明するための図であ
り、図１，図１２と同一符号は相当する構成である。Ｏ
Ｎ状態におけるＤＭＤ反射面のマイクロミラーの反射光
線束の光軸方向を角度空間の原点とし、ＤＭＤ反射面の
マイクロミラーのＯＦＦ状態の反射光線束の光軸方向を
θｘ方向、θｘ方向と直交する方向をθｙ方向と定め
る。このとき、投影レンズ１２内の変形絞り１２Ｂは、
ＯＮ状態の光軸からθｘ方向にθｃなる角度以上の角度
を持つ光線を遮蔽除去するような略Ｄ字型とする。図１
８中の斜線部ＤＥＬは、図１７に示した略Ｄ字型の変形
絞り１２Ｂによって遮蔽除去される角度領域を表してお
り、ここではθｃ＝１０°である。

【０１１３】実施の形態４．実施の形態３の場合に加え
て、より望ましい投影レンズ内変形絞り（第１の変形絞
り）の略Ｄ字形状を以下に述べる。ＤＭＤ反射面のマイ
クロミラーのＯＮ状態とＯＦＦ状態のスイッチング角
（振れ角）を±θＤＭＤとし、投影レンズの変形絞りに
よって透過が許容される角度をθｐ（すなわち、投影レ
ンズのＦ値をＦｐとするとき、θｐ＝Ａｒｃｔａｎ
（０．５／Ｆｐ）である）としたときに、変形絞りが
０．５θＤＭＤ≦θｃ≦θｐを満たすようにする。

【０１１４】仮にいま、Ｆｐ＝２，θＤＭＤ＝１０°と
仮定すると、θｐ＝１４°，０．５θＤＭＤ＝５°とな
るので、略Ｄ字形状の変形絞りによりカットされるθｘ
方向角度の下限値θｃは５°≦θｃ≦１４°ということ
である。

【０１１５】具体的に、Ｆｐ＝２，θＤＭＤ＝１０°の
場合に、θｃの値を下げていったときに、ＯＮ光の明る
さの減少量とＯＦＦ迷光量の減少量とを計算した一例を
次の図１９に示す。図１９は投影レンズ内のＤ字型の変
形絞りによる明るさの減少の様子を示す図である。図１
１で既に示したように、角度領域内において強度分布が
あるので、ＯＮ光の明るさ（実線）の減少よりも、ＯＦ
Ｆ迷光量（破線）の減少の方が急激であることが図１９
から分かる。よって、変形絞りの遮光領域を広げていく
と（θｃを大きくしていくと）、迷光量減少によるコン
トラスト増大・改善が予想される。コントラストを計算
した一例を次の図２０に示す。

【０１１６】図２０は投影レンズ内のＤ字型の変形絞り
によるコントラストの増大の様子を示す図であり、ＯＮ
光の光量も同時に示している。この図２０から、およそ
θｃが５°から１４°までの付近では、ＯＮ光の明るさ
（実線）の減少はわずかであり、コントラスト（破線）
の増大が大きいことが分かる。また、コントラストが最
大となるのはθｃ＝１０°近傍なので、θｃ≒θＤＭＤ
＝１０°がより望ましいことが図２０から分かる。

【０１１７】実施の形態５．実施の形態２の楕円断面形
状の光束を用いる場合には、図２１に示すように、投影
レンズ瞳を通過するＯＮ光の光線の角度分布は、−θｘ
方向と＋θｘ方向の両側においてＯＮ状態の光線の通過
しない領域が存在する。このような画像の表示に寄与し
ない角度領域は投影レンズ内の変形絞り（第１の変形絞
り）によりできるだけカットしておくほうが迷光の除去
のためにより望ましい。この場合、図２１の角度領域Ｄ
ＥＬ，ＤＥＬ’を除去するには、変形絞りの開口は略長
円型になる。正反射光の除去のための考察は、上述した
ものと同様である。

【０１１８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、投影
光学系システムは、反射型光空間変調素子の反射面にお
ける位置情報を、ＯＮ状態のマイクロミラーで反射した
光線と反射型光空間変調素子の光軸とのなす広がり角情
報に変換したフーリエ変換面を作り出す入射側レンズ群
と、フーリエ変換面の近傍に配置され、ＯＮ状態のマイ
クロミラーからの反射光以外の光線を広がり角情報にし
たがって遮蔽除去する第１の変形絞りと、第１の変形絞
りを透過した光をスクリーンへ出射する出射側レンズ群
とを備えるようにしたので、正反射成分による迷光を減
ずることができ、より明暗のはっきりした高いコントラ
ストのある画像を表示できるという効果が得られる。

【０１１９】この発明によれば、集光光学系システム
は、ランプ光源から発した光を第１のＦ値の光束として
集光する集光レンズと、第１のＦ値の光束をその出射端
面で均一な強度分布にして出射する光強度分布均一化素
子と、第１のＦ値の光束を第２のＦ値の光束として反射
型光空間変調素子へリレーするリレー系とを備え、リレ
ー系は、光強度分布均一化素子からの光線の出射端面に
おける位置情報を、光強度分布均一化素子の光軸と光線
とがなす広がり角情報に変換したフーリエ変換面を作り
出す第１レンズ群と、フーリエ変換面の近傍に配置さ
れ、ＯＮ状態のマイクロミラーにおいて干渉成分となる
部分光束を広がり角情報にしたがって遮蔽除去する第２
の変形絞りと、第２の変形絞りを透過した光線を受光し
て、反射型光空間変調素子へ第２のＦ値の光束を入射す
る第２レンズ群とから構成されるようにしたので、デジ
タルマイクロミラーデバイスの傾斜角によって入射光束
のＦ値を制約されることなく、光学系の明るさを改善す
ることができるという効果が得られる。

【０１２０】この発明によれば、集光光学系システム
は、ランプ光源から発した光を第１のＦ値の光束として
集光する集光レンズと、第１のＦ値の光束をその出射端
面で均一な強度分布にして出射する光強度分布均一化素
子と、第１のＦ値の光束を第２のＦ値の光束として反射
型光空間変調素子へリレーするリレー系とを備えるとと
もに、集光レンズの光軸と直交する第１の座標軸方向の
幅を反射型光空間変調素子の傾斜角で決まるＦ値を基に
設定し、集光レンズの光軸および第１の座標軸とそれぞ
れ直交する第２の座標軸方向の光の幅を第１の座標軸方
向の光の幅よりも大きくして出射する光変換手段をラン
プ光源と集光レンズとの間に備え、リレー系は、反射型
光空間変調素子の回転軸と第２の座標軸方向とを平行に
して光束をリレーするようにしたので、デジタルマイク
ロミラーデバイスの傾斜角によって入射光束のＦ値を制
約されることなく、光学系の明るさを改善することがで
きるという効果が得られる。

【０１２１】この発明によれば、光変換手段は、集光レ
ンズの光軸と一致する光軸を備え、第１の座標軸方向に
のみレンズ作用を有するシリンドリカルレンズ群とする
ようにしたので、デジタルマイクロミラーデバイスの傾
斜角によって入射光束のＦ値を制約されることなく、光
学系の明るさを改善することができるという効果が得ら
れる。

【０１２２】この発明によれば、光変換手段は、第１の
座標軸方向においてのみ、集光レンズの光軸に対して斜
めに出射されたランプ光源からの光を集光レンズの光軸
と平行な方向へ屈折するプリズムとするようにしたの
で、デジタルマイクロミラーデバイスの傾斜角によって
入射光束のＦ値を制約されることなく、光学系の明るさ
を改善することができるという効果が得られる。

【０１２３】この発明によれば、ランプ光源は、光を発
する発光体および発光体を焦点に備えたパラボラリフレ
クタから構成され、光変換手段は、パラボラリフレクタ
の開口に設けられた開口板とするようにしたので、デジ
タルマイクロミラーデバイスの傾斜角によって入射光束
のＦ値を制約されることなく、光学系の明るさを改善す
ることができるという効果が得られる。

【０１２４】この発明によれば、ＯＮ状態におけるマイ
クロミラーの反射光線束の光軸方向を角度空間の原点と
するとともに、ＯＦＦ状態におけるマイクロミラーの反
射光線束の光軸方向をθｘ方向とし、θｘ方向と直交す
る方向をθｙ方向と定めるときに、第１の変形絞りは、
ＯＮ状態の光軸からθｘ方向に角度θｃ以上の角度を持
った光線を遮蔽除去する略Ｄ字型の開口を有するように
したので、正反射成分による迷光を減ずることができ、
より明暗のはっきりした高いコントラストのある画像を
表示できるという効果が得られる。

【０１２５】この発明によれば、マイクロミラーのＯＮ
状態とＯＦＦ状態とのスイッチング角度を±θＤＭＤと
するとともに、第１の変形絞りによって透過が許容され
る角度をθｐとしたときに、第１の変形絞りは、０．５
θＤＭＤ≦θｃ≦θｐを満たす開口を有するようにした
ので、正反射成分による迷光を減ずることができ、より
明暗のはっきりした高いコントラストのある画像を表示
できるという効果が得られる。

【０１２６】この発明によれば、第１の変形絞りは、θ
ｃ≒θＤＭＤを満たす開口を有するようにしたので、正
反射成分による迷光を減ずることができ、より明暗のは
っきりした高いコントラストのある画像を表示できると
いう効果が得られる。

【０１２７】この発明によれば、ＯＮ状態におけるマイ
クロミラーの反射光線束の光軸方向を角度空間の原点と
するとともに、ＯＦＦ状態におけるマイクロミラーの反
射光線束の光軸方向をθｘ方向とし、θｘ方向と直交す
る方向をθｙ方向と定めるときに、第１の変形絞りは、
ＯＮ状態の光軸から±θｘ方向に角度±θｃ’以上の角
度を持つ光線を遮蔽除去する略長円型の開口を有するよ
うにしたので、正反射成分による迷光を減ずることがで
き、より明暗のはっきりした高いコントラストのある画
像を表示できるという効果が得られる。

【０１２８】この発明によれば、反射型光空間変調素子
面のマイクロミラーのＯＮ状態とＯＦＦ状態のスイッチ
ング角が±θＤＭＤであるとし、第１の変形絞りによっ
て透過が許容される角度をθｐとしたときに、第１の変
形絞りは、０．５θＤＭＤ≦θｃ’≦θｐを満たす開口
を有するようにしたので、正反射成分による迷光を減ず
ることができ、より明暗のはっきりした高いコントラス
トのある画像を表示できるという効果が得られる。

【０１２９】この発明によれば、第１の変形絞りは、θ
ｃ’≒θＤＭＤを満たす開口を有するようにしたので、
正反射成分による迷光を減ずることができ、より明暗の
はっきりした高いコントラストのある画像を表示できる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による集光光学系シ
ステムを用いた画像表示装置の構成を示す図である。

【図２】 Ｆ２＝２の円錐形の光束がＯＮ状態のマイク
ロミラーへ入射する状態を表す図である。

【図３】 第１レンズ群および第２レンズ群の働きを説
明するための図である。

【図４】 ロッドインテグレータからの出射光束、変形
絞りおよび非対称光束の断面形状を示す図である。

【図５】 変形絞りの働きを説明するための図である。

【図６】 非対称光束がＯＮ状態のマイクロミラーへ入
射する状態を表す図である。

【図７】 非対称光学系におけるコントラスト悪化の第
１の原因を説明するための図である。

【図８】 非対称光学系におけるコントラスト悪化の第
２の原因を説明するための図である。

【図９】 非対称光学系におけるコントラスト悪化の第
２の原因を説明するための図である。

【図１０】 図８，図９の法線に対して−１０°の方向
からＤＭＤへ入射する光線の反射の行方を示す図であ
る。

【図１１】 投影レンズの見込み角度範囲へ入り込む迷
光の光量分布の一例を示す図である。

【図１２】 ドーナツ型の角度分布の光を照明したＯＮ
状態のマイクロミラーによる反射光の角度分布を模式的
に示す図である。

【図１３】 投影レンズ内に設けた変形絞りの一例を示
す図である。

【図１４】 この発明の実施の形態２による集光光学系
システムを用いた画像表示装置の構成を示す図である。

【図１５】 この発明の実施の形態２による集光光学系
システムを用いた画像表示装置の構成を示す図である。

【図１６】 この発明の実施の形態２による集光光学系
システムを用いた画像表示装置の構成を示す図である。

【図１７】 変形絞りの略Ｄ字形状を説明するための図
である。

【図１８】 変形絞りの略Ｄ字形状を説明するための図
である。

【図１９】 投影レンズ内のＤ字型の変形絞りによる明
るさの減少の様子を示す図である。

【図２０】 投影レンズ内のＤ字型の変形絞りによるコ
ントラストの増大の様子を示す図である。

【図２１】 変形絞りの略Ｄ字形状を説明するための図
である。

【図２２】 ＤＭＤの反射面の一部を拡大した図であ
る。

【図２３】 マイクロミラーの傾斜制御の動作を説明す
るための図である。

【図２４】 Ｆ＝３の円錐形の光束がＯＮ状態のマイク
ロミラーへ入射する状態を表す図である。

【図２５】 従来の集光光学系システムを用いた画像表
示装置の構成を示す図である。

【図２６】 ロッドインテグレータおよびＤＭＤの関係
を説明するための図である。

【図２７】 ロッドインテグレータに対する集光分布を
説明するための図である。

【符号の説明】

１ 発光体、２ パラボラリフレクタ、３ 集光レン
ズ、４ カラーホイール、５ ロッドインテグレータ、
６ 第１レンズ群、７ 変形絞り、７Ｚ 遮蔽部、８
折り返しミラー、９ 第２レンズ群、１０ ＴＩＲプリ
ズム、１０Ａ ＤＭＤ対抗面、１１ デジタルマイクロ
ミラーデバイス、１１Ａ カバーガラス、１１Ｂ マイ
クロミラー、１２ 投影レンズ、１２Ａ フーリエ変換
面、１２Ｂ変形絞り、１３ スクリーン、１４ 光軸、
１５ ＤＭＤ反射面、１６ マイクロミラー、１７ 入
射主光線、１８ 入射光束、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ
入射光線、１９ 出射主光線、２０ 出射光束、２０
Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 出射光線、２１ 干渉成分、２２
Ａ 平面、２２Ｂ 平面、２３ 光束、２４ 非対称光
束、２４Ｚ 部分光束、２５，２６ シリンドリカルレ
ンズ、３０ プリズム、３１ 開口板、ｎ 法線、ｎＡ
法線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 達樹 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 (72)発明者 佐藤 行雄 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 (72)発明者 園 淳弘 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） 2H041 AA21 AB10 AC01 AZ02 2K103 AA07 AA14 AA16 AB01 BA07 BC01 BC19 BC29 5C060 BA03 BA09 BB13 EA00 GB05 HC17 HC20 JB06

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を集光する集光光学系システムと、画
   像を表示するスクリーンと、マイクロミラーのＯＮ／Ｏ
   ＦＦ状態のスイッチングによって光を反射する反射型光
   空間変調素子と、上記反射型光空間変調素子で反射した
   光を上記スクリーンへ投影する投影光学系システムとを
   備え、上記集光光学系システムからの光を上記反射型光
   空間変調素子へ照射する画像表示装置において、 上記投影光学系システムは、上記反射型光空間変調素子
   の反射面における位置情報を、上記ＯＮ状態のマイクロ
   ミラーで反射した光線と上記反射型光空間変調素子の光
   軸とのなす広がり角情報に変換したフーリエ変換面を作
   り出す入射側レンズ群と、 上記フーリエ変換面の近傍に配置され、上記ＯＮ状態の
   マイクロミラーからの反射光以外の光線を広がり角情報
   にしたがって遮蔽除去する第１の変形絞りと、上記第１
   の変形絞りを透過した光を上記スクリーンへ出射する出
   射側レンズ群とを備えることを特徴とする画像表示装
   置。
2. 【請求項２】 集光光学系システムは、ランプ光源から
   発した光を第１のＦ値の光束として集光する集光レンズ
   と、上記第１のＦ値の光束をその出射端面で均一な強度
   分布にして出射する光強度分布均一化素子と、上記第１
   のＦ値の光束を第２のＦ値の光束として反射型光空間変
   調素子へリレーするリレー系とを備え、 上記リレー系は、上記光強度分布均一化素子からの光線
   の上記出射端面における位置情報を、上記光強度分布均
   一化素子の光軸と上記光線とがなす広がり角情報に変換
   したフーリエ変換面を作り出す第１レンズ群と、 上記フーリエ変換面の近傍に配置され、ＯＮ状態のマイ
   クロミラーにおいて干渉成分となる部分光束を広がり角
   情報にしたがって遮蔽除去する第２の変形絞りと、 上記第２の変形絞りを透過した光線を受光して、上記反
   射型光空間変調素子へ上記第２のＦ値の光束を入射する
   第２レンズ群とから構成されることを特徴とする請求項
   １記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 集光光学系システムは、ランプ光源から
   発した光を第１のＦ値の光束として集光する集光レンズ
   と、上記第１のＦ値の光束をその出射端面で均一な強度
   分布にして出射する光強度分布均一化素子と、上記第１
   のＦ値の光束を第２のＦ値の光束として反射型光空間変
   調素子へリレーするリレー系とを備えるとともに、上記
   集光レンズの光軸と直交する第１の座標軸方向の幅を上
   記反射型光空間変調素子の傾斜角で決まるＦ値を基に設
   定し、上記集光レンズの光軸および上記第１の座標軸と
   それぞれ直交する第２の座標軸方向の上記光の幅を上記
   第１の座標軸方向の上記光の幅よりも大きくして出射す
   る光変換手段を上記ランプ光源と上記集光レンズとの間
   に備え、 上記リレー系は、上記反射型光空間変調素子の回転軸と
   上記第２の座標軸方向とを平行にして上記光束をリレー
   することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 【請求項４】 光変換手段は、集光レンズの光軸と一致
   する光軸を備え、第１の座標軸方向にのみレンズ作用を
   有するシリンドリカルレンズ群とすることを特徴とする
   請求項３記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 光変換手段は、第１の座標軸方向におい
   てのみ、集光レンズの光軸に対して斜めに出射されたラ
   ンプ光源からの光を上記集光レンズの光軸と平行な方向
   へ屈折するプリズムとすることを特徴とする請求項３記
   載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 ランプ光源は、光を発する発光体および
   上記発光体を焦点に備えたパラボラリフレクタから構成
   され、 光変換手段は、上記パラボラリフレクタの開口に設けら
   れた開口板とすることを特徴とする請求項３記載の画像
   表示装置。
7. 【請求項７】 ＯＮ状態におけるマイクロミラーの反射
   光線束の光軸方向を角度空間の原点とするとともに、Ｏ
   ＦＦ状態における上記マイクロミラーの反射光線束の光
   軸方向をθｘ方向とし、上記θｘ方向と直交する方向を
   θｙ方向と定めるときに、第１の変形絞りは、上記ＯＮ
   状態の光軸からθｘ方向に角度θｃ以上の角度を持った
   光線を遮蔽除去する略Ｄ字型の開口を有することを特徴
   とする請求項１記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 マイクロミラーのＯＮ状態とＯＦＦ状態
   とのスイッチング角度を±θＤＭＤとするとともに、第
   １の変形絞りによって透過が許容される角度をθｐとし
   たときに、上記第１の変形絞りは、０．５θＤＭＤ≦θ
   ｃ≦θｐを満たす開口を有することを特徴とする請求項
   ７記載の画像表示装置。
9. 【請求項９】 第１の変形絞りは、θｃ≒θＤＭＤを満
   たす開口を有することを特徴とする請求項７または請求
   項８記載の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 ＯＮ状態におけるマイクロミラーの反
    射光線束の光軸方向を角度空間の原点とするとともに、
    ＯＦＦ状態における上記マイクロミラーの反射光線束の
    光軸方向をθｘ方向とし、上記θｘ方向と直交する方向
    をθｙ方向と定めるときに、第１の変形絞りは、上記Ｏ
    Ｎ状態の光軸から±θｘ方向に角度±θｃ’以上の角度
    を持つ光線を遮蔽除去する略長円型の開口を有すること
    を特徴とする請求項３から請求項６のうちのいずれか１
    項記載の画像表示装置。
11. 【請求項１１】 反射型光空間変調素子面のマイクロミ
    ラーのＯＮ状態とＯＦＦ状態のスイッチング角が±θＤ
    ＭＤであるとし、第１の変形絞りによって透過が許容さ
    れる角度をθｐとしたときに、上記第１の変形絞りは、
    ０．５θＤＭＤ≦θｃ’≦θｐを満たす開口を有するこ
    とを特徴とする請求項１０記載の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 第１の変形絞りは、θｃ’≒θＤＭＤ
    を満たす開口を有することを特徴とする請求項１０また
    は請求項１１記載の画像表示装置。