JPH03131835A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ライトバルブ上に形成された画像をスクリー
ン上に拡大投写する投写型表示装置に関し、特にライト
バルブの照明光源として放電ランプを用いた光学系の照
明特性を改善した投写型表示装置に関するものである。

［従来の技術］ 第６図は従来の投写型表示装置の光学系の説明図である
。図において、（１）は光源である放電ランプ、具体的
にはメタルハライドランプもしくはキセノンランプ等の
高演色性ランプであり、対向する放電電極対（４１）が
ガラス管（４２）で保持されている。（２）は放電ラン
プ（１）の駆動電源、（３）は放電ランプ（１）の出射
光束を反射し略平行な照明光束（４）とする凹面状の反
射ミラーであり、放電ランプ（１）と反射ミラー（３）
とで照明光源（３０）を形成する。（５）、（６）は照
明光束（４）を赤・緑・青の色光に分離するダイクロイ
ックミラー、（７）は反射ミラー、（１１）、　（１２
）、　（１３）は、各々緑・青・赤の画像を形成する液
晶ライトバルブ、（１４）、　（１５）は赤・緑・青の
ライトバルブ透過光束を合成するダイクロイックミラー
、（１６）は反射ミラー、（１８）は投写レンズ、（２
０）はスクリーンである。

次に、動作について説明する。

駆動電源（２）により放電ランプ（１）の電極対（４１
）の間に生じた放電で発生した光束は、凹面状の反射ミ
ラー（３）によって反射されて、平行照明光束（４）と
してランプ（１）、ミラー（３）より成る照明光源（３
０）を出射する。ダイクロイックミラー（５）は赤色光
を反射し青・緑光を透過する。又、ダイクロイックミラ
ー（６）は青色光を反射し、緑色光を透過させる。従っ
て、液晶ライトバルブ（１１）、　（１２）、　（１３
）には、各々緑・青・赤の照明光束が照射される。液晶
ライトバルブ（１１）、　（１２）、　（１３）には、
特に図示しない外部回路によって緑・青・赤の色光に相
当する画像が形成され、照射光をライトバルブ面内で透
過変調する。液晶ライトノくルブ（１１）、　（１２）
、　（１３）の出射光は、青色光を反射するダイクロイ
ックミラー（１４）、緑色光を反射するダイクロイック
ミラー（１５Ｌ及び反射ミラー（１６）によって合成光
束（１７）として投写レンズ（］８）に入射し、投写光
束（１９）としてスクリーン（２０）上に結像され拡大
されたカラー画像が鑑賞に供される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の投写型表示装置は、照明光源の出射光の断面光束
分布のうち、中心部の強度が低く、投写画像の輝度分布
にムラが出る欠点があった。これは、放電電極を支持す
るガラス管（４２）が、ミラー反射光束を出射する妨げ
になるためである。第７図は第６図の照明光束（４）を
断面Ａ−Ａで切断したときの光束分布図であり、液晶ラ
イトバルブの有効表示領域を半径−ａから十ａの範囲と
すると、均一な輝度で画像を投写表示するには、上記範
囲内で均一な光束分布であることが望ましい。

しかし、上述の理由で中心近傍の光束低下が顕著であり
、画像鑑賞上重要な中心部の輝度を低下させる原因にな
っていた。

［課題を解決するための手段］ 本発明の投写型表示装置は、光源手段から出射する光束
中に、断面形状が２つの傾斜した平行透過面からなる回
転対称な光学素子が配置され、上記光源から出射する光
束断面の中心近傍の光束低下を補正し、光束分布を均一
化するものである。

［作用］ 前記光学素子は入射する光束の直径を縮小する働きを持
ち、中心付近の光束低下部を消滅させて、照明光束断面
内の光束分布の均一性を改善するものである。

［実施例］ 以下、本発明を図により説明する。第１図は本発明の実
施例による投写型表示装置の主要部を示す説明図である
。図において、従来例を示す第６図と同一符号は同一の
構成要素を示す。（１００）は、第６図中の液晶ライト
バルブ（１１）、　（１２）、　（１３）を説明の便宜
上、代表的に１つのライトバルブで示したものである。

（５０）は本発明で新たに導入された光学素子であり、
該光学素子（５０）は、２個の傾斜した平行面＃ｌ、＃
２を有する透過光学素子であり、光束中心軸に対して回
転対称な構造となっている。なお、第１図では説明の便
宜上、光学素子（５０）の断面形状を示している。図の
様に左側から入射する照明光束（４）は、光学素子り５
０）で屈折透過されて、直径の縮小された照明光束（４
０）となる。このとき、外周の光線ｂｌ、ｂ２はβｌ、
β２となり、中心近傍の光線ａｌ、ａ２は直径が縮小さ
れた結果、１本の光線αとなる。第２図は本発明に用い
られる光束分布補正用光学素子の説明図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。図
のように光学素子（５０）は回転対称性を有するので、
上記の様に入射平行光束の直径を縮小する作用がある。

主要設計パラメータは、傾角θ、斜面厚さｄ、屈折率ｎ
であり、これらを適切に設定することによって、入射光
束の任意の中心部直径Ｄ（第１図参照）を消滅させるこ
とができる。照明光束（４０）の直径は、液晶ライトバ
ルブ（１００）の有効表示領域の大きさを考慮して設計
すべきである。又、光学素子（５０）は、典型的には光
学ガラス（例えばＢＫ７等）を研磨して作製するが、ガ
ラスもしくはプラスチック材料を成型して作製してもよ
い。

なお、第１図では光学素子（５０）以降の光学系の詳細
な図示は省略したが、第６図のダイクロイックミラー（
５）以降の光学系がそのまま適用でき、金管として本発
明の投写型表示装置となる。

し他の実施例］ 第３図は本発明の他の実施例による投写型表示装置の主
要部を示す説明図であり、前記実施例との差異は、放電
ランプ（１）の電極対（４１）を保持するガラス管（４
２）のうち、主として平行照明光束の出射側半分（図中
、右半分）に７為ツチングで示す如く反射ミラー（６０
）を形成して凹面鏡（３）側に出射する光束を増したも
のである。第６図の従来例の照明系では、ランプ（１）
の右半分から出射する光束は凹面鏡（３）によって反射
される割合が小さいので、平行照明光になる割合が低か
った。しかし、第３図のように反射ミラー（６０）を形
成することにより、はぼ全てのランプ出射光束が凹面鏡
（３）で反射されるので、平行照明光（４）の有効ノく
ワーが増加する。さらに、前記ミラー（６０）によって
陰になる直径りの領域は、光学素子（５０）によって消
滅するように設計されるので、断面内の光束分布も均一
化される。なお、反射ミラー（６０）は、ガラス管（４
２）の外面又は内面に金属材を蒸着する等の方法で形成
されるのが好ましいが、公知の誘電前多層膜によるミラ
ーであってもよい。第４図は本発明に用いられる光学素
子の変形例の説明図であり、本例では、光学素子（５０
）の両面＃１．＃２に光学フィルタ層（７０）、　（７
１）を形成したものである。従来例を示す第６図でも、
照明光源（３０）の出射光束（４）の中に、赤外線、及
び紫外線を反射し可視光のみを透過する光学フィルタを
挿入する光学系が公知である。これは、赤外線による液
晶ライトバルブの温度上昇防止、紫外線による液晶媒質
の変質防止が目的である。本変形例では、光学素子（５
０）の両面に公知の誘電管長層膜フィルタを形成するこ
とで、従来別個に必要であった光学フィルタを不要とす
ることができる。このように、光学フィルタを設けた光
学素子（５０）は、前記実施例、他の実施例の光学素子
として共通に適用可能である。第５図は第４図の光学素
子の透過率を示すグラフであり、波長０．４〜０．７μ
ｍの可視光を主として透過し、これ以外の赤外線・紫外
線を反射する特性を有するものである。□なお、第４図
では、光学素子（５０）の両面にフィルタ層を形成した
例を示したが、これを片方の面だけにしても良いし、片
方を赤外線カットフィルタ、他方を紫外線カツトフィル
タとしても良いことは言うまでもない。以上の各実施例
では、液晶をライトバルブとして用いたが、他に油膜を
ライトバルブとして用いる方法も公知である。本発明の
手法は、放電ランプを用いた照明系を有する投写型表示
装置ならば、ライトバルブの種類を問わず有効に適用で
きる。また、ライトバルブの枚数も３枚に限らず３枚以
上、あるいは１〜２枚でも問題なく適用できる。さらに
、本発明の中心をなす、光学素子（５０）を用いた照明
系の光束ムラ補正法は、例えば道路照明等、他の均一な
照明を必要とするあらゆる分野に適用可能である。

［発明の効果］ 以上に詳述したように、本発明によれば、放電ランプの
出射光束でライトバルブ上に形成される画像を照明し、
該形成画像を拡大投写する投写型表示装置に於て、照明
光束の中心近傍の光束低下を補正できるので、−様な輝
度分布を有する良好な投写画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による投写型表示装置の主要部
を示す説明図、第２図は本発明に用いられる光束分布補
正用光学素子の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は側面図、（Ｃ）は正面図である。第３図は本発明の他
の実施例による投写型表示装置の主要部を示す説明図、
第４図は本発明に用いられる光学素子の変形例の説明図
、第５図は第４図の光学素子の透過率を示すグラフ、第
６図は従来の投写型表示装置の光学系の説明図、第７図
は第６図の照明光束を断面Ａ−Ａで切断したときの光束
分布図である。図において、１は放電ランプ、１１．１
２．１３．１００はライトバルブ、１８は投写レンズ、
３０は光源手段、５０は光学素子、６０は反射ミラー手
段、７０．７１は光学フィルタ層である。 なお、各図中同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像形成の為のライトバルブと、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、該ライトバル
   ブを照明する光源手段と、該光源手段中に含まれる、放
   電電極対がガラス管にて保持される構造の放電ランプと
   、該放電ランプの出射光束を反射する凹面状反射ミラー
   より成る光学系を有する投写型表示装置において、前記
   光源手段から出射する光束中に、断面形状が２つの傾斜
   した平行透過面からなる回転対称な光学素子が配置され
   、上記光源から出射する光束断面の中心近傍の光束低下
   を補正し、光束分布を均一化することを特徴とする投写
   型表示装置。