(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記ライトバルブに照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置において、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面の近傍に備えられており、光通過領域及び前記第一端面に向く光反射領域を含む反射手段と、
前記反射手段の前記光通過領域を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記反射手段に向かう方向に変える光学手段と
を有し、
前記光学手段が、前記柱状光学素子の前記第二端面の近傍に配置されたハーフミラーを含み、
前記ハーフミラーは、中心に近づくにつれて光透過率が高くなり、前記柱状光学素子の前記第二端面側を光反射面とし、外周に近づくにつれて光反射率が高くなる
ことを特徴とする投写装置。
【請求項２】
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記ライトバルブに照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置において、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面の近傍に備えられており、光通過領域及び前記第一端面に向く光反射領域を含む反射手段と、
前記反射手段の前記光通過領域を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記反射手段に向かう方向に変える光学手段と
を有し、
前記光学手段が、前記柱状光学素子の前記第二端面の近傍に配置されており、
前記光学手段が、透明板と、前記透明板上に点在させた複数の微小ミラー部とを含み、
前記複数の微小ミラー部が前記柱状光学素子の前記第二端面側を光反射面とし、
前記光学手段が、中心に近づくにつれて平滑化された光透過率が高くなり、外周に近づくにつれて平滑化された光反射率が高くなるように前記複数の微小ミラー部の直径、数、及び位置を設定した
ことを特徴とする投写装置。
【請求項３】
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記ライトバルブに照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置において、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面の近傍に備えられており、光通過領域及び前記第一端面に向く光反射領域を含む反射手段と、
前記反射手段の前記光通過領域を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記反射手段に向かう方向に変える光学手段と
を有し、
前記光学手段が、入力映像信号に基づく複数種類の画像のアスペクト比に対応するアスペクト比の光通過領域である複数の矩形領域と、前記複数の矩形領域の外側の光反射領域とを含み、
前記柱状光学素子の前記第二端面に対向する矩形領域を前記複数の矩形領域のいずれかに切り替える切替手段と、
入力映像信号に応じて前記切替手段の動作を制御する制御手段と
を有することを特徴とする投写装置。
【請求項４】
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記複数の表示素子を照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置において、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記第一端面に向かう方向に変える光学手段を有し、
前記光学手段の中心付近の光透過率が外周付近の光透過率より高く、前記光学手段の外周付近の光反射率が中心付近の光反射率より高く、
前記光学手段の中心に近づくにつれて光透過率が徐々に高くなり、前記光学手段の外周に近づくにつれて光反射率が徐々に高くなる
ことを特徴とする投写装置。
【請求項５】
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記複数の表示素子を照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置において、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記第一端面に向かう方向に変える光学手段を有し、
前記光学手段の中心付近の光透過率が外周付近の光透過率より高く、前記光学手段の外周付近の光反射率が中心付近の光反射率より高く、
前記光学手段が、ハーフミラーを含む
ことを特徴とする投写装置。
【請求項６】
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記複数の表示素子を照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置において、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記第一端面に向かう方向に変える光学手段を有し、
前記光学手段の中心付近の光透過率が外周付近の光透過率より高く、前記光学手段の外周付近の光反射率が中心付近の光反射率より高く、
前記光学手段が、透明板と、前記透明板に点在させた複数の微小ミラー部とを含み、
前記光学手段が、中心に近づくにつれて平滑化された光透過率が高くなり、外周に近づくにつれて平滑化された光反射率が高くなるように前記複数の微小ミラー部の直径、数、及び位置を設定した
ことを特徴とする投写装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光をライトバルブに照射することによって画像を投写する投写装置に関するものであり、特に、その光学系の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平３−７５６２０号公報には、反射型液晶ライトバルブを用いた投写装置において光源部からの照明光の利用効率を向上させるための提案が開示されている。この投写装置においては、光源部からの照明光を偏光ビームスプリッタに入射させ、偏光ビームスプリッタの偏光分離面で反射された第一偏光を反射型ライトバルブに照射し、偏光ブームスプリッタを透過した第二偏光を反射鏡で反射させて光源部のリフレクタに戻す構成が採用されている。光源部のリフレクタに向かう第二偏光は、位相差素子を２回通過して第一偏光に変換され、偏光ビームスプリッタに再度入射するので、照明光に含まれる第二偏光をも画像表示に利用することができ、照明光の利用効率が向上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の投写装置においては、第二偏光を光源部のリフレクタに戻していたので、ランプの電極やガラスの温度が上昇してランプ寿命が短くなるという問題がある。
【０００４】
また、テレビジョン画像においては、コンピュータグラフィックス画像とは異なり、画面中央付近の輝度を幾分高くし画面周辺に近づくに従って輝度を低下させた方が迫力ある映像を提供できることが経験的にわかってきた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、光源の温度上昇を抑制しつつ照明光の利用効率を向上させることができる投写装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、投写画像の中央付近の輝度を高くすることができる投写装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の投写装置は、
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記ライトバルブに照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置であって、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面の近傍に備えられており、光通過領域及び前記第一端面に向く光反射領域を含む反射手段と、
前記反射手段の前記光通過領域を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記反射手段に向かう方向に変える光学手段と
を有し、
前記光学手段が、前記柱状光学素子の前記第二端面の近傍に配置されたハーフミラーを含み、
前記ハーフミラーは、中心に近づくにつれて光透過率が高くなり、前記柱状光学素子の前記第二端面側を光反射面とし、外周に近づくにつれて光反射率が高くなる
ことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２の投写装置は、
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記ライトバルブに照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置であって、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面の近傍に備えられており、光通過領域及び前記第一端面に向く光反射領域を含む反射手段と、
前記反射手段の前記光通過領域を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記反射手段に向かう方向に変える光学手段と
を有し、
前記光学手段が、前記柱状光学素子の前記第二端面の近傍に配置されており、
前記光学手段が、透明板と、前記透明板上に点在させた複数の微小ミラー部とを含み、
前記複数の微小ミラー部が前記柱状光学素子の前記第二端面側を光反射面とし、
前記光学手段が、中心に近づくにつれて光透過率が高くなり、外周に近づくにつれて光反射率が高くなるように前記複数の微小ミラー部の直径、数、及び位置を設定した
ことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項３の投写装置は、
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記ライトバルブに照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置であって、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面の近傍に備えられており、光通過領域及び前記第一端面に向く光反射領域を含む反射手段と、
前記反射手段の前記光通過領域を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記反射手段に向かう方向に変える光学手段と
を有し、
前記光学手段が、入力映像信号に基づく複数種類の画像のアスペクト比に対応するアスペクト比の光通過領域である複数の矩形領域と、前記複数の矩形領域の外側の光反射領域とを含み、
前記柱状光学素子の前記第二端面に対向する矩形領域を前記複数の矩形領域のいずれかに切り替える切替手段と、
入力映像信号に応じて前記切替手段の動作を制御する制御手段と
を有することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項４の投写装置は、
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記複数の表示素子を照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置であって、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記第一端面に向かう方向に変える光学手段を有し、
前記光学手段の中心付近の光透過率が外周付近の光透過率より高く、前記光学手段の外周付近の光反射率が中心付近の光反射率より高く、
前記光学手段の中心に近づくにつれて光透過率が徐々に高くなり、前記光学手段の外周に近づくにつれて光反射率が徐々に高くなることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項５の投写装置は、
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記複数の表示素子を照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置であって、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記第一端面に向かう方向に変える光学手段を有し、
前記光学手段の中心付近の光透過率が外周付近の光透過率より高く、前記光学手段の外周付近の光反射率が中心付近の光反射率より高く、
前記光学手段が、ハーフミラーを含むことを特徴としている。
【００２１】
また、請求項６の投写装置は、
規則的に配列された複数の表示素子を備えており、前記複数の表示素子のそれぞれを選択的にオン状態又はオフ状態にすることができるライトバルブと、
前記複数の表示素子を照射する照明光を発生する光源と、
前記光源と前記ライトバルブの間に配置された柱状光学素子と、
前記光源から前記柱状光学素子を通過して前記ライトバルブに照射された照明光のうちのオン状態にある表示素子を経由したオン状態光を投写する投写レンズと
を有する投写装置であって、
前記柱状光学素子の前記光源側の第一端面を通過し前記柱状光学素子の前記ライトバルブ側の第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、前記照明光のうちの他の一部の光の進行方向を前記第一端面に向かう方向に変える光学手段を有し、
前記光学手段の中心付近の光透過率が外周付近の光透過率より高く、前記光学手段の外周付近の光反射率が中心付近の光反射率より高く、
前記光学手段が、透明板と、前記透明板に点在させた複数の微小ミラー部とを含み、
前記光学手段が、中心に近づくにつれて平滑化された光透過率が高くなり、外周に近づくにつれて平滑化された光反射率が高くなるように前記複数の微小ミラー部の直径、数、及び位置を設定した
ことを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る投写装置の構成を概略的に示す図である。
【００２３】
図１に示されるように、実施の形態１に係る投写装置は、ライトバルブ１と、このライトバルブ１に照明光Ｌ１を照射する照明光学系２と、光回収光学系３と、投写レンズ４とを有する。ライトバルブ１は、シリコンチップ上に規則的に配列された複数のマイクロミラー素子を備えたデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：テキサスインスツルメンツ社の商標）である。光回収光学系３は、ライトバルブ１で反射された照明光Ｌ１の一部（オフ状態光Ｌ３）の進行方向を変えてライトバルブ１のマイクロミラー素子に向ける。投写レンズ４は、ライトバルブ１のマイクロミラー素子で反射された照明光Ｌ１の一部（オン状態光Ｌ２）を投写光Ｌ４としてスクリーン等の被照射面（図示せず）に投写する。
【００２４】
図２及び図３は、ライトバルブ１のマイクロミラー素子１１の動作を示す説明図である。図２は、オン方向を向く（オン状態にある）マイクロミラー素子１１を示し、図３は、オフ方向を向く（オフ状態にある）マイクロミラー素子１１を示す。
【００２５】
図２及び図３に示されるように、マイクロミラー素子１１は、入力映像信号に基づいて選択的にオン方向又はオフ方向を向く（即ち、傾斜角を切り替える）可動式ミラーである。図２に示されるように、マイクロミラー素子１１が、オン方向を向くとき（オン状態のとき）には、マイクロミラー素子１１は、マイクロミラー素子１１の静止位置基準面１２に対して角度θだけ（図２において左側に）傾斜する。図２に示されるように、オン方向を向くマイクロミラー素子１１に入射角θ（マイクロミラー素子１１の法線１１ｎに対する角度がθであり、基準面１２の法線１２ｎに対する角度が２θである。）で照明光Ｌ１が入射すると、オン状態光Ｌ２はマイクロミラー素子１１で反射して基準面１２の法線１２ｎ方向に進む。また、図３に示されるように、マイクロミラー素子１１が、オフ方向を向くときには、マイクロミラー素子１１は、マイクロミラー１１の静止位置基準面１２に対して角度θだけ（図３において右側に）傾斜する。オフ状態のマイクロミラー素子１１は、オン状態のマイクロミラー素子１１と反対に傾斜する。図３に示されるように、オフ方向を向くマイクロミラー素子１１に照明光Ｌ１（マイクロミラー素子１１に対する照明光Ｌ１の入射角は３θであり、基準面１２の法線１２ｎに対する角度が２θである。）が入射すると、オフ状態光Ｌ３はマイクロミラー素子１１で反射して基準面１２の法線１２ｎに対して角度４θの方向に進む。
【００２６】
照明光学系２は、図１に示されるように、ランプ２１と、このランプ２１で発生した光を所定方向に向けて反射させるリフレクタ２２と、光インテグレータである柱状光学素子２３と、照明光Ｌ１の断面形状を決める導光部２４とを有する。また、照明光学系２は、柱状光学素子２３のランプ２１側の第一端面２５に備えられた第一反射部材２７と、柱状光学素子２３のライトバルブ１側の第二端面２６に備えられた第二反射部材２８とを有する。ランプ２１は、例えば、高圧水銀灯である。ただし、ランプ２１としては、種々の方式の光源が適用可能である。リフレクタ２２は、回転放物面や回転楕円面等のような凹面鏡である。ただし、リフレクタ２２としては、ランプ２１からの光を光インテグレータ２３の第一端面２５に向けることができる種々の形状を採用することができる。
【００２７】
図４は、柱状光学素子２３、第一反射部材２７、及び第二反射部材２８を概略的に示す斜視図である。
【００２８】
図４に示されるように、柱状光学素子２３は、側壁内面を全反射（ＴＩＲ）面とした角柱ガラスである。ただし、柱状光学素子２３を、第一端面２５及び第二端面２６を開口部とし、側壁内面を光反射面とした中空角柱ミラー（ミラーパイプ）で構成することもできる。ランプ２１で発生した光がリフレクタ２２により反射され、柱状光学素子２３の第一端面２５から柱状光学素子２３に入射すると、入射した光は柱状光学素子２３の側壁内面で反射されて第二端面２６から出射される。第一端面２５から入射する光の進行方向には違いがあるので、光の進行方向に応じて柱状光学素子２３の内面において反射される回数が異なる。柱状光学素子２３の寸法を適切な値とすることにより、第二端面２６から出射される光の二次元的強度分布を一様な分布にすることができる。柱状光学素子２３の第二端面２６から出射した光は導光部２４により、ライトバルブ１を照明するのに適した断面寸法の照明光Ｌ１に変換される。また、導光部２４は、例えば、１又は複数枚のレンズ及び照明光Ｌ１の断面寸法を決める開口部等を有する。
【００２９】
図５は、光回収光学系３の光学的特性を説明するための図である。
【００３０】
図１及び図５に示されるように、光回収光学系３は、集光レンズ３１と、凹面鏡３２とを有する。図５において、ＩＭはライトバルブ１の受光面のイメージ、Ｄ１はイメージＩＭから集光レンズ３１までの実効光路長、Ｆ１は集光レンズ３１の焦点距離、Ｆ２は凹面鏡３２の焦点距離である。焦点距離Ｆ２は焦点距離Ｆ１とほぼ同じ長さである。実際の投写装置においては、イメージＩＭと集光レンズ３１の間にプリズムが配置される。実効光路長Ｄ１は焦点距離Ｆ１のほぼ２倍となるよう設定される。イメージＩＭ上の任意の点から発した光は集光レンズ３１により集光され、凹面鏡３２上に結像して反射され、再度集光レンズ３１により集光されて、イメージＩＭ上の点に戻る。このように構成すれば、オフ状態にあるマイクロミラー素子１１で反射したオフ状態光Ｌ３は、同じマイクロミラー素子１１に戻って来る。光回収光学系３によりオフ状態のマイクロミラー素子１１に入射した光は、照明光Ｌ１の進行方向とは逆向きに進み、柱状光学素子２３の第二端面２６に向かう。
【００３１】
図６は、照明光学系２の第一反射部材２７を柱状光学素子２３側から見た正面図である。また、図７（ａ）及び（ｂ）は、第一反射部材２７の光透過率特性を示すグラフであり、図７（ａ）は水平方向の光透過率分布を示し、図７（ｂ）は垂直方向の光透過率分布を示す。また、図８（ａ）及び（ｂ）は、第一反射部材２７の光反射率特性を示すグラフであり、図８（ａ）は水平方向の光反射率分布を示し、図８（ｂ）は垂直方向の光反射率分布を示す。
【００３２】
図６に示されるように、第一反射部材２７は、透明の光通過領域２７ａと、柱状光学素子２３に反射面を向けた光反射領域２７ｂとを有する。光通過領域２７ａは、第一反射部材２７の中央に円形に形成されている。光反射領域２７ｂは、光通過領域２７ａの外側を囲うように形成されている。第一反射部材２７の外形は、横縦比が１６対９の矩形である。ただし、横縦比を他の値にしてもよい。図６において、Ｐ１及びＰ２は第一反射部材２７の下辺及び上辺の中央位置であり、Ｐ３及びＰ４は第一反射部材２７の左辺及び右辺の中央位置である。また、光通過領域２７ａの直径は、第一反射部材２７の高さの８０％の長さである。ただし、光通過領域２７ａの直径は、他の値としてもよい。また、図７（ａ）及び（ｂ）並びに図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、光通過領域２７ａにおける光透過率Ｔ２７はほぼ１００％であり、光反射率Ｒ２７はほぼ０％である。また、図７（ａ）及び（ｂ）並びに図８（ａ）及（ｂ）に示されるように、光反射領域２７ｂにおける光透過率Ｔ２７はほぼ０％であり、光反射率Ｒ２７はほぼ１００％である。
【００３３】
図９は、照明光学系２の第二反射部材２８を柱状光学素子２３側から見た正面図である。また、図１０（ａ）及び（ｂ）は、第二反射部材２８の光透過率特性を示すグラフであり、図１０（ａ）は水平方向の光透過率分布を示し、図１０（ｂ）は垂直方向の光透過率分布を示す。また、図１１（ａ）及び（ｂ）は、第二反射部材２８の光反射率特性を示すグラフであり、図１１（ａ）は水平方向の光反射率分布を示し、図１１（ｂ）は垂直方向の光反射率分布を示す。
【００３４】
第二反射部材２８は、柱状光学素子２３の第二端面２６に接して配置されている。第二反射部材２８の外形は、第一反射部材２７の外形と同一である。第二反射部材２８は、第二端面２６を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ、他の一部の光を反射させるハーフミラー（半透鏡）である。第二反射部材２８の外形は、横縦比が１６対９の矩形である。ただし、第二端面の大きさ及び形状に応じて他の値を採用してもよい。図９において、Ｐ５及びＰ６は第二反射部材２８の下辺及び上辺の中央位置であり、Ｐ７及びＰ８は第二反射部材２８の左辺及び右辺の中央位置である。図１０（ａ）及び（ｂ）並びに図１１（ａ）及（ｂ）に示されるように、第二反射部材２８は、中心に近づくにつれて光透過率Ｔ２８が高くなり外周に近づくにつれて光反射率Ｒ２８が高くなる。図１０（ａ）及び（ｂ）並びに図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第二反射部材２８の中心付近おける光透過率Ｔ２８はほぼ１００％であり、光反射率Ｒ２８はほぼ０％である。また、図１０（ａ）及び（ｂ）並びに図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第二反射部材２８の光透過率Ｔ２８は外周に近づくにつれてなだらかに低下し、点Ｐ７，Ｐ８では約７０％の光透過率となる。また、図１０（ａ）及び（ｂ）並びに図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第二反射部材２８の中心付近における光反射率Ｒ２８はほぼ０％であり、外周に近づくにつれて反射率Ｒ２８が増加し、点Ｐ７、Ｐ８では約３０％の光反射率となる。
【００３５】
第二反射部材２８の光透過率特性は、テレビジョン画面の中央部がやや明るく表示されるように設定されたものである。第二反射部材２８を通過する光の中央周辺光量比及び反射光の中央周辺光量比は、照明光を有効に利用することができ、かつ、テレビジョン画像を迫力十分に表示することを可能にするように設定する。投写レンズ４を通過した光の中央周辺光量比と組み合わされることで、投写画像の中央周辺光量比が４０％から６０％程度となるように設定することが望ましい。
【００３６】
第一反射部材２７の反射領域２７ｂ及び第二反射部材２８であるハーフミラーは、金属膜又は誘電体多層膜を透明部材の表面に付加することにより製造できる。第二反射部材２８における光透過率特性の連続的又は段階的な変化は、例えば、光反射用の金属膜の厚さを連続的に変化させるか、又は、多層膜の膜厚又は膜数を段階的に変化させることにより実現することができる。
【００３７】
第一反射部材２７及び第二反射部材２８は面全体として平均すると、それぞれ約７２％、約２２％の平均光線反射率となる。光回収光学系３により回収されたオフ状態光Ｌ３は、第二反射部材２８に導かれ、一部は反射し、他の一部は通過する。第二反射部材２８を通過した光は柱状光学素子２３の内部に入射して進行し、第一端面２４近傍に装着された第一反射部材２７において、約７２％が反射され、照明光Ｌ１の一部となる。
【００３８】
柱状光学素子２３の内部をライトバルブ１に向かう方向に進行する光は、第二端面２６近傍に装着された第二反射部材２８に導かれ、約７８％の光が通過するとともに、約２２％の光が反射される。反射された光は、回収されたオフ状態光と同様に、第一反射部材２７において、約７２％が反射され、照明光Ｌ１の一部となる。柱状光学素子２３の内部を通過する光の一部は第一反射部材２７及び第二反射部材２８により複数回反射するので、第一反射部材２７及び第二反射部材２８の光線透過率をもとにして、ランプ２１からの光の伝達率（順方向伝達率）及びオフ状態光の伝達率（逆方向伝達率）を計算により求めることができる。第一反射部材２７の平均光線透過率をα％、第二反射部材２８の平均光線透過率をβ％とするとき、第一反射部材２７の平均光線反射率は近似的に（１００−α）％であり、第二反射部材２８の平均光線反射率は近似的に（１００−β）％である。
【００３９】
図１２は、図１に示される柱状光学素子２３、第一反射部材２７、及び第二反射部材２８の機能を説明するための説明図である。
【００４０】
以下、順方向をライトバルブ１に向かう方向（図１２における右方向）とし、逆方向をランプ２１に向かう方向（図１２における左方向）とする。図１２において、ＬＦは順方向進行光、ＬＲは回収したオフ状態光などの逆方向進行光である。また、図１２において、ＬＦＩは繰り返し反射が無い場合の柱状光学素子２３に入力される順方向入力光を示し、ＬＦＯは柱状光学素子２３から出力される順方向出力光を示し、ＬＲＩは柱状光学素子２３に入力される逆方向入力光を示し、ＬＲＯは柱状光学素子２３から出力される逆方向出力光を示す。また、ＦＩは順方向入力光ＬＦＩの光量を示し、ＦＯは順方向出力光ＬＦＯの光量を示し、ＲＩは逆方向入力光ＬＲＩの光量を示し、ＲＯは逆方向出力光ＬＲＯの光量を示す。
【００４１】
初めて柱状光学素子２３の第一端面２５に入射した順方向の光の光量をＦＩ０とすると、光量ＦＩ０は次の（式１）のようになる。ここで、変数名末尾の数字（変数名「ＦＩ」の末尾の数字「０」）は、第一反射部材２７及び第二反射部材２８間の繰り返し反射による光の往復回数を示す。
ＦＩ０＝ＦＩ                          …（式１）
【００４２】
光量ＦＩ０の順方向光ＬＦＩ０が第二反射部材２８によって反射されずに柱状光学素子２３から順方向に出力される光量をＦＯ０とすると、光量ＦＯ０は次の（式２）のようになる。
ＦＯ０＝ＦＩ０×（β／１００）        …（式２）
【００４３】
柱状光学素子２３に入射した光ＬＦが、第二反射部材２８で反射され、さらに第一反射部材２７で反射されることにより一往復して順方向に進む光の光量をＦＩ１とすると、光量ＦＩ１は次の（式３）のようになる。
0003883410.tif 000002
【００４４】
柱状光学素子２３に入射した光ＬＦが、第一反射部材２７及び第二反射部材２８間の繰り返し反射によりｎ回往復した後の順方向に進む光の光量をＦＩｎ（ｎは正の整数）とすると、光量をＦＩｎは次の（式４）のようになる。
0003883410.tif 000003
【００４５】
光量ＦＩｎの順方向光ＬＦＩｎが第二反射部材２８によって反射されずに柱状光学素子２３から順方向に出力される光量をＦＯｎとすると、光量ＦＯｎは次の（式５）のようになる。
ＦＯｎ＝ＦＩｎ×（β／１００）                            …（式５）
【００４６】
（式５）に（式４）を代入すると（即ち、（式５）のＦＩｎを（式４）の右辺で置きかえると）、（式６）を得る。
ＦＯｎ＝ＦＩ０×｛（１００−β）／１００｝ｎ×｛（１００−α）／１００｝ｎ×（β／１００）                            …（式６）
【００４７】
第一反射部材２７及び第二反射部材２８による繰り返し反射がある場合の順方向出力光量の総和をＦＯＳＵＭとすると、ＦＯＳＵＭは次の（式７）で表すことができる。
【数１】
0003883410.tif 000004
【００４８】
（式７）に（式６）を代入し、等比級数の公式を用いると、ＦＯＳＵＭは次の（式８）で表すことができる。
【数２】
0003883410.tif 000005
【００４９】
また、逆方向出力光量の総和ＲＯＳＵＭも同様に次の（式９）で表すことができる。
【数３】
0003883410.tif 000006
【００５０】
図１３は、柱状光学素子２３、第一反射部材２７、及び第二反射部材２８の順方向伝達率Ｆｅｆｆを示すグラフであり、図１４は、柱状光学素子２３、第一反射部材２７、及び第二反射部材２８の逆方向伝達率Ｒｅｆｆを示すグラフである。
【００５１】
ここで、順方向伝達率ＦｅｆｆをＦＯＳＵＭ／ＦＩと定義し、逆方向伝達率ＲｅｆｆをＲＯＳＵＭ／ＲＩと定義する。図１３及び図１４において、一点鎖線は、β＝７８％のときの特性を示す曲線であり、破線は、β＝６０％のときの特性を示す曲線であり、黒点は、α＝２８％かつβ＝７８％ときの伝達率を示す点である。これらは、図２に示した柱状光学素子の光伝達特性を表し、順方向伝達率Ｆｅｆｆが約９４％、逆方向伝達率Ｒｅｆｆが約３５％である。順方向伝達率Ｆｅｆｆが大きいとランプ２１の光が効率良く照明光Ｌ１として伝達され、逆方向伝達率Ｒｅｆｆが小さいとライトバルブ１方向から反射されてきた光がランプ２１に伝達される割合が少ないことを表すので良好な特性である。αが小さく、βが大きいほど順方向伝達率Ｆｅｆｆを大きく、逆方向伝達率Ｒｅｆｆを小さくすることができる。
【００５２】
図１３において、一点鎖線はαが１００％のときＦｅｆｆが７８％の位置にあり、これは第一反射部材２７全体が透明であれば第一反射部材２７の平均光線透過率αは１００％であり、順方向伝達率Ｆｅｆｆは反射部材３２の平均光線透過率βで定まることによる。平均光線透過率βが一定のまま、第一反射部材２７の平均光線透過率αを２８％まで小さくしたとしたときには、第二反射部材２８により反射された逆方向に進行する光が再度第一反射部材２７により反射されて順方向の光となるので、順方向伝達率Ｆｅｆｆが９４％まで向上する。９４％／７８％＝１．２であるので、順方向伝達率Ｆｅｆｆ自体は１００％を下回っているが、柱状光学素子２３の第二端面２６中央部について見ると、第二反射部材２８の中央部は透過率が１００％であるので、柱状光学素子２３内部での繰り返し反射により、１．２倍に光量が増加される。このため、明るい照明光を所定の２次元的強度分布によりライトバルブ１に向けて出力することができる。第二反射部材２８としてハーフミラーを使用しているが、材用によっては光損失が発生する場合がある。破線は、第二反射部材２８の平均反射率が一例として６０％まで低下した場合の順方向伝達率Ｆｅｆｆ及び、逆方向伝達率Ｒｅｆｆを表し、αが２８％のときにはＦｅｆｆは約８３％、Ｒｅｆｆは約４２％であり、８３％／７８％＝１．０６であるから、この条件においても約６％の光量増加効果がある。損失の少ないハーフミラーを使用することにより、光量増加効果を大きく保つことができる。
【００５３】
逆方向進行光ＬＲの強さは、ライトバルブ１全体のマイクロミラー素子の状態に依存する。ライトバルブ１のマイクロミラー素子のオン率が２０％であり、オフ状態光Ｌ３が光回収光学系３に入射する割合（オフ状態光伝達率）が６０％であり、光回収光学系３の光回収率が１００％であるとしたときに、照明光が逆方向進行光ＬＲとして、柱状光学素子２３上のハーフミラーに向かう割合は、次式で計算できる。
（オフ状態光の割合）×（オフ状態光伝達率（照明光に関して））×（光回収率）×（オフ状態光伝達率（回収光に関して））
＝（１００−２０）％×６０％×１００％×６０％
＝２９％
【００５４】
仮に、この逆方向進行光ＬＲが柱状光学素子２３に入射して、入射した光が全てランプ２１に伝達されると、ランプ２１の発光部近傍の光量が約２９％増加するので、ランプ２１のガラスや電極（図示せず）の温度が、光吸収に起因する温度上昇については２９％増加する。図１４に示されるように、逆方向伝達率Ｒｅｆｆは約３５％であるので、２９％×３５％＝１０％から、温度上昇を約１０％にまで軽減することができる。逆方向伝達率Ｒｅｆｆを小さくするためには、まずαを小さく、次にβを大きくすることが有効であり、例えば、光透過領域２７ａの直径を光反射領域２７ｂの高さの７０％とすることにより、αは約２２％と小さくできる。ランプ２１の光を集光することにより、光透過領域２７ａの面積をさらに小さくすることができる場合にはαを一層小さくすることができる。
【００５５】
以上説明したように、実施の形態１の投写装置においては、ランプ２１から発した光はリフレクタ２２にて反射され、第一反射部材２７の光通過領域２７ａを通過し柱状光学素子２３内に進行する。光は柱状光学素子２３内部において反射されながら進行して第二端面２６を通過し、第二反射部材２８において、一部が反射され、他の一部が通過する。第二反射部材２８を通過した光は、導光部２４に入射して導かれ、マイクロミラー素子であるライトバルブ１に向けて照明光Ｌ１として照射される。照明光Ｌ１がライトバルブ１上に照射されると、例えば、点１ａのマイクロミラー素子がオン状態であるときには、オン状態光Ｌ２を投写レンズ４の配置された第一の方向に反射し、その場合、投写レンズ４は、オン状態光Ｌ２を受け入れて投写光Ｌ４とし、スクリーンなどの被照射面（図示せず）に投写する。
【００５６】
マイクロミラー素子がオフ状態であるときには、点１ａにおいてオフ状態光Ｌ３が、光回収光学系３の配置された第二の方向に反射される。光回収光学系３は集光レンズ３１及び凹面鏡３２により構成され、オフ状態光Ｌ３を集光及び反射することで点１ａ又はその近傍の位置に向ける。点１ａに向けて反射されたオフ状態光はオフ状態のマイクロミラー素子に反射されて照明光Ｌ１の光路を逆方向に進行し、導光部２４を通過して第二反射部材２８を通過して柱状光学素子２３に入射する。
【００５７】
以上に説明したように、実施の形態１の投写装置によれば、柱状光学素子２３の第二端面２６を通過した光の一部が第二反射部材２８及び光回収光学系３ににより柱状光学素子２３の第一端面２５側の第一反射部材２７に向けられ、第一反射部材２７が第二反射部材２８及び光回収光学系３からの光を反射してライトバルブ１に向かう照明光の一部とするので、ランプ２１から出射される光の利用効率を向上させることができる。また、第一反射部材２７により、第二反射部材２８及び光回収光学系３からランプ２１に戻る光を少なくしているので、ランプ２１の温度上昇を抑制できる。
【００５８】
また、第二反射部材２８をハーフミラーとし、このハーフミラーは、中心に近づくにつれて光透過率が高くなり、柱状光学素子２３の第二端面２６側を光反射面とし、外周に近づくにつれて光反射率が高くなるようにしたので、投写画像の中心付近の輝度を外周付近の輝度よりも高くすることができ、テレビジョン画像を表示させる場合に、迫力ある映像を提供できる。
【００５９】
実施の形態２
本発明の実施の形態２における投写装置の構成は、図１に示した実施の形態１の構成と、第二反射部材及び導光部を除いて同一である。
【００６０】
図１５は、本発明の実施の形態２に係る投写装置における第二反射部材５０を示し、同図（ａ）は柱状光学素子２３から見た正面図であり、同図（ｂ）は第二反射部材５０の一部拡大図である。
【００６１】
図１５（ａ）に示されるように、第二反射部材５０は、透明板の中央部である矩形の透明領域５１と、透明板に微小な面積の微小ミラー部５２を多数配置した反射領域５３とを有する。図１５（ｂ）に示されるように、微小ミラー部５２は、第二反射部材５０の中央の透明領域５１に近づくに従って面積が小さくなるように大きさが設定されている。微小ミラー部５２は、ほとんどの入射光を反射し、透明部材５１はほとんどの入射光を透過させる。微小ミラー部５２の大きさを、投写画像に影響しない程度に小さくすると、反射領域５３の平滑化された光透過率及び平滑化された光反射率は、反射領域５３の面積に対する微小ミラー部５２の面積の割合によって決まる。
【００６２】
図１６は、図１５の第二反射部材５０の垂直方向の平滑化された光透過率特性を示すグラフである。図１６は、図１５（ａ）の第二反射部材５０における下辺の中心点Ｐ５及び上辺の中心点Ｐ６間の平滑化した光透過率を示す。図１６の曲線は、中央部では１００％のレベルで平坦であり、周辺の点Ｐ５及びＰ６近傍に近づくにつれてなだらかに平滑化された光透過率が低下し、最も外側の点Ｐ５及びＰ６で平滑化された透過率は約７０％となる。
【００６３】
図１７は、図１５の第二反射部材５０の垂直方向の平滑化された光反射率特性を示すグラフである。図１７に示されるように、平滑化された光反射率は、周辺部で約３０％であり、中央に近づくに従って緩やかに低下する特性でである。微小ミラー部５２は全反射ミラーにより構成されるので、ハーフミラーを使用する場合よりも光の損失が少なく、柱状光学素子２３の順方向伝達率Ｆｅｆｆを低下させることがなく、光反射部材の光損失に伴う温度上昇が少なくできるので、光反射部材の信頼性を高くすることができる。
【００６４】
図１８は、実施の形態２における導光部５３について、その近傍の光路を示した図である。図１８に示されるように、実施の形態２の導光部５４内には、集光レンズ５５が備えられている。この集光レンズ５５により、第二反射部材５０の中心点Ｐ１１の像はライトバルブ１上の点Ｐ１２に結像される。しかし、第二反射部材５０の微小ミラー部５２上の点Ｐ１３の像はライトバルブ１よりも遠い（ライトバルブ１からずれた）の点Ｐ１４に結像される。このように、実施の形態２においては、第二反射部材５０の微小ミラー部５２の像がライトバルブ１の表面に形成されないように構成しているので、投写画像に微小ミラー部５２に起因する輝度ムラを発生させることはない。
【００６５】
以上に説明したように、実施の形態２の投写装置は、第二反射部材５０として複数の微小ミラー部５２を備えた透明板５１を含み、中心に近づくにつれて平滑化された光透過率が高くなり、外周に近づくにつれて平滑化された光反射率が高くなるようにしたので、投写画像の中心付近の輝度が外周付近の輝度よりも高くすることができ、テレビジョン画像を表示させる場合に、迫力ある映像を提供できる。
【００６６】
また、実施の形態２の投写装置の微小ミラー部５２は、リソグラフィ技術により微小ミラー部の面積を正確に設定できるので、製品毎の平均光線透過率分布及び平均光線反射率分布のバラツキを小さくすることができる。さらに、また、微小ミラー部５２は、蒸着等の種々の方法で製造できるので、生産性の向上、製造コストの低減を図ることができる。
【００６７】
また、実施の形態２の投写装置によれば、柱状光学素子２３の第二端面２６とライトバルブ１の間に集光レンズ５５を備え、集光レンズ５５により、柱状光学素子２３の第二端面２６の中心付近の点Ｐ１１の像をライトバルブ１上（点Ｐ１２）に結像させ、柱状光学素子２３の第二端面２６の辺付近の点Ｐ１３の像をライトバルブ１からずれた位置（点Ｐ１４）に結像させているので、微小ミラー部５２による照明光の明暗が平滑化された照明光をライトバルブ１に照射できる。
【００６８】
なお、光反射領域５２及びミラー部５２ｂの形状は、図１５に示されたものに限定されない。光反射領域５３の微小ミラー部５２の形状は、ライトバルブ１のマイクロミラー素子との干渉模様が発生せず、また、投写画像に輝度ムラが発生しないものであればよく、縞状や多角形等の他の形状であってもよい。また、微小ミラー部５２の配置は周期的である必要はなく、不規則な配列等の、種々の変形が可能である。
【００６９】
また、導光部５４は、図１８に示された構成に限定されるものではなく、複数のレンズ又はミラーなどを用いることにより構成してもよい。
【００７０】
また、実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１と同じである。
【００７１】
実施の形態３
図１９は、本発明の実施の形態３に係る投写装置の構成を概略的に示す図である。図１９において、図１と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
【００７２】
図１９に示されるように、実施の形態３の投写装置は、位相差板６１と、偏光ビームスプリッタ（偏光分離プリズム）６２と、反射型液晶ライトバルブ６３と、反射鏡６４とを有する。この投写装置においては、２次元的広がりにおいて中央部の明るい光を導光部２４に向けて発し、導光部２４は受け入れた光をライトバルブ６３を照明するのに適した断面寸法の光に変換して位相差板６１に向けて進行させる。位相差板６１は第一方向の偏光（第一偏光）と第二方向の偏光（第二偏光）に４分の１波長だけ位相差を与えられて出射し、これらは偏光ビームスプリッタ６２に照明光Ｌ１１として入射する。照明光Ｌ１１のうち第一偏光（例えば、Ｓ偏光）Ｌ１１ａは偏光分離面６２ａで反射されてライトバルブ６３を照明する。照明光Ｌ１１のうち第二偏光（例えば、Ｐ偏光）Ｌ１１ｂは偏光分離面６２ａを通過し、反射鏡６４で反射し、偏光分離面６２ａを通過し、逆方向進行光ＬＲの一部となる。ライトバルブ６３は反射型液晶素子で構成され、オン状態の素子は第一偏光Ｌ１１ａの偏光方向をオン状態光（第二偏光）（例えば、Ｐ偏光）として反射し、オン状態光は偏向分離面６２ａを通過して投写光Ｌ１２となって投写レンズ４によりスクリーン等の被照射面（図示せず）に投写される。
【００７３】
ライトバルブ６３に照射される照明光Ｌ１１は光線断面の中央部が明るい光であるので、投写レンズ４によりスクリーンに投写される時にも投写画像の中央部を明るく表示する。このため、テレビジョン画像を迫力ある画像に表示できる。ライトバルブ６３のオフ状態の素子は照明光Ｌ１１の偏向方向を第一方向に保って反射し、反射された光は偏向分離面１６ａにおいて反射され、照明光Ｌ１１と逆方向に進行する逆方向進行光（第一方向の偏光）ＬＲとなる。位相差板６１及び導光部２４は逆方向進行光ＬＲを受け入れて通過させ、柱状光学素子２３の第二端面２６に装着された第二反射部材２８が逆方向進行光ＬＲを受け入れ柱状光学素子２３への逆方向入射光とする。柱状光学素子２３の第一反射部材２７は柱状光学素子２３に入射した逆方向入射光のうち６５％を反射して順方向進行光とし、３５％を通過させてランプ２１の方向に進行する逆方向進行光とする。
【００７４】
逆方向進行光ＬＲを反射することによって発生した順方向進行光は照明光Ｌ１１に加えられれ、照明光Ｌ１１の一部となるが、その際、位相差板６１を通過する。逆方向進行光ＬＲは、上に述べた順序により照明光Ｌ１１とされるが、その過程で位相差板６２を２回通過することにより、偏向方向が９０度回転して第二偏光として偏光ビームスプリッタ６２に入射する。偏光ビームスプリッタ６２に入射した第二偏光は偏向分離面６２ａを通過して直進しミラー６４において反射され、再度偏光分離面６２ａを通過して、逆方向進行光（第二偏光）となる。この逆方向進行光は、柱状光学素子２３において６５％が反射されることにより、位相差板６２を２回通過し、第一偏光である照明光Ｌ１１となり、偏光分離面６２ａで反射してライトバルブ６３を照明する。ライトバルブ６３の反射するオフ状態光と、ミラー１８の反射する不要光の両者が柱状光学素子２３において反射されることによりライトバルブ６３を照明する光Ｌ１１として再利用され、その結果光の利用効率が高くでき、投写画像を明るく表示することができる。
【００７５】
なお、実施の形態３において、上記以外の点は、上記実施の形態１又は２と同じである。
【００７６】
実施の形態４
図２０は、本発明の実施の形態４に係る投写装置の構成を示す図である。図２０において、図１と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図２１は、図２０に示される可動式反射部材としての円形ミラー板７１を示す正面図である。
【００７７】
図２０に示されるように、実施の形態４の投写装置は、実施の形態１の第二反射部材２８に代えて、円形ミラー板７１を備えている。図２１に示されるように、円形ミラー板７１は、４種類の異なるアスペクト比（横縦比）の光透過領域を有する。図２１に示されるように、円形ミラー板７１は、光を反射するミラー領域７２と、４つの透明領域７３，７４，７５，７６を有する。透明領域７３は、ビスタビジョンと同じアスペクト比（１．８５対１）を持ち、透明領域７４は、ハイディフィニション放送方式のアスペクト比（１６対９）を持つ。また、透明領域７５は、ＮＴＳＣ放送方式のアスペクト比（４対３）を持ち、透明領域７６は、シネマスコープのアスペクト比（２．３５対１）を持つ。
【００７８】
また、図２０に示されるように、実施の形態４の投写装置は、円形ミラー板７１を回転させるモータ８１と、このモータ８１を駆動させるモータ駆動回路８２と、このモータ駆動回路８２を制御する制御回路８３と、表示画像のアスペクト比を検出するアスペクト検出回路８４と、画像信号入力端子８５と、信号処理回路８６と、ＤＭＤ駆動回路８７とを有する。
【００７９】
投写装置の入力端子８５には種々のアスペクト比の映像信号が入力される。入力された信号は、信号処理回路８６及びアスペクト検出回路８４に伝達される。信号処理回路８６は入力した信号にレターボックス領域（画面の上下又は左右の黒領域）を付加するなどの処理を行い、処理後の信号をＤＭＤ駆動回路８７に出力する。ＤＭＤ駆動回路８７は、入力された信号に基づいてライトバルブ１を構成するマイクロミラー素子を駆動させる。アスペクト検出回路８４は入力映像信号のアスペクト比を検出する。入力映像信号が、例えば、ビスタビジョン用信号であるときには、アスペクト検出回路８４は、入力映像信号がビスタビジョン用信号であるこれを示す信号を制御回路８３に送る。制御回路８３は、アスペクト比を示す信号を受けて、信号処理回路８５にレターボックス領域を付加する制御を行うように制御信号を送る。また、制御回路８３は、モータ駆動回路８２を制御することによりモータ８１を駆動させ、円形ミラー板７１のビスタビジョン用の透明領域７３が柱状光学素子２３の第二端面２６に対向するように円形ミラー板７１を回転させる。柱状光学素子２３の第二端面２６はハイディフィニション用の透明領域７４と同じ形状である。このため、ハイディフィニション用の透明領域７３が第二端面２６に対向するとき、第二端面２６の上下にミラー領域７１の一部が対向することになる。従って、レターボックス表示における黒領域を表示するライトバルブ領域に向けて照明光は進行せず、反射して逆方向進行光とし、第一反射部材２７が逆方向進行光を反射して順方向進行光とし、照明光として再利用する。ＮＴＳＣ画像、シネマスコープ画像についても同様にレターボックス表示の黒領域を表示するライトバルブ１の領域に照明光が行かないように反射することにより、照明光として再利用することで光の利用効率を改善し、明るく投写画像を表示する。
【００８０】
なお、実施の形態４において、上記以外の点は、上記実施の形態１又は３と同じである。
【００８１】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１から３までの投写装置によれば、柱状光学素子の第二端面を通過した光の一部が光学手段により柱状光学素子の第一端面側の反射手段に向けられ、反射手段が光学手段からの光を反射してライトバルブに向かう照明光の一部とするので、光源から出射される光の利用効率を向上させることができる。また、反射手段により、光学手段から光源に戻る光を少なくしているので、光源の温度上昇を抑制できる。
【００８２】
また、請求項１の投写装置は、光学手段としてハーフミラーを備え、このハーフミラーは、中心に近づくにつれて光透過率が高くなり、柱状光学素子の第二端面側を光反射面とし、外周に近づくにつれて光反射率が高くなるようにしたので、投写画像の中心付近の輝度を外周付近の輝度よりも高くすることができ、テレビジョン画像を表示させる場合に、迫力ある映像を提供できる。
【００８３】
また、請求項２の投写装置は、光学手段として複数の微小ミラー部を備えた透明板を含み、中心に近づくにつれて平滑化された光透過率が高くなり、外周に近づくにつれて平滑化された光反射率が高くなるようにしたので、投写画像の中心付近の輝度が外周付近の輝度よりも高くすることができ、テレビジョン画像を表示させる場合に、迫力ある映像を提供できる。また、請求項２の投写装置の微小ミラー部は、リソグラフィ技術により微小ミラー部の面積を正確に設定できるので、製品毎の平滑化された光透過率分布及び平滑化された光反射率分布のバラツキを小さくすることができる。さらに、また、請求項２の投写装置の微小ミラー部は、蒸着等の種々の方法で製造できるので、生産性の向上、製造コストの低減を図ることができる。
【００８４】
また、参考例の投写装置によれば、柱状光学素子の第二端面とライトバルブの間に集光レンズを備え、集光レンズにより、柱状光学素子の第二端面の中心付近の点の像をライトバルブ上に結像させ、柱状光学素子の第二端面の辺付近の点の像をライトバルブからずれた位置に結像させているので、微小ミラー部による照明光の明暗が平滑化された照明光をライトバルブに照射できる。
【００８５】
また、請求項３の投写装置によれば、入力映像信号に基づく画像のアスペクト比に対応するアスペクト比の光通過領域である矩形領域と、矩形領域の外側の光反射領域とを備えることにより、投写に必要なライトバルブ上の領域にのみ照明光を照射し、レターボックス表示における黒い領域については光を反射させて、第一端面側の反射部材により再度反射して照明光の一部としているので、光源からの光の利用効率を向上させることができる。
【００８６】
また、請求項３の投写装置によれば、入力映像信号に基づいて、光通過領域である矩形領域を切り替えているので、投写に必要なライトバルブ上の領域にのみ照明光を照射し、レターボックス表示における黒い領域については光を反射させて、第一端面側の反射部材により再度反射して照明光の一部としているので、光源からの光の利用効率を向上させることができる。
【００８７】
また、請求項４から６までの投写装置によれば、柱状光学素子の第一端面及び第二端面を通過した照明光のうちの一部の光を通過させ他の一部の光の進行方向を第一端面に向かう方向に変える光学手段を有し、光学手段の中心付近の光透過率が外周付近の光透過率より高く、光学手段の外周付近の光反射率が中心付近の光反射率より高くなるように構成したので、投写画像の中心付近の輝度を外周付近の輝度よりも高くすることができ、テレビジョン画像を表示させる場合に、迫力ある映像を提供できる。また、光学手段は柱状光学素子の第二端面を通過した光の一部を反射するので、光学手段における光の損失に伴う発熱を低減することができる。
【００８８】
また、請求項６の投写装置は、光学手段として複数の微小ミラー部を備えた透明板を含み、中心に近づくにつれて平滑化された光透過率が高くなり、外周に近づくにつれて平滑化された光反射率が高くなるようにしたので、投写画像の中心付近の輝度が外周付近の輝度よりも高くすることができ、テレビジョン画像を表示させる場合に、迫力ある映像を提供できる。また、請求項６の投写装置の微小ミラー部は、リソグラフィ技術により微小ミラー部の面積を正確に設定できるので、製品毎の平滑化された光透過率分布及び平滑化された光反射率分布のバラツキを小さくすることができる。さらに、また、請求項６の投写装置の微小ミラー部は、蒸着等の種々の方法で製造できるので、生産性の向上、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係る投写装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】  図１のライトバルブのマイクロミラー素子（オン状態）を示す説明図である。
【図３】  図１のライトバルブのマイクロミラー素子（オフ状態）を示す説明図である。
【図４】  図１の柱状光学素子、第一反射部材、及び第二反射部材を概略的に示す斜視図である。
【図５】  図１の光回収光学系の光学的特性を説明するための図である。
【図６】  図１の第一反射部材を柱状光学素子側から見た正面図である。
【図７】  図１の第一反射部材の光透過率特性を示すグラフであり、同図（ａ）は水平方向の光透過率分布を示し、同図（ｂ）は垂直方向の光透過率分布を示す。
【図８】  図１の第一反射部材の光反射率特性を示すグラフであり、同図（ａ）は水平方向の光反射率分布を示し、同図（ｂ）は垂直方向の光反射率分布を示す。
【図９】  図１の第二反射部材を柱状光学素子側から見た正面図である。
【図１０】  図１の第二反射部材の光透過率特性を示すグラフであり、同図（ａ）は水平方向の光透過率分布を示し、同図（ｂ）は垂直方向の光透過率分布を示す。
【図１１】  図１の第二反射部材の光反射率特性を示すグラフであり、同図（ａ）は水平方向の光反射率分布を示し、同図（ｂ）は垂直方向の光反射率分布を示す。
【図１２】  図１の柱状光学素子、第一反射部材、及び第二反射部材の機能を説明するための説明図である。
【図１３】  図１の柱状光学素子、第一反射部材、及び第二反射部材の順方向伝達率を示すグラフである。
【図１４】  図１の柱状光学素子、第一反射部材、及び第二反射部材の逆方向伝達率を示すグラフである。
【図１５】  本発明の実施の形態２に係る投写装置における第二反射部材を示し、同図（ａ）は柱状光学素子から見た正面図であり、同図（ｂ）は第二反射部材の一部拡大図である。
【図１６】  図１５の第二反射部材の垂直方向の平滑化された光透過率特性を示すグラフである。
【図１７】  図１５の第二反射部材の垂直方向の平滑化された光反射率特性を示すグラフである。
【図１８】  実施の形態２における導光部について、その近傍の光路を示した図である。
【図１９】  本発明の実施の形態３に係る投写装置の構成を概略的に示す図である。
【図２０】  本発明の実施の形態４に係る投写装置の構成を概略的に示す図である。
【図２１】  図２０の円形ミラー板を柱状光学素子側から見た正面図である。
【符号の説明】
１  ライトバルブ、  ２  照明光学系、  ３  光回収光学系、  ４  投写レンズ、  １１  マイクロミラー素子、  ２１  ランプ、  ２２  リフレクタ、  ２３  柱状光学素子、  ２４  導光部、  ２５  第一端面、  ２６  第二端面、  ２７  第一反射部材、  ２８  第二反射部材、  ３１  集光レンズ、  ３２  凹面鏡、  ５０  第二反射部材、  ５１  透明板、  ５２  微小ミラー部、  ５３反射領域、  ５４  導光部、  ５５  集光レンズ、  ６１  位相差板、  ６２偏光ビームスプリッタ、  ６３  反射型液晶ライトバルブ、  ６４  反射鏡、７１  円形ミラー板、  ７２  ミラー領域、  ７３，７４，７５，７６  透明領域、  ８１  モータ、  ８２  モータ駆動回路、  ８３  制御回路、  ８４  アスペクト検出回路、  ８５  画像信号入力端子、  ８６  信号処理回路、  ８７  ＤＭＤ駆動回路、  Ｌ１  照明光、  Ｌ２  オン状態光、  Ｌ３  オフ状態光。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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