WO2004034142A1

WO2004034142A1 - 照明装置

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Publication number: WO2004034142A1
Application number: PCT/JP2003/012759
Authority: WO
Inventors: Yusaku Shimaoka; Kazunori Horikawa; Hideki Ishinaga
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2004-04-22
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Abstract

近年、大画面表示が可能な投写型の映像機器として、複数の光源を用いた投写型表示装置が注目されている。しかしながら、複数の光源を用いた光学系では、全ての光源が使用される状態のみを想定して均一な照明が可能であるようにデバイス設計が行われており、複数の光源全てが使用されない場合に、表示画面内の明るさ均一性が劣化することがあった。光を生成する複数個のランプユニット部150、160と、複数個のランプユニット部150、160の全部または一部によって生成された光を反射かつ合成する合成ミラー部130と、反射された光の反射光路を調節できるように、合成ミラー部130を位置変更可能に保持する合成ミラー部調整機構140とを備えた照明装置である。

Description

明細書照明装置技術分野

本発明は、たとえば、大画面映像をスクリーン上に投影するための照明装置に関する。背景技術

近年、大画面表示が可能な投写型の映像機器として、複数の光源を用いた投写型表示装置（プロジェクタ）が注目されている' （たとえば、特開 2000— 1 7 1 9 0 1号公報参照）。

ここに、特開 200 0— 1 7 1 90 1号公報の全ての開示は、そつくりそのままここに引用（参照）することにより、一体化される。

これらの投写型表示装置は、（1 ) 光源から放射された光を利用して、光変調が行える光変調素子（透過型、反射型の液晶や、アレイ状に配置された微小ミラーによって反射方向を変化できる DMD (ディジタルマイクロミラーデバイス）など）を照明し、（2) 外部から供給される映像信号に応じた光学像を光変調素子上に形成し、（3) 光変調素子により変調された照明光である光学像を投写レンズによってスクリーン上に拡大投影するものである。

(A) さて、大画面への拡大投影表示に関する重要な光学的特性として、その表示画面内の明るさ均一性が挙げられる。

表示領域内の明るさ均一性については、ランプから発生された光が、中央部と周辺部とで明るさむらの少ない光束として、光変調素子に照明されることが重要である。つまり、照明光束の明るさ均一性が重要である。

図 1 0〜 1 1には、光変調素子としての透過型液晶パネルと、投写レンズとをさらに用いて投写型表示装置を実現するための、複数の光源を用いた従来の照明装置がそれぞれ示されている。

図 1 0には、均一な照明を可能にするインテグレータと呼ばれる光学要素として、複数のレンズが二次元状に配置されたレンズアレイ 1 2 2 、 1 2 3を用いた光学系が示されている。また、図 1 1には、ィンテグレータとして四角柱状のガラス口ッド 1 2 5を用いた光学系が示されている。

これらの照明装置（図 1 0〜 1 1参照）のランプ 1 5 1、 1 6 1から出射された光は、（ 1 ) 楕円面鏡（凹面鏡） 1 5 2、 1 6 2で集光され、（2 ) 楕円面鏡 1 5 2、 1 6 2の開口部から出射され、（3 ) 複数の光束を所定の方向に反射するための合成ミラー部 1 3 0の、側面が反射コーティングされた三角柱形状のプリズム 1 3 1によって反射される。プリズム 1 3 1によって反射された光束は、光束の中央付近と周辺部とでの輝度差が大きい、明るさむらのある光束である。

そこで、照明すべき領域上の輝度均一化を図るため、プリズム 1 3 1 によって反射された光束を部分光束に分割後、照明すべき領域上でそれら部分光束を重畳し、照明光の均一性を向上させる。

複数のレンズが二次元状に配置されたレンズァレイ 1 2 2、 1 2 3が用いられる場合（図 1 0参照）においては、照明ユニット部 1 2 0へ入射された光束は、リレーレンズ 1 2 1によって、照明ュニット部 1 2 0 の光軸に対しておよそ平行な光束とされた後、複数の第一レンズが二次元状に配置されたレンズアレイ 1 2 2によって、部分光束に分割される。各部分光束は、レンズァレイ 1 2 2内の個々のレンズに対応するレンズをもつレンズアレイ 1 2 3によって、レンズアレイ 1 2 2内の各レンズ開口と相似形で結像し、受光部 1 1 0の照明すべき領域上で重畳される。

レンズアレイ 1 2 2に入射する時点では明るさむらのある光束が様々な輝度分布をもつ各部分光束に分割され、これらの各部分光束が重畳される。このようにして、照明すべき領域内で均一性の向上された照明が実現される。

四角柱状のガラスロッド 1 2 5が用いられる場合（図 1 1参照）においては、照明ュニット部 1 2 0へ入射された光束は、ガラス口ッド 1 2 5の端面に入射される。ガラスロッド 1 2 5の内部に入射された光は、ガラスロッド 1 2 5の内部を透過あるいは全反射されながら、ガラス口ッド 1 2 5の入射側端面と反対側の端面から出射される。このとき、出射側端面から出射される光は、ガラスロッド 1 2 5への入射角度に対応した回数分だけガラスロッド 1 2 5内で全反射されるので、ガラスロッド 1 2 5の出射側端面という一つの開口部から異なる角度で出射される部分光束となる。各部分光束は、リレーレンズ 1 2 4によって、受光部 1 1 0の照明すべき領域上で重畳される。

ガラスロッド 1 2 5に入射する時点では明るさむらのある光束が様々な輝度分布をもつ各部分光束となり、これらの各部分光束が重畳される。このようにして、照明すべき領域内で明るさ均一性の向上された照明が実現される。

よって、照明装置（図 1 0〜 1 1参照）を用いた投写型表示装置は、照明を行う面に配置した光変調素子としての液晶パネル（図示省略）によって形成された画像を、投写レンズ（図示省略）を介してスクリーン (図示省略）上に拡大することで、明るさ均一性の高い映像を映し出すことができる。

( B ) また、図 1 2には、上述した照明装置と同様の構成を有する、 9台の照明装置 3 0 ◦を用いて透過型のマルチ画面 5 0 0の後方から投写を行い、スクリーン上に一つのまとまった映像をマルチ画面 5 0 0によって形成する照明装置システムが示されている。

複数の照明装置 3 0 0を用いて一つのまとまった映像を表示する照明装置システム（図 1 2参照）を利用することにより、より解像度の高い映像の表示や多くの情報の同時表示を実現することができる。

( A) ところで、このように複数の光源を用いた光学系では、複数の光源全てが同時に使用されず、ユーザのマニュアル操作に応じて複数の光源の内の一部が使用される場合があることに、本発明者は気付いた。

より具体的に述べると、照明装置などによく使用される光源である高圧水銀ランプの寿命は、約 2 0 0 0〜 5 0 0 0時間であって、セットの寿命約 5〜 1 0年に比べてかなり短い。このため、表示画面内の明るさが特に要求されない場合や、少しでもランプ交換までの時間を延ばしたい場合などには、複数の光源の内の一部が使用されることが多い。

また、複数の光源が使用されていても、突然のランプ破裂ゃ不点灯などのトラブルが発生してしまった場合などには、複数の光源の内の一部が使用されることになる。

しかしながら、複数の光源を用いた光学系では、全ての光源が使用される状態のみを想定して均一な照明が可能であるようにデバイス設計が行われている。要するに、複数の光源を用いた光学系では、複数の光源全てが使用されない場合に、表示画面内の明るさ均一性が劣化することがあった。

( B ) また、複数の照明装置を用いて一つのまとまった映像を表示する照明装置システムにおいては、図 1 3に示されているように、一つのまとまった映像内で明るさが波打つように変化する現象が発生してしまう場合があることに、本発明者は気付いた。より具体的に述べると、 3 X 3のマルチ画面 5 0 0は、各照明装置に対応する小画面の中央部に最も明るい部分を有し、同小画面の周辺部に最も暗い部分を有するために、一つのまとまった映像内では、（ 1 ) 縦軸方向の輝度分布がグラフ 6 0 1のような三つのビークを有する山形を呈し、（2 ) 横軸方向の輝度分布がグラフ 6 0 2のような三つのピークを有する山形を呈してしまう。

しかしながら、このように一つのまとまった映像内で明るさが波打つように変化する現象は、多くのユーザにとって美的ではない。要するに、複数の照明装置を用いて一つのまとまった映像を表示する照明装置システムでは、表示品位が低下してしまうことがあった。発明の開示

本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、たとえば、投写表示における表示品質をより向上することができる照明装置を提供することを目的とするものである。.

第 1の本発明は、光を生成する複数個の光源と、

前記複数個の光源の全部または一部によって生成された光を反射かつ合成する光反射合成手段と、

前記反射された光の反射光路を調節できるように、前記光反射合成手段を位置変更可能に保持する光反射合成手段保持手段とを備えた照明装置である。

第 2の本発明は、前記反射された光を重畳する光重畳手段と、前記重畳された光の強度分布を測定する光強度分布測定手段とをさらに備え、前記調節は、前記測定の結果に基づいて行われる第 1の本発明の照明装置である。第 3の本発明は、前記反射された光を回転する光回転手段をさらに備えた第 1の本発明の照明装置である。

第 4の本発明は、前記光反射合成手段は、プリズムまたはミラーを利用して構成されている第 1の本発明の照明装置である。

第 5の本発明は、前記光重畳手段は、レンズアレイまたはガラスロッドを利用して構成されている第 2の本発明の照明装置である。

第 6の本発明は、複数台の第 1の本発明の照明装置を備え、前記各照明装置の光反射合成手段の位置変更は、あらかじめ定められた所定の関係を満足するように行われる照明装置システム。

第 7の本発明は、複数個の光源の全部または一部によって生成された光を反射かつ合成する光反射合成手段を、前記反射された光の反射光路を調節できるように位置変更可能に保持する光反射合成手段保持ステツプと、

前記反射された光の反射光路を調節する反射光路調節ステップとを備えた照明方法である。

第 8の本発明は、前記反射された光を重畳する光重畳ステップと、前記重畳された光の強度分布を測定する光強度分布測定ステップとをさらに備え、

前記調節は、前記測定の結果に基づいて行われる第 7の本発明の照明方法である。

第 9の本発明は、第 7の本発明の照明方法の反射光路調節ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

第 1 0の本発明は、第 9の本発明のプログラムを ¾持した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明にかかる実施の形態 1の照明装置の概略構成図である。図 2は、本発明にかかる実施の形態 1の合成ミラー部調整機構 1 4 0 による調整方向を説明する略平面図である。

図 3は、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の合成ミラー部調整機構の概略構成図である。

図 4は、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である。図 5は、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である。図 6は、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である。図 7は、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である。図 8は、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である。図 9は、本発明にかかる実施の形態 2の投写型表示装置および同投写型表示装置による投写表示の説明図である。

図 1 0は、従来の照明装置の概略構成図である。

図 1 1は、従来の照明装置の概略構成図である。

図 1 2は、従来の照明装置システムの説明図である。

図 1 3は、従来の照明装置システムによる投写表示の説明である。

(符号の説明）

1 1 0 受光部

1 2 0 照明ュニット部

1 2 1 リレーレンズ 1 3 0 合成ミラー '部

1 3 1 プリズム

1 4 0 合成ミラー •部調整機構

1 5 0 ランプュ二ツト部

1 5 1 ランプ

1 5 2 楕円面鏡

1 6 0 ランプュ二ット部

1 6 1 ランプ

1 6 2 楕円面鏡発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

(実施の形態 1 )

はじめに、本発明にかかる実施の形態 1の照明装置の概略構成図である図 1を参照しながら、本実施の形態の照明装置の構成について説明する。

本実施の形態の照明装置は、ランプユニット部 1 5 0、 1 6 0と、合成ミラー部調整機構 1 4 0と、合成ミラー部 1 3 0と、照明ュニット部 1 2 0と、受光部 1 1 0とを備えている。

本実施の形態の照明装置の特徴は、合成ミラー部調整機構 1 4 0を備えている点にある。

ここで、本実施の形態の照明装置の構成についてより詳細に説明する。ランプュニット部 1 5 0は、不活性ガス等が封入されたアーク放電によって発光体を形成するためのガラス管をもつ超高圧水銀灯のランプ 1 5 1 と、楕円面鏡 1 5 2とを有する手段である。ランプ 1 5 1の発光部は、楕円面鏡 1 5 2の第一の焦点に配置されている。

ランプュニット部 1 6 0は、ランプュニット部 1 5 0と同様な構成を有しており、ランプ 1 6 1 と楕円面鏡 1 6 2 とを有する手段である。ランプ 1 6 1の発光部は、楕円面鏡 1 6 2の第一の焦点に配置されているここに、ランプュニット部 1 5 0、 1 6 0は、通常は常時点灯される光源であり、（ 1 ) ランプユニット部 1 5 0の光軸とランプユニット部 1 6 0の光軸とがー致し、（2 ) ランプュニット部 1 5 0の光軸（すなわち、ランプュ-ット部 1 6 0の光軸）が照明ュニット部 1 2 0の光軸とほぼ直交し、（3 ) 楕円面鏡 1 5 2の第二の焦点と楕円面鏡 1 6 2の第二の焦点とはプリズム 1 3 1の反射面とほぼ一致するように配置されている。光軸に関しては一点鎖線で図示されているが、焦点に関しては図示が省略されている。

合成ミラー部 1 3 0は、ランプユニット部 1 5 0、 1 6 0から出射される光束を照明ュニット部 1 2 0側へ反射するためのミラー面である側面が金属反射膜や誘電体多層膜などの反射膜でコーティングされた三角柱状のプリズム 1 3 1を有する手段である。

プリズム 1 3 1の側面は、楕円面鏡 1 5 2の第二の焦点の近傍（すなわち、楕円面鏡 1 6 2の第二の焦点の近傍）に配置されている。

合成ミラー部調整機構 1 4 0は、互いにほぼ直交するランプュニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1の底面が平行に保たれるように合成ミラー部 1 3 0を移動させて、その位置を調整するための手段である。

ここに、合成ミラー部 1 3 0の移動は、ランプュニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に平行な平行移動と、ランプュニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面の法線に関する回転移動との合成移動として行われる。

本実施の形態の照明装置の特徴的な構成要素である合成ミラー部調整機構 1 4 0の役割に関しては、より詳細に後述される。

照明ュニット部 1 2 0は、照明領域に合わせた光束の成形および均一化を可能とするリレーレンズ 1 2 1、 1 2 4と、均一性の高い照明を可能とするィンテグレータとしてのレンズァレイ 1 2 2、 1 2 3とを有する手段である。 '

レンズアレイ 1 2 2は、二次元状に配置された複数の第一レンズを有している。レンズアレイ 1 2 3は、レンズアレイ 1 2 2内の個々の第一レンズに対応する二次元状に配置された複数の第二レンズを有している。なお、ランプユニット部 1 5 0、 1 6 0は本発明の光源に対応し、合成ミラー部 1 3 0は本発明の光反射合成手段に対応し、合成ミラー部調整機構 1 4 0は本発明の光反射合成手段保持手段に対応し、照明ュニット部 1 2 0は本発明の光重畳手段に対応する。また、本実施の形態の照明装置は本発明の照明装置に対応する。

つぎに、主として図 1を参照しながら、本実施の形態の照明装置の動作について説明する。

なお、本実施の形態の照明装置の動作について説明しながら、本発明の照明方法の一実施の形態についても説明する。

合成ミラー部調整機構 1 4 0は、プリズム 1 3 1の対称面（底面に垂直な対称面）力ランプユニット部 1 5 0、 1 6 0の光軸とほぼ直交し、照明ュニット部 1 2 0の光軸を含むように、合成ミラー部 1 3 0の位置をニュートラル位置（ランプ 1 5 1、 1 6 1が二つとも使用されるという想定で均一な照明が可能な位置であって、後述の図 2においては点線を利用して図示されている位置である）に調整する。

ランプ 1 5 1は、アーク放電によって生成された光を、楕円面鏡 1 5 2の第一の焦点近傍から放射する。楕円面鏡 1 5 2は、楕円面鏡 1 5 2 の第一の焦点近傍から放射された光を、プリズム 1 3 1のランプュニット部 1 5 0側の側面上の小さな光スポットとして楕円面鏡 1 5 2の第二の焦点の近傍に集光する。プリズム 1 3 1は、小さな光スポットとして楕円面鏡 1 5 2の第二の焦点の近傍に集光された光を、その光スポットを起点として照明ュニット部 1 2 0の光軸方向に反射する。

同様に、ランプ 1 6 1は、アーク放電によって生成された光を、楕円面鏡 1 6 2の第一の焦点近傍から放射する。楕円面鏡 1 6 2は、楕円面鏡 1 6 2の第一の焦点近傍から放射された光を、プリズム 1 3 1のランプュニット部 1 6 0側の側面上の小さな光スポットとして楕円面鏡 1 6 2の第二の焦点の近傍に集光する。プリズム 1 3 1は、小さな光スポットとして楕円面鏡 1 6 2の第二の焦点の近傍に集光された光を、その光スポットを起点として照明ュニット部 1 2 0の光軸方向に反射する。

リレーレンズ 1 2 1は、それら照明ュニット部 1 2 0の光軸方向に反射された光を、外側に広がっていかないように照明ュニット部 1 2 0の光軸とおよそ平行な光束に変換する。

レンズアレイ 1 2 2は、照明ュニット部 1 2 0の光軸におよそ平行な光束を、複数の第一レンズを利用して部分光束に分割する。

レンズアレイ 1 2 3は、分割された部分光束を、複数の第二レンズおよびリレーレンズ 1 2 4を利用してレンズァレイ 1 2 2内の各レンズ開口と相似形で結像させて受光部 1 1 0の上で重畳させる。

かくして、明るさむらのある光束が様々な輝度分布をもつ部分光束に分割され、分割された各部分光束が重畳されることによって、均一性の高い照明が照明すべき領域内で実現されるわけである。

ここで、本実施の形態の照明装置の特徴的な構成要素である合成ミラ一部調整機構 1 4 0の役割に関して詳細に述べる。 ( A) 前述したように、表示画面内の明るさが特に要求されない場合や、少しでもランプ交換までめ時間を延ばしたい場合や、突然のランプ破裂ゃ不点灯などのトラブルが発生してしまった場合などには、ランプ 1 5 1 、 1 6 1は二つ同時に使用されない。

このようなときには、合成ミラー部調整機構 1 4 0が合成ミラー部 1 3 0を移動させてその位置を調整する。

より具体的に述べると、本発明にかかる実施の形態 1の合成ミラー部調整機構 1 4 0による調整方向を説明する略平面図である図 2に示されているように、ランプ 1 5 1のみが使用されランプ 1 6 1が使用されない場合には、合成ミラー部調整機構 1 4 0 (図 2においては図示省略されている）は、合成ミラー部 1 3 0の位置を、前述のニュートラル位置から、（ 1 ) 矢印 Aで図示されたランプユニット部 1 5 0の光軸方向に沿って、ランプユニット部 1 6 0側へずらし、（2 ) ) 矢印 Bで図示された照明ュニット部 1 2 0の光軸方向に沿って、照明ユニット部 1 2 0 側へずらす。

このような合成ミラー部 1 3 0の位置の調整が行われることにより、リレーレンズ 1 2 1は、プリズム 1 3 1によって照明ュニット部 1 2 0 の光軸方向に反射されたランプ 1 5 1からの光を、照明ユニット部 1 2 0の光軸と平行な光束に変換することができる。

かくして、ランプ 1 5 1のみが使用される場合においても、均一性の高い照明が可能となる。

( B ) なお、実際の光学系（特にアークランプ等が使用される光学系 ) では、ガラス管球内の発光部分は、ガラス管球内に封入された不活性ガス等の対流により上方へ弓なりに変形され、光軸に対して回転対称な輝度分布が形成されないことが多い。

そもそも、ランプ一つ一つの出力が異なっており、光学要素の配置誤差、形状公差、ミラーやレンズの面内の反射率、透過率のばらつきなどがどうしても発生するため、設計通りにデバイス作成を行っても、照明領域内において完全に均一な照明（すなわち、中央部と周辺部の輝度の差が少なく、光軸に対して回転対称な輝度分布をもつ照明領域が得られるような照明）が実現されることは少ない。

前述した合成ミラー部調整機構 1 4 0による合成ミラー部 1 3 0の位置の調整は、このような照明領域内の輝度分布の不均一性を解消するためにも有効である。

( C ) また、ランプ 1 5 1、 1 6 1のランプ出力が相異なる場合であつても、ランプ 1 5 1、 1 6 1の輝度分布の中心は、ランプユニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面内に存在することが普通である。このため、ランプユニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1の底面が平行に保たれるような合成ミラー部 1 3 0の移動によって、ランプ 1 5 1、 1 6 1の輝度分布を適切に調整することができ、照明の均一性（特に、ランプユニット部 1 5 0の光軸方向の均一性）をかなり向上させることが可能である。

以上においては、実施の形態 1について詳細に説明した。

( 1 ) なお、本発明の光反射合成手段の位置変更は、上述した本実施の形態においては、ランプュニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1の底面が平行に保たれるような合成ミラー部 1 3 0の移動であった。

しかし、これに限らず、本発明の光反射合成手段の位置変更は、ランプュニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1の底面が傾けられるような合成ミラー部 1 3 0の移動であってもよい。より具体的に述べると、このような合成ミラー部 1 3 0の移動は、ランプュニット部 1 5 0の光軸に関する回転移動であってもよい。ランプュニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に関するランプ 1 5 1、 1 6 1の高さが相異なる場合であっても、このような回転移動によって、ランプ 1 5 1、 1 6 1の輝度分布を適切に調整することができ、照明の均一性（特に、ランプユニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面の法線方向の均一性）をかなり向上させることが可能である。

もちろん、本発明の光反射合成手段の位置変更は、このような、（a ) ランプュニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1の底面が平行に保たれるような合成ミラー部 1 3 0の移動と、（b ) ランプユニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1の底面が傾けられるような合成ミラー部 1 3 0の移動とが、組み合わされた移動であってもよレヽ。

ここで、合成ミラ一部調整機構のより具体的な構成および動作の一例について、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の合成ミラー部調整機構の概略構成図である図 3を参照しながら説明する。

合成ミラー部 1 3 0は第一の移動基板 1 7 0上に固定されており、第一の移動基板 1 7 0は第二の移動基板 1 7 1上に配置されている。

また、第二の移動基板 1 7 1に設けられた突起 1 7 2 a、 1 7 2 bは、第一の移動基板 1 7 0に形成された長孔 1 7 3 a、 1 7 3 bに嵌合されている。

第一の移動基板 1 7 0のランプユニット部 1 5 0の光軸方向に直交する方向に関する移動は、第一の移動基板 1 7 0の側面に形成された歯部 1 7 4に嚙み合う小歯車および大歯車が一体となった減速歯車 1 7 5および減速歯車 1 7 5と嚙み合うウォーム歯車 1 7 6がモータ 1 7 7によつて駆動されることにより、行われる。

より具体的には、減速歯車 1 7 5がモータ 1 7 7の一方の方向の回転駆動によって回転されると、第一の移動基板 1 7 0は第二の移動基板 1 7 1上を左向きに移動する。また、減速歯車 1 7 5がモータ 1 7 7の他方の方向の回転駆動によって回転されると、第一の移動基板 1 7 0は第二の移動基板 1 7 1上を右向きに移動する。

かくして、第一の移動基板 1 7 0は、第二の移動基板 1 7 1上においてランプュニット部 1 5 0の光軸方向に直交する方向に関して移動可能となっている。

また、第二の移動基板 1 7 1は、第三の移動基板 1 8 6上に載置されている。

第一の移動基板 1 7 0のランプュニット部 1 5 0の光軸方向に関する移動は、第二の移動基板 1 7 1の端面に形成された歯部 1 7 9に嚙み合う小歯車おょぴ大歯車が一体となった減速歯車 1 8 2および減速歯車 1 8 2と嚙み合うウォーム歯車 1 8 1がモータ 1 8 0によって駆動されることにより、行われる。

より具体的には、減速歯車 1 8 2がモータ 1 8 0の一方の方向の回転駆動によって回転されると、第一の移動基板 1 7 0は第二の移動基板 1 7 1とともに固定基板 1 7 8上を奧向きに移動する。また、減速歯車 1 8 2がモータ 1 8 0の他方の方向の回転駆動によって回転されると、第一の移動基板 1 7 0は第二の移動基板 1 7 1 とともに固定基板 1 7 8上を手前向きに移動する。

かくして、第一の移動基板 1 7 0は、第二の移動基板 1 7 1上においてランプュニット部 1 5 0の光軸方向に関して移動可能となっている。また、第二の移動基板 1 7 1は、ランプュニット部 1 5 0の光軸と平行に設けられだ支軸 1 8 3を中心にして回転可能に支持されている。そして、減速機構 1 8 5を介しモータ 1 84の回転駆動によって上下されるピン（図示省略）力固定基板 1 7 8の下方に設けられた孔（図示省略）を通じて、第三の移動基板 1 8 6の下面に当接している。

かくして、第一の移動基板 1 70は、第二の移動基板 1 7 1、第三の移動基板 1 8 6 とともに、支軸 1 8 3を中心にして回転可能となっている。

以上の説明より明らかなように、合成ミラー部調整機構は、合成ミラー部 1 30のプリズム 1 3 1を空間的に連続移動することができる。

(2) また、本発明の光源は、上述した本実施の形態にお.いては、超高圧水銀灯のランプ 1 5 1、 1 6 1を有していた。しかし、これに限らず、本発明の光源は、高圧水銀灯のランプや、その他にも発光効率が優れているランプとして用いられるメタルハラィドランプや、キセノンランプや、ハロゲンランプなどを有していてもよい。

(3) また、本発明の光源は、上述した本実施の形態においては、二つのランプ 1 5 1、 1 6 1を有していた。しかし、これに限らず、本発明の光源は、任意の組み合わせで点灯される二つ以上のランプを有していてもよレヽ。

より具体的に述べると、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である図 4に示されているように、ランプ 1 5 1、 1 6 1に加えて、通常は常時点灯される光源であるランプ 1 5 、 1 6 1/ をさらに備えた（つまり、合計四つのランプ 1 5 1、 1 6 1、 1 5 1' 、 1 6 1' を備えた）照明装置も、本発明に含まれる。

このような照明装置は、ランプユニット部 1 50、 1 6 0、 1 50^r 、 1 60⁷ と、合成ミラ一部調整機構と、合成ミラー部 1 30 ' と、照明ユニット部 1 20と、受光部 1 1 0とを備えている。ランプユニット部 1 50' は、ランプユニット部 1 50と同様な構成を有しており、ランプ 1 5 1 と楕円面鏡 1 5 2' とを有する手段である。ランプ 1 5 1 ' の発光部は、楕円面鏡 1 5 2' の第一の焦点に配置されている。

ランプユニット部 1 6 は、ランプユニット部 1 6 0と同様な構成を有しており、ランプ 1 6 1 , と楕円面鏡 1 6 2' とを有する手段である。ランプ 1 6 1' の発光部は、楕円面鏡 1 6 2' の第一の焦点に配置されている。

ここに、ランプユニット部 1 50' 、 1 60' は、（ 1 ) ランプュニット部 1 50' の光軸とランプュニット部 1 6 0' の光軸とがー致し、 (2) ランプュニット部 1 5 0' の光軸（すなわち、ランプュニット部 1 6 0' の光軸）が照明ユニット部 1 20の光軸とほぼ直交し、（3) 楕円面鏡 1 5 2' の第二の焦点と楕円面鏡 1 6 2, の第二の焦点とはプリズム 1 3 ：^ の反射面とほぼ一致するように配置されている。光軸に関しては一点鎖線で図示されているが、焦点に関しては図示が省略されている。

そして、ランプュニット部 1 5 0の光軸とランプュ二ット部 1 5.0' の光軸とは、ほぼ直交している。

合成ミラー部 1 30' は、ランプユニット部 1 5 0、 1 6 0、 1 50 ' 、 1 6 0' から出射される光束を照明ユニット部 1 20側へ反射するためのミラー面である側面を反射膜でコーティングされた四角錐状（ピラミツド形状）のプリズム 1 3 1 ' を有する手段である。

プリズム 1 3 の側面は、楕円面鏡 1 5 2の第二の焦点の近傍（すなわち、楕円面鏡 1 6 2の第二の焦点の近傍）に配置されている。また、プリズム 1 3 1' の側面は、楕円面鏡 1 5 2' の第二の焦点の近傍（すなわち、楕円面鏡 1 6 2' の第二の焦点の近傍）に配置されている。合成ミラー部調整機構 1 4 0' は、互いにほぼ直交するランプュニット部 1 5 0の光軸およびランプュニット部 1 50' の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1' の底面が平行に保たれるように合成ミラー部 1 3 0⁷ を移動させて、その位置を調整するための手段である。

ここに、合成ミラー部 1 30' の移動は、ランプユニット部 1 50の光軸およびランプュニット部 1 50' の光軸を含む平面に平行な平行移動と、ランプュュット部 1 50の光軸およびランプュニット部 1 5 0' の光軸を含む平面の法線に関する回転移動との合成移動として行われる。なお、ランプユニット部 1 50、 1 6 0、 1 5 0' 、 1 60 は本発明の光源に対応し、合成ミラー部 1 3 0' は本発明の光反射合成手段に対応し、合成.ミラー部調整機構 1 40ハは本発明の光反射合成手段保持手段に対応する。

以上では、四つのランプを備えた照明装置の具体例について詳細に説明したが、本発明の光反射合成手段や光反射合成手段保持手段の構成を光源の個数に応じた構成とすることにより、三つまたは五つ以上の光源を備えた本発明の照明装置を実現することも可能である。

(4) また、本発明の光反射合成手段は、上述した本実施の形態においては、プリズム 1 3 1を有していた。しかし、これに限らず、本発明の光反射合成手段は、（ 1 ) エッジで貼り併せられた二枚のミラーを有していてもよいし、（2) エッジで貼り併せられてはいない二枚のミラ一（たとえば、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である図 5に示されているような、合成ミラー部調整機構 1 1 40によつて、ランプュニット部 1 50の光軸および照明ュニット部 1 20の光軸を含む平面に垂直な軸 Zの回りに回転移動されるミラー 1 1 3 1'、および合成ミラー部調整機構 1 1 40' によって、ランプュニット部 1 6 0 の光軸および照明ュニット部 1 20の光軸を含む平面に垂直な軸の回りに回転移動されるミラー 1 1 3 1 ' ) を有していてもよい。

( 5 ) また、本発明の光源は、上述した本実施の形態においては、楕円面鏡 1 5 2、 1 6 2を有していた。しかし、これに限らず、本発明の光源は、放物面鏡などを有していてもよい。

( 6 ) また、本発明の光重畳手段は、上述した本実施の形態においては、レンズアレイ 1 2 2、 1 2 3を有していた。しかし、これに限らず、本発明の光重畳手段は、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である図 6に示されているように、ガラスロッド 1 2 5などを有していてもよい。

( 7 ) また、本発明の光重畳手段は、上述した本実施の形態においては、リレーレンズ 1 2 1、 1 2 4を有していた。しかし、これに限らず、本発明の光重畳手段は、ミラー、組み合わされた複数個の単レンズなどを有していてもよいし、（光学系の構成によっては）このような光学要素を有していなくてもよい。

( 8 ) また、本発明の照明装置は、光重畳手段によって重畳された光の強度分布を測定する光強度分布測定手段をさらに備え、光反射合成手段の位置変更は、その測定の結果に基づいて行われてもよい。

より具体的に述べると、本実施の形態の照明装置は、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である図 7に示されているように、ハーフミラー 1 0 1を利用して、受光部 1 1 0の中央部および周辺部の光量に比例した光量を測定するための、受光部 1 1 0と等価な位置に配置された二次元状に配置された複数個の光センサを有する光強度分布測定手段 1 0 2を備えていてもよい。そして、合成ミラ一部調整機構 1 4 0は、ァクチユエータ（図示省略）を利用して、合成ミラー部 1 3 0 の位置変更を、前述の光量測定結果に応じ、自動調節またはユーザのマ -ュアル操作に応じた手動調節を利用してオンタイムで行ってもよい。もちろん、受光部 1 1 0における光の強度分布は、ハーフミラー 1 0 1を利用して光路を分割するように配置された光強度分布測定手段 1 0 2を利用するのではなく、ハーフミラー 1 0 1や光強度分布測定手段 1 0 2以外の手段を利用して測定されてもよい。

より具体的に述べると、受光部 1 1 0における光の強度分布は、受光部 1 1 0の近傍における光強度分布として測定されてもよいし、光変調素子（後述）上の像の投射が投写レンズ（後述）によって行われるスクリーン上における光強度分布として測定されてもよい。

( 9 ) また、本発明の照明装置は、光反射合成手段によって反射された光を回転する光回転手段をさらに備えていてもよい。

( 1 0 ) また、本発明の照明装置は、単数または複数の画像表示デバイス（たとえば、透過型の液晶パネル、透過型ライトバルブ、反射型ラィトバルブ、アレイ状に配置された微小ミラーによって反射方向を変化できるミラーパネル、光書き込み方式の光変調素子など）をさらに備えていてもよい。

より具体的に述べると、本実施の形態の照明装置は、本発明にかかる一実施の形態の照明装置の概略構成図である図 8に示されているように、透過型の液晶パネル 1 0 3を備えていてもよい。

( 1 1 ) また、本発明の照明装置は、色分解および色合成を行うための光学要素（たとえば、プリズム、フィルタ、ミラーなど）をさらに備えていてもよい。

( 1 2 ) また、本発明の照明装置は、投写表示を行う投写型表示装置を実現するための投写レンズをさらに備えていてもよい。

より具体的に述べると、本実施の形態の照明装置は、図 8に示されているように、投写面 1 0 5に対して投写表示を行うための投写レンズ 1 0 4をさらに備えていてもよい。なお、上述のような、透過型の液晶パネルなどの画像表示デバイスと投写レンズとを備えた照明装置は、投写型表示装置と呼ばれることが多レ、。

(実施の形態 2 )

はじめに、本発明にかかる実施の形態 2の投写型表示装置および同投写型表示装置による投写表示の説明図である図 9を主として参照しながら、本実施の形態の投写型表示装置の構成について説明する。

本実施の形態の投写型表示装置は、上述の本実施の形態の照明装置と同様の構成を有する 9台の投写型表示装置 2 0 0を備えている。

ただし、前述したように、投写型表示装置 2 0 0は、透過型の液晶パネルなどの画像表示デバィスと投写レンズとを備えている。

本実施の形態においては、それぞれの投写型表示装置 2 0 0の合成ミラー部調整機構 1 4 0 (図 1参照）は、（a ) ランプユニット部 1 5 0 (図 1参照）の光軸および照明ユニット部 1 2 0 (図 1参照）の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1 (図 1参照）の底面が平行に保たれるような平行移動と、（b ) ランプユニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1の底面が傾けられるような移動とが組み合わされた回転移動を利用して、合成ミラー部 1 3 0 (図 1参照）を位置変更可能な手段である。

なお、本実施の形態の投写型表示装置は、本発明の照明装置システムに対応する。

つぎに、図 1および 9を主として参照しながら、本実施の形態の投写型表示装置の動作について説明する。

以下においては、本実施の形態の投写型表示装置の動作の特徴を示す合成ミラー部調整機構 1 4 0 (図 1参照）の動作について説明する。それぞれの投写型表示装置 2 0 0の合成ミラー部調整機構 1 4 0 (図 1参照）は、（a ) ランプユニット部 1. 5 0 (図 1参照）の光軸および照明ユニット部 1 2 0 (図 1参照）の光軸を含む平面に対してプリズム

1 3 1 (図 1参照）の底面が平行に保たれるような平行移動と、（b ) ランプュニット部 1 5 0の光軸および照明ュニット部 1 2 0の光軸を含む平面に対してプリズム 1 3 1の底面が傾けられるような移動とが組み合わされた回転移動を利用して、合成ミラー部 1 3 0 (図 1参照）を駆動する。

それぞれの投写型表示装置 2 0 0の合成ミラー部 1 3 0 (図 1参照）は、合成ミラー部調整機構 1 4 0 (図 1参照）によるこのような位置変更によつて、 3 X 3のマルチ画面 5 0 0の全体における中央部が最も明るく周辺部が最も暗くなるように、位置が調整される。

より具体的に述べると、それぞれの投写型表示装置 2 0 0の合成ミラ一部 1 3 0は、 3 X 3のマルチ画面 5 0 0の全体では、（ 1 ) 縦軸方向の輝度分布がグラフ 5 0 1のような中央部に一つのピークを有する山.形を呈し、（2 ) 横軸方向の輝度分布がグラフ 5 0 2のような中央部に一つのピークを有する山形を呈するように、位置が調整される。

たとえば、マルチ画面 5 0 0に向かって最も右側（矢印 Xの向きが右向きである）かつ最も上側（矢印 Yの向きが上向きである）にある投写型表示装置 2 0 0に関して述べると、合成ミラー部 1 3 0は、対応する小画面の左下部に最も明るい部分を有し、同小画面の右上部に最も喑ぃ部分を有するように、その位置が調整される。また、マルチ画面 5 0 0 に向かって最も左側かつ最も下側にある投写型表示装置 2 0 0に関して述べると、合成ミラー部 1 3 0は、対応する小画面の右上部に最も明るい部分を有し、同小画面の左下部に最も喑ぃ部分を有するように、その位置が調整される。

かくして、 3 X 3のマルチ画面 5 0 0の全体においては、中央部を最大として、中央部から周辺部に向かって輝度勾配が生じるような、品位の高い表示が実現される。

なお、本発明のプログラムは、上述した本発明の照明装置、および照明装置システムの全部または一部の手段（または、装置、素子等）の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンビユータと協働して動作するプログラムである。

また、本発明のプログラムは、上述した本発明の照明方法の全部または一部のステップ（または、工程、動作、作用等）の動作をコンビユータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。

また、本発明の記録媒体は、上述した本発明の照明装置、および照明装置システムの全部または一部の手段（または、装置、素子等）の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協動して前記機能を実行する記録媒体である。

また、本発明の記録媒体は、上述した本発明の照明方法の全部または一部のステップ（または、工程、動作、作用等）の全部または一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ、読み取られた前記プ口グラムが前記コンピュータと協動して前記動作を実行する記録媒体でのる。

なお、本発明の上記「一部の手段（または、装置、素子等）」とは、それらの複数の手段の内の、一つまたは幾つかの手段を意味し、本発明の上記「一部のステップ（または、工程、動作、作用等）」とは、それらの複数のステップの内の、一つまたは幾つかのステップを意味する。また、本発明の上記「手段（または、装置、素子等）の機能」とは、前記手段の全部または一部の機能を意味し、本発明の上記「ステップ（または、工程、動作、作用等）の動作」とは、前記ステップの全部または一部の動作を意味する。また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンビユータと協働して動作する態様であっても良い。

また、本発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。

また、記録媒体としては、 R O M等が含まれ、伝送媒体としては、ィンターネット等の伝送媒体、光 ·電波，音波等が含まれる。

また、上述した本発明のコンピュータは、 C P U等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、 O S、更に周辺機器を含むものであってもい。

なお、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。産業上の利用可能性

以上述べたところから明らかなように、本発明は、投写表示における表示品質をより向上することができるという長所を有する。

Claims

請求の囲

1 . 光を生成する複数個の光源と、

前記反射された光の反射光路を調節できるように、前記光反射合成手段を位置変更可能に保持する光反射合成手段保持手段とを備えた照明装置。 .

2 . 前記反射された光を重畳する光重畳手段と、前記重畳された光の強度分布を測定する光強度分布測定手段とをさらに備え、

前記調節は、前記測定の結果に基づいて行われる請求項 1記載の照明装置。

3 . 前記反射された光を回転する光回転手段をさらに備えた請求項 1記載の照日月装置。

4 . 前記光反射合成手段は、プリズムまたはミラーを利用して構成されている請求項 1記載の照明装置。

5 . 前記光重畳手段は、レンズアレイまたはガラスロッドを利用して構成されている請求項 2記載の照明装置。