JPH0836180A

JPH0836180A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH0836180A
Application number: JP7058918A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Masumoto; 吉弘枡本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-02-06
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: EP0683425B1; US5649753A; JP2827951B2; CA2149470C; DE69532057D1; EP0683425A1; CA2149470A1; DE69532057T2

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の光源を用いて、明るい投写画像を投影
できる投写型表示装置を提供し、投写画像の明るさを段
階的に容易に調節できる投写型表示装置を提供する。【構成】光源とライトバルブと投写レンズからなる投
写型表示装置であって、光源は少なくとも２つ以上の発
光体と、発光体と同数の集光手段と、集光手段の各々か
ら出射する光をライトバルブに導く光伝達手段を備え、
光伝達手段は集光手段から出射する光束の各々をライト
バルブ上に重畳形態で伝達せしめる。光伝達手段は光路
中の同一平面上に複数の発光体の実像を形成せしめ、当
該平面と投写レンズの入射瞳に至る光路に介在する光学
素子は、当該平面と入射瞳をおよそ共役とし、複数の発
光体の実像はおよそ正円に内接するように配置せしめ
る。また、複数の光源のいくつかを選択的に点灯させる
手段を備えることで、投写画像の明るさを段階的に調整
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ライトバルブ上に形成
される光学像を投写レンズによりスクリーン上に拡大投
影する投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ライトバルブ上の光学像を投写レ
ンズを用いてスクリーン上に投影し、大画面の映像を表
示する方法が知られている。近年では、ライトバルブと
して液晶パネルを用いる投写型表示装置が知られている
（例えば、特開昭６０−２９１６号公報、特公平４−３
５０４８号公報）。

【０００３】このような投写型表示装置の基本的な構成
の一例を、（図３０）に示す。投写型表示装置は、主と
して、光源５０２、液晶パネル５０３、投写レンズ５０
４、から構成される。フィールドレンズ５０５は、液晶
パネル５０３を通過した光を投写レンズ５０４に有効に
導くために用いる。

【０００４】光源５０２は、例えば、ランプ５０６と凹
面鏡５０７から構成され、液晶パネル５０３を照明する
光を出力する。ランプ５０６には、発光効率と色再現性
の面からメタルハライドランプを用いることが主流とな
りつつある。他に、ハロゲンランプ、キセノンランプ、
などを用いることができる。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ
５０８は、照明光から赤外線と紫外線を取り除くために
用いる。

【０００５】液晶パネル５０３は、映像信号に応じて空
間的に透過率を変化させることにより光学像を形成し、
投写レンズ５０４により光学像を拡大投影してスクリー
ン（図示せず）上に大画面映像を表示する。

【０００６】液晶パネル５０３には、主として、アクテ
ィブマトリックス駆動されるツイストネマチック（以
下、ＴＮ）液晶パネルが用いられる。これは、白黒表示
のコントラストが比較的高く、画質の良好な映像を表示
できる利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の投写型表示装置
には、投写画像の明るさが暗いという問題がある。特
に、ＴＮ液晶パネルは光の偏光を利用するので、自然光
が入射する場合、約５０％の光は利用できずに光損失と
なる。また、一般に、画素構造を高密度にする程、各画
素の開口率（画素の開口部分の面積÷画素の全面積）は
小さくなる。開口を通過できない光は、遮光層で反射ま
たは吸収されて光損失となる。上記理由から、一般的な
ＴＮ液晶パネルの光透過率は１０％未満となり、照明光
の大部分が損失となる。

【０００８】従って、光出力の大きな投写型表示装置を
構成するには、光出力の大きな光源を用いてライトバル
ブを照明する必要がある。光出力の大きな光源を構成す
るには、発光効率が高くランプ電力の大きいランプを用
いると共に、ランプから放射される光を効率よく集光す
る必要がある。

【０００９】一般に、ランプ電力の大きいランプは、相
対的にランプ全長が大きく、コンパクトな投写型表示装
置を構成する上で問題がある。また、ランプ電力の大き
いランプほど汎用性が乏しくなるので、所望の仕様や性
能を満たすランプを容易に入手できないという問題があ
る。新たに所望のランプ電力のランプを開発すれば上記
問題を解決できるが、比較的長い開発期間が必要とな
る。また、このように特殊な仕様のランプは、汎用性の
あるランプと比較してコストが高くなる。

【００１０】メタルハライドランプは、キセノンランプ
やハロゲンランプに比較して発光効率が約３倍程度高
い。従って、同一のランプ電力で比較すれば、約３倍の
光を出射する光源を構成できる。ところが、上記問題
は、メタルハライドランプを用いる場合により大きな問
題となる。

【００１１】メタルハライドランプは、添加する金属の
種類や量、発光管の形状、アーク長、ランプ電力、など
の違いにより、発光特性が大きく異なる。例えば、所望
の発光特性を満たすランプ電力が２５０Ｗのランプが汎
用品として比較的容易に入手できる場合に、ランプ電力
が５００Ｗあるいは１ｋＷのランプを同等の発光特性が
得られるように新たに開発するには、長い開発期間と大
きな投資が必要である。従って、ランプと専用の点灯回
路のコストが高くなり、投写型表示装置のコストが高く
なってしまうという問題を生じる。

【００１２】一般に、ランプ電力の大きいランプほど発
光体が大きくなる。メタルハライドランプの場合、ラン
プ電力にほぼ比例して発光体の長さが長くなる。発光体
の長さを長くすることなくランプ電力を大きくすると、
発光特性が低下し、ランプ寿命が短くなるので問題があ
る。

【００１３】発光体が大きいと、発光体各部から放射さ
れる光が様々な方向に進行するので効率よく集光するこ
とが困難となる。例えば、メタルハライドランプのよう
に細長い発光体の放射する光を放物面鏡を用いて集光す
る場合、放物面鏡から出射する光は、発光体の短軸方向
に対応する方向については光の平行度が比較的高いもの
の、長軸方向に対応する方向については光の平行度が著
しく低下する。この場合、光利用効率を高くするには、
光軸と最も角度をなして進行する光線を利用できるよう
に、放物面鏡より先の光学系を用意する必要がある。例
えば、投写レンズは上記角度に見合うように口径の大き
いものが必要となる。このような口径の大きいレンズは
諸収差の抑制が難しく、一般に高価となるので好ましく
ない。

【００１４】上記理由から、発光体は小さいことが好ま
しく、また、その発光面は球体に近いことが好ましい。
球状の発光面から放射される光は、あらゆる方向につい
てその拡がり角が平均化されるので好ましい。従って、
ランプ電力の大きいメタルハライドランプを用いる場
合、発光体が細長く、効率よく集光することが難しいと
いう問題がある。

【００１５】集光効率が高く、受光面の明るさの均一性
の優れた照明を実現する方法として、２枚のレンズアレ
イを組み合わせたインテグレータが知られている（例え
ば、特開平３−１１１８０６号公報）。これは、ランプ
から放射される光を集光して得られる光束を、２枚のレ
ンズアレイにより分割し、明るさを平均化せしめて受光
面に導くものである。

【００１６】この場合も、ランプ電力の大きいランプを
用いて明るい照明光を得ようとすると、上述と同様の問
題がある。ランプ全長が大きくなるのでコンパクトな光
源を構成することが困難である。光源部が大きくなれ
ば、レンズアレイなどの光学素子について有効径の大き
いものが必要であり、コストが高くなるという問題を生
じる。また、細長い発光体から放射される光を効率よく
利用しようとすると、それに合わせてレンズアレイの有
効開口を大きくしなければならず、レンズアレイの作り
易さ、コスト、の面で問題がある。

【００１７】また、特にメタルハライドランプには、調
光が難しいという問題がある。定格のランプ電力と異な
る電力を供給すると、光出力は変動するものの、発光ス
ペクトルが大きく変化する、点灯が維持できなくなる、
寿命が極端に短くなる、ランプが割れる、という問題を
生じる。

【００１８】従って、このようなランプを用いて投写型
表示装置を構成すると、スクリーン上の明るさを調光す
ることが難しいという問題がある。ライトバルブの光透
過率を低下させれば明るさは低下するが、それに合わせ
て投写画像の品位も低下する。明るさを調光するため
の、可変絞りなどの素子を付加すれば、部品点数が増加
する、コストが高くなるという問題を生じる。

【００１９】本発明は上記問題を鑑みてなされたもので
あり、複数のランプを利用し、安価で光出力の大きい光
源を、容易かつコンパクトに構成するための手段を提供
する。これを用いて、明るく高画質な投写画像を投影で
きるコンパクトな投写型表示装置を、比較的安価に提供
することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、スクリーン上に投影された画像を表示する
投写型表示装置であって、空間的に光を変調して光学像
を形成するライトバルブと、当該光学像を照明する光を
形成する光源と、当該光学像をスクリーン上に投影する
投写レンズとを備え、光源は、少なくとも２つ以上の発
光体と、発光体と同数で対をなし対応する発光体の放射
する光を集めて光束を形成する集光手段と、集光手段か
ら出射する光束の各々を当該光学像上に重畳せしめる光
伝達手段とを備える。

【００２１】光伝達手段は、光路中に複数の発光体の実
像を形成すると共に、複数の実像はおよそ同一平面上に
おいておよそ正円に内接するように配置せしめられ、当
該平面から投写レンズの入射瞳に至る光路に介在するレ
ンズ系は当該平面と当該入射瞳をおよそ共役の関係とせ
しめる。

【００２２】例えば、光伝達手段は、集光手段と同数で
対をなす第１レンズと、第１レンズと同数で対をなす第
２レンズと、ライトバルブの入射側近傍に配置される第
３レンズとを備え、第１レンズの各々は対応する集光手
段から出射する光束を対応する第２レンズの主平面近傍
に収斂せしめて発光体の実像を形成し、第２レンズの各
々は対応する第１レンズの主平面近傍の物体の実像を第
３レンズの主平面近傍に重畳形態で形成し、第３レンズ
はこれに入射する光束を投写レンズに有効に到達せしめ
るようにすればよい。

【００２３】この場合、複数の第１レンズの各々は適当
に偏心せしめ、当該レンズの形成する複数の発光体の複
数の実像を最小半径の正円に内接するように配置せしめ
るとなおよい。

【００２４】また、複数の第２レンズの各々は適当に偏
心せしめ、対応する第１レンズの開口中心を通過した光
線をライトバルブの有効表示領域の中心近傍に到達せし
めるとなおよい。

【００２５】更に、光伝達手段は、集光手段と同数で対
をなす第１レンズアレイと、第１レンズアレイと同数で
対をなす第２レンズアレイと、ライトバルブの入射側近
傍に配置される第３レンズとを備え、第１レンズアレイ
は複数の第１レンズを２次元状に配列してなり、第２レ
ンズアレイは第１レンズと同数で対をなす第２レンズを
２次元状に配列してなり、第１レンズの各々は対応する
集光手段から出射して当該レンズに入射する光束を対応
する第２レンズの主平面近傍に収斂せしめて発光体の実
像を形成し、第２レンズの各々は対応する第１レンズの
主平面近傍の物体の実像を第３レンズの主平面近傍に重
畳形態で形成し、第３レンズはこれに入射する光束を投
写レンズに有効に到達せしめるようにするとなお好まし
い。

【００２６】この場合、複数の第２レンズの各々は開口
の大きさと形状を適当に異ならしめ、第２レンズの各々
は対応する発光体の実像に対して必要十分な開口を有す
ると共に、第２レンズアレイの有効開口を最小の面積と
せしめるとなおよい。

【００２７】また、複数の第１レンズの各々は適当に偏
心せしめ、当該レンズの形成する発光体の実像を対応す
る第２レンズの開口中心近傍に配置せしめるとなおよ
い。

【００２８】複数の第２レンズの各々は適当に偏心せし
め、対応する第１レンズの開口中心を通過した光線をラ
イトバルブの有効表示領域の中心近傍に到達せしめると
なおよい。

【００２９】一方、投写レンズはライトバルブの出射側
近傍に正パワーの収束レンズを備え、収束レンズの光学
面の少なくともいずれかは非球面を近似してなるとなお
好ましい。この場合、収束レンズのライトバルブ出射側
に面した光学面は、非球面を近似してなるフレネルレン
ズであるとなおよい。

【００３０】更に、光伝達手段は、複数の発光体の実像
が形成される平面の近傍に、光散乱性を有する光学面を
備えるとなお好ましい。

【００３１】また、光伝達手段を構成するレンズ系の少
なくともいずれかの光学面は、非球面を近似してなると
なお好ましい。

【００３２】例えば、光源は、２個、４個、６個、９個
のうちいずれかの個数の発光体を形成するランプを備え
るとよい。複数のランプを備えて複数の発光体を形成
し、複数のランプは単一の構造体により支持され、当該
単一の構造体を交換することにより当該複数のランプを
一括して交換できると好ましい。

【００３３】集光手段は主として凹面鏡からなり、凹面
鏡は放物面あるいは楕円面のいずれかを近似してなる反
射面を備えるとなお好ましい。尚、ライトバルブは、画
素電極を有するツイストネマチック液晶パネルを用いる
ことができる。

【００３４】発光体は、メタルハライドランプにより形
成されるとなおよい。この場合、メタルハライドランプ
と同数で対をなすランプ電力供給手段と、少なくとも２
つ以上のメタルハライドランプに共有される高圧パルス
発生手段を備え、ランプ電力供給手段はメタルハライド
ランプに定常点灯状態におけるランプ電圧を供給して発
光体を形成せしめ、高圧パルス発生手段は複数対のラン
プ電圧供給手段とメタルハライドランプの間のいずれか
に選択的に挿入されてメタルハライドランプの始動に必
要な高圧パルスを発生せしめるとなお好ましい。

【００３５】メタルハライドランプは、ディスプロシウ
ムとネオジウムの少なくともいずれか一方を発光元素と
して含むものを用いるとよい。また、メタルハライドラ
ンプは、ガドリウムとルテチウムの少なくともいずれか
一方を発光元素として含むものを用いるとよい。

【００３６】更に上記目的を達成するために本発明は、
スクリーン上に投影された画像を表示する投写型表示装
置であって、空間的に光を変調して光学像を形成するラ
イトバルブと、当該光学像を照明する光を形成する光源
と、当該光学像をスクリーン上に投影する投写レンズと
を備え、光源は、少なくとも２つ以上の発光体と、発光
体と同数で対をなし対応する発光体の放射する光を集め
て光束を形成する集光手段を備え、複数の集光手段の各
々の光軸はライトバルブの有効表示領域の法線方向に対
して傾斜せしめると共に、当該集光手段の各々の光軸を
有効表示領域の中心近傍で互いに交差せしめる。

【００３７】複数の集光手段の各々の光軸上に、赤外線
または紫外線の少なくともいずれか一方を除去するフィ
ルタを備えるとなおよい。また、複数の集光手段の各々
の光軸上に、可視の波長帯域のうちの一部の波長の光を
除去するフィルタを備えるとなおよい。

【００３８】また、複数のランプユニットと、ライトバ
ルブの法線方向と平行あるいは直交する基準面を有する
枠体とを備え、複数のランプユニットの各々は発光体を
形成するランプと集光手段を一体保持してなり、複数の
ランプユニットの各々は当該枠体に対して所定方向に所
定角度だけ傾けて配置せしめるとなおよい。

【００３９】複数の集光手段から出射する光束の各々を
ライトバルブに形成される光学像上に重畳せしめる光伝
達手段を備え、光伝達手段は、集光手段と対をなす第１
レンズと、第１レンズと対をなす第２レンズと、ライト
バルブの入射側近傍に配置される第３レンズとを備え、
第１レンズの各々は当該レンズに入射する光束を対応す
る第２レンズの主平面近傍に収斂せしめ、第２レンズの
各々は対応する第１レンズの主平面近傍の物体の実像を
第３レンズの主平面近傍に重畳形態で形成し、第３レン
ズはこれに入射する光束を投写レンズに有効に到達せし
め、第１レンズと第２レンズの光軸は集光手段の光軸と
平行とせしめるとなおよい。

【００４０】この場合、複数のレンズユニットと、ライ
トバルブの法線方向と平行あるいは直交する基準面を有
する枠体とを備え、複数のレンズユニットの各々は第１
レンズと第２レンズを一体保持してなり、複数のレンズ
ユニットの各々は当該枠体に対して所定方向に所定角度
だけ傾けて配置せしめるとなおよい。

【００４１】更に、複数のランプユニットと、ランプユ
ニットと同数で対をなすレンズユニットと、ライトバル
ブの法線方向と平行あるいは直交する基準面を有する枠
体とを備え、ランプユニットは発光体を形成するランプ
と集光手段を一体保持してなり、レンズユニットは第１
レンズと第２レンズを一体保持してなり、複数のランプ
ユニットと複数のレンズユニットの各々は当該枠体に対
して所定方向に所定角度だけ傾けて配置せしめるとなお
よい。

【００４２】更に上記目的を達成するために本発明は、
スクリーン上に投影された画像を表示する投写型表示装
置であって、空間的に光を変調して光学像を形成するラ
イトバルブと、当該光学像を照明する光を形成する光源
と、当該光学像をスクリーン上に投影する投写レンズと
を備え、当該光源は、少なくとも２つ以上の発光体と、
外部から供給される電力により発光体を形成せしめる点
灯回路と、点灯回路を制御して複数の発光体のうちのい
くつかを選択的に点灯せしめる点灯制御手段とを備え、
光源は複数の発光体の各々から放射される光を光学像上
に重畳形態で導いてこれを照明し、点灯制御手段は点灯
せしめる発光体の個数を変化させて当該光学像のスクリ
ーン上における投影像の明るさを変化させる。

【００４３】この場合、発光体を形成する複数のメタル
ハライドランプと、メタルハライドランプと同数で対を
なす点灯回路を備え、点灯制御手段は所望の個数の点灯
回路に選択的に電力を供給して発光体を形成するとなお
よい。

【００４４】また、複数の発光体の各々の点灯時間を個
別に積算する点灯時間積算手段を備え、点灯制御手段は
点灯時間積算手段から供給される情報に基づき、複数の
発光体のうち積算された点灯時間の短いものから優先的
に点灯させるとなおよい。

【００４５】

【作用】本発明は、例えば消費電力が２５０Ｗのランプ
を２本用い、５００Ｗのランプを１本用いた場合と同等
以上の光出力を得ることのできる光源を提供できる。上
記ランプを４本用いれば、１ｋＷのランプを１本用いた
場合と同等以上の光出力を得ることのできる光源を提供
できる。

【００４６】一般に、消費電力の大きいランプはランプ
全長が長く、コンパクトな光源を構成することが困難で
ある。これに対し、消費電力の小さいランプを用いれば
コンパクトな光源を構成でき、このような光源を複数個
用いれば、全体としてコンパクトな光源を構成できる。
その結果、光出力が大きくコンパクトな投写型表示装置
を構成できる。

【００４７】また、例えば、所望の発光特性の得られる
２５０Ｗのランプを汎用品として開発すれば、これを用
いて、容易に、５００Ｗ相当の光出力、１ｋＷ相当の光
出力、など、光出力のより大きい光源が、安価に構成で
きる。従って、光出力が大きく安価な投写型表示装置を
構成できる。

【００４８】更に、消費電力の小さいランプは、相対的
に発光体が小さく、その形状が球体に近い。従って、個
々の発光体から放射される光を効率よく集光し、これら
の光を効率よく液晶パネル上に導くと共に、有効に投写
レンズに到達せしめることができる。その結果、光利用
効率の極めて高い投写型表示装置を構成できる。

【００４９】本発明の投写型表示装置は、上述のように
複数の光源を用いる場合に適した光伝達光学系を備え
る。光伝達光学系は、各光源から出射する光を効率よく
ライトバルブの表示領域に導き、各光束が重畳形態とな
るようにこれを照明する。従って、各光源の明るさと色
のばらつきが投写画像に反映されるのを抑制し、明るく
高画質な投写画像を提供できる。

【００５０】本発明の投写型表示装置の備える光伝達光
学系は、その光路中に複数の発光体の実像を形成し、こ
れらを同一平面上でおよそ正円に内接するように配置せ
しめる。更に、発光体の実像から投写レンズの入射瞳に
至る光路に介在する光学素子は、発光体の実像が形成さ
れる平面と入射瞳を共役の関係とせしめる。従って、受
光面側から見た場合の、複数の発光体の実像の見かけの
拡がりを低減できると共に、比較的口径の小さい投写レ
ンズであっても、複数の発光体の実像から放射される光
を効率よくスクリーンに到達せしめることができる。

【００５１】また、各光源ごとに１組のレンズアレイを
用いた光伝達光学系を用い、さらに高品位な投写画像を
得る投写型表示装置を構成できる。複数の光源の各々か
ら出射した光は第１のレンズアレイに入射し、明るさむ
らの小さい複数の部分光束に分割される。第２のレンズ
アレイは、各部分光束を適当な大きさに拡大し、ライト
バルブの表示領域上に各部分光束を重畳形態で導く。従
って、各光源から出射した光により、明るさの均一性の
高い照明を実現できる。さらに、このようなレンズアレ
イを複数組用いて、各光源から出射する光を重畳形態で
上記表示領域上に導くので、明るく明るさの均一性の高
い照明を実現できる。その結果、明るくさらに高画質な
投写画像を提供できる。

【００５２】複数の光源の光軸を、ライトバルブの有効
表示領域の法線方向に対して傾斜させれば、特に新たな
光学素子を付加することなく、容易に各光源から出射す
る光束を有効表示領域上に重畳できる。この方式によれ
ば、ランプと集光光学系と光伝達光学系を構成するレン
ズ系の一部、をあらかじめ一体保持してなる光源ユニッ
トを構成し、これを複数個用意する。これらを所定の位
置に所定の方向を向けて固定すれば、容易に各々の光源
ユニットから出射する光をライトバルブの有効表示領域
上に重畳できる。各々の光源ユニットは、配置する位置
に依ることなく、同一の部品で同様に構成することがで
きる。同一の光源ユニットを用いることができるので、
組み立て易く、コストの安い投写型表示装置を構成でき
る。

【００５３】上記構成の場合、あらかじめ基準面を備え
た枠体を用意し、光源を構成する光学素子をこの枠体に
対して所定方向に所定角度だけ傾けて固定すれば、複数
の光源を、ライトバルブに対して所定の位置に容易に固
定できる利点がある。

【００５４】また、複数の光源の点灯を個別に制御する
ことで、投写画像の明るさを段階的に容易に調整でき
る。例えばランプ４個を備える場合、点灯するランプの
個数を制御して４段階に明るさを調整できる。各光源ご
とに初期状態からランプの点灯時間を積算する回路を設
ければ、各ランプを平均的に点灯させることができる。
選択的にいくつかのランプを点灯させる場合に、積算さ
れた点灯時間の少ないものから優先させて点灯すればよ
い。

【００５５】上記構成は、複数のランプから出射する光
を効率よく集光すると共に、あまり損失することなく伝
達し、ライトバルブの有効表示領域を重畳形態で照明で
きる。加えて、ライトバルブから出射した光は、その大
部分が投写レンズに入射し、スクリーン上に到達する。
従って、容易に、光出力の大きい投写型表示装置を構成
できる。また、大光出力でありながら、コンパクトで低
コストの光源を実現するので、コンパクトで安価な投写
型表示装置を実現できる。

【００５６】また、投写画像の明るさを段階的に調整で
きるので、使い勝手のよい投写型表示装置を構成でき
る。また、積算された点灯時間の短いランプを優先的に
点灯させるので、複数の光源を用いた場合であっても平
均的に各光源を使用できる。更に、複数のランプを一度
に交換できるので、ランプ交換の煩雑さを低減できる。

【００５７】

【実施例】以下、本発明の投写型表示装置について、具
体的な実施例を述べる。

【００５８】（図１）は、本発明の投写型表示装置の第
１の実施例を示す構成図である。主として、集光光学系
１及び２、光伝達光学系３、液晶パネル４、投写レンズ
５、から構成される。集光光学系１と２から出射した光
束を、光伝達光学系３が液晶パネル４に導き、液晶パネ
ル４上の光学像を投写レンズ５がスクリーン（図示せ
ず）上に拡大投影する。これにより、大画面映像を表示
できる。

【００５９】集光光学系１は、メタルハライドランプ１
Ａと放物面鏡１Ｂから構成される。同様に、集光光学系
２は、メタルハライドランプ２Ａと放物面鏡２Ｂから構
成される。光軸６は集光光学系１の光軸であり、放物面
鏡１Ａの回転対称軸である。同様に、光軸７は集光光学
系２の光軸である。いずれの集光光学系も、メタルハラ
イドランプ１Ａ、２Ａの発光体が放射する光を放物面鏡
１Ｂ、２Ｂが集光し、およそ光軸６または７に沿って進
行する光束を形成する。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ９と
１０は、照明光から不要な赤外線と紫外線を取り除くた
めに用いる。

【００６０】光伝達光学系３は、第１レンズ１１と１
２、第２レンズ１３と１４、ビーム合成レンズ１５、第
３レンズ１６、から構成される。第１レンズ１１と１２
は、いずれも平凸レンズであり、各レンズの光軸は、集
光光学系の光軸６と光軸７にそれぞれ一致している。第
２レンズ１３と１４は、いずれも平凸レンズであり、各
レンズの光軸は光軸６と光軸７にそれぞれ一致してい
る。

【００６１】ビーム合成レンズ１５は平凸レンズであ
り、その光軸は投写レンズ５の光軸８と一致している。
第２レンズ１３、１４と、ビーム合成レンズ１５は、各
々の平面を向かい合わせ、隣接させて配置している。第
３レンズ１６は平凸レンズであり、その光軸は、投写レ
ンズ５の光軸８と一致している。投写レンズの光軸８
は、液晶パネル４の有効表示領域の中心を通過する。

【００６２】（図２）を用いて、光伝達光学系３の作用
を説明する。（図２）は、各レンズを薄肉レンズとして
光伝達光学系３を表わしたもので、１１Ａと１２Ａは、
第１レンズ１１と１２の主平面を表す。１３Ａと１４Ａ
は、第２レンズ１３と１４の主平面を表す。１５Ａは、
ビーム合成レンズ１５の主平面を表す。１６Ａは、第３
レンズの主平面を表す。４Ｂは液晶パネル４の有効表示
領域を、４Ａはその中心を表す。

【００６３】第１レンズ１１は、対応する集光光学系１
から出射する光を、第２レンズ１３の主平面１３Ａの中
心１３Ｂの近傍に収斂させる。これにより、主平面１３
Ａ上に、メタルハライドランプ１Ａの発光体の実像を形
成する。第１レンズ１２についても同様であり、主平面
１４Ａ上に、メタルハライドランプ２Ａの発光体の実像
を形成する。

【００６４】ビーム合成レンズ１５は、光軸６を折り曲
げて光軸６Ａとし、有効表示領域４Ｂの中心４Ａ上で、
光軸６Ａと光軸８を交差させる。これは、光軸７につい
ても同様である。また、第２レンズ１３とビーム合成レ
ンズ１５は、第１レンズ１１の主平面１１Ａ近傍の物体
１７の実像を、有効表示領域４Ｂの近傍に形成する。同
様に、第２レンズ１４とビーム合成レンズ１５は、第１
レンズ１２の主平面１２Ａ近傍の物体１８の実像を、有
効表示領域４Ｂの近傍に形成する。

【００６５】以上の様に構成すれば、物体１７の中心１
７Ａから出射した光と、物体１８の中心１８Ａから出射
した光は、いずれも有効表示領域４Ｂの中心４Ａの近傍
に到達するので、集光光学系１と２から出射する２つの
光束を、有効表示領域４Ｂ上に重ね合わせることができ
る。第２レンズ１３とビーム合成レンズ１５の倍率を適
当に選べば、集光光学系１から出射する光束により有効
表示領域４Ｂの全域を良好に照明できる。同様に、第２
レンズ１４とビーム合成レンズ１５の倍率を適当に選べ
ば、集光光学系２から出射する光束により有効表示領域
４Ｂの全域を良好に照明できる。

【００６６】更に、ビーム合成レンズ１５の主平面１５
Ａから投写レンズ５の入射瞳５Ａに至る光路に介在する
光学素子は、主平面１５Ａと入射瞳５Ａをおよそ共役の
関係とする。ただし、ビーム合成レンズ１５と第２レン
ズ１３、１４は、隣接させて配置するので、各々の主平
面１５Ａ、１３Ａ、１４Ａは、便宜上、同一の平面とし
て扱う。

【００６７】ビーム合成レンズ１５の主平面１５Ａ上に
はメタルハライドランプ１Ａと２Ａの実像が形成される
ので、これらの実像が投写レンズ５の入射瞳５Ａ上に形
成される。この場合、主平面１５Ａ上に形成される複数
の発光体像は、できるだけ半径の小さい正円に内接する
ように配置する。これにより、口径の小さい投写レンズ
と組み合わせて、光損失が生じることを抑制できる。

【００６８】以下、本発明の投写型表示装置の第１の実
施例における光利用効率について述べる。メタルハライ
ドランプ１Ａ、２Ａから放射される光の大部分は、放物
面鏡１Ｂ、２Ｂにより集光され、第１レンズ１１、１２
に入射する。第２レンズ１３、１４の開口は、主平面１
３Ａ、１４Ａ上に形成される発光体像に対して、十分に
大きくする。これにより、第１レンズ１１、１２に入射
した光は、すべて第３レンズ１６に到達し、液晶パネル
４を照明する。加えて、主平面１３Ａ、１４Ａ上の発光
体像から出射する光は、その大部分が投写レンズ５の入
射瞳５Ａに到達し、スクリーン上に投射される。従っ
て、メタルハライドランプ１Ａと２Ａから放射される光
を、あまり損失することなく利用し、投写画像を形成で
きる。

【００６９】本発明の投写型表示装置の第１の実施例
は、複数のランプから放射される光を効率よく重畳形態
で液晶パネル上に導き、かつ、液晶パネルを通過した光
を効率よく投写レンズに導くので、極めて明るい画像を
投影できる。加えて、２つのランプから放射される光を
重畳形態で利用しているので、明るさむらの少ない投写
画像を得ることができる。

【００７０】２つのメタルハライドランプ１Ａと２Ａの
代わりに、消費電力が２倍のランプを１本用いて光源を
構成すると、一般に、ランプの全長が約２倍程度とな
る。ランプの発光管径も大きくなるので、コンパクトな
光源を構成することが困難となる。また、発光体の長さ
も２倍となり、放射される光を効率よく利用することが
困難となる。本発明の投写型表示装置の第１の実施例
は、相対的にコンパクトな集光光学系を２個並べて用い
るので、全体としてコンパクトな光源を構成できる。ま
た、相対的に小さい発光体から放射される光を個々に集
光するので、光利用効率を高くできる。従って、コンパ
クトで明るい投写型表示装置を構成できる利点がある。

【００７１】次に、本発明の投写型表示装置の望ましい
他の構成の一例を述べる。（図３）は、本発明の投写型
表示装置の第２の実施例を示す構成図である。

【００７２】２つの集光光学系１２１と１２２を用い
る。集光光学系１２１は、第１の実施例と同様のメタル
ハライドランプ１２１Ａと、一部を切り欠いた放物面鏡
１２１Ｂから構成される。集光光学系１２２も同様であ
る。放物面鏡をこのように切り欠くと、２つの集光光学
系１２１と１２２をより隣接して配置できるので、都合
がよい。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ１２３と１２４は、
第１の実施例と同様のものである。

【００７３】光伝達光学系１２５は、第１レンズ１２６
と１２７、第２レンズ１２８と１２９、ビーム合成レン
ズ１３０、第３レンズ１３１、から構成される。いずれ
のレンズも、第１の実施例で示したものと同様の作用を
果たす。ただし、以下に述べる理由から、第１レンズ１
２６と１２７を適当に偏心させている。また、第１の実
施例と同様に、ビーム合成レンズ１３０の主平面１３０
Ａと投写レンズ１３２の入射瞳１３２Ａの間に介在する
光学系を、両者がおよそ共役の関係となるように構成し
ている。

【００７４】第１レンズ１２６と１２７は、対応する発
光体の実像を、第２レンズ１２８と１２９の主平面近傍
に形成する。第２レンズ１２８、１２９とビーム合成レ
ンズ１３０は隣接しているので、ビーム合成レンズ１３
０の主平面１３０Ａ上に、複数の発光体像が形成され
る。光伝達光学系１２５の光路中の一平面１３０Ａ上に
発光体像を形成すれば、放物面鏡１２１Ｂ、１２２Ｂか
ら出射した光束は、この平面上で最も収斂した断面を持
つ。従って、この平面と投写レンズの入射瞳をおよそ共
役の関係とすれば、複数の発光体像から放射される光の
大部分を、有効に投写レンズに導くことができる。

【００７５】ただし、投写レンズ内で光損失を発生させ
ないために、入射瞳１３２Ａは、これを通過する有効な
光束断面よりも大きな開口を有する必要がある。一般
に、Ｆナンバーの小さい投写レンズは、入射瞳の開口径
が相対的に大きい反面、レンズ径が大きく、コストが高
い。従って、入射瞳を通過する光束の断面は、できるだ
け小さいことが好ましい。光伝達光学系１２５は、この
ことを考慮して構成されている。

【００７６】（図４）は、ビーム合成レンズ１３０の主
平面１３０Ａ上に形成される発光体の実像１３５と１３
６の一例を、模式的に示す。メタルハライドランプ１２
１Ａの発光体の実像を１３５、メタルハライドランプ１
２２Ａの発光体の実像を１３６とする。これらを、主平
面１３０Ａの中心１３０Ｂ近傍に隣接させる。具体的
に、発光体像１３５と１３６の有効領域が内接する半径
Ｒの正円１３７を定義する。正円１３７の中心は、主平
面１３０Ａの中心１３０Ｂとなる。正円１３７の半径Ｒ
ができるだけ小さくなるように、光伝達光学系１２５を
構成すると都合が良い。

【００７７】そのために、第１レンズ１２６と１２７を
適当に偏心させる。第１レンズ１２６は、集光光学系１
２１の光軸に沿って進行する光を適当に折り曲げ、光軸
１３３に沿って進行する光とする。光軸１３３は発光体
像１３５の重心１３５Ａを通過する。第２レンズ１２７
についても同様である。第１レンズ１２６と１２７の偏
心方向と偏心量を調節すれば、発光体像１３５と発光体
像１３６を、主平面１３０Ａ上の適当な位置に配置でき
る。

【００７８】光軸１３３と１３４上を進行する光は、ビ
ーム合成レンズ１３０によりさらに折り曲げ、光軸１３
３Ａと１３４Ａ上を進行する光とし、第３レンズ１３１
を経て、液晶パネル４の有効表示領域の中心近傍におい
て、お互いを交差させる。これにより、集光光学系１２
１と１２２から出射した光を液晶パネル４上に重畳でき
る。

【００７９】光伝達光学系１２５をこのように構成すれ
ば、光損失をあまり大きくすることなく、ビーム合成レ
ンズ１３０の主平面１３０Ａを通過する光束の有効半径
をより小さくできる。従って、投写レンズ１３２の入射
瞳１３２Ａを通過する光束の断面をより小さくできる。
これにより、Ｆナンバーの比較的大きい投写レンズを用
いて、光利用効率の高い投写型表示装置を構成できるの
で都合がよい。

【００８０】上記第２の実施例は、メタルハライドラン
プを４つ用いる構成であっても構わない。この場合、ビ
ーム合成レンズ１３０’の主平面１３０Ａ’上に、（図
５）に示すように各々の発光体の実像１４１、１４２、
１４３、１４４を形成すればよい。（図４）と同様に正
円１４５を定義した場合に、正円１４５の半径Ｒ’がで
きるだけ小さな値となるように、対応する第１レンズの
偏心方向と偏心量を調節すればよい。

【００８１】次に、本発明の投写型表示装置の第３の実
施例について述べる。第１の実施例における光伝達光学
系３は、（図６）に示す構成の光伝達光学系２５であれ
ばなお好ましい。第１レンズ１１と１２、第３レンズ１
６は、第１の実施例と同じである。第２レンズ１３と１
４及びビーム合成レンズ１５の代わりに、以下に述べる
構成の第２レンズ１９と２０を用いる。

【００８２】光伝達光学系２５は、第１レンズ１１、１
２の各々の主平面近傍に位置する物体１７、１８の実像
を、有効表示領域４Ａ上に重畳させて形成する。この場
合、第１レンズ１１と１２は、物体１７と１８の近傍に
あるので、便宜上、無視できる。第３レンズ１６も、形
成される像の近傍にあるので、便宜上、無視できる。そ
こで、物体１７の中心１７Ａと有効表示領域４Ｂの中心
４Ａを結ぶ線分２１を考える。第２レンズ１９は、その
主平面１９Ａと線分２１の交点を光軸２２が通過するよ
うに偏心させる。第２レンズ２０についても、同様に偏
心させる。このように、第２レンズ１９を偏心させる
と、光軸６上を進行する光は適当に屈折し、光軸６Ａ上
を進行する光となる。光軸６Ａは第１の実施例と同様に
定義され、有効表示領域４Ｂの中心４Ａに到達する。光
軸７上を進行する光についても同様である。

【００８３】上記構成によれば、光伝達光学系２５は、
ビーム合成レンズを用いることなく、第１の実施例の光
伝達光学系３と同等の作用効果を得ることができる。レ
ンズ枚数が少なくてすむので、コストの安い投写型表示
装置を構成できる。また、光学界面を少なくできるの
で、界面損失が少なく、光利用効率の高い光伝達光学系
を構成できる。

【００８４】集光光学系の数が増えても、同様の効果を
得ることができる。各々の第２レンズを適当な方向に適
当な量だけ偏心させれば、各々の集光光学系から出射す
る光束を、液晶パネルの有効表示領域上に、良好に重畳
できる。

【００８５】本発明の投写型表示装置の第１〜第３の実
施例は、複数の光源を用いて、明るい投写画像を投影で
きる投写型表示装置を容易に構成できる。加えて、複数
の光源から出射される光束を液晶パネル上で重畳させて
いるので、個々の光源の明るさのばらつき、色の違い、
が、投写画像の明るさの均一性や色の均一性を損なうこ
とを抑制する。これにより、明るさむらや色むらの少な
い高画質の投写画像を投影できるので都合がよい。ただ
し、複数の集光光学系の各光軸は、必ずしも厳密に液晶
パネル上の一点で交差しなくても構わない。各々の光束
断面が、およそ液晶パネルの有効表示領域上に重なり合
うようにすれば、上述の効果を得ることができる。

【００８６】本発明の投写型表示装置の第１の実施例に
おいて、ビーム合成レンズ１５の主平面１５Ａの近傍に
光散乱性を有する面を備えると、投写画像の明るさの均
一性、色の均一性、を効率よく改善できる。これは、他
の実施例においても同様である。

【００８７】一般に、メタルハライドランプの発光体に
は、比較的大きな輝度むらと色むらがあることが知られ
ている。発光体の輝度むらと色むらが大きなランプを用
いて投写型表示装置を構成すると、投写画像に明るさむ
らと色むらが生じ、画像の品位を低下させる。発光管の
表面をフロスト加工し、発光体の見かけの輝度むら、色
むら、を改善する方法が知られているが、曲面を加工す
るので、光の散乱度合いを細かく調整したり、均一に加
工することが比較的難しい。また、フロスト加工の失敗
により、ランプの製造歩留まりが低下するので問題があ
る。

【００８８】これに対し、例えば、表面をフロスト加工
したガラス基板を、ビーム合成レンズ１５の主平面１５
Ａの近傍に配置するとよい。複数の発光体の実像から放
射される光が効率よく散乱され、投写画像の明るさむら
と色むらを改善できる。平面を加工するので、フロスト
の度合いを細かく制御でき、しかも、均一性の高い処理
ができる利点がある。

【００８９】次に、本発明の投写型表示装置の更に望ま
しい他の構成の一例を述べる。（図７）は、本発明の投
写型表示装置の第４の実施例を示す構成図である。これ
は、複数の光源を用いて明るく更に高品位な画像を得る
ことのできる投写型表示装置の一実施例を示す。

【００９０】第１の実施例と同様のメタルハライドラン
プと放物面鏡を組み合わせた集光光学系５１、５２から
出射する光束を、光伝達光学系５５を用いて液晶パネル
４上に導き、液晶パネル４上の光学像を投写レンズ６８
によりスクリーン上に投写する。光軸６７は、投写レン
ズ６８の光軸である。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ５３と
５４は、赤外線と紫外線をカットするために用いる。

【００９１】光伝達光学系５５は、第１レンズ５６Ａ、
５７Ａを２次元状に配列した第１レンズアレイ５６、５
７と、第２レンズ５８Ａ、５９Ａを２次元状に配列した
第２レンズアレイ５８、５９と、ビーム合成レンズ６０
と、第３レンズ６１、を用いて構成する。集光光学系５
１の光軸６２と集光光学系５２の光軸６３は、いずれも
ビーム合成レンズ６０により曲げられ、光軸６２Ａと６
３Ａとなり、液晶パネル４上で、投写レンズ６８の光軸
６７と交差する。

【００９２】以下、集光光学系５１、第１レンズアレイ
５６、第２レンズアレイ５８、に着目し、その構成と作
用を述べる。ただし、集光光学系５２、第１レンズアレ
イ５７、第２レンズアレイ５９、についても同様であ
る。

【００９３】（図８）は、第１レンズアレイ５６の構成
の一例を示す。矩形の開口を有する第１レンズ５６Ａ
を、二次元状に配列して構成する。第１レンズ５６Ａは
平凸レンズであり、すべての凸面を同一の面上に形成し
ている。集光光学系５１から出射する光束の断面は一般
に正円となるので、第１レンズ５６Ａは、正円の開口に
内接するように配列する。例えば、１８個のレンズを配
列して、第１レンズアレイ５６を構成できる。第１レン
ズアレイ５６の開口全体の重心に相当する点５６Ｂ上を
光軸６２が通過する。

【００９４】（図９）は、第２レンズアレイ５８の構成
の一例を示す。第１レンズ５６Ａと同数で対をなす第２
レンズ５８Ａを、同様に配列して構成する。第２レンズ
アレイ５８の開口全体の重心に相当する点５８Ｂ上を光
軸６２が通過する。

【００９５】（図１０）を用いて、光伝達光学系５５の
作用を述べる。一対の第１レンズ５６Ｃと第２レンズ５
８Ｃに着目し、これに関係する要素のみを記載する。光
伝達光学系５５の作用は、着目する第１レンズ５６Ｃと
第２レンズ５８Ｃについて、例えば、第１の実施例にお
ける光伝達光学系３の作用と同様である。

【００９６】５１Ａは集光光学系５１に用いる放物面鏡
の一部、光軸６２は集光光学系５１の光軸、６４はメタ
ルハライドランプの形成する発光体を示す。５６Ｃは第
１レンズアレイ５６上の着目する第１レンズ、５８Ｃは
第２レンズアレイ５８上の着目する第２レンズ、６０Ｂ
はビーム合成レンズ６０の一部、６１は第３レンズ、を
示す。４Ｂは液晶パネル４の有効表示領域である。第１
レンズ５６Ｃと第２レンズ５８Ｃは、同一の光軸６５上
にあり、光軸６５は光軸６２と平行である。

【００９７】発光体６４から放射された光の一部は、放
物面鏡５１Ａにより反射されて光軸６２とおよそ平行に
進行する光束となり、第１レンズ５６Ｃに入射する。第
１レンズ５６Ｃの出射側焦点は、対応する第２レンズ５
８Ｃの中心近傍に配置せしめる。これにより、第１レン
ズ５６Ｃは、当該光束を対応する第２レンズ５８Ｃの中
心近傍に収斂せしめ、主平面５８Ｄ上に発光体６４の実
像を形成する。

【００９８】第２レンズ５８Ｃとビーム合成レンズ６０
Ｂは、対応する第１レンズ５６Ｃの主平面５６Ｄ上の物
体の像を、液晶パネル４の有効表示領域４Ｂ上に形成す
る。この場合、第３レンズ６１は形成される像面の近傍
に位置するので、便宜上無視できる。倍率は、第１レン
ズ５６Ｃに入射する光束の断面が、拡大されて有効表示
領域４Ｂの全域に到達するように定める。ビーム合成レ
ンズ６０Ｂは、光軸６５上を進行する光線を適当に屈折
させて有効表示領域４Ｂの中心４Ａに到達せしめる。

【００９９】ビーム合成レンズ６０の主平面６０Ａから
投写レンズ６８の入射瞳６９に至る光学系は、主平面６
０Ａと入射瞳６９をおよそ共役の関係とする。これによ
り、有効表示領域４Ｂを照明する光の大部分を入射瞳６
９に到達せしめて、光利用効率の高い投写型表示装置を
実現できる。

【０１００】投写レンズ６８は、主レンズ群６８Ａと、
液晶パネル４の出射側近傍に位置する補助レンズ６８Ｂ
から構成される。補助レンズ６８Ｂを備えることで、主
平面６０Ａと入射瞳６９を共役の関係とすることが容易
になる利点がある。

【０１０１】また、例えば、補助レンズ６８Ｂは、その
出射側焦点を入射瞳６９の近傍に位置せしめる。また、
第３レンズ６１は、その入射側焦点をビーム合成レンズ
６０の主平面６０Ａの近傍に位置せしめる。これによ
り、主平面６０Ａの中心から出射した光は、第３レンズ
６１を通過後、光軸６７とおよそ平行に進行する光とな
り、液晶パネル４に入射する。光軸６７とおよそ平行に
進行する光として液晶パネル４から出射した光は、補助
レンズ６８Ｂに入射し、入射瞳６９の中心近傍に収斂さ
れる。

【０１０２】一般に、液晶パネルには入射角に依存して
表示品位が変化するという特性がある。これに対し、上
記構成は、有効表示領域４Ｂを照明する光の入射角が、
その入射位置に依らずほぼ一定となるので都合が良い。
画像品位の均一性の優れた投写画像を得ることができ
る。

【０１０３】以上述べた構成によれば、集光光学系５
１、５２から出射する光束は、第１レンズアレイ５６、
５７により分割され、第２レンズアレイ５８、５９の主
平面上に、分割数に応じた複数の発光体の実像が形成さ
れる。各々の発光体の実像は、等価的にビーム合成レン
ズ６０の主平面６０Ａ上に形成されると見なせる。これ
らの発光体の実像は、その各々が有効表示領域４Ｂの全
域を重畳形態で照明するように作用する。主として第３
レンズ６１と補助レンズ６８Ｂの作用により、これらの
発光体の実像から放射される光の大部分は、投写レンズ
６８の入射瞳６９に到達する。従って、光利用効率の高
い投写型表示装置を実現できる。

【０１０４】更に、光伝達光学系５５を用いることで、
例えば第１の実施例と比較して以下に述べる効果を得
る。一般に、放物面鏡から出射した光束の断面には、比
較的大きな明るさむらがある。第１レンズアレイ５６
は、集光光学系５１から出射する光束を複数の部分光束
に分割するので、分割後の各部分光束の断面は、分割前
の光束断面に比較して明るさむらが著しく小さくなる。
第２レンズアレイ５８は、これに入射する部分光束の各
々を適当に拡大して、有効表示領域４Ｂに導く。ビーム
合成レンズ６０の作用により、各部分光束は有効表示領
域４Ｂ上で重畳形態となる。

【０１０５】明るさむらの比較的大きい光束を明るさむ
らの小さい部分光束に分割し、各部分光束を液晶パネル
４上で重ね合わすので、明るさの均一性の極めて高い照
明を実現できる。加えて、ビーム合成レンズ６０は、集
光光学系５１と集光光学系５２から出射する２つの光束
を有効表示領域４Ｂ上で重畳させるので、明るさの均一
性の優れた２つの光束を合成し、明るく明るさの均一性
の高い照明を実現する。その結果、明るく明るさの均一
性の高い投写画像を得ることができるので、極めて高品
位な投写画像を得ることができる。

【０１０６】以下、本発明の第４の実施例における有益
な他の構成の一例を述べる。第２レンズアレイ５８は、
第２レンズ５８Ａの各々の開口を有効に異ならしめて構
成するとなお良い。その理由を述べる。

【０１０７】第１レンズ５６Ａの形成する発光体の実像
は、すべて同じ大きさではなく、集光光学系５１の光軸
６２からの高さに依存して変化する。従って、第２レン
ズの各々は、対応する発光体の実像に対して必要十分な
開口を提供すればよい。

【０１０８】（図１１）は、開口を有効に異ならしめた
第２レンズ２００を二次元状に配列して構成した第２レ
ンズアレイ２０１の構成の一例を示す。第２レンズ２０
０の各々の開口には、対応する発光体の実像２０２の一
例を模式的に付記する。光軸６２は、第２レンズアレイ
２０１の中心２０１Ａを通過し、光軸６２の近傍に位置
する発光体の実像２０２ほど、相対的に大きい。

【０１０９】そこで、第２レンズ２００の開口を対応す
る発光体の実像２０２に対して必要十分な大きさとし、
各レンズを凝集して配列する。これにより、第２レンズ
アレイ２０１の有効開口の大きさを小さくできる。従っ
て、第２レンズアレイ５８、５９の替わりに第２レンズ
アレイ２０１を用いると、主平面６０Ａ上における、複
数の発光体の実像の拡がりを相対的に小さくできる。相
対的に入射瞳の小さい投写レンズを用いても光損失を生
じないので大きな効果を得る。

【０１１０】第２レンズアレイを例えば（図１１）に示
すような構成とすると、対応する第１レンズと第２レン
ズの光軸は必ずしも一致しない。このような場合、第１
レンズを適当に偏心させて第１レンズアレイを構成する
とよい。第１レンズの形成する発光体の実像は、およそ
その光軸上に形成される。従って、対応する第２レンズ
の開口中心を光軸が通過するように第１レンズを偏心さ
せると、対応する第２レンズの開口中心に発光体の実像
を配置せしめることができる。

【０１１１】例えば、（図１１）に示した第２レンズア
レイ２０１を用いる場合、対応する第１レンズアレイを
構成する第１レンズの各々を所定方向に所定量だけ偏心
させれば、図示したように各々のレンズの開口中心に発
光体の実像２０２を形成できる。

【０１１２】更に、第２レンズをそれぞれ偏心させて第
２レンズアレイを構成するとなお好ましい。上述の第３
の実施例を参照すれば明らかなように、各々の第２レン
ズを適切に偏心せしめれば、ビーム合成レンズ６０を用
いることなく、当該レンズを通過する光束を液晶パネル
上に重畳せしめることができる。対応する第１レンズの
開口中心から出射する光が液晶パネルの有効表示領域の
中心近傍に到達するように、各レンズを偏心させればよ
い。部品点数が削減でき、コストの安い投写型表示装置
を構成できる。また、光学界面が減少するので、界面損
失が低減し、より明るい投写画像を得ることができる。

【０１１３】第４の実施例は、ランプを２個用いる場合
について詳細に述べたが、同様のメタルハライドランプ
を４個用いる構成であっても構わない。ランプを１個用
いる場合に比較して、明るさが約４倍となる投写型表示
装置を容易に構成できる。以下、本発明の投写型表示装
置の第５の実施例として、この場合の構成の一例につい
て述べる。

【０１１４】（図１２）は、メタルハライドランプを４
本用いる場合の、集光光学系７１、７２、７３、７４
と、第１レンズアレイ７５、７６、７７、７８と、第２
レンズアレイ７９、８０、８１、８２と、ビーム合成レ
ンズ８３、の構成の一例を示す。他の構成は、（図７）
に示した第４の実施例と同様であり、ビーム合成レンズ
８３から出射する光により、液晶パネル４を照明し、投
写レンズ６８により、液晶パネル４上の光学像をスクリ
ーン上に投影する。また、ビーム合成レンズ８３の主平
面と投写レンズ６８の入射瞳６９は、およそ共役の関係
とせしめ、ビーム合成レンズ８３から出射する光はその
大部分が有効に投写レンズ６８に入射するものとする。

【０１１５】集光光学系７１、７２、７３、７４は、放
物面鏡７１Ａ、７２Ａ、７３Ａ、７４Ａに代表させて示
し、便宜上、各々が具備すべきメタルハライドランプと
ＵＶ−ＩＲカットフィルタは、省略した。

【０１１６】放物面鏡７１Ａ、７２Ａ、７３Ａ、７４Ａ
は、いずれも直交する２方向を切り欠き、その出射開口
部の形状を矩形とした。これにより、集光光学系７１、
７２、７３、７４を隣接して配置できるので、都合がよ
い。集光光学系を互いに隣接させれば、対応する第２レ
ンズアレイ７９、８０、８１、８２を隣接して配置し易
く、ビーム合成レンズ８３の主平面上における複数の発
光体の実像の拡がりを小さくできる。

【０１１７】第２レンズアレイとして、（図１１）に示
したレンズアレイ２０１を用いるとなお良い。この場合
の、第１レンズアレイの構成の一例を（図１３）に、第
２レンズアレイの構成の一例を（図１４）に示す。

【０１１８】適切に偏心させた１８個の第１レンズ２１
１を配列し、第１レンズアレイ２１２を形成する。これ
を２×２のマトリックス状に配列し、第１レンズアレイ
７５、７６、７７、７８の替わりに用いる。集光光学系
７１、７２、７３、７４の各光軸は、各第１レンズアレ
イ２１２の中心２１２Ａを通過する。

【０１１９】適切に開口を異ならせた１８個の第２レン
ズ２１３を凝集して配列し、第２レンズアレイ２１４を
形成する。これを２×２のマトリックス状に隣接させて
配列し、第２レンズアレイ７９、８０、８１、８２の替
わりに用いる。第１レンズアレイ２１２を適切に構成す
れば、複数の発光体の実像２１５を（図１４）中に付記
するように、対応する第２レンズ２１４の開口中心に配
置せしめることができる。

【０１２０】上述の構成とすれば、ビーム合成レンズ８
３の主平面上で、複数の発光体の実像２１５は、（図１
４）中に破線で示した正円２１６に内接するように配列
される。正円２１６を投写レンズ６８の入射瞳６９の有
効径と対応させれば、複数の発光体の実像２１５から出
射する光は、すべて投写レンズを有効に通過して、スク
リーン上に到達できる。加えて、複数の発光体の実像２
１５は、正円２１６の半径がより小さくなるように配列
される。従って、入射瞳６９の有効径がより小さい投写
レンズを利用できる。

【０１２１】ただし、第１レンズアレイと第２レンズア
レイの構成は、上述したものに限定されない。第１レン
ズの偏心を更に適切に制御することで、複数の発光体の
実像を更に凝集させて配列できる。これらの実像の大き
さと配列に合わせて、適切に開口を異ならせた第２レン
ズを適切に配列すれば、上記正円２１６の半径をより小
さくできる。その結果、より有効Ｆナンバーの大きい投
写レンズと組み合わせて、光損失の少ない投写型表示装
置を実現できる。

【０１２２】上記第４と第５の実施例において、投写レ
ンズ６８の一部である補助レンズ６８Ｂは非球面形状を
近似してなるフレネルレンズであるとなお好ましい。こ
の場合、液晶パネル４側の光学面をフレネルレンズ面と
すればよい。その理由を以下に述べる。

【０１２３】ビーム合成レンズ６０の主平面６０Ａと入
射瞳６９を共役とするには、液晶パネル４を通過する光
線の光軸６７からの高さに依らず、主平面６０Ａの中心
から出射した光線を入射瞳６９の中心に到達せしめる必
要がある。一方、一般に球面レンズには球面収差がある
ので、できるだけ少ないレンズ枚数で上記作用を容易に
実現するには、光学面を非球面形状として球面収差を良
好に除去するレンズが必要となる。このような非球面レ
ンズを成形するには、ガラスを用いるより、プラスチッ
クを用いる方が、加工性、コストの面で有利となる。

【０１２４】また、光出力の大きい投写型表示装置を構
成する場合、液晶パネルを照明する光が強力となるの
で、有効表示領域の大きい液晶パネルを用いる方が好ま
しい。単位面積あたりに集中する光エネルギーが小さく
なるので、液晶パネルの発熱を抑制することが容易とな
る。一方、補助レンズ６８Ｂの有効径は、液晶パネル４
の有効表示領域４Ｂの対角長で決まる。従って、有効表
示領域の大きい液晶パネルを用いれば、補助レンズ６８
Ｂの有効径も大きくなる。

【０１２５】プラスチック製の薄板に、プレス成形によ
りフレネルレンズ面を形成すれば、有効径が大きくレン
ズ面が非球面形状のレンズを、比較的容易にかつ安価に
形成できる利点がある。

【０１２６】更に、補助レンズ６８Ｂを通過する光線
は、液晶パネル４側では光軸６７と平行に近く、主レン
ズ群６８Ａ側では光軸６７に対して収束光となる。この
場合、フレネルレンズ面を液晶パネル４側に形成すれ
ば、補助レンズ６８Ｂを通過する光線は、第１にフレネ
ルレンズ面で屈折され、第２に出射側の平面で屈折され
る。こうすれば、フレネルレンズ面のみで屈折させる場
合と比較して、より良好に収差を補正できる利点があ
る。

【０１２７】以下、本発明の投写型表示装置の第１〜第
５の各実施例において、より好ましいその他の構成の一
例を述べる。

【０１２８】光伝達光学系を構成するレンズの少なくと
もいずれかの面を非球面形状とするとなお良い。諸収差
の影響により発生する光損失を改善して、光利用効率の
高い光伝達光学系を構成できる。その結果、より明るい
投写画像を得ることができる。

【０１２９】また、発光体の総数は、２個、４個、６
個、９個、のいずれかであることが好ましい。一般に
は、ランプを、２個または４個または６個または９個用
い、それと同数の凹面鏡と組み合わせて上記各実施例と
同様の集光光学系を、２個または４個または６個または
９個、構成すればよい。

【０１３０】発光体を２個用いる構成は、上記第１〜第
４の各実施例に示しており、明るさを容易に２倍にでき
るので都合がよい。発光体を４個用いる構成は、（図
５）あるいは（図１４）から明らかなように、各々の発
光体の実像を２×２のマトリックス状に配置できるので
都合がよい。投写レンズの入射瞳に内接する形態で効率
よく発光体の実像を配置でき、限られた投写レンズの入
射瞳を有効に利用できる。

【０１３１】同様に、発光体を６個用いる構成は、発光
体の実像を２×３、あるいは３×２のマトリックス状に
配列できる。４個の場合と同様に、限られた投写レンズ
の入射瞳を有効に利用できるので都合がよい。同様に、
発光体を９個用いる構成は、発光体の実像を３×３のマ
トリックス状に配列できる。同様に、限られた投写レン
ズの入射瞳を有効に利用できるので都合がよい。

【０１３２】１０個以上の発光体を利用する場合、構成
が複雑になると共に、部品点数が多くなりすぎるので好
ましくない。１０個未満で１以外のその他の個数の発光
体を用いる場合、投写レンズの入射瞳の中で有効に利用
されない領域が大きくなるので好ましくない。

【０１３３】例えば、第１の実施例において、２つの集
光光学系１と２を（図１５）に示すような構造にすると
なお好ましい。ただし、電極ソケット１５２を接続した
メタルハライドランプ１Ａと放物面鏡を一体保持し集光
光学系１を構成したものを、ランプユニット１とする。
同様に、集光光学系２をランプユニット２とする。

【０１３４】ランプユニット１と２を枠体１５１により
保持し、投写型表示装置の所定の位置に配置して、枠体
１５１を固定する。メタルハライドランプ１Ａと２Ａに
電力を供給するためのリード線は、枠体１５１の外部に
取り出し、適当な電極ソケット１５２と１５３を介して
点灯回路に接続する。新品のランプユニットを同様の他
の枠体に固定した状態で準備しておけば、枠体１５１を
取り外すことで、複数のランプを一括して容易に交換で
きる。

【０１３５】一般に、このような用途に用いられるラン
プには寿命があり、所定の時間点灯させると光出力が低
下する。従って、上記各実施例の投写型表示装置は、比
較的頻繁に、寿命の経過したランプを交換する必要があ
る。上述の構成とすれば、複数のランプを集光光学系と
共に一括して交換できるので、使い勝手のよい投写型表
示装置を実現できる。また、放物面鏡と一体のまま交換
するので、ランプ交換の度に面倒なランプの位置調整を
行う必要がなく、大変好ましい。

【０１３６】（図１５）はランプが２個の場合を示した
が、４個、６個、などに増えても同様である。複数のラ
ンプユニットを１つの枠体により支持することで、ラン
プ交換が容易に行える利点がある。例えば、４本のラン
プを用いる場合、ランプユニット２個を支持する枠体を
２個用意し、これらを交換する方式であってもよい。４
個のランプを個々に交換する場合に比較して、ランプ交
換の手間を軽減できる。

【０１３７】また、ランプユニット１と２は、（図１
６）に示すような構造であってもよい。放物面鏡１Ｂと
２Ｂの頂点側に開口を設け、メタルハライドランプ１Ａ
と２Ａを上記開口から挿入する。メタルハライドランプ
１Ａと２Ａは、１つの支持体１５４に固定し、支持体１
５４を所定の位置に配置せしめて、各々のランプを各々
の放物面鏡に対して所定の位置に配置せしめる。メタル
ハライドランプ１Ａと２Ａに電力を供給するためのリー
ド線は、上記開口から放物面鏡１Ｂと２Ｂの外部に取り
出し、適当な電極ソケット１５５と１５６を介して点灯
回路に接続する。

【０１３８】新品のメタルハライドランプ２個を同様の
他の支持体に固定した状態で準備しておけば、支持体１
５４を取り外して交換することにより、ランプ寿命が経
過した複数のランプを一括して容易に交換できる。これ
は、ランプが他の個数に増えても同様であり、複数のラ
ンプ交換を容易に行える利点がある。また、ランプのみ
を交換するので、放物面鏡と共に交換する場合に比較し
て、ランプ交換にかかるコストを安くできる。

【０１３９】また、本発明の投写型表示装置の上記各実
施例は、集光光学系としてランプの放射する光を放物面
鏡を用いて集光するものを用いたが、本発明の効果は特
にこの構成に限定されない。例えば、集光光学系とし
て、他に、楕円面鏡、他の形状の凹面鏡、集光レンズ、
などを用いることができる。特に、放物面鏡や楕円面鏡
といった凹面鏡は、集光できる立体角が比較的大きいの
で、発光体から放射される光を効率よく集光でき、都合
がよい。光利用効率の高い投写型表示装置を実現でき
る。

【０１４０】同様に、上記各実施例は、ライトバルブと
して透過型の液晶パネルを用いたが、本発明の効果は特
にこの構成に限定されない。光を空間的に変調して光学
像を形成するものであれば、他の方式のものであっても
構わない。例えば、反射型のライトバルブであっても構
わない。

【０１４１】ライトバルブとして液晶パネルを用いる場
合、マトリックス状に画素電極を有するツイストネマチ
ック液晶パネルを用いることができる。画素構造を微細
化、高密度化すると共に、各画素にトランジスタなどの
スイッチング素子を形成してアクティブマトリックス駆
動すれば、高コントラストで高精細な画像を形成でき
る。

【０１４２】ツイストネマチック液晶パネルは、光の偏
光を利用するので、自然光が入射する場合、約５０％の
光が有効に利用されず損失となる。また、一般に画素構
造を高精細化すれば、開口率が低下して光損失が増加す
る。従って、このような液晶パネルは光透過率があまり
高くなく、明るい投写画像を得る上で問題がある。これ
に対し、本発明の投写型表示装置を構成すれば、極めて
大きな光出力を容易に実現できるので、投写画像の明る
さを容易に向上でき、極めて品位の高い投写画像を提供
できる。

【０１４３】また、上記各実施例は、光源としてメタル
ハライドランプを用いる場合について述べたが、本発明
の効果は特にこの構成に限定されない。他に、ハロゲン
ランプ、キセノンランプ、などを用いることができる。

【０１４４】特にメタルハライドランプは、発光効率が
高く色再現性が良好なので、本発明の投写型表示装置に
用いるのに適している。一般に、メタルハライドランプ
は、個々のランプの明るさや色のばらつきが大きい。従
って、複数のメタルハライドランプを用いて液晶パネル
を照明する光を形成すると、個々のランプの明るさむら
や色むらが、受光面における照明むらを生じさせ、投写
画像の品位を低下させやすい。これに対し、本発明の投
写型表示装置は、個々のランプから放射される光を重畳
形態で液晶パネル上に導くので、都合がよい。個々のラ
ンプの明るさや色のばらつきを投写画像に反映させるこ
となく、品位の高い映像を投影できる。

【０１４５】例えば、ディスプロシウム（以下、Ｄｙ）
とネオジウム（以下、Ｎｄ）を発光元素として含むメタ
ルハライドランプを用いるとなお好ましい。ＴＶ信号な
どの映像を表示する投写型表示装置には、赤、緑、青の
三原色に高い色純度が要求される。従って、この用途に
は、色再現性の極めて優れたランプを用いる必要があ
る。また、限られたランプ電力で大きな光出力を得るに
は、発光効率の高いランプを用いる必要がある。

【０１４６】主たる発光元素としてＤｙとＮｄのヨウ化
物を添加したメタルハライドランプの発光スペクトルの
一例を、（図１７）に示す。アーク長が６mmで、ランプ
電力は２５０Ｗである。（図１７）から、可視領域全域
に豊富な連続発光成分を有し、広い色再現性が得られ
る。ランプの全光束を測定した結果、約２００００ルー
メンであり、約８０ルーメン／Ｗの高い発光効率が得ら
れる。従って、このランプは、投写型表示装置に適した
ランプである。

【０１４７】現在、このようなメタルハライドランプと
して、ランプ電力が１２０〜２５０Ｗ程度、アーク長が
３mm〜７mm程度、のものが実用化されている。５００
Ｗ、１ｋＷなどランプ電力が大きく、発光スペクトルが
良好であり、アーク長が比較的短いものは、極めて特殊
であり、光出力の大きい投写型表示装置を構成する上で
問題がある。これに対し、本発明の投写型表示装置は、
例えば、上記２５０Ｗのメタルハライドランプを２本、
あるいは４本用いて、光出力の大きい投写型表示装置を
容易に構成できるので、大きな効果が得られる。

【０１４８】他に、主たる発光元素としてガドリウム
（以下、Ｇｄ）とルテチウム（以下、Ｌu）を添加した
メタルハライドランプを用いてもよい。このようなラン
プの発光スペクトルの一例を、（図１８）に示す。可視
領域全域に豊富な連続発光成分を有しており、広い色再
現性が得られる。発光効率も、実用上問題がない程度
に、十分高い。

【０１４９】以下、上記本発明の投写型表示装置の各実
施例において、例えばメタルハライドランプを４本用い
る場合に、これらのランプを点灯せしめる好ましい方式
の一例を述べる。

【０１５０】（図１９）は、便宜上、４本のメタルハラ
イドランプ２２１、２２２、２２３、２２４と、各々に
放物面鏡を付加した４個の集光光学系２２５、２２６、
２２７、２２８を平面上に並べて記載する。これら４個
の集光光学系２２５、２２６、２２７、２２８は、例え
ば、上記第５の実施例に記載したように、２×２のマト
リックス状に配列されて用いられる。

【０１５１】メタルハライドランプの点灯回路は、主と
して、点灯制御装置２２９と、ランプ電圧供給回路２３
０、２３１、２３２、２３３と、高圧パルス発生回路２
３４と、電子スイッチＳＷ１〜ＳＷ１２、から構成され
る。ＳＷ１〜ＳＷ１２は、点灯制御装置２２９からの制
御信号に応じて電子的に回路の接続を制御できるスイッ
チである。このような電子スイッチは、数ミリ秒程度の
時間で接続の切り替えが可能である。一般に、メタルハ
ライドランプは、数ミリ秒程度の時間、電力の供給を停
止しても、アーク放電は維持され、特に問題を生じな
い。従って、上記ＳＷ１〜ＳＷ１２を回路内に挿入して
も、以下に述べる作用を得る上で特に問題は生じない。

【０１５２】一般に、メタルハライドランプは、その始
動時に高圧パルスを印可する必要がある。例えば、定常
状態のランプ電圧は９０Ｖ程度であるが、点灯を開始す
る非常に短い時間のみ数ｋＶの高圧パルスを印可してア
ーク放電を開始せしめる必要がある。ランプ電圧供給回
路２３０、２３１、２３２、２３３は、メタルハライド
ランプ２２１、２２２、２２３、２２４と１対１に対応
し、対応するランプの定常点灯状態におけるランプ電圧
を供給する。高圧パルス発生回路２３４は、ランプ電圧
供給回路から電力が供給され、上記始動時の高圧パルス
を発生せしめる。高圧パルス発生回路２３４は、点灯せ
しめるランプの始動時のみ、ＳＷ５〜ＳＷ１２を介し
て、ランプ電圧供給回路２３０、２３１、２３２、２３
３の各々とメタルハライドランプ２２１、２２２、２２
３、２２４の各々の間のいずれかに挿入される。

【０１５３】具体的に、例えば、メタルハライドランプ
２２１を点灯させる場合、ＳＷ５とＳＷ６のみは、図中
に示すＸ側に接続し、他のＳＷ７〜１２は、同じくＹ側
に接続する。これにより、ランプ電圧供給回路２３０
は、高圧パルス発生回路２３４を介してメタルハライド
ランプ２２１に接続される。この状態で、ＳＷ１を接続
せしめれば、ランプ電圧供給回路２３０と高圧パルス発
生回路２３４に電力が供給され、高圧パルス発生回路２
３４はメタルハライドランプ２２１に高圧パルスを印可
し、アーク放電が開始する。

【０１５４】メタルハライドランプ２２１が定常点灯状
態に移行した後は、高圧パルス発生回路２３４は不要と
なる。従って、ＳＷ５とＳＷ６をＹ側に接続し、高圧パ
ルス発生回路２３４を、回路から切り離す。これによ
り、ランプ電圧供給回路２３０はメタルハライドランプ
２０１に直結され、発光体が継続して形成される。

【０１５５】以下、同様の手順を繰り返せば、４本のメ
タルハライドランプ２２１、２２２、２２３、２２４の
各々を、順番に始動せしめることができる。以上の一連
の動作は、点灯制御装置２２９により、適切にＳＷ１〜
ＳＷ１２を制御することで実現できる。

【０１５６】上述の構成に依れば、ランプの本数分だけ
高圧パルス発生回路を備える必要がないので都合がよ
い。一般に、高圧パルス発生回路は高価であり、また、
比較的、大きさも大きい。これと比較して、上記電子ス
イッチは、安価で小さい。従って、低コストでコンパク
トな点灯回路を実現できる利点がある。

【０１５７】また、上記構成は、特にメタルハライドラ
ンプの本数に限定されない。また、高圧パルス発生回路
は、特に１個である必要はない。複数のランプで１つの
高圧パルス発生回路を共有する構成であれば、上述と同
様の効果を得る。

【０１５８】以下、本発明の投写型表示装置の第６の実
施例を述べる。（図１）に示した本発明の第１の実施例
は、（図２０）に示す構成とすることにより、更に以下
に述べる格別の効果を得ることができる。

【０１５９】メタルハライドランプ１Ａ、２Ａ、放物面
鏡１Ｂ、２Ｂ、集光光学系１、２、ＵＶ−ＩＲカットフ
ィルタ９、１０、液晶パネル４、は、第１の実施例と同
じものを、同様に用いる。第１レンズ２４１、２４２、
第２レンズ２４３、２４４、第３レンズ２４５、投写レ
ンズ２４６、の各々の作用は、第１の実施例と同様であ
る。ただし、投写レンズ２４６は、主レンズ群２４６Ａ
と液晶パネル４の出射側近傍に配置されるフレネルレン
ズ２４６Ｂ、から構成される。

【０１６０】第１レンズ２４１は、集光光学系１から出
射する光束を第２レンズ２４３の主平面２４３Ａ上に収
斂せしめる。第２レンズ２４３は、第１レンズ２４１の
の主平面２４１Ａ上の物体の実像を、液晶パネル４の有
効表示領域上に形成する。第１レンズ２４１を通過する
光束が、液晶パネル４の有効表示領域全域を照明するよ
うに倍率を決める。第１レンズ２４２、第２レンズ２４
４についても同様である。

【０１６１】第１レンズ２４１と第２レンズ２４３の光
軸は、集光光学系１の光軸２４７上に配置せしめる。同
様に、第１レンズ２４２と第２レンズ２４４の光軸は、
集光光学系２の光軸２４８上に配置せしめる。ただし、
光軸２４７と光軸２４８は、各々、放物面鏡１Ｂと２Ｂ
の回転対称軸である。光軸２４７と光軸２４８は、各々
の延長を、液晶パネル４の有効表示領域の中心４Ａ上で
交差させる。光軸２４７は、投写レンズ２４６の光軸２
４９と角＋θをなす。光軸２４８は、投写レンズ２４６
の光軸２４９と角−θをなす。ただし、θの±の記号
は、便宜上、付記するものである。

【０１６２】上述の構成とすれば、第１の実施例におけ
るビーム合成レンズ１５を用いることなく、重畳形態
で、複数の集光光学系から放射される光を液晶パネル４
上に導くことができる利点がある。また、集光光学系、
ＵＶ−ＩＲカットフィルタ、第１レンズ、第２レンズ、
を同一の光軸上に配置して、１つの光源ユニットを構成
すれば、同一の光源ユニットを複数個用意することで、
極めて容易に、明るい投写型表示装置を実現できる。

【０１６３】一般に、第２レンズ２４３と２４４から第
３レンズ２４５に至る光路長は、第２レンズ２４３と２
４４の有効径と比較して、長い。従って、各光源ユニッ
トを傾けるべき角θは、例えば、５度程度と小さい。そ
こで、複数の第２レンズ２４３と２４４の主平面２４３
Ａと２４４Ａは、便宜上、同一の平面２５０上にあると
見なすことができ、複数の発光体の実像は、この平面２
５０上に形成されると見なせる。

【０１６４】主として、第３レンズ２４５と、フレネル
レンズ２４６Ｂは、上記平面２５０と投写レンズ２４６
の入射瞳２５１を、およそ共役の関係とせしめる。これ
により、平面２５０上に形成される複数の発光体の実像
から出射する光は、有効に入射瞳２５１に到達すること
ができる。複数の光源ユニットから出射する光は、大き
な損失を生じることなく投写レンズに導かれ、有効に利
用されるので、極めて明るい投写画像を実現できる。

【０１６５】（図２０）は、便宜上、２本のランプを用
いる場合を図示したが、それ以外の本数のランプを用い
る場合であっても構わない。

【０１６６】例えば、４本のメタルハライドランプを用
いる場合、以下のようにすればよい。同一の集光光学
系、同一のＵＶ−ＩＲカットフィルタ、同一の第１レン
ズ、同一の第２レンズ、を各々４個用意し、各々を同一
の光軸上に配置して４個の光源ユニットを構成する。各
々の光軸が液晶パネル４の有効表示領域の中心近傍で交
差するように、各光源ユニットを傾けて、２×２のマト
リックス状に配列すればよい。容易に光出力の大きい投
写型表示装置を実現できる。

【０１６７】上記第６の実施例において、平面２５０上
に形成される複数の発光体の実像は、およそ正円に内接
するように配列せしめる。また、正円の半径はできるだ
け小さいことが好ましく、そのために、光軸２４７と光
軸２４８の各々と光軸２４９のなす角θは、できるだけ
小さくする。必要があれば、第２レンズ２４３と２４
４、第１レンズ２４１と２４２、放物面鏡１Ｂと２Ｂ、
のいずれかについて、機械的な衝突を避けるためにその
外形を切り欠くと良い。また、必要に応じて、第１レン
ズ２４１と２４２を偏心させて、複数の発光体の実像を
近接させても良い。

【０１６８】一般に、液晶パネルは熱に弱く、また、紫
外線により構成材料が経時変化を起こすので、あらかじ
め照明光から赤外線と紫外線を取り除くことが必須とな
る。その為に上記実施例は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ
を備えている。この場合、複数の集光光学系の全ての光
路を覆うように１枚の大きなＵＶ−ＩＲカットフィルタ
を配置するより、個々の集光光学系と対をなすように、
個々の光路に相対的に小さいＵＶ−ＩＲカットフィルタ
を配置する方が好ましい。部品点数は増えるものの、１
枚あたりのフィルタの有効面積を小さくでき、コストを
低減できる。

【０１６９】ＵＶ−ＩＲカットフィルタは、例えば、ガ
ラス基板上に薄膜を積層させる干渉フィルタにより構成
される。このような干渉フィルタのコストは、製造時に
おける部留まりが大きな要因となる。従って、大面積の
フィルタを１枚用いる場合と比較して、小さい面積のフ
ィルタを４枚用いる方が、高い製造歩留まりが得られ、
その結果、コストの低いフィルタを用いることができ
る。

【０１７０】上記第６の実施例は、各々の集光光学系の
光路に、色補正フィルタ２５２、２５３を備える構成で
あれば、尚、好ましい。色補正フィルタ２５２、２５３
は、例えば、（図２１）に示す分光透過率特性を有する
ものを用いることができる。これは、ガラス基板上に多
層膜を積層して形成した干渉フィルタであり、その製造
プロセスは、上記ＵＶ−ＩＲカットフィルタと同様であ
る。その作用は、主として、シアンとイエローの波長帯
域の光を、照明光から取り除く。

【０１７１】液晶パネル４が、ＮＴＳＣの一般的なＴＶ
映像を表示する場合、優れた色再現性が必要とされる。
その場合、照明光には、色純度の高い、赤色、青色、緑
色の三原色が含まれる必要がある。（図２１）に示す特
性の色補正フィルタは、照明光から、不要なシアンとイ
エローの色成分の光を取り除くので都合がよい。照明光
に含まれる三原色の色光の各々の色純度が改善されて、
より高画質の投写型表示装置を実現できる。

【０１７２】この場合、色補正フィルタ２５２と２５３
は、複数の集光光学系の全ての光路を覆うように１枚の
大きなフィルタを配置するより、個々の集光光学系と対
をなすように、個々の光路に配置する方が好ましい。上
述と同様の理由から、部品点数は増えるものの、１枚あ
たりのフィルタの有効面積を小さくでき、コストを低減
できる。

【０１７３】以下、上記第６の実施例のより有益な他の
構成の一例として、第７の実施例を述べる。これは、
（図７）を用いて述べた上記第４の実施例と同様の２枚
のレンズアレイを用いる構成の一例である。（図２２）
に、本発明の投写型表示装置の第７の実施例を示す。

【０１７４】集光光学系５１、５２、ＵＶ−ＩＲカット
フィルタ５３、５４、液晶パネル４、は、第４の実施例
と同じものを、同様に用いる。第１レンズアレイ２６
１、２６２、第２レンズアレイ２６３、２６４、第３レ
ンズ２６５、投写レンズ２６６、の各々の作用は、第４
の実施例と同様である。投写レンズ２６６は、上記第６
の実施例と同様に、主レンズ群２６６Ａとフレネルレン
ズ２６６Ｂ、から構成される。

【０１７５】第１レンズアレイ２６１は、複数の第１レ
ンズ２６１Ａを二次元状に配列したもので、例えば、
（図８）に示したものと同様に構成する。第１レンズア
レイ２６２についても、同様である。第２レンズアレイ
２６３は、複数の第２レンズ２６３Ａを二次元状に配列
したもので、例えば、（図１１）に示したものと同様に
構成する。第２レンズアレイ２６４についても、同様で
ある。

【０１７６】第１レンズ２６１Ａは、当該レンズに入射
する光束を、対応する第２レンズ２６３Ａの主平面上に
収斂せしめる。従って、第２レンズアレイ２６３の主平
面上には、複数の発光体の実像が形成される。第１レン
ズアレイ２６１を構成する第１レンズ２６１Ａの各々を
偏心させ、その方向と量を適切に制御すれば、（図１
１）中に示したように、複数の発光体の実像を凝集させ
て配列できる。これは、第１レンズアレイ２６２につい
ても、同様である。

【０１７７】第２レンズ２６３Ａは、対応する第１レン
ズ２６１Ａの主平面上の物体の実像を、液晶パネル４の
有効表示領域上に形成する。複数の第２レンズ２６３Ａ
の各々は適当に偏心させ、これらを通過する光束の各々
は、液晶パネル４の有効表示領域上に重畳される。ただ
し、第１レンズ２６１Ａを通過する光束が、液晶パネル
４の有効表示領域全域を照明するように、倍率を決め
る。これは、第２レンズアレイ２６４についても同様で
ある。

【０１７８】第１レンズアレイ２６１と第２レンズアレ
イ２６３の光軸は、集光光学系５１の光軸２６７上に配
置せしめる。同様に、第１レンズアレイ２６２と第２レ
ンズアレイ２６４の光軸は、集光光学系５２の光軸２６
８上に配置せしめる。ただし、第１レンズアレイ２６１
の光軸とは、（図８）を参照し、レンズアレイの開口の
中心を通過する法線方向であり、複数の第１レンズ２６
１Ａの各々の光軸は、レンズアレイの光軸といずれも平
行である。これは、第１レンズアレイ２６２、第２レン
ズアレイ２６３、２６４、についても同様である。

【０１７９】光軸２６７と光軸２６８は、各々の延長
を、液晶パネル４の有効表示領域の中心４Ａ上で交差さ
せる。上記第６の実施例と同様に、光軸２６７は、投写
レンズ２６６の光軸２６９と角＋θをなす。光軸２６８
は、投写レンズ２６６の光軸２６９と角−θをなす。た
だし、θの±の記号は、便宜上、付記するものである。

【０１８０】上述の構成とすれば、第４の実施例におけ
るビーム合成レンズ６０を用いることなく、複数の集光
光学系から放射される光を液晶パネル４上に導くことが
できる利点がある。また、集光光学系、ＵＶ−ＩＲカッ
トフィルタ、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ、を
同一の光軸上に配置して、１つの光源ユニットを構成す
れば、同一の光源ユニットを複数個用意することで、極
めて容易に、明るい投写型表示装置を実現できる。ま
た、２枚のレンズアレイを用いることで、各光源ユニッ
トにより形成される照明光は、明るさと色の均一性が極
めて高い。これらの光を、液晶パネル４上に重畳するの
で、明るく、明るさと色の均一性に優れた、品位の高い
投写画像を実現できる。

【０１８１】上記第６の実施例と同様に、第２レンズア
レイ２６３、２６４上の複数の発光体の実像は、便宜
上、１つの平面２７０上に形成されると見なせる。加え
て、主として、第３レンズ２６５と、フレネルレンズ２
６６Ｂは、上記平面２７０と投写レンズ２６６の入射瞳
２７１を、およそ共役の関係とせしめる。これにより、
平面２７０上に形成される複数の発光体の実像から出射
する光は、有効に入射瞳２７１に到達することができ
る。

【０１８２】（図２２）は、２本のランプを用いる場合
を図示したが、例えば、４本のメタルハライドランプを
用いる場合、平面２７０上に形成される複数の発光体の
実像は、例えば（図１４）に示したものと同様に配列せ
しめればよい。この場合、入射瞳２７１は、正円２１６
に対応する大きさの半径を備えればよい。

【０１８３】各々の第２レンズアレイ上に形成される複
数の発光体の実像を凝集させて配列し、第２レンズアレ
イの開口をできるだけ小さくする。さらに、これらの発
光体の実像を２×２のマトリックス状に凝集して配列す
る。そのために、（図２２）中に図示した角θが最小と
なるように、各々の光学要素を配列すればよい。必要に
応じて、放物面鏡５１Ｂと５２Ｂの出射開口を切り欠け
ば、集光光学系５１と５２をより近接して配置できる。

【０１８４】上記第７の実施例は、各々の集光光学系の
光路に、上記第６の実施例と同様の色補正フィルタ２５
２、２５３を備えてもよい。照明光の色再現性を改善
し、より高品位の投写画像を実現できる。

【０１８５】以下、本発明の投写型表示装置の第６の実
施例において、より好ましい他の構成の一例を述べる。

【０１８６】（図２０）に示す構成において、集光光学
系１と２は、例えば、（図２３）に示すように支持する
とよい。ただし、３０１と３０２は、（図１５）に示し
たものと同様の電極ソケットであり、メタルハライドラ
ンプ１Ａと２Ａには、電極ソケット３０１、３０２を介
して電力が供給される。３０３と３０４は、集光光学系
１と２を保持するＬ字金具である。３０５は、Ｌ字金具
３０３と３０４を保持するために支持金具である。一点
鎖線２４９は、投写レンズの光軸を延長したものであ
る。

【０１８７】集光光学系１の光軸２４７を通り、紙面に
垂直な方向について、関連する構成要素の断面図を（図
２４）に示す。支持金具３０５は、投写レンズ２４６の
光軸２４９に対して、適切な位置に配置せしめるように
基準面を有する。例えば、面３０５Ａは光軸２４９に対
して直交させ、面３０５Ｂは光軸２４９に対して平行と
する。更に、支持金具３０５は、集光光学系１と２を適
切に配置するための基準面３０６Ａと３０６Ｂを有す
る。例えば、基準面３０６Ａは光軸２４７に対して直交
させ、基準面３０６Ｂは光軸２４８に対して直交させ
る。つまり、（図２０）に示す構成の場合、基準面３０
５Ａは、基準面３０６Ａ及び３０６Ｂと、いずれも各θ
をなす。

【０１８８】集光光学系１は、あらかじめＬ字金具３０
３に固定される。Ｌ字金具３０３の集光光学系１を固定
するのと反対の面３０３Ａは、光軸２４７に直交させ
る。同様に、支持金具３０５と接する面３０３Ｂは、光
軸２４７と平行とする。その上で、Ｌ字金具３０３の面
３０３Ａを支持金具３０５の基準面３０６Ａに沿わせ、
Ｌ字金具３０３を支持金具３０５に固定する。ただし、
固定位置は光軸２４７と光軸２４９が所定の位置で交差
するように、あらかじめ定めておく。これは、集光光学
系２とＬ字金具３０４についても同様である。

【０１８９】上記第６の実施例において、光軸２４７ま
たは光軸２４８の延長が、液晶パネル４上でその有効表
示領域の中心４Ａから離れた位置に到達すると、投写画
面上に明るさむらを生じる。これに対し、支持金具３０
５は投写レンズの光軸２４９に対して基準となる面を有
するので、その面を用いて、複数の集光光学系を精度良
く固定できる利点がある。

【０１９０】上記手順に従って集光光学系を固定すれ
ば、各々の集光光学系から出射する光束を、良好な精度
で液晶パネル上に重ね合わせることができる。また、あ
らかじめ支持金具３０５に固定された状態で複数の集光
光学系を用意しておけば、支持金具３０５を一括して交
換することで、容易に複数のランプを交換できる利点が
ある。

【０１９１】更に、以下に述べる構成とするとなお好ま
しい。（図２５）は、（図２０）における、集光光学系
１と２、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ９と１０、第１レン
ズ２４１と２４２、第２レンズ２４３と２４４、色補正
フィルタ２５２と２５３、の取り付け方法の一例を示
す。（図２５）は、（図２３）における光軸２４７と光
軸２４８を含む平面方向の断面図に相当する。一点鎖線
２４９は、（図２３）と同様に投写レンズ２４６の光軸
を延長したものである。

【０１９２】集光光学系１と２は、（図２３）に示した
ものと同様のＬ字金具３０３と３０４に固定されて、保
持される。ただし、Ｌ字金具３０３と３０４の出射側の
面３０３Ａと３０４Ａには、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ
９と１０が取り付けられて保持される。３０１と３０２
は、同様の電極ソケットである。以下、Ｌ字金具３０３
に集光光学系１とＵＶ−ＩＲカットフィルタ９を固定し
たものを、ランプユニット３０３とする。同様に、Ｌ
字金具３０４に集光光学系２とＵＶ−ＩＲカットフィル
タ１０を固定したものを、ランプユニット３０４とす
る。

【０１９３】第１レンズ２４１、第２レンズ２４３、色
補正フィルタ２５２は、Ｕ字金具３１１に固定されて、
一体保持される。以下、これをレンズユニット３１１と
する。同様に、第１レンズ２４２、第２レンズ２４４、
色補正フィルタ２５３は、Ｕ字金具３１２に固定され
て、一体保持される。以下、これをレンズユニット３１
２とする。

【０１９４】集光光学系１の光軸２４７を通り、紙面に
垂直な方向について、関連する構成要素の断面図を（図
２６）に示す。以下に述べることは、光軸２４８を通る
断面についても同様である。

【０１９５】ランプユニット３０３とレンズユニット３
１１は、（図２３）における支持金具３０５と同様に構
成される支持金具３１３に取り付けられる。支持金具３
１３には、基準面３１４Ａと３１４Ｂ、基準面３１５Ａ
と３１５Ｂ、を形成する。基準面３１４Ａと３１５Ａ
は、いずれも光軸２４７に直交させ、これらの面を基準
としてランプユニット３０３とレンズユニット３１１を
固定した場合に、各要素が所定の光学距離を保つと共
に、液晶パネル４の有効表示領域の中心４Ａ近傍で、光
軸２４７と光軸２４９を交差せしめる。基準面３１４Ｂ
と３１５Ｂについても同様である。

【０１９６】より具体的に、ランプユニット３０３の基
準面３０３Ａは基準面３１５Ａに沿わせ、レンズユニッ
ト３１１の基準面３１１Ａは基準面３１４Ａに沿わせ
る。ランプユニット３０３の底面３０３Ｂとレンズユニ
ット３１１の底面３１１Ｂは、いずれも光軸２４７と平
行とし、支持金具３１５には、これらと沿わせる基準面
３１６、３１７を形成する。ランプユニット３０４、レ
ンズユニット３１２、についても同様である。

【０１９７】上記各々の基準面により、ランプユニット
３０３と３０４、レンズユニット３１１と３１２、を所
定の位置に精度良く固定できる。また、複雑な構成要素
をユニットごとに取り扱うので、非常に組み立てやす
い。集光光学系１と２の光軸２４７と２４８を液晶パネ
ル４の有効表示領域の中心４Ａの近傍で良好に交差させ
ることができる。その結果、各々のランプから出射する
光を、液晶パネル上に良好に重畳でき、明るさむらの少
ない高い品位の投写画像を形成できる。

【０１９８】（図２５）に示す構成は、（図２２）に示
した本発明の投写型表示装置の第７の実施例においても
実施できる。第１レンズ２４１と２４２の代わりに第１
レンズアレイ２６１と２６２を固定すればよい。第２レ
ンズ２４３と２４４の代わりに、第２レンズアレイ２６
３と２６４を固定すればよい。上述と同様の効果を得る
ことができる。

【０１９９】また、（図２５）においては、集光光学系
とＵＶ−ＩＲカットフィルタを一体保持し、第１レンズ
と第２レンズと色補正フィルタを一体保持する構成を記
載したが、本発明の効果は特にこの構成に限定されな
い。他の組合せであっても構わない。

【０２００】更に、集光光学系、ＵＶ−ＩＲカットフィ
ルタ、第１レンズ（または第１レンズアレイ）、第２レ
ンズ（または第２レンズアレイ）、色補正フィルタ、の
すべてを一体保持し、光源ユニットを構成してもよい。
ＵＶ−ＩＲカットフィルタ、色補正フィルタ、の各々
は、特に含まない構成であっても構わない。この場合、
複数の光源ユニットを用意し、これらを基準面を備えた
支持金具の所定の位置に固定せしめれば、容易に上記第
６の実施例または第７の実施例に述べた投写型表示装置
を実現できる。

【０２０１】上記第６の実施例および第７の実施例は、
複数の光源ユニットをすべて共通の構成とできるので優
れている。同一の光源ユニットを複数個用意すれば良
く、コストが安く部品点数が少なく組立やすい投写型表
示装置を実現できる。加えて、容易に明るい投写画像を
提供できるので、極めて大きな効果を得ることができ
る。

【０２０２】以下、本発明の投写型表示装置の第８の実
施例を述べる。これは、上記第１〜第７のすべての実施
例に実施できるもので、例えば、（図１２）に示したよ
うに、４個の集光光学系７１、７２、７３、７４を用
い、（図７）に示す投写型表示装置を構成するものとす
る。以下、複数のランプの各々を点灯させる手段を述べ
る。

【０２０３】（図２７）は、集光光学系７１、７２、７
３、７４を、便宜上、平面上に並列に配置して書いてあ
る。各々の集光光学系は、メタルハライドランプ９１、
９２、９３、９４を備え、各々のランプが発光体を形成
し、光を放射する。メタルハライドランプ９１、９２、
９３、９４には、それぞれ点灯回路９５、９６、９７、
９８がつながっている。点灯制御装置９９は、各点灯回
路に供給する電力を制御し、各ランプの点灯を制御でき
る。具体的に、点灯制御装置９９は、４個のランプを選
択的に点灯でき、ランプ１個を点灯させる場合、ランプ
２個を点灯させる場合、ランプ３個を点灯させる場合、
ランプ４個を点灯させる場合、を任意に選択できるもの
とする。

【０２０４】複数のランプを用いて投写型表示装置を構
成する場合に、各ランプの点灯をこのように制御すれ
ば、投写画像の明るさを、任意に段階的に変えることが
できる。明るさを容易に調整できる投写型表示装置を構
成できる利点がある。

【０２０５】一般に、１個のランプに供給する電力を変
化させれば光出力を制御できるが、ランプ特性が変化す
るので問題がある。特にメタルハライドランプは、ラン
プ電力の変化に依存して発光スペクトルが変化するの
で、大きな問題がある。上述の手順により調光すれば、
各ランプに供給する電力は一定なので、個々のランプ特
性を変化させることなく、容易に調光できるので好まし
い。

【０２０６】また、本発明の投写型表示装置は、複数の
ランプから出射する光を重畳形態で液晶パネル上に導く
ので、複数のランプのうちのいくつかを選択的に点灯さ
せても、特に大きな明るさむらを生じない利点がある。
従って、上述の手順に従い、ランプの点灯本数を制御し
て、投写画像の明るさを全画面にわたって均等に変化せ
しめることができる。その結果、画像を投写ずる環境
や、スクリーンサイズに応じて、光出力を容易に変化せ
しめることのできる、使い勝手の優れた投写型表示装置
を実現できるので、大きな効果を得る。

【０２０７】上記第８の実施例は、以下に述べる構成と
するとなお好ましい。この場合、４本のランプを点灯さ
せる手段を、（図２８）に示す構成とする。

【０２０８】集光光学系７１、７２、７３、７４、メタ
ルハライドランプ９１、９２、９３、９４、点灯回路９
５、９６、９７、９８、は、いずれも（図２７）に示し
たものと同じものを同様に構成する。点灯回路９５、９
６、９７、９８には、点灯時間積算装置１００、１０
１、１０２、１０３、がそれぞれつながっている。点灯
時間積算装置１００、１０１、１０２、１０３は、それ
ぞれ、対応するランプが新品の状態から何時間点灯され
たかを積算し、点灯時間を点灯制御装置１０４に出力す
る。

【０２０９】点灯制御装置１０４は、（図２７）に示し
たものと同様に、選択的にランプを点灯させる。ただ
し、３本以下のランプを選択的に点灯させる場合に、上
記点灯時間の情報を参照して、点灯すべき光源を選択す
る。具体的に、１個の光源を点灯させる場合、４個の光
源の中で点灯時間が最も短いものを選択して点灯させ
る。２個の光源を点灯させる場合、４個の光源の中で点
灯時間が最も短いものと次に短いものを選択して点灯す
る。３個の光源を点灯させる場合、点灯時間の最も長い
光源を除く他の３個の光源を点灯させる。

【０２１０】以上のように点灯を制御すれば、４個の光
源を平均的に使用できる利点がある。いずれのランプも
所定の寿命時間を偏りなく経過させ、４個のランプを交
換すべき時期をおよそ同じとすることができる。このよ
うにすれば、４個のランプを同時に交換できるので、ラ
ンプ交換の手間が減り、使い勝手のよい投写型表示装置
を構成できる利点がある。

【０２１１】上記第８の実施例は、４本のメタルハライ
ドランプを用いる場合について特に述べたが、本発明の
効果は特にこれに限定されない。ランプは他の本数であ
っても構わないし、他に、ハロゲンランプやキセノンラ
ンプを用いる構成であっても構わない。

【０２１２】以上述べた本発明の投写型表示装置の第１
〜第８の各実施例は、ライトバルブとして液晶パネルを
１枚用いる構成を述べた。この場合、赤、緑、青のモザ
イク状のカラーフィルタを画素構造と組み合わせれば、
フルカラーの画像を投影できる。

【０２１３】他に、赤用、緑用、青用の３原色の光学像
を形成する３枚の液晶パネルを用いて、フルカラーの投
写型表示装置を構成することもできる。この場合につい
て、本発明の投写型表示装置の第９の実施例を述べる。
その構成の一例を（図２９）に示す。

【０２１４】集光光学系５１と５２、ＵＶ−ＩＲカット
フィルタ５３と５４、第１レンズアレイ２６１と２６
２、第２レンズアレイ２６３と２６４、は、（図２２）
に示した上記第７の実施例に述べたものと同一のものを
同様に構成する。液晶パネル４Ｒは赤の映像信号に応じ
た光学像を、４Ｇは緑の映像信号に応じた光学像を、４
Ｂは青の映像信号に応じた光学像を、各々、形成する。
各々の液晶パネルの入射側には、（図２２）に示した第
３レンズ２６５に相当するレンズ２６５Ｒ、２６５Ｇ、
２６５Ｂ、が配置される。

【０２１５】ダイクロイックミラー２８２は、青色の光
を透過させ、赤色と緑色の光を反射する。ダイクロイッ
クミラー２８３は、赤色の光を透過させ、緑色の光を反
射する。平面ミラー２８４は、これに入射する青色の光
を液晶パネル４Ｂに導く。これにより、第２レンズアレ
イ２６３と２６４の各々から出射した光は、３原色の色
光に分割され、各々の色光が対応する液晶パネル上に導
かれる。

【０２１６】ダイクロイックミラー２８６は青色の光を
透過させ、緑色の光を反射する。ダイクロイックミラー
２８７は赤色の光を透過させ、緑色の光と青色の光を反
射する。平面ミラー２８５は、赤色の液晶パネル４Ｒか
ら出射した光の光路を折り曲げる。これにより、赤色の
液晶パネル４Ｒから出射する光と、緑色の液晶パネル４
Ｇから出射する光と、青色の液晶パネル４Ｂから出射す
る光の光路が合成される。３原色の光学像は合成されて
フルカラーの光学像となり、投写レンズ２８１によりス
クリーン上にフルカラーの映像が投写される。

【０２１７】集光光学系５１と５２の光軸２６７と２６
８は、液晶パネル４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの各々の有効表示領
域の中心近傍で、投写レンズ２８１の光軸２８８と交差
する。また、第２レンズアレイ２６３と２６４上に形成
される複数の発光体の実像について、平面２７０を考
え、平面２７０から投写レンズ２８１の入射瞳２８９に
至る各々の光路に介在する光学素子は、平面２７０と入
射瞳２８９をおよそ共役の関係とせしめる。

【０２１８】上記構成によれば、集光光学系５１と５２
から出射する光の各々は、２枚のレンズアレイの作用に
より、明るさの均一性の非常に優れた光となり、液晶パ
ネル４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの各々の有効表示領域を照明す
る。各々のランプから放射される光は効率よく集光さ
れ、液晶パネル４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの各々を経て、投写レ
ンズ２８１の入射瞳２８９に到達する。従って、極めて
光利用効率の高い投写型表示装置を実現できる。更に、
複数の集光光学系から出射する光の各々は、液晶パネル
上に重ね合わされるので、特に大きな明るさむらを生じ
ることはない。従って、容易に光出力の大きい投写型表
示装置を実現できるので、極めて大きな効果を得る。

【０２１９】以上述べた本発明の投写型表示装置のすべ
ての実施例は、ライトバルブとして透過型の液晶パネル
を用いる場合を述べたが、他の方式のライトバルブであ
っても構わない。反射型のライトバルブであっても構わ
ない。光を空間的に変調して光学像を形成するものであ
れば、上述と同様の効果を得ることができる。

【０２２０】本発明の投写型表示装置は、上記各実施例
として具体的に記述した構成に特に限定されるものでは
なく、上述の作用効果を得るような他の構成であっても
構わない。また、投写型表示装置を構成する各々の光学
要素は、特に厳密に上述の仕様を満たす必要はなく、お
よそ上述の作用を果たすように構成すればよい。

【０２２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明の投写型表示装
置は、複数の光源から出射する光をあまり損失すること
なく伝達し、空間光変調素子の有効表示領域を重畳形態
で照明できる。従って、明るさむらや色むらを生じるこ
となく明るい投写画像を投影できる。容易に、光出力の
大きな投写型表示装置を構成できる。

【０２２２】本発明の他の投写型表示装置は、２枚のレ
ンズアレイが明るさの均一性の極めて高い照明を実現す
る。従って、上記効果に加えて、明るさの均一性の高い
投写画像を投影できる。極めて高品位の明るい投写画像
を投影できるので、大きな効果を得ることができる。

【０２２３】本発明の更に他の投写型表示装置は、複数
の光源を選択的に点灯できる。投写画像の明るさを段階
的に調整できるので、使い勝手のよい投写型表示装置を
構成できる。また、積算された点灯時間の短いランプを
優先的に点灯させるので、複数の光源を用いた場合であ
っても、平均的に各光源を使用できる。複数のランプを
一度に交換できるので、ランプ交換の煩雑さを低減させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投写型表示装置の第１の実施例を示す
概略構成図

【図２】光伝達光学系の作用を説明する概略線図

【図３】本発明の投写型表示装置の第２の実施例を示す
概略構成図

【図４】光伝達光学系の光路上に形成される複数の発光
体の実像の一例を示す模式図

【図５】光伝達光学系の光路上に形成される複数の発光
体の実像の他の一例を示す模式図

【図６】本発明の投写型表示装置の第３の実施例が備え
る光伝達光学系の一例を示す概略構成図

【図７】本発明の投写型表示装置の第４の実施例を示す
概略構成図

【図８】第１レンズアレイの構成の一例を示す概略構成
図

【図９】第２レンズアレイの構成の一例を示す概略構成
図

【図１０】光伝達光学系の作用を説明する概略構成図

【図１１】第２レンズアレイの構成と複数の発光体の実
像の他の一例を示す概略構成図

【図１２】本発明の投写型表示装置の第５の実施例が備
える集光光学系と光伝達光学系の一部の構成の一例を示
す概略構成図

【図１３】第１レンズアレイの構成の他の一例を示す概
略構成図

【図１４】第２レンズアレイの構成と複数の発光体の実
像の他の一例を示す概略構成図

【図１５】ランプユニットの構成の一例を示す概略構成
図

【図１６】ランプユニットの構成の他の一例を示す概略
構成図

【図１７】メタルハライドランプの発光スペクトルの一
例を示す概略特性図

【図１８】メタルハライドランプの発光スペクトルの他
の一例を示す概略特性図

【図１９】複数のメタルハライドランプを点灯せしめる
方式の一例を示す概略構成図

【図２０】本発明の投写型表示装置の第６の実施例を示
す概略構成図

【図２１】色補正フィルタの分光透過率特性の一例を示
す概略特性図

【図２２】本発明の投写型表示装置の第７の実施例を示
す概略構成図

【図２３】ランプユニットの構成の他の一例を示す概略
構成図

【図２４】ランプユニットの構成を説明するための概略
断面図

【図２５】ランプユニットとレンズユニットの構成の一
例を示す概略構成図

【図２６】ランプユニットとレンズユニットの構成を説
明するための概略断面図

【図２７】本発明の投写型表示装置の第８の実施例にお
いて、複数のメタルハライドランプを点灯せしめる方式
の一例を示す概略構成図

【図２８】複数のメタルハライドランプを点灯せしめる
方式の更に他の一例を示す概略構成図

【図２９】本発明の投写型表示装置の第９の実施例を示
す概略構成図

【図３０】従来の投写型表示装置の一例を示す概略構成
図

【符号の説明】

１、２、５１、５２、１２１、１２２集光光学系１Ａ、２Ａ、１２１Ａ、１２２Ａメタルハライドラン
プ１Ｂ、２Ｂ、１２１Ｂ、１２２Ｂ放物面鏡３、２５、５５、１２５光伝達光学系４、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ液晶パネル５、６８、１３２、２４６、２８１投写レンズ９、１０、５３、５４、１２３、１２４ＵＶ−ＩＲカ
ットフィルタ１１、１２、５６Ａ、５７Ａ、１２６、１２７第１レ
ンズ、２４１、２４２、２６１Ａ、２６２Ａ第１レンズ１３、１４、１９、２０、５８Ａ、５９Ａ第２レンズ１２８、１２９、２４３、２４４第２レンズ２６３Ａ、２６４Ａ第２レンズ１５、６０、１３０ビーム合成レンズ１６、６１、１３１、２４５、２６５第３レンズ２６５Ｒ、２６５Ｇ、２６５Ｂ第３レンズ５６、５７、２６１、２６２第１レンズアレイ５８、５９、２６３、２６４第２レンズアレイ２５２、２５３色補正フィルタ２８４、２８５平面ミラー２８２、２８３、２８６、２８７ダイクロイックミラ
ー

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/31 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクリーン上に投影された画像を表示する
投写型表示装置であって、空間的に光を変調して光学像
を形成するライトバルブと、前記光学像を照明する光を
形成する光源と、前記光学像をスクリーン上に投影する
投写レンズとを備え、前記光源は、少なくとも２つ以上
の発光体と、前記発光体と同数で対をなし対応する前記
発光体の放射する光を集めて光束を形成する集光手段
と、前記集光手段から出射する光束の各々を前記光学像
上に重畳せしめる光伝達手段とを備え、前記光伝達手段
は光路中に前記複数の発光体の実像を形成すると共に、
複数の前記実像はおよそ同一平面上においておよそ正円
に内接するように配置せしめられ、前記平面から前記投
写レンズの入射瞳に至る光路に介在するレンズ系は前記
平面と前記入射瞳をおよそ共役の関係とせしめることを
特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】光伝達手段は、集光手段と同数で対をなす
第１レンズと、前記第１レンズと同数で対をなす第２レ
ンズと、ライトバルブの入射側近傍に配置される第３レ
ンズとを備え、前記第１レンズの各々は対応する前記集
光手段から出射する光束を対応する前記第２レンズの主
平面近傍に収斂せしめて発光体の実像を形成し、前記第
２レンズの各々は対応する前記第１レンズの主平面近傍
の物体の実像を前記第３レンズの主平面近傍に重畳形態
で形成し、前記第３レンズはこれに入射する光束を投写
レンズに有効に到達せしめることを特徴とする請求項１
記載の投写型表示装置。
【請求項３】複数の第１レンズの各々は適当に偏心せし
め、当該レンズの形成する複数の発光体の複数の実像を
最小半径の正円に内接するように配置せしめることを特
徴とする請求項２記載の投写型表示装置。
【請求項４】複数の第２レンズの各々は適当に偏心せし
め、対応する第１レンズの開口中心を通過した光線をラ
イトバルブの有効表示領域の中心近傍に到達せしめるこ
とを特徴とする請求項２記載の投写型表示装置。
【請求項５】光伝達手段は、集光手段と同数で対をなす
第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイと同数で対
をなす第２レンズアレイと、ライトバルブの入射側近傍
に配置される第３レンズとを備え、前記第１レンズアレ
イは複数の第１レンズを２次元状に配列してなり、前記
第２レンズアレイは前記第１レンズと同数で対をなす第
２レンズを２次元状に配列してなり、前記第１レンズの
各々は対応する前記集光手段から出射して当該レンズに
入射する光束を対応する前記第２レンズの主平面近傍に
収斂せしめて発光体の実像を形成し、前記第２レンズの
各々は対応する前記第１レンズの主平面近傍の物体の実
像を前記第３レンズの主平面近傍に重畳形態で形成し、
前記第３レンズはこれに入射する光束を投写レンズに有
効に到達せしめることを特徴とする請求項１記載の投写
型表示装置。
【請求項６】複数の第２レンズの各々は開口の大きさと
形状を適当に異ならしめ、前記第２レンズの各々は対応
する発光体の実像に対して必要十分な開口を有すると共
に、第２レンズアレイの有効開口を最小の面積とせしめ
ることを特徴とする請求項５記載の投写型表示装置。
【請求項７】複数の第１レンズの各々は適当に偏心せし
め、当該レンズの形成する発光体の実像を対応する第２
レンズの開口中心近傍に配置せしめることを特徴とする
請求項５記載の投写型表示装置。
【請求項８】複数の第２レンズの各々は適当に偏心せし
め、対応する第１レンズの開口中心を通過した光線をラ
イトバルブの有効表示領域の中心近傍に到達せしめるこ
とを特徴とする請求項５記載の投写型表示装置。
【請求項９】投写レンズはライトバルブの出射側近傍に
正パワーの収束レンズを備え、前記収束レンズの光学面
の少なくともいずれかは非球面を近似してなることを特
徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項１０】収束レンズのライトバルブ出射側に面し
た光学面は、非球面を近似してなるフレネルレンズであ
ることを特徴とする請求項９記載の投写型表示装置。
【請求項１１】光伝達手段は、複数の発光体の実像が形
成される平面の近傍に、光散乱性を有する光学面を備え
ることを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項１２】光伝達手段を構成するレンズ系の少なく
ともいずれかの光学面は、非球面を近似してなることを
特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項１３】光源は、２個、４個、６個、９個のうち
いずれかの個数の発光体を形成するランプを備えること
を特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項１４】複数のランプを備えて複数の発光体を形
成し、前記複数のランプは単一の構造体により支持さ
れ、前記単一の構造体を交換することにより前記複数の
ランプを同時に交換できることを特徴とする請求項１記
載の投写型表示装置。
【請求項１５】集光手段は主として凹面鏡からなり、前
記凹面鏡は放物面あるいは楕円面のいずれかを近似して
なる反射面を備えることを特徴とする請求項１記載の投
写型表示装置。
【請求項１６】ライトバルブは、画素電極を有するツイ
ストネマチック液晶パネルからなることを特徴とする請
求項１記載の投写型表示装置。
【請求項１７】発光体は、メタルハライドランプにより
形成されることを特徴とする請求項１記載の投写型表示
装置。
【請求項１８】メタルハライドランプと同数で対をなす
ランプ電力供給手段と、少なくとも２つ以上の前記メタ
ルハライドランプに共有される高圧パルス発生手段を備
え、前記ランプ電力供給手段は前記メタルハライドラン
プに定常点灯状態におけるランプ電圧を供給して発光体
を形成せしめ、前記高圧パルス発生手段は複数対の前記
ランプ電圧供給手段と前記メタルハライドランプの間の
いずれかに選択的に挿入されて前記メタルハライドラン
プの始動に必要な高圧パルスを発生せしめることを特徴
とする請求項１７記載の投写型表示装置。
【請求項１９】メタルハライドランプは、ディスプロシ
ウムとネオジウムの少なくともいずれか一方を発光元素
として含むことを特徴とする請求項１７記載の投写型表
示装置。
【請求項２０】メタルハライドランプは、ガドリウムと
ルテチウムの少なくともいずれか一方を発光元素として
含むことを特徴とする請求項１７記載の投写型表示装
置。
【請求項２１】スクリーン上に投影された画像を表示す
る投写型表示装置であって、空間的に光を変調して光学
像を形成するライトバルブと、前記光学像を照明する光
を形成する光源と、前記光学像をスクリーン上に投影す
る投写レンズとを備え、前記光源は、少なくとも２つ以
上の発光体と、前記発光体と同数で対をなし対応する前
記発光体の放射する光を集めて光束を形成する集光手段
を備え、複数の前記集光手段の各々の光軸は前記ライト
バルブの有効表示領域の法線方向に対して傾斜せしめる
と共に、前記各々の光軸は前記有効表示領域の中心近傍
で互いに交差することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２２】複数の集光手段の各々の光軸上に、赤外
線または紫外線の少なくともいずれか一方を除去するフ
ィルタを備えることを特徴とする請求項２１記載の投写
型表示装置。
【請求項２３】複数の集光手段の各々の光軸上に、可視
の波長帯域のうちの一部の波長の光を除去するフィルタ
を備えることを特徴とする請求項２１記載の投写型表示
装置。
【請求項２４】複数のランプユニットと、ライトバルブ
の法線方向と平行あるいは直交する基準面を有する枠体
とを備え、複数の前記ランプユニットの各々は発光体を
形成するランプと集光手段を一体保持してなり、複数の
前記ランプユニットの各々は前記枠体に対して所定方向
に所定角度だけ傾けて配置せしめることを特徴とする請
求項２１記載の投写型表示装置。
【請求項２５】複数の集光手段から出射する光束の各々
をライトバルブに形成される光学像上に重畳せしめる光
伝達手段を備え、光伝達手段は、前記集光手段と対をな
す第１レンズと、前記第１レンズと対をなす第２レンズ
と、ライトバルブの入射側近傍に配置される第３レンズ
とを備え、前記第１レンズの各々は当該レンズに入射す
る光束を対応する前記第２レンズの主平面近傍に収斂せ
しめ、前記第２レンズの各々は対応する前記第１レンズ
の主平面近傍の物体の実像を前記第３レンズの主平面近
傍に重畳形態で形成し、前記第３レンズはこれに入射す
る光束を投写レンズに有効に到達せしめ、前記第１レン
ズと前記第２レンズの光軸は前記集光手段の光軸と平行
とせしめることを特徴とする請求項２１記載の投写型表
示装置。
【請求項２６】複数のレンズユニットと、ライトバルブ
の法線方向と平行あるいは直交する基準面を有する枠体
とを備え、複数の前記レンズユニットの各々は第１レン
ズと第２レンズを一体保持してなり、複数の前記レンズ
ユニットの各々は前記枠体に対して所定方向に所定角度
だけ傾けて配置せしめることを特徴とする請求項２５記
載の投写型表示装置。
【請求項２７】複数のランプユニットと、前記ランプユ
ニットと同数で対をなすレンズユニットと、ライトバル
ブの法線方向と平行あるいは直交する基準面を有する枠
体とを備え、前記ランプユニットは発光体を形成するラ
ンプと集光手段を一体保持してなり、前記レンズユニッ
トは第１レンズと第２レンズを一体保持してなり、複数
の前記ランプユニットと複数の前記レンズユニットの各
々は前記枠体に対して所定方向に所定角度だけ傾けて配
置せしめることを特徴とする請求項２５記載の投写型表
示装置。
【請求項２８】スクリーン上に投影された画像を表示す
る投写型表示装置であって、空間的に光を変調して光学
像を形成するライトバルブと、前記光学像を照明する光
を形成する光源と、前記光学像をスクリーン上に投影す
る投写レンズとを備え、前記光源は、少なくとも２つ以
上の発光体と、外部から供給される電力により前記発光
体を形成せしめる点灯回路と、前記点灯回路を制御して
前記複数の発光体のうちのいくつかを選択的に点灯せし
める点灯制御手段とを備え、前記光源は前記複数の発光
体の各々から放射される光を前記光学像上に重畳形態で
導いてこれを照明し、前記点灯制御手段は点灯せしめる
前記発光体の個数を変化させて前記光学像の前記スクリ
ーン上における投影像の明るさを変化させることを特徴
とする投写型表示装置。
【請求項２９】発光体を形成する複数のメタルハライド
ランプと、前記メタルハライドランプと同数で対をなす
点灯回路を備え、点灯制御手段は所望の個数の前記点灯
回路に選択的に電力を供給して前記発光体を形成するこ
とを特徴とする請求項２８記載の投写型表示装置。
【請求項３０】複数の発光体の各々の点灯時間を個別に
積算する点灯時間積算手段を備え、点灯制御手段は前記
点灯時間積算手段から供給される情報に基づき、前記複
数の発光体のうち積算された点灯時間の短いものから優
先的に点灯させることを特徴とする請求項２８記載の投
写型表示装置。