(57)【要約】【課題】従来の照明装置、投写型表示装置は、光源の発光特性の経時変化に伴い、照明光又は投写画像のホワイトバランスが変化する、という課題があった。【解決手段】光源５１と、回転型カラーフィルタ５２と、調光手段５３と、照明手段５４と、空間光変調素子５５と、投写レンズ５６と、を用いて投写型表示装置を構成する。調光制御部５３ａは、回転型色フィルタ５２に同期した制御信号を発生し、光源５１の駆動電圧に応じて、調光手段５３の印加電圧を変化させることで赤、緑、青の色光の透過光強度を制御する。【選択図】　図４
2004101722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光を放射する光源と、
前記光源の放射光を集光して照明光を形成する照明手段と、
前記照明手段によって照明される被照明領域とを備え、
前記照明手段は、
前記光源の放射光のうち赤、緑、青の色光を順次選択的に透過、又は反射させる回転型色フィルタと、
調光手段とを有し、
前記調光手段は、赤、緑、青の少なくとも一つの色光に対する入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
白色光を放射する光源と、
前記光源の放射光を集光して照明光を形成する照明手段と、
前記照明光によって照明される被照明領域とを備え、
前記照明手段は、
前記光源の放射光を赤、緑、青の色光に分離する色分離手段と、
分離した光を再び合成する色合成手段と、
少なくとも一つの色光の光路中において前記色分離手段と前記色合成手段の間に設けられた調光手段とを有し、
前記調光手段は、入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする照明光学装置。
【請求項３】
光源は、１００気圧以上の高圧で動作する超高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
調光手段は、高分子分散型の液晶パネル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照明光学装置。
【請求項５】
調光手段は、遮光部の大きさが可変の遮光絞り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照明光学装置。
【請求項６】
白色光を放射する光源と、
前記光源の放射光を集光して照明光を形成する照明手段と、
前記照明光によって照明され、映像信号に応じた光学像を形成する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子上の光学像をスクリーン上に投影する投写手段とを備え、
前記照明手段は、
前記光源の放射光のうち赤、緑、青の色光を順次選択的に透過、又は反射させる回転型色フィルタと、
調光手段とを有し、
前記調光手段は、赤、緑、青の少なくとも一つの色光に対する入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項７】
白色光を放射する光源と、
前記光源の放射光を赤、緑、青の色光に分離するとともに、それらをそれぞれ集光して赤、緑、青の照明光を形成する照明手段と、
各色光の照明光によって照明され、各色の映像信号に応じた光学像を形成する３つの空間光変調素子と、
前記３つの空間光変調素子上の光学像を合成してスクリーン上に投影する投写手段とを備え、
前記照明手段、又は前記投写手段の少なくとも何れかは、
赤、緑、青の少なくとも一つの色光の光路中に設けられた調光手段とを有し、
前記調光手段は、入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項８】
白色光を放射する光源と、
前記光源の放射光を集光して照明光を形成する照明手段と、
前記照明光によって照明され、映像信号に応じた光学像を形成する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子上の光学像をスクリーン上に投影する投写手段とを備え、
前記照明手段は、
前記光源の放射光のうち赤、緑、青の色光を順次選択的に透過、又は反射させる回転型色フィルタとを有し、
前記空間光変調素子は、同一の映像信号において、赤、緑、青の少なくとも一つの色光に対する入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項９】
白色光を放射する光源と、
前記光源の放射光を赤、緑、青の色光に分離するとともに、それらをそれぞれ集光して赤、緑、青の照明光を形成する照明手段と、
各色光の照明光によって照明され、各色の映像信号に応じた光学像を形成する３つの空間光変調素子と、
前記３つの空間光変調素子上の光学像を合成してスクリーン上に投影する投写手段とを備え、
前記少なくとも一つの空間光変調素子は、同一の映像信号において、入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御すること特徴とする投写型表示装置。
【請求項１０】
光源は、１００気圧以上の高圧で動作する超高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項１１】
調光手段は、高分子分散型の液晶パネルであることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項１２】
調光手段は、遮光部の大きさが可変の遮光絞りであることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項１３】
請求項６から請求項９のいずれかに記載の投写型表示装置と、前記投写型表示装置の投写画像を映す透過型スクリーンと、前記投写型表示装置を内包し前記透過型スクリーンを保持する筐体とを備えたことを特徴とする背面投写型表示装置。
【請求項１４】
請求項６から請求項９のいずれかに記載の複数の投写型表示装置と、前記複数の投写型表示装置の投写画像を映す透過型スクリーンと、前記複数の投写型表示装置を内包し前記透過型スクリーンを保持する筐体とを備えたことを特徴とする背面投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、白色光源の放射光を集光して白色の照明光を形成する照明光学装置、及び、照明光で照明された空間光変調素子上の光学像をスクリーン上に投影することのできる投写型表示装置、及び背面投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大画面映像を表示する方法の１つとして、映像信号に応じた光学像を形成する小型の画像形成手段を光で照明し、その光学像を投写レンズにより拡大投写する投写型表示装置が知られ、画像形成手段として液晶パネルやＤＭＤを用いた投写型表示装置が実用化されている。
【０００３】
図１０は、透過型の液晶パネルを用いた従来の投写型表示装置の構成例である。ランプ２０１から放射される光は凹面鏡により集光される。
【０００４】
ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２０８は凹面鏡２０７の出射光から紫外線、赤外線を取り除くために用いられる。フィールドレンズ２１０は液晶パネル２０５に入射する照明光を投写レンズ２０６に集光する。液晶パネル２０５上には映像信号に応じて透過率の変化として光学像が形成され、液晶パネル２０５から出射した光は、投写レンズ２０６に入射する。投写レンズ２０６は、液晶パネル２０５上に形成された光学像をスクリーン（図示せず）上に拡大投写する。
【０００５】
上記のような投写型表示装置用のランプは、一般に、メタルハライドランプ、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、等の放電ランプが用いられる。放電ランプは、一対の電極間に発生するアーク放電により、ランプ発光管内の封入元素を励起し、その際生じる封入元素の発光を利用するものである。所定の電極間に極めて高輝度な発光が得られ、効率よく集光することができるため、明るい投写型表示装置を実現できる。
【０００６】
現在は、１００気圧以上の高圧で動作する超高圧水銀ランプが主流となっており、動作電力１００〜３００Ｗ、電極間隔（以下、アーク長と呼ぶ）１ｍｍ〜２ｍｍ程度、のものが実用化されている。
【０００７】
図１１は、超高圧水銀ランプの発光特性であり、４３５ｎｍ、５５０ｎｍ、及び５８０ｎｍ付近の強い輝線スペクトルが存在する。動作圧力を高めることによって、輝線スペクトル以外の連続成分の割合が増加し、演色性を改善することができる。
【０００８】
一方、これら投写型表示装置においては、白色時のホワイトバランスが重要視される。図１１からもわかるように、この種の放電ランプは、相対的に緑成分が、赤、青成分よりも多く、所望のホワイトバランスを得るために、緑光を減光して使用する必要がある（例えば、特開２００２−１８３７４１号公報）。これによれば、赤、緑、青の色フィルタからなる回転型色フィルタを用いた投写型表示装置において、緑の色フィルタ領域に遮光板を設けることで、緑光を減光してホワイトバランスを改善する構成が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１８３７４１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一方、この種のランプは、電極負荷が極めて大きく、長時間の使用により電極間隔が変化し、これに応じてランプの発光特性が変化するという課題があった。その理由は、以下の通りである。
【００１１】
ランプ動作圧力をＰ、発光管内の体積をＶ、ランプ動作温度をＴ、封入元素の原子数をｎ、とすると、これらの間には、
ＰＶ＝ｎＲＴ
という関係が成り立つ。ここで、Ｒは定数である。
【００１２】
一般に、Ｖ、ｎが同一の条件化において、アーク長が長くなるとランプ動作温度Ｔが上昇し、これに応じて、ランプ動作圧力Ｐも上昇する。そして、ランプ動作圧力Ｐの上昇に伴い、連続成分の割合が増加する。
【００１３】
図１２は、同一のＶ、ｎを有し、同一の電力で動作する超高圧水銀ランプにおいて、発光特性から計算される白色色温度と、アーク長との関係の一例を示す。この例においては、アーク長が長い程、色温度は高くなり、その関係はおよそ直線で近似できることがわかる。
【００１４】
以上の理由から、所定の仕様で製造されたランプであっても、アーク長の量産ばらつきによるホワイトバランスのばらつきや、経時変化によるホワイトバランスの変動が課題があった。
【００１５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、使用するランプのアーク長バラツキや経時変化が生じても、ホワイトバランスの変化が少ない照明光学装置、投写型表示装置、並びにこれを用いた背面投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の照明光学装置は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集光して照明光を形成する照明手段と、前記照明手段によって照明される被照明領域とを備え、前記照明手段は、前記光源の放射光のうち赤、緑、青の色光を順次選択的に透過、又は反射させる回転型色フィルタと、調光手段とを有し、前記調光手段は、赤、緑、青の少なくとも一つの色光に対する入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第２の照明光学装置は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集光して照明光を形成する照明手段と、前記照明光によって照明される被照明領域とを備え、前記照明手段は、前記光源の放射光を赤、緑、青の色光に分離する色分離手段と、分離した光を再び合成する色合成手段と、少なくとも一つの色光の光路中において前記色分離手段と前記色合成手段の間に設けられた調光手段とを有し、前記調光手段は、入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする。
【００１８】
上記第１及び第２の照明光学装置において、光源は、１００気圧以上の高圧で動作する超高圧水銀ランプであれば好ましい。
【００１９】
また、調光手段は、高分子分散型の液晶パネルや、遮光部の大きさが可変の遮光絞りであれば好ましい。
【００２０】
本発明の第１の投写型表示装置は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集光して照明光を形成する照明手段と、前記照明光によって照明され、映像信号に応じた光学像を形成する空間光変調素子と、前記空間光変調素子上の光学像をスクリーン上に投影する投写手段とを備え、前記照明手段は、前記光源の放射光のうち赤、緑、青の色光を順次選択的に透過、又は反射させる回転型色フィルタと、調光手段とを有し、前記調光手段は、赤、緑、青の少なくとも一つの色光に対する入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第２の投写型表示装置は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を赤、緑、青の色光に分離するとともに、それらをそれぞれ集光して赤、緑、青の照明光を形成する照明手段と、各色光の照明光によって照明され、各色の映像信号に応じた光学像を形成する３つの空間光変調素子と、前記３つの空間光変調素子上の光学像を合成してスクリーン上に投影する投写手段とを備え、前記照明手段、又は前記投写手段の少なくとも何れかは、赤、緑、青の少なくとも一つの色光の光路中に設けられた調光手段とを有し、前記調光手段は、入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の第３の投写型表示装置は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集光して照明光を形成する照明手段と、前記照明光によって照明され、映像信号に応じた光学像を形成する空間光変調素子と、前記空間光変調素子上の光学像をスクリーン上に投影する投写手段とを備え、前記照明手段は、前記光源の放射光のうち赤、緑、青の色光を順次選択的に透過、又は反射させる回転型色フィルタとを有し、前記空間光変調素子は、同一の映像信号において、赤、緑、青の少なくとも一つの色光に対する入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の第４の投写型表示装置は、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を赤、緑、青の色光に分離するとともに、それらをそれぞれ集光して赤、緑、青の照明光を形成する照明手段と、各色光の照明光によって照明され、各色の映像信号に応じた光学像を形成する３つの空間光変調素子と、前記３つの空間光変調素子上の光学像を合成してスクリーン上に投影する投写手段とを備え、前記少なくとも一つの空間光変調素子は、同一の映像信号において、入射光と出射光の強度比を、前記光源の駆動電圧又は駆動電流に応じて制御することを特徴とする。
【００２４】
上記第１から第４の投写型表示装置において、光源は、１００気圧以上の高圧で動作する超高圧水銀ランプであれば好ましい。
【００２５】
また、調光手段は、高分子分散型の液晶パネルや、遮光部の大きさが可変の遮光絞りであれば好ましい。
【００２６】
本発明の第１の背面投写型表示装置は、上記第１から第４のいずれかに記載の投写型表示装置と、前記投写型表示装置の投写画像を映す透過型スクリーンと、前記投写型表示装置を内包し前記透過型スクリーンを保持する筐体とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の第２の背面投写型表示装置は、上記第１から第４のいずれかに記載の複数の投写型表示装置と、前記複数の投写型表示装置の投写画像を映す透過型スクリーンと、前記複数の投写型表示装置を内包し前記透過型スクリーンを保持する筐体とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の照明光学装置、及び投写型表示装置に関する具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（照明光学装置の第１の実施の形態）
図１は、本発明の照明光学装置における第１の実施の形態を示す構成例である。
【００３０】
１は光源としてのランプ、２は回転型色フィルタ、３は調光手段、４は照明手段、５は被照明領域、である。
【００３１】
ランプ１は、アーク長１．６ｍｍ、駆動電力２００Ｗの超高圧水銀ランプであり、定常時の駆動電圧は７０Ｖ、駆動電流は２．８５Ａである。
【００３２】
楕円面鏡７は、ランプ１の放射光を集光し、長焦点近傍に集光スポットを形成する。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ８は、ランプ１の放射光から紫外光、赤外光成分を除去するために用いている。
【００３３】
回転型色フィルタ２は、例えば、図２に示すような３原色の色フィルタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを円盤状に組み合わせたもので、集光スポットの近傍に配置して、モータで高速回転させることにより、赤、緑、青の光を順次選択的に透過することができる。
【００３４】
照明手段４は、コンデンサレンズ９とフィールドレンズ１０で構成する。コンデンサレンズ９は、回転型色フィルタ２を透過した発散光を集光して、フィールドレンズ１０と共に、被照明領域５を照明するための照明光を形成する。
【００３５】
上記の結果、被照明領域５上には、視覚的には赤、緑、青の色光を時間的に積分した白色の照明光が形成される。
【００３６】
本実施形態の特徴は、回転型色フィルタ２の出射側に配置した調光手段３を有する点である。
【００３７】
以下、調光手段３の作用と効果について説明する。
【００３８】
調光手段３は、高分子分散液晶パネルであり、駆動電圧に応じた光散乱の変化によって、入射光を変調する素子である。散乱状態を変化させることによって、透過光の強度、及び光の進行方向（散乱の程度）を制御できる。
【００３９】
調光手段３には、調光制御部３ａが設けられている。調光制御部３ａは、調光手段３の駆動電圧を制御し、ランプ１の駆動電圧の変化に応じて、入射光と出射光の強度比を変化させる。
【００４０】
図１２でも説明したように、ランプ１のアーク長は経時的に長くなり、ランプ電圧の上昇（ランプ電流の低下）とともに、ランプの発光特性が変化する。この場合、ランプ発光特性は、ランプのアーク長が長くなり、ランプ電圧の上昇（ランプ電流の低下）に比例して相対的に緑、赤成分に対して、青成分が増加するので白色色温度が上昇し、従って被照明領域５に達する照明光のホワイトバランスも変化する。
【００４１】
調光制御部３ａは、ランプ駆動回路１ａから駆動電圧を検知すると同時に、回転型色フィルタ２の回転と同期して、調光手段３に制御信号を加える。具体的に、ランプ１の駆動電圧が上昇すると、青の色光が調光手段３に入射するタイミングに合わせて制御信号を発生する。その結果、ランプ１の駆動電圧が上昇する前に比べて、青の色光のみの入射光と出射光の強度比が変化する（青の色光の出射光の割合が低下する）。これによって、ランプ１の発光特性の経時変化により、白色色温度の上昇を抑制し、照明光のホワイトバランスをおよそ一定に保つことが可能になる。
【００４２】
調光手段は、回転型色フィルタの出射側に限らず、ランプから被照明領域の間の光路中に配置すればよい。
【００４３】
ランプのアーク長の経時変化による制御例を示したが、これに限定しない。一般に、この主のランプは製造公差が大きいため、初期のホワイトバランスのバラツキ抑制にも有効である。
【００４４】
照明手段は、２枚のレンズアレイや、ガラスロッド等のインテグレータ素子を有するものであっても良い。２枚のレンズアレイを用いる場合、調光手段はランプに近い側のレンズアレイ近傍に配置するとなお良い。また、ロッド方式のインテグレータ素子を用いる場合、調光手段は、ランプに近い側のロッド端近傍に配置するとなお良い。
【００４５】
上記構成によれば、光源の発光特性に初期バラツキや、経時変化があっても、照明光のホワイトバランスを略一定に保つことのできる照明光学装置を実現することができる。
【００４６】
（照明光学装置の第２の実施の形態）
図３は、本発明の照明光学装置における第２の実施の形態を示す構成例である。
【００４７】
３１は光源としてのランプ、３２は色分離光学系、３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは調光手段、３４は色合成光学系、３５は照明手段、３６は被照明領域、である。
【００４８】
ランプ３１の放射光は、放物面鏡３７で集光され、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ３８で紫外光と赤外光が除去された後、赤反射のダイクロイックミラー３２ａと緑反射のダイクロイックミラー３２ｂとで構成される色分離光学系３２に入射する。これによって、ランプ３１から放射される白色光は、赤、緑、青の色光に分離される。
【００４９】
赤反射のダイクロイックミラー３２ａで反射された赤成分の光は、平面ミラー３９Ｒで反射され、フィールドレンズ４０Ｒを通過後、調光手段３３Ｒに入射する。フィールドレンズ４０Ｒは、入射光を被照明領域３６まで効率よく導くために用いている。
【００５０】
赤反射のダイクロイックミラー３２ａを透過し、緑反射のダイクロイックミラー３２ｂで反射された緑成分の光は、フィールドレンズ４０Ｇを通過後、調光手段３３Ｇに入射する。同様にフィールドレンズ４０Ｇは、入射光を被照明領域まで効率よく導くために用いている。
【００５１】
緑反射のダイクロイックミラー３２ｂを透過した青成分の光は、リレーレンズ４１ａ、平面ミラー４２ｂ、リレーレンズ４１ｂ、平面ミラー４３Ｂ、リレーレンズ４１ｃ、を経て調光手段３３Ｂに入射する。リレーレンズ４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、光路長の異なる青成分の光を効率よく調光手段３３Ｂに導くために用いている。このリレーレンズ系によって、ランプ３１から調光手段３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂまでに至る光路長は、等価的に等しくなる。
【００５２】
調光手段３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは、図１で示したものと同様な高分子分散液晶パネルであり、印加電圧に応じて入射光を変調する。調光手段３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂに接続された調光制御部３３ａは、ランプ３１の駆動電圧を検知し、その変化に応じて、調光手段３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの印加電圧を制御する。
【００５３】
調光手段３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを通過した光は、赤反射の多層膜３４ａと青反射の多層膜３４ｂが蒸着された色合成光学系３４に入射する。色合成光学系３４から出射する光は、赤、緑、青の色光が合成された白色光であり、被照明領域３６を照明する。
【００５４】
上記構成によれば、赤、緑、青の光路中に設けられた調光手段を制御することにより、光源の発光特性に初期バラツキや、経時変化があっても、照明光のホワイトバランスを略一定に保つことのできる、照明光学装置を実現することができる。
【００５５】
（投写型表示装置の第１の実施の形態）
図４は、本発明の投写型表示装置における第１の実施の形態を示す構成例である。
【００５６】
５１は光源としてのランプ、５２は回転型色フィルタ、５３は調光手段、５４は照明手段、５５は空間光変調素子としての透過型の液晶パネル、５６は投写手段としての投写レンズである。
【００５７】
基本的な作用は、図１に示す照明光学装置と同様であり、図１との差異は、液晶パネル５５と投写レンズ５６が設けられている点である以外は同等であるので、ここでの説明は省略する。
【００５８】
照明手段５４が形成する照明光は、液晶パネル５５に入射する。液晶パネル５５は、入射側と出射側に偏光板が設けられており、偏光を用いた透過率の変化として光学像を形成する。具体的には、赤の色光が入射する期間は、赤の映像信号に応じた光学像が形成される。緑、青の色光が入射する期間についても同様である。
【００５９】
回転型色フィルタ５２は、図２に示すような構成である。この場合、各色の境界部分では、２つの色の混色光が液晶パネル５５に入射するので、混色期間は液晶パネル５５を黒表示にしている。
【００６０】
液晶パネル５５の透過光は投写レンズ５６に入射し、その結果、液晶パネル５５上の光学像がスクリーン（図示せず）上に拡大投影される。
【００６１】
スクリーン上には、赤、緑、青の各色光の投影像が順次表示されるが、時間的には極めて高速に変化するため、視覚的にはこれらが積分されて、白色の投影像が視認される。
【００６２】
ランプ５１の電圧に対して、調光制御部５３ａは、回転型色フィルタ５２に同期した制御信号を発生し、調光手段５３の印加電圧を変化させることで赤、緑、青の光の強度を制御する。
【００６３】
上記構成によれば、光源の発光特性に初期バラツキや、経時変化があっても、スクリーン上のホワイトバランスを略一定に保つことのできる投写型表示装置を実現することができる。
【００６４】
（投写型表示装置の第２の実施の形態）
図５は、本発明の投写型表示装置における第２の実施の形態を示す構成例である。
【００６５】
６１は光源としてのランプ、６２は色分離光学系、６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂは調光手段、６４は色合成光学系、６５は照明手段、７４Ｒ、７４Ｇ、７４Ｂは液晶パネル、７５は投写レンズ、７６は投写手段である。
【００６６】
基本的な作用は、図３に示す照明光学装置と同様であり、図１との差異は、液晶パネル７４Ｒ、７４Ｇ、７４Ｂと投写レンズ７５が設けられている点である以外は同等であるので、ここでの説明は省略する。
【００６７】
照明手段６５が形成する赤、緑、青の照明光は、それぞれ、液晶パネル７４Ｒ、７４Ｇ、７４Ｂに入射する。赤の色光が入射する液晶パネル７４Ｒは、赤の映像信号に応じた光学像を形成する。緑、青の色光が入射する液晶パネル７４Ｇ、７４Ｂについても同様である。
【００６８】
液晶パネル７４Ｒ、７４Ｇ、７４Ｂの透過光は、色合成光学系６４で白色光に合成した後、投写レンズ７５に入射し、液晶パネル７４Ｒ、７４Ｇ、７４Ｂ上の光学像がスクリーン（図示せず）上に拡大投影される。
【００６９】
調光手段６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂに接続された調光制御部６３ａは、ランプ６１の駆動電圧を検知し、その変化に応じて、調光手段６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂの印加電圧を制御する。
【００７０】
上記構成によれば、ランプの放射光を効率よく集光し、光源の発光特性に初期バラツキや、経時変化があっても、スクリーン上のホワイトバランスを略一定に保つことのできる、明るい投写型表示装置を実現することができる。
【００７１】
（投写型表示装置の第３の実施の形態）
図６は、本発明の投写型表示装置における第３の実施の形態を示す構成例である。
【００７２】
８１は光源としてのランプ、８２は回転型色フィルタ、８４は照明手段、８５は透過型の液晶パネル、８６は投写レンズである。
【００７３】
基本的な作用は、図４に示す投写型表示装置と同様であり、図４との差異は、調光手段の機能を、液晶パネル８５で行う点である以外は同等であるので、ここでの説明は省略する。
【００７４】
調光制御部８３ａは液晶パネル８５に接続され、液晶パネル８５は、赤、緑、青の映像信号と調光制御部８３ａからの制御信号に応じた光学像を形成する。例えば、ランプ８１の電圧変化により、赤の色光を緑、及び青の色光に対して相対的に少なくしたい場合、液晶パネル８５は、本来の映像信号に相当する駆動電圧よりも、画面全体に渡って均等に、所望の透過率低下分だけ低い電圧で駆動する。すなわち、調光制御部８３ａは、ランプ電圧の変化に応じて、特定の色光に対する相対的な液晶パネル８５の透過率を制御する。
【００７５】
上記構成によれば、光源の発光特性に初期バラツキや、経時変化があっても、スクリーン上のホワイトバランスを略一定に保つことのできる投写型表示装置を実現することができる。
【００７６】
（投写型表示装置の第４の実施の形態）
図７は、本発明の投写型表示装置における第４の実施の形態を示す構成例である。
【００７７】
９１は光源としてのランプ、９２は色分離光学系、９４は色合成光学系、９５は照明手段、１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂは透過型の液晶パネル、１０５は投写レンズ、１０６は投写手段である。
【００７８】
基本的な作用は、図５に示す照明光学装置と同様であり、図５と異なる点は、調光手段の機能を、液晶パネル１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂで行う点である以外は同等であるので、ここでの説明は省略する。
【００７９】
液晶パネル１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂは、それぞれ調光制御部９３ａに接続され、液晶パネル１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂは、それぞれ赤、緑、青の映像信号と調光制御部からの制御信号に応じた光学像を形成する。
【００８０】
例えば、ランプ９１の電圧変化により、赤の色光を緑、及び青の色光に対して相対的に少なくしたい場合、液晶パネル１０４Ｒは、本来の映像信号に相当する駆動電圧よりも、画面全体に渡って均等に、所望の透過率低下分だけ低い電圧で駆動する。すなわち、調光制御部９３ａは、ランプ電圧の変化に応じて、特定の色光に対する相対的な液晶パネルの透過率を制御する。
【００８１】
上記構成によれば、ランプの放射光を効率よく集光し、光源の発光特性に初期バラツキや、経時変化があっても、スクリーン上のホワイトバランスを略一定に保つことのできる、明るい投写型表示装置を実現することができる。
【００８２】
（背面投写型表示装置の第１の実施の形態）
図８は、本発明の背面投写型表示装置における第１の実施の形態を示す構成例である。
【００８３】
１１１は投写型表示装置、１１２は透過型スクリーン、１１３は筐体である。透過型スクリーン１１２を保持した筐体１１３内に、図７と同一の投写型表示装置１１１を配置して構成している。
【００８４】
投写型表示装置１１１の投写レンズから出射する光は、折り返しミラー１１４によって反射され透過型スクリーン１１２に入射する。
【００８５】
透過型スクリーン１１２は、例えば、フレネルレンズとレンチキュラレンズとで構成されている。フレネルレンズの焦点距離は、フレネルレンズから投写レンズに至る光路長とおよそ等しく設定され、入射光を適切に屈折させて、スクリーン１１２前方に透過させる。視聴者は、投写型表示装置１１１が拡大投影した像を、透過型スクリーン１１２を通して観察することができる。
【００８６】
上記構成によれば、ランプの放射光を効率よく集光し、光源の発光特性に初期バラツキや、経時変化があっても、スクリーン上のホワイトバランスを略一定に保つことのできる、明るい背面投写型表示装置を実現することができる。
【００８７】
（背面投写型表示装置の第２の実施の形態）
図９は、本発明の背面投写型表示装置における第２の実施の形態を示す構成例である。
【００８８】
１２１は投写型表示装置、１２２はスクリーン、１２３は筐体である。
【００８９】
４枚の透過型スクリーンを保持した筐体内に、スクリーン１２２と同数で対を成す図７と同一の投写型表示装置１２１を配置して構成している。
【００９０】
複数の投写型表示装置１２１の画像を並べてマルチ画面を表示する場合、単位画面間の境界を挟んだ両側の明るさ、解像度、やホワイトバランスの差は、小さいほうが好ましい。
【００９１】
本実施形態では、投写型表示装置１２１を用いているので、単位画面間のホワイトバランスのバラツキを極めて小さくできる、という利点がある。
【００９２】
上記構成によれば、ランプの放射光を効率よく集光し、光源の発光特性に初期バラツキや、経時変化があっても、単位画面間のホワイトバランスを略等しくすることのできる、明るい背面投写型表示装置を実現することができる。
【００９３】
図８、図９において、図７の投写型表示装置を用いた例を示したが、図４、図５、図６、及びこれに準ずる投写型表示装置を用いても同様の効果を得ることができる。
【００９４】
上記いずれの実施形態においても、調光制御部は、ランプ電圧に応じて調光手段を制御する例を示したが、電流に応じた制御であってもよい。
【００９５】
また、調光手段は、高分子分散型の液晶パネルを用いた例を示したが、開口部の大きさが変化する遮光絞り等、通過光量を制御できる構成であれば、同様の効果を得ることができる。
【００９６】
また、空間光変調素子として透過型の液晶パネルを用いた例を示したが、反射型の液晶パネルを用いたものであっても良い。また、偏光以外の手段を利用して光を変調する素子、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）等を用いてもよい。
【００９７】
また、照明手段は、２枚のレンズアレイや、ガラスロッド等のインテグレータ素子を有するものであっても良い。
【００９８】
本願発明の主旨は、ランプの発光特性の変化に関係なく、照明光、又は投写画像のホワイトバランスを略一定に保つところにあるので、ランプの発光特性の変化に応じて、調光手段又は空間光変調素子が赤、緑、青の光量を制御するものであれば、所望の効果を得ることができる。
【００９９】
実用に際しては、使用するランプについて、ランプ電圧、又はランプ電流と発光特性（発光スペクトル、白色色温度等）の相関を予め把握しておき、これを基準に、調光制御部が所定の色光の光量を制御するように設定するとよい。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光源の発光特性に初期バラツキや、経時変化があっても、照明光のホワイトバランスを略一定に保つことのできる照明光学装置、投写型表示装置、及び背面投写型表示装置を実現することができる。また、画面間の画質差の少ないマルチ画面表示が可能な背面投写型表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】照明光学装置の第１の実施形態の構成を示す概略構成図
【図２】回転型色フィルタの構成を示す概略構成図
【図３】照明光学装置の第２の実施形態の構成を示す概略構成図
【図４】投写型表示装置の第１の実施形態の構成を示す概略構成図
【図５】投写型表示装置の第２の実施形態の構成を示す概略構成図
【図６】投写型表示装置の第３の実施形態の構成を示す概略構成図
【図７】投写型表示装置の第４の実施形態の構成を示す概略構成図
【図８】背面投写型表示装置の第１の実施形態の構成を示す概略構成図
【図９】背面投写型表示装置の第１の実施形態の構成を示す概略構成図
【図１０】従来の投写型表示装置の構成を示す概略構成図
【図１１】放電ランプの発光特性の一例を示す分光スペクトル図
【図１２】放電ランプのアーク長と色温度の関係を示す相関図
【符号の説明】
１、３１、５１、６１、８１、９１　ランプ（光源）
１ａ，３１ａ、５１ａ、６１ａ，８１ａ、９１ａ　ランプ駆動回路
２、５２、８２　回転型色フィルタ
３ａ、３３ａ，５３ａ，６３ａ，８３ａ，９３ａ　調光制御部
３、３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｇ、５３、６３Ｒ、６３Ｇ、６３Ｂ　調光手段
３２、６２、９２　色分離手段
３２ａ，６２ａ，９２ａ　赤反射のダイクロイックミラー
３２ｂ、６２ｂ、９２ｂ　緑反射のダイクロイックミラー
３４、６４、９４　色合成手段
４、３５、５４、６５、８４、９５　照明手段
３９Ｒ、４２ｂ、４３Ｂ、６９Ｒ、７２ｂ、７３Ｂ、９９Ｒ、１０２ｂ、１０３Ｂ　平面ミラー
３４ａ　赤反射の多層膜
３４ｂ　青反射の多層膜
４０Ｒ、４０Ｇ、７０Ｒ、７０Ｇ、１００Ｒ、１００Ｇ　フィールドレンズ
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ　リレーレンズ
５、３６　被照明領域
５５、７４Ｒ、７４Ｇ、７４Ｂ、８５、１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂ、２０５　空間光変調素子、液晶パネル
５６，７５、８６、１０５、２０６　投写レンズ
７６、１０６　投写手段
７，３７，５７，６７，８７，９７，２０７　楕円面鏡
８，３８，５８，６８，８８，９８，２０８　ＵＶ−ＩＲカットフィルタ
９、５９、８９　コンデンサレンズ
１０、６０、９０、２１０　フィールドレンズ
１１４、１２２　透過型スクリーン
１１３、１２３　筐体
【図１】
2004101722.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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