【事件の表示】
　特許第２７２６４１７号「表示装置」の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結論】
　訂正を認める。
　特許第２７２６４１７号の特許請求の範囲第１項ないし第９項、第１８項ないし第１９項、第２３項に記載された発明についての特許を維持する。
【理由】
１．手続の経緯
　特許第２７２６４１７号に係る発明についての出願は、昭和６２年８月２２日に特許出願され、平成９年１２月５日に特許の設定登録がなされ、その後、その特許について、異議申立人小山輝晃より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１１年７月２７日に訂正請求がなされた後、訂正拒絶理由通知がなされ、訂正拒絶理由通知に対して手続補正書が提出されたものである。
２．訂正の適否についての判断
ア．訂正請求に対する補正の適否について
ａ．補正の内容
特許権者は、手続補正書で以下の▲１▼〜▲７▼の点につき補正を求めている。
▲１▼全文訂正明細書中の特許請求の範囲第１項の
「変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブとを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が等しい光路長を有するとともに、前記第２光路の各々が等しい光路長を有すること」を、「変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブと、それぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段とを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が等しい光路長を有するとともに、前記第２光路の各々が等しい光路長を有すること」に補正する。
▲２▼訂正請求書中の訂正事項ａを、
「▲１▼訂正事項ａ：
　特許請求の範囲第１項の「変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブとを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が、各光バルブの位置における光源の像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有し、且つ前記第２光路の各々が、投写レンズサブシステムの位置における各光バルブの像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有すること」を、「変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブと、それぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段とを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が等しい光路長を有するとともに前記第２光路の各々が等しい光路長を有すること」に訂正する。」に補正する。
▲３▼訂正請求書中の請求の原因ａを、
「上記ａの訂正は、願書に最初に添付した明細書（以下、原明細書という）の特に第２−６図及び第１７頁第１６行〜第１８頁第４行の記載に基づいて、変調サブシステム（３０）がそれぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段（３８）を具える構成に限定するとともに、原明細書の第２図及び第１５頁第１２行〜第１９頁第６行、特に第１８頁第１６行〜第１９頁第６行の記載に基づいて、上位概念の不明瞭な記載「前記第１光路の各々が、各光バルブの位置における光源の像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有し、且つ前記第２光路の各々が、投写レンズサブシステムの位置における各光バルブの像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有すること」を下位概念の明瞭な記載「前記第１光路の各々が等しい光路長を有するとともに、前記第２光路の各々が等しい光路長を有すること」に限定するものであり、特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。」に補正する。
▲４▼全文訂正明細書中の特許請求の範囲第１項の
「前記変調サブシステム内に視野レンズ又は前記投写レンズサブシステムのレンズ部分の何れか一方又は両方が設けられている」を、「前記変調サブシステム内の合成手段の前に前記投写レンズサブシステムの投写レンズの一部分が設けられている」に補正する。
▲５▼訂正請求書中の訂正事項ｂを、
「▲２▼訂正事項ｂ：
特許請求の範囲第１項に、「及び前記変調サブシステム内の合成手段の前に前記投写レンズサブシステムの投写レンズの一部分が設けられていること」を加入する。」に補正する。
▲６▼訂正請求書中の請求の原因ｂを、
「上記ｂの訂正は、原明細書の第６図及び第２４頁第７行〜第２５頁第１５行の記載に基づくものであり、変調サブシステム（３０）内の合成手段（３８）の前に投写レンズの一部分（４２、４３）が設けられた第６図の構成に限定したものであり、特許請求の範囲の減縦を目的とする訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。」に補正する。
▲７▼訂正請求書中の訂正の理由を、「特許請求の範囲の減縮、不明瞭な記載の釈明及び誤記の訂正」に補正する。
ｂ．判断
　上記▲１▼〜▲３▼の補正は、訂正明細書の第８頁第１４行〜第１９行「従って、白色光は…投写する。」及び第２−６図の記載に基づくもので、変調サブシステムが「それぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段」を備える構成に限定するものであり、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、訂正請求書の要旨を変更するものではない。
　上記▲４▼〜▲６▼の補正は、訂正明細書の第１１頁第１１行〜第２８行「本発明による投写表示装置の…減少させることができる。」及び第６図の記載に基づくもので、変調サブシステム内の合成手段の前に投写レンズの一部分が設けられた第６図の構成に限定したものであり、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、訂正請求書の要旨を変更するものではない。
　上記▲７▼の補正は、訂正請求書の訂正事項ｅで誤記の訂正を求めているので、訂正の理由として「誤記の訂正」を加えるもので、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであり、訂正請求書の要旨を変更するものではない。
ｃ．むすび
　以上のとおりであるから、上記▲１▼〜▲７▼の補正はいずれも特許法第１２０条の４第３項において準用する同法第１３１条第２項の規定に適合するので、当該補正を認める。
イ．訂正の内容
　特許権者が求めている訂正の内容は、以下のとおりである。
ａ．特許請求の範囲第１項の「変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブとを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が、各光バルブの位置における光源の像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有し、且つ前記第２光路の各々が、投写レンズサブシステムの位置における各光バルブの像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有すること」を、「変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブと、それぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段とを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が等しい光路長を有するとともに、前記第２光路の各々が等しい光路長を有すること」に訂正する。
ｂ．特許請求の範囲第１項に、「及び前記変調サブシステム内の合成手段の前に前記投写レンズサブシステムの投写レンズの一部分が設けられていること」を加入する。
ｃ．特許請求の範囲第１１項の「前記投写レンズサブシステムのレンズ部分を変調サブシステム内に挿入し、」を削除する。
ｄ．特許請求の範囲第１２項の「それぞれの液晶ディスプレイに対し２個の別々のレンズ部分を設けてあること」を「それぞれの液晶ディスプレイの前側及び後側に２つの視野レンズが設けられていること」に訂正する。
ｅ．特許請求の範囲第１８項の「前記表明サブシステム」を「前記照明サブシステム」に訂正する。
ウ．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記ａの訂正は、願書に最初に添付した明細書（以下、原明細書という）の特に第２−６図及び第１７頁第１６行〜第１８頁第４行の記載に基づいて、変調サブシステム（３０）がそれぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段（３８）を具える構成に限定するとともに、原明細書の第２図及び第１５頁第１２行〜第１９頁第６行、特に第１８頁第１６行〜第１９頁第６行の記載に基づいて、上位概念の記載「前記第１光路の各々が、各光バルブの位置における光源の像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有し、且つ前記第２光路の各々が、投写レンズサブシステムの位置における各光バルブの像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有すること」を下位概念の記載「前記第１光路の各々が等しい光路長を有するとともに、前記第２光路の各々が等しい光路長を有すること」に限定するものであり、特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　上記ｂの訂正は、原明細書の第６図及び第２４頁第７行〜第２５頁第１５行の記載に基づくものであり、変調サブシステム（３０）内の合成手段（３８）の前に投写レンズの一部分（４２、４３）が設けられた第６図の構成に限定したものであり、特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　上記ｃの訂正は請求項１に特定された構成「前記投写サブシステムのレンズ部分を変調サブシステム内に挿入し、」を請求項１１から削除するものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とする訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　上記ｄの訂正は、原明細書の第２図及び第１９頁第１４行〜第２０頁第９行の記載に基づくものであり、視野レンズは第２図に示されているようにそれぞれの液晶ディスプレイの前側及び後側に設けられている点を限定したものであり、特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　上記ｅの訂正は誤記の訂正であり、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
エ．独立特許要件の判断
（訂正明細書の発明）
　訂正明細書の発明の要旨は、その特許請求の範囲の第１〜２７項に記載されたとおりの「表示装置」及び「表示装置用照明装置」にあるものと認められるところ、その第１項に記載された発明（以下、「本件第１発明」という。）は次のとおりのものである。
「１．照明サブシステムと、変調サブシステムと、投写レンズサブシステムとを具え、変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブと、それぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段とを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が等しい光路長を有するとともに、前記第２光路の各々が等しい光路長を有すること、及び前記変調サブシステム内の合成手段の前に前記投写レンズサブシステムの投写レンズの一部分が設けられていることを特徴とする表示装置。」
（引用刊行物記載の発明）
　これに対して、当審が取消理由通知において示した刊行物１（特開昭６１−９９１１８号公報）には透過型ライトバルブを用いた投写型表示装置に関する発明が記載されており、第２頁左下欄〜第３頁右上欄および第３図には、「第１図は本発明によるフルカラー投射型表示装置の照明構造を示すものである。青光を反射するダイクロイックミラー（Ｂミラー）１と赤光を反射するダイクロイックミラー（Ｒミラー）２をクロス状に組み合わせ、入射光束の分離と合成を行っている。３は光束の方向を曲げるためのミラーである。４は赤、緑、青に対応した画像を形成する透過型ライトバルブである。ここではアクティブマトリクス（薄膜トランジスタマトリクス等）駆動による液晶パネルを用いた。…照明系としては、ケーラー照明、クリティカル照明などを採用することができる。５はコンデンサーレンズ、６は投射レンズ、７は光源、９はスクリーンである。次に作用を説明する。第１図に示すように光源７は白色光（例えばハロゲンランプ）を発し、コンデンサーレンズ５により集光される。ダイクロイックミラー１、２に入射した白色光８は、ダイクロイックミラーにより赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）光に分解される。分離された色光は、ミラー３によって方向を曲げられ、透過型ライトバルブ４に入射する。ライトバルブはスクリーン９に投射レンズ６によって結像する位置に置かれている。ライトバルブは各色光に対応した画像を形成する。…こうして透過型ライトバルブによって画像変調された色光は、再びダイクロイックミラー群に入射する。第１図に示すように可逆的に赤、緑、青光は合成され、投射レンズ６によってスクリーン９上に投射、結像する。ダイクロイックミラーは第１図以外の配置も用いることができる。第３図はその構成例である。この場合も第２図と同様、ライトバルブ４は各色共、投射レンズ６に対し光学的に等距離な結像位置になければならない。」と記載されている。
　同じく示した刊行物２（特開昭６１−１７７４４５号公報）には、液晶パネルを用いた液晶表示投写装置が記載され、第２頁左下欄および第１図には、「光学系４は各マトリクス液晶パネル１および同２の背部に配置された反射鏡つきの光源５および同６と、この各光源５および６とマトリクス液晶パネル１および同２問に配置されたコンデンサレンズ７および同８と、」と記載されている。
（対比・判断）
　本件第１発明と上記刊行物１，２に記載された発明とを比較すると、上記刊行物１，２のいずれにも本件第１発明の構成に欠くことができない事項である「変調サブシステム内の合成手段の前に前記投写レンズサブシステムの投写レンズの一部分が設けられている」点が記載されていない。そして、本件第１発明は上記点により、訂正明細書第１１頁第２７行〜第２９行「投写レンズを第６図に示すように変調サブシステム内の空間に入れることによりリアプロジェクション型のテレビジョンキャビネットの寸法を減少させることができる。」及び訂正明細書第１２頁第９行〜第１４行「この変形例には他の重要な利点がある。例えば、投写距離が短ければ、キャビネットの寸法を小さくでき、投写レンズの直径を小さくできる。また、変調サブシステム内のレンズ系或いはレンズ群は光のスペクトル全体ではなくその一部分のみに作用する為、レンズの色補正が容易とする。その理由はこれらレンズは小さな波長領域に対して色補正する必要があるだけである為である。また、色収差も簡単な光学ディスプレイで容易に補正しうる。」に記載の顕著な効果を奏するものである。
　したがって、本件第１発明は、上記刊行物１に記載された発明であるということはできず、また、上記刊行物１，２に記載のものから容易に発明をすることができたものともいうことはできない。
　また、訂正明細書により、訂正前の「各光バルブに位置における光源の像を同一の大きさにするようなビーム整形性能」が、「等しい光路長を有する」に訂正され、特許法第３６条第４項に適合するものとなった。
　したがって、本件第１発明は、特許出願の際独立して特許を受けることができるものである。
オ．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３において準用する第１２６条第２−４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議の申立てについて
ア．本件発明
　本件発明は、訂正明細書の特許請求の範囲第１項〜第２７項に記載された次のとおりのものである。
「１．照明サブシステムと、変調サブシステムと、投写レンズサブシステムとを具え、変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブと、それぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段とを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が等しい光路長を有するとともに、前記第２光路の各々が等しい光路長を有すること、及び前記変調サブシステム内の合成手段の前に前記投写レンズサブシステムの投写レンズの一部分が設けられていることを特徴とする表示装置。
２．前記変調サブシステム内に少なくとも３個の光バルブを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表示装置。
３．前記照明サブシステムは０．３〜１．５インチの範囲内の長さを有する細長い光源を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１または２項記載の表示装置。
４．前記細長い光源は最大で約１．０６インチの長さを有していることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の表示装置。
５．前記光源は細長いアーク灯であることを特徴とする特許請求の範囲第３または４項記載の表示装置。
６．前記変調サブシステム内の前記光バルブは３個の透過形液晶ディスプレイであり、これら液晶ディスプレイの第１のものは赤色光を変調し、第２のものは緑色光を変調し、第３のものは青色光を変調するようにしてあることを特徴とする特許請求の範囲第１〜５項の何れかに記載の表示装置。
７．前記変調サブシステムはそれぞれの光を前記３個の液晶ディスプレイのそれぞれに通過させると共にこれら光を前記投写サブシステムの前で再合成する一連のダイクロイックフィルタおよびミラーを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の表示装置。
８．前記液晶ディスプレイ、前記ダイクロイックフィルタおよび前記ミラーを入れ換えて前記照明サブシステムおよび前記投写サブシステムの入射および出射位置を変えてあることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の表示装置。
９．前記変調サブシステムの入射側のダイクロイックフィルタおよびミラーを前記変調サブシステムの出射側の前記ダイクロイックフィルタおよびミラーに平行に配置し、前記第１，第２および第３液晶ディスプレイを前記互いに平行なダイクロイックフィルタおよびミラーの行間に配置してあることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の表示装置。
１０．前記ダイクロイックフィルタおよびミラーを前記変調サブシステム内に光路に対しプルスター角に配置し、前記第１，第２および第３液晶ディスプレイを前記光路に対し垂直に配置してあることを特徴とする特許請求の範囲第７または８項記載の表示装置。
１１．前記レンズ部分が前記液晶ディスプレイのそれぞれに対し色補正されていることを特徴とする特許請求の範囲第７〜１０項の何れかに記載の表示装置。
１２．それぞれの液晶ディスプレイの前側及び後側に２つの視野レンズが設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の表示装置。
１３．前記変調サブシステム内に少なくとも１個の追加のダイクロイックフィルタを挿入し、このフィルタを回転可能にして前記液晶ディスプレイを通過した前記光の波長を変えることができるようにしてあることを特徴とする特許請求の範囲第７〜１２項の何れかに記載の表示装置。
１４．前記光バルブの各々は垂直位置から傾けてあることを特徴とする特許請求の範囲第１、２または６項記載の表示装置。
１５．前記光バルブの像の台形状歪みを除去するプリズムを設けてあることを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の表示装置。
１６．前記プリズムは前記光バルブに近接して位置し、前記プリズムは
　　Ｂ＝Ａ／（Ｎ−１）
　　ここで、Ａは前記光バルブの傾き角、
　　　　　　Ｎは前記プリズムの屈折率
で与えられる角度Ｂを有していることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の表示装置。
１７．前記プリズムは前記光バルブの像に近接して位置し、前記プリズムは
　　Ｂ＝Ａ／Ｍ（Ｎ−１）
　　ここで、Ａは前記光バルブの傾き角、
　　　　　　Ｎは前記プリズムの屈折率
　　　　　　Ｍは前記像の倍率
で与えられる角度Ｂを有していることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の表示装置。
１８．前記照明サブシステムはクリティカル照明、ケーラー照明またはクリティカル照明とケーラー照明との複合照明の何れか一つを与えるように構成してあることを特徴とする特許請求の範囲第１、２または６項記載の表示装置。
１９．前記照明サブシステムは光源と、前記変調サブシステムを通過しない光を集光する少なくとも１個の反射手段と、光を前記変調サブシステムに通過させるコンデンサレンズ系とを具え、前記少なくとも１個の反射手段が前記変調サブシステムを通過しない前記光を前記コンデンサレンズ系に再指向させるように構成してあることを特徴とする特許請求の範囲第１、２または６記載の表示装置。
２０．前記光源は内側および外側管器を有し、その外側管器内に反射光を前記光源に近接する少なくとも１個の像位置に指向させる平面鏡を具え、且つ前記反射手段が光を集光して前記光源または前記像位置の少なくとも１つに再指向させて前記コンデンサレンズ系に通す反射器を具えていることを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の表示装置。
２１．前記光源は前記コンデンサレンズ系を通る方向も含むすべての方向に放射状に光を出し、前記反射手段が前記コンデンサレンズ系を通過しない光を前記コンデンサレンズ系を通過する方向に再指向させるように設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の表示装置。
２２．前記光源は１個の管器のみを有し、この管器の内側または外側に反射光を前記光源に近接する少なくとも１個の像位置に指向させる平面鏡を具え、且つ前記反射手段が光を集光して前記光源または前記像位置の少なくとも１つに再指向させる反射器を具えていることを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の表示装置。
２３．前記照明サブシステムは少なくとも１個のハロゲン化金属ランプまたは少なくとも１個のキセノンアークランプを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１、２または６項記載の表示装置。
２４．前記照明サブシステムは並べて設けた少なくとも２個の細長いランプを具えていることを特徴とする特許請求の範囲第２３項記載の表示装置。
２５．前記照明サブシステムは並べて設けた少なくとも２個のアーク部を有する単一ランプを具えていることを特徴とする特許請求の範囲第２３項記載の表示装置。
２６．少なくとも２個のアーク部を有し、２方向に均一照明を与える単一ランプを具え、コンデンサレンズ系により前記照明を結像させると共に前記照明を増強するために反射手段を設けたことを特徴とする表示装置用照明装置。
２７．前記反射手段が前記２個のアーク部間の光を前記コンデンサレンズ系に指向させて前記コンデンサレンズ系がアーク像を２回結像するように構成してあることを特徴とする特許請求の範囲第２６項記載の表示装置用照明装置。」
イ．申立ての理由の概要
　特許異議申立人小山輝晃は、請求項１，２，６，７，９，１８，２３に係る発明は、甲第１号証刊行物（特開昭６１−９９１１８号公報）に記載された発明と同一であるから、特許法第２９条第１項第３号の規定により特許を受けることができないものであり、特許法第１１３条第１項第２号の規定により取り消されるべきものであり、請求項３，４，５，８，１９に係る発明は、甲第１号証刊行物及び甲第２号証刊行物（特開昭６１−１７７４４５号公報）に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものであり、特許法第１１３条第１項第２号の規定により取り消されるべきものである旨主張している。
ウ．判断
　上記２．エに記したように、特許請求の範囲の請求項１に記載された発明（本件第１発明）と上記甲第１，２号証刊行物に記載された発明とを比較すると、上記甲第１，２号証刊行物のいずれにも本件第１発明の構成に欠くことができない事項である「変調サブシステム内の合成手段の前に前記投写レンズサブシステムの投写レンズの一部分が設けられている」点が記載されていない。そして、本件第１発明は上記点により、訂正明細書第１１頁第２７行〜第２９行「投写レンズを第６図に示すように変調サブシステム内の空間に入れることによりリアプロジェクション型のテレビジョンキャビネットの寸法を減少させることができる。」及び訂正明細書第１２頁第９行〜第１４行「この変形例には他の重要な利点がある。例えば、投写距離が短ければ、キャビネットの寸法を小さくでき、投写レンズの直径を小さくできる。また、変調サブシステム内のレンズ系或いはレンズ群は光のスペクトル全体ではなくその一部分のみに作用する為、レンズの色補正が容易とする。その理由はこれらレンズは小さな波長領域に対して色補正する必要があるだけである為である。また、色収差も簡単な光学ディスプレイで容易に補正しうる。」に記載の顕著な効果を奏するものである。
　したがって、本件第１発明は、上記甲第１号証刊行物に記載された発明であるということはできず、また、上記甲第１，２号証刊行物に記載のものから容易に発明をすることができたものともいうことはできない。そして、その他の請求項（請求項２，６，７，９，１８，２３及び請求項３，４，５，８，１９）はいずれも請求項１を引用する請求項であるから、請求項１に係る発明が上記甲第１号証刊行物に記載された発明であるということはできず、また、上記甲第１，２号証刊行物に記載のものから容易に発明をすることができたものともいうことはできない以上、その他の請求項に係る発明も上記甲第１号証刊行物に記載された発明であるということはできず、また、上記甲第１，２号証刊行物に記載のものから容易に発明をすることができたものともいうことはできない。
エ．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件各請求項に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１１年１１月２日（１９９９．１１．２）
【訂正の要旨】
（３）訂正の要旨
　▲１▼訂正事項ａ：
　特許請求の範囲第１項の「変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブとを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が、各光バルブの位置における光源の像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有し、且つ前記第２光路の各々が、投写レンズサブシステムの位置における各光バルブの像を同一の大きさにするようなビーム整形性能を有すること」を、特許請求の範囲の減縮を目的として、「変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブと、それぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段とを具えるとともに、各サブビームに対し照明サブシステムから関連する光バルブまで延在する第１光路及び関連する光バルブから投写レンズサブシステムまで延在する第２光路を具えた表示装置において、前記第１光路の各々が等しい光路長を有するとともに、前記第２光路の各々が等しい光路長を有すること」に訂正する。
▲２▼訂正事項ｂ：
　特許請求の範囲第１項に、特許請求の範囲の減縮を目的として、「及び前記変調サブシステム内の合成手段の前に前記投写レンズサブシステムの投写レンズの一部分が設けられていること」を加入する。
▲３▼訂正事項ｃ：
　明りょうでない記載の釈明を目的として、特許請求の範囲第１１項の「前記投写レンズサブシステムのレンズ部分を変調サブシステム内に挿入し、」を削除する。
▲４▼訂正事項ｄ：
　特許請求の範囲第１２項の「それぞれの液晶ディスプレイに対し２個の別々のレンズ部分を設けてあること」を、特許請求の範囲の減縮を目的として、「それぞれの液晶ディスプレイの前側及び後側に２つの視野レンズが設けられていること」に訂正する。
▲５▼訂正事項ｅ：
　誤記の訂正を目的として、特許請求の範囲第１８項の「前記表明サブシステム」を「前記照明サブシステム」に訂正する。
（５４）【発明の名称】
表示装置
（５７）【特許請求の範囲】
　１．　照明サブシステムと、変調サブシステムと、投写レンズサブシステムとを具え、変調サブシステムが照明サブシステムからの照明ビームを少なくとも２つのサブビームに分割するビーム分割手段と、サブビームの数に等しい数の光バルブと
、それぞれの光バルブを通過したサブビームを１つのビームに合成する合成手段と
前記変調サブシステム内の合成手段の前に前記投写レンズサブシステムの投写レンズの一部分が設けられていること
２．　前記変調サブシステム内に少なくとも３個の光バルブを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表示装置。
３．　前記照明サブシステムは０．３〜１．５インチの範囲内の長さを有する細長い光源を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１または２項記載の表示装置。
４．　前記細長い光源は最大で約１．０６インチの長さを有していることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の表示装置。
５．　前記光源は細長いアーク灯であることを特徴とする特許請求の範囲第３または４項記載の表示装置。
６．　前記変調サブシステム内の前記光バルブは３個の透過形液晶ディスプレイであり、これら液晶ディスプレイの第１のものは赤色光を変調し、第２のものは緑色光を変調し、第３のものは青色光を変調するようにしてあることを特徴とする特許請求の範囲第１〜５項の何れかに記載の表示装置。
７．　前記変調サブシステムはそれぞれの光を前記３個の液晶ディスプレイのそれぞれに通過させると共にこれら光を前記投写サブシステムの前で再合成する一連のダイクロイックフィルタおよびミラーを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の表示装置。
８．　前記液晶ディスプレイ、前記ダイクロイックフィルタおよび前記ミラーを入れ換えて前記照明サブシステムおよび前記投写サブシステムの入射および出射位置を変えてあることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の表示装置。
９．　前記変調サブシステムの入射側のダイクロイックフィルタおよびミラーを前記変調サブシステムの出射側の前記ダイクロイックフィルタおよびミラーに平行に配置し、前記第１，第２および第３液晶ディスプレイを前記互いに平行なダイクロイックフィルタおよびミラーの行間に配置してあることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の表示装置。
１０．　前記ダイクロイックフィルタおよびミラーを前記変調サブシステム内に光路に対しブルスター角に配置し、前記第１，第２および第３液晶ディスプレイを前記光路に対し垂直に配置してあることを特徴とする特許請求の範囲第７または８項記載の表示装置。
１１．　前記レンズ部分が前記液晶ディスプレイのそれぞれに対し色補正されていることを特徴とする特許請求の範囲第７〜１０項の何れかに記載の表示装置。
１２．　それぞれの液晶ディスプレイの前側及び後側に２つの視野レンズが設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の表示装置。
１３．　前記変調サブシステム内に少なくとも１個の追加のダイクロイックフィルタを挿入し、このフィルタを回転可能にして前記液晶ディスプレイを通過した前記光の波長を変えることができるようにしてあることを特徴とする特許請求の範囲第７〜１２項の何れかに記載の表示装置。
１４．　前記光バルブの各々は垂直位置から傾けてあることを特徴とする特許請求の範囲第１、２または６項記載の表示装置。
１５．　前記光バルブの像の台形状歪みを除去するプリズムを設けてあることを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の表示装置。
１６．　前記プリズムは前記光バルブに近接して位置し、前記プリズムは
　　Ｂ＝Ａ／（Ｎ−１）
　　ここで、Ａは前記光バルブの傾き角、
　　　　　　Ｎは前記プリズムの屈折率
で与えられる角度Ｂを有していることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の表示装置。
１７．　前記プリズムは前記光バルブの像に近接して位置し、前記プリズムは
　　Ｂ＝Ａ／Ｍ（Ｎ−１）
　　ここで、Ａは前記光バルブの傾き角、
　　　　　　Ｎは前記プリズムの屈折率
　　　　　　Ｍは前記像の倍率
で与えられる角度Ｂを有していることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の表示装置。
１８．　前記
照明
１９．　前記照明サブシステムは光源と、前記変調サブシステムを通過しない光を集光する少なくとも１個の反射手段と、光を前記変調サブシステムに通過させるコンデンサレンズ系とを具え、前記少なくとも１個の反射手段が前記変調サブシステムを通過しない前記光を前記コンデンサレンズ系に再指向させるように構成してあることを特徴とする特許請求の範囲第１、２または６記載の表示装置。
２０．　前記光源は内側および外側管器を有し、その外側管器内に反射光を前記光源に近接する少なくとも１個の像位置に指向させる平面鏡を具え、且つ前記反射手段が光を集光して前記光源または前記像位置の少なくとも１つに再指向させて前記コンデンサレンズ系に通す反射器を具えていることを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の表示装置。
２１．　前記光源は前記コンデンサレンズ系を通る方向も含むすべての方向に放射状に光を出し、前記反射手段が前記コンデンサレンズ系を通過しない光を前記コンデンサレンズ系を通過する方向に再指向させるように設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の表示装置。
２２．　前記光源は１個の管器のみを有し、この管器の内側または外側に反射光を前記光源に近接する少なくとも１個の像位置に指向させる平面鏡を具え、且つ前記反射手段が光を集光して前記光源または前記像位置の少なくとも１つに再指向させる反射器を具えていることを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の表示装置。
２３．　前記照明サブシステムは少なくとも１個のハロゲン化金属ランプまたは少なくとも１個のキセノンアークランプを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１，２または６項記載の表示装置。
２４．　前記照明サブシステムは並べて設けた少なくとも２個の細長いランプを具えていることを特徴とする特許請求の範囲第２３項記載の表示装置。
２５．　前記照明サブシステムは並べて設けた少なくとも２個のアーク部を有する単一ランプを具えていることを特徴とする特許請求の範囲第２３項記載の表示装置。
２６．　少なくとも２個のアーク部を有し、２方向に均一照明を与える単一ランプを具え、コンデンサレンズ系により前記照明を結像させると共に前記照明を増強するために反射手段を設けたことを特徴とする表示装置用照明装置。
２７．　前記反射手段が前記２個のアーク部間の光を前記コンデンサレンズ系に指向させて前記コンデンサレンズ系がアーク像を２回結像するように構成してあることを特徴とする特許請求の範囲第２６項記載の表示装置用照明装置。
【発明の詳細な説明】
　本発明は高い効率および良好な演色性で動作する表示装置用の光学装置に関するものである。特に、可同調複屈折光バルブ（ＴＢＬＶ）等を含む液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなタイプの透過形光バルブ表示装置を例えば投射形ビデオおよびテレビジョンシステムに使用して表示を著しく改善する技術に関するものである。
　近年、液晶形ディスプレイ（ＬＣＤ）がテレビジョンシステム用に研究されている。テレビジョンレシーバに液晶を使用した例は米国特許第４５６２４７８号明細書に開示されている。この従来の装置は背面照明を用いて液晶ディスプレイを照明して像を暗所に表示することができるようにしている。この装置は小形であるが、（カラー背面照明パネルが示唆されているものの）白黒ＴＶ像の表示を意図したものである。
　投写形テレビジョンシステムに液晶を使用する例は「ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ」（１９８６年５月１２日）、第４７頁にセイコー　エプソン社により検討されている。斯かる従来の投写形テレビジョン装置は本願の第１図に例示してある。この装置では、タングステンハロゲンランプ１からの光を互いに交差させた一対のダイクロイックミラー２および近接のミラー３により種々に透過および反射させて３個の液晶ディスプレイ４，５および６に入射させている。これら３個のＬＣＤは３つのチャネルを変調してＴＶ画像の赤、緑および青部分を発生する。ダイクロイックミラー２は白色光源１を赤、青および緑のスペクトル部分に分割する。これら３つの色部分は次いでダイクロイックプリズム７により再び合成される。合成された光は投写レンズ８により投写スクリーン９に投写される。
　この従来の装置では、光源１は小サイズのタングステンランプであり、これは高い集光効率のために望ましい。しかし、斯かるランプは青スペクトル部分が乏しいため、低画質を生ずる。
　第１図に示すこの従来装置はコンデンサレンズ１０および反射器１１から成るコンデンサ装置も含んでいる。コンデンサレンズ１０は＋Ｘ方向に放射された光を最大の集光効率で集光するよう設計される。球面反射器１１は−Ｘ方向に放射された光を集光し、ランプの光をランプの後方に結像する。
　この従来装置の難点は、照明系が緑ＬＣＤを最適に照明するだけであるため光の損失が大きい点にある。赤および青ＬＣＤは緑ＬＣＤより光源から遠いため、これらＬＣＤはそれぞれの照明光によりそれらの面積より大面積で照明されることになり、光の損失を生ずる。更に、ダイクロイックプリズム７がその複雑さおよびサイズの点から高価なものとなる。
　本発明は、光学系を各光バルブが光源から同一の距離になると共に各光バルブが投写レンズ系まで同一の距離になるように構成することにより、特に投写形ビデオおよびテレビジョン装置に有用な表示装置の著しい改善を提供するにある。本発明の光学系によれば投写形ＴＶ装置のカラー効率および演色性が著しく改善される。
　本発明のこれらタイプの表示装置は２個以上の変調器（光バルブとも称す）を具える。斯かる変調器または光バルブは電圧または電流を適当なバスに供給することにより画素として変調し得る特性を有する。これら変調器を一方の側から光で照明し、投写レンズによりフロントまたはリア投写スクリーン、例えば白壁上に結像させると、表示を見ることができる。光バルブがグレースケール特性を有する場合、即ち透過率が印加信号のある関数に略々比例する場合には表示をグレースケールで再生することができる。ある表示装置はグラフィックまたはデータ表示に使用され、これら表示装置は透明状態と不透明状態との間で切換る特性を有するだけでよい。ある表示装置は時々更新さされるだけであり、速いスイッチング速度を有する必要はない。他の表示装置はＮＴＳＣテレビジョン伝送に使用されているようなビデオを表示するのに使用され、ビデオレートに等しいスイッチング速度を必要とする。表示像の解像度は、投写光学系が十分な特性を有し、種々の光路に対する変調器のそれぞれの像の重ね合わせが精密である場合には、変調器に使用する画素数により制限される。以下、本発明はこのような光バルブを用いて表示装置を得る場合の改善について述べる。
　明瞭のため、光バルブの２つの原理を簡単に説明する。これらの原理は「Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ」Ｖｏｌ．１２，Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　Ｓｏｎｓ発行、１９８０年、第３２４頁にレオ　レビが論じている。それによると、通常の状態では透明である負非点収差液晶は印加電圧により誘起された電流が供給されると不透明になる。電流により構造内に発生した乱流により結晶が強い散乱状態にある。この原理に基づく光バルブは光バルブセルの一部として偏光または偏光子を必要としない。斯かる光バルブは入射光を偏光する必要のないまたは偏光子を使用する必要のない変調器の実例である。透過形液晶ディスプレイと屡々称される他のタイプの液晶光バルブは偏光子と検光子を用いるか、偏光された照明光を用いる。このタイプの光バルブは、前記刊行物の第３２２頁にレビにより記載されているように、可同調複屈折を利用して光を変調する原理を用いるものである。画素の複屈折率は各画素に印加する電圧の大きさにより制御される。この後者のタイプの光バルブは近年大きなコントラスト比が実現されるようになってきたため大いに注目されるようになってきており、これら光バルブはビデオレートで動作し得ると共に入射光の波長にあまり影響されない。可同調複屈折を利用する光バルブを本願においてはＴＢＬＶ（Ｔｕｎａｂｌｅ　Ｂｉｒｅｆｒｉｇｅｎｃｅ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）と表わす。
　ＴＢＬＶの欠点は、照明光線が偏光子を通過するときに光の半分が自動的に失われる点にある。種々の液晶ＴＢＬＶが種々のメーカにより製造市販されており、入手し得る。本発明の目的のためには、照明光を偏光する場合には効率を高めた実施例を特別に設計する。これらの実施例は任意のタイプの透過形変調用光バルブに好適である。
　光バルブの選択はコスト、画素の数、画素のサイズ、コストラスト比、効率、信頼度、および信号およびパワーの要件を検討して決定する。別の重要な要素は信号を画素に供給するモードである。理想的には各画素は次の走査で更新されるまで特定の透過状態に設定されたままに維持する必要がある。これにより変調用光バルブを照明する光のエネルギーの有効な利用が達成される。アクティブマトリックス可同調複屈折液晶光バルブはこの特性を有すると共に他の点でも斯かる表示装置に有利である。
　本発明の重要な利点は透過形ＬＣＤ光バルブを含む種々のタイプの透過形光バルブに適用することができると共に、これら利点を光学系の種々の変更、照明系の種々の変更、光源および色分離技術の種種の変更および輝度を高める手段の種々の変更により更に高めることができる。これら種々の有利な構成は本発明の以下の説明から明らかとなる。
　図面につき本発明を説明する。
　本発明による表示装置を第２図に示す。この第２図においては、照明サブシステム２０と、変調サブシステム３０と、投写サブシステム４０とが組合さって光バルブ投写表示装置を形成している。照明サブシステムは光源を構成するランプ２１と、この光源の光をコールドミラー２３に入射させるコンデンサレンズ系２２とを具え、このコールドミラー２３は可視光を反射し赤外線を透過するものであり、反射した光を照明サブシステム中のサブステージコンデンサ２４に通す。ランプ２１から生じる光は投写する光量を増大させる為に反射器２５から反射せしめることができる。
　投写サブシステム４０は投写レンズ系４１を有する。このようなレンズ系には後に説明するように光を投写しうる複数組のレンズを設けることができきる。
　変調サブシステム３０は照明サブシステム２０のサブステージコンデンサ２４から光を受ける。この光は緑および青反射用のダイクロイックフィルタ３１に入射され、このフィルタが緑および青の光を他の緑反射用のダイクロイックフィルタ３２に向けて反射するとともに赤の光を透過して前面ミラー３３に向ける。この前面ミラー３３により反射された光は照明側視野レンズ３４、赤チャネル液晶ディスプレイ３５、投写側視野レンズ３６および緑反射用のダイクロイックフィルタ３７を通って、赤および緑反射用のダイクロイックフィルタ３８に至り、このダイクロイックフィルタ３８で投写サブシステム４０に向けて反射される。
　フィルタ３１から反射された青および緑の光は緑反射用のダイクロイックフィルタ３２に至る。緑の光はこのフィルタ３２で反射され、照明側視野レンズ３４′、緑チャネル液晶ディスプレイ３５′および投写側視野レンズ３６′を通ってフィルタ３７で反射される。光の緑成分は光の赤成分と一緒に赤および緑反射用のダイクロイックフィルタ３８に至る。フィルタ３２を通過する青の光は照明側の視野レンズ３４″、青チャネル液晶ディスプレイ３５″および投写側視野レンズ３６″を経て前面ミラー３９に向けられる。この前面ミラー３９で反射された光の青成分は赤および緑反射フィルタ３８を通り投写サブシステム４０に至る。従って実際に３つの成分（赤、緑および青）のすべての光が投写サブシステム４０により投写スクリーンに投写される。
　従って、白色光は色分解フィルタ３１および３２により３つのカラーチャネル（赤、緑および青）に分解される。各チャネル中にはアドレスしうる光バルブ、例えば液晶ディスプレイ３５，３５′および３５″が配置され、これにより３色の光ビームを電気的なテレビジョン信号で変調する。カラーフィルタ３７および３８は３つのカラーチャネルを１つのビームに合成し、このビームを投写スクリーンに投写する。投写レンズサブシステム４０は３つの液晶ディスプレイにより形成される像を拡大して投写スクリーン上に投写する。このような光学系の構成はフロントプロジェクションシステムおよびリアプロジェクションシステムのいずれにとっても適している。
　従って、いかなる種類のディスプレイ装置に対しても用いうる変調サブシステムが得られる。カラーは電気的なグラフィックディスプレイや、その他のディスプレイ装置や、ビデオおよびテレビジョンシステムに用いるように変調することもできる。
　本発明による投写表示装置の重要な点は、照明サブシステム２０における光源２１から生じる光が光バルブの各々に対し等しい光路長を有し、光バルブから投写サブシステム４０までの光路長も互いに等しいということである。このように本発明により光バルブまでの入射光の距離が等しくなり、光バルブから投写サブシステムまでの出射光の距離が等しくなることにより集光効率を最大にする。この構造により投写表示装置の赤、緑および青の像が、３つのカラー像の各々に対して最適な照明状態で投写スクリーン上に収束投写される。
　本発明のこの投写表示装置によれば、従来の第１図のダイクロイックプリズム７が省略されるという他の利点が得られる。従来のこのようなダイクロイックプリズムは複雑で大型である為に高価となる。本発明の光学系に平坦なダイクロイックフィルタ３１，３２，３７および３８を用いることにより、従来のこの高価性が排除される。
　各液晶ディスプレイの照明側のそれぞれの視野レンズ３４，３４′，３４″は液晶ディスプレイの各々を通過する光量を最大にする。液晶ディスプレイは平行光線で照射した場合に最大のコントラストを有する為、液晶ディスプレイの照明側における視野レンズ３４，３４′および３４″はそれぞれのビームを平行化するように構成する。従って、これらレンズの焦点距離は照明サブシステム２０の射出瞳からこれらレンズまでの距離に選択することができる。液晶ディスプレイの照明側における視野レンズ３６，３６′および３６″は、光を投写レンズ系４１の中心に向けることにより投写サブシステム４０の集光効率を最大にする。視野レンズ３６，３６′および３６″により導入さ肌るおそれがある収差は投写サブシステムを適切に設計することにより補正しうる。
　例えば価格を減少せしめる為に簡単な光路を望む場合には、視野レンズの幾つか或いはすべてを省略することができる。しかし、このようにすると投写照度が減少する。従って、視野レンズを用いる実施例は本発明の一層適した実施例となる。
　本発明による投写テレビジョンシステムの光透過性の光学素子には反射防止膜を被着して光透過効率を高めることもできる。このような反射防止膜は空気との界面を有する光学素子に対し設けるのが特に適している。
　本発明の多くの変形例や他の実施例の中では、３つのカラーチャネルの位置を変えるように光学系のレイアウトを変更しうる。例えば、青および緑を反射するダイクロイックフィルタ３１を赤および緑を反射するダイクロイックフィルタに変えることにより（この場合ミラー３３が青の光を反射し、ダイクロイックフィルタ３７が青の光を透過し緑の光を反射する）、赤のカラーチャネルと青のカラーチャネルとを入れ換えることができる。またこの場合、ミラー３９は赤の光を反射し、ダイクロイックフィルタ３２および３８は赤の光を透過する。緑のカラーチャネルを変調サブシステムの中央から移す場合には、第１６ａ図および第１６ｂ図にそれぞれ示すような高域通過フィルタおよび低域通過フィルタではなく、第１６ｃ図に示すような帯域通過フィルタを必要すとる。
　本発明による投写表示装置の他の例を第３図に示す。この場合照明サブシステム２０および投写サブシステム４０の入射および出射位置を交換することができる。例えば、照明サブシステムを位置２０′にすると、光は左側から変調サブシステムに入射する。この場合、変調サブシステムの入射側に赤反射用のダイクロイックフィルタ３１′を位置させる。投写サブシステム４０は位置４０′にして光バルブが右側に結像されるようにすることができる。この場合、青反射用のダイクロイックフィルタ３８′が３つの液晶ディスプレイによって形成された像を投写サブシステム４０′に供給する。
　第２図の装置の更に他の変形例を第４図に示す。この場合、２列のフィルタ３１，３２および３７，３８間の空間を、光路長を等しく維持したまま任意に拡張することができる。この第４図の構成は表示装置のコンパクト性の少ない実施例である。追加の空間には光バルブの両側でより肉厚のレンズを収容したり、或いはこの追加の空間を単に光バルブを調整する為の空所としたりすることができる。
　表示装置の他の構成では、種々の素子の反射角を、ミラー３３および３９の入射光に対する反射光の角度が９０°とならないように設計する。すなわち、第５図に示すような配置にしてダイクロイックフィルタ３１″，３２″，３７″および３８″の後面からの不所望な反射を最小にする。この表示装置は、入射角および反射角がブルースター角となるように構成されている。ブルースター角では、Ｓ偏光は反射損失を受けない。この表示装置は平行四辺形に傾斜構造となっており、照明サブシステム２０がブルースター角でダイクロイックフィルタ３１″に光を与える。種々のダイクロイックフィルタおよびミラー３３″および３９″からの反射もブルースター角となる。光バルブすなわち液晶ディスプレイ３５，３５′および３５″は光の進行方向に対し垂直に配置する。
　ＴＢＬＶを用いた変調サブシステムのこれらの種々の変形例では代表的に、光バルブの両側にそれぞれ偏光子および検光子として偏光板を直接被着することができる。例えば第２２〜２４図に示すような、直線偏光をもたらす照明機構を用いる場合には、液晶ディスプレイの照明側における偏光子を省略しうる。また、各液晶ディスプレイの反対側における第２の偏光子、すなわち検光子は、光ビームを再合成するダイクロイックフィルタ３８或いは３８′後に配置した１つの偏光子と置き換えることもできる。このような１つの偏光子を３つの液晶ディスプレイの各々の前の偏光子と一緒に用いることもできる。偏光板を何等かの理由で交換する場合には、光の偏光状態を適切なモードに維持するように注意する必要がある。
　本発明による投写表示装置の他の実施例を第６図に示す。この場合、投写サブシステムの素子を変調サブシステム内に組込みうる。この構成では、投写サブシステム４０のレンズ素子４２および４３をそれぞれフィルタ３７および３８間、ミラー３９およびフィルタ３８間で変調サブシステム内の位置に導入することができる。
　投写レンズが３色の組合せ後で投写サブシステム内に配置された第２図の表示装置においては、投写サブシステムの投写距離（投写レンズの最終面からスクリーンまでの距離）が長くなったり、その設計が複雑になったりする。このような複雑なレンズ設計では、中間像を形成したり、或いは逆望遠形の設計にしたりしうる。代表的には、バックフォーカルレングス（ｂｆｌ）を約１０インチ（２５．４ｃｍ）とすることができ、投写サブシステムの倍率を約１２倍とする。複雑でも単純なレンズ系の場合、倍率はほぼ投写距離或いは像距離をｂｆｌ或いは物体距離で割った値に等しい為、投写距離は約１２０インチ（３０４．８ｃｍ）である。この第２図の方法はフロントプロジェクションシステムに適した解決策であるも、リアプロジェクションシステムにはそれ程適していない。その理由は長い投写距離を折曲げても第１０図に示すようなコンパクトなキャビネット内には入れられない為である。
　従って、投写レンズを第６図に示すように変調サブシステム内の空間に入れることによりリアプロジェクション型のテレビジョンキャビネットの寸法を減少させることができる。この構成で、投写レンズ系全体が簡単となり、この投写レンズ系全体を変調サブシステム中のレンズ素子４２および４３の空間中に入れたとすると、投写距離は１２０インチ（３０４．８ｃｍ）から６０インチ（１５２．４ｃｍ）に減少する。その理由は、ｂｆｌが１０インチ（２５．４ｃｍ）から５インチ（１２．７ｃｍ）に減少する為である。
　投写サブシステムが複雑なレンズ系である、すなわち逆望遠レンズ系或いは少なくとも１つの中間像を形成するレンズ系を有する場合には、このレンズ系の第１レンズ群を第６図の変調サブシステムのレンズ素子４２および４３の空間内に配置しうる。
　この変形例には他の重要な利点がある。例えば、投写距離が短ければ、キャビネットの寸法を小さくでき、投写レンズの直径を小さくできる。また、変調サブシステム内のレンズ系或いはレンズ群は光のスペクトル全体ではなくその一部分のみに作用する為、レンズの色補正が容易とする。その理由はこれらレンズは小さな波長領域に対して色補正する必要があるだけである為である。また色収差も簡単な光学ディスプレイで容易に補正しうる。
　表示装置の寸法を減少させる他の例では、ダイクロイックフィルタ３１および３２間の空間や、フィルタ３１およびミラー３３間の空間を照明サブシステム２０に用いることができる。例えば、サブステージコンデンサレンズ２４をこれら領域にそれぞれ入れた３つのレンズと置き換えることができる。これらの変形例が光バルブ投写表示装置に対する光学系の寸法を減少させる本発明のすべての変形例である。
　上述した例に対する他の変形例では、傾斜させた光バルブすなわち液晶ディスプレイを用いる。このような素子はしばしば垂直に入射する光よりも垂直でなく入射する光をより有効に透過する。したがって、液晶ディスプレイを例えば入射光に対して傾けるのが望ましい。傾斜角Ａは第７図に示すように液晶ディスプレイの光透過度を最大にするように選択する。
　このようにすると、液晶ディスプレイ５０の投写像がこの液晶ディスプレイの傾きに応じた台形歪みを有するという欠点がある。また像はスクリーン５２の一次元方向でデフォーカスされ、画像中の１つの幅狭な直線領域のみが合焦状態となるだけである。
　この問題に対する解決策は第８図に示すように液晶ディスプレイ５０、すなわち光バルブの直後にプリズム５１を配置することである。このプリズムの角度Ｂは、投写レンズ（投写サブシステム）４０の側から見て液晶ディスプレイがもはや傾いて見えないように選択する。小角の近似式を用いると、プリズム５１の屈折率をＮ、液晶ディスプレイの傾斜角をＡとすると、必要とするプリズムの角度Ｂは、
　　　Ｂ＝Ａ／（Ｎ−１）　…（１）
で与えられる。
　上記の式・から計算したプリズムの角度Ｂを用いることによって、スクリーン５２における液晶ディスプレイの像に台形歪みが無くなり、この層は全画像領域に亘り正確に合焦状態となる。
　第９図は上述した例の他の例を示し、本例ではプリズム５１を投写サブシステム４０内の、傾斜液晶ディスプレイ５０の中間像５３に隣接させて配置し
（ただし１つの中間像が存在する場合）、光ビームの投写像を合焦状態とする。
必要とするプリズムの角度Ｂは液晶ディスプレイの中間像の倍率Ｍと液晶ディスプレイの傾斜角Ａとに依存する。一次近似では、必要とするプリズムの角度Ｂは
　　　Ｂ＝Ａ／Ｍ（Ｎ−１）　…（２）
で与えられる。
　第１０図は投写スクリーン５２の中心が、視聴者６０によって決まるビューインダスペースの中心よりも低くなり、光が視聴者に向けられるように仰角６１が導入されるようにした代表的な投写ビデオシステムを示す。このような仰角６１を得るにはミラー５２を傾ける。スクリーン上の像には台形歪みが与えられるおそれがあるも傾斜液晶ディスプレイに対して用いたようなプリズムを用いてこのようないかなる台形歪みをも無くすようにすることができる。
　同様に、航空機に用いうるようなスクリーンに天井から投写する場合の下方投写角を補償するのにもプリズムを用いうる。この場合の台形歪みを補償するのにもプリズムを用いうる。
　例えば第２図に示す照明サブシステムにおいては、数種類の一般的な照明方法を用いうる。最も一般的な２種類の照明方法はクリティカル照明およびケーラー照明である。これらの方法はもともと顕微鏡に用いられるものであるが、他の多くの分野にも用いられている。これらは光バルブを用いた本発明による表示装置にも有効である。これらを、液晶ディスプレイを有する投写型テレビジョンシステムに用いる場合を以下に説明する。
　第１１図はクリティカル照明によって照明される光バルブ、すなわち液晶ディスプレイ３５を示す。この例では、光源２１を液晶ディスプレイ３５上に直接結像させる倍率は光源の像が液晶ディスプレイ３５を覆うように選択する。輝度を最大にする為に、コンデンサレンズ２２は約０．６５のような大きな開口数を有するように選択する。
　第１２図はケーラー照明により照射された液晶ディスプレイ３５を示す。この照明法ではサブステージ集光レンズ２４を用いて液晶ディスプレイ３５の面に集光レンズ２２の入射瞳の像を形成する。この場合の利点は、光源２１の輝度およびカラー不均一性が液晶ディスプレイ３５の面に表われないことである。
　照明のこれら２つの技術には夫々利点および欠点がある。本発明による構成の金属ハロゲン型のアークランプに対してはケーラー照明を用いるのが特に有利である。その他の型のランプに対してはクリティカル照明を選択するかまたはクリティカル照明とケーラー照明との中間のハイブリッド型の照明を用いるのが好適である。これらクリティカル照明、ケーラー照明およびハイブリッド　クリティカル／ケーラー照明の構成は第１３図に示すように液晶ディスプレイ３５の位置を調整することにより得られる。
　即ち、クリティカル照明は第１３図において、液晶ディスプレイ３５をサブステージ集光レンズ２４の近くに位置させること（距離ｄ＝０）により得られる。また、ケーラー照明は、液晶ディスプレイ３５をサブステージ集光レンズ２４の結像点に位置させること（距離ｄ＝ｕ）により得られる。更にハイブリッド　クリティカル／ケーラー照明は、液晶ディスプレイ３５を上記両位置の中間に位置させること（０＜ｄ＜ｕ）により得られる。これがため、これら３種類の照明は、（１）ｄ＝ｕ、ケーラー照明、（２）ｄ＝０、クリティカル照明および（３）０＜ｄ＜ｕ、ハイブリッド　クリティカル／ケーラー照明に分類することができる。
　クリティカル照明の場合には液晶ディスプレイ３５はサブステージ集光レンズ２４の面に位置する。この集光レンズ２４はシステムに光学パワーを導入しないため、システムから除去することができる。かようにして第１１図に示すようにクリティカル照明を最も有効に行うように配列することができる。
　ケーラー照明では第１２図の集光レンズ２２の瞳を液晶ディスプレイ３５に結像する。入射瞳の各点は光源２１の全ての点から光を受けるため、光源のカラーまたは輝度変化は液晶ディスプレイの照明の均一性に悪影響は与えない。金属ハロゲンランプはその光源区域のカラーおよび輝度変化が十分であるため、使用する照明の最も好適な型はケーラー照明である。
　アナモフィック投写系を選択し得るも、通常変調器は投写像の幅および高さの所望の輪郭と同一輪郭の幅および高さのアクティブ区域を有する。光バルブシステムの大きさは第２図に示す変調サブシステム３０の大きさによって著しく左右される。変調サブシステムをできるだけ簡潔にするためにはミラー３３および３９並びにカラーフィルタ３１，３２，３７および３８は液晶ディスプレイの面に投写された区域が液晶ディスプレイのアクティブ区域とほぼ同一となるように選定することができる。同様の理由で、集光レンズ２４，３４，３６，３４′，３６′，３４″および３６″の直径が液晶ディスプレイのアクティブ区域の対角線とほぼ同一となるように選定する。液晶ディスプレイのアクティブ区域は例えば寸法が２．２５×３インチとなるように形成することができる。従って上記レンズの直径はほぼ３．７５インチとする。ミラーおよびカラーフィルタを第２図に示すように４５度傾斜させる場合にはその寸法は少なくとも３．２×３インチとする。図示の素子よりも大きな素子を用いてシステムを再設計して光を更に捕集し得るも、システムを簡潔とする点からは不所望である。
　集光レンズ２２は大きな開口数（代表的には０．６５）を有し、かつランプ２１を収容するに十分な長さの後方作動距離を有するように選定する。レンズ２２の直径をレンズ２４の直径よりも大きくなるように選定することもできる。しかし、第２図に示すようにこの直径を捕集された光の量に著しい悪影響を及ぼすことなく、小さくなるように選定することができる。レンズ２２を小直径とすることによる利点は所定の開口数に対して焦点距離を短くすることができ、その結果、システムを一層コンパクトにすることができる。
　レンズおよびミラーの寸法の制約のほかに、光学系は光源２１からできるだけ多量に光を捕集するように設計する必要がある。このシステムを用いることにより光源の像がレンズ２４の瞳に入る際効率が最大となる。金属ハロゲンランプのアークが長く且つ幅狭で、しかも液晶ディスプレイのアスペクト比が４：３であるため、サブシステムの光効率を最適にすると共に光源２１の幅方向の倍率を大きくするためには照明サブシステムに円筒形レンズを用いる必要がある。２個のランプを並置して用いる場合（第２５図参照）または２つのアークをランプ内で並列に用いる場合（第２６図参照）、或いは変形ランプ構体を用いる場合（第１９図および２０図参照）のように光源が左程細長形状でない場合にはかかるシリンドリカルレンズを用いる必要はない。
　集光レンズ２２の機能は光源２１からできるだけ多量に光を捕集することである。この目的を達成するためには大きな開口数を有する集光レンズ２２を選定し、従って光源を拡大し集光レンズ２４の瞳に入射し得るようにする。倍率を大きくして光源がレンズ２２に近接し得るようにするため、レンズ２２の開口の角度サブテンスが光源２１に対して大きくなり、従ってレンズが放出光の高い部分を捕集するようになる。光源の面積が小さい場合にはレンズ２２の高倍率を用いることができる。従って光源の大きさを小さくする必要があり、その結果光源の大きさが光源選択時に重要となる。
　金属ハロゲンアーク光源は長いアークを用いる際寿命が極めて長い（代表的には１０，０００時間）が、アークが長いと、光捕集効率が悪くなる。金属ハロゲンアークランプにおける他の問題点は長い予熱時間（代表的には５分）を必要とすることである。この問題を解決するためには、アークランプと交換し得るかまたはアークランプの予熱時間中使用し得る可動ミラー等によって選択し得る第２のランプを設ける必要がある。かかるランプとしては予熱時間が極めて短い（代表的には数ｍＳ）タングステンフィラメントランプを選定するのが好適である。かかるタングステンフィラメントランプまたは任意のフィラメント型のランプは、金属ハロゲンランプが予熱されまるで変調サブシステムを照明する位置に摺入させることができる。このフィラメントランプはこの位置から摺出することができ、或いはまた、金属ハロゲンランプが十分に予熱された時点でこの金属ハロゲンランプとフィラメントランプとの位置を交換することもできる。
　キセノンアークランプを代替光源として用いる場合にはアークの大きさが小さい（１┝程度）ため楕円集光器７０（第１４図参照）を用いることができる。かかる構成とすることにより集光効率を高くすることができる。第１４図の楕円集光器７０は第１２図に示す集光レンズ２２と同様の機能を呈するものであるとみなすことができる。キセノン光源をケーラー照明に対して調整すると楕円集光器７０の光分布が液晶ディスプレイ３５に結像されるようになる。しかし、キセノンアークランプからの光出力の方向依存性のため、楕円集光器７０の光分布が不均一となり従って液晶ディスプレイの光分布も不均一となる。この場合液晶ディスプレイ３５は中心部よりも縁部の輝度が一層高くなる。これは投写テレビジョンには不所望であり、従ってキセノンアークランプを楕円集光器と共に用いる場合にはケーラー照明は不適切である。
　第１４図に示す光学系をクリティカル照明に対し調整する場合にはアークが液晶ディスプレイ３５に直接結像されるようになる。キセノイアークランプは色の均一性が良好であるため液晶の色の均一性も良好となる。しかしキセノンランプのアークの輝度変化により中心部−縁部の輝度変化が生じるようになる。投写ビデオまたはテレビジョンに対しては、液晶ディスプレイまたは光バルブの縁部輝度が中心部の輝度の約３０％以下にならない限りかかる輝度変化は許容することができる。第１４図に示すように楕円集光器の焦点が液晶ディスプレイに位置しないため楕円集光の光分布の均一性はケーラー照明の場合よりも問題はない。
　キセノンアークランプを用いる場合にはアークが長期および短期の位置不安定性を呈し、これによりアークが一時的に変動するようになる。従ってクリティカル照明は投写テレビジョンに対しては完全に満足とはならない。照明光の最も好適なものはハキイブリッドクリティカル／ケーラー照明である。
　ハイブリッドクリティカル／ケーラー照明はケーラー照明およびクリティカル照明の双方の利点を有すると共にこれら照明の欠点をも有する。しかし、これら利点および欠点は平衡関係にある。ケーラー照明が部分的に存在することにより液晶ディスプレイの位置的変化および輝度変化の影響を減少し、クリティカル照明が部分的に存在することにより楕円集光器７０の瞳の不均一な輝度分布の影響を減少することができる。これら種々の異なるアーティファクトの相対的な重みに依存し、第１４図の距離ｄを好適な平衡が得られるように変化させることによりハイブリッドクリティカル／ケーラー照明を調整することかできる。
　光源の種類および色分離を選定する目的は、像の輝度を最大にすると共に演色性を良好とすることにある。
　本発明投写表示装置に用いる光源を２５０Ｗの金属ハロゲンランプとする場合には、寿命を長く
（少なくとも１０，０００時間）し、且つ色温度を高く（５６００Ｋ程度）することができる。第１５図は代表的なな２５０Ｗの金属ハロゲンランプの測定したスペクトル分布を示す。図面から明らかなように５３０ｎｍの個所に放出スパイクが存在するが、スペクトルは可視領域で略々平坦である。この２５０Ｗの金属ハロゲンランプのアークの長さはほぼ１インチである。
　本発明に用いる光は例えば第２図に示すように原色、即ち赤、緑および青のような３つのカラーチャネルに分割する。従って光の可視波長の全部を用いることができる。この色分離は２個のダイクロイック色分離フィルタ３１および３２によって行う。第１６図は第２図に示すように４５度傾斜させた場合のかかるフィルタの透過機能を示す。フィルタ３１は緑色および青色光を反射すると共に赤色光を液晶ディスプレイの赤色チャネルに通過させると共にこれを第１６ａ図に透過対波長のグラフで示す。また、フィルタ３２は青色光を液晶ディスプレイの青色チャネルに通過させると共に緑色光を液晶ディスプレイの緑色チャネルに反射する。これらの特性を第１６ｂ図に示す。
　表示装置をビデオまたはテレビジョンディスプレイに用いる必要がある場合には適宜な基準の３色特性をぼぼ整合するようにカットオフ波長選択する必要がある。例えばＮＴＳＣ色度座標（ＣＩＥ　１９３１）を第１７図に示すと共にこれを以下に示す。
　　青色：ｘ＝０．１４　ｙ＝０．０８
　　緑色：ｘ＝０．２１　ｙ＝０．７１
　　赤色：ｘ＝０，６７　ｙ＝０．３３
　フィルタ３１のカットオフ波長を５８０ｎｍ（第１６ａ図）とすると共にフィルタ３２のカットオフ波長を５０５ｎｍ（第１６ｂ図）とする場合には３つのチャネルの色度座標は次に示すようになる。
　　青色：ｘ＝０．１３６　ｙ＝０．０７１
　　緑色：ｘ＝０．２６４　ｙ＝０．７０３
　　赤色：ｘ＝０．６４４　ｙ＝０．３５６
　また、スペクトルが広く、かつ寿命が長い本発明に用いられる金属ハロゲンランプは長い予熱期間を有し、この期間中に放出光の色および輝度が変化するようになる。更に、キセノアークランプのような他の型のランプまたはタングステンフィラメント光源を光学系に導入して主金属ハロゲンランプの予熱期間中これを作動させることもできる。これらの光源は寿命が短かいにもかかわらず、主金属ハロゲン光源が予熱されるまでかかる光源を照明サブシステムに一時的に追加導入することができる。主金属ハロゲンランプの予熱期間は１〜５分程度である。主金属ハロゲンランプを予熱した後追加の２次光源を照明サブシステムから遮断するかまたは取外す。
　或いはまた本発明表示装置には一層複雑なダイクロイックフィルタを用い、即ち追加のフィルタを導入して色度座標をＮＴＳＣ基準に一層整合させることかできる。この場合には光の全部を用いることなく、輝度が或る程度低くても良好な色を得ることができる。かかる追加のフィルタは例えば第２図のミラー３３および３９の代わりに用いる。
　更にランプのスペクトルを同調させてランプ内のガス混合物を変化させることにより色度座標をＮＴＳＣ基準に一層整合させるようにする。
　第１８図は追加のフィルタを変調サブシステムに挿入した他の例を示す。これら追加のフィルタ７１および７２を回転させてダイクロイックフィルタ３１および３２のカットオフ波長を一層長い波長または短い波長にずらせるようにする。光源２１のスペクトルはその寿命を変化させるため、これら追加のフィルタ７１および７２によって３つの色チャネルの色度座標全体を有効に制御することができる。この場合にはダイクロイックフィルタ３１および３２の配向および設計を固定してこれらフィルタを色度座標の変化に使用し得なくなるようにする。これら追加のフィルタ７１および７２は元のダイクロイックフィルタ３１および３２に夫々ほぼ等しくする。例えばフィルタ７１を回転させてカットオフ波長を一層長い波長にずらせることができ、これにより色度座標を一層濃い赤色に向かって移行させることができる。或いはまた、フィルタ７２を回転させてカットオフ波長を一層短い波長に向かってずらせることができ、これにより青色チャネルの色度座標を一層濃い青色に向かって移行させることができる。
　上述したように本発明によれば照明サブシステムに関し像の輝度を増大するために用いる種々の技術を提供することができる。かかる技術は互いに独立してまたは適当に組合せて用いることができる。これら技術は投写テレビジョンに用いる本発明による光バルブを採用する表示装置に使用することができる。輝度を増大するかかる配置は照明を行う任意の表示装置に用いられる。
　第１の技術は従来の技術を単に変更することである。従ってランプまたは光源が光学的に密接していれば反射器２５からの光はランプを通過せず従って集光レンズ２２により捕集され得ない。光学的に密接しているランプに対しては反射器２５を僅かだけ傾斜させてランプの像をランプに近接させるようにする。かようにして集光レンズ２２によりランプからの光および反射器により反射されたランプの像を捕集する。
　本発明によれば１次元でなく、２次元で光を捕集することにより光源からの集光効率を増大する幾つかの技術を提供する。第１９図は金属ハロゲン光源２１の内側容器８０および外側容器８９間に２個の平面ミラー８４および８５を設けた変形ランプ／集光レンズ構体を用いる集光系の一例を示す。３個の彎曲反射器８１，８２および８３をランプの外側にこれを囲むように配置する。かかる配列によって±Ｘ方向だけでなく、±Ｘおよび±Ｙ方向に放出された光を捕集することにより光学系の集光効率を増大させることができる。
　反射器８１によって光を−Ｘ方向に反射し、ランプが光学的に密接している場合には反射器８１によりランプに近接してランプの像を形成する。反射器８２および８３によって＋Ｙ方向および−Ｙ方向の光を集光する。これら反射器を傾斜させてこれら反射器により光源２１の像を点８６の個所に形成する。平面ミラー８４および８５により光を再配向して反射器８２および８３により形成された光源２１の実像が点８７および８８の個所に夫々形成されるようにする。集光レンズ２２によって光源２１からの光と、点８７および８８の個所に形成された光源の像からの光とを捕集する。
　このシステムによれば、ほぼ正方形状の光源を有効に形成することができる。この正方形の各辺は第２０図に示すようにアークの長さにほぼ等しくする。第２０図において光源２１のアークは像８７および８８の間に位置している。一方の像は平面ミラー８４および反射器８３により形成すると共に他方の像は平面ミラー８５および反射器８２により形成する。正方形の輪郭は変調サブシステム内に投写して形成する。
　第１９図の平面ミラー８４および８５は水晶またはサファイヤから造り、光源に対し耐熱性とすることができる。これらミラーの反射面をダイクロイックフィルタまたは金属化層とする。彎曲反射器８１，８２および８３は赤外線をシステムから排除するコールドミラーとする。この彎曲面は非球面、球面、楕円面、放物面またはその局部面とすることができる。
　上述した技術では金属ハロゲン光源を用いたが同様の原理を任意の形のランプまたは光源に適用することができる。光源を１つの容器のみを有する形のもの、例えばタングステンフィラメントランプとする場合には平面ミラーは容器の内側または外側の何れに置くこともできる。何れの場合にも本発明は集光レンズを用いてできるだけ多量の集光を行うと共に光源の有効面積をできるだけ小さくすることにある。
　第２１ａ図は±Ｘ及±Ｙ方向の光を集光すべく設計した他の集光系を示し、この集光系のコンデンサレンズ２２はランプから放出される−Ｘ方向の光を集光する。レンズ９５及びミラー９４は−Ｙ方向に放出される光を視野レンズ９３の中心部を経る平面Ｅに結像させる。この視野レンズは集光系の集光効率を最大にする。ミラー９２及びレンズ９１は斯かる像面Ｅを光源２１と、内器８０と、外器８９とを含むランプ構体に結像させ、像面Ｅからの光は、その光を集光するコンデンサレンズ２２を通過する。反射器９０は＋Ｙ方向に放出される光をランプ構体（２１，８０，８９）を経て逆方向へと結像させるため、この反射光は−Ｙ方向に放出される光と同じ光路を辿ることができる。＋Ｘ方向に通過する光はレンズ９１及びミラー９２によって平面Ｅに結像される。平面Ｅにおける像はミラー９４及びレンズ９５によってランプ構体に戻される。この像の光は反射器９０によって逆方向に反射されるため、この光は最初に−Ｙ方向に放出された光と同じ光路を辿る。
　第２１ａ図の集光系は第２１ｂ図に示すように偏光することもでき、この例の場合に光源２１の４つの方面からの光を集光することによって照明サブシステムの集光効率を向上させる。この例の集光系では、第２１ａ図のレンズ９５及びミラー９４の代りに彎曲反射器１０１を、第２１ａ図のレンズ９１及びミラー９２の代りに彎曲反射器１０２を用いる。これらの反射器１０１及び１０２は光源２１の像を視野レンズ９３の中心を通る平面Ｅに集束させるのに仕える。反射器１０１及び１０２の形状は非球面状とし、かっこれら反射器をＸ及びＹ軸線に対してそれぞれ２２．５。傾斜させて、反射時に光を４５。曲げるようにする。視野レンズ９３は像面Ｅから出る光をその光の進む方向に応じて各反射器１０１及び１０２に向ける。
　この第２１ｂ図の集光系を要約するに、光は光源２１からあらゆる方向に放出されるため、−Ｘ方向に進む光は直接コンデンサレンズ２２を通過する。＋Ｙ方向に放出される光は反射器９０により反射され、光源を通って反射器１０１にて反射器１０２へと反射され、再度光源を−Ｘ方向に進んでコンデンサレンズ２２を通過する。最初に−Ｙ方向に進む光も斯かる後者の光路（反射器１０１から反射器１０２を経てコンデンサレンズ２２を通過する光路）を辿る。最初に＋Ｘ方向に出る光は反射器１０２によって反射器１０１へと反射され、ついで反射器９０へと反射され、この反射器９０はその光を反射系を経て逆の光路に戻し、光源２１を経てコンデンサレンズ２２へと−Ｘ方向に戻す。このように、４方面のすべてに放出される光は光源から−Ｘ方向に出るように向きが変えられる。
　集光系のさらに他の例を第２１ｃ図に示しており、この例では平面Ｅに中間像を形成しない。その代わり、反射器１０１及び１０２の形状をＹ軸線及びＸ軸線に対してそれぞれ４５°の方向に沿う軸線を有する放物状又は非球面状とし、かつ光源２１をそれら反射器の焦点に位置させる。光源からの光は反射器１０１と１０２との間ではほぼ平行ビームで通過し、かついずれか一方の反射器によって他方の反射器の焦点に集束される。この例では中間像を形成しないため、視野レンズは用いない。
　第２１ａ，２１ｂ及び２１ｃ図における反射器のいずれかのもの、またはこれら反射器のすべてはフレネル反射器とすることができる。
　表面の有効照明、例えば偏光による変調が所望される場合には第４の技法が有効である。例えば、ねじりネマティック液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を使用する場合には、光を偏光させる必要がある。第２２図から明らかなように、光源２１がハロゲン化金属ランプの如き偏光をランダムに放出する場合には、線形偏光子をＬＣＤと一緒に用いる際に、光源２１からの光の５０％が最初は使用されない。第２２図は、使用されない偏光を有効な偏光状態に変換する技法を示したものである。
　光源２１からのランダムな偏光は１／４波長板１１０を通過する。光は１／４波長板を通過する前にランダムに偏光されるため、この光は１／４波長板を通過後もランダムに偏光されたままとなる。偏光ビームスプリッタ１１１は斯かる光を２つの直交偏光ビームに分け、所望な偏光は変調サブシステムのＬＣＤに反射され、直交偏光状態にある他方の偏光はビームスプリッタ１１１を経てミラー１１２へと進む。このミラー１１２は直交偏光ビームをビームスプリッタ１１１および１／４波長板１１０を経て逆方向に反射する。１／４波長板は偏光が円形に偏光されるように光源に向ける。反射器２５からの反射時に円形偏光はその回転方向を（例えば反射時に左側の円偏光が右側の円偏光となるように）換える。１／４波長板を再び通過した後に、ビームは所望方位の直線偏光に変換される。ビームスプリッタ１１１は、この方位の偏光をＬＣＤ変調サブシステムに反射する。
　従って、最初は５０％の光が不所望な偏光状態にあるも、１／４波長板１１０を第２２図に示すような構成で用いることにより、すべての光は所望な偏光状態に変換され、これらの光は変調サブシステムにおけるＬＣＤにて用いられる。
　光源２１は一般に広いスペクトル帯域幅を有する拡張光源とするため、１／４波長板１１０および偏光ビームスプリッタ１１１は波長および角度には不感応とする必要がある。
　第２３および２４図は集光される偏光の効率を高めるのに使用し得るさらに他の２つの変形例を示したものである。これらはいずれも±Ｘ方向および±Ｙ方向の光を集光し、しかも不所望な偏光状態を所望の偏光状態に変換するものである。第２３および２４図の集光系は第２１ａ〜２１ｃ図の集光系に類似するものであるが、これら第２３および２４図の例では偏光を用いる。
　従って、例えば第２３図の例では±Ｘ方向および±Ｙ方向を含む全方向に放出する光源２１からの光を示す。＋Ｘ方向に進む光は反射器１２０から光源２１を経て逆に反射される。この反射光は最初に−Ｘ方向に放出される光と等価的なものとなる。従って、この光はコンデンサレンズ１２２を通過して、コールドミラー１２４から１／４波長板１２５を経て反射される。ついでこの反射光は偏光ビームスプリッタ１２８に入射し、かつ所望な偏光が変調サブシステムを経て通過する。変調サブシステムを通過しない直交偏光は偏光ビームスプリッタ１２８によって１／４波長板１２６を経てコールドミラー１２９上に反射され、このコールドミラーはその光をコンデンサレンズ１２３を経て光源２１を介して反射器
１２１へと反射する。ついでこの光は光路系を逆に反射し、偏光ビームスプリッタ１２８に戻る。この際、１／４波長板１２６を２度通過した光の偏光状態が変わり、その光はビームスプリッタ１２８を通過して反射器１２７にて反射される。ついで所望に偏光された光は偏光ビームスプリッタ１２８によって変調サブシステムヘと反射され、また反射器１２７からの直交偏光の光は偏光ビームスプリッタ１２８を通過し、反射器１２１への行程を繰返して、偏光ビームスプリッタ１２８に戻る。この際、１／４波長板１２６を２度通過した光は、その光が偏光ビームスプリッタ１２８によって反射され、かつ１／４波長板１２５、コールドミラー１２４、コンデンサレンズ１２２、光源２１を経て反射器１２０に入るように偏光される。反射器１２０からの光は偏光ビームスプリッタ１２８へとその光路を引返す。この際、１／４波長板をさらに２度通過した光は偏光ビームスプリッタ１２８を経て外方へと進む。
　最初に±Ｙ方向に放出される光は、−Ｙ方向に放出されて反射器１２１から光源２１を経て反射され、元々＋Ｙ方向に放出される光と等価的な光となる光を伴う。この光はコンデンサレンズ１２３を通過し、コールドミラー１２９から１／４波長板１２６を経て反射され、ビームスプリッタ１２８に達する。このビームスプリッタ１２８に達する光の内の半分の光は、この偏光ビームスプリッタ１２８により反射されて光学系を経て反射器１２０に入り、ついで偏光ビームスプリッタ１２８へと逆方向に戻るように偏光される。１／４波長板１２５を２度通過したこの光は、偏光ビームスプリッタ１２８を経て照明サブシステムに入るべく偏光される。上記光の他の半分はビームスプリッタ１２８を経て反射器１２７に入る。この光の偏光状態、位置および方向は、元々±Ｘ方向に放出される光の部分と同じとなる。従って、この光が辿る光路は前述したようになる。
　最終的には、光が吸収されたり、または口径食されることのない光源２１によって±Ｘおよび±Ｙ方向に放出されるすべての光は結局同じ直線偏光状態でほぼ同じ方向で照明サブシステムから外方へと反射されることになる。
　第２４図は全方向に光を放出する非偏光光源からほぼ同じ方向に進む光を直線偏光させる照明サブシステムのさらに他の例を示す。この例では、光源２１から４つのコンデンサレンズ１３０，１３１，１３２，１３３を経て外方へ進む光を利用する。最初にコンデンサレンズ１３１を経て放出される光はミラー
１３６により偏光ビームスプリッタ１４１へと反射される。この反射光の半分は直線偏光されて、偏光ビームスプリッタ１４１により照明サブシステムから外方へと反射される。上記反射光の他の半分は偏光ビームスプリッタ１４１を経てミラー１３７に進む偏光を受け、この光はミラー１３７により反射され、コンデンサレンズ１３３、光源２１、コンデンサレンズ１３０を経てミラー１３４により反射される。この光は視野レンズ１３９と９０°だけ偏光面を回転させる（液晶の如き）偏光回転素子１３８と、視野レンズ１４０とを経てミラー１３５に反射され、コンデンサレンズ１３２によって光源２１へと戻される。この光源２１に戻る光は元々光源２１からコンデンサレンズ１３１を経て進む光と等価的なものとなるが、元々光源２１からコンデンサレンズ１３１へと進む光は偏光ビームスプリッタ１４１により予め偏光され、このようにしてすべての光は照明サブシステムから外方へと反射される。
　最初に光源２１からコンデンサレンズ１３２を経て放出される光は、ミラー１３５，１３４および１３７によって偏光ビームスプリッタ１４１に達する。この光の一部は反射器１４２の方へと反射され、他の部分は反射器１３６へと通過する。反射器１４２によって反射される光が、偏光ビームスプリッタを経て照明サブシステムから外方に出る偏光状態にある場合には、その光はそのまま進むが、反射器１４２によって反射される光が偏光ビームスプリッタ１４１によって反射器１３７の方へと反射される場合には、その光はコンデンサレンズ１３３、光源２１、コンデンサレンズ１３０を経て反射器１３４の方へと反射される。反射器１３４からの光は視野レンズ１３９、偏光回転素子１３８を通過し、この回転素子にて偏光面が９０°だけ回転されて、視野レンズ１４０を経て反射器１３５に進み、この反射器１３５にて反射された光はコンデンサレンズ１３２、光源２１、コンデンサレン１３１を経て適当な偏光を伴って反射器１３６へと反射され、ついで偏光ビームスプリッタ１４１によって外方へと反射される。偏光ビームスプリッタ１４１によって反射器１３６へと進む光はコンデンサレンズ１３１、光源２１、コンデンサレンズ１３２を経て反射器１３５へと反射され、この反射器１３５にて反射される光は視野レンズ１４０、偏光面を９０°回転させる偏光回転素子１３８および視野レンズ１３９を経て反射器１３４へと反射される。この反射器１３４からの光はコンデンサレンズ１３０、光源２１、コンデンサレンズ１３３を通過し、反射器１３７により偏光ビームスプリッタ１４１へと反射され、ここで光は反射器１４２に向け反射され、この反射器１４２にて再び偏光ビームスプリッタ１４１を経て照明サブシステムから外方へと反射される。
　他のコンデンサレンズ１３０または１３３のいずれかを経て最初に放出される光は、上述した光路とほぼ同様な光路を辿って最終的には適当な直線偏光状態で照明サブシステムから外方へと進む。
　本発明の斯かるシステムでの輝度を向上させる最後の技法は、第２５図に示した２つのランプまたは第２６図に示した２つの能動領域を有する単一ランプの如き、２個の接近して離間させた光源を用いる方法である。このようにすればシステムの輝度は有効に倍増する。液晶表示ディスプレイ用の理想的なランプの光源領域は小さくする。その理由は、ＬＣＤは平行光線によって照射された場合に最大のコントラストを呈し、しかも集光効率を最大とし得るからである。２５０ワットのハロゲン化金属ランプのアーク長は１．０６インチ程度であり、また４００ワットのハロゲン化金属ランプのアーク長は約１．８９インチ程度である。４００ワットのランプは２５０ワットのランプよりも多量の光を放出するが、長いアークからの光を集光して、それを平行にするのが困難なためにシステムの効率は低くなる。
　第２５図の例では互いに接近させた２個の２５０ワットのランプを用いるこの場合には有効光源領域の寸法は約１．０６インチよりも長くはならないが・システムの輝度は２倍となる。第２５図の各ランプ１５０および１５１はそれぞれ能動領域１５２および１５３を有しており、これらの能動領域によってランプのアーク長が決まる。
　第２６図に示す単一アークランプ１６０は、そのランプ内に含まれる２つの能動領域１６１と１６２とを有している。各能動領域の長さを制御して集光効率を最大とすることができる。
【図面の簡単な説明】
　第１図は従来の液晶投写形ＴＶ装置の構成図、
　第２図は本発明液晶投写形表示装置の一例の構成図、
　第３図は本発明表示装置の照明サブシステムおよび投写レンズサブシステムの他の構成例の構成図、
　第４図は本発明の光学系内の視野レンズおよび光バルブのための広い空間を用いることができる他の構成例の構成図、
　第５図は本発明の光学系内のダイクロイックフィルタの後面からの不所望な反射を最小にした他の構成例の構成図、
　第６図は本発明による投写レンズサブシステムの他の構成例の構成図、
　第７図は傾斜配置バルブを用いる本発明表示装置の光学系の他の例の構成図、
　第８図は第７図の例の変形例の構成図、
　第９図は第７図の他の変形例の構成図、
　第１０図は本発明を用いた代表的な投写形表示装置の線図、
　第１１図は本発明のクリティカル照明システムの構成図、
　第１２図は本発明によるケーラー照明システムの構成図、
　第１３図は本発明に使用するハイブリッドクリティカル／ケーラー照明システムの構成図、
　第１４図は本発明による反射式集光系を有する照明システムの変形例の構成図、
　第１５図はハロゲン金属ランプに対し本発明により測定された光スペクトル分布を示す図、
　第１６ａ，１６ｂおよび１６ｃ図は本発明に従って光を赤、青および緑チャネルに分割するのに使用する種々のフィルタの透過特性を示す図、
　第１７図はＣＩＥ色度図と赤、緑および青チャネルを有する座標系を有する本発明表示のＮＴＳＣ標準系との比較を示す図、
　第１８図は追加のカラーフィルタを用いて赤、緑および青チャネルに対する色度座標を変更した本発明の他の例の構成図、
　第１９図は本発明による照明サブシステムの変形例の構成図、
　第２０図は第１９図の変形例の集光レンズからみた実効光源を示す図、
　第２１ａ，２１ｂおよび２１ｃ図は本発明による照明サブシステムの種々の構成例の構成図、
　第２２図は光源からの全ての偏光を利用するようにした本発明照明サブシステムの一例の構成図、
　第２３図は全ての偏光を利用して光源からの光を集光するようにした照明サブシステムの他の例の構成図、
　第２４図は全ての偏光を利用して集光するようにした照明サブシステムの更に他の例の構成図、
　第２５図は本発明による照明サブシステム内の２個の光源の配置を示す図、
　第２６図は本発明による光源の他の構成例を示す図である。
２０…照明サブシステム　２１…ランプ（光源）
２２…コンデンサレンズ系
２３…コールドミラー
２４…サブステージコンデンサ
２５…反射器　　　　　　３０…変調サブシステム
３１，３２，３７，３８…ダイクロイックフイルタ
３３，３９…前面ミラー
３４，３４′，３４″…照明側視野レンズ
３５，３５′，３５″，５０…液晶ディスプレイ
３６，３６′，３６″…投写側視野レンズ
４０…投写サブシステム
４１…投写レンズ系　　　５１…プリズム
５２…スクリーン　　　　５３…中間像
７０…楕円集光器　　　　７１，７２…追加フイルタ
８０…内側容器　　　　　８１，８２，８３…″彎曲反射器
８４，８５…平面ミラー　８９…外器
９０…反射器　　　　　　９１…レンズ
９２…ミラー　　　　　　９３…視野レンズ
９４…ミラー　　　　　　９５…レンズ
１０１，１０２…彎曲反射器　１１０…１／４波長板
１１１…偏光ビームスプリッタ
１１２…ミラー　　　　　１２０…反射器
１２２，１２３…コンデンサレンズ
１２４…コールドミラー　１２５，１２６…１／４波長板　１２７…反射器
１２８…偏光ビームスプリッタ
１２９…コールドミラー
１３０，１３１，１３２，１３３…コンデンサレンズ
１３４，１３５，１３６，１３７…ミラー
１３８…偏光回転素子　　１３９…視野レンズ
１４１…偏光ビームスプリッタ
１４２…反射器　　　　　１５０，１５１，１６０…ランプ
１５２，１５３，１６１，１６２…能動領域