(57)【要約】【構成】インテグレータを構成する第１レンズ板３０１と第２レンズ板３０２は、それぞれマトリックス状に配置された矩形レンズで構成される。第１レンズ板３０１を構成する矩形レンズは、液晶パネル１０９に相似形状で、各矩形レンズのレンズ光軸３０３は、横方向にシフトしている。従って、第２レンズ板３０２上に形成される光源像１０５は、横方向のみ圧縮されて緊密な配置となる。また第２レンズ板３０２を構成する矩形レンズはほぼ正方形となり、それぞれの矩形レンズのレンズ光軸３０３は、第１レンズ板３０１における矩形レンズの像を液晶パネル１０９上に重畳結像させるようにシフトしている。【効果】２次光源のサイズを最小にすることができ、この照明装置を用いた投写型表示装置では、色分離系のサイズが小さくなり、また投写レンズの設計が容易になる。【選択図】　　　　図３
2004078189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置と前記照明装置からの光束を変調して光学像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネル上に形成された光学像をスクリーン上に拡大表示する投写光学系とを備える投写型表示装置において、前記照明装置は光源ランプからの放射光束をリフレクタで一方向に反射し、出射光を２枚のレンズ板で均一化する照明装置であって、前記液晶パネルの前記照明装置側に平行化レンズを配置して前記照明装置からの発散光束を平行化し、前記液晶パネルと前記平行化レンズとの間にマイクロレンズアレイを装着し、前記マイクロレンズアレイに含まれる各マイクロレンズによって、前記照明装置の光束出射部の像を前記液晶パネルの画素上に形成することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
前記照明装置が、
光源ランプと、前記光源ランプからの放射光束を一方向に反射するリフレクタと、前記リフレクタから反射される光束の中心軸に垂直に配置された２枚のレンズ板とを備え、前記２枚のレンズ板のうち前記リフレクタ側に配置された第１レンズ板が複数の矩形レンズを緊密に配置した構成であり、前記第１レンズ板から一定距離離して配置された第２レンズ板が複数のレンズを緊密に配置した構成であり、前記第１レンズ板に含まれる前記矩形レンズの配列と前記第２レンズ板に含まれる前記レンズの配列を同じにし、前記第１レンズ板全体の縦横比と前記第２レンズ板全体の縦横比が異なるように構成することにより、前記光束の中心軸に垂直な矩形の照明対象を均一に照明することを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイが、６角形状のマイクロレンズで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、矩形の対象を均一に照明する照明装置と、液晶パネルの映像をスクリーン上に拡大表示する投写型表示装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
矩形の対象を均一に照明する方法として、２枚のレンズ板で構成されるインテグレータを用いる方法がある。インテグレータは、複数のレンズを緊密に並べた構成のレンズ板、いわゆるフライアイレンズを２枚平行に配置した構成であり、一方のレンズ板に照射される不均一な光束を複数に分割し、各光束を照明対象上に重畳結像させるというものである。
【０００３】
インテグレータを用いた照明系を、投写型表示装置の一つである液晶プロジェクターに応用する場合の基本構成を図１に示す。光源ランプ１０１からの放射光はリフレクタ１０２で反射され、ほぼ平行な光束となって出射する。第１レンズ板１０３は複数の矩形レンズをマトリックス状に配列した構成であり、各矩形レンズは第２レンズ板１０４内の対応する矩形レンズの中心に光源ランプ１０１の発光部の像を形成する。そして、第１レンズ板１０３の各矩形レンズの像が第２レンズ板１０４と補助レンズ１０６の働きによって、液晶パネル１０９の表示部に重畳結像される。ここでは第１のレンズ板１０３と第２のレンズ板１０４は同じ構成のものが用いられ、各矩形レンズの焦点距離は、両者間の距離に等しい。また、補助レンズ１０６の焦点距離は補助レンズ１０６と液晶パネル１０９間の距離に等しい。平行化レンズ１０８は、インテグレータからの発散光束を平行化し、液晶パネル１０９面全体に垂直な光束を入射させるもので、映像のコントラスト比を表示面全体で均一にするために必要である。集光レンズ１１０は、液晶パネル１０９を透過した光束を投写レンズ１１２の入射瞳に集光させるものであり、入射瞳にはインテグレータの第２レンズ板１０４の像が形成される。液晶パネルを３枚用いてカラー映像を投写表示する３板方式の液晶プロジェクターでは、照明光束を３原色光に分離するために、インテグレータと液晶パネル１０９の間に色分離系１０７が配置され、また３枚の液晶パネルを出射した光束を一つに合成するために、液晶パネル１０９と投写レンズ１１２の間に色合成系１１１が配置される。液晶プロジェクターにインテグレータを用いる具体的な方法は、特開平３−１１１８０６号公報に詳しく述べられている。
【０００４】
将来が有望なメディアとして高精細テレビがあるが、この高精細テレビの表示は９：１６のアスペクト比であり、ＮＴＳＣのテレビジョンのアスペクト比である３：４に比べるとかなり横長になっている。高精細テレビ用の液晶プロジェクターでは、インテグレータの２枚のレンズ板に含まれる矩形レンズの縦横比は、液晶パネルの表示部のアスペクト比と同じ９：１６になっている。この場合のインテグレータの構成例を図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す。第１レンズ板１０３は、縦横比９：１６の１５個の矩形レンズ２０２をマトリックス状に配列した構成であり、レンズ板全体は、図１におけるリフレクタ１０２にほぼ内接するような大きさである。第２レンズ板１０４は、第１レンズ板１０３と全く同じ構成であり、各矩形レンズの中心には、光源ランプ１０１の発光部の像である光源像１０５が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、縦横比が９：１６の矩形レンズを用いたインテグレータでは、第２レンズ板上にできる各光源像１０５の間に、光源像のないブランク領域２０４が存在し、第２レンズ板が必要以上に大きくなっている。第２レンズ板が大きい照明装置を液晶プロジェクターに用いると、色分離系や色合成系の角度依存性による色むらが発生したり、投写レンズを必要以上に大きくする必要があるなど問題点があった。また、色分離系のサイズが大きくなるという問題点があった。
【０００６】
さらに、液晶パネルの光束入射側にマイクロレンズアレイを配置して液晶パネルの実効開口率を向上させようとする場合には、第２レンズ板１０４の光源像１０５の配列と液晶パネルの画素配列が一致しないため、マイクロレンズアレイを使用できないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的とするところは、インテグレータを用いた照明装置において、第２レンズ板のサイズを可能な限り小さくした照明装置を提供することである。また、この照明装置を投写型表示装置に使用することにより、光路設計や投写レンズの設計が容易でサイズが小さく、しかも明るく高品位な映像表示が可能な投写型表示装置を実現することである。また、さらに液晶パネルの実効開口率を向上させるマイクロレンズアレイを使用できる構成とすることによって、さらに明るく光利用効率の高い投写型表示装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の照明装置は、光源ランプと、前記光源ランプからの放射光束を一方向に反射するリフレクタと、前記リフレクタから反射される光束の中心軸に垂直に配置された２枚のレンズ板とを備え、前記２枚のレンズ板のうち前記リフレクタ側に配置された第１レンズ板が複数の矩形レンズを緊密に配置した構成であり、前記第１レンズ板から一定距離離して配置された第２レンズ板が複数のレンズを緊密に配置した構成であり、前記光束の中心軸に垂直な矩形の照明対象を均一に照明する照明装置において、前記第１レンズ板に含まれる前記矩形レンズの配列と前記第２レンズ板に含まれる前記レンズの配列を同じにし、前記第１レンズ板全体の縦横比と前記第２レンズ板全体の縦横比が異なるように構成したことを特徴とする。
【０００９】
前記第１レンズ板全体の縦横比をほぼ１：２とし、前記第２レンズ板全体の縦横比をほぼ１：１としたことを特徴とする。
【００１０】
前記リフレクタと前記第１レンズ板との間に、偏光ビームスプリッタと、１／２波長板を含んで構成される偏光変換系とを配置したことを特徴とする。
【００１１】
前記光源ランプと前記リフレクタで構成される光源装置を２系列備え、それぞれの出射光束を前記第１レンズ板に並列に照射したことを特徴とする。
【００１２】
前記第１レンズ板に含まれる前記矩形レンズの縦横比を９：１６とし、前記第２レンズ板に含まれる前記レンズをほぼ正方形としたことを特徴とする。
【００１３】
前記第１レンズ板に含まれる前記矩形レンズの縦横比を９：１６とし、前記第２レンズ板に含まれる前記レンズをほぼ正６角形としたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の投写型表示装置は、照明装置と前記照明装置からの光束を変調して光学像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネル上に形成された光学像をスクリーン上に拡大表示する投写光学系とを備える投写型表示装置において、前記照明装置は請求項１に記載の照明装置であって、前記液晶パネルの近傍にレンズを配置して、前記照明装置の光束出射部の像を前記投写光学系の入射瞳内に形成することを特徴とする。
【００１５】
照明装置と前記照明装置からの光束を変調して光学像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネル上に形成された光学像をスクリーン上に拡大表示する投写光学系とを備える投写型表示装置において、前記照明装置は光源ランプからの放射光束をリフレクタで一方向に反射し、出射光を２枚のレンズ板で均一化する照明装置であって、前記液晶パネルの前記照明装置側に平行化レンズを配置して前記照明装置からの発散光束を平行化し、前記液晶パネルと前記平行化レンズとの間にマイクロレンズアレイを装着し、前記マイクロレンズアレイに含まれる各マイクロレンズによって、前記照明装置の光束出射部の像を前記液晶パネルの画素上に形成することを特徴とする。
【００１６】
前記照明装置が、光源ランプと、前記光源ランプからの放射光束を一方向に反射するリフレクタと、前記リフレクタから反射される光束の中心軸に垂直に配置された２枚のレンズ板とを備え、前記２枚のレンズ板のうち前記リフレクタ側に配置された第１レンズ板が複数の矩形レンズを緊密に配置した構成であり、前記第１レンズ板から一定距離離して配置された第２レンズ板が複数のレンズを緊密に配置した構成であり、前記第１レンズ板に含まれる前記矩形レンズの配列と前記第２レンズ板に含まれる前記レンズの配列を同じにし、前記第１レンズ板全体の縦横比と前記第２レンズ板全体の縦横比が異なるように構成することにより、前記光束の中心軸に垂直な矩形の照明対象を均一に照明することを特徴とする。
【００１７】
前記マイクロレンズアレイが、６角形状のマイクロレンズで構成されることを特徴とする。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明による照明装置及び投写型表示装置について、図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
本発明の照明装置の基本的な構成例を図３に示す。光源ランプ１０１は、ハロゲンランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプなど点に近い光源で、発光部から放射される光束は、反射鏡１０２に反射され平行に近い光束となる。インテグレータの第１レンズ板３０１は、照明対象の形状に相似である矩形レンズをマトリックス状に並べた構成であり、ここでは１６：９のアスペクト比をもつ液晶パネル１０９を照明する場合として示されているため、矩形レンズの縦横比も９：１６となっている。また、第１レンズ板３０１全体の形状は、円形形状であるリフレクタ１０２に内接する正方形に近い形状となっている。一方第２レンズ板３０２は、正方形のレンズを第１レンズ板３０１における矩形レンズと同じ配列で並べた構成となっており、第２レンズ板３０２全体では縦のサイズが第１レンズ板３０１と同じで、横のサイズは第１レンズの約２分の１になっている。第２レンズ板における各正方形レンズの中心部には光源像１０５が形成され、図２（Ｂ）で見られたようなブランク領域は存在しない。このように、第２レンズ板３０２における光源像１０５を緊密に配列させるために、第１レンズ板３０１における矩形レンズのレンズ光軸３０３は、矩形中心３０４からわずかにシフトさせている。つまり、３列あるうちの左側の列では、中心の列の方向にレンズ光軸３０３をシフトさせ、右側の列においても中心の列の方向にレンズ光軸３０３をシフトさせている。従って、第２レンズ板３０２における光源像１０５は横方向のみ圧縮される。
【００２０】
このように、第２レンズ板のサイズが小さくなることは、投写型表示装置の光学系において利点がある。図３に示されるように、第２レンズ板３０２から出射する白色光束は、次に光束を３原色光に分離するための色分離系１０７に入射する。色分離系１０７は、ダイクロイックミラーによって構成されており、その色分離特性は角度依存性を持っているので、見かけの光源が小さい方が入射光束の角度のばらつきが小さくなり、色分離特性がよくなる傾向にある。また、色分離系１０７のサイズは、第２レンズ板３０２のサイズが小さくなるほど小さくつくることができる。さらに投写型表示装置では、第２レンズ板３０２の像が図１における投写レンズ１１２の入射瞳の中に形成されるので、第２レンズ板３０２のサイズが小さいと、投写レンズのサイズも小さくつくることができる。あるいは、投写レンズに入射する光束が、投写レンズの有効径の周辺部をあまり通過しないので投写画像の解像度が向上する。
【００２１】
図４は、本発明による照明装置の構成例を示す図である。投写型表示装置に用いる照明装置では、装置全体を薄型にするために、上下をカットしたリフレクタを用いる場合があり、そのような場合に本発明を適用した構成が示されている。リフレクタ１０２は上下がカットされているため、出射する光束の断面は、楕円に近い形状となっている。従って第１レンズ板４０１は、図に示されるように横長の配列となる。先に示された方法と同じように、第１レンズ板４０１に含まれる矩形レンズのレンズ光軸を、矩形中心からシフトさせる方法を用いれば、第２レンズ板４０２内に形成される光源像１０５を緊密に配列することができ、先の例と同じように、第２レンズ板４０２に含まれる矩形レンズは正方形に近い形状とすることができる。本例でも、第２レンズ板４０２の横幅ｅは、第１レンズ板４０１の横幅ｄよりもかなり小さくなり、第２レンズ板４０２全体の形状が正方形に近くなる。投写型表示装置に用いる投写レンズの入射瞳は、一般に円形であるので、第２レンズ板４０２の形状が第１レンズ板４０１のような横長でなく、円形に近くなることは、投写レンズの設計を容易にするとともに光束の利用効率が向上する。
【００２２】
次に、光源ランプを２個用いた場合における本発明の照明装置の構成例を図５に示す。光源ランプ１０１とリフレクタ１０２で構成される光源装置は、２個が並列に配置され、光束の出射部にはインテグレータの第１レンズ板５０１が光束の断面をほぼ覆うように配置される。従って、第１レンズ板５０１は縦と横の比が１：２に近い。これに対し、第２レンズ板５０２は、横方向のみ圧縮され、第２レンズ板５０２の横幅ｇは、第１レンズ板５０１の横幅ｆの約２分の１程度とされる。第１レンズ板５０１に含まれる矩形レンズ５０１の縦横比は、やはり９：１６であるので、第２レンズ板５０２は正方形に近い形状となり、また一つ一つの矩形レンズは、正方形となっているので光源像が第２レンズ板５０２全体に均一に配置される。投写型表示装置では、２次光源である第２レンズ板５０２の像が投写レンズの入射瞳に形成され、入射瞳は円形であるので正方形の２次光源との整合性がよい。投写型表示装置において光源装置を２個使用することは、明るさを余り必要としない場合にどちらか一方のランプを消灯することを可能とするので、省エネルギーのために有利な方法である。また、液晶パネル１０９が入射光束を散乱度合で制御するＰＤＬＣ素子を用いている場合は、どちらか一方のランプを消灯して、コントラスト比を２倍にすることができるというメリットがある。なお第１レンズ板５０１は、図５に示されるように、２つのレンズ板をやや内向きに配置することで第１レンズ板５０１に含まれる偏心した矩形レンズの偏心量を少なくすることができる。
【００２３】
図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明を適用して高効率の偏光光源装置を構成する例を示した図である。光源ランプ１０１の放射光束はリフレクタ１０２で反射されて非球面レンズ６０１に入射し均一で平行な光束とされる。リフレクタ１０２は、中心部で反射される平行度の悪い光束を非球面レンズ６０１の周辺部に振り分け、リフレクタの周辺部で反射される平行度のよい光束は非球面レンズ６０１に対してやや内向きに入射させる。従って、非球面レンズ６０１には、角度分布がほぼ均一な光束が入射され、非球面レンズ６０１は各光束の主光線をほぼ光軸に平行な方向に変換する。このように平行で均一な光束をつくることは、次に入射する偏光ビームスプリッタ６０２の角度依存性の影響を最小限に抑えるために必要である。偏光ビームスプリッタ６０２は入射するｐ−偏光を透過させ、ｓ−偏光は９０度の角度で反射させる。偏光ビームスプリッタ６０２は、入射する光束の角度範囲が±５度以内では、その角度依存性が問題とならないが、それ以上の角度では特にｐ−偏光が透過せずに反射されてしまうため、効率を高くするためには均一で平行な光束で入射させる必要がある。さて、ｐ−偏光は偏光ビームスプリッタ６０２を透過し、反射されたｓ−偏光は、さらに反射鏡６０３で反射され、ｐ−偏光とほぼ同じ方向に向かう。反射鏡６０３で反射された光束は、その偏光方向をｐ−偏光に変換するため、λ／２板６０４を通過させる。従って、偏光方向が揃って出射する２つの光束は、次に第１レンズ板６０５に入射する。第１レンズ板６０５の形状は、図５の場合と同様横長で、第１レンズ板６０５に含まれる矩形レンズの縦横比は、９：１６である。第２レンズ板６０６についても、図５の場合と同様全体の形状がほぼ正方形である。液晶パネルを変調素子として使用する液晶プロジェクターでは、液晶パネル１０９に入射する光束のうち一方の偏光のみ利用するため、このように光源ランプ１０２からの放射光束をすべて同じ偏光光に変換する照明装置は、光の利用効率を約２倍に向上させるという効果がある。またこの照明装置は、図６（Ｂ）のように構成してもよい。この場合は、図６（Ａ）における偏光ビームスプリッタ６０２と反射鏡６０３の構成を、光軸に対して対称に２つ配置させてある。ただし、ここでは図６（Ａ）における反射鏡６０３を三角柱のプリズム６０７で置き換えてある。２つの偏光ビームスプリッタ６０２に入射した光束は、ｐ−偏光はそのまま透過し、ｓ−偏光は２つに分割されてプリズム６０７によって反射される。このプリズム６０７は単に平板の反射鏡でもよいが、プリズムで構成すれば反射面を全反射とすることができ、また３角柱の５つの面をすべて光学的な平坦面にすれば、プリズム６０７から洩れようとする光束を全反射によって内側に戻すことができる。この構成では、偏光ビームスプリッタの厚みを半分にすることができ、光路が半分に短縮されるので効率的に非常に有利である。
【００２４】
図７（Ａ）（Ｂ）は、本発明の照明装置に用いるインテグレータの構成例を示す図である。図７（Ａ）に示すように、第１レンズ板７０１は、格子状のマトリックス配列ではなく、行方向に並んだ矩形レンズの連なりが、上下の連なりに対して、矩形レンズの幅の半分だけずらして配置される。一つ一つの矩形レンズは、やはり９：１６の縦横比で、レンズ板全体の縦横比は１：２である。第２レンズ板７０２は、図７（Ｂ）に示されるように、一つ一つの矩形レンズが正方形に近く、レンズ板全体は円形に近い。また、第２レンズ板７０２に含まれる各レンズは、６角形であってもよい。このように、列方向の矩形レンズをジグザグに配列した場合、第２レンズ板７０２上にできる光源像１０５も同じ配列となり、後で述べるように、液晶プロジェクターの液晶パネルにマイクロレンズアレイを使用する場合に適合した配列である。
【００２５】
図８（Ａ）（Ｂ）は、列方向のレンズの連なりを、上下に互い違いに移動させた場合の構成である。この場合も、第１レンズ板８０１全体は縦横比１：２で、含まれる矩形レンズは縦横比が９：１６である。第２レンズ板８０２，８０３は、図８（Ｂ）に示されるように、構成レンズの形状がほぼ正方形の場合と６角形の場合の２種類が考えられる。６角形で構成する場合は、正６角形にすることが可能であり、このとき第２レンズ板８０３の横幅は、正方形のレンズで構成した第２レンズ板８０２の場合よりも小さくなる。また、６角形では正方形よりも円形に近づくため、光源像１０５が収まりやすくなる。
【００２６】
図９（Ａ）（Ｂ）におけるインテグレータの構成は、第２レンズ板９０２を、円形に近づけるために考えられたものである。第１レンズ板９０１における列方向の矩形レンズの数は、中心部ほど数を多くしている。第２レンズ板９０２は、中心部のレンズが５角形で構成され、周辺部は６角形で構成される。また、これらのレンズは、正方形であってもよい。本構成では、第２レンズ板９０２をほぼ円形にできるので、投写型表示装置に本構成のインテグレータを用いた場合に、投写レンズの入射瞳とのマッチング性に優れている。
【００２７】
本発明の投写型表示装置の基本的な構成を図１０に示す。この投写型表示装置の特徴は、インテグレータを用いた照明系と液晶パネルの実効開口率を向上させるマイクロレンズアレイを併用したところにある。光源ランプ１０１とリフレクタ１０２による光源装置は、すでに述べたものと同様である。出射する光束は非球面レンズ１００１を通過して、均一で平行な光束に変換される。インテグレータは、第１レンズ板１０３と第２レンズ板１０４および補助レンズ１０６で構成され、第１レンズ板１０３で切り出した複数の光束を液晶パネル１０９上に重畳結像させる。平行化レンズ１０８は、２次光源としての第２レンズ板１０４からの発散光束を平行化し、液晶パネル１０９へ入射する光束の主光線を、液晶パネル１０９に垂直とするためのものである。液晶パネル１０９は、画素がマトックス状に配置された構成であり、通常全ての画素には一つ一つのスイッチング素子が備えられ、スイッチング素子と周辺の配線部分には、光が到達しないようにブラックストライプ１００７が形成されている。従って、通常の液晶パネルはブラックストライプ１００７の開口部のみ光を透過させ、開口率は通常２５〜５０％程度である。従って、入射光束が液晶パネルを効率よく通過するようにするためには何等かの工夫をする必要があり、従来技術では、画素に一対一で対応したマイクロレンズアレイを用いるという方法がある。従来の方法では、液晶パネルにできるだけ平行な光束を入射させ、画素に対応するマイクロレンズによって入射光束をブラックストライプの開口部に集中させていた。本構成においても液晶パネル１０９の光束入射側にレンズアレイ基板１００８を設け、マイクロレンズ１００３によって液晶パネル１０９の実効開口率を向上させる。ただし、この構成では、インテグレータを用いているため、マイクロレンズ１００３を通過した光束は、第２レンズ板１０４上に形成された光源像１０５の数と同じ数の画素の開口部を通過する。つまり、マイクロレンズ１００３によって第２レンズ板１０４の像が、液晶パネル１０９の液晶層１００４に形成され、そこにできる光源像１００２は、全てが画素開口部にある。従って、レンズアレイ基板１００８に入射した光束は全てが液晶パネル１０９を通過する。この場合は、従来構成とちがって、マイクロレンズの数を必ずしも画素数と同じにする必要なく、画素数の整数分の１であればよい。具体的な構成は、以下に述べる。
【００２８】
図１１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の投写型表示装置に用いるインテグレータと液晶パネル及びマイクロレンズアレイの組合せの例を示した図である。図１１（Ａ）に示されるように、第２レンズ板１１０１における光源像１０５の配列は、図１１（Ｂ）における液晶パネル１１０３の画素配列と同じである。通常の液晶パネルの画素配列は、この場合のように一つの画素が正方形に近く、縦横に整然と並べられたモザイク配列である。第２レンズ板１１０１上にある複数の光源像１０５は、マイクロレンズ１１０４によって、さらに液晶パネル１１０３上の光源像１１０７として結像される。図１１（Ｂ）に示した１６個の光源像１１０７は、図における中心のマイクロレンズ１１０４によって形成されたものである。全ての光源像１１０７は、液晶パネル１１０３の開口部１１０５をうまく通過するので、液晶パネルの実効開口率は１００％となる。マイクロレンズ１１０４は、本例では、４つの画素に一つの割合で対応している。マイクロレンズ１１０４は、画素に一対一の割合で形成されてもよいが、その場合は、マイクロレンズのサイズが非常に小さくなり、回折による光量損失の問題が発生するので、本例のようにある程度大きいレンズを用いた方がよい。このマイクロレンズアレイは、通常イオン交換法によってつくられる屈折率分布型のレンズアレイが用いられる。また各マイクロレンズは、６角形状として図のように細密に配置されることにより、収差の少ない高精度のレンズとすることができる。
【００２９】
図１２（Ａ）（Ｂ）は、インテグレータと液晶パネル及びマイクロレンズアレイの別の組合せ例を示したものである。この場合の液晶パネルの画素配列は、図１２（Ｂ）に示されるように、列方向の画素がジグザグに配置された、いわゆるデルタ配列となっている。この配列は、自然画像の表示に適した配列であり、また特に１枚の液晶パネルの画素上に３色のカラーフィルターを搭載してカラー画像を表示する単板方式では、このデルタ配列が一般的である。第２レンズ板１２０１における光源像１０５は、液晶パネル１２０３の画素配列と同じである。この第２レンズ板１２０１の構成は、すでに図７（Ｂ）で示された構成と同じである。液晶パネル１２０３上に配置されるマイクロレンズ１２０４は、やはり６角形状を細密に並べて構成され、各マイクロレンズは、第２レンズ板１２０１における光源像１０５を液晶パネル１２０３上の光源像１１０７として再結像させる。全ての光源像１１０７は、開口部１１０５の中心に結像させる。この場合は、３つの画素に一つの割合でマイクロレンズ１２０４が配されている。
【００３０】
図１３（Ｂ）は、さらに別の組合せについて示した図である。液晶パネル１３０３の画素配列は、配置的には図１２（Ｂ）示されたデルタ配列と同じであるが、本例では一つ一つの画素が菱形になっている。図１３（Ａ）に示された第２レンズ板１３０１は、液晶パネルの画素配列と同じく、菱形レンズ１３０２を緊密に並べた構成となっている。この配列に対応する第１レンズ板の構成は、すでに図７（Ａ）で示された構成が適している。マイクロレンズ１３０４は、やはり６角形のレンズを緊密に配列して構成され、一つ一つのマイクロレンズ１３０４は、第２レンズ板１３０１における光源像１０５の像を開口部１１０５内の光源像１１０７として結像させる。
【００３１】
本発明の投写型表示装置の構成例を図１４に示す。本構成例は、照明装置からの白色光束を色分離系によって３原色に分離し、各原色光を液晶パネルで変調する、３板方式の例が示されている。照明装置１４００は、すでに説明されたようなインテグレータを用いた照明装置が用いられる。図１４では偏光変換系を有する照明装置が示されている。照明装置１４００を出射した白色光束（Ｗ）は、はじめに黄色反射ダイクロイックミラー１４０１に入射し、透過する青色光（Ｂ）と反射する赤色光（Ｒ）及び緑色光（Ｇ）に分離される。青色光は、次に反射鏡１４０２で折曲げられ、緑及び赤色光は、緑色反射ダイクロイックミラー１４０３に入射して、透過する赤色光と反射する緑色光に分離される。これら２枚のダイクロイックミラー１４０１，１４０３と反射鏡１４０２で構成されるのが、すでに図１で説明された色分離系である。この色分離系を出射する青色光、緑色光、赤色光は、それぞれ平行化レンズ１４０４ａ，１４０４ｂ，１４０４ｃ，に入射し、平行光に変換される。そして次に液晶パネル１４０５ａ，１４０５ｂ，１４０５ｃに入射して変調され、それぞれの色に対応した光学像が液晶パネル上に形成される。液晶パネルの実効開口率を向上させるマイクロレンズアレイを使用する場合は、すでに述べたように液晶パネル１４０５ａ，１４０５ｂ，１４０５ｃの直前に配置され、通常は液晶パネルに張り付けられる。液晶パネルで変調された光束のうち、青色光束と緑色光束は、緑色光反射ダイクロイックミラー１４０６で一つに合成される。一方赤色光は反射鏡１４０７によって反射される。それぞれの光束は、さらに投写レンズ１４１０に入射する。この投写レンズ１４１０は、２つの光束入射部に配置されたレンズ群１４０８ａ，１４０８ｂと、入射した２つの光束を一つに合成するための青色緑色反射ダイクロイックミラー１４０９と光束出射側のレンズ群で構成される。これらの構成要素はすべて一体化して構成される。この投写レンズ１４１０は、投写拡大率を大きくするために特別に配置されたものであり、通常はレンズ群１４０８ａ，１４０８ｂを省略してもよい。但しその場合は、液晶パネル１４０５ａ，１４０５ｂ，１４０５ｃの出射側にすでに図１で説明されたような集光レンズを配置する必要がある。投写レンズ１４１０を出射した光束はスクリーン１４１１上に結像され、カラー映像が表示される。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、インテグレータを用いた照明装置において、第１レンズ板の縦横比と第２レンズ板の縦横比が異なるように構成し、第２レンズ板上にできる光源像を緊密に配列することによって、２次光源全体を最小のサイズにすることができる。また、光源装置からの光束断面が横長の場合に、光束を横方向のみ圧縮し、２次光源全体の形状を縦横比が１：１に近い形状にすることができる。
【００３３】
また本発明の投写型表示装置では、前述の照明装置を用いることによって色分離系のサイズを小さくすることができ、さらに投写レンズのサイズを小さくすることができる。従って、小型の投写型表示装置を実現できる。
【００３４】
また本発明の投写型表示装置では、インテグレータを用いた照明系を使用し、さらに液晶パネルの直前にマイクロレンズアレイを配置し、各マイクロレンズによって液晶パネルの開口部に光源像を形成することにより、液晶パネルの実効開口率を１００％にすることができ、光利用効率の高い投写型表示装置を実現することができる。さらに本発明の投写型表示装置に対し、偏光変換系を用いた本発明の照明装置を用いれば、さらに光利用効率を向上させることができ、明るく高画質の投写型表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の照明装置及び投写型表示装置の構成を示す図。
【図２】（Ａ）は、従来の照明装置に用いられる第１レンズ板の構成を示す図。（Ｂ）は、従来の照明装置に用いられる第２レンズ板の構成を示す図。
【図３】本発明の照明装置の基本的な構成を示す図。
【図４】本発明の照明装置の構成例を示す図。
【図５】本発明の照明装置の構成例を示す図。
【図６】（Ａ）は、本発明の照明装置の構成例を示す図。（Ｂ）は、本発明の照明装置の構成例を示す図。
【図７】（Ａ）は、本発明の照明装置に用いる第１レンズ板の構成を示す図。（Ｂ）は、本発明の照明装置に用いる第２レンズ板の構成を示す図。
【図８】（Ａ）は、本発明の照明装置に用いる第１レンズ板の構成を示す図。（Ｂ）は、本発明の照明装置に用いる第２レンズ板の構成を示す図。
【図９】（Ａ）は、本発明の照明装置に用いる第１レンズ板の構成を示す図。（Ｂ）は、本発明の照明装置に用いる第２レンズ板の構成を示す図。
【図１０】本発明の投写型表示装置の基本的構成を示す図。
【図１１】（Ａ）は、本発明の投写型表示装置に用いる第２レンズ板の構成例を示す図。（Ｂ）は、本発明の投写型表示装置に用いる液晶パネルの構成例を示す図。
【図１２】（Ａ）は、本発明の投写型表示装置に用いる第２レンズ板の構成例を示す図。（Ｂ）は、本発明の投写型表示装置に用いる液晶パネルの構成例を示す図。
【図１３】（Ａ）は、本発明の投写型表示装置に用いる第２レンズ板の構成例を示す図。（Ｂ）は、本発明の投写型表示装置に用いる液晶パネルの構成例を示す図。
【図１４　】本発明の投写型表示装置の構成例を示す図。
【符号の説明】
１０１　光源ランプ
１０２　リフレクタ
１０３　第１レンズ板
１０４　第２レンズ板
１０５　　光源像
１０８　　平行化レンズ
１０９　液晶パネル
１１２　投写レンズ
６０２　偏光ビームスプリッタ
６０４　λ／２板
１００３　マイクロレンズ
１００７　ブラックストライプ
１００４　液晶層
１４１１　スクリーン
【図１】
2004078189.tif 000003
【図２】
2004078189.tif 000004
【図３】
2004078189.tif 000005
【図４】
2004078189.tif 000006
【図５】
2004078189.tif 000007
【図６】
2004078189.tif 000008
【図７】
2004078189.tif 000009
【図８】
2004078189.tif 000010
【図９】
2004078189.tif 000011
【図１０】
2004078189.tif 000012
【図１１】
2004078189.tif 000013
【図１２】
2004078189.tif 000014
【図１３】
2004078189.tif 000015
【図１４】
2004078189.tif 000016