(57)【要約】【課題】  画面アスペクト比の異なる複数の画像を、光源利用率を高く、高画質な画像で投射することができる投射表示装置を実現する。【解決手段】  ビスタスコープのアスペクト比と同一のアスペクト比を有する複数のマイクロレンズからなるインテグレータ１２０と、一辺がマイクロレンズと同一で他辺がインテグレータ１２０の幅よりも長い棒状に一次元配列されたマイクロレンズからなるシリンドリカルレンズ１２１とを備え、投射映像がビスタスコープの場合はシリンドリカルレンズ１２１をインテグレータ１２０の前に配置させず、投影映像がシネマスコープの場合はシリンドリカルレンズ１２１をインテグレータ１２０の前に駆動手段１４により配置させるようにして、アナモフィックレンズを用いることなく高輝度なビスタスコープ映像及びシネマスコープ映像をスクリーン２に投影する。【選択図】      図１
2007017571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される出射光の光路上に前記光路と直交する方向に配置され、かつ矩形状の複数個のマイクロレンズがマトリクス状に配列されたインテグレータと、前記光源と前記インテグレータとの間にあって、前記光路上への配置の有無が自在のシリンドリカルレンズと、前記インテグレータのみ或いは、前記インテグレータと前記シリンドリカルレンズとを透過した前記出射光を３原色光に色分解を行い、色分解された各色光を光変調素子に集光させ、前記光変調素子に供給された映像信号によって変調を行った後、色合成して得られた投射画像を投射する色分解合成光学系と、を有する投射表示装置において、
前記シリンドリカルレンズは、複数の棒状マイクロレンズから構成され、各棒状マイクロレンズは、短手方向が前記各マイクロレンズの一辺と同一であり、長手方向が前記各マイクロレンズの他辺と同一方向の前記インテグレータの幅よりも長いマイクロレンズであり、
各マイクロレンズのアスペクト比は、前記映像信号が第１アスペクト比で前記投射画像を投射する場合のアスペクト比と同一であり、
前記映像信号は、画像信号とアスペクト比信号を有しており、
前記アスペクト比信号が前記第１アスペクト比の信号である場合には、前記インテグレータのみを介して、前記第１アスペクト比で前記光変調素子に集光させ、
前記第１アスペクト比よりも大きい第２アスペクト比の信号である場合には、前記シリンドリカルレンズを前記光路上に配置する前記第２アスペクト比で前記光変調素子に集光させる切り替え信号を出力する切り換え手段を有することを特徴とする投射表示装置。
【請求項２】
光源から出射される出射光の光路上に前記光路と直交する方向に配置され、かつ矩形状の複数個のマイクロレンズがマトリクス状に配列されたインテグレータと、前記光源と前記インテグレータとの間にあって、前記光路上で移動可能なシリンドリカルレンズと、前記インテグレータと前記シリンドリカルレンズとを透過した前記出射光を３原色光に色分解を行い、色分解された各色光を光変調素子に集光させ、前記光変調素子に供給された映像信号によって変調を行った後、色合成して得られた投射画像を投射する色分解合成光学系と、を有する投射表示装置において、
前記シリンドリカルレンズは、複数の棒状マイクロレンズから構成され、各棒状マイクロレンズは、短手方向が前記各マイクロレンズの一辺と同一であり、長手方向が前記各マイクロレンズの他辺と同一方向の前記インテグレータの幅よりも長いマイクロレンズであり、
各マイクロレンズのアスペクト比は、前記映像信号が第１アスペクト比信号で前記投射画像を投射する場合のアスペクト比よりも小であり、
前記映像信号は、画像信号とアスペクト比信号を有しており、
前記アスペクト比信号が前記第１アスペクト比の信号である場合には、前記第１アスペクト比で前記光変調素子に集光させ、
前記第１アスペクト比と異なる第２のアスペクト比信号である場合には、前記第２のアスペクト比で前記光変調素子に集光させるように、前記シリンドリカルレンズを前記光路上で移動させる移動制御手段を有することを特徴とする投射表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調素子に照明光を照射して反射する映像をスクリーンに投射する装置に係り、特に複数の画面アスペクト比を有する画像に対しても光変調素子に照明光を効率良く照射し、それぞれの画像を明るく投射できる投射表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近になり、投射型プロジェクターを用いて高精細映像をスクリーンに投射して視聴するデジタルシネマが市場導入されるようになってきた。投射される映像信号はいわゆるシネマスコープと同じ横長の画面アスペクトを有する信号である。従来の映画用フィルム映写機では、フィルムがシネマスコープ対応の場合、映写機の投影レンズにさらにアナモフィックレンズを装着して、映像を横方向に拡大して投影している。
映画ソフトの制作は、実写に加えてコンピュータグラフィクス（ＣＧ）により描画される映像も多くなってきた。ＣＧで制作される画像の画素アスペクト比は、制作に用いるコンピュータプログラムの関係で正方画素が用いられる。アナモフィックレンズを使用する場合では、フィルム画像の画素アスペクト比と、スクリーンに投射される画像の画素アスペクト比とは異なる。フィルム画像の画素アスペクト比を縦長にする必要がある。ＣＧによる映像制作に適した方法とはいえない。
【０００３】
当初のディジタルシネマに用いられた投影型表示装置として、例えばＳＸＧＡ（水平1280×垂直768画素の画像）のＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用い、投影する画像をアナモフィックレンズによりビスタサイズやシネマスコープサイズに横長拡大して投射する装置もあった。現在のデジタルシネマの場合では、ＣＧなど正方画素アスペクト比で制作された映像信号をディジタル伝送し、ＬＣＤ、ＤＬＰ、ＬＣＯＳなどの光変調素子を用いるマトリックスタイプの表示デバイス上に正方画素の画像イメージを生成し、画素アスペクト比を一定に保ったままスクリーンに照射する投影型表示装置が用いられる。最近になり、スクリーンに投射される画像の明るさも改良され、迫力のあるビスタサイズやシネマスコープサイズの画像がスクリーンに投射される様になってきた。
【０００４】
特許文献１には、光源部、レンズアレイ、コンデンサレンズ、色分解手段および画素形状が矩形状の光変調手段を備えた画像投影装置が開示されている。その装置は光変調手段の画素の短辺方向光束幅を縮小させるビーム縮小手段と、画素の長辺方向に光束幅を規制する絞りとを設ける。レンズアレイを構成する各レンズセルの形状を正方形とし、さらに、光源部とビーム縮小手段との間に、光変調手段の画素の長辺方向に光束幅を広げる偏光変換手段を設けるようにして、光源の出射光の利用効率が高く、高輝度の画像を投射することのできる画像投影装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３０５６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている画像投影装置では、画面アスペクト比の異なる複数種類の画像のそれぞれについて光源の利用率を高くし、高輝度の画像を投射することはできなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、投影レンズの端部にアナモフィックレンズを配することなく、画像周辺の色収差による画質劣化を少なくすると共に、画面アスペクト比の異なる複数の画像のそれぞれについて光源の利用率を高く、高画質で高輝度な画像を投射することができる投射表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明における第１の発明は、光源から出射される出射光の光路上に前記光路と直交する方向に配置され、かつ矩形状の複数個のマイクロレンズがマトリクス状に配列されたインテグレータと、前記光源と前記インテグレータとの間にあって、前記光路上への配置の有無が自在のシリンドリカルレンズと、前記インテグレータのみ或いは、前記インテグレータと前記シリンドリカルレンズとを透過した前記出射光を３原色光に色分解を行い、色分解された各色光を光変調素子に集光させ、前記光変調素子に供給された映像信号によって変調を行った後、色合成して得られた投射画像を投射する色分解合成光学系と、を有する投射表示装置において、前記シリンドリカルレンズは、複数の棒状マイクロレンズから構成され、各棒状マイクロレンズは、短手方向が前記各マイクロレンズの一辺と同一であり、長手方向が前記各マイクロレンズの他辺と同一方向の前記インテグレータの幅よりも長いマイクロレンズであり、各マイクロレンズのアスペクト比は、前記映像信号が第１アスペクト比で前記投射画像を投射する場合のアスペクト比と同一であり、前記映像信号は、画像信号とアスペクト比信号を有しており、前記アスペクト比信号が前記第１アスペクト比の信号である場合には、前記インテグレータのみを介して、前記第１アスペクト比で前記光変調素子に集光させ、前記第１アスペクト比よりも大きい第２アスペクト比の信号である場合には、前記シリンドリカルレンズを前記光路上に配置する前記第２アスペクト比で前記光変調素子に集光させる切り替え信号を出力する切り換え手段を有することを特徴とする投射表示装置を提供する。
第２の発明は、光源から出射される出射光の光路上に前記光路と直交する方向に配置され、かつ矩形状の複数個のマイクロレンズがマトリクス状に配列されたインテグレータと、前記光源と前記インテグレータとの間にあって、前記光路上で移動可能なシリンドリカルレンズと、前記インテグレータと前記シリンドリカルレンズとを透過した前記出射光を３原色光に色分解を行い、色分解された各色光を光変調素子に集光させ、前記光変調素子に供給された映像信号によって変調を行った後、色合成して得られた投射画像を投射する色分解合成光学系と、を有する投射表示装置において、前記シリンドリカルレンズは、複数の棒状マイクロレンズから構成され、各棒状マイクロレンズは、短手方向が前記各マイクロレンズの一辺と同一であり、長手方向が前記各マイクロレンズの他辺と同一方向の前記インテグレータの幅よりも長いマイクロレンズであり、各マイクロレンズのアスペクト比は、前記映像信号が第１アスペクト比信号で前記投射画像を投射する場合のアスペクト比よりも小であり、前記映像信号は、画像信号とアスペクト比信号を有しており、前記アスペクト比信号が前記第１アスペクト比の信号である場合には、前記第１アスペクト比で前記光変調素子に集光させ、前記第１アスペクト比と異なる第２のアスペクト比信号である場合には、前記第２のアスペクト比で前記光変調素子に集光させるように、前記シリンドリカルレンズを前記光路上で移動させる移動制御手段を有することを特徴とする投射表示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シリンドリカルレンズは、複数の棒状マイクロレンズから構成され、各棒状マイクロレンズは、短手方向が前記各マイクロレンズの一辺と同一であり、長手方向が前記各マイクロレンズの他辺と同一方向のインテグレータの幅よりも長いマイクロレンズであり、各マイクロレンズのアスペクト比は、映像信号が第１アスペクト比で投射画像を投射する場合のアスペクト比と同一であり、前記映像信号は、画像信号とアスペクト比信号を有しており、前記アスペクト比信号が前記第１アスペクト比の信号である場合には、前記インテグレータのみを介して、前記第１アスペクト比で光変調素子に集光させ、前記第１アスペクト比よりも大きい第２アスペクト比の信号である場合には、前記シリンドリカルレンズを光路上に配置する前記第２アスペクト比で前記光変調素子に集光させる切り替え信号を出力する切り換え手段を有するので、投影レンズの端部にアナモフィックレンズを配することなく、画像周辺の色収差による画質劣化を少なくすると共に、画面アスペクト比の異なる複数の画像のそれぞれについて光源の利用率を高く、高画質で高輝度な画像を投射することができる投射表示装置を実現できる。
また、各マイクロレンズのアスペクト比は、映像信号が第１アスペクト比信号で投射画像を投射する場合のアスペクト比よりも小であり、前記映像信号は、画像信号とアスペクト比信号を有しており、前記アスペクト比信号が前記第１アスペクト比の信号である場合には、前記第１アスペクト比で光変調素子に集光させ、前記第１アスペクト比と異なる第２のアスペクト比信号である場合には、前記第２のアスペクト比で前記光変調素子に集光させるように、シリンドリカルレンズを前記光路上で移動させる移動制御手段を有する場合には、画面アスペクト比の異なる任意のアスペクト比を有する複数の画像のそれぞれについて光源の利用率を高く、高画質で高輝度な画像を投射することができる投射表示装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施例に係る投射表示装置について図１〜図８を用いて説明する。
図１は、本発明の実施に係る投射表示装置の構成例を示したブロック図である。
図２は、本発明の実施に係る投射表示装置の構造例を光路と共に示した図である。
図３は、本発明の実施に係る２種類の画像アスペクトを有する画像例の図である。
図４は、本発明の実施に係る投射表示装置の要部の垂直方向の光路図（その１）である。
図５は、本発明の実施に係る投射表示装置の要部の垂直方向の光路図（その２）である。
図６は、本発明の実施に係る投射表示装置の要部の水平方向の光路図である。
図７は、本発明の実施に係る要部の構成とその光路を示した斜視図である。
図８は、本発明の実施に係るマルチシリンドリカルレンズの斜視図である。
【００１０】
その投射表示装置は、投影レンズの端部にアナモフィックレンズを配することなく、画像周辺の色収差による画質劣化を少なくすると共に、画面アスペクト比の異なる複数の画像のそれぞれについて光源の利用率を高く、高画質で高輝度な画像を投射することができる投射表示装置を実現するという目的を、シリンドリカルレンズは、複数の棒状マイクロレンズから構成され、各棒状マイクロレンズは、短手方向が前記各マイクロレンズの一辺と同一であり、長手方向が前記各マイクロレンズの他辺と同一方向のインテグレータの幅よりも長いマイクロレンズであり、各マイクロレンズのアスペクト比は、映像信号が第１アスペクト比で投射画像を投射する場合のアスペクト比と同一であり、前記映像信号は、画像信号とアスペクト比信号を有しており、前記アスペクト比信号が前記第１アスペクト比の信号である場合には、前記インテグレータのみを介して、前記第１アスペクト比で光変調素子に集光させ、前記第１アスペクト比よりも大きい第２アスペクト比の信号である場合には、前記シリンドリカルレンズを光路上に配置する前記第２アスペクト比で前記光変調素子に集光させる切り替え信号を出力する切り換え手段を有するようにして実現した。
【００１１】
投射表示装置の構成について述べる。同一の機能部分については同一符号を付し説明を省く。
図１に示す投射表示装置１は、投射レンズ１０、光変調部１１、集光部１２、光源部１３、駆動部１４、及びアスペクト比検出部１５より構成される。
図２に示す投射表示装置１の光変調部１１は、１／４波長板１０２、クロスダイクロイックプリズム１０３、Ｒ（Red）メインプリズム１０４、スペーサガラス１０５、Ｇ（Green）メインＰＢＳ１０６、Ｂ（Blue）メインＰＢＳ（Polarized Beam Splitter）１０７、ＲのＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）デバイス１０８、ＧのＬＣＯＳデバイス１０９、ＢのＬＣＯＳデバイス１１０、Ｒフィールドレンズ１１１、Ｇフィールドレンズ１１２、Ｂフィールドレンズ１１３、Ｒ／Ｇダイクロイックミラー１１４、Ｙ（Yellow）プリＰＢＳ１１５、ＢプリＰＢＳ１１６、Ｂ／Ｙクロスダイクロイックミラー１１７より構成される。
集光部１２は、フィールドレンズ１１８、Ｐ（parallel）Ｓ（独語senkrecht＝英語perpendicular）コンバイナ１１９、第２インテグレータ１２０、マルチシリンドリカルレンズ１２１、及び第１インテグレータ１２２より構成される。
光源１３は、コンデンサレンズ１２３、リフレクタ１２４及びランプ１２５より構成される。
【００１２】
投射表示装置の動作について述べる。
まず、図示しない通信路または記録媒体を介して供給される映像信号は、通称ＬＣＯＳと称されるＲＧＢそれぞれの反射型液晶デバイスに入力されると共に、映像信号に付随されて供給される補助信号はアスペクト比検出部１５に入力される。アスペクト比検出部１５では画面アスペクト比が１：１．８５であるビスタスコープの映像信号であるか、又は画面アスペクト比が１：２．３９であるシネマスコープの映像信号であるかを検出する。
駆動部１４は検出された画面アスペクト比に応じて集光部１２の後述の光学系の構成を可変する。
【００１３】
光源部１３は高輝度な平行光を出力する。集光部１２は駆動部１４により制御されて、ビスタスコープの場合はＬＣＯＳの全面を均一に照射する照射光を生成し、シネマスコープの場合はＬＣＯＳの上下の特定部分を除いた映像を光変調する部分を照射する照射光を生成する。シネマスコープの場合の照射光はビスタスコープの照射光よりも照度が高い。光変調部１１からは、通常の輝度のビスタスコープ映像、又は輝度が高いシネマスコープ映像が投射レンズ１０を介して出力される。スクリーン２に照射される。
ここで、シネマスコープ映像を投射するスクリーンの上下幅がビスタスコープと同じサイズとされ、横幅をビスタスコープより広いスクリーンに画面の縦横比を１：２．３９として表示する場合であっても、ビスタスコープに比し輝度レベルが遜色のないシネマスコープ映像を投射することが出来る。
【００１４】
図２を参照し、詳細に述べる。
まず、光源部１３のランプ２５はキセノンランプや超高圧水銀ランプなどが用いられる。印加する電流を増加すれば照度を高くできるものの寿命時間が短縮される。所定値以上の照度で点灯することは出来ない。反対に、印加する電流を減少すれば照度を低くできるものの、低照度時には安定したアークを生成できなく輝度レベルに時間変化が生じる。スクリーン映像にフリッカが生じる。映像の品位が劣化する。ランプ２５は所定の範囲内の照度レベルで使用する必要がある。
ランプ２５の出射光はリフレクタ１２４で集光され、光源部１３から出射される。
【００１５】
集光部１２のコンデンサレンズ１２３は光源部１３から出力される光を平行化して出射する。第１インテグレータ１２２は小レンズ（外形数ｍｍのマイクロレンズ）の縦横比がビスタスコープのアスペクト比と同一の小レンズを２次元に配置したマルチレンズである。コンデンサレンズ１２３から出射された光は第２インテグレータ１２０に入射される。
第１インテグレータ１２２と第２インテグレータ１２０の間にある後述のマルチシリンドリカルレンズ１２１は、ＬＣＯＳの全面を照射する場合は光軸から外し、ＬＣＯＳの上下の特定部分を除いた照射光を照射する場合に光軸中に挿入する。マルチシリンドリカルレンズ１２１の光軸への挿入及び非挿入によりＬＣＯＳに対する照射光のアスペクト比を変える。
【００１６】
第２インテグレータ１２０を通過した各マルチレンズの光は、短冊状のＰＢＳ（Polarized Beam Splitter）上に一本置きに波長板が張られたＰＳコンバイナ１１９に入射される。そこでは入射される光の偏光をＰ偏光あるいはＳ偏光の一方に揃える。第２インテグレータ１２０から出力された光はフィールドレンズ１１８を介して、黄色と青のダイクロイックミラーで構成されたＢ／Ｙクロスダイクロイックミラー１１７に入射される。そこで、入射光は青（Ｂ）光と黄色（Ｙ）光とに分離され、出射される。出射されたＹ光はＹプリＰＢＳ１１５に入射される。Ｂの光はＢプリＰＢＳ１１６に入射される。ＹプリＰＢＳ１１５及びＢプリＰＢＳ１１６ではＳ偏光波が反射され、出射される。
【００１７】
ＹプリＰＢＳ１１５から出射された光はＲ／Ｇダイクロイックミラー１１４で赤（Ｒ）光と緑（Ｇ）光とに分離される。Ｒ光はＲフィールドレンズ１１１を介してＲメインプリズム１０４に入射される。Ｇ光はＧフィールドレンズ１１２を介してＧメインＰＢＳ１０６に入射される。ＢプリＰＢＳ１１６から出射されたＢ光はＢフィールドレンズ１１３を介してＢメインＰＢＳ１０７に入射される。Ｒメインプリズム１０４、ＧメインＰＢＳ１０６、及びＢメインＰＢＳ１０７に入射された、Ｓ偏光に揃えられたそれぞれのＲＧＢ光はそれぞれのＰＢＳ面でＳ偏光波が反射される。ＲのＬＣＯＳデバイス１０８、ＧのＬＣＯＳデバイス１０９、ＢのＬＣＯＳデバイス１１０のそれぞれに入射される。それらのＲＧＢのＬＣＯＳデバイス１０８、１０９、１１０に入射された光は、それらのデバイスに印加される映像信号に応じてＰに偏光される。光変調される。ＲのＬＣＯＳデバイス１０８、ＧのＬＣＯＳデバイス１０９、及びＢのＬＣＯＳデバイス１１０から出射されたそれぞれのＰ偏光波は、Ｒメインプリズム１０４、ＧメインＰＢＳ１０６、及びＢメインＰＢＳ１０７を介してクロスダイクロイックプリズム１０３に入射される。そこでＲＧＢの各光は合成され、１／４波長板１０２及び投射レンズ１０を介してスクリーン２に投影される。
【００１８】
ここで、ＲＧＢのＬＣＯＳデバイス１０８、１０９、１１０は正方画素の信号として入力される映像信号に対して正方画素で光変調された画像を出力する。それは、映画ソフトの制作はコンピュータグラフィクス（ＣＧ）により描画されて制作される映像が多くなっていることによる。即ち、ＣＧで制作される画像の画素アスペクト比は、制作に用いられるコンピュータプログラムの関係で正方画素が用いられることによる。ＣＧで制作された画像を正しいアスペクト比の画像で出力する。
【００１９】
図３を参照してスクリーン２に投影される映像のアスペクト比について説明する。
スクリーン２には縦横が２１６０×４０９６（又は１０８０×２０４８）画素の映像が投射される。そのスクリーン２に投影される映像は２１６０×３９９６（又は１０８０×１９９８）のビスタスコープ映像と、１７１４×４０９６（又は８５８×２０４８）のシネマスコープ映像である。即ち、ビスタスコープ映像及びシネマスコープ映像の画素数はＤＣＩ（Digital Cinema Initiative）により定められている。それぞれの映像に対する明るさは１４ｆｌ（フートランバート）と決められている。
【００２０】
ここで、ディジタルシネマを運営する側からは、シネマスコープの映像を大画面で表示したい希望がある。その場合はスクリーン２をさらに横に拡大し、シネマスコープ映像の縦方向のサイズをビスタスコープと同一にして表示しようとするものである。即ち、シネマスコープの映像を縦横それぞれ１．２６倍（＝2160/1714）に拡大して投影する。その場合であってもスクリーン上の輝度レベルは１４ｆｌを確保しなければならないとされる。ランプ１２５の明るさをシネマスコープ映像で明るくする方法はあるものの、寿命時間の関係で好ましくない。反対に明るいランプを使用し、ビスタスコープ映像を暗くして投影する方法はある。しかし、例えば７０％以下の輝度で点灯する場合には、ランプ内部のアークが不安定になりやすく、フリッカが生じる。ランプ１２５の輝度レベルは所定の範囲に抑えて使用する必要がある。そこで、画面アスペクト比が２．３９と大きなシネマスコープ映像に対してランプ１２５から発光される光量を効率よく利用する集光部１２が必要とされる。
【００２１】
図４〜図８を参照して集光部１２を詳述する。
図４に示す垂直方向の光路図は、ビスタスコープ映像投影時の光路図である。その光路中にマルチシリンドリカルレンズ１２１は配置されていない。
第２インテグレータ１２０はビスタスコープと同一のアスペクト比を有する複数の小レンズが２次元配置されている。それらの小レンズから出射される光のそれぞれはフィールドレンズ１１８で集光され、ＲのＬＣＯＳデバイス１０８、ＧのＬＣＯＳデバイス１０９、及びＢのＬＣＯＳデバイス１１０のそれぞれに照射される。第１インテグレータ１２２は、第２インテグレータ１２０を構成する小レンズに対して、中心部の小レンズや周辺部の小レンズに対しても均一な光源を与えるための光路調整を行う。第２インテグレータ１２０の小レンズの全面に均一な照射光が照射される。
【００２２】
図５に示す垂直方向の光路図は、シネマスコープ映像投影時の光路図である。第１インテグレータ１２２と第２インテグレータ１２０との間にマルチシリンドリカルレンズ１２１が配置されている。そのマルチシリンドリカルレンズ１２１は、垂直方向に配列される第２インテグレータ１２０の小レンズと垂直方向の長さが同一であるシリンドリカルレンズが複数配列される。対向する小レンズの光軸とシリンドリカルレンズの光軸は同一水平面内にある。第２インテグレータ１２０のそれぞれの小レンズには、マルチシリンドリカルレンズ１２１により垂直方向に集光された光が入射される。入射される光の幅は小レンズの形状に比し０．７９倍（＝1714/2160）倍である。小レンズへの入射光のアスペクト比はシネマスコープのアスペクト比と同一である。従って、ＲＧＢのそれぞれのＬＣＯＳデバイス１０８、１０９、１１０にはシネマスコープと同一のアスペクト比の光源が照射される。マルチシリンドリカルレンズ１２１の挿入損失を無視できる場合には、照射面内照度は２５％（1/0.79倍）高くなる。
【００２３】
図６に示す水平方向の光路図は、シネマスコープ映像時の光路図である。第１インテグレータ１２２と第２インテグレータ１２０との間にマルチシリンドリカルレンズ１２１が配置される。マルチシリンドリカルレンズ１２１は水平面内では一定の厚みを有している。マルチシリンドリカルレンズ１２１の光路中への挿入及び非挿入に関らず光源部１３から出射された光はＲ、Ｇ、ＢのそれぞれのＬＣＯＳデバイス１０８、１０９、１１０の光変調を行う有効領域の横幅全体に照射される。マルチシリンドリカルレンズ１２１が非挿入の状態と同様である。
【００２４】
図７は、シネマスコープ映像投影時の構成と光路を示した、光変調部１１の側から見た斜視図である。第１インテグレータ１２２と第２インテグレータ１２０との間にマルチシリンドリカルレンズ１２１が挿入されている。マルチシリンドリカルレンズ１２１は駆動部１４により、入力される映像信号がビスタスコープの場合は光軸外に移動される。映像信号がシネマスコープの場合は光軸中に挿入される。挿入される位置は、第２インテグレータ１２０の小レンズの光軸とマルチシリンドリカルレンズ１２１の光軸とが同一水平面内となる位置である。第２インテグレータ１２０とマルチシリンドリカルレンズ１２１との間隔は、マルチシリンドリカルレンズ１２１のレンズ効果により第２インテグレータ１２０の小レンズに照射される光源の幅が０．７９倍となる位置である。ＲＧＢの各ＬＣＯＳデバイス１０８〜１１０への照射光は、ビスタスコープの場合にＡ−Ａの間に、シネマスコープの場合にはＢ−Ｂの間に照射される。
【００２５】
図８に示すマルチシリンドリカルレンズ１２１の斜視図は、同レンズを光源部１３の側から見た図である。第２インテグレータ１２０は複数の小レンズが縦横に配置されているのに比し、マルチシリンドリカルレンズ１２１は水平方向に厚みが一定なシリンドリカルレンズが垂直方向に複数配置されている点で異なっている。
ここで、マルチシリンドリカルレンズ１２１の横幅は第１インテグレーター１２２の横幅と同一又は第１インテグレーター１２２の横幅よりも少し大きくする。横幅が大きい場合には、仮にマルチシリンドリカルレンズ１２１を移動して光軸内への挿入、非挿入を行う際に水平方向に位置誤差が生じる場合であっても輝度むらのない映像を投影できる。但し、垂直方向の位置誤差に対しては投影画像の垂直方向の輝度むらが生じる。マルチシリンドリカルレンズ１２１の光軸内への挿入、非挿入は垂直方向に位置誤差が生じないように行う。
【００２６】
第２インテグレータ１２０とマルチシリンドリカルレンズ１２１との間の距離を変化させてインテグレータ１２０の小レンズやＲＧＢのそれぞれのＬＣＯＳデバイス１０８、１０９、１１０に照射する光源のアスペクト比を変更出来る。その場合は、マルチシリンドリカルレンズ１２１を第２インテグレーター１２０に接近させて配置する場合に、第２インテグレーター１２０の小レンズに照射される光源のアスペクト比をビスタスコープと同一とする。ＲＧＢのＬＣＯＳデバイスにビスタスコープと同一のアスペクト比の光源が照射される。シネマスコープの映像を投射する場合や、シネマスコープよりさらにアスペクト比が大きな第３の映像信号を投影する場合には、第２インテグレータ１２０とマルチシリンドリカルレンズ１２１との間の距離を増加させ、それぞれの映像信号に対応したアスペクト比の光源をＲＧＢのＬＣＯＳデバイスに照射させる。輝度レベルを増加させたシネマスコープ信号、及びアスペクト比の大きな第３の映像信号を投影できる。任意のアスペクト比の映像信号を高輝度で投射できる。
【００２７】
マルチシリンドリカルレンズ１２１の移動による切り換える場合と、マルチシリンドリカルレンズ１２１の挿入／非挿入による切り換える場合とを比較する。前者は、任意のアスペクト比の映像信号を高い輝度レベルで投射できる一方、マルチシリンドリカルレンズ１２１が常に光路中に挿入されるため、例えば２％の照射量が常に損失される。後者は、ビスタスコープ時にはマルチシリンドリカルレンズ１２１が非挿入であり、２％の挿入損失は生じない。マルチシリンドリカルレンズ１２１の挿入／非挿入により切り換える方がより明るいビスタスコープ映像を投影することが出来る。
【００２８】
他の実現方法として、マルチシリンドリカルレンズ１２１の挿入／非挿入による切り換えを行うことなく、シネマスコープ時に投射レンズ１０の前にアナモフィックレンズを配置する方法がある。シネマスコープ時は映像信号の水平方向の画素変換を垂直方向の走査線数変換と同様に行い、水平方向に縮小変換した画像をアナモフィックレンズによりもとの比率の画像に拡大して表示する方法である。しかし、アナモフィックレンズを用いる場合は、特に映像の周辺部分でその色収差により画像がゆがむ、にじむ、ぼけるなどの劣化が生じる。それに比し、実施例で示した投射表示装置１はＬＣＯＳに照射する光源のアスペクト比を調整するようにしているため、ＬＣＯＳ以降の光学特性を劣化させることなく、アスペクト比の大きな品質の高い映像信号を高い輝度レベルで投影できる。
【００２９】
以上のように、本実施例によれば、シリンドリカルレンズ１２１は、複数の棒状マイクロレンズから構成され、各棒状マイクロレンズは、短手方向が前記各マイクロレンズの一辺と同一であり、長手方向が前記各マイクロレンズの他辺と同一方向のインテグレータ１２０の幅と同一もしくはインテグレータの幅よりも長いマイクロレンズであり、各マイクロレンズのアスペクト比は、映像信号が第１アスペクト比で投射画像を投射する場合のアスペクト比と同一であり、前記映像信号は、画像信号とアスペクト比信号を有しており、前記アスペクト比信号が前記第１アスペクト比（ビスタスコープ）の信号である場合には、前記インテグレータのみを介して、前記第１アスペクト比で光変調素子に集光させ、前記第１アスペクト比よりも大きい第２アスペクト比（シネマスコープ）の信号である場合には、前記シリンドリカルレンズを光路上に配置する前記第２アスペクト比で前記光変調素子に集光させる切り替え信号を出力する切り換え手段１５を有しているので、投影レンズ１０の端部にアナモフィックレンズを配することなく、画像周辺の色収差による画質劣化を少なくすると共に、画面アスペクト比の異なる複数の画像のそれぞれについて光源の利用効率を高くし、高画質で高輝度な画像を投射することができる投射表示装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
複数の画面アスペクト比を有する画像に対しても光変調素子に照明光を効率良く照射し、それぞれの画像を明るく投影できる投射表示装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施に係る投射表示装置の構成例を示したブロック図である。
【図２】本発明の実施に係る投射表示装置の構造例を光路と共に示した図である。
【図３】本発明の実施に係る２種類の画像アスペクトを有する画像サイズ例の図である。
【図４】本発明の実施に係る投射表示装置の要部の垂直方向の光路図（その１）である。
【図５】本発明の実施に係る投射表示装置の要部の垂直方向の光路図（その２）である。
【図６】本発明の実施に係る投射表示装置の要部の水平方向の光路図である。
【図７】本発明の実施に係る要部の構成とその光路を示した斜視図である。
【図８】本発明の実施に係るマルチシリンドリカルレンズの斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    投射表示装置
２    スクリーン
１０    投射レンズ
１１    光変調部
１２    集光部
１３    光源部
１４    駆動部
１５    アスペクト比検出部
１０２    １／４波長板
１０３    クロスダイクロイックプリズム
１０４    Ｒメインプリズム
１０５    スペーサガラス
１０６    ＧメインＰＢＳ
１０７    ＢメインＰＢＳ
１０８    ＲのＬＣＯＳデバイス
１０９    ＧのＬＣＯＳデバイス
１１０    ＢのＬＣＯＳデバイス
１１１    Ｒフィールドレンズ
１１２    Ｇフィールドレンズ
１１３    Ｂフィールドレンズ
１１４    Ｒ／Ｇダイクロイックミラー
１１５    ＹプリＰＢＳ
１１６    ＢプリＰＢＳ
１１７    Ｂ／Ｙクロスダイクロイックミラー
１１８    フィールドレンズ
１１９    ＰＳコンバイナ
１２０    第２インテグレータ
１２１    マルチシリンドリカルレンズ
１２２    第１インテグレータ
１２３    コンデンサレンズ
１２４    リフレクタ
１２５    ランプ
【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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【図７】
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【図８】
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