JP2961807B2

JP2961807B2 - 投写形表示装置

Info

Publication number: JP2961807B2
Application number: JP2106023A
Authority: JP
Inventors: 光重近藤; 信介鹿間; 英一都出; 博木田; 正浩臼井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: US5123729A; JPH043132A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、複数の像形成用のライトバルブを用いた
投写形表示装置の照明光学系に関するものである。

［従来の技術］第７図（ａ）は従来の投写形表示装置の概略構成図、
第７図（ｂ）は第８図（ａ）における光源部の一部を断
面で示す拡大構成図である。

図において、（１）は光源部で、メタルハライドラン
プ等の白色の光源（２）と光源（２）からの出射光束を
断面形状が円形のほぼ平行光束とする凹面の放物面反射
鏡（３）によって構成されている。（４）は光源（２）
の放電電極、（５）は光源（２）を駆動する電源、
（６）は放電電極（４）を支える例えば石英ガラス等の
透明な外壁、（７）は光源（２）の発光部である。な
お、光源（２）は発光部（７）が放物面反射鏡（３）の
焦点付近に位置するよう配置されている。（８）は光源
部（１）から出射されたほぼ平行な断面形状が円形の出
射光束、（９）な出射光束（８）より赤色の光束（13
R）をほぼ直交方向に反射させ青色と緑色の混合した光
束（10）を透過させる波長選択性をもったダイクロイッ
クミラー、（11）は光束（13R）の進行方向をほぼ直交
方向に反射させて光束（14R）とする反射ミラー、（1
2）は光束（10）より青色の光束（14B）をほぼ直交方向
に反射させて緑色の光束（14G）を透過させる波長選択
性をもったダイクロイックミラー、（15R），（15B），
（15G）はそれぞれ光束（14R），（14B），（14G）をそ
の直交する面内で２次元的に強度変調する透過形のライ
トバルブで、例えば液晶の電気光学効果を用いた画像表
示パネルであり、通常矩形形状をしている。NTSC方式の
場合縦横比が3:4、ハイビジョンの場合縦横比は16:9で
ある。このライトバルブは、TV信号等で駆動され、上記
ライトバルブ上にTV画像等が表示され透過光の断面強度
を２次元的に空間変調するものであり、サイズとして
は、例えば１〜５インチが選ばれる。（16R），（16
B），（16G）はそれぞれ透過形のライトバルブ（15
R），（15B），（15G）によりその断面強度が２次元的
に強度変調された光束、（17）は光束（16G）の進行方
向をほぼ直交方向に反射させ光束（18G）とする反射ミ
ラー、（19）は光束（16R）を透過させ光束（16B）の進
行方向をほぼ直交方向に反射させ光束（16R）と光束（1
6B）の混合した光束（20）とするダイクロイックミラ
ー、（21）は光束（20）を透過させ光束（18G）の進行
方向をほぼ直交方向に反射させ光束（20）と光束（18
G）の混合した光束（22）とするダイクロイックミラー
である。なお、光束（22）はライトバルブにより強度変
調された赤，青，緑の光束が混合された光束となってい
る。（23）は光束（22）をスクリーン（24）上に投影す
る投写レンズで、スクリーン（24）上にはライトバルブ
（15R），（15B），（15G）上の画像の実像が拡大投写
される。スクリーンサイズは例えば20〜200インチ程度
のものが利用される。なお、ライトバルブ（15R），（1
5B），（15G）は投写レンズから等しい距離（光路長）
のところに置かれている。また、ライトバルブ（15
R），（15G），（15B）に照射される光束は、ライトバ
ルブよりやや大きくなるよう照射される。

次に動作について説明する。

第８図は従来の光源装置の動作を説明する図であり、
同一コーン状にある光線（35a），（35b），（35c）は
光軸に対し角度θの位置に、Ｘ線に対し光軸回りの角度
がΦ_a,Φ_b,Φ_ｃの位置にある。

放物面鏡（36）で反射された後は光線（35a），（35
b），（35c）とも光軸（37）から等距離ｈの平行光線と
なり、結果として円形の光束（38）となる。

白色の光源（２）から出射された光束は凹面の放物面
反射鏡（３）により断面形状が円形のほぼ平行光にされ
てダイクロイックミラー（９），（12）により赤，青，
緑のほぼ平行な光束（14R），（14B），（14G）とな
り、それぞれライトバルブ（15R），（15B），（15G）
により２次元的に強度変調され、ライトバルブ上の画像
は投写レンズ（23）によりスクリーン上に投写され、拡
大されたTV等の画像を見ることができる。

［発明が解決しようとする課題］従来の投写型表示装置は以上のように構成されている
ので、第９図に示すように照射される円形の光束（14
R），（14G），（14B）のうち矩形のライトバルブ（15
R），（15G），（15B）に照射される光束（25）（白抜
き部分）以外の光束（26）（斜線部分）は捨て去られ
る。NTSC方式の場合、すなわち、縦横比を4:3に選んだ
場合、円形光束の大きさをライトバルブが入るぎりぎり
に設定すると、利用される光束は61％であり、残り39％
は捨てられる。一方、光源の輝度は現在効率のよいメタ
ルハライドランプを用いても、CRT方式の輝度より低い
ので、出来るだけ光源の使用効率を上げることが必要で
あるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ライトバルブよりはみ出し捨て去る光束を
少なくし、結果として輝度向上を図ることができる投写
型表示装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る投写型表示装置は、矩形領域に画像を
形成するライトバルブと、該ライトバルブに形成された
画像を拡大投写する投写レンズと、前記ライトバルブを
照明する光束を出射する光源部とを具備した投写型表示
装置において、前記光源部は、光源と、中心が前記光源
の中心とほぼ一致し、前記光源の後方出射光を前記ライ
トバルブ側に反射する球面鏡と、前記光源の光軸上の点
を共通の頂点として、前記光源及び球面鏡からの光を断
面が前記ライトバルブとほぼ同一形状、同一サイズの光
束に変換すべく配置された複数の扇形のレンズ小片から
なるレンズとを有するものである。

［作用］この発明に係る投写形表示装置においては、光源部を
出た光束の断面がライトバルブの大きさ程度の矩形の光
束であるので、従来よりもライトバルブに照射される光
束が多くなり、そのため、光源からの出射光の使用効率
が高まる。加えて、光源の後方出射光が球面鏡により反
射され、ライトバルブを照明する光束に変換されるた
め、光源からの出射光の使用効率がさらに向上する。

［実施例］以下、この発明を図により説明する。

第１図はこの発明の一実施例による投写形表示装置の
主要部である光源部の構成図である。

第１図（ａ）において、Ｚ軸は光軸で紙面内の水平方
向、Ｘ軸は紙面と直行する方向、Ｙ軸は紙面内の垂直方
向である。（30）は光源部、（31）はその断面が第１図
（ａ）に示すように放物面となっている凹面の反射鏡で
ある。この反射鏡（31）は、第１図（ｂ）に示す種々の
放物面小片から出来ている。図中、（33a）〜（33k）は
それぞれ扇形形状を成す凹面の放物面鏡である。また、
（34）はライトバルブのサイズである。、第２図はそれ
ぞれの放物面鏡（33a）〜（33k）のうち（33a）〜（33
f）の反射面形状を示す。形状ａ〜ｆはそれぞれ放物面
鏡（33a）〜（33f）に相当する。それぞれの放物面鏡
（33a）〜（33k）の焦点はＦに一致するように構成され
ている。

次に本発明の反射鏡（31）の動作原理について説明す
る。その際、光源から光軸に対し角度θでコーン状に出
射される光束について考える。

第３図は本発明の反射鏡（31）の動作原理を説明する
図である。

本発明の反射鏡を用いた場合、光線（35a），（35
b），（35c）の光軸回りの位置φ_a,φ_b,φ_ｃにより反射
鏡（39）の一部である扇形形状を成す凹面の放物面鏡
（40a），（40b），（40c）の焦点距離が異なる。従っ
て、第３図（ｂ）に示すように反射鏡で反射された平行
化された光線（35a），（35b），（35c）の光軸からの
距離はそれぞれ異なった値h_a,h_b,h_cとなる。その際、平
行化された光束の断面形状がライトバルブと同一形状、
同一サイズに成るよう放物面形状を構成する。そうする
とライトバルブに照射される光束のうちライトバルブよ
りはみ出す光束が少なくなり、すべてライトバルブに照
射されることになり、結果として投写レンズにより写し
出されるスクリーン上の投写像の輝度が向上する。な
お、光束（41）は第１図（ｂ）に示すようにぎざぎざで
はあるが、放物面小片を小さい扇形形状に分割すればす
る程よりなめらかな矩形形状になる。

以上のように光源（２）から出射された光束は反射鏡
（31）によりほぼ矩形の光束に変換され、従来の出射光
束（８）と同様の働きをする光束（41）となる。以後、
光束（41）は従来装置と同様ダイクロイックミラー
（９），（12）で赤青緑の光束に分けられそれぞれライ
トバルブ（15R），（15B），（15G）で２次元的に強度
変調され、投写レンズ（23）にてスクリーン上に拡大投
影される。

なお、上記実施例では、光源の後方出射光を前方に反
射させるために反射鏡（31）を用いたが、第４図に示す
ように、扇形のレンズ小片（51）よりなるレンズ（50）
により矩形の光束（41）としてもよい。

さらに、第５図に示すように光源の後方出射光を前方
に反射させるための球面鏡（52）をその球面鏡の中心が
光源（２）の中心と一致するように置けば、さらに高輝
度化がはかれる。

さらに、上記実施例では、反射鏡（31）により光源か
らの出射光を平行光束とする例を示したが、第６図に示
すように光源部（30）からの出射光束を平行光束でない
光束（42）としてもよい。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、光源部が、光源
と、中心が前記光源の中心とほぼ一致し、前記光源の後
方出射光を前記ライトバルブ側に反射する球面鏡と、前
記光源の光軸上の点を共通の頂点として、前記光源及び
球面鏡からの光を断面が前記ライトバルブとほぼ同一形
状、同一サイズの光束に変換すべく配置された複数の扇
形のレンズ小片からなるレンズとを有するので、従来よ
りもライトバルブに照射される光束を多くでき、光源の
出射光の使用効率が向上し、スクリーンに投写された映
像の輝度が向上する効果がある。加えて、後方出射光も
球面鏡によりライトバルブを照射する光束に変換され、
光源からの出射光の使用効率がさらに向上する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による投写形表示装置の主要
部である光源部の構成図、第２図は本発明の一実施例に
おける反射鏡の反射面形状を示す図、第３図はこの発明
の光源装置の動作を説明する図、第４図、第５図はこの
発明の他の実施例による投写形表示装置の主要部である
光源部の構成図、第６図はこの発明の光源部の使用形態
の他の実施例を示す構成図、第７図（ａ）は従来の投写
形表示装置の概略構成図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）
における光源部の一部を断面で示す拡大構成図、第８図
は従来の光源装置の動作を説明する図、第９図は従来の
投写型表示装置のライトバルブに照射される光束の様子
を示す図である。図において、（２）は光源、（９）はダイクロイックミ
ラー、（10）、（13R）は光束、（30）は光源部、（3
1）は反射鏡である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木田博京都府長岡京市馬場図所１番地三菱電機株式会社電子商品開発研究所内 (72)発明者臼井正浩京都府長岡京市馬場図所１番地三菱電機株式会社京都製作所内 (56)参考文献特開平１−161606（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 21/00 G02B 19/00 G02F 1/13

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形領域に画像を形成するライトバルブ
と、該ライトバルブに形成された画像を拡大投写する投写レ
ンズと、前記ライトバルブを照明する光束を出射する光源部とを
具備した投写型表示装置において、前記光源部は、光源と、中心が前記光源の中心とほぼ一
致し、前記光源の後方出射光を前記ライトバルブ側に反
射する球面鏡と、前記光源の光軸上の点を共通の頂点と
して、前記光源及び球面鏡からの光を断面が前記ライト
バルブとほぼ同一形状、同一サイズの光束に変換すべく
配置された複数の扇形のレンズ小片からなるレンズとを
有することを特徴とする投写型表示装置。