JPH0798479A - 光源装置及び投写型表示装置 - Google Patents

光源装置及び投写型表示装置

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JPH0798479A
JPH0798479A JP5283381A JP28338193A JPH0798479A JP H0798479 A JPH0798479 A JP H0798479A JP 5283381 A JP5283381 A JP 5283381A JP 28338193 A JP28338193 A JP 28338193A JP H0798479 A JPH0798479 A JP H0798479A
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Shinsuke Shikama
信介 鹿間
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
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    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light

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  • Projection Apparatus (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の被照射領域に高照度な光照射ができ、
さらに照度均一性の高い光照射ができる光源装置と、投
写画像の輝度が高くかつ輝度むらが少ない投写型表示装
置を提供する。 【構成】 光源装置１１は、入射端面２４Ｆ及び出射端
面２４Ｂを有するロッドインテグレータ２４と、ランプ
２１と、ランプ２１からの出射光を集光させる楕円鏡２
２と、ロッドインテグレータ２４の出射端面２４Ｂの像
を形成するリレーレンズ２５とを有し、リレーレンズ２
５により出射端面２４Ｂの像を照明したい被照射面に結
像させる。投写型表示装置４２は、さらに、液晶パネル
６１と、液晶パネル６１の表示画像を拡大投写する投写
レンズ６２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所望の被照射領域に高
照度な光照射ができ、さらに照度均一性の高い光照射が
できる光源装置に関するものである。
【０００２】また、他の発明は、上記光源装置を組込ん
だ投写型表示装置に関し、さらに詳細に言えば、投写画
像の輝度が高くかつ輝度むらが少ない投写型表示装置に
関するものである。
【０００３】
【従来の技術】図２７は、従来の光源装置１０及び投写
型表示装置４０の光学系の構成を概略的に示す構成図で
ある。
【０００４】同図に示されるように、従来の光源装置１
０は、ランプ２１と、反射面が光軸ＡＸを中心とする回
転対称の楕円面である楕円鏡２２と、集光レンズ２３と
を有する。ランプ２１は、その発光中心が楕円鏡２２の
第１焦点ＦＰ1付近に位置するように、配置されてい
る。従って、ランプ２１から出射され楕円鏡２２で反射
された光Ｌ1は楕円鏡２２の第２焦点ＦＰ2付近の集光点
ＣＰに集光して、ランプ２１の像を形成する。また、集
光レンズ２３は、その前側（ランプ２１側を前側又は前
方とし、スクリーンＳＣ側を後側又は後方とする。以
下、本明細書において同じ。）の焦点位置が集光点ＣＰ
に一致するように配置されている。従って、集光点ＣＰ
を通って集光レンズ２３に入射する光Ｌ1は、被照射面
（ここでは、液晶パネル６１である。）を照射する平行
光束Ｌ2となる。
【０００５】また、従来の投写型表示装置４０は、上記
光源装置１０に加えて、ライトバルブとして機能する液
晶パネル６１と、投写レンズ６２とを有する。尚、図
中、ＳＣは、画像が投写されるスクリーンである。
【０００６】液晶パネル６１は、駆動回路（図示せず）
からの電気信号に基づいた画像を表示する画像表示領域
を有し、表示された画像の濃淡及び色に応じて画像表示
領域内の光透過率が変化する。液晶パネル６１を透過し
た光束Ｌ3はさらに投写レンズ６２を透過して投写光Ｌ4
となり、スクリーンＳＣ上に拡大投写される。
【０００７】また、図２８は、カラー画像を拡大投写で
きる従来の投写型表示装置４１の光学系の構成を概略的
に示す構成図である。
【０００８】この投写型表示装置４１は、図２７と同じ
構成の光源装置１０に加えて、赤色光Ｌrのみを反射し
他の色成分の光を透過する色分離用のダイクロイックミ
ラー６３Ｒと、青色光Ｌbのみを反射し他の色成分の光
を透過する色分離用のダイクロイックミラー６３Ｂと、
光を反射するミラー６４Ｒ，６４Ｇとを有する。さら
に、投写型表示装置４１は、青色光Ｌbのみを反射し他
の色成分の光を透過する色合成用のダイクロイックミラ
ー６６Ｂと、緑色光Ｌgのみを反射し他の色成分の光を
透過する色合成用のダイクロイックミラー６６Ｇと、液
晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂと、フィールドレンズ
６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂと、投写レンズ６２とを有す
る。
【０００９】この投写型表示装置４１においては、光源
装置１０から出射された光束Ｌ2の内、赤色光Ｌrはダイ
クロイックミラー６３Ｒで反射し、ミラー６４Ｒで向き
を変え、液晶パネル６１Ｒとフィールドレンズ６５Ｒを
透過し、さらにダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｇを
透過して投写レンズ６２に入射する。また、青色光Ｌb
はダイクロイックミラー６３Ｒを透過し、ダイクロイッ
クミラー６３Ｂで反射し、液晶パネル６１Ｂとフィール
ドレンズ６５Ｂを透過し、ダイクロイックミラー６６Ｂ
で反射し、ダイクロイックミラー６６Ｇを透過して投写
レンズ６２に入射する。また、緑色光Ｌgはダイクロイ
ックミラー６３Ｒ，６３Ｂを透過し、液晶パネル６１Ｇ
とフィールドレンズ６５Ｇを透過し、ミラー６４Ｇで向
きを変え、ダイクロイックミラー６６Ｇで反射して投写
レンズ６２に入射する。投写レンズ６２に入射した合成
光束Ｌ3は、投写光Ｌ4としてスクリーンＳＣ上に拡大投
写される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光源装置１０から出射される照明光束Ｌ2の断面形
状が円形であるのに対し、液晶パネル６１の画像表示領
域は一般に矩形であるため、図２９に示すように、照明
光Ｌ2の直径を矩形の画像表示領域７０の対角寸法より
も大きくする必要があり、斜線部分に入射する光が無駄
になるため画像表示領域７０を透過して投写レンズ６２
に入射する光量が少なくなり、投写画像の高輝度化が図
りにくいという問題があった。
【００１１】また、ランプ２１は一般に出射方向によっ
て光度が異なるので、光源装置１０から出射される光束
Ｌ2は均一ではなく、投写画像に輝度むらが生じるとい
う問題があった。例えば、図２７又は図２８に示される
ようにランプ２１が放電電極を光軸ＡＸに平行に配置し
た放電ランプである場合には、光軸ＡＸ方向の光度が小
さいので、投写画像の中心付近の輝度が低くなるという
問題があった。
【００１２】そこで、本発明は、所望の被照射領域に高
照度な光照射ができ、さらに照度均一性の高い光照射が
できる光源装置を提供することを目的とする。
【００１３】また、他の発明は、投写画像の輝度が高く
かつ輝度むらが少ない投写型表示装置を提供することを
目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の光源装置は、
入射端面及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプ
と、前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプから
の出射光を集光させる集光手段と、前記柱状光学素子の
出射端面の像を形成する第１のレンズ手段とを有し、前
記第１のレンズ手段により前記柱状光学素子の出射端面
の像を照明したい被照射面に結像させることを特徴とし
ている。
【００１５】また、請求項４の投写型表示装置は、入射
端面及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプと、
前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプからの出
射光を集光させる集光手段と、前記柱状光学素子の出射
端面の像を形成する第１のレンズ手段と、画像表示領域
を有する面内に画像を形成するライトバルブと、前記ラ
イトバルブの表示画像を拡大投写する投写レンズ手段と
を有し、前記第１のレンズ手段により前記柱状光学素子
の出射端面の像を前記ライトバルブ面内の画像表示領域
に形成することを特徴としている。
【００１６】また、請求項１０の投写型表示装置は、入
射端面及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプ
と、前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプから
の出射光を集光させる集光手段と、前記柱状光学素子の
出射端面の像を形成する第１のレンズ手段と、前記柱状
光学素子の出射端面から出射し前記第１のレンズ手段を
透過した光を、赤色成分の光と緑色成分の光と青色成分
の光とに分ける分光手段と、画像表示領域を有する面内
に赤色成分用の画像を形成する第１のライトバルブと、
画像表示領域を有する面内に緑色成分用の画像を形成す
る第２のライトバルブと、画像表示領域を有する面内に
青色成分用の画像を形成する第３のライトバルブと、前
記第１乃至第３のライトバルブのそれぞれを透過した赤
色成分の光と緑色成分の光と青色成分の光を重ね合せる
合成手段と、前記合成手段により合成された前記第１乃
至第３のライトバルブの表示画像を拡大投写する投写レ
ンズ手段とを有することを特徴としている。
【００１７】また、請求項１１の光源装置は、入射端面
及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプと、前記
ランプからの出射光を集光させる集光手段と、前記集光
手段からの光束を偏向し、前記柱状光学素子の入射端面
に入射させる錐体状の偏向手段と、前記柱状光学素子の
出射端面の像を形成する第１のレンズ手段とを有し、前
記集光手段による収束光束の集光点近傍に前記偏向手段
を配置し、前記偏向手段の直後に前記柱状光学素子の入
射端面を配置し、前記第１のレンズ手段により前記柱状
光学素子の出射端面の像を照明したい被照射面に結像さ
せることを特徴としている。
【００１８】また、請求項１５の投写型表示装置は、入
射端面及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプ
と、前記ランプからの出射光を集光させる集光手段と、
前記集光手段からの光束を偏向し、前記柱状光学素子の
入射端面に入射させる錐体状の偏向手段と、前記柱状光
学素子の出射端面の像を形成する第１のレンズ手段と、
画像表示領域を有する面内に画像を形成するライトバル
ブと、前記ライトバルブの表示画像を拡大投写する投写
レンズ手段とを有し、前記第１のレンズ手段により前記
柱状光学素子の出射端面の像を前記ライトバルブ面内の
画像表示領域に形成することを特徴としている。
【００１９】また、請求項２１の投写型表示装置は、入
射端面及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプ
と、前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプから
の出射光を集光させる集光手段と、前記集光手段からの
光束を偏向し、前記柱状光学素子の入射端面に入射させ
る錐体状の偏向手段と、前記柱状光学素子の出射端面の
像を形成する第１のレンズ手段と、前記柱状光学素子の
出射端面から出射し前記第１のレンズ手段を透過した光
を、赤色成分の光と緑色成分の光と青色成分の光とに分
ける分光手段と、画像表示領域を有する面内に赤色成分
用の画像を形成する第１のライトバルブと、画像表示領
域を有する面内に緑色成分用の画像を形成する第２のラ
イトバルブと、画像表示領域を有する面内に青色成分用
の画像を形成する第３のライトバルブと、前記第１乃至
第３のライトバルブのそれぞれを透過した赤色成分の光
と緑色成分の光と青色成分の光を重ね合せる合成手段
と、前記合成手段により合成された前記第１乃至第３の
ライトバルブの表示画像を拡大投写する投写レンズ手段
とを有することを特徴としている。
【００２０】また、請求項２２の光源装置は、入射端面
及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプと、前記
ランプからの出射光を集光させる集光手段と、前記柱状
光学素子の出射端面の像を形成する第１のレンズ手段と
を有し、前記柱状光学素子は、入射端面が錐体形状に形
成され、出射端面が平面により形成され、前記集光手段
による光束の集光点近傍に前記柱状光学素子の入射端面
を配置し、前記第１のレンズ手段により前記柱状光学素
子の出射端面の像を照明したい被照射面に結像すること
を特徴としている。
【００２１】また、請求項２８の投写型表示装置は、入
射端面及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプ
と、前記ランプからの出射光を集光させる集光手段と、
前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
ズ手段と、画像表示領域を有する面内に画像を形成する
ライトバルブと、前記ライトバルブの表示画像を拡大投
写する投写レンズ手段とを有し、前記柱状光学素子は、
入射端面が錐体形状に形成され、出射端面が平面により
形成され、前記集光手段による光束の集光点近傍に前記
柱状光学素子の入射端面を配置し、前記第１のレンズ手
段により前記柱状光学素子の出射端面の像を前記ライト
バルブ面内の画像領域に形成することを特徴としてい
る。
【００２２】また、請求項３６の投写型表示装置は、入
射端面及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプ
と、前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプから
の出射光を集光させる集光手段と、前記柱状光学素子の
出射端面の像を形成する第１のレンズ手段と、前記柱状
光学素子の出射端面から出射し前記第１のレンズ手段を
透過した光を、赤色成分の光と緑色成分の光と青色成分
の光とに分ける分光手段と、画像表示領域を有する面内
に赤色成分用の画像を形成する第１のライトバルブと、
画像表示領域を有する面内に緑色成分用の画像を形成す
る第２のライトバルブと、画像表示領域を有する面内に
青色成分用の画像を形成する第３のライトバルブと、前
記第１乃至第３のライトバルブのそれぞれを透過した赤
色成分の光と緑色成分の光と青色成分の光を重ね合せる
合成手段と、前記合成手段により合成された前記第１乃
至第３のライトバルブの表示画像を拡大投写する投写レ
ンズ手段とを有し、前記柱状光学素子は、入射端面が錐
体形状に形成され、出射端面が平面により形成され、前
記集光手段による光束の集光点近傍に前記柱状光学素子
の入射端面を配置し、前記第１のレンズ手段により前記
柱状光学素子の出射端面の像を前記ライトバルブ面内の
画像領域に形成することを特徴としている。
【００２３】また、請求項３７の投写型表示装置は、入
射端面及び出射端面を有する柱状光学素子と、ランプ
と、前記ランプからの出射光を集光させる集光手段と、
前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
ズ手段と、画像表示領域を有する面内に画像を形成する
ライトバルブと、前記ライトバルブの表示画像を拡大投
写する投写レンズ手段とを有し、前記柱状光学素子は出
射端面形状が異なる複数の柱状光学素子から成り、前記
ライトバルブの表示領域に応じて柱状光学素子が切り換
えられて光路中に配置されることを特徴としている。
【００２４】
【作用】請求項１の光源装置においては、柱状光学素子
への入射光は、柱状光学素子の側面で全反射して出射端
面を重畳照明するので、出射端面の照度均一性が高くな
る。また、例えば、被照射領域より、僅かに広い範囲に
だけ光照射をすることにより、所望の被照射領域に高照
度な光照射ができる。
【００２５】また、請求項４の投写型表示装置において
は、柱状光学素子への入射光は、柱状光学素子の側面で
全反射して出射端面を重畳照明するので、出射端面の照
度均一性が高くなり、投写画像の輝度むらが少なくな
る。また、例えば、ライトバルブの画像形成領域より、
僅かに広い範囲にだけ光照射をすることにより、投写画
像の輝度を高めることができる。
【００２６】また、請求項１１の光源装置においては、
錐体状の偏向手段により出射光量が少ないランプの光軸
方向の光束を増やし、柱状光学素子の側面における全反
射によって生じる虚光源数を減らしても柱状光学素子の
出射端面の照度均一性を高くしている。また、例えば、
被照射領域より、僅かに広い範囲にだけ光照射をするこ
とにより、所望の被照射領域に高照度な光照射ができ
る。
【００２７】また、請求項１５の投写型表示装置におい
ては、錐体状の偏向手段により出射光量が少ないランプ
の光軸方向の光束を増やし、柱状光学素子の出射端面の
照度均一性を高めることにより、投写画像の輝度むらを
少なくしている。また、例えば、ライトバルブの画像形
成領域より、僅かに広い範囲にだけ光照射をすることに
より、投写画像の輝度を高めることができる。
【００２８】また、請求項２２の光源装置においては、
錐体状の入射端面を備えた柱状光学素子により出射光量
が少ないランプの光軸方向の光束を増やし、柱状光学素
子の側面における全反射によって生じる虚光源数を減ら
しても柱状光学素子の出射端面の照度均一性を高くして
いる。また、例えば、被照射領域より、僅かに広い範囲
にだけ光照射をすることにより、所望の被照射領域に高
照度な光照射ができる。
【００２９】また、請求項２８の投写型表示装置におい
ては、錐体状の入射端面を有する柱状光学素子により出
射光量が少ないランプの光軸方向の光束を増やし、柱状
光学素子の出射端面の照度均一性を高めることにより、
投写画像の輝度むらを少なくしている。また、例えば、
ライトバルブの画像形成領域より、僅かに広い範囲にだ
け光照射をすることにより、投写画像の輝度を高めるこ
とができる。
【００３０】また、請求項３７の投写型表示装置は、柱
状光学素子を切換えることにより、ライトバルブの画像
形成領域の形状に応じて、ライトバルブに照射される光
束の断面形状を切り換え、画像の投写に寄与しない無駄
な光束を少なくしている。
【００３１】
【実施例】
実施例１ 以下に、実施例１の光源装置１１を、図１乃至図３に基
づいて説明する。
【００３２】図１は、実施例１の光源装置１１及びこの
光源装置１１が組込まれた投写型表示装置４２の光学系
の構成を概略的に示す構成図である。
【００３３】同図に示されるように、実施例１の光源装
置１１は、ランプ２１と、反射面が光軸ＡＸを中心とす
る回転対称の楕円面である楕円鏡２２と、透明の光学素
子であるロッドインテグレータ２４と、リレーレンズ２
５と、フィールドレンズ２６とを有する。
【００３４】ランプ２１としては、メタルハライドラン
プやキセノンランプ等の放電ランプや、ハロゲンランプ
等が用いられる。ランプ２１は、その発光中心が楕円鏡
２２の第１焦点ＦＰ1付近に位置するように、配置され
ている。従って、ランプ２１から出射され楕円鏡２２で
反射された光束Ｌ11は楕円鏡２２の第２焦点ＦＰ2付近
の集光点ＣＰに集光して、ランプ２１の像を形成する。
【００３５】ロッドインテグレータ２４は、その入射端
面２４Ｆが集光点ＣＰの近傍に位置するように、配置さ
れており、ロッドインテグレータ２４内を通過した光は
出射端面２４Ｂから光束Ｌ12として出射される。
【００３６】リレーレンズ２５は、ロッドインテグレー
タ２４の出射端面２４Ｂの像を被照射面（ここでは、液
晶パネル６１である。）上に形成するように配置されて
いる。この場合のリレーレンズ２５の共役関係は、図１
に破線２５ａ，２５ｂとして示されている。楕円鏡２２
による集光点ＣＰから後方（図１において、右方向）に
進む光は、ロッドインテグレータ２４を通過後、光束Ｌ
12としてリレーレンズ２５を透過し、液晶パネル６１の
手前の面Ｓ2で２次光源像を形成し、その後発散光束Ｌ
13となりフィールドレンズ２６に入射する。
【００３７】フィールドレンズ２６は、その焦点が２次
光源像のある面Ｓ2近傍に位置するように、被照射面で
ある液晶パネル６１の近傍に配置されている。フィール
ドレンズ２６の作用によって、光束Ｌ13は平行光束Ｌ14
に変換されて被照射面である液晶パネル６１を照射す
る。
【００３８】尚、フィールドレンズ２６は被照射面であ
る液晶パネル６１の近傍に配置されているので、破線２
５ａ，２５ｂで示したリレーレンズ２５の共役関係には
ほとんど影響を与えない。従って、ランプ２１の発光面
Ｓ0と楕円鏡２２の第２焦点面Ｓ1、リレーレンズ２５後
方の面Ｓ2は互いに共役面であり、第２焦点面Ｓ1と面Ｓ
2にはランプ２１像が形成されている。また、被照射面
Ｔ1とロッドインテグレータ２４の出射端面２４Ｂを含
む面Ｔ0 は共役であり、被照射面Ｔ1には出射端面２４
Ｂの形状に相似な断面形状を持つ光束Ｌ14が照射され
る。
【００３９】図２は、ロッドインテグレータ２４の形状
を示す斜視図である。同図に示されるように、ロッドイ
ンテグレータ２４は、四角柱状の透明光学素子であり、
照明光の波長領域に対して透明なガラス材料やプラスチ
ック材料で形成されている。ロッドインテグレータ２４
は、入射端面２４Ｆと、出射端面２４Ｂと、全反射用の
側面である上側面２４Ｔ、下側面２４Ｕ、右側面２４
Ｒ、左側面２４Ｌとを有する。側面２４Ｌ，２４Ｒ，２
４Ｔ，２４Ｕは全反射面となるように鏡面仕上げされて
いる。また、出射光量を増加させるため、入射端面２４
Ｆ及び出射端面２４Ｂには誘電体薄膜からなる無反射コ
ーティングを施すことが望ましい。
【００４０】図３は、ロッドインテグレータ２４の機能
を説明するための説明図である。同図では説明の簡素化
のため、ｙ−ｚ断面内の光束のみを示す。入射光束Ｌ11
は、側面（図３には、上側面２４Ｔ及び下側面２４Ｕの
みを示す。）で全反射されて出射端面２４Ｂに到達する
か、又は、側面で全反射することなく出射端面２４Ｂに
到達する。側面２４Ｔ，２４Ｕで全反射された光束は、
全反射された面の組み合わせに応じて、入射端面２４Ｆ
を含む面内の虚光源点（図３における、ＣＰa，ＣＰb，
ＣＰc，ＣＰd）から発せられた光線のように出射端面２
４Ｂを重畳照射する。また、側面２４Ｌ，２４Ｒで全反
射された光線も出射端面２４Ｂを重畳照射する。このよ
うに出射端面２４Ｂは、多数の虚光源点により重畳照射
されるので、出射端面２４Ｂはその面内が均一性よく照
明される。
【００４１】また、図２に示されるように、出射端面２
４Ｂ（及び入射端面２４Ｆ）の縦寸法をＨ、横寸法をＷ
とすると、被照射面である液晶パネル６１の画像表示領
域の縦横比は出射端面２４Ｂの縦横比Ｈ：Ｗとほぼ等し
い値とすることが望ましい。これは図１の被照射面Ｔ1
を照射する光束Ｌ14の断面形状がリレーレンズ２５によ
り出射端面２４Ｂと相似な共役像とされるためである。
例えば、被照射面が液晶パネル６１であり、液晶パネル
６１の画像表示領域の縦横比が３：４である場合には、
出射端面２４Ｂの縦横比Ｈ：Ｗも３：４とした方が照明
効率が最適化される。また、液晶パネル６１の画像表示
領域の縦横比が９：１６である場合には、出射端面２４
Ｂの縦横比Ｈ：Ｗも９：１６とした方が照明効率が最適
化される。
【００４２】以上のように、実施例１の光源装置１１に
よれば、所望の被照射領域に高照度な光照射ができる。
また、この光源装置１１においては、入射端面２４Ｆを
含む面内にある多数の虚光源点ＣＰa，ＣＰb，ＣＰc，
ＣＰdから発せられた光線のように出射端面２４Ｂを重
畳照射することができるので、照度均一性の高い光照射
ができる。
【００４３】尚、実施例１の光源装置１１では、ロッド
インテグレータ２４の入射端面２４Ｆと出射端面２４Ｂ
の形状が矩形の場合について説明したが、被照射領域の
形状とに応じた形状であれば、例えば、正六角形や円形
等の他の形状であってもよく、好ましくは、被照射領域
の形状と出射端面２４Ｂの形状とは相似形状であるのが
よい。
【００４４】実施例２ 以下に、実施例２の投写型表示装置４２を、図１及び図
４に基づいて説明する。
【００４５】図１に示されるように、実施例２の投写型
表示装置４２は、実施例１の光源装置１１に加えて、画
像形成用のライトバルブとして機能する液晶パネル６１
と、投写レンズ６２とを有する。尚、図１において、Ｓ
Ｃは、画像が投写されるスクリーンである。
【００４６】液晶パネル６１は、駆動回路（図示せず）
からの電気信号に基づいた画像を表示する画像表示領域
を有し、表示された画像の濃淡及び色に応じて画像表示
領域の光透過率が変化する。液晶パネル６１の駆動方式
は、単純マトリクス駆動方式、アクティブマトリクス駆
動方式のいずれでもよい。また、液晶パネル６１の液晶
材料としては、ねじれネマチック（ＴＮ：Twisted Nema
tic）液晶、超ねじれネマチック（ＳＴＮ：Super Twist
ed Nematic）液晶、高分子液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Di
spersed Liquid Crystal）、動的散乱モード（ＤＳＭ：
Dynamic Scattering Mode）液晶等を用いることができ
る。そして、液晶パネル６１を透過した光束Ｌ15はさら
に投写レンズ６２を透過して投写光Ｌ16となり、スクリ
ーンＳＣ上に拡大投写される。
【００４７】尚、投写レンズ６２が非テレセントリック
系の場合には、照明光Ｌ15の投写レンズ６２への入射効
率を高めるため、液晶パネル６１の直後（投写レンズ６
２側）又は直前（ランプ２１側）にフィールドレンズを
配置してもよい。
【００４８】また、ライトバルブとして液晶パネル以外
の方式、例えば、電気的に画像を表示できる油膜等を用
いてもよい。
【００４９】図４は、液晶パネル６１の画像表示領域７
０と照明光束Ｌ14の照明領域を示す説明図である。従来
の投写型表示装置では、図２９に示されるように投写光
束Ｌ2が円形であり、その直径を液晶パネル６１の画像
表示領域７０の対角寸法より大きく設定していたので図
中に斜線７１で示した広い領域の光束がスクリーンへの
投写に寄与していなかった。しかし、図４に示されるよ
うに、実施例２の投写型表示装置４２による照明光束Ｌ
14は画像表示領域７０と相似な矩形であり、表示領域７
０の寸法よりやや大きく設定されているので、スクリー
ンＳＣへの投写に寄与しない光束（斜線７２で示され
る。）は極めて少なくなる。
【００５０】以上の説明のように、実施例２の投写型表
示装置４２によれば、ランプ２１から出射された光束の
損失を小さくできるので、スクリーンＳＣに投写された
投写画像の輝度を高めることができる。また、ロッドイ
ンテグレータ２４の出射端面２４Ｂの照度均一性が高
く、液晶パネル６１の画像表示領域７０も均一に光照射
されるので、スクリーンＳＣの投写画像の輝度むらを小
さくできる。
【００５１】また、図５は実施例２の投写型表示装置４
２の変形例の構成を示す構成図である。図５において、
図１と同一の構成には同一の符号を付して説明すると、
図５の投写型表示装置４２Ａ（又は光源装置１１Ａ）
は、２つのロッドインテグレータ２４，３０を有し、楕
円鏡２２からの光束を透過させるロッドインテグレータ
を切換えることができる機構（図示せず）を備えた点の
みが、図１の装置と相違する。
【００５２】図６（ａ）に示されるように液晶パネル６
１の画像表示領域７０の縦横比（Ｈ：Ｗ）が９：１６で
ある場合には、図６（ｂ）に示される縦横比（ＨL：
ＷL）が９：１６のロッドインテグレータ２４を使用
し、図６（ａ）に破線で示されるように縦横比９：１６
の画像表示領域７０に縦横比３：４の画像７３を表示す
る場合には、図６（ｂ）に示される縦横比（ＨL：ＷL）
が３：４のロッドインテグレータ３０を使用するよう
に、ロッドインテグレータを切換えれば、照明光束の無
駄を少なくすることができ、投写画像の輝度を向上させ
ることができる。
【００５３】同様に、図６（ｃ）に示されるように液晶
パネル６１の画像表示領域７０の縦横比（Ｈ：Ｗ）が
３：４である場合には、図６（ｄ）に示される縦横比
（ＨL：ＷL）が３：４のロッドインテグレータ２４を使
用し、図６（ｃ）に破線で示されるように縦横比３：４
の画像表示領域７０に縦横比９：１６の画像７４を表示
する場合には、図６（ｄ）に示される縦横比（ＨL：
ＷL）が９：１６のロッドインテグレータ３０を使用す
るように、ロッドインテグレータを切換えれば、照明光
束の無駄を無くすることができ、投写画像の輝度を向上
させることができる。
【００５４】実施例３ 以下に、実施例３の投写型表示装置４３を、図７に基づ
いて説明する。
【００５５】図５は、カラー画像を表示できる実施例３
の投写型表示装置４３の光学系の構成を概略的に示す構
成図である。
【００５６】同図に示されるように、実施例３の投写型
表示装置４３は実施例１の光源装置１１の構成と同じ、
ランプ２１と、楕円鏡２２と、ロッドインテグレータ２
４と、リレーレンズ２５とを有する。また、この投写型
表示装置４３は、第１のフィールドレンズ２６Ｒ，２６
Ｇ，２６Ｂを有する。
【００５７】さらに、この投写型表示装置４３は、赤色
光Ｌrのみを反射し他の色成分の光を透過する色分離用
のダイクロイックミラー６３Ｒと、青色光Ｌbのみを反
射し他の色成分の光を透過する色分離用のダイクロイッ
クミラー６３Ｂと、光を反射するミラー６４Ｒ，６４Ｇ
とを有する。また、この投写型表示装置４３は、青色光
Ｌbのみを反射し他の色成分の光を透過する色合成用の
ダイクロイックミラー６６Ｂと、緑色光Ｌgのみを反射
し他の色成分の光を透過する色合成用のダイクロイック
ミラー６６Ｇと、液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ
と、第２のフィールドレンズ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ
と、投写レンズ６２とを有する。
【００５８】リレーレンズ２５は、ロッドインテグレー
タ２４の出射端面２４Ｂの像を、液晶パネル６１Ｒ，６
１Ｇ，６１Ｂ上に形成するように配置される。この場合
のリレーレンズ２５と緑色光用の液晶パネル６１Ｇとの
共役関係は、図７に破線２５ａ，２５ｂとして示されて
いる。リレーレンズ２５から赤色光Ｌr用の液晶パネル
６１Ｒまでの光学距離とリレーレンズ２５から青色光Ｌ
b用の液晶パネル６１Ｂまでの光学距離は、リレーレン
ズ２２から緑色光Ｌg用の液晶パネル６１Ｇまでの光学
距離に等しいので、液晶パネル６１Ｒ，６１Ｂの画像表
示面上にも出射端面２４Ｂの共役像が形成され、各液晶
パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂの画像表示領域は、その
形状と相似であって、画像形成領域と同等か若干大きい
断面形状の照明光束で照射される。
【００５９】また、各液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１
Ｂの手前側近傍に配置された第１のフィールドレンズ２
６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂの前側焦点はフィールドレンズ２
６Ｒについては２次光源像の位置Ｓ22に，フィールドレ
ンズ２６Ｇ，２６Ｂについては２次光源像の位置Ｓ21に
一致するように設定されているので、各液晶パネル６１
Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂに入射する照明光Ｌr，Ｌg，Ｌbは
平行化されている。
【００６０】この投写型表示装置４３においては、ラン
プ２１から出射されロッドインテグレータ２４及びリレ
ーレンズ２５を透過した光束Ｌ13の内、赤色光Ｌrはダ
イクロイックミラー６３Ｒで反射し、ミラー６４Ｒで向
きを変え、液晶パネル６１Ｒとフィールドレンズ６５Ｒ
を透過し、さらにダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｇ
を透過して投写レンズ６２に入射する。また、青色光Ｌ
bはダイクロイックミラー６３Ｒを透過し、ダイクロイ
ックミラー６３Ｂで反射し、液晶パネル６１Ｂとフィー
ルドレンズ６５Ｂを透過し、ダイクロイックミラー６６
Ｂで反射し、ダイクロイックミラー６６Ｇを透過して投
写レンズ６２に入射する。また、緑色光Ｌgはダイクロ
イックミラー６３Ｒ，６３Ｂを透過し、液晶パネル６１
Ｇとフィールドレンズ６５Ｇを透過し、ミラー６４Ｇで
向きを変え、ダイクロイックミラー６６Ｇで反射して投
写レンズ６２に入射する。投写レンズ６２に入射した合
成光束Ｌ15は、投写光としてスクリーンＳＣ上に拡大投
写される。
【００６１】以上のように、実施例３の投写型表示装置
４３においては、液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂの
それぞれの画像表示領域が、図４に示されるように、そ
の形状と相似であって、画像形成領域７０と同等か若干
大きい断面形状の照明光束で照射されているので、照明
光の損失を小さくでき、スクリーンＳＣの投写画像の輝
度を高めることができる。また、この投写型表示装置４
３によれば、ロッドインテグレータ２４の出射端面２４
Ｂの照度均一性が高く、液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６
１Ｂのそれぞれの画像表示領域も均一に光照射されるの
で、スクリーンＳＣの投写画像の輝度むらを少なくでき
る。
【００６２】実施例４ 以下に、実施例４の投写型表示装置４４を、図８に基づ
いて説明する。
【００６３】実施例４の投写型表示装置４４は、第２の
フィールドレンズ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂを備えておら
ず、第１のフィールドレンズ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂに
よって２次光源像Ｓ22，Ｓ21の共役像が投写レンズ６２
の入射瞳に形成されるようにしている点のみが、実施例
３の投写型表示装置４３（図７）と相違する。実施例４
の投写型表示装置４４は、この点を除き、実施例３の装
置と同一である。
【００６４】尚、図８は、投写レンズ６２が非テレセン
トリック系であり、入射瞳が投写レンズ６２から有限距
離の点に位置する場合を示しているが、投写レンズ６２
がテレセントリック系である場合には、入射瞳は無限遠
近傍に位置し、フィールドレンズ２６Ｒ，２６Ｇ，２６
Ｂによる光源像も無限遠に形成されることになるので、
各フィールドレンズ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂを透過して
液晶パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを照明する照明光を
平行光束とすることが望ましい。
【００６５】また、上記実施例４の説明では、第１のフ
ィールドレンズ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂによって２次光
源像Ｓ22，Ｓ21の共役像が投写レンズ６２の入射瞳に形
成される場合を説明したが、第１のフィールドレンズ２
６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂを備えずに第２のフィールドレン
ズ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ（図７に示されるもの）によ
って２次光源像Ｓ22，Ｓ21の共役像が投写レンズ６２の
入射瞳に形成されるようにしてもよい。
【００６６】実施例５ 以下に、実施例５の光源装置１２を、図９乃至図１６に
基づいて説明する。
【００６７】図９は、実施例５の光源装置１２及びこの
光源装置１２が組込まれた投写型表示装置４５の光学系
の構成を概略的に示す構成図である。
【００６８】実施例５の光源装置１２において、実施例
１の光源装置１１（図１乃至図３）と同一の構成には同
一の符号を付して説明すると、実施例５の光源装置１２
は、錐体状レンズ２７を、楕円鏡２２の第２焦点近傍で
あって、ロッドインテグレータ２４の前側（ランプ２１
側）に備えた点のみが、実施例１の光源装置１１と相違
する。錐体状レンズ２７は、円形、楕円形又は矩形等の
底面２７Ｐを有し、その底面２７Ｐがランプ２１側を向
き、その頂点２７Ｔがロッドインテグレータ２４の入射
端面２４Ｆに向い合うように備えられている。
【００６９】図１０は、錐体状レンズ２７を備えた理由
を説明するためのものであり、実施例１の光源装置１１
及び投写型表示装置４２における照明光の一例を示す光
線図である。
【００７０】実施例１（図１乃至図３）の説明で述べた
ように、ロッドインテグレータ２４の出射端面２４Ｂの
照度均一性を高め、ひいては投写画像の輝度むらを少な
くするためには、面Ｓ1の虚光源像ＣＰa1，ＣＰc1等を
増やすことが望ましい。しかし、この場合には、面Ｓ2
における光源像が大きくなり被照射面Ｔ1に入射する光
線Ｌ14の平行度が低下するので、液晶パネル６１がＰＤ
ＬＣやＤＳＭ等の散乱型液晶パネルである場合にはコン
トラストの低下を招く。
【００７１】また、虚光源像ＣＰa1，ＣＰc1が大きくな
ると、面Ｓ2及び面Ｓ3で形成される光源像が大きくな
り、投写レンズ６２の絞り６２ａの開口を大きくするこ
と、即ち、投写レンズ６２のＦナンバーを小さくするこ
とが要求されるので、投写型表示装置の性能面及びコス
ト面からの要求（Ｆナンバーを大きくするという要求）
に反する。
【００７２】錐体状レンズ２７は、出射端面２４Ｂの照
度均一性を高めるという要求を満たすと共に、光線Ｌ14
の平行度を高め、投写レンズ６２のＦナンバーを大きく
するという要求をも満たすために備えられている。
【００７３】図１１は、実施例５の光源装置１２の錐体
状レンズ２７の機能を示す説明図であり、図１２及び図
１３は、錐体状レンズ２７の頂点２７Ｔ付近（図１１の
領域８０）を拡大して示す説明図である。図１１におい
ては、集光点ＣＰが錐体状レンズ２７の頂点２７Ｔに一
致するように記載されているが、実際には、図１２に示
されるように、集光点ＣＰは頂点２７Ｔよりも僅かにラ
ンプ２１側（錐体状レンズ２７内）に位置している。
【００７４】図１１乃至図１３に示されるように、錐体
状レンズ２７の底面２７Ｐに入射角（光軸ＡＸとの角
度）β1で入射する光線Ｌ11aは、錐体状レンズ２７内の
集光点ＣＰを通過後、錐体状レンズ２７の斜面２７Ｂで
屈折して、入射角β1より小さい出射角（光軸ＡＸとの
角度）β3で光線Ｌ11aaとして出射される。また、錐体
状レンズ２７の底面２７Ｐに入射角β1で入射する光線
Ｌ11bは、錐体状レンズ２７内の集光点ＣＰを通過後、
錐体状レンズ２７の斜面２７Ａで屈折して、入射角β1
より小さい出射角β3で光線Ｌ11bbとして出射される。
【００７５】また、錐体状レンズ２７の底面２７Ｐに入
射角β2で入射する光線Ｌ11c（ランプ２１から光軸ＡＸ
方向には、出射される光束が少ない暗部が存在し、光線
Ｌ11 cは暗部との境界からの暗部境界光線である。）
は、錐体状レンズ２７の集光点ＣＰを通過後、錐体状レ
ンズ２７の斜面２７Ｂで屈折して、光軸ＡＸと交差する
方向（図中、上方）に光線Ｌ11ccとして出射される。ま
た、錐体状レンズ２７の底面２７Ｐに入射角β2で入射
する光線Ｌ11d（暗部境界光線である。）は、錐体状レ
ンズ２７の集光点ＣＰを通過後、錐体状レンズ２７の斜
面２７Ａで屈折して、光軸ＡＸと交差する方向（図中、
下方）に光線Ｌ11ddとして出射される。
【００７６】図１３に斜線で示されるように、入射光線
Ｌ11aとＬ11Cとの間の光束は、錐体状レンズ２７から出
射後、出射光線Ｌ11aaとＬ11ccとの間の光束となる。同
様に、入射光線Ｌ11bとＬ11dとの間の光束は、錐体状レ
ンズ２７から出射後、出射光線Ｌ11bbとＬ11ddとの間の
光束となる。
【００７７】このように、錐体状レンズ２７からの出射
光束は光軸ＡＸ近傍で重なり合うので、ランプ２１が放
電電極を光軸ＡＸに平行に配置した放電ランプである場
合であっても、光軸ＡＸ方向の照度を高めることができ
る。よって、実施例１の場合のように虚光源像を増やさ
なくても、照度むらを軽減することができる。
【００７８】また、錐体状レンズ２７を備えたことによ
り、出射される光束の出射角β3が小さくなるため、錐
体状レンズ２７とロッドインテグレータ２４とを組み合
わせることにより、ロッドインテグレータ２４の側面に
おける全反射で生ずる虚光源像の数を減らし、２次光源
像を小さくできる。例えば、錐体状レンズ２７とロッド
インテグレータ２４との好ましい設計条件の一例を示す
図１４のように、錐体状レンズ２７透過後の最外角光線
Ｌ11aaがロッドインテグレータ２４の出射端面２４Ｂの
端部ｈに一致し、最外角光線Ｌ11bbがロッドインテグレ
ータ２４の出射端面２４Ｂの端部ｆに一致しするように
設計すれば、２次光源像を小さくできる。この場合に
は、液晶パネル６１に入射する光束の平行度を向上させ
ることができるとともに、投写レンズ６２のＦナンバー
を大きくできる。
【００７９】尚、錐体状レンズ２７から出射する最外角
光線Ｌ11aa（又はＬ11bb）の出射角β3を最小にするた
めには、出射錐角β3と錐体状レンズ２７に入射する暗
部境界光線Ｌ11cと最外角光線Ｌ11a（又は暗部境界光線
Ｌ11dと最外角光線Ｌ11b）とがなす収束角（β1−β2）
とが、 β3 ≒（β1 −β2 ）／２ （１） の関係を有するように設計すればよい。
【００８０】また、出射角β3を小さくしたい場合に
は、光線Ｌ11aの強度が光線Ｌ11cの強度より大きいこと
を勘案して、錐体状レンズ２７を透過した光線Ｌ11aaが
光軸ＡＸとなす角度より光線Ｌ11ccが光軸となす角度の
ほうが大きくなるように設計するのが望ましい。
【００８１】また、錐体状レンズ２７が円錐形である場
合には、錐体状レンズ２７の出射角β3が光軸ＡＸを含
むいずれの断面においても同じ角度になるので、ロッド
インテグレータ２４の対角断面（図２における断面ａｄ
ｈｅ又は断面ｂｃｇｆ）内において出射端面２４Ｂ側の
端部（図２における角部ｅ，ｆ，ｇ，ｈ）を最外角光線
Ｌ11bb，Ｌ11aaが通るようにすれば、出射端面２４Ｂが
光度均一性の高い光源面となる。このようにすれば、ロ
ッドインテグレータ２４の側面による全反射が必要最小
限に抑えられ、液晶パネル６１に入射する照明光束の平
行度を高めることができる。
【００８２】また、錐体状レンズ２７を楕円錐や角錐等
にした場合には、光軸ＡＸを含む断面方向により、錐体
状レンズ２７の出射角β3に異方性を生じる。図１５
（ａ）、（ｂ）は錐体状レンズ２７が四角錐の場合の側
面図と、正面図である。この場合、頂角はｇｅｆ断面に
おいて最も小さく、ｂｄｅ断面（又はａｃｅ断面）にお
いて最も大きくなる。また、図１６（ａ）、（ｂ）は錐
体状レンズ２７が楕円錐の場合の側面図と、正面図であ
る。この場合には、楕円の長軸を含むａｂｅ断面で出射
角β3が最も大きく、楕円の短軸を含むｃｄｅ断面で出
射角β3が最も小さくなる。従って、ロッドインテグレ
ータ２４の断面形状に応じ、出射角β3の異方性が最適
化される錐体状レンズ２７を選択すればよい。
【００８３】例えば、ロッドインテグレータ２４が角柱
の場合には、ロッドインテグレータ２４の側面で反射が
生じない条件でかつ、図２のａｄｈｅ断面（又はｃｂｆ
ｇ断面）に対して出射角β3が最も大きく、ｙ−ｚ断面
に対して出射角β3が最も小さくなるような光束を出射
する錐体状レンズ２７を使用すればよい。このようにす
ることにより、円錐レンズを用いる場合よりもロッドイ
ンテグレータ２４側面における全反射は少なくなり、面
Ｓ2の２次光源像を小さくでき、液晶パネル６１に入射
する照明光の平行度を一層向上させることができる。
【００８４】実施例６ 以下に、実施例６の投写型表示装置４６を、図９及び図
４に基づいて説明する。
【００８５】図９に示されるように、実施例６の投写型
表示装置４５は、実施例５の光源装置１２に加えて、画
像形成用のライトバルブとして機能する液晶パネル６１
と、投写レンズ６２とを有する。ここで、液晶パネル６
１、投写レンズ６２は、実施例２のものと同一である。
【００８６】実施例６の投写型表示装置４５において
も、図４に示されるように、液晶パネル６１の画像表示
領域７０をこれと相似で、表示領域７０の寸法と同等か
これよりやや大きい光束で照射できるので、スクリーン
ＳＣへの投写に寄与しない光束（斜線で示される）はほ
とんどなくなる。従って、実施例６の投写型表示装置４
５によれば、ランプ２１から出射された光束の損失を小
さくできるので、投写画像の輝度を高めることができ
る。
【００８７】また、錐体状レンズ２７を備えることによ
り、ロッドインテグレータ２４の出射端面２４Ｂの照度
均一性が高く、液晶パネル６１の画像表示領域も均一に
光照射されるので、スクリーンＳＣの投写画像の輝度む
らを小さくできる。
【００８８】実施例７ 以下に、実施例７の投写型表示装置４６を、図１７に基
づいて説明する。
【００８９】図１７は、カラー画像を表示できる実施例
７の投写型表示装置４６の光学系の構成を概略的に示す
構成図である。
【００９０】実施例７の投写型表示装置４６において、
実施例３の投写型表示装置４３（図７）と同一の構成に
は同一の符号を付して説明する。実施例７の投写型表示
装置４６は、錐体状レンズ２７を、楕円鏡２２の第２焦
点近傍であって、ロッドインテグレータ２４の前側（ラ
ンプ２１側）に備えた点のみが、実施例３の投写型表示
装置４３と相違する。また、錐体状レンズ２７は、実施
例５のものと同一である。
【００９１】従って、実施例７の投写型表示装置４６に
よれば、実施例５の場合と同様に、投写画像の輝度を高
めることができ、また、錐体状レンズ２７を備えたこと
により、スクリーンＳＣの投写画像の輝度むらを小さく
することができる。
【００９２】実施例８ 以下に、実施例８の投写型表示装置４７を、図１８に基
づいて説明する。
【００９３】図１８は、カラー画像を表示できる実施例
８の投写型表示装置４７の光学系の構成を概略的に示す
構成図である。
【００９４】実施例８の投写型表示装置４７において、
実施例４の投写型表示装置４４（図８）と同一の構成に
は同一の符号を付して説明すると、実施例８の投写型表
示装置４７は、錐体状レンズ２７を、楕円鏡２２の第２
焦点近傍であって、ロッドインテグレータ２４の前側
（ランプ２１側）に備えた点のみが、実施例４の投写型
表示装置４４と相違する。また、錐体状レンズ２７は、
実施例５のものと同一である。
【００９５】従って、実施例８の投写型表示装置４７に
よれば、実施例５の場合と同様に、投写画像の輝度を高
めることができ、また、錐体状レンズ２７を備えたこと
により、スクリーンＳＣの投写画像の輝度むらを小さく
することができる。
【００９６】実施例９ 以下に、実施例９の光源装置１３を、図１９乃至図２２
に基づいて説明する。図１９は、実施例９の光源装置１
３とこの光源装置１３が組込まれた投写型表示装置４８
の光学系の構成を概略的に示す構成図である。
【００９７】実施例９の光源装置１３において、実施例
１の光源装置１１（図１乃至図３）と同一の構成には同
一の符号を付して説明する。実施例９の光源装置１３
は、ロッドインテグレータ２８の形状のみが実施例１の
光源装置１１と相違する。図１９に示されるように、実
施例９の光源装置１３のロッドインテグレータ２８は、
その入射端面をランプ２１側に突出した頂点２８Ｔを有
する錐体形状（錐体部２８Ｃ）にしている。
【００９８】このように、ロッドインテグレータ２８の
入射端面を錐体形状にした理由は、図１０に基づいて実
施例５で説明したように、出射端面２８Ｂの照度均一性
を高めるという要求を満たす共に、光線Ｌ14の平行度を
高め、投写レンズ６２のＦナンバーを大きくするという
要求をも満たすためである。
【００９９】図２０は、実施例９の光源装置１３のロッ
ドインテグレータ２８の機能を示す説明図であり、図２
１は、ロッドインテグレータ２８の錐体部２８Ｃの頂点
２８Ｔ付近（図２０の領域８１）を拡大して示す説明図
である。
【０１００】図１９及び図２０においては、集光点ＣＰ
が錐体部２８Ｃの頂点２８Ｔに一致するように記載され
ているが、実際には、図２１に示されるように、集光点
ＣＰは頂点２８Ｔよりも僅かにランプ２１側（空気中）
に位置している。
【０１０１】空気中の集光点ＣＰを通過後、ロッドイン
テグレータ２８の錐体部２８Ｃに入射角（光軸ＡＸとの
角度）β1で入射する光線Ｌ11aは、錐体部２８Ｃの斜面
２８Ｅで屈折して、入射角β1より小さい角度（光軸Ａ
Ｘとの角度）β4で光線Ｌ11aaとして進む。また、空気
中の集光点ＣＰを通過後、錐体部２８Ｃに入射角β1で
入射する光線Ｌ11bは、錐体部２８Ｃの斜面２８Ｄで屈
折して、入射角β1より小さい出射角β4で光線Ｌ11bbと
して進む。
【０１０２】また、空気中の集光点ＣＰを通過後、錐体
部２８Ｃに入射角β2で入射する光線Ｌ11c（ランプ２１
から光軸ＡＸ方向には、出射される光束が少ない暗部が
存在し、光線Ｌ11cは暗部との境界の暗部境界光線であ
る。）は、錐体部２８Ｃの斜面２８Ｅで屈折して、光軸
ＡＸと交差する方向（図中、上方）に光線Ｌ11ccとして
進む。また、空気中の集光点ＣＰを通過後、錐体部２８
Ｃに入射角β2で入射する光線Ｌ11d（暗部境界光線であ
る。）は、錐体部２８Ｃの斜面２８Ｄで屈折して、光軸
ＡＸと交差する方向（図中、下方）に光線Ｌ11ddとして
進む。
【０１０３】このように、入射光線Ｌ11aとＬ11Cとの間
の光束は、ロッドインテグレータ２８に入射後、光線Ｌ
11aaとＬ11ccとの間の光束となる。同様に、入射光線Ｌ
11bとＬ11dとの間の光束は、ロッドインテグレータ２８
に入射後、光線Ｌ11bbとＬ11ddとの間の光束となる。
【０１０４】このように、ロッドインテグレータ２８内
部の光束は光軸ＡＸ近傍で重なり合うので、ランプ２１
が放電電極を光軸ＡＸに平行に配置した放電ランプであ
る場合であっても、光軸ＡＸ方向の照度を高めることが
できる。よって、実施例１の場合のように虚光源像を増
やさなくても、照度むらを少なくすることができる。
【０１０５】また、ロッドインテグレータ２８が錐体部
２８Ｃを備えたことにより、光束が光軸ＡＸとなす角β
4が小さくなるため、ロッドインテグレータ２８の側面
における全反射で生ずる虚光源像の数を減らし、２次光
源像を小さくできる。例えば、ロッドインテグレータ２
８の好ましい設計条件の一例を示す図２２のように、最
外角光線Ｌ11aaがロッドインテグレータ２８の出射端面
２８Ｂの端部に一致し、最外角光線Ｌ11bbがロッドイン
テグレータ２８の出射端面２８Ｂの端部に一致するよう
に設計すれば、２次光源像を小さくできる。この場合に
は、液晶パネル６１に入射する光束の平行度を向上させ
ることができるとともに、投写レンズ６２のＦナンバー
を大きくできる。
【０１０６】尚、最外角光線Ｌ11aa（又はＬ11bb）の出
射角β4を最小にするためには、出射角β4と錐体部２８
Ｃに入射する暗部境界光線Ｌ11cと最外角の光線Ｌ
11a（又は暗部境界光線Ｌ11dと最外角の光線Ｌ11b）と
がなす収束角（β1−β2） とが、 β4 ≒（β1−β2）／２ｎ …（２） の関係を有するように設計すればよい。ここで、ｎは、
ロッドインテグレータの屈折率である。
【０１０７】また、この条件は、ロッドインテグレータ
２８から出射後の光束について β3 ≒（β1−β2）／２ …（３） の関係を有することと同じである。
【０１０８】また、出射角β3 を小さくしたい場合に
は、光線Ｌ11aの強度が光線Ｌ11cの強度より大きいこと
を勘案して、ロッドインテグレータ２９に入射した光線
Ｌ11aaが光軸ＡＸとなす角度より光線Ｌ11ccが光軸とな
す角度のほうが大きくなるように設計するのが望まし
い。
【０１０９】また、図１９のロッドインテグレータ２８
は、柱状部と錐体部とを一体成形したものであるある
が、柱状部と錐体部とが別個に成形し、これらを接合し
た構成であってもよい。
【０１１０】実施例１０ 以下に、実施例１０の投写型表示装置４８を、図１９及
び図４に基づいて説明する。
【０１１１】図１９に示されるように、実施例１０の投
写型表示装置４８は、実施例９の光源装置１３に加え
て、画像形成用のライトバルブとして機能する液晶パネ
ル６１と、投写レンズ６２とを有する。ここで、液晶パ
ネル６１、投写レンズ６２は、実施例２のものと同一で
ある。
【０１１２】実施例１０の投写型表示装置４８において
も、図４に示されるように、液晶パネル６１の画像表示
領域７０を、これと相似であって、画像表示領域７０の
寸法と同等かこれよりやや大きい断面を持つ光束で照射
できるので、スクリーンＳＣの投写に寄与しない光束
（斜線７１で示される。）をほとんどなくすることがで
きる。このように、実施例１０の投写型表示装置４８に
よれば、ランプ２１から出射された光束の損失を小さく
できるので、投写画像の輝度を高めることができる。
【０１１３】また、錐体部２８Ｃを有するロッドインテ
グレータ２８を備えることにより、ロッドインテグレー
タ２８の出射端面２８Ｂの照度均一性が高く、液晶パネ
ル６１の画像表示領域も均一に光照射されるので、スク
リーンＳＣの投写画像の輝度むらを小さくすることがで
きる。
【０１１４】実施例１１ 以下に、実施例１１の光源装置１４を、図２３及び図２
４に基づいて説明する。
【０１１５】図２３は、実施例１１の光源装置１４のロ
ッドインテグレータ２９の機能を示す説明図であり、図
２４は、錐体状凹部２９Ｃの底部２９Ｔ付近（図２１の
領域８２）を拡大して示す説明図である。
【０１１６】図２３においては、集光点ＣＰが錐体状凹
部２９Ｃの底部２９Ｔに一致するように記載されている
が、実際には、図２４に示されるように、集光点ＣＰは
底部２９Ｔよりも僅かに出射端面２９Ｂ側（ロッドイン
テグレータ２９内）に位置している。
【０１１７】図２４に示されるように、ロッドインテグ
レータ２９の錐体状凹部２９Ｃに集光点ＣＰに向って入
射角（光軸ＡＸとの角度）β1で入射する光線Ｌ11aは、
錐体状凹部２９Ｃの斜面２９Ｄで屈折して、入射角β1
より小さい角（光軸ＡＸとの角度）β4で光線Ｌ11aaと
して進む。また、錐体状凹部２９Ｃに集光点ＣＰに向っ
て入射角β1で入射する光線Ｌ11bは、錐体状凹部２９Ｃ
の斜面２９Ｅで屈折して、入射角β1より小さい出射角
β4で光線Ｌ11bbとして進む。
【０１１８】また、錐体状凹部２９Ｃの斜面２９Ｄに集
光点ＣＰ方向に向かって入射角β2で入射する光線Ｌ11c
（ランプ２１から光軸ＡＸ方向には、出射される光束が
少ない暗部が存在し、光線Ｌ11cは暗部との境界の暗部
境界光線である。）は、錐体状凹部２９Ｃの斜面２９Ｄ
で屈折して、図中上方に光線Ｌ11ccとして進む。また、
錐体部２９Ｃの斜面２９Ｅに集光点ＣＰ方向に向かって
入射角β2で入射する光線Ｌ11d（暗部境界光線であ
る。）は、錐体部２９Ｃの斜面２９Ｅで屈折して、図中
下方に光線Ｌ11ddとして進む。
【０１１９】このように、入射光線Ｌ11aとＬ11Cとの間
の光束は、ロッドインテグレータ２８に入射後、光線Ｌ
11aaとＬ11ccとの間の光束となる。同様に、入射光線Ｌ
11bとＬ11dとの間の光束は、ロッドインテグレータ２８
に入射後、光線Ｌ11bbとＬ11ddとの間の光束となる。
【０１２０】このように、ロッドインテグレータ２９内
部の光束は光軸ＡＸ近傍で重なり合うので、ランプ２１
が放電電極を光軸ＡＸに平行に配置した放電ランプであ
る場合であっても、光軸ＡＸ方向の照度を高めることが
できる。よって、実施例１の場合のように虚光源像を増
やさなくても、照度むらを小さくすることができる。
【０１２１】また、ロッドインテグレータ２９が錐体状
凹部２９Ｃを備えたことにより、光束が光軸ＡＸとなす
角β4が小さくなるため、ロッドインテグレータ２９の
側面における全反射で生ずる虚光源像の数を減らし、２
次光源像を小さくできる。例えば、図２３のように、最
外角光線Ｌ11aaがロッドインテグレータ２９の出射端面
２９の端部に一致し、最外角光線Ｌ11bがロッドインテ
グレータ２９の出射端面２９Ｂの端部に一致しするよう
に設計すれば、２次光源像を小さくできる。この場合に
は、液晶パネル６１に入射する光束の平行度を向上させ
ることができるとともに、投写レンズ６２のＦナンバー
を大きくできる。
【０１２２】実施例１２ 以下に、実施例１２の投写型表示装置４９を、図２５に
基づいて説明する。
【０１２３】図２５は、カラー画像を表示できる実施例
１２の投写型表示装置４９の光学系の構成を概略的に示
す構成図である。
【０１２４】実施例１２の投写型表示装置４９におい
て、実施例３の投写型表示装置４３（図７）と同一の構
成には同一の符号を付して説明する。実施例１２の投写
型表示装置４９は、ロッドインテグレータ２８の前側
（ランプ２１側）に錐体部２８Ｃを備えた点のみが、実
施例３の投写型表示装置４３と相違する。また、ロッド
インテグレータ２８は、実施例９のものと同一である。
【０１２５】実施例１２の投写型表示装置４９において
も、図４に示されるように、液晶パネル６１の画像表示
領域７０をこれと相似で、表示領域７０の寸法と同等か
これよりやや大きい光束で照射できるので、スクリーン
ＳＣへの投写に寄与しない光束（斜線で示される）はほ
とんどなくなる。従って、実施例１２の投写型表示装置
４９によれば、ランプ２１から出射された光束の損失を
小さくできるので、投写画像の輝度を高めることができ
る。
【０１２６】また、錐体部２８Ｃを持つロッドインテグ
レータ２８の出射端面２８Ｂの照度均一性が高く、液晶
パネル６１の画像表示領域も均一に光照射されるので、
スクリーンＳＣの投写画像の輝度むらを小さくできる。
【０１２７】実施例１３ 以下に、実施例１３の投写型表示装置５０を、図２６に
基づいて説明する。
【０１２８】図２４は、カラー画像を表示できる実施例
１３の投写型表示装置５０の光学系の構成を概略的に示
す構成図である。
【０１２９】実施例１３の投写型表示装置５０におい
て、実施例４の投写型表示装置４４（図８）と同一の構
成には同一の符号を付して説明する。実施例１３の投写
型表示装置５０は、ロッドインテグレータ２８の前側
（ランプ２１側）に錐体部２８Ｃを備えた点のみが、実
施例３の投写型表示装置４３と相違する。また、ロッド
インテグレータ２８は、実施例９のものと同一である。
【０１３０】実施例１３の投写型表示装置５０において
も、図４に示されるように、液晶パネル６１の画像表示
領域７０をこれと相似で、表示領域７０の寸法と同等か
これよりやや大きい光束で照射できるので、スクリーン
ＳＣへの投写に寄与しない光束（斜線で示される）はほ
とんどなくなる。従って、実施例１３の投写型表示装置
５０によれば、ランプ２１から出射された光束の損失を
小さくできるので、投写画像の輝度を高めることができ
る。
【０１３１】また、錐体部２８Ｃを持つロッドインテグ
レータ２８の出射端面２８Ｂの照度均一性が高く、液晶
パネル６１の画像表示領域も均一に光照射されるので、
スクリーンＳＣの投写画像の輝度むらを小さくできる。
【０１３２】
【発明の効果】請求項１乃至３の光源装置によれば、柱
状光学素子への入射光は、柱状光学素子の側面で全反射
して出射端面を重畳照明するので、出射端面の照度均一
性を高めることができるという効果がある。また、被照
射領域より、僅かに広い範囲にだけ光照射をすることに
より、所望の被照射領域に高照度な光照射ができるとい
う効果がある。
【０１３３】また、請求項４乃至１０の投写型表示装置
においては、柱状光学素子への入射光は、柱状光学素子
の側面で全反射して出射端面を重畳照明するので、出射
端面の照度均一性が高くなり、投写画像の輝度むらが少
なくなるという効果がある。また、ライトバルブの画像
形成領域より、僅かに広い範囲にだけ光照射をすること
により、投写画像の輝度を高めることができるという効
果がある。
【０１３４】また、請求項１１乃至１４の光源装置にお
いては、錐体状の偏向手段により出射光量が少ないラン
プの光軸方向の光束を増やし、柱状光学素子の側面にお
ける全反射によって生じる虚光源数を減らしても柱状光
学素子の出射端面の照度均一性を高めることができると
いう効果がある。また、被照射領域より、僅かに広い範
囲にだけ光照射をすることにより、所望の被照射領域に
高照度な光照射ができるという効果がある。
【０１３５】また、請求項１５乃至２１の投写型表示装
置においては、錐体状の偏向手段により出射光量が少な
いランプの光軸方向の光束を増やし、柱状光学素子の出
射端面の照度均一性を高めることにより、投写画像の輝
度むらを少なくすることができるという効果がある。ま
た、ライトバルブの画像形成領域より、僅かに広い範囲
にだけ光照射をすることにより、投写画像の輝度を高め
ることができるという効果がある。
【０１３６】また、請求項２２乃至２７の光源装置にお
いては、錐体状の入射端面を備えた柱状光学素子により
出射光量が少ないランプの光軸方向の光束を増やし、柱
状光学素子の側面における全反射によって生じる虚光源
数を減らしても柱状光学素子の出射端面の照度均一性を
高くすることができるという効果がある。また、被照射
領域より、僅かに広い範囲にだけ光照射をすることによ
り、所望の被照射領域に高照度な光照射ができるという
効果がある。
【０１３７】また、請求項２８乃至３６の投写型表示装
置においては、錐体状の入射端面を有する柱状光学素子
により出射光量が少ないランプの光軸方向の光束を増や
し、柱状光学素子の出射端面の照度均一性を高めること
により、投写画像の輝度むらを少なすることができると
いう効果がある。また、ライトバルブの画像形成領域よ
り、僅かに広い範囲にだけ光照射をすることにより、投
写画像の輝度を高めることができるという効果がある。
【０１３８】また、請求項３７乃至３９の投写型表示装
置は、柱状光学素子を切換えることにより、ライトバル
ブの画像形成領域の形状に応じて、ライトバルブに照射
される光束の断面形状を切り換えることにより、画像の
投写に寄与しない無駄な光束を少なくして、投写画像の
輝度を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の光源装置１１及び実施例２の投写型
表示装置４２の光学系の構成を概略的に示す構成図であ
る。
【図２】実施例１のロッドインテグレータの構成を示す
斜視図である。
【図３】実施例１のロッドインテグレータの機能を示す
説明図である。
【図４】実施例２の投写型表示装置４２における液晶パ
ネル上の画像表示領域の照明状態を示す説明図である。
【図５】実施例１の光源装置にロッドインテグレータの
切換え機能を持たせた場合の光学系の構成を概略的に示
す構成図である。
【図６】図５の投写型表示装置の機能を説明するための
図である。
【図７】実施例３の投写型表示装置４３の光学系の構成
を概略的に示す構成図である。
【図８】実施例４の投写型表示装置４４の光学系の構成
を概略的に示す構成図である。
【図９】実施例５の光源装置１２及び実施例６の投写型
表示装置４５の光学系の構成を概略的に示す構成図であ
る。
【図１０】実施例５の光源装置１２に錐体状レンズを備
えた理由を説明するための説明図である。
【図１１】実施例５の光学装置１２の錐体状レンズの機
能を説明するための説明図である。
【図１２】図１１の錐体状レンズの頂点付近を拡大して
示す説明図である。
【図１３】図１１の錐体状レンズにより照度均一性が向
上する理由を説明するための説明図である。
【図１４】実施例５の光源装置１２において、錐体状レ
ンズとロッドインテグレータの形状を最適化する方法を
説明するための説明図である。
【図１５】実施例５の光学装置１２の錐体状レンズの他
の例を示す説明図である。
【図１６】実施例５の光学装置１２の錐体状レンズの他
の例を示す説明図である。
【図１７】実施例７の投写型表示装置４６の光学系の構
成を概略的に示す構成図である。
【図１８】実施例８の投写型表示装置４７の光学系の構
成を概略的に示す構成図である。
【図１９】実施例９の光源装置１３及び実施例１０の投
写型表示装置４８の光学系の構成を概略的に示す構成図
である。
【図２０】実施例９の光源装置１３のロッドインテグレ
ータの機能を説明するための説明図である。
【図２１】図２０のロッドインテグレータの錐体部を拡
大して示す説明図である。
【図２２】図２０のロッドインテグレータの形状を最適
化する方法を説明するための説明図である。
【図２３】実施例１１の光源装置１４の光学系の構成を
概略的に示す構成図である。
【図２４】図２３のロッドインテグレータの錐体状凹部
付近を拡大して示す説明図である。
【図２５】実施例１２の投写型表示装置４９の光学系の
構成を概略的に示す構成図である。
【図２６】実施例１３の投写型表示装置５０の光学系の
構成を概略的に示す構成図である。
【図２７】従来の光源装置１０及び投写型表示装置４０
の光学系の構成を概略的に示す構成図である。
【図２８】カラー画像を表示できる従来の投写型表示装
置４１の光学系の構成を概略的に示す構成図である。
【図２９】従来の投写型表示装置における液晶パネル上
の画像表示領域の照明状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１１，１１Ａ，１２，１３，１４，１５ 光源装置 ２１ ランプ ２２ 楕円鏡（集光手段） ２４，２８，２９，３０ ロッドインテグレータ（柱状
光学素子） ２５ リレーレンズ（第１のレンズ手段） ２６，２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ フィールドレンズ（第
２のレンズ手段） ２７ 錐体状レンズ（偏向手段） ２８Ｃ 錐体部 ２９Ｃ 錐体状凹部 ４２，４２Ａ，４３，…，５０ 投写型表示装置 ６１，６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ 液晶パネル（ライトバ
ルブ、被照射面） ６２ 投写レンズ ６３Ｒ，６３Ｂ，６６Ｂ，６６Ｇ ダイクロイックミラ
ー ６４Ｒ，６４Ｇ ミラー ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ フィールドレンズ（第３のレ
ンズ手段）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５８】リレーレンズ２５は、ロッドインテグレー
タ２４の出射端面２４Ｂの像を、液晶パネル６１Ｒ，６
１Ｇ，６１Ｂ上に形成するように配置される。この場合
のリレーレンズ２５と緑色光用の液晶パネル６１Ｇとの
共役関係は、図７に破線２５ａ，２５ｂとして示されて
いる。リレーレンズ２５から赤色光Ｌr用の液晶パネル
６１Ｒまでの光学距離とリレーレンズ２５から青色光Ｌ
b用の液晶パネル６１Ｂまでの光学距離は、リレーレン
ズ２５から緑色光Ｌg用の液晶パネル６１Ｇまでの光学
距離に等しいので、液晶パネル６１Ｒ，６１Ｂの画像表
示面上にも出射端面２４Ｂの共役像が形成され、各液晶
パネル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂの画像表示領域は、その
形状と相似であって、画像形成領域と同等か若干大きい
断面形状の照明光束で照射される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７５】また、錐体状レンズ２７の底面２７Ｐに入
射角β2で入射する光線Ｌ11c（ランプ２１から光軸ＡＸ
方向には、出射される光束が少ない暗部が存在し、光線
Ｌ11cは暗部との境界からの暗部境界光線である。）
は、集光点ＣＰを通過後、錐体状レンズ２７の斜面２７
Ｂで屈折して、光軸ＡＸと交差する方向（図中、上方）
に光線Ｌ11ccとして出射される。また、錐体状レンズ２
７の底面２７Ｐに入射角β2で入射する光線Ｌ11d（暗部
境界光線である。）は、錐体状レンズ２７の集光点ＣＰ
を通過後、錐体状レンズ２７の斜面２７Ａで屈折して、
光軸ＡＸと交差する方向（図中、下方）に光線Ｌ11ddと
して出射される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７９】尚、図１１に於いて錐体状レンズ２７から
出射する最外角光線Ｌ11aa（又はＬ11bb）の出射角β3
を最小にするためには、出射錐角β3と錐体状レンズ２
７に入射する暗部境界光線Ｌ11cと最外角光線Ｌ11a（又
は暗部境界光線Ｌ11dと最外角光線Ｌ11b）とがなす収束
角（β1−β2）とが、 β3 ≒（β1 −β2 ）／２ （１） の関係を有するように設計すればよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０７】また、この条件は、ロッドインテグレータ
２８から出射後の光束のなす角度β3（図２０）につい
て β3 ≒（β1−β2）／２ …（３） の関係を有することと同じである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１７】図２４に示されるように、ロッドインテグ
レータ２９の錐体状凹部２９Ｃ内の集光点ＣＰに向って
入射角（光軸ＡＸとの角度）β1で入射する光線Ｌ
11aは、錐体状凹部２９Ｃの斜面２９Ｄで屈折して、入
射角β1より小さい角（光軸ＡＸとの角度）β4で光線Ｌ
11aaとして進む。また、錐体状凹部２９Ｃに集光点ＣＰ
に向って入射角β1で入射する光線Ｌ11bは、錐体状凹部
２９Ｃの斜面２９Ｅで屈折して、入射角β1より小さい
出射角β4で光線Ｌ11bbとして進む。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １１，１１Ａ，１２，１３，１４ 光源装置 ２１ ランプ ２２ 楕円鏡（集光手段） ２４，２８，２９，３０ ロッドインテグレータ（柱状
光学素子） ２５ リレーレンズ（第１のレンズ手段） ２６，２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ フィールドレンズ（第
２のレンズ手段） ２７ 錐体状レンズ（偏向手段） ２８Ｃ 錐体部 ２９Ｃ 錐体状凹部 ４２，４２Ａ，４３，…，５０ 投写型表示装置 ６１，６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ 液晶パネル（ライトバ
ルブ、被照射面） ６２ 投写レンズ ６３Ｒ，６３Ｂ，６６Ｂ，６６Ｇ ダイクロイックミラ
ー ６４Ｒ，６４Ｇ ミラー ６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ フィールドレンズ（第３のレ
ンズ手段）
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２３】
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入射端面及び出射端面を有する柱状光学
    素子と、 ランプと、 前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプからの出
    射光を集光させる集光手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段とを有し、 前記第１のレンズ手段により前記柱状光学素子の出射端
    面の像を照明したい被照射面に結像させることを特徴と
    する光源装置。
  2. 【請求項２】 前記柱状光学素子は、その入射端面及び
    出射端面を矩形とした四角柱であり、前記柱状光学素子
    内に入射端面から入射した光束を前記柱状光学素子の側
    面で全反射させて出射端面に導くことを特徴とする請求
    項１記載の光源装置。
  3. 【請求項３】 前記被照射面の手前近傍に照射光束を平
    行化するための第２のレンズ手段を備えたことを特徴と
    する請求項１記載の光源装置。
  4. 【請求項４】 入射端面及び出射端面を有する柱状光学
    素子と、 ランプと、 前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプからの出
    射光を集光させる集光手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段と、 画像表示領域を有する面内に画像を形成するライトバル
    ブと、 前記ライトバルブの表示画像を拡大投写する投写レンズ
    手段とを有し、 前記第１のレンズ手段により前記柱状光学素子の出射端
    面の像を前記ライトバルブ面内の画像表示領域に形成す
    ることを特徴とする投写型表示装置。
  5. 【請求項５】 前記柱状光学素子は、その入射端面及び
    出射端面を矩形とした四角柱であり、前記柱状光学素子
    内に入射端面から入射した光束を前記柱状光学素子の側
    面で全反射させて出射端面に導くことを特徴とする請求
    項４記載の投写型表示装置。
  6. 【請求項６】 前記出射端面の形状が前記ライトバルブ
    の画像表示領域の形状と相似形状であることを特徴とす
    る請求項５記載の投写型表示装置。
  7. 【請求項７】 前記第１のレンズ手段で形成される前記
    柱状光学素子の出射端面の像の寸法が、前記ライトバル
    ブの画像表示領域の大きさと略同等又はそれ以上である
    ことを特徴とする請求項４記載の投写型表示装置。
  8. 【請求項８】 前記ライトバルブの前記集光手段側の近
    傍に、照射光束を平行化するための第２のレンズ手段を
    備えたことを特徴とする請求項４記載の投写型表示装
    置。
  9. 【請求項９】 前記ライトバルブの近傍に、前記第１の
    レンズ手段によって形成された前記ランプの像を前記投
    写レンズの入射瞳の近傍に再結像させる第３のレンズ手
    段を備えたことを特徴とする請求項４記載の投写型表示
    装置。
  10. 【請求項１０】 入射端面及び出射端面を有する柱状光
    学素子と、 ランプと、 前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプからの出
    射光を集光させる集光手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段と、 前記柱状光学素子の出射端面から出射し前記第１のレン
    ズ手段を透過した光を、赤色成分の光と緑色成分の光と
    青色成分の光とに分ける分光手段と、 画像表示領域を有する面内に赤色成分用の画像を形成す
    る第１のライトバルブと、 画像表示領域を有する面内に緑色成分用の画像を形成す
    る第２のライトバルブと、 画像表示領域を有する面内に青色成分用の画像を形成す
    る第３のライトバルブと、 前記第１乃至第３のライトバルブのそれぞれを透過した
    赤色成分の光と緑色成分の光と青色成分の光を重ね合せ
    る合成手段と、 前記合成手段により合成された前記第１乃至第３のライ
    トバルブの表示画像を拡大投写する投写レンズ手段とを
    有することを特徴とする投写型表示装置。
  11. 【請求項１１】 入射端面及び出射端面を有する柱状光
    学素子と、 ランプと、 前記ランプからの出射光を集光させる集光手段と、 前記集光手段からの光束を偏向し、前記柱状光学素子の
    入射端面に入射させる錐体状の偏向手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段とを有し、 前記集光手段による収束光束の集光点近傍に前記偏向手
    段を配置し、前記偏向手段の直後に前記柱状光学素子の
    入射端面を配置し、前記第１のレンズ手段により前記柱
    状光学素子の出射端面の像を照明したい被照射面に結像
    させることを特徴とする光源装置。
  12. 【請求項１２】 前記柱状光学素子は、その入射端面及
    び出射端面を矩形とする四角柱であり、前記偏向手段に
    より偏向された出射光の最外角光線が、前記柱状光学素
    子の出射端面の対角線を含む面において、前記柱状光学
    素子の出射端面より広い領域を透過することを特徴とす
    る請求項１１記載の光源装置。
  13. 【請求項１３】 前記錐体状の偏向手段は、前記柱状光
    学素子の断面形状に応じて、前記偏向手段の出射角に異
    方性のある形状としたことを特徴とする請求項１１記載
    の光源装置。
  14. 【請求項１４】 前記被照射面の手前近傍に照射光束を
    平行化するための第２のレンズ手段を配置したことを特
    徴とする請求項１１記載の光源装置。
  15. 【請求項１５】 入射端面及び出射端面を有する柱状光
    学素子と、 ランプと、 前記ランプからの出射光を集光させる集光手段と、 前記集光手段からの光束を偏向し、前記柱状光学素子の
    入射端面に入射させる錐体状の偏向手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段と、 画像表示領域を有する面内に画像を形成するライトバル
    ブと、 前記ライトバルブの表示画像を拡大投写する投写レンズ
    手段とを有し、 前記第１のレンズ手段により前記柱状光学素子の出射端
    面の像を前記ライトバルブ面内の画像表示領域に形成す
    ることを特徴とする投写型表示装置。
  16. 【請求項１６】 前記柱状光学素子は、その入射端面及
    び出射端面を矩形とする四角柱であり、前記偏向手段に
    より偏向された出射光の最外角光線が、前記柱状光学素
    子の出射端面の対角線を含む面において、前記柱状光学
    素子の出射端面より広い領域を透過することを特徴とす
    る請求項１５記載の光源装置。
  17. 【請求項１７】 前記柱状光学素子は、その入射端面及
    び出射端面を矩形とする四角柱であり、前記出射端面の
    形状が前記ライトバルブの画像表示領域の形状と相似形
    状であることを特徴とする請求項１５記載の投写型表示
    装置。
  18. 【請求項１８】 前記第１のレンズ手段で形成される出
    射端面の像の寸法が、前記ライトバルブの画像表示領域
    の大きさと略同等又はそれ以上であることを特徴とする
    請求項１５記載の投写型表示装置。
  19. 【請求項１９】 前記ライトバルブの前記集光手段側の
    近傍に、照射光束を平行化するための第２のレンズ手段
    を配置したことを特徴とする請求項１５記載の投写型表
    示装置。
  20. 【請求項２０】 前記ライトバルブの近傍に、前記第１
    のレンズ手段によって形成された前記ランプの像を前記
    投写レンズの入射瞳の近傍に再結像させる第３のレンズ
    手段を配置したことを特徴とする請求項１５記載の投写
    型表示装置。
  21. 【請求項２１】 入射端面及び出射端面を有する柱状光
    学素子と、 ランプと、 前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプからの出
    射光を集光させる集光手段と、 前記集光手段からの光束を偏向し、前記柱状光学素子の
    入射端面に入射させる錐体状の偏向手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段と、 前記柱状光学素子の出射端面から出射し前記第１のレン
    ズ手段を透過した光を、赤色成分の光と緑色成分の光と
    青色成分の光とに分ける分光手段と、 画像表示領域を有する面内に赤色成分用の画像を形成す
    る第１のライトバルブと、 画像表示領域を有する面内に緑色成分用の画像を形成す
    る第２のライトバルブと、 画像表示領域を有する面内に青色成分用の画像を形成す
    る第３のライトバルブと、 前記第１乃至第３のライトバルブのそれぞれを透過した
    赤色成分の光と緑色成分の光と青色成分の光を重ね合せ
    る合成手段と、 前記合成手段により合成された前記第１乃至第３のライ
    トバルブの表示画像を拡大投写する投写レンズ手段とを
    有することを特徴とする投写型表示装置。
  22. 【請求項２２】 入射端面及び出射端面を有する柱状光
    学素子と、 ランプと、 前記ランプからの出射光を集光させる集光手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段とを有し、 前記柱状光学素子は、入射端面が錐体形状に形成され、
    出射端面が平面により形成され、前記集光手段による光
    束の集光点近傍に前記柱状光学素子の入射端面を配置
    し、前記第１のレンズ手段により前記柱状光学素子の出
    射端面の像を照明したい被照射面に結像することを特徴
    とする光源装置。
  23. 【請求項２３】 前記柱状光学素子は、その入射端面が
    錐体状の凸部であり、その出射端面が矩形の平面である
    ことを特徴とする請求項２２記載の光源装置。
  24. 【請求項２４】 前記柱状光学素子は、その入射端面が
    錐体状の凹部であり、その出射端面が矩形の平面である
    ことを特徴とする請求項２２記載の光源装置。
  25. 【請求項２５】 前記柱状光学素子は、その入射端面及
    び出射端面を矩形とする四角柱であり、前記偏向手段に
    より偏向された出射光の最外角光線が、前記柱状光学素
    子の出射端面の対角線を含む面において、前記柱状光学
    素子の出射端面より広い領域を透過することを特徴とす
    る請求項２２乃至２４のいずれかに記載の光源装置。
  26. 【請求項２６】 前記柱状光学素子の錐体形状は、前記
    柱状光学素子の出射端面の形状に応じて、錐体形状の入
    射端面の形状に異方性のある形状としたことを特徴とす
    る請求項２２乃至２４のいずれかに記載の光源装置。
  27. 【請求項２７】 前記被照射面の手前近傍に照射光束を
    平行化するための第２のレンズ手段を配置したことを特
    徴とする請求項２２記載の光源装置。
  28. 【請求項２８】 入射端面及び出射端面を有する柱状光
    学素子と、 ランプと、 前記ランプからの出射光を集光させる集光手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段と、 画像表示領域を有する面内に画像を形成するライトバル
    ブと、 前記ライトバルブの表示画像を拡大投写する投写レンズ
    手段とを有し、 前記柱状光学素子は、入射端面が錐体形状に形成され、
    出射端面が平面により形成され、前記集光手段による光
    束の集光点近傍に前記柱状光学素子の入射端面を配置
    し、前記第１のレンズ手段により前記柱状光学素子の出
    射端面の像を前記ライトバルブ面内の画像領域に形成す
    ることを特徴とする投写型表示装置。
  29. 【請求項２９】 前記柱状光学素子は、その入射端面が
    錐体状の凸部であり、その出射端面が矩形の平面である
    ことを特徴とする請求項２８記載の投写型表示装置。
  30. 【請求項３０】 前記柱状光学素子は、その入射端面が
    錐体状の凹部であり、その出射端面が矩形の平面である
    ことを特徴とする請求項２８記載の投写型表示装置。
  31. 【請求項３１】 前記柱状光学素子は出射端面が矩形で
    あり、前記柱状光学素子の錐体状の入射端面により偏向
    される光束の最外角光線が、前記柱状光学素子の出射端
    面の対角線を含む面において、前記柱状光学素子の出射
    端面より広い領域を透過することを特徴とする請求項２
    ８乃至３０のいずれかに記載の投写型表示装置。
  32. 【請求項３２】 前記柱状光学素子は出射端面が矩形で
    あり、前記出射端面の形状が前記ライトバルブの画像表
    示領域の形状と相似形状であることを特徴とする請求項
    ２８記載の投写型表示装置。
  33. 【請求項３３】 前記第１のレンズ手段で形成される出
    射端面の像の寸法が、前記ライトバルブの画像表示領域
    の大きさと略同等又はそれ以上であることを特徴とする
    請求項２８乃至３０のいずれかに記載の投写型表示装
    置。
  34. 【請求項３４】 前記ライトバルブの前記ランプ側近傍
    に、照射光束を平行化するための第２のレンズ手段を配
    置したことを特徴とする請求項２８乃至３０のいずれか
    に記載の投写型表示装置。
  35. 【請求項３５】 前記ライトバルブの近傍に、前記第１
    のレンズ手段によって形成されたランプの像を投写レン
    ズ手段の入射瞳の近傍に再結像する第３のレンズ手段を
    配置したことを特徴とする請求項２８乃至３０のいずれ
    かに記載の投写型表示装置。
  36. 【請求項３６】 入射端面及び出射端面を有する柱状光
    学素子と、 ランプと、 前記柱状光学素子の入射端面近傍に前記ランプからの出
    射光を集光させる集光手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段と、 前記柱状光学素子の出射端面から出射し前記第１のレン
    ズ手段を透過した光を、赤色成分の光と緑色成分の光と
    青色成分の光とに分ける分光手段と、 画像表示領域を有する面内に赤色成分用の画像を形成す
    る第１のライトバルブと、 画像表示領域を有する面内に緑色成分用の画像を形成す
    る第２のライトバルブと、 画像表示領域を有する面内に青色成分用の画像を形成す
    る第３のライトバルブと、 前記第１乃至第３のライトバルブのそれぞれを透過した
    赤色成分の光と緑色成分の光と青色成分の光を重ね合せ
    る合成手段と、 前記合成手段により合成された前記第１乃至第３のライ
    トバルブの表示画像を拡大投写する投写レンズ手段とを
    有し、 前記柱状光学素子は、入射端面が錐体形状に形成され、
    出射端面が平面により形成され、前記集光手段による光
    束の集光点近傍に前記柱状光学素子の入射端面を配置
    し、前記第１のレンズ手段により前記柱状光学素子の出
    射端面の像を前記ライトバルブ面内の画像領域に形成す
    ることを特徴とする投写型表示装置。
  37. 【請求項３７】 入射端面及び出射端面を有する柱状光
    学素子と、 ランプと、 前記ランプからの出射光を集光させる集光手段と、 前記柱状光学素子の出射端面の像を形成する第１のレン
    ズ手段と、 画像表示領域を有する面内に画像を形成するライトバル
    ブと、 前記ライトバルブの表示画像を拡大投写する投写レンズ
    手段とを有し、 前記柱状光学素子は出射端面形状が異なる複数の柱状光
    学素子から成り、前記ライトバルブの表示領域に応じて
    柱状光学素子が切り換えられて光路中に配置されること
    を特徴とする投写型表示装置。
  38. 【請求項３８】 前記柱状光学素子の入射端面の手前
    に、光束を偏向する錐体状の偏向手段を配置したことを
    特徴とする請求項３７記載の投写型表示装置。
  39. 【請求項３９】 前記柱状光学素子の入射端面を錐体形
    状とすることを特徴とする請求項３７記載の投写型表示
    装置。
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