JPH07175016A

JPH07175016A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH07175016A
Application number: JP5318032A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Masumoto; 吉弘枡本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】照明光と投写レンズの有効Ｆナンバーを有益
かつ容易に整合させて、明るくコントラストの優れた投
写画像を投影できる投写型表示装置を提供する。また、
画質を低下させることなく容易に投写画像の明るさとホ
ワイトバランスを調整できる投写型表示装置を提供す
る。【構成】発光体１０、二次発光体を形成するための収
束レンズ５、６、７、二次発光体により照明される液晶
パネル８、投写レンズ９、ライトバルブの入射側に配置
される第１開口絞り１９、同じく出射側に配置される第
２開口絞り１５を備えている。第１開口絞り１９と第２
開口絞り１５を略共役の関係とし、第２開口絞りはライ
トバルブの最白表示状態において第１開口絞り１９を通
過する光線を選択的に通過させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号に応じてライ
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、大画面映像を表示する方法の１つ
として、ライトバルブを用いた投写型表示装置が知られ
ている。近年では、液晶パネルを用いた投写型表示装置
が開発されており、小型で軽量のセットが実現できる利
点から注目されている（例えば、特開昭６２−１３３４
２４号公報など）。

【０００３】このような投写型表示装置の構成の一例を
（図１９）に示す。投写型表示装置５０１は、主とし
て、光源５０２、色分解光学系５１６、フィールドレン
ズ５０６、５０７、５０８、液晶パネル５０９、５１
０、５１１、色合成光学系５１７、投写レンズ５１５、
から構成される。液晶パネル５０９、５１０、５１１
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、赤、緑、青の三原色に対応した光学像を形成す
る。

【０００４】光源５０２は、ランプ５１９、凹面鏡５１
８、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ５２０から構成される。
例えば、凹面鏡５１８として放物面鏡を用い、発光体５
２１を焦点近傍に配置して光軸とおよそ平行に進行する
照明光を形成する。ランプ５１９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。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ５２０
は、照明光から赤外線と紫外線を取り除くものである。

【０００５】色分解光学系５１６は、ダイクロイックミ
ラー５０３、５０４と平面ミラー５０５から構成され、
入射光を三原色の色光に分解し、液晶パネル５０９、５
１０、５１１上の光学像を照明する。色合成光学系５１
７は、ダイクロイックミラー５１２、５１３と平面ミラ
ー５１４から構成され、三原色に対応した光学像を合成
する。これにより、投写レンズ５１５は、スクリーン
（図示せず）上にフルカラーの大画面映像を拡大投影す
る。

【０００６】一般に、液晶パネルは、２枚のガラス基板
とこれらに挟持される液晶層から構成される。２枚のガ
ラス基板は電極構造を有し、液晶層に印可する電界の大
きさを変化させて通過する光の量を制御する。よく知ら
れているツイストネマチック液晶は、入射側と出射側に
偏光板を備え、液晶層を通過する光の偏光状態を変化さ
せて、光学像を形成する。偏光を利用するものをライト
バルブとして用いた場合、直線偏光の光のみを利用す
る。従って、照明光が自然偏光であれば、入射側の偏光
子により約５０％の光が取り除かれ、大きな光損失を生
じる。

【０００７】これに対し、近年、高分子と液晶からなる
複合体の電気光学効果を利用する液晶パネルが注目され
ている。この複合体は高分子分散液晶と呼ばれ、散乱現
象により光を変調するものであるため偏光板を必要とし
ない。従って、偏光方向に依ることなくすべての光を利
用でき、光損失の少ないライトバルブを構成できる利点
がある。代表的な高分子分散液晶であるＰＤＬＣ（Poly
mer Dispersed LiquidCrystal）を用いた液晶パネルの
基本構造を（図２０）に示し、その動作原理を述べる。
以下、ＰＤＬＣを用いた液晶パネルをＰＤ液晶パネルと
呼ぶ。

【０００８】ＰＤ液晶パネルは、入射側ガラス基板５２
１と出射側ガラス基板５２２により、入射側電極５２３
と出射側電極５２４を介して、複合体層５２５を挟持し
た構造であり、複合体層５２５は、高分子５２６の薄膜
中に水滴状の液晶領域５２７を不連続に分散させて形成
する。画素構造を形成するともっと複雑な構造になる
が、光の変調原理を説明する上では不要なので省略して
いる。

【０００９】（図２０（ａ））は、２つの電極５２３と
５２４の間に電界を印可しない場合の状態であり、水滴
状の液晶領域５２７中の液晶分子５２８Ａはランダムな
方向に配向する。液晶領域５２７は光５２９に高分子５
２６と異なる屈折率を与えるので、光５２９は散乱され
て拡散した光５２９Ａが出射する。

【００１０】（図２０（ｂ））は、２つの電極５２３と
５２４の間に電界を印可した場合の状態であり、液晶領
域５２７中の液晶分子５２８Ｂは電界の方向に整然と並
んで配向する。液晶領域５２７は光５２９に高分子５２
６と同じ屈折率を与えるので、光５２９はそのまま進行
し拡散しない光５２９Ｂを得る。ただし、高分子と液晶
の材料をあらかじめ選択し、電界を印可した時に液晶領
域５２７と高分子５２６の与える屈折率が同じとなるよ
うにしておく。

【００１１】（図２１）を用い、ＰＤ液晶パネルを用い
た投写型表示装置の表示原理を述べる。５４２は光源、
５４３はＰＤ液晶パネル、５４４は投写レンズ、５４５
はスクリーンである。説明を簡単にするために、光軸５
４６と平行に進行する光５４７、５５０により、ＰＤ液
晶パネル５４３を照明する。投写レンズ５４４に入射し
た光は、レンズ群５４４Ａにより絞り５４８上に収斂さ
れる。絞り５４８を通過した光は、レンズ群５４４Ｂに
よりスクリーン５４５上に投射される。

【００１２】ＰＤ液晶パネル５４３が（図２０（ｂ））
の状態の時、光５４７はそのまま直進し、光５４７Ａと
なって投写レンズ５４４に入射する。光５４７Ａは、レ
ンズ群５４４Ａにより絞り５４８の開口中心５４９を通
過する光５４７Ｂとなり、スクリーン５４５に到達す
る。従って、白表示状態となる。

【００１３】ＰＤ液晶パネル５４３が（図２０（ｂ））
の状態の時、光５５０は、ＰＤ液晶パネル５４３により
散乱され、数多くの方向に進行する光となる。これを入
射光と進行方向の異なる光５５０Ａに代表させれば、光
５５０Ａは、レンズ群５４４Ａにより絞り５４８の開口
中心５４９より離れた位置に到達する光５５０Ｂとな
り、絞り５４８に遮られるのでスクリーン５４５に到達
しない。その結果、黒表示状態となる。入射光を散乱さ
せる度合を変化させれば、中間調を表示できる。

【００１４】ただし、白表示とはスクリーン５４５上に
最も明るい像を形成している状態、黒表示とは最も暗い
像を形成している状態、を示し、特にその色を限定して
はいない。例えば、照明光が赤色の時、白表示とは最も
明るい赤色の像を表示している状態を表す。これは、以
下に述べる場合も同様である。

【００１５】一般に、光源５４２から出射する光は光軸
５４６と完全に平行ではなく、斜めに進行する光を含
む。この場合、絞り５４８の開口を、白表示状態のＰＤ
液晶パネル５４３から出射する光の収斂する範囲に合わ
せた大きさとすれば、光損失の少ない投写型表示装置を
構成できる。

【００１６】以下、使用する語句について補足説明す
る。ライトバルブに入射する光線のうちで光軸との傾き
が最大になる光線の角度を、照明光の照射角とする。ラ
イトバルブから出射して有効にスクリーンに到達する光
線のうちで光軸との傾きが最大になる光線の角度を、投
写レンズの集光角とする。照射角あるいは集光角をθと
し、（数１）から照明光あるいは投写レンズの有効Ｆナ
ンバーＦＥを得る。

【００１７】

【数１】

【００１８】有効Ｆナンバーはライトバルブ上の一点を
通過する光の有効な広がりを表す指標であり、照明光の
有効Ｆナンバーが小さいとは照明光の照射角が大きいこ
とを、投写レンズの有効Ｆナンバーが小さいとは投写レ
ンズの集光角が大きいことを、表す。ただし、（数１）
は、光軸を回転対称軸、θを頂角として円錐状に広がっ
た光に対する定義であり、照明光あるいは投写レンズの
集光する光の広がりが円錐状ではなく他の形状や離散的
であった場合、広がりの見かけの面積の総和から等価的
に換算される円錐について半頂角を定め、これを等価的
な照射角あるいは集光角として扱い、実効的な有効Ｆナ
ンバーを得る。

【００１９】照明光の有効Ｆナンバーと投写レンズの有
効Ｆナンバーを整合させるとは、上記等価的な照射角と
等価的な集光角を一致させることをいい、より厳密に
は、ライトバルブを照明する光がそのまま進行して広が
る領域にのみ、投写レンズが開口を提供し、これらの光
を集光することを意味する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】一般に、投写型表示装
置には、投写レンズ内の不要反射光が迷光となり、投写
画像のコントラストを低下させるという問題がある。特
に、白表示領域の面積が大きく黒表示領域の面積が小さ
い投写画像の場合に、黒浮きを生じて画質を低下させ
る。この問題は、有効Ｆナンバーの小さい投写レンズを
用いるほどより大きな問題となる。有効Ｆナンバーの小
さい投写レンズは開口が大きいので、相対的に発生する
迷光が増加する。

【００２１】ライトバルブとしてＰＤ液晶パネルを用い
る投写型表示装置は、明るい投写画像が得られる利点が
ある反面、有効Ｆナンバーの小さい投写レンズを用いる
と、黒表示状態で散乱する光の多くが投写レンズにより
集光されてしまい、黒浮きを生じる。その結果、投写画
像のコントラストが低下する。有効Ｆナンバーの大きい
投写レンズを用いれば高いコントラストを得るが、白表
示状態において集光できない光が発生するので光損失を
生じる。光損失を抑制するには、投写レンズの有効Ｆナ
ンバーに合わせて照明光の有効Ｆナンバーを大きくする
必要がある。

【００２２】有効Ｆナンバーの大きい、すなわち平行度
の良好な照明光を形成する場合、点光源に近い発光体を
用いなければ光損失が増加して高い光利用効率を得るこ
とは難しい。これに対し、一般にショートアーク型とし
て知られるメタルハライドランプの発光体は５〜１０mm
程度の長さであり、点光源に近いとして知られるキセノ
ンランプの発光体は、２〜４mm程度の長さである。これ
らの発光体から放射される光を効率良く集光してライト
バルブ上を照明する光を形成すると、いずれの場合も、
ある程度の照射角を有するので、投写レンズの有効Ｆナ
ンバーをこれに整合させる必要がある。

【００２３】光損失を増加させることなく照明光の有効
Ｆナンバーを大きくするために、発光体の大きさを小さ
くしようとすると、一般的なランプは寿命特性などの発
光特性が極端に劣化するので問題がある。また、発光体
に対して相対的に大きい表示領域のライトバルブを用い
ることは有効であるが、コンパクトな投写型表示装置を
構成することが困難となり、コストが高くなるので問題
がある。

【００２４】従って、ＰＤ液晶パネルを用い、光損失の
少ない投写型表示装置を構成し、明るくコントラストの
高い投写画像を得るには、照明光の有効Ｆナンバーと投
写レンズの有効Ｆナンバーを整合させる必要がある。こ
のことは、ライトバルブが他の方式であっても、画質を
向上させる上で有効である。ライトバルブから出射する
光に対し、投写レンズが必要最小限の開口を提供するの
で、投写レンズ内の迷光を低減でき、コントラストの高
い投写画像を得る。

【００２５】ところが、（図１９）に示した従来の投写
型表示装置において、照明光の有効Ｆナンバーと投写レ
ンズの有効Ｆナンバーを一致させることは難しい。一般
に、発光体の大きさのばらつきや光学系の配置誤差によ
り、照明光の照射角には比較的大きなばらつきを生じ
る。これに対し、例えばライトバルブ上の軸上点に到達
する光の照射角を制約するように絞りを設けると、軸外
点を有効に照明する光を遮るといった問題を生じる。

【００２６】また、照明光の有効Ｆナンバーと投写レン
ズの有効Ｆナンバーは、ライトバルブの表示領域上のあ
らゆる点において、良好に整合させることが好ましい。
特に、ライトバルブとしてＰＤ液晶パネルを用いる場
合、投写画像の全領域におけるコントラストを均一にす
るために重要である。そのためには、ライトバルブ上の
軸上点だけではなく、あらゆる軸外点について、照明光
の照射角と投写レンズの集光角を良好に制約できる必要
がある。従来、このように照明光の有効Ｆナンバーと投
写レンズの有効Ｆナンバーを制御することは難しく、そ
の結果、投写画像の画質が低下するので問題があった。

【００２７】一方、投写型表示装置を用いて映像を鑑賞
する場合、環境や表示する映像ソフトの内容に応じて、
投写画像の明るさを調整できることが好ましい。一般
に、従来の投写型表示装置の多くは、ライトバルブに供
給する映像信号の振幅を変化させて投写画像の明るさを
調節している。この場合、以下の問題を生じる。

【００２８】液晶パネルなどのライトバルブの多くは、
コントラスト性能（全白表示状態での光透過率／全黒表
示状態での光透過率）が数百程度であり、高画質の映像
を表示する上で十分な性能とは言えない。これに対し、
映像信号の振幅を制限すると全白表示状態での光透過率
が下がり、コントラスト性能がより低下する。また、ラ
イトバルブの持っている階調表示能力を十分に活かすこ
となく映像を表示することになる。これらは、いずれも
投写画像の画質を低下させるので問題がある。

【００２９】ランプに投入する電力を調整すれば投写画
像の明るさを調整できるが、一般に、点灯状態が維持で
きない、発光特性が変化する、といった問題を生じる。
例えば、ハロゲンランプは、投入電力に応じて発光体の
色温度が変化し、照明光の色再現性が変化する。メタル
ハライドランプは、投入電力を低下させるとアーク放電
が維持できずに立ち消えを生じる。また、発光スペクト
ルが投入電力と大きく相関するので、照明光の色再現性
が大きく変化する。照明光の色再現性が変化すると、投
写画像の表示色が変化して画質を低下させる。

【００３０】本発明は、上記問題点を鑑みてなされたも
のであり、照明光と投写レンズの有効Ｆナンバーを、有
益かつ容易に整合させることのできる投写型表示装置を
提供することを目的とする。これにより、特にＰＤ液晶
パネルを用いた場合に、光損失を増加させることなくコ
ントラストの優れた投写画像を提供できる。ライトバル
ブの方式に依らず、投写レンズ内の迷光を低減させて投
写画像のコントラストを向上できる。また、画質を低下
させることなく、容易に投写画像の明るさを調整するこ
とのできる投写型表示装置を提供することを目的とす
る。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の投写型表示装置は、発光体と、発光体の放
射する光を集光かつ収斂せしめて二次発光体を形成する
二次発光体形成手段と、二次発光体の放射する光により
照明されるライトバルブと、ライトバルブ上の光学像を
スクリーン上に投影する投写レンズと、ライトバルブの
入射側に配置される第１開口絞りと、ライトバルブの出
射側に配置される第２開口絞りとを備え、第１開口絞り
から第２開口絞りに至る光路に介在する光学素子は第１
開口絞りと第２開口絞りを略共役の関係とならしめ、第
１開口絞りは主として二次発光体の有効領域を通過する
光線を選択的に通過せしめる開口形状を有し、第２開口
絞りはライトバルブの最白表示状態において第１開口絞
りを通過した光を選択的に通過せしめる開口形状を有す
るようにしたものである。

【００３２】本発明の他の投写型表示装置は、発光体
と、発光体の放射する光を集光する集光手段と、集光手
段から出射する光が入射する光伝達手段と、光伝達手段
から出射する光により照明されるライトバルブと、ライ
トバルブ上の光学像をスクリーン上に投影する投写レン
ズと、ライトバルブの入射側に配置される第１開口絞り
と、ライトバルブの出射側に配置される第２開口絞りと
を備え、光伝達手段は入力部収束レンズと中央部収束レ
ンズと出力部収束レンズからなり、入力部収束レンズは
当該レンズに入射する光を中央部収束レンズの主平面近
傍に収斂せしめて二次発光体を形成し、中央部収束レン
ズは入力部収束レンズの主平面近傍の物体の像を出力部
収束レンズの主平面近傍に形成し、出力部収束レンズは
二次発光体から出射する光を投写レンズに有効に到達さ
せ、第１開口絞りは二次発光体の近傍に配置し、第１開
口絞りから第２開口絞りに光路に介在する光学素子は第
１開口絞りと第２開口絞りを略共役の関係とならしめ、
第１開口絞りは主として二次発光体の有効領域を通過す
る光線を選択的に通過せしめる開口形状を有し、第２開
口絞りはライトバルブの最白表示状態において第１開口
絞りを通過した光を選択的に通過せしめる開口形状を有
するようにしたものである。

【００３３】本発明のさらに他の投写型表示装置は、発
光体と、発光体の放射する光を集光する集光手段と、集
光手段から出射する光が入射する光伝達手段と、光伝達
手段から出射する光により照明されるライトバルブと、
ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に投影する投写
レンズと、ライトバルブの入射側に配置される第１開口
絞りと、ライトバルブの出射側に配置される第２開口絞
りとを備え、光伝達手段は入力部収束レンズアレイと中
央部収束レンズアレイと出力部収束レンズからなり、入
力部収束レンズアレイは複数の入力部収束レンズを二次
元状に配列してなり、中央部収束レンズアレイは複数の
入力部収束レンズと同数で対を成す複数の中央部収束レ
ンズを二次元状に配列してなり、入力部収束レンズの各
々は対応する中央部収束レンズの各々の主平面近傍に複
数の二次発光体を形成し、中央部収束レンズの各々は出
力部収束レンズと相まって対応する入力部収束レンズの
各々の主平面近傍の物体の像の各々を重畳形態としてラ
イトバルブの有効表示領域近傍に形成し、出力部収束レ
ンズは複数の二次発光体から出射する光を投写レンズに
有効に到達せしめ、第１開口絞りは複数の二次発光体の
近傍に配置し、第１開口絞りから第２開口絞りに至る光
路に介在する光学素子は第１開口絞りと第２開口絞りを
略共役の関係とならしめ、第１開口絞りは主として二次
発光体の有効領域を通過する光を選択的に通過せしめる
開口形状を有し、第２開口絞りは前記ライトバルブの最
白表示状態において第１開口絞りを通過した光を選択的
に通過せしめる開口形状を有するようにしたものであ
る。

【００３４】本発明のさらに他の投写型表示装置は、発
光体と、発光体の放射する光を集光かつ収斂せしめて二
次発光体を形成する二次発光体形成手段と、二次発光体
の放射する光により照明されるライトバルブと、ライト
バルブ上の光学像をスクリーン上に投影する投写レンズ
と、ライトバルブの入射側に配置される調光手段とを備
え、調光手段は外部から供給される制御信号によりスク
リーン上に投影される光学像の明るさを増減せしめるよ
うにしたものである。

【００３５】、本発明のさらに他の投写型表示装置は、
発光体と、発光体の放射する光を集光する集光手段と、
集光手段から出射する光が入射する光伝達手段と、光伝
達手段から出射する光により照明されるライトバルブ
と、ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に投影する
投写レンズと、ライトバルブの入射側に配置される調光
手段とを備え、光伝達手段は入力部収束レンズと中央部
収束レンズと出力部収束レンズからなり、入力部収束レ
ンズは当該レンズに入射する光を中央部収束レンズの主
平面近傍に収斂せしめて二次発光体を形成し、中央部収
束レンズは入力部収束レンズの主平面近傍の物体の像を
出力部収束レンズの主平面近傍に形成し、出力部収束レ
ンズは二次発光体から出射する光を投写レンズに有効に
到達せしめ、調光手段は二次発光体の近傍に配置し、調
光手段は外部から供給される制御信号によりスクリーン
上に投影される光学像の明るさを増減せしめるようにし
たものである。

【００３６】本発明のさらに他の投写型表示装置は、発
光体と、発光体の放射する光を集光する集光手段と、集
光手段から出射する光が入射する光伝達手段と、光伝達
手段から出射する光により照明されるライトバルブと、
ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に投影する投写
レンズと、ライトバルブの入射側に配置される調光手段
とを備え、光伝達手段は入力部収束レンズアレイと中央
部収束レンズアレイと出力部収束レンズからなり、入力
部収束レンズアレイは複数の入力部収束レンズを二次元
状に配列してなり、中央部収束レンズアレイは複数の入
力部収束レンズと同数で対を成す複数の中央部収束レン
ズを二次元状に配列してなり、入力部収束レンズの各々
は対応する中央部収束レンズの各々の主平面近傍に複数
の二次発光体を形成し、中央部収束レンズの各々は出力
部収束レンズと相まって対応する入力部収束レンズの各
々の主平面近傍の物体の像の各々を重畳形態としてライ
トバルブの有効表示領域近傍に形成し、出力部収束レン
ズは複数の二次発光体から出射する光を投写レンズに有
効に到達せしめ、調光手段は複数の二次発光体の近傍に
配置し、調光手段は外部から供給される制御信号により
スクリーン上に投影される光学像の明るさを増減せしめ
るようにしたものである。

【００３７】本発明のさらに他の投写型表示装置は、三
原色を含む光を放射する発光体と、発光体の放射する光
を集光かつ収斂せしめて三原色に対応した３つの二次発
光体を形成する二次発光体形成手段と、３つの二次発光
体の放射する三原色の色光の各々により照明される３つ
のライトバルブと、３つのライトバルブ上の三原色の光
学像を重畳させてスクリーン上に投影する投写光学手段
と、３つの二次発光体の各々の近傍に配置される３つの
調光手段とを備え、３つの調光手段の各々は外部から供
給される制御信号により独立して作用してスクリーン上
に投影される三原色の光学像の各々の明るさを増減せし
めるようにしたものである。

【００３８】本発明の投写型表示装置の備えるライトバ
ルブは、入射する光を散乱させる度合を変化させて光変
調を行うものであるとよい。例えば、電極層が形成され
た２枚の基板と２枚の基板により挟持される複合体層を
備え、２枚の基板の少なくとも一方は光透過性を有し、
複合体層は高分子中に液晶材料を分散させて配置した高
分子分散液晶からなり、電極層間に印可する電界を制御
することにより入射する光を散乱させる度合を変化させ
るものを、ライトバルブとして用いるとよい。

【００３９】本発明の投写型表示装置の備える調光手段
は、入射する光を散乱させる度合を変化させて調光する
ものであるとよい。あるいは、虹彩絞りを備えてその開
口径を変化させて調光するものであるとよい。あるい
は、電極層が形成された２枚の基板と２枚の基板により
挟持される複合体層を備え、２枚の基板の少なくとも一
方は光透過性を有し、複合体層は高分子中に液晶材料を
分散させて配置した高分子分散液晶からなり、電極層間
に印可する電界を制御することにより入射する光を散乱
させる度合を変化させて調光するものであるとよい。

【００４０】

【作用】（図２）を用い、投写型表示装置の投写画像の
明るさについて述べる。５６１は光源を、５６２はライ
トバルブを、５６３は投写レンズを、５６４はスクリー
ンを、模式的に示す。光源５６１は、円形で輝度Ｂの完
全拡散発光面５６９を形成し、ライトバルブ５６２の軸
上点５６６を照射角θＬで照明する。投写レンズ５６３
は、軸上点５６６から出射する光を集光角θＰでもって
集光し、スクリーン５６４の軸上点５６７に所定の明る
さを生じる。ただし、発光面５６９からスクリーン５６
４に至る光路に介在する光学部品は、その界面で光損失
を生じないとし、投写レンズ５６３の瞳面５６８は発光
面５６９と同一の輝度Ｂと見なす。照射角θＬから決ま
る照明光の有効ＦナンバーをＦＬ、集光角θＰから決ま
る投写レンズの有効ＦナンバーをＦＰとする。

【００４１】以上の仮定に基づけば、スクリーン５６４
の軸上点５６７における鉛直面照度ＥＷは、（数２）に
より計算できることが知られている。

【００４２】

【数２】

【００４３】ただし、ｍは投写レンズ５６３の拡大倍率
であり、ＦＥは有効Ｆナンバーである。有効Ｆナンバー
ＦＥは、ライトバルブの前後でスクリーンに到達する有
効な光について定義され、具体的に、照明光の有効Ｆナ
ンバーＦＬと投写レンズの有効ＦナンバーＦＰのいずれ
か大きい方の値を用いる。従って、光損失を発生させな
いために、投写レンズの有効ＦナンバーＦＰは、照明光
の有効ＦナンバーＦＬよりも小さいことが好ましい。

【００４４】ライトバルブ５６２をＰＤ液晶パネルと
し、明るさとコントラストについて述べる。ただし、光
損失を抑制するために、投写レンズの有効ＦナンバーＦ
Ｐは照明光の有効ＦナンバーＦＬよりも小さいとする。
ＰＤ液晶パネルは、白表示状態において照明光を全く散
乱させないとし、界面における光損失も生じない。

【００４５】まず、（数２）の有効ＦナンバーＦＥを照
明光の有効ＦナンバーＦＬに置き換えれば、白表示状態
の軸上点５６７における鉛直面照度ＥＷを得る。また、
黒表示状態の軸上点５６７における鉛直面照度ＥＢは、
この場合の瞳面５６８の輝度ＢＰと投写レンズの有効Ｆ
ナンバーＦＰを用い、（数３）を得る。

【００４６】

【数３】

【００４７】瞳面の輝度ＢＰは、黒表示状態のＰＤ液晶
パネルを投写レンズ側から見た場合の見かけの輝度と同
一であり、（数４）で表される。

【００４８】

【数４】

【００４９】ただし、ＥＰは照明光のつくるＰＤ液晶パ
ネルの軸上点５６６における鉛直面照度であり、照明光
の有効ＦナンバーＦＬを用いて（数５）である。ＧＳは
パネルゲインであり、ＰＤ液晶パネルの黒表示状態にお
ける光散乱能力を表す。

【００５０】

【数５】

【００５１】投写画像のコントラストＣＲは、白表示状
態の鉛直面照度ＥＷと黒表示状態の鉛直面照度ＥＢの
比、ＥＷ／ＥＢであり、上記の諸式から（数６）を得
る。

【００５２】

【数６】

【００５３】（数６）から、投写画像のコントラストを
高くするには、投写レンズの有効ＦナンバーＦＰを大き
くしなくてはいけない。これと光損失を抑制する必要性
を考慮すれば、投写レンズの有効ＦナンバーＦＰを、照
明光の有効ＦナンバーＦＬに一致させる必要がある。投
写画像各部のコントラストを均一にするには、軸上点だ
けでなく軸外のあらゆる点において、照明光の有効Ｆナ
ンバーと投写レンズの有効Ｆナンバーを整合させる必要
がある。

【００５４】以下、（図３）を用いて本発明の投写型表
示装置の基本構成と作用を述べる。Ｑは光軸を、Ｓは発
光体を、ＬＶはライトバルブの表示領域を、ＰＬは投写
レンズを、それぞれ示す。ＬＣは集光用の正レンズであ
り、発光体Ｓから放射される光を光軸Ｑに沿っておよそ
平行に進行する光に変換する。Ｌ１は正レンズであり、
ＬＣから出射する光を収斂させ、発光体Ｓの実像である
二次発光体ＳＩ１を形成する。Ｌ２とＬ３は各々正レン
ズであり、二次発光体ＳＩ１の放射する光を集光して表
示領域ＬＶを照明する光を形成する。正レンズＬ２は、
正レンズＬ１の軸上点近傍から出射した光を正レンズＬ
３の軸上点近傍に導く働きをする。これにより、正レン
ズＬ１を通過した光は、正レンズＬ２を経て正レンズＬ
３から有効に出射するので、光損失の少ない照明を実現
できる。

【００５５】表示領域ＬＶを通過した光は投写レンズＰ
Ｌに入射する。投写レンズＰＬは絞りＡＰを備え、例え
ば、絞りＡＰの前後に前レンズ群ＬＰ１と後レンズ群Ｌ
Ｐ２を備える。後レンズ群ＬＰ２は入射する光を絞りＡ
Ｐ上に収斂させる。絞りＡＰの開口を通過した光は、前
レンズ群ＬＰ１に入射し、スクリーン上に投射される。
絞りＡＰの開口により投写レンズＰＬの集光角θＰは制
限され、投写レンズＰＬの有効Ｆナンバーが決まる。

【００５６】表示領域ＬＶを照明する光の照射角θＬ
は、ライトバルブ側から見た二次発光体ＳＩ１の見かけ
の大きさにより決まる。そこで、二次発光体ＳＩ１の近
傍に絞りＡＬを配置して照明光の有効Ｆナンバーを制限
できる。

【００５７】さらに、照明光側の絞りＡＬから投写レン
ズ側の絞りＡＰに至る光学系を適切な構成とし、絞りＡ
Ｌと絞りＡＰを共役の関係とする。具体的に、正レンズ
Ｌ３と後レンズ群ＬＰ２により、絞りＡＬ上の二次発光
体ＳＩ１の実像ＳＩ２を絞りＡＰ上に形成する。加え
て、絞りＡＬと絞りＡＰの開口を共役比に応じた相似形
状とする。これにより、表示領域ＬＶ上の全領域につい
て、絞りＡＬと絞りＡＰは照明光の照射角と投写レンズ
の集光角を一致させるように機能する。すなわち、照明
光の有効Ｆナンバーと投写レンズの有効Ｆナンバーを整
合できる。

【００５８】厳密に、表示領域ＬＶ上の全領域について
照明光の有効Ｆナンバーと投写レンズの有効Ｆナンバー
を整合させるには、表示領域ＬＶ上のいずれの点から見
ても、絞りＡＬの開口領域全体に二次発光体ＳＩ１が形
成されている必要がある。つまり、表示領域ＬＶ上の全
領域において、照明光の有効Ｆナンバーが一定であるが
ことが好ましい。このことから、表示領域ＬＶを照明す
る光の明るさの均一性が高いほど、本発明により得られ
る効果は大きい。一般に、二次発光体ＳＩ１とその実像
ＳＩ２の見かけの広がりは、表示領域ＬＶの軸上点から
見た場合が最も大きく、より軸外の点になるほど小さく
なる。以上述べた構成は、軸上点から見た二次発光体Ｓ
Ｉ１の重心と軸外点から見た二次発光体ＳＩ１の重心
が、すべて絞りＡＬの開口中心と一致するので都合がよ
い。同様に、二次発光体ＳＩ１のすべての実像ＳＩ２の
重心が、絞りＡＰの開口中心と一致するので都合がよ
い。これにより、軸外点を照明する光について損失を生
じることなく、軸上点において有効Ｆナンバーが整合す
るように、絞りＡＬと絞りＡＰの開口を定めることがで
きる。また、光損失を許容して絞りＡＬの開口と絞りＡ
Ｐの開口を小さくすれば、照明光の有効Ｆナンバーを均
一に近づけて、より良好に有効Ｆナンバーの整合を行う
ことができる。

【００５９】以上述べたように、投写レンズ側の絞りＡ
Ｐは、ライトバルブＬＶから出射する有効な光につい
て、必要最小限の開口を提供できる。従って、ライトバ
ルブとしてＰＤ液晶パネルを用いた場合に、光損失を抑
制してより高いコントラストを得る。同時に、ライトバ
ルブの方式に依らず、投写レンズ内の不要反射により生
じる迷光をできるだけ多く遮ることができ、コントラス
トの高い表示画像を得る。

【００６０】加えて、照明光側の絞りＡＬと投写レンズ
側の絞りＡＰは、光学部品の配置誤差、発光体の大きさ
むら、形成される発光体像の位置ずれ、を鑑みて、その
位置、開口形状、開口の大きさを、比較的容易に微調整
できる利点がある。

【００６１】以下、本発明の他の投写型表示装置の作用
を述べる。（図３）に示す構成において、照明光側の絞
りＡＬの近傍に調光手段ＶＡを備える場合を考える。絞
りＡＬと絞りＡＰは、特に共役の関係としなくてもよい
が、望ましくは共役の関係とすることで、以下に述べる
効果と上述の効果を同時に得ることができる。

【００６２】調光手段ＶＡは、例えばＰＤ液晶パネルを
用いるとよい。二次発光体ＳＩ１のライトバルブ側の近
傍にＰＤ液晶パネルを配置して駆動電圧を変化させる
と、二次発光体ＳＩ１の見かけの輝度が変化する。これ
により、投写画像の明るさを調整できる。あるいは、機
械的に絞りＡＬの開口の大きさを変化させるものであっ
てもよい。絞りＡＬの開口の大きさを変化させれば、照
明光の有効Ｆナンバーが変化するので投写画像の明るさ
を調整できる。

【００６３】いずれの場合も、調光手段ＶＡを二次発光
体ＳＩ１の近傍に配置すると以下の利点がある。調光手
段ＶＡの作用により、表示領域ＬＶの各点を照明する光
を均等に調光できる。特に、ＰＤ液晶パネルのように散
乱作用により調光を行う場合、わずかな散乱作用で照明
光の明るさが極端に低下することを抑制できるので、細
かな調光制御を実現できる利点がある。

【００６４】調光手段ＶＡを備えた投写型表示装置は、
ライトバルブの表示性能を低下させることなく、また照
明光の色再現性を変化させることなく、容易に投写画像
の明るさを調整できる。これにより、投写画像の観察者
は、画質を損なうことなく、環境や映像ソフトの内容に
応じて、投写画像の明るさを容易に調整できる。

【００６５】

【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。

【００６６】（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。投写型表示装置１は、
主として、メタルハライドランプ２、凹面鏡３、集光レ
ンズ４、入力部収束レンズ５、中央部収束レンズ６、出
力部収束レンズ７、液晶パネル８、投写レンズ９、から
構成される。

【００６７】メタルハライドランプ２は、外部電源から
電力を供給されて発光体１０を形成する。発光体１０か
ら放射される光は集光レンズ４に集光されて、光軸１１
とおよそ平行に進行する光となる。凹面鏡３は球面鏡で
あり、集光レンズ４と反対側の空間に放射される光を発
光体１０に戻し、光利用効率を向上させる。

【００６８】集光レンズ４から出射した光は入力部収束
レンズ５に入射し、入力部収束レンズ５により収斂され
て中央部収束レンズ６の中心１２の近傍に二次発光体１
３を形成する。二次発光体１３から放射される光は、再
び出力部収束レンズ７により集光されて光軸１１とおよ
そ平行に進行する光となり、液晶パネル８の表示領域を
照明する。中央部収束レンズ６は、入力部収束レンズ５
の主平面上の物体の像を、出力部収束レンズ７の主平面
近傍に形成するように働く。これにより、入力部収束レ
ンズ５と中央部収束レンズ６を通過した光は、必ず出力
部収束レンズ７を通過できるので、光損失の少ない照明
を実現できる。

【００６９】液晶パネル８はＰＤ液晶パネルであり、外
部から供給される映像信号に応じて表示領域上の画素構
造をマトリックス駆動して光学像を形成する。具体的
に、白表示に対応した画素は入射光をそのまま進行さ
せ、黒表示に対応した画素は入射光を散乱させて多方向
に進行させる。

【００７０】液晶パネル８により変調された光は、投写
レンズ９に入射する。後レンズ群１４に入射した光は、
絞り１５の開口部近傍に収斂される。絞り１５の開口部
を通過した光は、前レンズ群１６に入射し、スクリーン
（図示せず）上に投射される。白表示状態の画素を通過
した光は絞り１５の開口を有効に通過できるのに対し、
黒表示状態の画素により散乱された光は、大部分が絞り
１５により遮光される。これにより、液晶パネル８上の
光学像が、スクリーン上に拡大投影される。液晶パネル
８の画素構造に３原色のカラーフィルタを組み合わせる
と、フルカラーの投写画像を投影できる。

【００７１】出力部収束レンズ７の焦点と中央部収束レ
ンズ６の中心１２は一致しており、二次発光体１３の重
心から出射する光は、光軸１１と平行に進行して液晶パ
ネル８を照明する。従って、絞り１９を設けて二次発光
体１３の大きさを制御すれば、液晶パネル８の表示領域
各部を照明する光の有効Ｆナンバーを一律に制限でき
る。また、液晶パネル８の表示領域各部から出射する光
の主光線は、後レンズ群１４により絞り１５の開口中心
２１において光軸１１と交差する。従って、絞り１５の
開口により、液晶パネル８の表示領域各部から出射する
光の集光角を一律に制限できる。

【００７２】照明光側の絞り１９と投写レンズ９側の絞
り１５の間の光路に介在する光学部品は、絞り１９と絞
り１５の開口が互いに共役の関係となるように構成す
る。具体的には、出力部収束レンズ７と後レンズ群１４
は、絞り１９の開口上の物体の像を、絞り１５の開口上
に形成する。これにより、二次発光体１３の実像２０
が、絞り１５の開口中心２１の近傍に形成される。ただ
し、液晶パネル８の液晶層が白表示状態で光を全く散乱
させない状態の場合について述べている。

【００７３】（図４）は、照明光側の絞り１９とその開
口上に形成される二次発光体１３の形状の一例を示す。
破線で示した３１と３２は、メタルハライドランプ２の
対向する電極の実像を示す。絞り１９の開口は、図示し
たように二次発光体１３の有効領域の外周に沿った形状
とすればよい。現実には、発光体１０は中心から周辺に
かけて徐々に輝度の低い領域が広がって形成されてお
り、周囲の非発光領域と明確な境界を持っていない。従
って、光損失があまり大きくならないように二次発光体
の有効領域を定めて絞り１９を構成すればよい。

【００７４】ところで、点灯時間が経過したメタルハラ
イドランプは、発光管の内壁がフロスト処理したように
白濁することが知られている。また、発光体の輝度むら
や色むらが投写画像に悪影響を及ぼすのを防止するため
に、発光管表面をあらかじめフロスト処理して用いる場
合がある。いずれの場合も、二次発光体１３はぼやけ、
より大きな領域に広がって形成される。従って、絞り１
９により照明光の有効Ｆナンバーを制限することはより
有効となる。

【００７５】（図５）は、投写レンズ側の絞り１５とそ
の開口上に形成される二次発光体１３の実像２０の形状
の一例を示す。実像２０の倍率は、絞り１９と絞り１５
の間の光路に介在する光学部品で決まる。絞り１５の開
口は、実像２０の有効領域の外周に沿った形状とするた
めに、絞り１９の開口に上記倍率をかけた形状とすれば
よい。これにより、絞り１５は、液晶パネル８の表示領
域の各部から出射する光に対して、必要最小限の開口を
提供できる。つまり、投写レンズの有効Ｆナンバーと照
明光の有効Ｆナンバーを良好に整合できる。

【００７６】以上の構成によれば、発光体１０から放射
される光の大部分は、絞り１９の開口を通過し、白表示
状態の液晶パネル８を経て、絞り１５の開口を通過す
る。従って、光損失を抑制して明るい投写画像を得るこ
とができる。同時に、黒表示状態の液晶パネル８から散
乱されて出射する光に対し、絞り１５は最小の開口を提
供する。投写画像の黒表示レベルを低減して、コントラ
ストの高い投写画像を得るので、高画質の投写型表示装
置を構成できる。

【００７７】本実施例の投写型表示装置は、液晶パネル
８としてＰＤ液晶パネルを用いる場合に特に大きな効果
を得るが、他の方式の液晶パネルを用いる場合であって
も、以下に述べる効果を得ることができる。例えば、液
晶パネル８はツイストネマチック液晶を用いて構成され
ていてもよい。この場合、液晶パネル８の前後に偏光板
を備え、光の偏光状態を制御して光学像を形成する。

【００７８】液晶パネル８上の光学像が、大きい白表示
領域と小さい黒表示領域から構成されている場合、白表
示領域から出射した光の一部は、投写レンズ９を構成す
るレンズの界面で反射されて迷光となる。この迷光の一
部は投写画像の黒表示領域の明るさを高め、投写画像の
コントラストを低下させる。これに対し、投写レンズ９
が入射する光線に対して必要最小限の開口を提供すれ
ば、より多くの迷光を有効に遮ることができる。従っ
て、コントラストの高い投写画像を提供できる。

【００７９】メタルハライドランプを用いる場合につい
て説明したが、本発明の効果は特にこれに限定されな
い。他に、ハロゲンランプやキセノンランプを用いるこ
とができる。発光体が大きいほど本発明により得られる
効果は大きいので、特にメタルハライドランプと組み合
わせた場合に、より大きな効果を得る。

【００８０】照明光側の絞り１９から投写レンズ側の絞
り１５に至る光路に介在するレンズの、少なくともいず
れかの面を非球面として構成すると良い。これにより、
比較的容易により少ないレンズ構成で、絞り１９と絞り
１５を共役の関係にできる。具体的に、出力部収束レン
ズ７のいずれかの面、あるいは、後群レンズ１４のいず
れかの面を、非球面とすればよい。または、液晶パネル
８の出射側の直後に、非球面から構成される補助レンズ
を配置し、投写レンズを構成すればよい。

【００８１】絞り１９と絞り１５は、投写画像の結像性
能とは関係しないので、両者を厳密に共役の関係とする
必要はない。光損失や投写画像の明るさ分布が許容でき
る範囲内で、収差の発生を適当に許容しても問題はな
い。絞り１９と絞り１５は、厳密に相似形状とする必要
はない。照明光の有効Ｆナンバーと投写レンズの有効Ｆ
ナンバーを厳密に一致させる必要はない。投写画像の画
質を考慮しながら絞り１５の開口を必要最小限の大きさ
とし、投写レンズの有効Ｆナンバーをできるだけ大きく
すればよい。

【００８２】絞り１９の開口形状と絞り１５の開口形状
を、連動させて変化させることができるとなおよい。絞
り１５の開口を変化させれば、照明光の有効Ｆナンバー
が変化して投写画像を適切な明るさに調整できる。これ
と連動して絞り１９の開口を変化させれば、投写レンズ
の有効Ｆナンバーを常に整合できる。これにより、明る
さを変化させると共に、常に高いコントラストを保つこ
とができる。

【００８３】絞り１９の近傍に、すりガラスなどの光散
乱手段を設けると投写画像の画質を更に改善できる。液
晶パネルの軸上点から軸外点にかけて、照明光の有効Ｆ
ナンバーをより一定とすることができるので、投写画像
の明るさの均一性を改善すると共にコントラストの均一
性を改善できる。平面を散乱面として加工すればよいの
で、ランプの発光管壁をフロスト処理する場合に比較し
て、散乱度合を容易に制御できる利点がある。

【００８４】（図６）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。投写型表示装置５１
は、第１の実施例と同様に、メタルハライドランプ２、
凹面鏡３、集光レンズ４、入力部収束レンズ５、中央部
収束レンズ６、絞り５２、出力部収束レンズ７、液晶パ
ネル８、投写レンズ５３、から構成される。投写レンズ
５３は特に第１の実施例に述べたものである必要はな
く、絞り５３と絞り５４は特に共役の関係である必要は
ない。液晶パネル８は、ＰＤ液晶パネルであっても、ツ
イストネマチック液晶など他の液晶パネルであっても構
わない。液晶パネル８の代わりに、他の方式のライトバ
ルブを用いてもよい。投写型表示装置５１は、絞り５２
の入射側に調光装置５５を備える。調光装置５５とし
て、例えば、以下に述べる構成のＰＤ液晶パネルを用い
ることができる。

【００８５】対向するガラス基板の内面に、一対の平面
電極を形成する。光を透過させる必要から、一般に、透
明性の高いＩＴＯ電極を用いる。電極間の微小ギャップ
間にＰＤ液晶層を形成し、両電極間に駆動電圧を印可す
る。駆動電圧を増減させて液晶層の散乱性能を変化させ
れば、液晶パネル８を照明する光の明るさを制御でき
る。調光装置５５は、液晶パネル８側から見た二次発光
体１３の見かけの輝度を制御できると考えれば良い。

【００８６】調光に用いるＰＤ液晶パネルは、マトリッ
クス電極を形成する必要はなく構造が簡単なので、コス
トは比較的安い。液晶層に電界を十分に印可して光の散
乱を抑制すれば、調光装置を光路中に挿入することによ
る光損失は界面損失による１０％程度であり、これによ
る光利用効率の低下はあまり問題とはならない。

【００８７】また、調光装置５５として、（図７）に示
す虹彩絞り５８を用いてもよい。これは、円弧上の羽根
板５６を多数組み合わせたもので、調節棒５７を回転さ
せて同心状に開口径が連続的に変化するような構造とし
ている。調節棒５７を適当なギアを介してモータに接続
し機械的に駆動すれば、電気的に開口径を変化させるこ
とができる。開口径を変えれば照明光の有効Ｆナンバー
が変化するので、投写画像の明るさを制御できる。

【００８８】いずれの場合も、調光装置５５は、二次発
光体１３の近傍で輝度あるいは見かけの大きさを制御す
るので、液晶パネル８の表示領域を照明する光を、場所
に依らずに均等に調光できる。その結果、投写画像の明
るさを均等に調光できる。照明光の色は変化しないの
で、調光により投写画像の色再現性は変化しない。

【００８９】具体的には、投写画像の観察者が、任意に
外部から調光装置５５の調光する度合を調節できるとよ
い。または、投写空間の外光の明るさを検出する手段を
設けて、外光のレベルに合わせて調光度合を変化させて
もよい。投写画像を投影する空間の環境、投影する映像
ソフトの種類、観察者の好み、などの要素を鑑みて、最
適な明るさが得られるように、調光手段５５を作用させ
ればよい。

【００９０】上記構成に依れば、投写画像の明るさを変
化させても、液晶パネル８は白表示状態に対応して常に
最大の透過効率を与えるように駆動でき、液晶パネルの
特性を十分に活かした表示を行うことができる。従っ
て、高いコントラストと優れた階調表示性能を常に得る
ことができる。調光手段５５を備えることの効果は、コ
ントラスト性能が低いライトバルブを用いる程、大き
い。従って、液晶パネル８として、散乱を利用するライ
トバルブ、例えばＰＤ液晶パネルを用いると、より大き
な効果を得る。

【００９１】（図８）は、本発明の投写型表示装置の第
３の実施例を示す構成図である。投写型表示装置６１
は、（図１）に示した投写型表示装置１の凹面鏡３と集
光レンズ４の代わりに、放物面鏡６２を用いて構成して
いる。メタルハライドランプ２は同一のものであり、発
光体１０から放射される光は放物面鏡６２により反射さ
れ、光軸１１とおよそ平行に進行する光となり、入力部
収束レンズ５に入射する。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ６
７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。以下、入力部収束レンズ５、中央部収束レン
ズ６、出力部収束レンズ７、液晶パネル８、投写レンズ
９、は（図１）に示したものと同一のものを同様に構成
している。

【００９２】入力部収束レンズ５は、入射する光を絞り
６３の開口部近傍に収斂させて二次発光体６５を形成す
る。出力部収束レンズ７と後群レンズ１４は、絞り６３
と絞り６４を互いに共役の関係とし、二次発光体６５の
実像６６を絞り６４の開口部近傍に形成する。絞り６３
は、（図１）に示した絞り１９と同様に、二次発光体６
５の有効領域に沿った開口形状とする。絞り６４につい
ても同様である。

【００９３】（図８）に示す投写型表示装置６１は、絞
り６３と絞り６４の開口を適当な形状として、照明光の
有効Ｆナンバーと投写レンズの有効Ｆナンバーを良好に
整合でき、（図１）に示した投写型表示装置１と同様の
効果を得ることができる。

【００９４】（図９）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。楕円面鏡７２の第１焦
点７３の近傍に、メタルハライドランプ２の発光体１０
を配置し、放射される光を楕円面鏡７２により集光す
る。集光された光は楕円面鏡７２の第２焦点７４の近傍
に収斂するので、第２焦点７４の近傍に二次発光体７５
が形成される。７６は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタであ
る。収束レンズ７７は、（図１）に示した出力部収束レ
ンズ７と同様の機能を果たし、二次発光体７５から放射
される光を集光して、液晶パネル８を照明する。液晶パ
ネル８と投写レンズ９は、（図１）に示したものと同様
のものを用いる。収束レンズ７７と後群レンズ１４は、
絞り７８と絞り７９を互いに共役の関係とし、二次発光
体７５の実像８０を絞り７９の開口部近傍に形成する。
絞り７８は、（図１）に示した絞り１９と同様に、二次
発光体７５の有効領域に沿った開口形状とする。絞り７
９についても同様である。

【００９５】（図９）に示す投写型表示装置７１は、絞
り７８と絞り７９の開口を適当な形状として、照明光の
有効Ｆナンバーと投写レンズの有効Ｆナンバーを良好に
整合でき、（図１）に示した投写型表示装置１と同様の
効果を得ることができる。

【００９６】（図１０）は、本発明の投写型表示装置の
第５の実施例を示す構成図である。楕円面鏡８６は、メ
タルハライドランプ２の発光体１０から放射される光を
集光し、第２焦点８７の近傍に光を収斂させる。８９は
ＵＶ−ＩＲカットフィルタである。入力部収束レンズ９
０、中央部収束レンズ９１、出力部収束レンズ９２は、
いわゆるビームエキスパンダを構成する。入力部収束レ
ンズ９０に入射する光束を適当な大きさに拡大し、液晶
パネル８の表示領域を照明する光を形成する。

【００９７】具体的には、入力部収束レンズ９０は、第
２焦点８７の近傍に配置し、これに入射する光を中央部
収束レンズ９１の開口中心に収斂させて二次発光体９１
を形成する。中央部収束レンズ９１は、入力部収束レン
ズ９０の主平面上の物体８８の実像９７を、出力部収束
レンズ９２の主平面近傍に形成する。出力部収束レンズ
９２は、二次発光体９３から出射する光を集光して照明
光を形成する。

【００９８】投写レンズ９は、（図１）に示したものと
同様のものであり、出力部収束レンズ９２と後群レンズ
１４は、絞り９４と絞り９５を互いに共役の関係とす
る。絞り９４は、（図１）に示した絞り１９と同様に、
二次発光体９３の有効領域に沿った開口形状とする。絞
り９５についても同様である。絞り９４と絞り９５の開
口を適当な形状として、照明光の有効Ｆナンバーと投写
レンズの有効Ｆナンバーを良好に整合でき、（図１）に
示した投写型表示装置１と同様の効果を得る。

【００９９】（図８）、（図９）、（図１０）を用いて
述べた投写型表示装置６１、７１、８５は、（図６）に
示した投写型表示装置５１と同様に、絞り６３、７８、
９４の近傍に調光手段を備えることができる。この場
合、（図６）に示した投写型表示装置５１と同様の効果
を得ることができる。

【０１００】（図１１）は、本発明の投写型表示装置の
第６の実施例を示す構成図である。投写型表示装置１０
１は、主として、メタルハライドランプ２、放物面鏡１
０２、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ１０３、入力部収束レ
ンズアレイ１０４、中央部収束レンズアレイ１０５、絞
り１０６、出力部収束レンズ１０７、液晶パネル８、投
写レンズ９、絞り１０８、から構成される。液晶パネル
８はＰＤ液晶パネルであり、（図１）に示したものと同
一である。投写レンズ９は、（図１）に示したものと同
様に前レンズ群１６と後レンズ群１４から構成され、絞
り１０８の開口形状が異なる。出力部収束レンズ１０７
と後群レンズ１４は、絞り１０６と絞り１０８を互いに
共役の関係とする。

【０１０１】入力部収束レンズアレイ１０４は、複数の
入力部収束レンズ１０９を二次元状に配列して構成す
る。その構成の一例を（図１２）に示す。矩形の開口を
有する１０個の入力部収束レンズ１０９を正円の領域に
内接するように配列している。１０個の入力部収束レン
ズ１０９は、同一開口形状の平凸レンズであり、矩形開
口の長辺と短辺の比を４：３としている。入力部収束レ
ンズ１０９の各々は、（図１）に示した入力部収束レン
ズ５と同様の働きをする。

【０１０２】中央部収束レンズアレイ１０５は、複数の
中央部収束レンズ１１０を二次元状に配列して構成す
る。（図１１）に示した入力部収束レンズアレイ１０４
と組み合わせて用いる場合の構成の一例を、（図１２）
に示す。入力部収束レンズ１０９と同数で同一開口を有
する中央部収束レンズ１１０を、入力部収束レンズアレ
イ１０４と同様に配列している。中央部収束レンズ１１
０の各々は、（図１）に示した中央部収束レンズ６と同
様の働きをする。

【０１０３】投写型表示装置１０１における照明の手順
を説明する。メタルハライドランプ２の発光体１０から
放射される光は、放物面鏡１０２により反射されて光軸
１１４とおよそ平行に進行し、入力部収束レンズアレイ
１０４に入射する。放物面鏡１０２から出射する光の断
面形状は一般に正円となるので、入力部収束レンズ１０
９の開口の総和がこれに内接するように入力部収束レン
ズアレイを構成する。入力部収束レンズアレイ１０４を
通過した光は、入力部収束レンズ１０９と同数の部分光
束に分割される。以下、各々の部分光束が（図１）に示
したものと同様の手順に従い、液晶パネル８の表示領域
を照明する。

【０１０４】入力部収束レンズ１０９を通過した光は、
各々、対応する中央部収束レンズ１１０の開口に導かれ
て収斂される。中央部収束レンズ１１０の各々の開口上
には、二次発光体、例えば１１１Ａ、１１１Ｂが形成さ
れる。中央部収束レンズアレイ１０５上に形成される複
数の二次発光体１１１の一例を、（図１３）に模式的に
示す。中央部収束レンズ１１０は、各々、対応する光を
液晶パネル８の表示領域上に有効に伝達する。具体的
に、対応する入力部収束レンズ１０９の主平面上の物
体、例えば、１１２Ａ、１１２Ｂ、の実像１１３を液晶
パネル８の表示領域近傍に形成する。ただし、各々の中
央部収束レンズ１１０は適当に偏心させており、複数の
像を重畳させて１つの実像１１３を形成する。

【０１０５】以上の構成によれば、液晶パネル８の表示
領域と入力部収束レンズ１０９の各々の開口とは、互い
におよそ共役の関係となる。従って、入力部収束レンズ
１０９の開口を液晶パネル８の表示領域と相似形状とす
れば、照明光の断面と表示領域の形状を整合させて、光
損失を抑制できる。従って、（図１２）に示した入力部
収束レンズアレイ１０４は、ＮＴＳＣに対応したアスペ
クト比が４：３の映像を表示する液晶パネル８と組み合
わせて用いるとよい。

【０１０６】一般に、放物面鏡などの凹面鏡から出射す
る光には、比較的大きな明るさむらがある。明るさむら
の大きい光をそのまま伝達して液晶パネル８を照明する
と、投写画像の明るさの均一性が低下する。明るさが比
較的均一な領域のみを利用して照明すると、利用できな
い光が増加するので光利用効率が低下する。これに対
し、投写型表示装置１０１は、高い光利用効率を得ると
共に、明るさの均一性の優れた投写画像を得ることがで
きる利点がある。その理由を以下に述べる。

【０１０７】入力部収束レンズアレイ１０４は、明るさ
むらの大きな光を複数の部分光束に分割する。各部分光
束の入力部収束レンズ１０９の開口上における明るさむ
らは、分割前の光束断面の明るさむらと比較して小さ
い。中央部収束レンズ１１０の各々は、明るさむらの少
ない部分光束を適当な大きさに拡大し、液晶パネル８の
表示領域上に重畳させる。従って、明るさの均一性の良
好な照明を実現できる。

【０１０８】入力部収束レンズ１０９の開口の総和を入
射する光束の断面に内接させるので、入力部収束レンズ
アレイにおける光損失は少ない。また、中央部収束レン
ズ１１０の開口の各々を二次発光体１１１に対して十分
な大きさとするので、中央部収束レンズアレイにおける
光損失は少ない。さらに、液晶パネル８に入射する光の
断面を表示領域の形状に整合させるので、液晶パネル８
における光損失は少ない。従って、発光体１０から放射
される光の大部分は、放物面鏡１０２により反射され、
入力部収束レンズアレイ１０４、中央部収束レンズアレ
イ１０５、出力部収束レンズ１０７、液晶パネル８、を
通過して投写レンズ９に到達する。従って、投写レンズ
９における光損失を抑制すれば、高い光利用効率を実現
し、明るく、明るさの均一性の優れた投写画像を得る。

【０１０９】ところで、中央部収束レンズアレイ１０５
上には離散的に複数の二次発光体１１１が形成されるの
で、この場合の照明光の有効Ｆナンバーは、二次発光体
１１１の面積の総和から等価的に換算される照射角から
定める必要がある。一方、液晶パネル８から光軸１１４
と最も角度を成して出射する光の集光角は、この等価的
な照射角よりも大きな値となる。従って、光損失を抑制
するためには、投写レンズの有効Ｆナンバーを照明光の
実効的な有効Ｆナンバーよりも小さくする必要がある。
これは、液晶パネル８がＰＤ液晶パネルであった場合
に、投写画像のコントラストをより低下させるので問題
がある。

【０１１０】これに対し、本実施例の投写型表示装置１
０１は、絞り１０６と絞り１０８の働きにより、光損失
を増加させることなく照明光側と投写レンズ側の開口を
いずれも必要最小限の大きさにできるので、コントラス
トの低下を抑制できる。具体的には、離散的に形成され
る二次発光体１１１の有効領域に合わせて、照明光側の
絞り１０６の開口を（図１４）に示すような形状とす
る。破線は（図１３）の中央部収束レンズ１１０の各々
の開口に対応する。また、投写レンズ側の絞り１０８の
開口上には二次発光体１１１の実像が形成されるので、
絞り１０８の開口形状も、絞り１０６の開口形状と同様
にする。これにより、絞り１０６を通過した光は絞り１
０８を通過するので、高い光利用効率を実現できる。同
時に、投写レンズ９は照明光が必要とする必要最小限の
開口を提供するので、コントラストの高い表示画像を実
現できる。その結果、明るく高画質の投写画像を提供で
きるので、非常に大きな効果を得ることができる。

【０１１１】投写型表示装置１０１に用いる入力部収束
レンズアレイ１０４、中央部収束レンズアレイ１０５、
絞り１０６、絞り１０８は、以下のように構成するとな
お良い。（図１５）は、この場合の中央部収束レンズア
レイ１１５の構成を示す。一般に、二次発光体１１１の
大きさは、光軸近傍に位置する入力部収束レンズ１０９
の形成するものほど大きい。従って、中央部収束レンズ
の各々の開口は必ずしも同一である必要はなく、二次発
光体１１１の各々に対して必要十分な大きさとすればよ
い。開口を有効に異ならせた複数の中央部収束レンズ１
１６を凝集して配列し、中央部収束レンズアレイ１１５
を構成すれば、開口領域の総和を小さくできる利点があ
る。中央部収束レンズアレイ１１５と組み合わせる入力
部収束レンズアレイは、（図１２）に示したものと同様
に構成し、入力部収束レンズの各々を適当に偏心させ、
対応する中央部収束レンズ１１６の開口中心に二次発光
体１１１を形成すればよい。

【０１１２】この場合、照明光側の絞り１０６の代わり
に（図１６）に示す開口形状の絞り１１７を用いるとよ
い。投写レンズ側の絞り１０８についても同様である。
これにより、光損失を生じることなく、中央部収束レン
ズアレイ１０５の開口径を小さくでき、かつ、投写レン
ズ９のレンズ径を小さくできる利点がある。

【０１１３】本実施例の投写型表示装置は、以上述べた
ように離散的に複数の二次発光体を形成してライトバル
ブを照明する場合に、より大きな効果を得る。最大集光
角の大きな投写レンズを用いたとしても、離散的に複数
の開口を有する絞りを備えることで、ライトバルブから
出射する光に対して必要最小限の開口を提供できる。そ
の結果、明るくコントラストの高い投写画像を得ること
ができる。

【０１１４】（図１１）に示した投写型表示装置１０１
についても、中央部収束レンズアレイ１０５と絞り１０
６の間の光路中に調光手段を備えることができ、（図
６）に示した投写型表示装置５１と同様の効果を得るこ
とができる。

【０１１５】（図１７）は、本発明の投写型表示装置の
第７の実施例を示す構成図である。三原色に対応した３
枚の液晶パネルを用い、（図１１）に示す投写型表示装
置１０１を投写型表示装置２０１の構成とすれば、より
高画質の投写画像を提供できる。投写型表示装置２０１
は、主として、メタルハライドランプ２０２、放物面鏡
２０３、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２０４、入力部収束
レンズアレイ２０５、中央部収束レンズアレイ２０６、
絞り２０７、青反射ダイクロイックミラー２０８、赤反
射ダイクロイックミラー２０９、平面ミラー２１０、出
力部収束レンズ２１１、２１２、２１３、液晶パネル２
１４、２１５、２１６、補助レンズ２１７、２１８、２
１９、赤反射ダイクロイックミラー２２０、緑透過ダイ
クロイックミラー２２１、平面ミラー２２２、投写レン
ズ２２３、から構成される。

【０１１６】メタルハライドランプ２０２は、三原色を
含む光を放射する発光体２２４を形成する。放物面鏡２
０３、入力部収束レンズアレイ２０５、中央部収束レン
ズアレイ２０６、出力部収束レンズ２１１、２１２、２
１３、は、（図１１）に示したものと同様であり、同様
の手順により、液晶パネル２１４、２１５、２１６の各
表示領域を照明する。ただし、ダイクロイックミラー２
０８、２０９と、平面ミラー２１０の働きにより、照明
光は三原色の色光に分解され、それぞれ対応する液晶パ
ネル２１４、２１５、２１６の表示領域上に導かれる。

【０１１７】液晶パネル２１４、２１５、２１６は、こ
れまで述べたものと同様のＰＤ液晶パネルであり、各々
の表示領域上には外部から供給される映像信号に応じ
て、三原色に対応した光学像が形成される。投写レンズ
２２３は、前レンズ群２２５、後レンズ群２２６、補助
レンズ２１７、２１８、２１９、から構成され、三原色
の光学像をスクリーン上に拡大投影する。液晶パネル２
１４、２１５、２１６から出射する光は、ダイクロイッ
クミラー２２０、２２１と、平面ミラー２２２の働きに
より光路が合成されるので、フルカラーの投写画像を得
る。

【０１１８】照明光側の絞り２０７と投写レンズ側の絞
り２２７は、（図１１）に示したものと同様のものを、
同様の目的で用いる。絞り２０７と絞り２２７が互いに
共役の関係となるように、出力部収束レンズ２１１、２
１２、２１３と、補助レンズ２１７、２１８、２１９
と、後群レンズ２２６を、適切に構成する。液晶パネル
の出射側に補助レンズを備えると、後レンズ群との間に
ダイクロイックミラーを配置する光路を確保する上で都
合が良い。また、絞り２０７と絞り２２７を互いに共役
とする上で都合が良い。（図１１）を用いて述べた場合
と同様に、投写型表示装置２０１は、明るくコントラス
トの高い投写画像を提供できる。

【０１１９】（図１８）は、本発明の投写型表示装置の
第８の実施例を示す構成図である。投写型表示装置２５
１は、（図１７）に示した投写型表示装置２０１の液晶
パネルより光源側を改良したもので、更に、以下の効果
を得ることができる。

【０１２０】ダイクロイックミラー２２１を緑反射のも
のに置き換えている以外は、メタルハライドランプ２０
２、放物面鏡２０３、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２０
４、出力部収束レンズ２１１、２１２、２１３、液晶パ
ネル２１４、２１５、２１６、補助レンズ２１７、２１
８、２１９、ダイクロイックミラー２２０、平面ミラー
２２２、投写レンズ２２３、はいずれも（図１７）に示
したものと同様である。２５２は青反射のダイクロイッ
クミラー、２５３は赤反射のダイクロイックミラー、２
５４と２５５と２５６は平面ミラー、２５７と２５８は
入力部収束レンズアレイ、２５９と２６０と２６１は中
央部収束レンズアレイ、２６２と２６３と２６４は照明
光側の絞りである。これは、中央部収束レンズアレイ２
５９、２６０、２６１よりも光源側において色分解を行
う構成に変形したものであり、（図１７）に示したもの
と同様の原理にもとづき、同様の手順で照明光を形成す
る。

【０１２１】三原色の各色光ごとに、絞り２６２、２６
３、２６４を配置すれば、色収差を考慮してそれぞれ単
独に投写レンズ側の絞り２２７との相対関係を調整でき
る利点がある。更に、絞り２６２、２６３、２６４の光
源側に調光手段２６５、２６６、２６７を備えるとよ
い。調光手段２６５、２６６、２６７は、（図６）に示
した投写型表示装置５１に示したものと同様のものを、
同様の目的で用いる。三原色の各色光ごとに調光手段を
備えると、（図６）を用いて述べた効果と共に、投写画
像のホワイトバランスを容易に調整できる利点がある。

【０１２２】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場合、あらかじめ投写画像のホ
ワイトバランスを考慮して、ランプの発光スペクトル、
ダイクロイックミラーの分光特性、光路に介在する他の
光学部品の分光特性、などを定める。しかし、実際の投
写画像のホワイトバランスは、上記各部品の特性のばら
つきにより所望の状態と異なる場合が多い。また、メタ
ルハライドランプは寿命経過と共に発光スペクトルが比
較的大きく変化するので、この場合もホワイトバランス
は所望の状態からずれる。また、表示する映像ソフトの
種類や観察者の好みに合わせて、ホワイトバランスを調
整できることは好ましい。

【０１２３】通常、これらのいずれの場合も、液晶パネ
ル２１４、２１５、２１６の各々にに入力される映像信
号の最大振幅を制限することでホワイトバランスを調整
してる。この方式によれば、個々の液晶パネルの有する
表示特性を最大限に活かして駆動することが困難とな
る。また、ホワイトバランスのずれが大きい場合、液晶
パネルの表示特性の制限から、完全に所望のホワイトバ
ランスとなるように調整することが困難な場合が生じ
る。

【０１２４】従って、各色光の光路に個別に調光手段を
備え、これらの働きにより三原色の照明光の明るさを制
御できれば、投写画像の画質を低下させることなく、容
易にホワイトバランスを調整することができ、大きな効
果を得ることができる。

【０１２５】

【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、照明光と投写レンズの有効Ｆナンバーを有益か
つ容易に整合させることができるため、投写レンズ内の
迷光を低減させて投写画像のコントラストを向上でき
る。特に高分子分散液晶パネルを用いた場合、光損失を
増加させることなくコントラストの優れた投写画像を提
供できる。また，画質を低下させることなく、容易に投
写画像の明るさとホワイトバランスを調整できる投写型
表示装置を提供できる。

【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】投写型表示装置の投写画像の明るさを説明する
説明図

【図３】本発明の投写型表示装置の作用を説明する説明
図

【図４】照明光側の絞りの開口形状の一例を示す概略構
成図

【図５】投写レンズ側の絞りの開口形状の一例を示す概
略構成図

【図６】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７】調光装置として用いる虹彩絞りの構成の一例を
示す概略構成図

【図８】本発明の投写型表示装置の第３の実施例を示す
概略構成図

【図９】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１０】本発明の投写型表示装置の第５の実施例を示
す概略構成図

【図１１】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１２】入力部収束レンズアレイの構成の一例を示す
概略構成図

【図１３】中央部収束レンズアレイの構成の一例を示す
概略構成図

【図１４】照明光側の絞りの開口形状の他の一例を示す
概略構成図

【図１５】中央部収束レンズアレイの構成の他の一例を
示す概略構成図

【図１６】照明光側の絞りの開口形状の他の一例を示す
概略構成図

【図１７】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１８】本発明の投写型表示装置の第８の実施例を示
す概略構成図

【図１９】従来の投写型表示装置の一例を示す概略構成
図

【図２０】ＰＤ液晶パネルの動作原理を説明する説明図

【図２１】ＰＤ液晶パネルを用いた投写型表示装置の表
示原理を説明する説明図

【符号の説明】

２、２０２メタルハライドランプ３凹面鏡４、ＬＣ集光レンズ５、９０、１０９、Ｌ１入力部収束レンズ６、９１、１１０、１１６、Ｌ２中央部収束レンズ７、９２、１０７、２１１、２１２、２１３、Ｌ３出
力部収束レンズ８、２１４、２１５、２１６液晶パネル９、５３、２２３、ＰＬ投写レンズ１０、２２４、Ｓ発光体１６、２２５、ＬＰ１前レンズ群１４、２２６、ＬＰ２後レンズ群１９、６３、７８、９４、１０６、１１７、２０７、２
６２、２６３、２６４、ＡＬ絞り（照明光側）１５、６４、７９、９５、１０８、２２７、ＡＰ絞り
（投写レンズ側）５５、２６５、２６６、２６７、ＶＡ調光装置５８虹彩絞り６２、１０２、２０３放物面鏡６７、７６、８９、１０３、２０４ＵＶ−ＩＲカット
フィルタ７２、８６楕円面鏡７７収束レンズ１０４、２０５、２５７、２５８入力部収束レンズア
レイ１０５、１１５、２０６、２５９、２６０、２６１中
央部収束レンズアレイ２０８、２０９、２２０、２２１、２５２、２５３ダ
イクロイックミラー２１０、２２２、２５４、２５５、２５６平面ミラー２１７、２１８、２１９補助レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光体と、前記発光体の放射する光を集光
かつ収斂せしめて二次発光体を形成する二次発光体形成
手段と、前記二次発光体の放射する光により照明される
ライトバルブと、前記ライトバルブ上の光学像をスクリ
ーン上に投影する投写レンズと、前記ライトバルブの入
射側に配置される第１開口絞りと、前記ライトバルブの
出射側に配置される第２開口絞りとを備え、前記第１開
口絞りから前記第２開口絞りに至る光路に介在する光学
素子は前記第１開口絞りと前記第２開口絞りを略共役の
関係とならしめ、前記第１開口絞りは主として前記二次
発光体の有効領域を通過する光を選択的に通過せしめる
開口形状を有し、前記第２開口絞りは前記ライトバルブ
の最白表示状態において前記第１開口絞りを通過した光
を選択的に通過せしめる開口形状を有することを特徴と
する投写型表示装置。
【請求項２】発光体と、前記発光体の放射する光を集光
する集光手段と、前記集光手段から出射する光が入射す
る光伝達手段と、前記光伝達手段から出射する光により
照明されるライトバルブと、前記ライトバルブ上の光学
像をスクリーン上に投影する投写レンズと、前記ライト
バルブの入射側に配置される第１開口絞りと、前記ライ
トバルブの出射側に配置される第２開口絞りとを備え、
前記光伝達手段は入力部収束レンズと中央部収束レンズ
と出力部収束レンズからなり、前記入力部収束レンズは
当該レンズに入射する光を前記中央部収束レンズの主平
面近傍に収斂せしめて二次発光体を形成し、前記中央部
収束レンズは前記入力部収束レンズの主平面近傍の物体
の像を前記出力部収束レンズの主平面近傍に形成し、前
記出力部収束レンズは前記二次発光体から出射する光を
前記投写レンズに有効に到達せしめ、前記第１開口絞り
は前記二次発光体の近傍に配置し、前記第１開口絞りか
ら前記第２開口絞りに至る光路に介在する光学素子は前
記第１開口絞りと前記第２開口絞りを略共役の関係とな
らしめ、前記第１開口絞りは主として前記二次発光体の
有効領域を通過する光を選択的に通過せしめる開口形状
を有し、前記第２開口絞りは前記ライトバルブの最白表
示状態において前記第１開口絞りを通過した光を選択的
に通過せしめる開口形状を有することを特徴とする投写
型表示装置。
【請求項３】発光体と、前記発光体の放射する光を集光
する集光手段と、前記集光手段から出射する光が入射す
る光伝達手段と、前記光伝達手段から出射する光により
照明されるライトバルブと、前記ライトバルブ上の光学
像をスクリーン上に投影する投写レンズと、前記ライト
バルブの入射側に配置される第１開口絞りと、前記ライ
トバルブの出射側に配置される第２開口絞りとを備え、
前記光伝達手段は入力部収束レンズアレイと中央部収束
レンズアレイと出力部収束レンズからなり、前記入力部
収束レンズアレイは複数の入力部収束レンズを二次元状
に配列してなり、前記中央部収束レンズアレイは前記複
数の入力部収束レンズと同数で対を成す複数の中央部収
束レンズを二次元状に配列してなり、前記入力部収束レ
ンズの各々は対応する前記中央部収束レンズの各々の主
平面近傍に複数の二次発光体を形成し、前記中央部収束
レンズの各々は前記出力部収束レンズと相まって対応す
る前記入力部収束レンズの各々の主平面近傍の物体の像
の各々を重畳形態として前記ライトバルブの有効表示領
域近傍に形成し、前記出力部収束レンズは前記複数の二
次発光体から出射する光を前記投写レンズに有効に到達
せしめ、前記第１開口絞りは前記複数の二次発光体の近
傍に配置し、前記第１開口絞りから前記第２開口絞りに
至る光路に介在する光学素子は前記第１開口絞りと前記
第２開口絞りを略共役の関係とならしめ、前記第１開口
絞りは主として前記二次発光体の有効領域を通過する光
を選択的に通過せしめる開口形状を有し、前記第２開口
絞りは前記ライトバルブの最白表示状態において前記第
１開口絞りを通過した光を選択的に通過せしめる開口形
状を有することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項４】発光体と、前記発光体の放射する光を集光
かつ収斂せしめて二次発光体を形成する二次発光体形成
手段と、前記二次発光体の放射する光により照明される
ライトバルブと、前記ライトバルブ上の光学像をスクリ
ーン上に投影する投写レンズと、前記ライトバルブの入
射側に配置される調光手段とを備え、前記調光手段は外
部から供給される制御信号により前記スクリーン上に投
影される光学像の明るさを増減せしめることを特徴とす
る投写型表示装置。
【請求項５】発光体と、前記発光体の放射する光を集光
する集光手段と、前記集光手段から出射する光が入射す
る光伝達手段と、前記光伝達手段から出射する光により
照明されるライトバルブと、前記ライトバルブ上の光学
像をスクリーン上に投影する投写レンズと、前記ライト
バルブの入射側に配置される調光手段とを備え、前記光
伝達手段は入力部収束レンズと中央部収束レンズと出力
部収束レンズからなり、前記入力部収束レンズは当該レ
ンズに入射する光を前記中央部収束レンズの主平面近傍
に収斂せしめて二次発光体を形成し、前記中央部収束レ
ンズは前記入力部収束レンズの主平面近傍の物体の像を
前記出力部収束レンズの主平面近傍に形成し、前記出力
部収束レンズは前記二次発光体から出射する光を前記投
写レンズに有効に到達せしめ、前記調光手段は前記二次
発光体の近傍に配置し、前記調光手段は外部から供給さ
れる制御信号により前記スクリーン上に投影される光学
像の明るさを増減せしめることを特徴とする投写型表示
装置。
【請求項６】発光体と、前記発光体の放射する光を集光
する集光手段と、前記集光手段から出射する光が入射す
る光伝達手段と、前記光伝達手段から出射する光により
照明されるライトバルブと、前記ライトバルブ上の光学
像をスクリーン上に投影する投写レンズと、前記ライト
バルブの入射側に配置される調光手段とを備え、前記光
伝達手段は入力部収束レンズアレイと中央部収束レンズ
アレイと出力部収束レンズからなり、前記入力部収束レ
ンズアレイは複数の入力部収束レンズを二次元状に配列
してなり、前記中央部収束レンズアレイは前記複数の入
力部収束レンズと同数で対を成す複数の中央部収束レン
ズを二次元状に配列してなり、前記入力部収束レンズの
各々は対応する前記中央部収束レンズの各々の主平面近
傍に複数の二次発光体を形成し、前記中央部収束レンズ
の各々は前記出力部収束レンズと相まって対応する前記
入力部収束レンズの各々の主平面近傍の物体の像の各々
を重畳形態として前記ライトバルブの有効表示領域近傍
に形成し、前記出力部収束レンズは前記複数の二次発光
体から出射する光を前記投写レンズに有効に到達せし
め、前記調光手段は前記複数の二次発光体の近傍に配置
し、前記調光手段は外部から供給される制御信号により
前記スクリーン上に投影される光学像の明るさを増減せ
しめることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項７】三原色を含む光を放射する発光体と、前記
発光体の放射する光を集光かつ収斂せしめて三原色に対
応した３つの二次発光体を形成する二次発光体形成手段
と、前記３つの二次発光体の放射する三原色の色光の各
々により照明される３つのライトバルブと、前記３つの
ライトバルブ上の三原色の光学像を重畳させてスクリー
ン上に投影する投写光学手段と、前記３つの二次発光体
の各々の近傍に配置される３つの調光手段とを備え、前
記３つの調光手段の各々は外部から供給される制御信号
により独立して作用して前記スクリーン上に投影される
三原色の光学像の各々の明るさを増減せしめることを特
徴とする投写型表示装置。
【請求項８】ライトバルブは、入射する光を散乱させる
度合を変化させて光変調を行うことを特徴とする請求項
１から請求項７のいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項９】ライトバルブは、電極層が形成された２枚
の基板と前記２枚の基板により挟持される複合体層とを
備え、前記２枚の基板の少なくとも一方は光透過性を有
し、前記複合体層は高分子中に液晶材料を分散させて配
置した高分子分散液晶からなり、前記電極層間に印可す
る電界を制御することにより、入射する光を散乱させる
度合を変化させて光変調を行うことを特徴とする請求項
１から請求項７のいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項１０】発光体はメタルハライドランプを用いて
形成することを特徴とする請求項１から請求項７のいず
れかに記載の投写型表示装置。
【請求項１１】第１開口絞りと第２開口絞りの各々は、
互いの共役比を倍率とする略相似形状の開口を有するこ
とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載
の投写型表示装置。
【請求項１２】第１開口絞りから第２開口絞りに至る光
路に介在する光学素子の、少なくとも１つの面は非球面
形状であることを特徴とする請求項１から請求項３のい
ずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項１３】第１開口絞りと第２開口絞りの開口の大
きさを、互いに連動させて可変させる構成とした請求項
１から請求項３のいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項１４】第１開口絞りの近傍に通過する光を散乱
させる手段を備える請求項１から請求項３のいずれかに
記載の投写型表示装置。
【請求項１５】第１開口絞りは二次発光体の近傍に配置
す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】二次発光体形成手段は、離散的に位置す
る複数の二次発光体を形成し、第１開口絞りまたは第２
開口絞りの少なくとも一方は、離散的に位置する複数の
開口を有す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】調光手段は、入射する光を散乱させる度
合を変化させてスクリーン上の光学像の明るさを増減せ
しめることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれ
かに記載の投写型表示装置。
【請求項１８】調光手段は、入射する光に対する開口径
を変化させてスクリーン上の光学像の明るさを増減せし
めることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか
に記載の投写型表示装置。
【請求項１９】調光手段は、電極層が形成された２枚の
基板と前記２枚の基板により挟持される複合体層とを備
え、前記２枚の基板の少なくとも一方は光透過性を有
し、前記複合体層は高分子中に液晶材料を分散させて配
置した高分子分散液晶からなり、前記電極層間に印可す
る電界を制御することにより、入射する光を散乱させる
度合を変化させ、スクリーン上の光学像の明るさを増減
せしめることを特徴とする請求項４から請求項７のいず
れかに記載の投写型表示装置。
【請求項２０】調光手段は二次発光体の近傍に配置する
ことを特徴とする請求項４記載の投写型表示装置。