JP2005077908A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像表示装置において、表示画像のコントラストを維持したまま、カラーバランスを調整する。
【解決手段】 光源１１と、光源１１から発せられた光を重畳するとともに、３原色を調整する手段を有する重畳照明手段１３と、この前記重畳照明手段１３で重畳された光を３原色に分解して３原色の光をそれぞれ変調する液晶ライトバルブ（空間光変調素子）１９に入射させる色分解光学系１８と、液晶ライトバルブ１９で変調された３原色の光を合成する色合成光学系２０と、色合成光学系２０を経た光を投射する投射レンズ２１と、を有し、前記３原色を調整する手段は、白色光源１１から発せられた光の光軸に対して傾斜して設置され、白色光源１１からの光束のうち、任意の光束について任意の波長域を透過させ、反射光を該光束の光路外に出射させる色温度変換フィルタ１５を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、反射型または透過型の液晶ライトバルブやＤＬＰなどの空間光変調素子を用いて変調した画像を結像させて画像表示を行う画像表示装置に関する。

従来、空間光変調素子である液晶ライトバルブで照明光を変調し、画像をスクリーンに投射する画像表示装置が提供されている。このような画像表示装置は、反射型または透過型の液晶ライトバルブを用い、液晶ライトバルブのピクセルごとに照明光を制御することにより画像の変調を行っている。

図１０は、画像表示装置の概略的な構成を示す図である。

図１０（ａ）はレンズアレイ方式の画像表示装置を示す。

レンズアレイ方式の画像表示装置は、液晶ライトバルブを重畳照明する重畳照明手段としてレンズアレイを用いるものである。

この画像表示装置は、光源１１１と、光源１１１から発せらた光を光軸Ｌ０方向に反射するリフレクタ１１２と、第１のレンズアレイ（フライアイレンズ）１１３と、第２のレンズアレイ（フライアイレンズ）１１４と、重ね合わせレンズ１１６と、コンデンサレンズ１１７と、液晶ライトバルブ１１８と、を有している。

第１及び第２のレンズアレイ１１３，１１４上には、液晶ライトバルブ１１８とほぽ相似形状の開口を持つレンズセルが複数個２次元配列されており、リフレクタ１１２の射出開口面を空間的に分割している。

第１のレンズアレイ１１３の各レンズセルは、各レンズセルに対応した第２のレンズアレイ１１４のレンズセルに光束を集光させるようになっており、第２のレンズアレイ１１４上には第１のレンズアレイ１１３のレンズセルと同数の２次光源像が形成される。一方で、第２のレンズアレイ１１４上の各レンズセルは、対応する第１のレンズアレイ１１３の各レンズセル開口の像を液晶ライトバルブ１１８面上に結像させる。重ね合わせレンズ１１６は、各レンズセルの中心を液晶ライトバルブ１１８の中心に一致させ、第１のレンズアレイ１１３の各レンズセルの像が液晶ライトバルブ１１８面上で重なり合うようにする。

このようにして、第２のレンズアレイ１１４において複数の２次光源像が形成され、さらに、重ね合わせレンズ１１６において複数の３次光源像が形成される。

この結果、リフレクタ１１２からの反射光束はその強度を積分され、液晶ライトバルブ１１８は、これら複数の２次または３次光源像により均一な強度分布で重畳照明される。このように第１及び第２のレンズアレイ１１３，１１４及び重ね合わせレンズ１１６は、重畳照明手段を構成している。

コンデンサレンズ１１７は液晶ライトバルブ１１８の照明光が投射レンズ（図示していない）の入射瞳方向に入射するように配置されている。

液晶ライトバルブ１１８は、複数の液晶セルを２次元配列した透過型または反射型の液晶板と、所定方向の偏光のみを透過させるアナライザ（偏光板）とを有している。そして、前記液晶板を電気信号で制御して透過または反射する光を変調する。

図１０（ｂ）は、ロッドインテグレータ方式の画像表示装置を示す。

ロッドインテグレータ方式の画像表示装置は、液晶ライトバルブを重畳照明する重畳照明手段に、前述のレンズアレイに代わってロッドインテグレータ（ガラスロッド）を用いるものである。

この画像表示装置は、光源１１１と、光源１１１から発せられた光を光軸Ｌ０方向に反射するリフレクタ１１２と、ロッドインテグレータとしてのガラスロッド１２１と、出射レンズ１２２と、重ねあわせレンズ１１６と、コンデンサレンズ１１７と、液晶ライトバルブ１１８と、を有している。

この画像表示装置においては、リフレクタ１１２は光源１１１からの光を光軸Ｌ０方向にガラスロッド１２１の入射面に集光して照射する。ガラスロッド１２１の入射面に入射した光束は、ガラスロッド１２１内で全反射を繰り返し重畳され、出射光では均一な強度分布となる。ガラスロッド１２１の出射光が入射される出射レンズ１２２は、ガラスロッド１２１からの出射光を重ね合わせレンズ１１６に集光する。重ね合わせレンズ１２２において、ガラスロッド１２１内での反射回数に対応した複数の３次光源像が形成される。

このように、ガラスロッド１２１、出射レンズ１２２、及び重ね合わせレンズ１１６は、液晶ライトバルブ１１８を重畳照明する重畳照明手段を構成している。

図１０に示した画像表示装置は、モノクロ表示を行うものである。カラー表示を行う画像表示装置の場合は、前記重畳照明手段からの光をＲＧＢの３原色に分解し、ＲＧＢ光をそれぞれに対応する液晶ライトバルブで変調した後、ＲＧＢ光を合成して投射する。

このようなカラー表示を行う画像表示装置においては、ＲＧＢ光の割合を調整するカラーバランス（ホワイトバランス）調整を行う必要がある。このようなカラーバランス調整は、ＲＧＢの各液晶ライトバルブを制御する電気信号の大きさによって調整することで行う。ここで、液晶ライトバルブに印加する電気信号の大きさに応じて、透過（または反射）光量が増加するものとする。

例えば、色温度を高く設定する場合には、Ｂに対してＲＧの光量が相対的に少なくなるように、ＲＧの電気信号を小さくしてＲＧの液晶の変調量を抑制する。

色温度を低く設定する場合には、Ｒに対してＢＧの光量が相対的に少なくなるように、ＢＧの電気信号を小さくしてＢＧの液晶の変調量を抑制する。
特開平７−４９４９４号公報 特開２０００−１３７２８９号公報

ところで、前述のような重畳照明手段により液晶ライトバルブを照明し、この液晶ライトバルブが表示する情報を拡大投射する画像表示装置において、ＲＧＢのカラーバランスを電気信号で調整すると、減らした信号の色のコントラストが低下するという問題が発生する。

また、明るさ調整により、ＲＧＢ信号を減少させ、液晶の変調量を抑制すると、システムのコントラストが低下するという問題が発生する。

図１１は、画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示す図である。

図中Ｃは、入力信号Ｓが所定値より小さい黒情報表示時の光出力Ｌである。本来、光出力Ｌはゼロレベルが理想であるが、色分解合成光学系の諸性能及び液晶ライトバルブ１１８に用いられている液晶の諸性能により、漏れ光としてＣレベルの光が出力される。一方、入力信号Ｓがピークになったとき、光出力ＬはＡレベルになる。このとき、この画像表示装置のコントラスト比ＣＲは、Ａ／Ｃで定められる。

ところで、カラーバランスを取るために、光出力Ｌを抑制してＡ´レベルの光出力に信号調整すると、コントラスト比ＣＲ´＝Ａ´／Ｃとなり、著しいコントラスト低下を招く。

本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、コントラスト低下を招くことなくカラーバランスを調整することができるようになされた画像表示装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明に係る画像表示装置は、所定の断面積を有する光束よりなる白色光を出射する白色光源と、３原色光をそれぞれ変調する第１〜第３の空間光変調素子と、前記白色光源から出射された前記光束を集光する集光レンズと、前記集光レンズに入射するか、又は出射する前記白色光のカラーバランスを調整する第１の調整手段と、前記第１の調整手段でカラーバランスを調整された光を３原色光に分解して３原色の光を前記第１〜第３の空間光変調素子に入射させ、前記第１〜第３の空間光変調素子で変調された３原色の光を合成する分解合成手段と、前記分解合成手段により合成された光を投射する投射手段と、を有し、前記第１の調整手段は、前記白色光源から出射された前記光束の光軸に対して傾斜して設置され、前記白色光源から出射された光束のうち、前記第１の調整手段により反射される反射光を前記光束の光路外に出射する。

前記第１の調整手段によってカラーバランスを調整された前記白色光の光束の量を調整する第２の調整手段をさらに設けて構成することが好ましい。

この画像表示装置においては、前記第１の調整手段により、前記空間光変調素子に入射する光束のうち、光軸から遠い光束についてレベルを落とすべき波長域を遮断することができる。このように前記空間光変調素子に入射する光を光学的に制御することにより、前記空間光変調素子を電気的に制御して透過（または反射）する光量を抑制する必要がない。

そのため、空間光変調素子の黒情報表示時の光量も相対的に低下するため、カラーバランス（ホワイトバランス）を調整してもコントラストが低下することがない。

前述のように、本発明によると、画像表示装置のカラーバランスをコントラストを低下させることなく調整することができる。

また、色温度変換フィルタが光束の光軸に対して傾斜されて配置されていることにより、この色温度変換フィルタにより反射された光が光源側に戻ることを防止することができ、光源側の温度上昇を防止することができる。

以下、本発明に係る画像表示装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態における画像表示装置の構成を示す側面図である。

この画像表示装置は、光源１１と、光源から出射された光を光軸Ｌ０方向に反射するリフレクタ１２を有している。

光源１１は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の白色光を出射するものを用いる。リフレクタ１２は、光軸Ｌ０を軸とした回転放物面、または、回転楕円面の反射面を有し、光源１１から出射された光を反射面で反射して光軸Ｌ０に平行な光束として出射する。なお、リフレクタ１２の反射面を回転楕円面とした場合には、このリフレクタ１２からの出射光は収束光束となるので、この光束を凹レンズを透過させることにより、平行光束とする。

また、この画像表示装置は、第１及び第２のレンズアレイ（フライアイレンズ）を有する重畳照明手段１３と、色温度変換フィルタ１５と、色分解光学系１８と、空間光変調素子となる液晶ライトバルブ１９とを有している。

重畳照明手段１３における図示しない第１及び第２のレンズアレイは、リフレクタ１２が光束を出射する開口を空間的に分割するように、液晶ライトバルブ１９に相似した形状の複数のレンズセルを２次元配列して構成されたものである。

第１のレンズアレイは、そのレンズセルにそれぞれ対応した第２のレンズアレイのレンズセルに光束を集光し、第２のレンズアレイ上に第１のレンズアレイのレンズセルと同数の２次光源像を形成する。第２のレンズアレイは、各レンズセルごとに、対応する第１のレンズアレイのレンズセル開口の像を液晶ライトバルブ１９面上に結像させる。これら第１のレンズアレイの各レンズセルの像は、図示しない重ね合わせレンズにより、液晶ライトバルブ１９面上で重ね合わせられる。

なお、重畳照明手段１３は、第１及び第２のレンズアレイに代えて、ガラスロッド、出射レンズ、リレーレンズ及び重ね合わせレンズを用いて構成してもよい。このガラスロッドは、リフレクタ１２から入射された光を内面で多重回にわたって全反射する。出射レンズは、ガラスロッドから出射された光をリレーレンズに入射させる。このとき、ガラスロッドの出射面には複数の２次光源像が形成される。また、重ね合わせレンズには、複数の３次光源像が形成される。これら２次光源像及び３次光源像の数は、ガラスロッド内において光が全反射する回数に対応している。

色分解光学系１８は、入射された白色光をＲＧＢ（３原色）に分解して各色に対応する液晶ライトバルブ１９にそれぞれ入射させる。なお、図１においては、液晶ライトバルブ１９を１枚の液晶ライトバルブのように示しているが、実際には、ＲＧＢ（３原色）各色用の３枚の液晶ライトバルブからなるものである。

色分解光学系１８は、プリズムやダイクロイックミラーを用いて種々の構成が可能であるので具体的な構成は図示を省略している。

各色用の液晶ライトバルブ１９で変調されて反射されたＲＧＢ（３原色）光は、図示しない色合成光学系によって合成され、投射レンズなどの結像光学系により、スクリーン上に結像される。

この画像表示装置において、図１に示すように、重畳照明手段１３からの出射光が色温度変換フィルタ１５を透過しない状態においては、表示する画像の色温度が標準値となるように設定されている。

図２は、本実施形態における画像表示装置において、色温度変換フィルタ１５が光路中に進入された状態を示す側面図である。

色温度変換フィルタ１５は、重畳照明手段１３から出射された光束について、光量レベルを落とすべき波長域を抑制（反射）し、残りの光束についてそのまま透過させる特性を有している。このような特性を有する色温度変換フィルタ１５は、ダイクロイック膜を使用することにより、容易に構成することができる。ダイクロイック膜によって構成された色温度変換フィルタ１５においては、透過しなかった光束は、この色温度変換フィルタ１５によって反射される。

この画像表示装置においては、色温度変換フィルタ１５は、色分解光学系１８の手前に配置されており、任意の波長域の透過光量、すなわち、色分解光学系１８への入射光量を調整するものである。

この色温度変換フィルタ１５は、一端側の端縁部を支軸１４によって支持されており、この支軸１４回りに回転移動可能となされている。そして、この色温度変換フィルタ１５は、駆動手段１６により、動力伝達機構１７を介して、支軸１４回りに回転操作され、図１に示すように、照明光の光路より退避された状態と、図２に示すように、照明光の光路中に進入された状態とに亘って、回転操作される。これら駆動手段１６及び動力伝達機構１７は、移動操作手段を構成している。

色温度変換フィルタ１５は、図２に示すように、照明光の光路中に進入された状態においては、照明光の光軸に対して傾斜された状態となされる。したがって、この色温度変換フィルタ１５において反射された反射光は、照明光の光路外に出射され、光源側に戻ることがないので、光源側の光学系の温度を上昇させることがない。

この画像表示装置における表示画像の表示色温度は、照明光が色温度変換フィルタ１５を通過しない状態と、照明光が色温度変換フィルタ１５を透過する状態との少なくとも２種類の状態から選択的に設定可能となっている。

図３は、色温度変換フィルタ１５の特性を示す分光特性図である。

例えば、色温度変換フィルタ１５の特性が、図３中の（ａ）に示すように、短い波長域の光の透過を抑制するような特性であるとすると、表示されるカラー画像は、色温度が標準より低くなされたものとなる。

また、図３中の（ｂ）に示すように、色温度変換フィルタ１５の特性が、長い波長域の光の透過を抑制するような特性であるとすると、表示されるカラー画像は、色温度が標準より高くなされたものとなる。

なお、照明光の光路中に進入させる色温度変換フィルタ１５として、互いに特性の異なる複数のものを用意しておき、これら色温度変換フィルタを選択的に光路中に進入させることにより、複数通りの色温度から選択的に設定することが可能となる。

そして、この画像表示装置においては、部屋の明るさ等の条件を検出するセンサを用いて、このセンサによる検出結果に応じて最適な色温度変換フィルタ１５が自動的に選択され、選択された色温度変換フィルタ１５が照明光の光路中に進入されるようにしてもよい。

図４は、本実施形態の画像表示装置において、色温度変換フィルタ１５を移動操作する機構を有する構成を示す側面図である。

この画像表示装置は、前述した実施形態と同様に、光源１１と、この光源１１からの光を一方向に反射するリフレクタ１２と、重畳照明手段１３とを有している。

この重畳照明手段１３からの出射光は、一部の波長帯域成分が色温度変換フィルタ１５によって遮断（反射）され、色分解光学系１８に入射される。色温度変換フィルタ１５は、前述したように、光路中に進入されたときには、光路の光軸に対して傾斜されており、この色温度変換フィルタ１５が遮断した光束が、光源側に戻ることがなく、光源及び光源側部品の温度を上昇させることがない。

色分解光学系１８においてＲＧＢ（３原色）に分解された照明光は、Ｂ色液晶ライトバルブ、Ｒ色液晶ライトバルブ及びＢ色液晶ライトバルブからなる空間光変調素子１９に入射し、この空間光変調素子１９を透過して、色合成光学系２０に入射される。

なお、色分解光学系１８及び色合成光学系２０は、プリズムやダイクロイックミラーを用いて種々の構成が可能であるので具体的な構成は図示を省略する。

色合成光学系２０において合成されたＲＧＢ（３原色）光は、投射レンズ２１に入射され、この投射レンズ２１により、図示しないスクリーンに向けて投射される。

色温度変換フィルタ１５は、一端側の端縁部を支軸１４によって支持されており、この支軸１４回りに回転移動可能となされている。そして、この色温度変換フィルタ１５は、駆動手段１６により、動力伝達機構１７を介して、支軸１４回りに回転操作され、照明光の光路より退避された状態と、照明光の光路中に進入された状態とに亘って、回転操作される。これら駆動手段１６及び動力伝達機構１７は、移動操作手段を構成している。

駆動手段１６は、駆動回路２２を介して、制御マイコン（マイクロコンピュータ）２３によって駆動制御される。

また、この制御マイコン２３は、信号処理回路２４及びライトバルブ駆動回路２５を制御している。この信号処理回路２４は、外部より供給される画像信号に基づいて、ライトバルブ駆動回路２５を介して、空間光変調素子１９を制御する。

そして、制御マイコン２３には、リモートコントローラ２７からのリモートコントロール信号を受信するための受光素子２６が接続されている。

なお、これら各ブロック及び光源１１は、電源２８により電源供給されて動作する。

この実施形態の画像表示装置においては、リモートコントローラ２７を操作することにより、受光素子２６、制御マイコン２３及び駆動回路２２を介して、色温度変換フィルタ１５を移動操作することができる。すなわち、この画像表示装置においては、リモートコントローラ２７にて設定したい色温度を選択することで、制御マイコン２３により駆動手段、駆動伝達手段を介して色温度変換フィルタ１５を支軸１４回りに回転移動させ、画像表示装置における色温度を変更することができる。

図５は、前記各実施形態の画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示すグラフである。

このように色温度変換フィルタ１５にてＲＧＢの光量を調整し、色温度を設定することで、図５の入力信号に対する光出力の関係に示すように、光出力はＡからＡ´になっても、同じ割合でＣはＣ´になり、コントラストの劣化を招かない。

図５に示すように、入力信号Ｓがピークになったとき、光出力ＬはＡレベルになる。一方、入力信号Ｓが所定値より小さい黒情報表示時の光出力Ｌは、Ｃレベルである。

黒情報表示時の光出力Ｌは本来ゼロレベルが理想であるが、色分解合成光学系の諸性能及び液晶ライトバルブ１８に用いられている液晶の諸性能により、漏れ光としてＣレベルの光が出力される。

このとき、画像表示装置のコントラスト比ＣＲは、Ａ／Ｃで定められる。本実施の形態では、漏れ光が少なく黒情報表示時のレベルＣが低いため、コントラスト比ＣＲは大きい。

ここで、カラーバランス（ホワイトバランス）を調整するために、入力信号Ｓがピークになったときの光出力Ｌを抑制してＡ´レベルとなるようにすると、黒情報表示時の漏れ光もＣ´レベルに低下する。これは、本実施形態においては、カラーバランスの調整を、フィルタ１５によって所定の波長帯域の光量を制限することによって行っているためである。このため、黒情報表示時の漏れ光Ｃ´は、カラーバランス調整のためにフィルタ１５によって遮断する光量に応じて低下する。

したがって、本実施形態においては、光出力をＡレベルからＡ´レベルに低下させたとき、黒情報表示時の漏れ光もＣレベルから同じ比率で減少してＣ´レベルとなる。これによって、コントラスト比ＣＲ´＝Ａ´／Ｃ´＝ＣＲとなり、カラーバランス調整のためにピークレベルの光出力を調整してＡ´レベルに低下させても、コントラスト比は維持されることとなる。

図６は、本実施形態の画像表示装置において、色温度変換フィルタ１５を移動操作する機構を有する他の構成を示す側面図である。

この実施の形態は、照明光の光軸に略々直交する方向に上下の二方向から色変換フィルタを移動操作することで、光束の実質的な口径を小さく（Ｆ値を大きく）することができる。これによって、各液晶ライトバルブにおける漏れ光を少なくし、黒情報表示時の光出力を小さし、コントラストを向上させることができる。

この画像表示装置は、前述した実施形態と同様に、光源１１と、この光源１１からの光を一方向に反射するリフレクタ１２と、重畳照明手段１３とを有している。

この重畳照明手段１３からの出射光は、所定の波長帯域成分を色温度変換フィルタ１５によって遮断され、色分解光学系１８に入射される。色温度変換フィルタ１５は、光路に対して傾けて配置されており、この色温度変換フィルタ１５が遮断した光束が、光源側に戻ることがなく、光源及び光源側部品の温度を上昇させることがない。また、この色温度変換フィルタ１５は、２つの部分に分割されており、それぞれが照明光の光軸に対して略々直交する方向に移動操作可能となっている。

色分解光学系１８においてＲＧＢ（３原色）に分解された照明光は、Ｂ色液晶ライトバルブ、Ｒ色液晶ライトバルブ及びＢ色液晶ライトバルブからなる空間光変調素子１９に入射し、この空間光変調素子１９を透過して、色合成光学系２０に入射される。

色合成光学系２０において合成されたＲＧＢ（３原色）光は、投射レンズ２１に入射され、この投射レンズ２１により、図示しないスクリーンに向けて投射される。

そして、この画像表示装置においては、色温度変換フィルタ１５を照明光の光軸に略々直交する方向に移動操作する駆動手段１６が設けられている。この駆動手段１６は、駆動回路２２を介して、制御マイコン（マイクロコンピュータ）７５によって駆動制御される。

また、この制御マイコン２３は、信号処理回路２４及びライトバルブ駆動回路２５を制御している。この信号処理回路２４は、外部より供給される画像信号に基づいて、ライトバルブ駆動回路２５を介して、空間光変調素子１９を制御する。

そして、制御マイコン２３には、リモートコントローラ２７からのリモートコントロール信号を受信するための受光素子２６が接続されている。

なお、これら各ブロック及び光源１１は、電源２８により電源供給されて動作する。

この実施形態の画像表示装置においては、リモートコントローラ２７を操作することにより、受光素子２６、制御マイコン２３及び駆動回路２２を介して、色温度変換フィルタ１５を、照明光の光軸に直交する方向に移動操作することができる。すなわち、この画像表示装置においては、リモートコントローラ２７にて設定したい色温度を選択することで、制御マイコン２３により駆動手段、駆動伝達手段を介して色温度変換フィルタ１５を支軸１４回りに回転移動させ、画像表示装置における色温度を変更することができる。

また、この画像表示装置においては、色温度変換フィルタ１５を移動操作することにより、重畳照明手段１３からの出射光の実質的な径を可変調節することができ、Ｆ値が可変となされ、各液晶ライトバルブに対する照明光の入射角度を調整することができる。このような調整により、各液晶ライトバルブにおける漏れ光を少なくし、黒情報表示時の光出力を小さくすることができる。

図７及び図８は、重畳照明手段１３の後に色温度変換フィルタ１５を設置した状態を示す正面図及び束面図である。

図７及び図８においては、色温度変換フィルタ１５を重畳照明手段１３の出射面となるレンズアレイの上側及び下側の部分に横方向に配列した状態を示している。図７（ａ）及び図８（ａ）においては、色温度変換フィルタ１５は重畳照明手段１３の出射面となるレンズアレイからの出射光の光路外に退避されており、色温度変換フィルタ１５による色温度の設定（波長選択）は行われず、照明光の光度が高い（明るい）状態となっている。

そして、図７（ｂ）及び図８（ｂ）においては、色温度変換フィルタ１５が重畳照明手段１３の出射面となるレンズアレイからの出射光の光路内に進入されており、色温度変換フィルタ１５による色温度の設定（波長選択）が行われ、照明光の光度が低い（暗い）状態となっている。

なお、色温度変換フィルタ１５は、重畳照明手段１３の出射面となるレンズアレイのレンズセグメント単位で波長選択（減光）を行うように設置すると、投射画像における色むらが発生しないので好ましい。

この実施形態においては、前述のように、色温度変換フィルタ１５によって、光束の実質的な径が小さくなされ、Ｆ値が大きくなされる。したがって、これら実施形態の画像表示装置においては、液晶板に対する照明光の入射角度が垂直または小さい状態に対応している。すなわち、これら実施形態においては、漏れ光が少なく、黒情報表示時の光出力が小さくなされる。

図９は、本実施形態の画像表示装置の構成をより具体的に示す側面図である。

この画像表示装置は、レンズアレイを有する重畳照明手段を備えたものであり、色分解合成光学系を含めより詳細に示すものである。

この画像表示装置は、光源１１と、この光源１１からの光を一方向に反射するリフレクタ１２と、コリメータレンズ２８と、赤色光及び紫外光カットフィルタ２９と、第１のレンズアレイ３０と、色温度変換フィルタ１５と、第２のレンズアレイ３１と、コンバイナ３２と、重ね合わせレンズ３３と、コンデンサレンズ３４と、ポラライザ（偏光板）３５と、を有して構成されている。

コリメータレンズ２８は、光の利用効率を高めるように、リフレクタ１２から供給された光を平行光に近づけている。

赤外光及び紫外光カットフィルタ２９は、画像の表示に不要な赤外光及び紫外光を遮断することで、後段の光学系の発熱を防止している。

第１及び第２のレンズアレイ３０，３１及び重ね合わせレンズ３３は、重ね合わせレンズ３３に形成される複数の３次光源像により液晶ライトバルブを重畳照明する重畳照明手段を構成している。

色温度変換フィルタ１５は、第１及び第２のレンズアレイ３０，３１間に設置され、光軸から遠い光束についてレベルを落とす波長域について遮断し、光軸に近い光束についてはそのまま透過させるように制御する。そして、前記波長域に制限する光束の分量を制限することにより、この画像表示装置のカラーバランス（ホワイトバランス）を調整している。

この色温度変換フィルタ１５は、光路に対して傾けて配置されており、この色温度変換フィルタ１５が遮断した光束が光源側に戻ることがなく、光源及び光源側部品の温度を上昇させることがない。

コンバイナ３２は、後段の偏光光学系における光の利用効率を向上させるため、入射する光をＳ偏光に変換している。

コンデンサレンズ３４は、液晶ライトバルブの照明光が投射レンズの入射瞳方向に入射するようにしている。

ポラライザ３５は、Ｓ偏光のみが透過するように制限している。

また、この画像表示装置は、色分解合成光学系３６と、Ｂ色液晶ライトバルブ３７と、Ｒ色液晶ライトバルブ３８と、Ｂ色液晶ライトバルブ３９と、アナライザ４０と、投射レンズ２１と、を有している。

色分解合成光学系３６は、入射された光をＲＧＢ（３原色）に分解して各色に対応する液晶ライトバルブ３７，３８，３９にそれぞれ入射させるとともに、これら液晶ライトバルブ３７，３８，３９で変調されて反射されたＲＧＢ光を合成する。

色分解合成光学系３６は、プリズムやダイクロイックミラーを用いて種々の構成が可能であるので具体的な構成は図示を省略する。図の色分解合成光学系３６のブロックには、ＲＧＢ（３原色）光が各色の液晶ライトバルブ３７，３８，３９に達するまでの光路のみを示している。

アナライザ（偏光板）４０は、Ｐ偏光のみを透過させる。したがって、液晶ライトバルブ３７，３８，３９で変調を受けていない光はこのアナライザ４０によって遮断される。

投射レンズ２１は、アナライザ４０を透過した光をスクリーンに向けて投射する。

本実施形態においては、光学系のＦナンバーを、例えば２．４として構成することができる。この場合、空間光変調素子（液晶ライトバルブ３７，３８，３９）への入射角は、最大１１．８度になる。ここで、例えば、Ｂ色の光を５０％減らしたいならば、Ｆナンバーを２．４から３．４にする。このときの入射角は、最大８．４度になる。

このように、この実施形態においては、色温度変換フィルタ１５によって、色温度の設定がなされるとともに、光束の実質的な径が小さくなされ、Ｆ値が小さくなされ、各液晶ライトバルブに対する照明光の入射角度が垂直または小さい状態となされる。したがって、この実施形態においては、各液晶ライトバルブにおける漏れ光が少なくなされ、黒情報表示時の光出力が小さくなされる。

なお、前述の各実施形態は、本発明の一具体例を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形等を行うことができることは、本発明に係る技術分野の専門家には明らかである。

本発明の実施形態における画像表示装置の構成を示す側面図である。 本実施形態における画像表示装置において、色温度変換フィルタが光路中に進入された状態を示す側面図である。 色温度変換フィルタの特性を示す分光特性図である。 本実施形態の画像表示装置において、色温度変換フィルタを移動操作する機構を有する構成を示す側面図である。 各実施形態の画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示すグラフである。 本実施形態の画像表示装置において、色温度変換フィルタを移動操作する機構を有する他の構成を示す側面図である。 重畳照明手段の後に色温度変換フィルタを設置した状態を示す正面図である。 重畳照明手段の後に色温度変換フィルタを設置した状態を示す側面図である。 本発明に係る画像表示装置の構成を詳細に示す側面図である。 画像表示装置の概略的な構成を示す図である。 画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示す図である。

符号の説明

１１ 光源
１２ 反射鏡
１３ 重畳照明手段
１５ 色温度変換フィルタ
１８ 色分解光学系
１９ 液晶ライトバルブ

Claims (2)

1. 所定の断面積を有する光束よりなる白色光を出射する白色光源と、
   ３原色光をそれぞれ変調する第１〜第３の空間光変調素子と、
   前記白色光源から出射された前記光束を集光する集光レンズと、
   前記集光レンズに入射するか、又は出射する前記白色光のカラーバランスを調整する第１の調整手段と、
   前記第１の調整手段でカラーバランスを調整された光を３原色光に分解して３原色の光を前記第１〜第３の空間光変調素子に入射させ、前記第１〜第３の空間光変調素子で変調された３原色の光を合成する分解合成手段と、
   前記分解合成手段により合成された光を投射する投射手段と、
   を有し、
   前記第１の調整手段は、前記白色光源から出射された前記光束の光軸に対して傾斜して設置され、前記白色光源から出射された光束のうち、前記第１の調整手段により反射される反射光を前記光束の光路外に出射することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記第１の調整手段によってカラーバランスを調整された前記白色光の光束の量を調整する第２の調整手段をさらに設けて構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。

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