JPH05323268A - 照明光学系装置及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

照明光学系装置及びこれを用いた液晶表示装置

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JPH05323268A
JPH05323268A JP4133799A JP13379992A JPH05323268A JP H05323268 A JPH05323268 A JP H05323268A JP 4133799 A JP4133799 A JP 4133799A JP 13379992 A JP13379992 A JP 13379992A JP H05323268 A JPH05323268 A JP H05323268A
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Takashi Tsunoda
隆史 角田
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太志 山崎
Takesuke Maruyama
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 光源1から出射された光を反射し被照射面5
の方向に向ける作用を持つ第1の凹面鏡2と、光源1か
ら出射し第1の凹面鏡2で反射されない光の方向を該凹
面鏡2で反射するように変える第2の凹面鏡3とを設け
た照明光学系とする。また、この照明光学系を用いた液
晶表示装置において、液晶表示素子における光源から放
射された光が入射する側の面に、液晶の画素配列の各1
画素に対応する単位レンズ部からなり液晶の画素配列と
同一の配列を有するマイクロレンズアレイを密着して設
ける。 【効果】 光源からの光利用効率が高く、小型高性能な
照明光学系と、該照明光学系を用いることにより、明る
く小型で性能の良い、液晶表示装置を提供することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光源から出射される光
が効率良く被照射面を明るく照らし、さらに被照射面に
入射する光の角度の小さな、例えばライトバルブたる透
過型の液晶表示素子上に形成される光学像を照明するの
に好適な照明光学系装置、及びこの照明光学系装置を用
いた液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、照明光学系を用いる装置とし
て、各種照明装置あるいは表示装置等の開発が進んでい
る。例えば表示装置として、ライトバルブ上に光学的特
性の変化として映像信号に応じて形成される光学像を、
光源を含む照明光学系による照明光で照射し、この光学
像を直接見る直視型表示装置、あるいは光学像を投射レ
ンズによりスクリーン上に投射する投射型表示装置等が
開発されている。近年、こうした表示装置に用いられる
ライトバルブとして透過型の液晶表示素子を用いた液晶
表示装置が数多く提案されて来ており、さらに、こうし
た液晶表示装置自体の小型化が進むとともに解像度等の
性能も急速に向上し、この種液晶表示素子を用いた表示
装置の小型・高性能化が進んでいる。
【0003】一方、上記したような表示装置あるいは照
明装置に用いられる照明光学系として、光源から出射し
た光を被照射面に効率良く集めることにより、被照射面
を明るく照らすようにした技術の開発も進んでいる。従
来提案されている液晶表示素子をライトバルブとして用
いた液晶表示装置等に使用される照明光学系として、例
えば、「フラットパネル・ディスプレイ’91」;日経
BP社(1990年発行)の202ページ図15に示さ
れているように、光源からの出射光を、被照射面である
液晶表示素子すなわち液晶パネルの方向に集める作用を
持つ凹面鏡を用いた構成のものがある。しかし、前記し
たような表示装置あるいは照明装置などの小型・高性能
化に伴ない、それに用いられる照明光学系のより一層の
小型・高性能化が望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】照明光学系の小型・高
性能化のための条件のひとつとして、光源から出射され
る光を効率良く被照射面に集めることが挙げられる。す
なわち、光源の放射する全ての光のエネルギーに対する
被照射面上に照射される光のエネルギーの比率(以下、
光利用効率と呼ぶ)を高くすることにより、被照射面を
明るく照らすことが重要となる。一般に、照明光学系に
おいて、一定の距離に置かれたある一定の大きさを持つ
被照射面を明るくする方法としては、光利用効率を高く
すること以外に、照明光学系の光源自体の高出力化が考
えられる。近年、上述したような照明装置あるいは表示
装置に用いられている光源としてメタルハライド,キセ
ノン,ハロゲン等の光源を用いたランプがあり、こうし
たランプの明るさ等の性能および寿命が改善されて来て
いる。しかし、さらに高出力化した場合には、発熱など
によるランプの寿命および該ランプを用いた装置の寿
命,大きさ等に影響するため、ランプの高出力化は難し
い。このため、照明光学系において光利用効率をできる
だけ高くすることで、被照射面を明るくすることが必要
である。
【0005】さらに、高性能な照明光学系の他の条件と
しては、被照射面の輝度むらの減少がある。すなわち、
例えば液晶表示装置等では、該装置に用いられる照明光
学系により生じる被照射面上の輝度むらが、そのまま画
像のむらとなり高性能な表示装置を得ることができなく
なってしまう。従って、そうした輝度むら等の少ない照
明光学系が必要である。
【0006】一方、照明光学系の小型・高性能化のもう
ひとつの条件は、光源を出射した光が被照射面に入射す
る角度を適性化することである。すなわち、例えば、被
照射面が前記液晶表示素子であった場合には、液晶の特
性は該液晶に入射する光の角度に影響されるため、でき
る限り同じ角度で光が入射する必要がある。また、照明
光学系で液晶以外のダイクロイックミラー等の光を反
射,分光させるもの、あるいは、マイクロレンズ,ファ
イバー等の光学部品を照射する場合も、各部品の特性は
該部品に入射する光の角度に影響されるため、それぞれ
の部品および仕様に合わせて光の入射角度を適性化して
やる必要があり、多くの場合それは、できる限り同じ角
度で光が入射した方が良い。
【0007】以上のように、照明光学系の小型・高性能
化には光利用効率を高くすること、被照射面上の輝度む
らを少なくすること、さらに被照射面への光の入射角度
をそろえること、及びこうした照明光学系全体が小型で
あることが条件となる。
【0008】一般に、照明光学系において、光利用効率
を高くするためには、光源を小型化すること、および光
源から出射した光をレンズ等により被照射面に集光する
ことが考えられる。
【0009】光源を小型化することは光源を点光源に近
付けることであり、その方法としては、ランプなどの発
光部分すなわち光源自体の小型化と、光源の大きさは変
えずに、該光源を用いる系を大型化することにより相対
的に光源を小型化することの2つがある。しかし、光源
自体を小型化すると、同じ出力であった場合には発熱等
により光源の寿命が短くなるなどの問題が生じ、大幅に
小型化することは難しい。また、光源を用いる系全体を
大型化して、相対的に光源を小型化する場合には、照明
光学系の構成要素や被照射面が相対的に大型化すること
になり、小型な照明光学系および表示装置等を得ること
ができない。このため、系を相対的に大きくすることに
も限界がある。
【0010】一方、光利用効率を高くするために光源か
ら出射した光をレンズ等により被照射面に集光させよう
とした場合、後述するように、被照射面への光の入射角
度がきつくなったり、被照射面での輝度むら等を生じ好
ましく無い。このことから、従来、レンズ等により被照
射面に集光させることにも限界があった。
【0011】従って、本発明の目的はこうした従来の問
題点を解決し、光源からの光の光利用効率が高く、かつ
小型・高性能な照明光学系と、該照明光学系を用いるこ
とにより、明るく小型で性能の良い、液晶表示装置を提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記問題点
を解決するため、光を出射する光源を有し、該光源から
出射された光を被照射面上に照射させる作用を有する照
明光学系において、光源から出射された光を反射し被照
射面の方向に向ける作用を持つ第1の凹面鏡と、光源か
ら出射し第1の凹面鏡で反射されない光が該第1の凹面
鏡で反射するように光の方向を変える第2の凹面鏡と
を、設けた構成としている。
【0013】
【作用】次に、本発明による作用について説明する。図
1は、本発明による照明光学系及びこれを用いた表示装
置の原理断面図を示したものである。
【0014】図1の(a)は、本発明による照明光学系
の原理断面図を示しており、光源1から出射した光は、
第1の凹面鏡2である反射鏡で反射されるか、あるいは
光源1から出射した光の一部は第1の凹面鏡2で反射さ
れることなく、集光レンズ群4の方向へ向かう。これら
の光の内、その一部は図に示す様に設けられた第1の凹
面鏡2で反射されない光の方向を、該第1の凹面鏡2で
反射するように変える手段としての第2の凹面鏡3で反
射され、また他の光は第2の凹面鏡3で反射されること
なく、そのまま集光レンズ群4の方向に向かう。最終的
に上記第2の凹面鏡3を経由した光も、集光レンズ群4
を通過後被照射面5に照射される。なお、本発明におけ
る照明光学系において、第2の凹面鏡3の作用は集光レ
ンズ群4が無い場合にも有効である。
【0015】図1の(b)は、本発明による照明光学系
を用いた直視型表示装置の原理断面図を示しており、図
1の(a)の如き照明光学系により、例えば液晶表示素
子であるようなライトバルブ6を照射する。該ライトバ
ルブ6は、光学特性の変化として、映像信号に応じて光
学像を形成する作用を有しており、本装置はライトバル
ブ6の画像を直視するものである。
【0016】また、図1の(c)は、本発明による照明
光学系を用いた投射型表示装置の原理断面図を表してお
り、上記図1の(b)に示したライトバルブ6による像
を、投射レンズ8により拡大してスクリーン9上に投射
するものである。
【0017】次に、本発明による具体的作用について、
説明する。前述のように、照明光学系の小型・高性能化
には、光源を小型化することが有効である。これを図2
により説明する。
【0018】図2は、光源以外の照明光学系を1枚の薄
肉レンズとして代表させて照明光学系を模式的に表した
ものである。図2の(a),(b)は、光源が点光源で
ある場合を示し、図2の(c),(d)は、ある大きさ
を持つ光源として、光源を線光源で示したものである。
【0019】図2の(a)に示すように、光源が点光源
11であった場合には、該点光源11を出射した光の
内、薄肉レンズ10に入射した光は該薄肉レンズ10に
より完全アフォーカル光とすることができ、これによ
り、少なくとも薄肉レンズ10を通過し被照射面5に入
射する光は、全て被照射面5に垂直に入射することとな
る。また、図2の(b)は図2の(a)の状態より、点
光源11を薄肉レンズ10から離した場合である。この
図に示すように、点光源11を薄肉レンズ10から離し
た場合には、点光源11を出射した光が薄肉レンズ10
を通過してある点で集光することになる。この場合に
は、少なくとも該薄肉レンズ10に入射した光を全て被
照射面5に集めることができるが、図に示すように、図
2の(a)に示した光の状態からずれ、被照射面5にあ
る角度θを持って入射することとなる。図2の(a)に
示したものではθ=0となる。従って、被照射面5に入
射する光の角度θを0にしたい場合には、図2の(a)
に示すようにすることが望まれる。
【0020】一方、図2の(c)は図2の(a)の光源
がある長さを持った場合を示している。この図に示す線
光源12は、点光源の集まりと考えられる。この線光源
12の中央の点光源から出射した光が図2(a)の状態
であるとすると、図2の(c)の破線で示した光路とな
り、また、線光源12の薄肉レンズ10から最も離れた
先端における点光源の光は図2の(b)に示す状態とな
り、図2の(c)の実線で示す光路となる。さらに、線
光源12の薄肉レンズ10に最も近い端における点光源
の光は、図2の(c)で一点鎖線で示す光路となる。ま
た、図2の(d)は、図2の(c)における線光源12
を薄肉レンズ(10)から離した状態を示している。こ
れらの図から明らかな様に、光源がある大きさを持つ
と、様々な点光源の光が被照射面に入射することにな
る。従って、光源から出射する光の総エネルギーが等し
いとすると、光源が大きくなることにより、光源からの
光が拡散して出射することになり、その結果、光利用効
率及び光の入射する角度が悪化することになる。
【0021】次に、さらにこのことを実際の照明光学系
として凹面鏡を用いたもので説明する。図3は、凹面鏡
として、断面が放物形状となっている放物面鏡による光
の反射状態を示したものである。
【0022】図3の(a)は、光源が点光源11である
場合を示している。図に示すように、点光源11を放物
面鏡13の焦点位置に置いた場合には、点光源11を出
射し放物面鏡13で反射した光は、該放物面鏡13の中
心軸すなわち光軸に対し平行に進む。従って、図2の
(a)に示した状態と等価な照明光学系となる。
【0023】また、図3の(b)は、光源が線光源12
の場合を示しており、図に示すように線光源12の中央
の点を放物面鏡13の焦点位置になるように配置してお
り、この線光源12の中央の点光源から出射した光は、
図3の(b)の破線で示した光路となる。これに対し、
線光源12の両端における点光源からの光は、中央の点
光源から出射した光と別の光路を通り、これにより放物
面鏡13反射面上の1点からは、ある角度ψを持った光
線の束すなわち光束が出ていくことになる。従って、図
3の(b)は、図2の(c)と等価な照明光学系とな
る。
【0024】以上のことから、ほぼ同等な光のエネルギ
ーを放射する光源では、できる限り小さい方、すなわち
点光源に近い方が、光利用効率および被照射面への光入
射角度の点で有利である。
【0025】一方、前述したように、光源の小型化とし
ては、光源自体の小型化の他に、該光源を用いる系の拡
大により、相対的に光源を小型化させる方法がある。光
源自体の小型化は、前述したように、光源の寿命が短く
なる等の問題があり困難である。そこで、相対的に光源
を小型化することについてを、次に説明する。
【0026】図4は、光源の大きさはそのままで、光学
系として上記放物面鏡13を大きくした場合を、そうで
ない場合と対比して表している。図4の(b)に示すよ
うに、被照射面5を含め放物面鏡13等の照明光学系を
図4の(a)よりも拡大することによって、放物面鏡1
3反射面上の1点からの光束の角度ψは小さくなり、こ
れにより拡大した放物面鏡13による反射光は、拡大し
た被照射面5に小さい角度で入射するとともに光利用効
率も良くなる。しかし、系全体を拡大することにより小
型化が達成できなくなるという問題が生じる。
【0027】従って、光源を小型化することが光利用効
率および被照射面への光の入射角度の点で有利である
が、光源の寿命が短くなる、あるいは、系全体が大型化
するなどの問題が生じ、照明光学系およびそれを用いた
装置の小型・高性能化を達成することが困難となる。
【0028】一方、これに対し、光源の大きさをそのま
まとして、光利用効率を上げるために、レンズ等により
光源からの光を被照射面上に集光させた場合には、前記
図2の(b)もしくは図2の(d)の関係と等価にな
り、やはり被照射面5への光の入射角度が悪化すること
となる。
【0029】一般に、光源と凹面鏡,レンズ等の光学系
では、多くの光を小さい被照射面5上に集めるために
は、その光源の像を被照射面5近傍に結像させるのが良
く、この時光利用効率はほぼ最大となる。しかしその場
合には、図5の(b)に示すように、光源の像を被照射
面5近傍に結像させない図5の(a)場合よりも被照射
面5への入射角度が大きくなってしまう。
【0030】さらに、光源の像を被照射面近傍に像の結
像倍率を被照射面の大きさに合わせて結像させた場合に
は、光源自身に輝度むらや影があった場合、それらのむ
らがそのまま被照射面に反映され、結局、被照射面上の
輝度むらとなって好ましくない。
【0031】以上述べたように、従来の照明光学系とし
て、単一の凹面鏡とレンズによる組合せでは、光利用率
を大きくすると被照射面への光の入射角度がきつくな
り、さらに、被照射面の輝度むらが増加するという傾向
にあり、それを補正しようとした場合には照明光学系お
よびそれを用いた装置全体が大型化することになり、小
型・高性能化には限界があった。
【0032】また、単一の凹面鏡とレンズを組合せた照
明光学系では、大きく分けて光源を出射し凹面鏡で反射
した後に被照射面に向かう光と、該凹面鏡で反射しない
光とがあった。図6にその状態を示す。
【0033】図6に示した構成においては、凹面鏡14
で反射した光のほとんどを被照射面5に入射するように
した場合でも、光源1より出射して凹面鏡14で反射し
ない光(以降、直接光と呼ぶ)は、直接被照射面5の方
向に放射され、図6に示す一部の直接入射光15の光し
か被照射面5に入射せず、そのため、特に被照射面5が
凹面鏡14に比較して小さい場合には、直接光のほとん
どの部分を被照射面5への照射に使用していないことに
なる。
【0034】上記直接光を凹面鏡等で反射させるため、
凹面鏡を拡大したり、光源を覆う方向に形状を曲げたり
すると、前述のように被照射面への光の入射角度がきつ
くなったり、全体が大型化する等の問題となり、小型・
高性能な照明光学系を得られなくなってしまう。
【0035】そこで、本発明では、上記直接光を、被照
射面への光の入射角度をきつくすることなく被照射面に
入射させ、これにより光利用効率を高くするようにして
いる。図7は、本発明の照明光学系における第2の凹面
鏡3による光の反射状態を示している。
【0036】図7に示す第1の凹面鏡2は、該第1の凹
面鏡2で反射する光のほとんどを被照射面5に入射させ
る作用を有し、また第2の凹面鏡3は、前記図6に示し
たような構成においては光源1を出射し第1の凹面鏡2
で反射していなかった直接光の一部を、該第2の凹面鏡
3で反射することにより光源1の方向へ再び戻す作用を
有している。従って、第2の凹面鏡3で反射された光
は、ほとんど再び光源1に戻り、再び光源1から出射す
ることになる。これにより、光源1を出射し第1の凹面
鏡2で反射する光のエネルギーが増えることになり、光
の利用効率を高くすることができる。このとき、第2の
凹面鏡3以外の構成を変えていないため、被照射面5に
入射する光の状態を変えずに光のエネルギーのみを増や
すことになり、被照射面5に入射する光の角度はほとん
ど変わることが無い。
【0037】従って、本発明によれば、従来に較べ被照
射面に入射する光の角度を悪化させずに光利用効率を高
くすることができ、また反対に光利用効率を従来と同等
とすれば、凹面鏡の反射面を小さくするなどして被照射
面に入射する光の角度を緩くすることができ、照明光学
系およびそれを用いた液晶表示装置等の小型・高性能化
に有効である。
【0038】
【実施例】以下、本発明を図示した各実施例によって説
明する。図8は、本発明による照明光学系の第1実施例
を示す断面図である。図8において、光源1は、例えば
メタルハライド,キセノン,ハロゲン等を用いたランプ
であり、13は前記第1の凹面鏡2に対応した放物面鏡
であり、16は本発明による第2の凹面鏡3に対応した
球面鏡であり、5は被照射面である。
【0039】本実施例において、光源1は、放物面鏡
(第1の凹面鏡)13のいわゆる焦点位置近傍に設けら
れており、光源1より出射した光の一部は、放物面鏡1
3により反射され、被照射面5に入射する。また、光源
1より出射した光の一部は、上記球面鏡(第2の凹面
鏡)16により反射される。その際、球面鏡16は、光
源1がほぼ球面鏡16の中心になるように設置されてお
り、これにより、光源1を出射し球面鏡16で反射され
た光は、再び光源1に向かい、該光源1から初めに出射
した方向とほぼ正反対の方向に出射される。従って、球
面鏡16で反射され再び光源1に戻った光は、上記放物
面鏡13で反射される。放物面鏡13は、光源1より出
射し該放物面鏡13で反射した光を、ほとんど被照射面
5に入射させる作用を有しており、これにより、球面鏡
16で反射され再び光源1に戻った光が放物面鏡13で
反射した場合にも、その光はほぼ被照射面5に入射す
る。
【0040】図9は、上記球面鏡(第2の凹面鏡)16
の一例を示す斜視図である。同図に示した球面鏡16
は、光の通過する円形の出射窓17を有しており、図8
の構成において、光源1より出射し放物面鏡13により
反射された光と、光源1から出射し球面鏡16で反射さ
れない光(直接光)を通過させる。尚、例えば本例の球
面鏡16の如き本発明による第2の凹面鏡の出射窓17
に相当する部分は、図9に示すような円形のみでなく、
矩形等の多角形あるいはその他の形状を有していても良
い。
【0041】図10は、本発明による照明光学系の第2
実施例を示す断面図である。本実施例は、図8に示した
前記第1実施例における放物面鏡13の替わりに、第1
の凹面鏡として楕円面鏡18を用いたものである。図1
0に示すように、本実施例では、光源1は上記楕円面鏡
18の頂点側の楕円第1焦点位置近傍に置かれ、これに
より、光源1において楕円面鏡18の頂点側の楕円第1
焦点位置近傍から出射し該楕円面鏡18により反射され
た光は、楕円面鏡18の光源1を設けた焦点と反対側の
焦点である楕円第2焦点19の近傍に集光される。一
方、光源1を出射し楕円面鏡18で反射されずに前記球
面鏡(第2の凹面鏡)16に入射した光は、球面鏡16
により反射され、再び光源1の方向に戻り、図8に示す
第1実施例と同様に該光源1を通過し、上記楕円面鏡1
8で反射され、従って楕円第2焦点19の近傍に集光さ
れる。これにより、従来直接光として被照射面5の照射
に寄与していなかった光を被照射面5の照射に用いるこ
とができ、これにより、光利用効率の良い照明光学系を
得ることができる。
【0042】図11は、本発明による照明光学系の第3
実施例を示す断面図である。本実施例は、上記した図1
0の第2実施例において、光源1と被照射面5の間に集
光レンズ群4を設けたものである。図11における集光
レンズ群4は、楕円面鏡18および球面鏡16により楕
円第2焦点19の近傍に集光された光を被照射面5に角
度良く集める作用を有しており、これにより、図10に
示す第2実施例における被照射面5への光入射角度が補
正され、光利用効率が良く、かつ、光入射角度(前記図
4におけるθ)が小さい照明光学系とすることができ
る。さらに、上記集光レンズ群4を少なくとも1面が非
球面である構成とすることにより、該非球面は、被照射
面5上の輝度むら等の光むらを補正する作用を持たせる
ことができるので、光利用効率を高くした場合にも、光
のむらが少ない性能の良い照明光学系を得ることができ
る。
【0043】図12は、前記球面鏡16の他の1例を示
したものである。図12に示す球面鏡16は、前記図9
に示した球面鏡16の出射窓17に相当する部分の穴が
開いていない構造のものである。図12における球面鏡
16は、例えばガラスにより半球中空状に製造された
後、アルミニウム等の膜を内部に蒸着することにより反
射面を形成するものであり、この際、図12の斜線部で
示した反射面20の部分にのみ蒸着することにより、蒸
着されない部分を光の透過する透過面21とするように
したものである。これにより、図9に示す出射窓17と
同等の作用があるとともに、球面鏡16に穴を開ける等
の作業が必要無くなり、さらに、光の出射窓に相当する
透過面21の大きさを上記半球中空状のガラス等を作り
直すことなく調節することが可能となり、これにより、
本球面鏡16を用いる系に適したように被照射面5の明
るさ及び光入射角度を調整することができる。
【0044】図13は、前記球面鏡16の更に他の1例
を示している。図13の球面鏡16は、前記図9に示し
た球面鏡16の出射窓17に、前記図11で示したよう
な照明光学系に用いる集光レンズ群4の1部あるいは全
てをはめ込んだものである。これによって、図13に示
す集光レンズ群4は球面鏡16により保持され、集光レ
ンズ群4を新たに保持する鏡筒等の部品点数を減少する
ことができる。尚、以上述べた球面鏡16は半球でなく
ても良い。
【0045】図14は、本発明の第4実施例に係る照明
光学系を示しており、本実施例は、前記各実施例よりさ
らに被照射面への光の入射角度を減少させ得る構成をと
っている。図14の(a)は、楕円面鏡(第1の凹面
鏡)18の開口径(図に示すD)が大きい場合を、ま
た、図14の(b)は、楕円面鏡18の開口径が図14
の(a)に比べ小さい場合(本第4実施例)をそれぞれ
示している。本図に示すように被照射面5への光の入射
角度(図14に示すθ)は、楕円面鏡18の開口径が大
きい場合には被照射面5へ入射する光の内22に示すも
のが最も大きくなり、楕円面鏡18の開口径が小さい場
合には被照射面5へ入射する光の内23に示すものが最
も大きくなり、図示から明らかなように、入射光23の
入射角度の方が入射光22の入射角度より小さくなる。
従って、入射角度θが小さい方が良い場合には、図14
の(b)に示すように、本発明における前記第1の凹面
鏡に対応する楕円面鏡18の開口径Dを小さくすること
により、これを達成することができ、さらに、該楕円面
鏡18および球面鏡16を小型化することも可能とな
る。また、本実施例においても、図11に示した第3実
施例のように集光レンズ群4を設けても良く、その場合
の集光レンズの効果は前記第3実施例と同様である。
【0046】一方、図14から明らかなように、球面鏡
16の光の出射窓17の部分の大きさを変えることによ
り、被照射面5へ入射する光の角度および光利用効率を
調整することも可能である。すなわち、例えば出射窓1
7の大きさを小さくすることによって、図14に示すよ
うな被照射面5に最も大きい角度(図14のθ)で入射
する光を遮光し被照射面5に入射させないようにするこ
とができ、これにより被照射面5全体での光の入射角度
に対する光のエネルギーを調整することができる。従っ
て、本発明における照明光学系において、放物面鏡,楕
円面鏡等よりなる第1の凹面鏡2、球面鏡等よりなる第
2の凹面鏡3、および集光レンズ群4の形状は、照明光
学系を用いる装置における被照射面の大きさ,該装置に
用いる光源の大きさおよび特性,該装置に要求される被
照射面の光利用効率および被照射面への光入射角度,さ
らに装置全体の大きさ等を考慮して、最適な形状に設定
されるものである。
【0047】図15は、本発明による照明光学系の第5
実施例の各構成を示している。図15の(a)及び
(b)は、本発明における前記第1の凹面鏡として放物
面鏡13を用いたものであり、また、図15の(c)及
び(d)は本発明における前記第1の凹面鏡として楕円
面鏡18を用いたものである。図15の各例とも、光源
1は放物面鏡13の焦点あるいは楕円面鏡18の頂点側
にある楕円第1焦点の近傍に設けている。これにより、
上記焦点位置の光源1から出射し放物面鏡13あるいは
楕円面鏡18で反射された光は、図に示すように、それ
ぞれの凹面鏡に対応し、図15の(a)及び(b)では
光軸にほぼ平行に進み、また図15の(c)及び(d)
では楕円第2焦点に集光するように進み、それぞれ集光
レンズ群4に入射される。
【0048】図15の(a)における集光レンズ群4
は、該レンズに平行に入射された光を光源1側の正の屈
折力を有する凸レンズで集束させた後、被照射面5側の
負の屈折力を有する凹レンズにより再びほぼ光軸に平行
な光とする作用を持ち、図15の(b)における集光レ
ンズ群4は、該レンズに光軸と平行に入射された光を若
干集束するように出射する作用を有し、図15の(c)
における集光レンズ群4は、楕円面鏡18により反射さ
れた光を光軸に対しほぼ平行に出射する作用を有し、ま
た、図15の(d)における集光レンズ群4は、楕円面
鏡18により反射された光を光源1側の正の屈折力を有
する凸レンズでさらに集束させた後、被照射面5側の凸
レンズにより再びほぼ光軸に平行な光とする作用を有し
ている。以上の各集光レンズ群4により、被照射面5が
比較的小さい場合にも、光利用効率を高くして被照射面
5を照射することができる。さらに、図15に示す実施
例において、集光レンズ群4のレンズ面の少なくとも1
面を非球面とすることにより、図11に示した第3実施
例と同様に、被照射面5における輝度むら等の光による
むらを減少させることができる。
【0049】尚、以上述べた本発明における照明光学系
において、第1の凹面鏡は、放物面鏡,楕円面鏡以外の
非球面形状でも、また、光軸に対し回転対称でなくても
良く、さらに、第2の凹面鏡は、球面鏡以外の放物面
鏡,楕円面鏡等の非球面形状を有していても良いことは
言うまでもない。また、光源の位置は、該光源の大きさ
および特性、さらに光源に対する被照射面の光利用効率
および被照射面への光入射角度等を考慮して、最適な位
置に設定されるものであり、必ずしも放物面鏡あるいは
楕円面鏡の焦点位置に限定されるものでは無い。
【0050】以上の構成により、本発明による照明光学
系では、従来の構成である照明光学系に対し、被照射面
への入射角度を悪化させずに光利用効率を約2倍にでき
る効果を得た。
【0051】次に、本発明による照明光学系を用いた液
晶表示装置の実施例について説明する。図16は、本発
明による照明光学系を用いた液晶表示装置の第1実施例
を示しており、前記した図1の(b)に示した表示装置
のライトバルブ6として液晶表示素子24を用いた表示
装置となっている。なお、本実施例及び後述する液晶表
示装置の各実施例における光源1を含む照明光学系は、
上述してきた本発明の各実施例による照明光学系となっ
ており、その具体的な作用,効果は前記の通りであるの
で、それらに関する説明は重複を避けるため省略する。
【0052】本実施例では、図16に示すように前記照
明光学系からの光が、被照射面である液晶表示素子24
に入射する。本実施例における液晶表示素子24は、例
えばツイステッド・ネマティック(TN)型液晶表示素
子であるような透過型の液晶表示素子であり、該透過型
の液晶表示素子は、透明な電極被膜を持つ一対の透明基
板間に液晶を注入して成る液晶セルの前後に、各々の偏
光方向が互いに90°異なるように2枚の偏光子(偏光
板)を配置したものであり、液晶の電気光学効果により
偏光面を回転させる作用と、偏光子の偏光成分の選択作
用とを、組み合わせることにより入射光の透過光量を制
御して画像情報を表示するようになっている。本発明の
照明光学系によれば、小型で光利用効率が高く、かつ、
上記液晶表示素子24である被照射面への光の入射角度
(図4のθ)が小さくでき、これにより、液晶の特性す
なわち表示素子の性能が良く、明るく小型な液晶表示装
置を得ることができる。
【0053】図17は、本発明による照明光学系を用い
た液晶表示装置の第2実施例を示している。本実施例の
液晶表示装置は、図16に示した液晶表示素子24の光
源1から出射された光が入射する側の面に、該液晶表示
素子24の画素配列の各1画素に対応する単位レンズ部
からなり該液晶表示素子24の画素配列と同一の配列を
有するマイクロレンズアレイ7を設けた構成としたもの
である。ここで、本実施例におけるマイクロレンズアレ
イ7の作用を図を用いて詳細に説明する。
【0054】図18は、上記マイクロレンズアレイを付
加した液晶表示素子の1例を示す斜視図である。図18
の液晶表示素子24は、図16の前記実施例の液晶表示
素子と同等の透過型の液晶表示素子を用い、該液晶表示
素子24にマイクロレンズアレイとして平板マイクロレ
ンズアレイ25を設けた場合を示しており、この平板マ
イクロレンズアレイ25は図中の破線で示すような2次
元配列のマイクロレンズアレイとなっている。ここで、
図18において、26,26は対向する一対の基板(透
明基板)、27は一方の基板26に設けた透明の対向電
極、28は液晶、29は他方の基板26に設けた透明の
画素電極、30は、29と同じ基板26に設けられた各
電極の金属配線,個々の画素を個別に制御する手段とし
て付加された非線形素子あるいはスイッチング素子,画
素電極の周囲のギャップなどであり、表示に寄与しない
部分(遮光部)である。そして、これら26〜30によ
って液晶セル60が構成されている。また、本液晶表示
素子24においては、各々の偏光方向が互いに90°異
なるように2枚の偏光板31,31を液晶セル60の表
裏側にそれぞれ配置しており、液晶28の電気光学効果
により偏光面を回転させる作用と、偏光板31の偏光成
分の選択作用とを組み合わせることにより、入射光32
の透過光量を制御して画像情報を表示するようにしてい
る。なお、図18において、33は液晶表示素子24か
らの出射光である。
【0055】上記した平板マイクロレンズアレイ25
は、透過型の液晶表示素子24の1画素に相当する領域
の形状と等しい単位レンズ部(単位屈折率分布領域)2
5aを、液晶表示素子24の画素配列と等しく形成した
ものよりなっている。そして、各単位レンズ部25aの
焦点位置を、液晶面でかつ画素電極29のほぼ中央部に
一致するかあるいはその近傍になるように設定してお
り、これによって透過型の液晶表示素子24への入射光
が遮光部30で遮断されることが少なく有効に画素電極
29に導かれる作用を有している。従って、平板マイク
ロレンズアレイ25の各単位レンズ部25aの作用によ
り開口率(液晶表示素子に入射する光のエネルギーに対
する該液晶表示素子を出射する光のエネルギーの比率)
が高くなり、すなわち明るい画像情報表示が得られるこ
ととなる。
【0056】図19の(a)は、前記液晶表示素子24
に入射する光と平板マイクロレンズアレイ25を構成し
ている各単位レンズ部25aとの関係を示す図である。
図19の(a)に示す様に、上記した如き平板マイクロ
レンズアレイ25を液晶表示素子24のようなライトバ
ルブに設けると、平板マイクロレンズアレイ25に入射
する光軸35に平行な入射光32aは、平板マイクロレ
ンズアレイ25の各単位レンズ部25aの焦点位置に集
束することになり、ライトバルブに入射する平行光はす
べて遮光部30でなく画素電極29を通過することにな
り、明るい画像情報表示を得ることが出来る。
【0057】一方、前述の様に光源から出射される光は
様々な方向に放射されており、実際に液晶表示素子24
に入射する光線は光軸35に平行な光だけではなく、入
射角(図19の(a)のθ)の範囲の様々な光が入射す
る。図19の(a)に示す様に、光線が32bのように
入射角θをもって平板マイクロレンズアレイ25に入射
する場合、画素電極29に集束せず、遮光部30に入射
してしまう場合がある。そうすると遮光部30に入射し
た光は遮光され、出射光33に含まれなくなるため、開
口率が低くなり、明るい画像情報表示を得ることが出来
なくなる。図19の(b)はある照明光学系に対して、
横軸が平板マイクロレンズアレイ25に入射する光線の
角度(図19の(a)のθ)を表しており、縦軸は開口
率の相対値を表している。また、図19の(b)の36
aは、図19の(a)で示す間隔tが1.1mmの場合
を、36bはtがほぼ0mmの場合をそれぞれ表してい
る。図19の(b)に示す通り、光の入射角度が大きく
なると、tが大きい場合には開口率が大幅に小さくな
り、これに対しtが小さい場合にはtが大きい場合に比
べて開口率がほとんど変化しない。従って、さらに明る
い画像を得ようとした場合には、前記液晶表示素子24
であるようなライトバルブに入射する光線の全てをある
程度入射角が小さく揃わせるようにすること、及び平板
マイクロレンズアレイ25と画素電極部分との間隔(図
19の(a)のt)を小さくし、さらに各照明光学系及
び構成にあわせて最適なマイクロレンズ形状を設定する
ことが望ましい。
【0058】図20は、図17〜図19に示した実施例
における液晶表示素子24に設けた平板マイクロレンズ
アレイ25の外観斜視図を示している。図20に示す平
板マイクロレンズアレイ25は、例えば屈折率N0 の透
明平板ガラス基板37内に該屈折率N0 と異なる屈折率
Nの領域を周期性を持って形成してなる、所謂屈折率分
布型のマイクロレンズアレイである。この、屈折率分布
型マイクロレンズアレイは、例えばイオン交換法により
形成することができる。
【0059】上記イオン交換法は、透明平板状のガラス
に所要のパターンのマスク層を例えば金属によって形成
し、これを溶融塩槽に浸すことにより、ガラス中に含ま
れるNa+(ナトリウムイオン),K+(カリウムイオ
ン)等の陽イオンが溶融塩中に含まれるTl+(タリウ
ムイオン)等の陽イオンとガラスの露出面を通して交換
されることによって行われる。こうしてイオン交換され
た領域は、元のガラスと屈折率が異なるようになり、光
を屈折させる作用を有する単位屈折率分布領域(単位レ
ンズ部)25aになる。このイオン交換法により、多数
の単位レンズ部25aを形成することによって、透明平
板ガラスの内部に光を屈折させるレンズ作用を持たせる
ことができるため、表面が平らである平板マイクロレン
ズアレイ25を形成することができ、また、さらに上記
所要のパターンのマスク層の形状及びイオン交換の時間
等を調整することによりイオン交換される領域の形状を
変えることが可能となり、その単位屈折率分布領域(単
位レンズ部)25aを図20に示す様に略矩形形状とす
ることも可能となる。
【0060】図21に、上記した略矩形の形状を有する
マイクロレンズ(単位レンズ部25a)により構成され
た平板マイクロレンズアレイ25の効果を示す。図21
の(a)は、液晶表示素子24の1画素に対応したマイ
クロレンズとして、例えば屈折率分布領域であるような
レンズ作用を有する領域(単位レンズ部25a’)が円
形の形状であった場合を表しており、図21の(a)に
示す様に、平板マイクロレンズアレイ25の単位レンズ
部25a’に入射する光線40は、前記したレンズ作用
により液晶表示素子24の遮光部30に到達しないで該
液晶表示素子24を透過する。しかし、図21の(a)
に示す様に、単位レンズ部25a’が円形の形状であっ
た場合には、液晶表示素子24の1画素に相当する領域
39はほぼ矩形の形状を有しているため、単位レンズ部
25a’と隣接した画素に対応した単位レンズ部25
a’との間にレンズ作用を有さないギャップが存在し、
このため図21の(a)の上記ギャップ部に入射する光
線41については、液晶表示素子24の遮光部30に到
達し、液晶表示素子24を透過しない。
【0061】これに対し、図21の(b)に示す様に、
レンズ作用を有する例えば屈折率分布領域である領域
が、液晶表示素子の1画素に相当する領域39に対応し
て、該領域39とほぼ等しい平面形状の(略矩形形状
の)単位レンズ部25aとなる様に形成することによ
り、上記した図21の(a)の前記光線41はレンズ作
用を受け、液晶表示素子24の遮光部30に到達せず、
該液晶表示素子24を透過するようになる。従って、図
21の(a)に対して図21の(b)では液晶表示素子
24を透過する光が増え、これによって見かけ上の開口
率が大幅に改善でき、明るい表示が得られる液晶表示装
置を実現できる。尚、本実施例におけるレンズ作用を有
する例えば屈折率分布領域である単位レンズ部25aの
形状は、平板マイクロレンズアレイ25を用いる液晶表
示素子24の1画素に対応した領域の形状に対応してい
れば良く、本実施例のような矩形に限定されるものでは
ない。尚また、透明平板ガラス基板内のレンズ作用を有
する領域は、前記液晶セル60に対してどちら側(透明
平板ガラス基板の表裏どちら側)に設けてもよく、ある
いは、透明平板ガラス基板の両側に設けてもよい。
【0062】一方、上述した様にマイクロレンズアレイ
を平板にすることにより、図22に示す様に、平板マイ
クロレンズアレイ25を液晶セル60と一体化して形成
することも可能となる。図22に示した液晶セル60に
おいては、前記図18の構成における一方の基板(入射
側の透明基板)26を平板マイクロレンズアレイ25と
兼用しており、これにより平板マイクロレンズアレイ2
5を液晶セル60と一体化してある。斯様にすることに
より、単位レンズ部25aが液晶面に近付き、図18に
おける入射光32側の基板26の厚み分が無くなっただ
け図19の(a)における前記間隔tを小さくできる。
その結果、前述した様に、液晶表示素子24への光の入
射角度がある程度大きくなっても開口率は高いままで、
より明るい液晶表示素子が得られることになる。さらに
上記した様に、液晶セル60と平板マイクロレンズアレ
イ25を一体で形成することにより、平板マイクロレン
ズアレイを設けた液晶表示素子の部品点数が少なくなり
コスト等の製造面において適しており、また、液晶セル
と平板マイクロレンズアレイが一体でない場合に対し、
各単位レンズ部と液晶表示素子の各画素の位置合わせが
簡単になる。
【0063】以上説明したように、液晶表示装置におけ
る明るさを向上するためには、液晶表示素子の開口率を
上げることが有効であり、前記図17におけるマイクロ
レンズアレイ7を設けることによって液晶表示素子24
の見かけ上の開口率を上げるができ、より明るい表示が
可能な表示装置が得られる。しかし上述のように、マイ
クロレンズアレイ7を設けた液晶表示素子24において
も、該マイクロレンズアレイ7に入射する光の角度は、
できるだけ単位レンズ部の光軸に平行に揃っている方が
より開口率を上げることができるため望ましい。このた
め、本発明による前記した照明光学系をマイクロレンズ
アレイ付きの液晶表示素子と組み合わせることにより、
マイクロレンズアレイを被照射面とした場合の光利用効
率を高くでき、かつ、マイクロレンズアレイに入射する
光の角度を従来と比較し単位レンズ部の光軸にほぼ平行
に近く揃わせることができる。これによって、マイクロ
レンズアレイによる開口率を向上させる効果が本発明に
よる照明光学系を用いない場合に対して大きく向上し、
本発明の照明光学系による高い光利用効率とマイクロレ
ンズアレイによる表示素子の開口率向上との相乗効果に
より、液晶表示装置の明るさ等の性能を大きく向上させ
ることができる。以上のように図17に示した如く、本
発明による照明光学系をマイクロレンズアレイ付きの液
晶表示素子と組み合わせることにより、明るく小型で性
能の良い液晶表示装置を実現することができる。
【0064】尚、本発明におけるマイクロレンズアレイ
は、前記した製法のみならず、プラスチックレンズの成
型、ガラス基板の表面に熱変形樹脂を材料として圧着押
圧成型法を用いた形成手法等のその他の材料及び製法に
よって製作してもよく、レンズとしての作用をもつもの
であれば、開口率が向上する効果があることは言うまで
もない。
【0065】さらに、図16および図17に示した実施
例では、液晶表示素子を直視する所謂直視型の液晶表示
装置の例を示したが、この液晶表示装置に、前記図1の
(c)に示すように投射レンズ8を設け、液晶表示素子
の像をスクリーン9上に拡大して投射する所謂投射型表
示装置としても用いることもできる。
【0066】次に、本発明による照明光学系を用いた液
晶表示装置の第3実施例を図23によって説明する。本
実施例の液晶表示装置は、図23に示すように、前記し
た液晶表示装置の第2実施例において用いたマイクロレ
ンズアレイ付きの液晶表示素子24を、所謂色の3原色
であるR(赤色),G(緑色),B(青色)の3色にそ
れぞれ対応して、合計3ユニット用いた3板式投射型液
晶表示装置(投射型のカラー液晶表示装置)となってい
る。
【0067】本実施例において、例えばメタルハライ
ド,キセノン,ハロゲン等のランプを用いた光源1より
出射した光線は、直接あるいは第1の凹面鏡2により反
射されて、もしくは第2の凹面鏡3で反射された後第1
の凹面鏡2により反射されて、熱線を反射し可視光を通
過させる赤外カットフィルタ43を通過する。この赤外
カットフィルタ43を通過した光線は、集光レンズ群4
に入射した後、光軸に対してほぼ平行となる様に出射さ
れ、その後光線は、該光線の光軸に対して45°の角度
に配置されたB(青色)反射ダイクロイックミラー44
aにより、Bの光は反射され、R(赤色)とG(緑色)
の光は透過する。反射したB光線は、全反射ミラー45
によりその光路を折り曲げられて第1の液晶表示素子2
4に入射される。一方、B反射ダイクロイックミラー4
4aを透過したR及びG光線は、該光線の光軸に対して
45°の角度に配置されたG反射ダイクロイックミラー
44bに入射し、該G反射ダイクロイックミラー44b
によりG光線は反射され、R光線は透過する。反射した
G光線はそのまま第2の液晶表示素子24に入射され
る。また、G反射ダイクロイックミラー44bを透過し
たR光線は、全反射ミラー45,45によりその光路を
折り曲げられて第3の液晶表示素子24に入射される。
【0068】さらに、各液晶表示素子24の液晶28面
上に表示されるR,G,Bそれぞれに対応する画像を、
B反射面47及びR反射面48を有し、かつその反射面
は各色の光線の光軸に対して45°の角度となるように
構成されたダイクロイックプリズム46によって合成
し、この合成された画像を投射レンズ8によって拡大
し、スクリーン9上に拡大した実像を得るように構成さ
れている。ここで、本実施例における上記ダイクロイッ
クプリズム46は、各液晶表示素子24の液晶面上に表
示されるR,G,Bそれぞれに対応する画像を合成する
作用をもつものであれば、これに置き換えが可能であ
る。
【0069】また、図23に示す本実施例における液晶
表示素子の駆動回路としては、例えば図23の下方に示
す如き回路がある。すなわち、レーザーディスク,VT
Rなどから入力されるビデオ入力をビデオクロマ処理回
路54により処理し、R,G,B各色に対応した出力回
路55にそれぞれ入力する。R,G,Bの各出力回路5
5では、液晶表示素子24をAC駆動するため各色に対
応する映像信号を垂直期間ごとに極性反転し、各色に対
応したXドライバ56を介して液晶表示素子24に入力
し、また、コントローラ51の制御によって、各色に対
応したYドライバ51を介して液晶表示素子24に電圧
を印加する。なお、上記ビデオクロマ処理回路54,各
色に対応した出力回路55,Xドライバ56及びYドラ
イバ51は、同期処理回路49と各色に対応したコント
ローラ50により同期がとられている。
【0070】図23に示す本実施例によれば、例えば第
1の凹面鏡2,第2の凹面鏡3,集光レンズ群4は前記
図11や図15等に示した構成とし、また、平板マイク
ロレンズアレイを設けた液晶表示素子24として、前記
図18または図22に示すものを用いることにより、明
るく小型でかつ性能のよい投射型の液晶表示装置を得る
ことができる。なお、集光レンズ群4は凹面鏡等の構成
によっては無くてもよく、また、集光レンズ群4の一部
あるいは全部を、B反射ダイクロイックミラー44aよ
り液晶表示素子側か、あるいは第1の凹面鏡2と第2の
凹面鏡3の間、すなわち第1の凹面鏡2の開口部近傍に
設けても良い。なお、平板マイクロレンズアレイ及び照
明光学系等の作用については既述してあり、ここではそ
の詳細説明は省略する。
【0071】なおここで、本発明における光源を含む照
明光学系に対し、該照明光学系により照射される被照射
面として、光の偏光方向を変える作用を持つ偏光変換素
子あるいは、ダイクロイックミラー等の光学部品等を配
置した場合にも、本発明の照明光学系による作用は変わ
らないことは言うまでもない。
【0072】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光源から
の光利用効率が高く、小型・高性能な照明光学系を得る
ことができ、この照明光学系を用いる各種表示装置等の
装置の小型・高性能化に大きく寄与する。さらにこの照
明光学系を、マイクロレンズアレイ付きの液晶表示素子
と組み合わせることによって、より明るく小型で性能の
良い液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の照明光学系及びこれを用いた表示装置
の概略原理説明図である。
【図2】光源以外の照明光学系を1枚の薄肉レンズに代
表させて照明光学系を模式的に示す説明図である。
【図3】照明光学系の凹面鏡の作用を示す説明図であ
る。
【図4】照明光学系の凹面鏡の作用を示す説明図であ
る。
【図5】照明光学系による結像作用の様子を示す説明図
である。
【図6】照明光学系の光源からの直接光などを示す説明
図である。
【図7】本発明の照明光学系の原理を示す説明図であ
る。
【図8】本発明による照明光学系の第1実施例を示す断
面図である。
【図9】本発明の照明光学系における第2の凹面鏡たる
球面鏡の1例を示す斜視図である。
【図10】本発明による照明光学系の第2実施例を示す
断面図である。
【図11】本発明による照明光学系の第3実施例を示す
断面図である。
【図12】本発明の照明光学系における第2の凹面鏡た
る球面鏡の他の1例を示す斜視図である。
【図13】本発明の照明光学系における第2の凹面鏡た
る球面鏡のさらに他の1例を示す断面図である。
【図14】本発明による照明光学系の第4実施例を示す
断面図である。
【図15】本発明による照明光学系の第5実施例の各構
成を示す断面図である。
【図16】本発明の照明光学系を用いた液晶表示装置の
第1実施例を示す断面図である。
【図17】本発明の照明光学系を用いた液晶表示装置の
第2実施例を示す断面図である。
【図18】図17の液晶表示素子の構成を示す斜視図で
ある。
【図19】図18の平板マイクロレンズアレイの作用を
示す原理説明図である。
【図20】図18の平板マイクロレンズアレイを模式的
に示す部分斜視図である。
【図21】図18の矩形単位レンズ部をもつ平板マイク
ロレンズアレイと円形単位レンズ部の作用とを対比して
示す説明図である。
【図22】図17の液晶表示素子の変形例を示す斜視図
である。
【図23】本発明の照明光学系を用いた液晶表示装置の
第3実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 光源 2 第1の凹面鏡 3 第2の凹面鏡 4 集光レンズ群 5 被照射面 6 ライトバルブ 7 マイクロレンズアレイ 8 投射レンズ 9 スクリーン 10 薄肉レンズ 11 点光源 12 線光源 13 放物面鏡 16 球面鏡 17 出射窓 18 楕円面鏡 25 平板マイクロレンズアレイ 25a 単位レンズ部 26 基板(透明基板) 27 対向電極 28 液晶 29 画素電極 30 遮光部 31 偏光板 32 入射光 33 出射光 35 光軸 43 赤外カットフィルタ 44a,44b,44c ダイクロイックミラー 45 全反射ミラー 46 ダイクロイックプリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03B 33/12 7316−2K (72)発明者 山崎 太志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者 丸山 竹介 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を出射する光源(1)を有し、該光源
    (1)から出射された光を被照射面(5)上に照射させ
    る作用を有する照明光学系装置において、 前記光源(1)から出射された光を反射し前記被照射面
    (5)の方向に向ける作用を持つ凹面鏡(2)と、前記
    光源(1)から出射し前記凹面鏡(2)で反射されない
    光が該凹面鏡(2)で反射するように光の方向を変える
    手段とを設けたことを特徴とする照明光学系装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載において、 前記光源(1)から出射し前記凹面鏡(2)で反射され
    ない光が該凹面鏡(2)で反射するように光の方向を変
    える前記手段として、凹面鏡(3)を用いたことを特徴
    とする照明光学系装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載において、 前記光源(1)と前記被照射面(5)との間の光源
    (1)から出射した光の通過する部分に、少なくとも1
    面が非球面である集光レンズ群(4)を設けたことを特
    徴とする照明光学系装置。
  4. 【請求項4】 光を出射する光源(1)を有し、該光源
    (1)の出射光を映像信号に応じた光学像が形成される
    ライトバルブ(6)上に照射させる作用を有する照明光
    学系装置と、前記ライトバルブ(6)である一対の透明
    基板間に液晶を注入し該液晶の電気光学効果により画像
    情報を表示する透過型の液晶表示素子からなる液晶表示
    装置において、 前記照明光学系装置は、前記光源(1)から出射された
    光を反射し前記ライトバルブ(6)の方向に向ける作用
    を持つ凹面鏡(2)と、前記光源(1)から出射し前記
    凹面鏡(2)で反射されない光が該凹面鏡(2)で反射
    するように光の方向を変える手段とを具備したものであ
    ることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載において、 前記ライトバルブ(6)たる液晶表示素子は、前記光源
    (1)から出射された光が入射する側の面に、該液晶表
    示素子の画素配列の各1画素に対応する単位レンズ部か
    らなり該液晶表示素子の画素配列と同一の配列を有する
    マイクロレンズアレイ(7)を設けたものであることを
    特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 請求項4または5記載において、 前記光源(1)から出射し前記凹面鏡(2)で反射され
    ない光が該凹面鏡(2)で反射するように光の方向を変
    える前記手段として、凹面鏡(3)を用いたことを特徴
    とする液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 請求項4乃至6記載において、 前記光源(1)と前記ライトバルブ(6)との間の光源
    (1)から出射した光の通過する部分に、少なくとも1
    面が非球面である集光レンズ群(4)を設けたことを特
    徴とする液晶表示装置。
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