(57)【要約】    【課題】  マイクロレンズ付きライトバルブが組み込まれた投写型表示装置において、マイクロレンズによる光の拡散に起因した光の利用効率の低下を防ぐことにより、明るい投写画像を得ることができる投写型表示装置を提供すること。    【解決手段】  投写型表示装置１において、照明光学系８０からの出射光は、液晶ライトバルブ１００Ｒに形成されたマイクロレンズ１０１によって拡散される。このマイクロレンズ１０１によって拡散された液晶ライトバルブ１００Ｒからの出射光は、照明光学系８０のＦナンバーより小さく設定された投写光学系６０に効率良く呑み込まれる。この結果、マイクロレンズ１０１による光の拡散に起因した光の利用効率の低下を防ぐことができる。よって、マイクロレンズ付き液晶ライトバルブが組み込まれた投写型表示装置において、明るい投写画像を得ることが可能となる。【選択図】    図２
2005099869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系と、前記照明光学系から出射された光束を変調するライトバルブと、当該ライトバルブによって変調された光束を拡大投写する投写光学系とを有し、前記ライトバルブは、マトリクス状に配置された複数の画素と、入射光を前記画素に集光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを備えてなる投写型表示装置において、
前記投写光学系のＦナンバーを前記照明光学系のＦナンバーよりも小さくしており、
前記照明光学系のＦナンバーは、前記照明光学系に含まれる複数のレンズ体のうち、光路最下流側に配置されるレンズ体のＦナンバーであることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
請求項１において、前記照明光学系は、光源と、当該光源から出射された光束を複数の部分光束に分割して、それぞれに部分光束を前記ライトバルブ上に重畳させる均一照明光学系と、を備えていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】
請求項１において、前記照明光学系は、光源と、前記光源からの出射光を複数の中間光束に分割する複数の矩形レンズを備えた第１のレンズ板と、前記第１のレンズ板によって分割された前記複数の中間光束を前記ライトバルブ上に重畳させる複数の矩形レンズを備えた第２のレンズ板と、を備えており、
前記照明光学系のＦハンバーをＦＬ、前記第２のレンズ板から前記ライトバルブまでの距離をｌＬ、前記第２のレンズ板の径の最大値をｄＬとしたとき、ＦＬ＝ｌＬ／ｄＬであることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項４】
請求項３において、前記第２のレンズ板を構成する複数の矩形レンズは偏心レンズであることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項５】
請求項１において、前記照明光学系は、光源と、前記光源からの出射光を複数の中間光束に分割する複数の矩形レンズを備えた第１、第２のレンズ板と、前記第１、第２のレンズ板によって分割された前記複数の中間光束を前記ライトバルブ上に重畳させる重畳レンズと、を備えており、
前記照明光学系のＦナンバーは、前記重畳レンズのＦナンバーであることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項６】
請求項１において、前記照明光学系は、光源と、前記光源からの出射光を集光する集光レンズと、を備えており、
前記照明光学系のＦナンバーは、前記集光レンズのＦナンバーであることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項７】
請求項1〜６のいずれかにおいて、前記照明光学系から出射された光束を複数色の光束に分離する色分離光学系と、当該色分離光学系によって分離された各色の光束を変調する複数の前記ライトバルブと、当該ライトバルブのそれぞれによって変調された各色の光束を合成する色合成光学系と、当該色合成光学系によって合成された光束を拡大投写する前記投写光学系とを有することを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は、光源から出射された光束を液晶パネル等を用いたライトバルブによって変調し、変調後の光束を投写光学系を介して拡大投写する投写型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
照明光学系から出射された光束を液晶ライトバルブを用いて画像情報に対応した変調光束に変換して、当該変調光束を投写光学系を介してスクリーン（投写面）に拡大投写する構成の投写型表示装置が知られている。このような投写型表示装置の光学系を図６に示してある。この図に示すように、投写型表示装置１０００は、光源８１および均一照明光学系８２を備えた照明光学系８０と、この照明光学系８０によって光が照明される液晶ライトバルブ１００Ａと、この液晶ライトバルブ１００Ａからの出射光をスクリーン９００に拡大投写する投写光学系６０Ａとを有している。
【０００４】
このような従来の構成の投写型表示装置１０００では、照明光学系８０および投写光学系６０Ａの双方のＦナンバーＦＬおよびＦＰはほぼ等しくなるように設計されている。
【０００５】
なお、一般的に、投写光学系６０Ａは、図６に示すように１つのレンズ体で表されることが多いが、通常は複数のレンズ体によって構成されている。これは、複数のレンズ体が、それらによって構成されるのと等価な機能を有する１つのレンズ体に置き換えられることを意味している。投写光学系のＦナンバーＦＰとは、このようにして置き換えられた１つのレンズ体のＦナンバー、すなわち、当該１つのレンズ体の焦点距離ｌＰをレンズの径ｄＰで割った値ｌＰ／ｄＰを示すものとする。
【０００６】
また、照明光学系のＦナンバーFＬとは、照明光学系に含まれる複数のレンズ体のうち、光路最下流側、すなわち、被照明物である液晶ライトバルブ１００Ａに最も近い側に配置されているレンズ体のＦナンバーを示すものとする。さらに、この光路最下流側に配置されたレンズ体が、図６に示された如く複数の小レンズからなるレンズアレイである場合には、各レンズのＦナンバーではなく、レンズアレイから被照明物までの距離ｌＬを、レンズアレイの径の最大値ｄＬ（例えば、円形の場合は直径、四角形の場合は対角線の長さ）で割った値ｌＬ／ｄＬを示すものとする。
【０００７】
一方、近年、投写型表示装置では、高精細な画像を表示することが望まれている。高精細な画像を表示するには液晶ライトバルブ画素数を増やしておく必要がある。ここで、通常、画素がマトリクス状に配置される液晶ライトバルブにおいて、画素の周囲部はブラックマトリクスと呼ばれる遮光層によって遮光される。従って、液晶ライトバルブの画素数を増やせば増やす程、ブラックマトリクスの占める領域が増え、反対に、画素開口部の面積は減少する。すなわち、液晶ライトバルブを精細化すればする程、これから出射される光量は非常に少なくなるので、高精細な画像を表示しようとすればする程、投写型表示装置による投写画像は暗くなってしまう。
【０００８】
このような弊害を回避するために、液晶ライトバルブに複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを形成し、光を各マイクロレンズによって対応する画素開口部に効率良く導くようにした構成の液晶ライトバルブが提案されている。
【０００９】
しかしながら、マイクロレンズアレイが形成された液晶ライトバルブでは、入射光を効率良く画素開口部に導くことはできるが、当該液晶ライトバルブからの出射光はマイクロレンズアレイのレンズ効果によって拡散する。このため、マイクロレンズ付きの液晶ライトバルブからの出射光の傾角は、マイクロレンズのない液晶ライトバルブからの出射光の傾角より大きくなる。
【００１０】
従って、照明光学系８０および投写光学系６０Ａの双方のＦナンバーがほぼ等しく設計されている従来構成の投写型表示装置１０００に、マイクロレンズ付き液晶ライトバルブを組み込むと、当該液晶ライトバルブからの出射光の一部は投写光学系６０Ａに呑み込まれなくなる恐れがある。この結果、光の利用効率が低下してスクリーンでの投写画像が暗くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、上記の点に鑑みて、マイクロレンズ付きライトバルブが組み込まれた投写型表示装置において、マイクロレンズによる光の拡散に起因した光の利用効率の低下を防ぐことにより、明るい投写画像を得ることができる投写型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明では、照明光学系から出射された光束を変調するライトバルブと、当該ライトバルブによって変調された光束を拡大投写する投写光学系とを有し、前記ライトバルブは、マトリクス状に配置された画素と、入射光を前記画素に集光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを備えてなる投写型表示装置において、前記投写光学系のＦナンバーを前記照明光学系のＦナンバーよりも小さくしたことを特徴としている。前記照明光学系のＦナンバーは、前記照明光学系に含まれる複数のレンズ体のうち、光路最下流側に配置されるレンズ体のＦナンバーである。
【００１３】
本発明の投写型表示装置では、投写光学系のＦナンバーを照明光学系のＦナンバーより小さくして、マイクロレンズによって拡散された液晶ライトバルブからの出射光を投写光学系に効率良く呑み込まれるようにしている。このため、マイクロレンズによる光の拡散に起因した光の利用効率の低下を防ぐことができ、液晶ライトバルブにマイクロレンズを形成したことによる効果を十分に得ることができる。すなわち、マイクロレンズによって画素開口部に導かれた多くの光量を効率良く投写面まで到達させることができ、マイクロレンズ付き液晶ライトバルブが組み込まれた投写型表示装置において明るい投写画像を取得できる。
【００１４】
マイクロレンズによって拡散された液晶ライトバルブからの出射光のほぼ全てを投写光学系に呑み込まれるようにするには、前記投写光学系、前記照明光学系、および前記マイクロレンズのＦナンバーをそれぞれ、ＦＰ、ＦＬおよびＦＭとしたときに、前記投写光学系のＦナンバーＦＰを、下式
ＦＰ≦［ｔａｎ｛ｔａｎ−１（２×ＦＭ）＋ｔａｎ−１（２×ＦＬ）−９０°｝］／２を満足する関係にすれば良い。
【００１５】
前記照明光学系としては、光源と、当該光源から出射された光束を複数の部分光束に分割して、それぞれの部分光束を前記ライトバルブ上に重畳させる均一照明光学系とを備えたものを採用できる。このような照明光学系を採用することにより、液晶ライトバルブに対してムラのない照明を行うことができ、コントラストの高い投写画像を得ることができる。
【００１６】
また、照明光学系として、光源と、前記光源からの出射光を複数の中間光束に分割する複数の矩形レンズを備えた第１のレンズ板と、前記第１のレンズ板によって分割された前記複数の中間光束を前記ライトバルブ上に重畳させる複数の矩形レンズを備えた第２のレンズ板と、を備えたものを採用することによっても、液晶ライトバルブに対してムラのない照明を行うことができ、コントラストの高い投写画像を得ることができる。ここで、前記照明光学系のＦハンバーをＦＬ、前記第２のレンズ板から前記ライトバルブまでの距離をｌＬ、前記第２のレンズ板の径の最大値をｄＬとしたとき、ＦＬ＝ｌＬ／ｄＬである。
【００１７】
なお、このとき、前記第２のレンズ板を構成する複数の矩形レンズは偏心レンズであっても良い。このようにすれば、複数の中間光束をより短距離で重畳させることが可能となる。
【００１８】
また、照明光学系として、光源と、前記光源からの出射光を複数の中間光束に分割する複数の矩形レンズを備えた第１、第２のレンズ板と、前記第１、第２のレンズ板によって分割された前記複数の中間光束を前記ライトバルブ上に重畳させる重畳レンズと、を備えたものを採用することによっても、液晶ライトバルブに対してムラのない照明を行うことができ、コントラストの高い投写画像を得ることができる。また、重畳レンズを設けることにより、複数の中間光束をより短距離で重畳させることが可能となる。ここで、前記照明光学系のＦナンバーは、前記重畳レンズのＦナンバーである。
【００１９】
また、前記照明光学系は、光源と、前記光源からの出射光を集光する集光レンズと、を備えたものであっても良い。このような照明光学系を採用すれば、光源からの光の拡散を集光レンズの集光作用によって防ぐことが可能となるため、光の利用効率が向上し、明るい投写画像を得ることが可能となる。ここで、前記照明光学系のＦナンバーは、前記集光レンズのＦナンバーである。
【００２０】
本発明の投写型表示装置としては、前記照明光学系から出射された光束を複数色の光束に分離する色分離光学系と、当該色分離光学系によって分離された各色の光束を変調する複数の前記ライトバルブと、当該ライトバルブのそれぞれによって変調された各色の光束を合成する色合成光学系と、当該色合成光学系によって合成された光束を拡大投写する前記投写光学系とを有する構成を採用できる。
【発明の実施の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明を適用した投写型表示装置を説明する。なお、光学系の説明では、便宜上、互いに直交する３つの方向をＸ、Ｙ、Ｚとし、Ｚを光の進行方向とする。本例の投写型表示装置は、照明光学系から出射された光束を赤、緑、青の３色の色光束に分離し、これらの各色光束を液晶ライトバルブを通して画像情報に対応させて変調し、変調した後の各色光束を合成して、投写光学系を介してスクリーン上に拡大表示する形式のものである。
Ａ．装置の構成
図１には、本例の投写型表示装置１に組み込まれている光学系の概略構成を示してある。本例の投写型表示装置１の光学系には、光源８１を備えた照明光学系８０と、照明光学系８０から出射される光束Ｗを赤色光束Ｒ、緑色光束Ｇ、青色光束Ｂに分離する色分離光学系９２４と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する３枚の液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂと、変調された後の色光束を合成する色合成光学系としてのダイクロイックプリズム１０と、合成された光束をスクリーン９００の表面に拡大投写する投写光学系６０と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂのうち、青色光束Ｂに対応する液晶ライトバルブ１００Ｂに導く導光系９２７を有している。
【００２２】
照明光学系８０は、光源８１と、光源８１から光束を複数の部分光束に分割し、それらの部分光束を液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに重畳させる均一照明光学系８２を備えている。
【００２３】
光源８１は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の光源ランプ８１１と、光源ランプ８１１からの出射光をほぼ平行光として出射するリフレクタ８１２を備えている。リフレクタ８１２は、その反射面の形状がパラボラ形、楕円面形等のものが使用される。
【００２４】
均一照明光学系８２は、複数の矩形レンズを備えた第１のレンズ板８２１および第２のレンズ板８２２を備えている。また、反射ミラー８２３を備えており、第１のレンズ板８２１からの出射光の光軸１ａを装置前方向に向けて直角に折り曲げるようにしている。この反射ミラー８２３を挟んで第１および第２のレンズ板８２１、８２２が直交する状態に配置されている。
【００２５】
光源８１からの出射光は、第１のレンズ板８２１を構成する矩形レンズによって複数の中間光束に分割され、第２のレンズ板８２２を構成する矩形レンズを介して液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ上に重畳される。このように本例の投写型表示装置１では、均一照明光学系８２を用いて液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂを照明するようにしているので、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂをムラのない照明光で照射することができ、コントラストの高い投写画像を得るのに有効である。
【００２６】
色分離光学系９２４は、青緑反射ダイクロイックミラー９４１と、緑反射ダイクロイックミラー９４２と、反射ミラー９４３から構成される。まず、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇがほぼ直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー９４２の側に向かう。
【００２７】
赤色光束Ｒはこの青緑反射ダイクロイックミラー９４１を透過し、後方の反射ミラー９４３でほぼ直角に反射されて、赤色光束Ｒの出射部９４４からダイクロイックプリズム１０の側に出射される。次に、緑反射ダイクロイックミラー９４２において、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において反射された青色、緑色光束Ｂ、Ｇのうち、緑色光束Ｇのみがほぼ直角に反射されて、緑色光束Ｇの出射部９４５からダイクロイックプリズム１０の側に出射される。この緑反射ダイクロイックミラー９４２を透過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの出射部９４６から導光系９２７の側に出射される。本例では、照明光学系８０の光束Ｗの出射部から、色分離光学系９２４における各色光束の出射部９４４、９４５、９４６までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。
【００２８】
色分離光学系９２４の赤色光束Ｒ、緑色光束Ｇの出射部９４４、９４５の出射側には、それぞれ集光レンズ９５１、９５２が配置されている。したがって、各出射部９４４、９４５から出射した赤色光束Ｒ、緑色光束Ｇは、これらの集光レンズ９５１、９５２に入射して平行化される。
【００２９】
このように平行化された赤色光束Ｒ、緑色光束Ｇは液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらの液晶ライトバルブは、不図示の駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。このような駆動手段は公知の手段をそのまま使用することができる。一方、青色光束Ｂは、導光系９２７を介して対応する液晶ライトバルブ１００Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。
【００３０】
導光系９２７は、青色光束Ｂの出射部９４６の出射側に配置した集光レンズ９５４と、入射側反射ミラー９７１と、出射側反射ミラー９７２と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ９７３と、液晶ライトバルブ１００Ｂの手前側に配置した集光レンズ９５３とから構成される。各色光束の光路の長さ、すなわち、光源８１から各液晶ライトバルブまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、したがって、この光束の光量損失が最も多くなる。しかし、導光系９２７を介在させることにより、光量損失を抑制できる。
【００３１】
各液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、ダイクロイックプリズム１０に入射して合成される。ダイクロイックプリズム１０は４つの直角プリズムの接合面に沿ってＸ字状にダイクロイック層が形成されたものである。このダイクロイックプリズム１０によって合成されたカラー画像は、投写レンズユニットの構成要素である投写光学系６０を介して所定の位置にあるスクリーン９００の表面に拡大投写される。なお、投写光学系６０としては、テレセントリックレンズを用いることができる。
【００３２】
次に、照明光学系８０のＦナンバーと投写光学系６０のＦナンバーとの関係について説明する。なお、照明光学系８０から液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂおよび投写光学系６０を介してスクリーン９００に至るまでの各光路は、光学系をコンパクトに収める等の理由から折れ曲がったものとされているが、光学的には光源光軸に沿って各レンズが直線的に配列されている光学系と実質的に等価である。図２には赤色光束用の等価光学系を示してある。但し、前述した色分離光学系９２５、集光レンズ９５１、ダイクロイックプリズム１０は省略してある。また、緑色光束および青色光束用の等価光学系も同様であるので、これらの説明は省略する。
【００３３】
図２に示すように、液晶ライトバルブ１００Ｒは、その光入射面の側に、精細化に伴う光の利用効率の低下を防ぐために複数のマイクロレンズ１０１からなるマイクロレンズアレイ１０２が形成されている。各マイクロレンズ１０１は画素開口部に対応して形成され、液晶ライトバルブ１００Ｒに入射した光を対応する画素開口部に集光するように、その光学特性が付与されている。
【００３４】
従って、本例の投写型表示装置１では、図２に実線で示すように、液晶ライトバルブ１００Ｒからの出射光は、マイクロレンズ１０１の作用によって拡散する。このため、液晶ライトバルブ１００Ｒからの出射光の広がりは、従来構成の投写型表示装置における液晶ライトバルブからの出射光（図２における破線）の広がりより大きくなる。
【００３５】
本例の投写型表示装置１においては、投写光学系６０のＦナンバーＦＰを、照明光学系のＦナンバーＦＬよりも小さくすることにより、マイクロレンズ１０１によって拡散された液晶ライトバルブ１００Ｒからの出射光が効率良く投写光学系６０に呑み込まれるようにしてある。
【００３６】
ここで、一般的に、投写光学系６０Ａは、図２に示すように１つのレンズ体で表されることが多いが、通常は複数のレンズ体によって構成されている。これは、複数のレンズ体が、それらによって構成されるのと等価な機能を有する１つのレンズ体に置き換えられることを意味している。投写光学系のＦナンバーＦＰとは、このようにして置き換えられた１つのレンズ体のＦナンバー、すなわち、当該１つのレンズ体の焦点距離ｌＰをレンズの径ｄＰで割った値ｌＰ／ｄＰを示すものとする。
【００３７】
また、照明光学系のＦナンバーFＬとは、照明光学系に含まれる複数のレンズ体のうち、光路最下流側、すなわち液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに最も近い側に配置されているレンズ体のＦナンバーを示している。さらに、この光路最下流側に配置されたレンズ体が、本例のように、複数のレンズからなるレンズアレイである場合には、各レンズのＦナンバーではなく、レンズアレイから被照明物までの距離ｌＬを、レンズアレイの径の最大値ｄＬ（例えば、円形の場合は直径、四角形の場合は対角線の長さ）で割った値ｌＬ／ｄＬを示すものとする。従って、本例の投写型表示装置１の場合、照明光学系のＦナンバーＦＬとは、第２のレンズ板８２２のＦナンバー、すなわち、レンズ板８２２から液晶ライトバルブ１００Ｒまでの距離ｌＬを、レンズ板８２２の径の最大値ｄＬ（例えば、円形の場合は直径、四角形の場合は対角線の長さ）で割った値ｌＬ／ｄＬである。
【００３８】
また、本例のようなダイクロイックプリズム１０を用いた投写型表示装置１においては、被照明物である液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂのうち、ある液晶ライトバルブ１００Ｂが、他より照明光学系８０に対して遠い位置に配置されることが多い。このような場合におけるレンズアレイから被照明物までの距離ｌＬとは、より近い被照明物までの距離をいうものとする。特に、本例のように、導光系９２７を用いている場合には、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇとほぼ同じ位置に配置されている集光レンズ９５４を被照明物とみなすことが可能である。
【００３９】
なお、照明領域である液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに光を照射する光学系全体、すなわち、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂまでの光路および光路上に存在する光学系を、広義の照明光学系と呼ぶことが可能である。例えば、図１に示す色分離光学系９２４や、導光系９２７、集光レンズ９５１、９５２等も、広義の照明光学系に含まれる。しかしながら、液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに光を照射するという機能を主として行うのは、狭義の照明光学系８０である。本発明では、このような、狭義の照明光学系８０を対象としている。
【００４０】
さらに、マイクロレンズ１０１によって拡散された液晶ライトバルブ１００Ｒからの出射光のほぼ全てを、投写光学系６０に呑み込まれるようにするために、本例では、投写光学系６０のＦナンバーＦＰ、照明光学系のＦナンバーＦＬおよび液晶ライトバルブ１００Ｒに形成されているマイクロレンズ１０１のＦナンバーＦＭを以下のような関係にしている。なお、マイクロレンズ１０１のＦナンバーＦＭは、個々のマイクロレンズ１０１の焦点距離を、各々の径で割った値である。
【００４１】
図３には、照明光学系８０、投写光学系６０、およびマイクロレンズ１０１のそれぞれのＦナンバーの関係を示してある。この図から分かるように、照明光学系８０の光線角度θＬおよびマイクロレンズ１０１による光線角度θＭは、下記の式（１）および（２）で求められる。
【００４２】
θＬ＝９０°−ｔａｎ−１（２×ＦＬ）  …（１）
θＭ＝９０°−ｔａｎ−１（２×ＦＭ）  …（２）
投写光学系６０に導かれる光束は、照明光学系６０からの光束の拡散に対してマイクロレンズ１０１による拡散が付加されたものである。このため、投写光学系６０に導かれる光束の角度θＰは、照明光学系８０の光線角度θＬとマイクロレンズ１０１による光線角度θＭの和であり、下記の式（３）から求められる。
【００４３】
θＰ＝θＬ＋θＭ
＝１８０°−ｔａｎ−１（２×ＦＬ）−ｔａｎ−１（２×ＦＭ）  …（３）
本例では、この角度θＰの光束のすべてが投写光学系６０に呑み込まれるように、投写光学系６０の入射瞳を大きくして、投写光学系６０のＦナンバーが式（４）を満たすように構成されている。
【００４４】
ＦＰ≦｛ｔａｎ（９０°−θＰ）｝／２  …（４）
すなわち、式（３）、（４）より、本例の投写型表示装置では、投写光学系のＦナンバーＦＰ、照明光学系のＦナンバーＦＬ、マイクロレンズのＦナンバーＦＬが、式（５）を満たすように構成されている。
ＦＰ≦［ｔａｎ｛ｔａｎ−１（２×ＦＭ）＋ｔａｎ−１（２×ＦＬ）−９０°｝］／２  …（５）
従って、例えば、照明光学系８０のＦナンバーＦＬが２．５、マイクロレンズ１０１のＦナンバーＦＭが３．５である場合には、投写光学系６０のＦナンバーＦＰは、約１．４未満に設定される。また、照明光学系８０のＦナンバーＦＬが５．０、マイクロレンズ１０１のＦナンバーＦＭが３．５である場合には、投写光学系６０のＦナンバーＦＰは、約２．０未満に設定される。
【００４５】
このように本例の投写型表示装置１においては、投写光学系６０のＦナンバーＦＰを規定しておくことにより、マイクロレンズ１０１によって拡散された液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂからの出射光が投写光学系に効率良く呑み込まれるようにしている。このため、マイクロレンズ付き液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂの出射光の一部が投写光学系６０から外れてしまう事態を回避でき、マイクロレンズ１０１による拡散に起因した光利用効率の低下を防ぐことができる。すなわち、マイクロレンズ１０１によって画素開口部に導かれた多くの光を効率良く投写面まで到達させることができ、マイクロレンズ付き液晶ライトバルブを備えた投写型表示装置において明るい投写画像を取得できる。
Ｂ：照明光学系の変形例
先に説明した照明光学系８０は、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、図５（ｂ）に示したような照明光学系８０Ａ〜８０Ｄに置き換えることが可能である。図４（ａ）〜図５（ｂ）において、照明光学系８０と同様の構成部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
図４（ａ）に示す照明光学系８０Ａは、２つのレンズ板８２１、８２２及び重畳レンズ８２４を有する均一照明光学系８２Ａと、光源８１とを備えている。先に説明した照明光学系８０Ａでは、第１のレンズ板８２１によって分割された中間光束は、第２のレンズ板８２２によって液晶ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ上に重畳されていたが、本例では、重畳レンズ８２４を介して重畳されることになる。本例の場合、照明光学系のＦナンバーFＬは、光路最下流側に配置されている重畳レンズ８２４のＦナンバーとなる。
【００４７】
図４（ｂ）に示す照明光学系８０Ｂは、図４（ａ）において第２のレンズ板８２２と重畳レンズ８２４によって構成される部分を、これらの機能を合わせ持つ１つの偏心レンズ板８２２Ａによって置き換えたものである。本例の場合、照明光学系のＦナンバーFＬは、光路最下流側に配置されるレンズ板８２２Ｂから被照明物までの距離ｌＬを、レンズ板８２２Ｂの径の最大値ｄＬ（例えば、円形の場合は直径、四角形の場合は対角線の長さ）で割った値ｌＬ／ｄＬとなる。
【００４８】
図５（ａ）に示す照明光学系８０Ｃは、２つのレンズ板８２１Ｃを有する均一照明光学系８２Ｃと、光源８１Ｃとを備えている。光源８１Ｃは、光源ランプ８１１と楕円形状のリフレクタ８１２Ｃとを備えている。先に説明した平行光を出射する光源８１と異なり、本例の光源８１Ｃは収束光を出射する。そして、均一照明光学系８２Ｃを構成するレンズ板８２１Ｃ、８２２Ｃは、光源８１Ｃから出射された収束光の幅に合わせた形状とされている。レンズ板８２１Ｃ、８２２Ｃの機能は、照明光学系８０におけるレンズ板８２１、８２２の機能と同様である。本例の場合、照明光学系のＦナンバーFＬは、光路最下流側に配置されるレンズ板８２２から被照明物までの距離ｌＬを、レンズ板８２２の径の最大値ｄＬ（例えば、円形の場合は直径、四角形の場合は対角線の長さ）で割った値ｌＬ／ｄＬとなる。
【００４９】
図５（ｂ）に示す照明光学系８０Ｄは、光源８１と、集光レンズ８２５とを備えている。集光レンズ８２５は、光源８１から出射される光の拡散を防ぐものである。本例の場合、照明光学系のＦナンバーFＬは、光路最下流側に配置されている集光レンズ８２５のＦナンバーとなる。
Ｃ．その他の実施の形態
上述した投写型表示装置１は、投写面を観察する側から投写を行う前面投写型表示装置であるが、本発明は、投写面を観察する側とは反対の方向から投写を行う背面投写型表示装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を適用した投写型表示装置の光学系の概略構成図である。
【図２】赤色光束用の等価光学系の概略構成図である。
【図３】投写光学系のＦナンバーを説明するための図である。
【図４】照明光学系の変形例を示す図である。
【図５】照明光学系の変形例を示す図である。
【図６】従来の投写型表示装置の光学系の概略構成図である。
【図１】
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【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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