投射型表示装置
【課題】投射型表示装置の小型化を図ること。
【解決手段】ランプ３（光源）とＤＭＤ６（反射型の光変調手段）との間の光路中に、ランプ３からの照射光をＤＭＤ６に集光させる集光レンズ系１３を備え、ＤＭＤ６により光変調された照射光を、投射レンズ９を介して投射面Ｓに映像を投射する投射型表示装置１において、ランプ３とＤＭＤ６との光路中に、ランプ３から出射された照射光をＤＭＤ６に導くための反射面が平面である第２反射鏡１５（反射面部）を備え、集光レンズ系１３を構成する少なくとも１枚の集光レンズ１３Ａを、第２反射鏡１５に入射する照射光とこの第２反射鏡１５で反射した照射光とが透過する位置に配設する。
【解決手段】ランプ３（光源）とＤＭＤ６（反射型の光変調手段）との間の光路中に、ランプ３からの照射光をＤＭＤ６に集光させる集光レンズ系１３を備え、ＤＭＤ６により光変調された照射光を、投射レンズ９を介して投射面Ｓに映像を投射する投射型表示装置１において、ランプ３とＤＭＤ６との光路中に、ランプ３から出射された照射光をＤＭＤ６に導くための反射面が平面である第２反射鏡１５（反射面部）を備え、集光レンズ系１３を構成する少なくとも１枚の集光レンズ１３Ａを、第２反射鏡１５に入射する照射光とこの第２反射鏡１５で反射した照射光とが透過する位置に配設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン基板上に数μm角程度の微小ミラーを多数並べ、この微小ミラーの傾きを、静電引力を利用して変えることにより、ランプからの照射光をスクリーン方向に反射させるかどうかを制御する光変調素子である、いわゆるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：米テキサスインスツルメンツ社の登録商標）を用いた投射型表示装置が知られている。この投射型表示装置は、ランプから出射される照射光を、パソコン等から出力される画像信号に基づいて駆動されるＤＭＤによって光変調し、この光変調された照射光を、投射レンズを介して投射面に映像として投射するもので、その構成は、概ね次のようになっている。
【０００３】
投射レンズの光軸の延長線上にＤＭＤが配設されている。また、投射レンズの光軸に対して交差する方向には、ランプが配設されている。すなわち、投射レンズとランプとは、互いに光軸が交差するように配設され、ＤＭＤは、投射レンズの光軸の延長線上に配設されている。ランプの光軸の延長線上には、ランプから出射された照射光をＤＭＤに導く反射鏡が配設され、ＤＭＤで反射されたランプからの照射光が投射レンズに入射するようになっている。
【０００４】
また、ランプと反射鏡との間には、ロッドインテグレータが配設され、ランプから出射された照射光は、このロッドインテグレータを通過することで照度分布の均一化が図られた状態でロッドインテグレータから出射する。さらに、このロッドインテグレータとＤＭＤとの間には、ロッドインテグレータの出射側の開口部とＤＭＤの光変調面とを光学的に共役とするためのレンズ系が配設されている。したがって、ＤＭＤの光変調面には、ロッドインテグレータの出射側の開口部における照度分布の均一化が図られた光像が形成されることになる。ロッドインテグレータからは発散状態で照射光が出射するため、ＤＭＤの光変調面にロッドインテグレータの出射側の開口部の光像を形成するためには、上記のレンズ系を集光レンズ系とする必要がある。
【０００５】
特許文献１には、集光レンズ系として、ランプから出射された照射光をＤＭＤに導く反射鏡の前後に複数のレンズを配設し、これらのレンズにより、ロッドインテグレータから出射した照射光を、ＤＭＤの光変調面に集光させる技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５８６５９号公報（図２等を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術は、ロッドインテグレータから出射した照射光を、各種の光学収差を補正しながらＤＭＤの光変調面に集光させるため、集光レンズ系を複数のレンズから構成することが余儀なくされる。そのため、特許文献１の技術は、これらの複数のレンズを収容するために、大きなスペースを確保する必要があり、投射型表示装置の小型化の妨げになるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、小型化が図られた投射型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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の投射型表示装置は、光源と、この光源から出射された照射光を画像信号に基づいて光変調する反射型の光変調手段と、光源と光変調手段との間の光路中に配設され、光源から出射された照射光を光変調手段に集光させる集光レンズ系とを備え、光変調手段により光変調された照射光を、投射レンズを介して投射面に映像を投射する投射型表示装置において、光源と光変調手段との間の光路中に配設され、光源から出射された照射光を反射して光変調手段に導くための反射面が平面の反射面部を備え、集光レンズ系を構成する少なくとも１枚の集光レンズは、反射面部に入射する照射光と反射面部で反射した照射光とが透過する位置に配設されていることとする。
【００１０】
投射型表示装置をこのように構成した場合には、同じ集光レンズを照射光が２回透過することになり、同じ集光レンズで大きな集光作用を得ることができる。そのため、集光レンズ系の光路長を短くすることができ、その結果、投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
また、他の発明は、上記発明に加えて、集光レンズは、光源から出射された照射光が入射するレンズ面と反対側のレンズ面を平面とし、この平面に反射面部が形成されていることとする。
【００１２】
投射型表示装置をこのように構成した場合には、反射面部がレンズに形成されているので、部品点数を削減することができる。
【００１３】
また、他の発明は、上記発明に加えて、反射面部に入射すると共にこの反射面部で反射する照射光が透過するレンズは、照射光の進行方向において、集光レンズ系の中で最も光変調手段の側に位置する１枚のレンズであることとする。
【００１４】
投射型表示装置をこのように構成した場合には、光変調手段と反射面部との間に配設するレンズが１枚だけであるので、光変調手段と反射面部との間隔を狭くすることができ、投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る投射型表示装置１について、図１から図３を参照しながら説明する。図１および図２は、投射型表示装置１に備えられる光学系２の概略の構成を示す図である。図１は、投射型表示装置１を上方から見た平面図であり、図２は、投射型表示装置１を左方から見た側面図である。図３は、図１に示す切断線Ａ−Ａにおける断面図である。
【００１７】
光学系２は、光源としてのランプ３、カラーホイール（以下、ＣＷと記載する）４、照明光学系５、光変調手段としてＤＭＤ６、および投射レンズ鏡筒７等を備えている。そして、光学系２が、図中点線にて表わす外装筐体８内に収容されることで、投射型表示装置１として構成されている。なお、投射レンズ鏡筒７の内部には、点線にて構成を省略して示す投射レンズ９が備えられている。
【００１８】
なお、以下の説明において、ランプ３から投射レンズ９に向かう照射光の光路に沿って、投射レンズ９に向かう方向を前方（前側）、ランプ３の方向を後方（後側）とする。また、図１において、紙面の表面側を投射型表示装置１の上方（上側）、裏面側を下方（下側）とし、照射光の進行方向に向かって光軸と上下方向とに直交する方向を左右方向（幅方向）として説明をする。
【００１９】
ランプ３は、超高圧水銀ランプ、あるいはメタルハライドランプ等から構成され、白色の光を出射する。このランプ３は楕円反射鏡１０を有し、ランプ３の輝点、つまりフィラメント部あるいは放電部が、楕円反射鏡１０の第一焦点位置に配置される。したがって、ランプ３の輝点から出射された照射光は、楕円反射鏡１０の第二焦点に集光する。
【００２０】
ランプ３と照射光が集光する位置との間には、ＣＷ４が配設される。このＣＷ４は円板状に形成され、例えば、緑色光を透過するフィルタ部と、赤色を透過するフィルタ部と、青色を透過するフィルタ部とが、円の中心に対して扇形に３分割されて構成されている。そして、ＣＷ４がモータ１１により回転すると、各フィルタが照射光の光路内に順次入れ替わり、ランプ３の照射光が、時分割で各フィルタの透過色により変調されることになる。
【００２１】
ＣＷ４の照射光の出射側には、照明光学系５を構成するロッドインテグレータ１２、集光レンズ系１３、および反射面部としての第１反射鏡１４と第２反射鏡１５が配設されている。
【００２２】
ロッドインテグレータ１２は、その入射側の開口部１２Ａを、楕円反射鏡１０の第二焦点位置、つまり、ランプ３から出射された照射光が集光する位置に一致させて配設されている。そのため、楕円反射鏡１０により反射された照射光は、ＣＷ４で反射されたり吸収されるロス分を除き、全てロッドインテグレータ１２内に入射する。ロッドインテグレータ１２に入射した照射光は、内部の反射面で複数回の反射を繰り返すことにより照度分布が均一な照射光としてロッドインテグレータ１２の出射側の開口部１２Ｂから出射する。ロッドインテグレータ１２から出射した照射光は、集光レンズ系１３、第１反射鏡１４および第２反射鏡１５を通ってＤＭＤ６に入射する。
【００２３】
集光レンズ系１３、第１反射鏡１４および第２反射鏡１５は、ロッドインテグレータ１２の開口部１２ＢとＤＭＤ６の光変調面１６とを光学的に共役な関係にするように、互いに構成されている。したがって、ＤＭＤ６の光変調面には開口部１２Ｂにおける光像が結像される。
【００２４】
ＤＭＤ６は、不図示の制御回路からの画像信号に基づいて駆動制御され、ランプ３から出射された照射光を、画像信号に基づいて、投射レンズ９に向けて反射する反射光（いわゆるオン光）と、投射レンズ９に入射しない位置に反射させる光（いわゆるオフ光）に分ける。
【００２５】
投射レンズ９は、ＤＭＤ６の反射面と投射面であるスクリーンＳとを光学的に共役な関係にする役目を果たしている。そのため、スクリーンＳには、ＤＭＤ６のオン光よる映像が拡大投射され、投射像として結像することになる。
【００２６】
ＤＭＤ６には、ＣＷ４により変調された緑色光、赤色光および青色光の照射光が時分割で入射する。したがって、スクリーンＳには、色光毎の投射像が時分割で投射されることになる。ＣＷ４は、回転モータ１１により毎分数千回転から毎分１万回転を超える高速で回転させられるため、スクリーンＳ上に投射される各色光の投射像もＣＷ４の回転速度に対応して非常に高速で切り換わる。したがって、スクリーンＳに投射される投射像を観る人間の目には、目の残像効果により、各色光の投射像が合成された色調の画像として観察されることになる。一方、オフ光については、本実施の形態においては、ＤＭＤ６から投射レンズ鏡筒７に向かって右上側の方向に反射されるように構成されている。
【００２７】
ＤＭＤ６の光変調面１６の外周の輪郭形状は、スクリーンＳの形状と相似形になっている。ここでは、スクリーンＳは、一般的な縦・横の長さ比が３：４のスクリーンとし、光変調面１６の形状も、縦・横の長さの比が３：４の矩形になっている。このように、ＤＭＤ６の光変調面１６の形状を、スクリーンＳの形状と相似形にすることにより、スクリーンＳに投射される投射像が、スクリーンＳからはみ出したり、あるいは、投射像の周囲に、スクリーンＳの縦方向あるいは横方向の一方のみ余白が形成されてしまうこと等なく、スクリーンＳの投射面を効率良く使って投射されることになる。
【００２８】
また、ロッドインテグレータ１２の内部の照射光が通過する部分の光軸に対して直交する面における断面の形状も、ＤＭＤ６の光変調面１６の形状に合わせて縦・横の長さの比が３：４の矩形に形成されている。したがって、ロッドインテグレータ１２の開口部１２Ｂの形状も、縦・横の長さ比が３：４の矩形に形成されている。そのため、ロッドインテグレータ１２から出射する照射光の光束の断面の形状は、縦・横比が３：４の矩形になっている。
【００２９】
第１反射鏡１４、第２反射鏡１５およびレンズ１３Ａについても、それぞれ、光軸方向から見て、全体として縦・横の長さの比が３：４の矩形を呈している。したがって、ロッドインテグレータ１２から出射した照射光は、第１反射鏡１４と第２反射鏡１５の反射面を効率よく使って反射される。また、レンズ１３Ａを透過する際にも、有効透過領域を効率よく使って透過する。すなわち、ロッドインテグレータ１２から出射した照射光は、効率よくＤＭＤ６の光変調面を照明することができる。
【００３０】
集光レンズ系１３は、前方から後方に向かって順にレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの３枚の凸レンズから構成されている。集光レンズ系１３のうち後方側の２枚のレンズ１３Ｂ，１３Ｃは、投射レンズ９とＤＭＤ６の光軸に対して右側、すなわちランプ３側に配設され、ロッドインテグレータ１２から出射した照射光は、先ず、レンズ１３Ｃ，１３Ｂに入射する。
【００３１】
そして、レンズ１３Ｃ，１３Ｂを透過した照射光は、レンズ１３Ｃ，１３Ｂに対して投射レンズ９の光軸を挟んで配設される第１反射鏡１４に入射する。第１反射鏡１４は、レンズ１３Ｃ，１３Ｂからの照射光を、投射レンズ９の光軸に対して左下側に配置される第２反射鏡１５に向けて反射する。そして、第２反射鏡１５は、第１反射鏡１４からの照射光を、ＤＭＤ６に向けて反射する。
【００３２】
第１反射鏡１４と第２反射鏡１５は、それぞれ、反射面が平面である平面ミラーとして構成され、投射レンズ９とＤＭＤ６の光軸に対して交差する方向にあるランプ３の照射光を、第１反射鏡１４および第２反射鏡１５において屈曲することによりＤＭＤ６の光変調面１６に導く役目を果たしている。
【００３３】
なお、第１反射鏡１４、第２反射鏡１５およびレンズ１３Ａは上述したように、断面形状の縦・横の長さの比が３：４の矩形をした照射光に合わせて、縦・横の長さの比が３：４の矩形になっている。すなわち、照射光を全て反射し、また透過できる最小の大きさとなっている。
【００３４】
第１反射鏡１４、第２反射鏡１５およびレンズ１３Ａは、投射レンズ鏡筒７とＤＭＤ６との間の限られた領域に配設する必要がある。したがって、第１反射鏡１４、第２反射鏡１５およびレンズ１３Ａを照射光の光束の大きさに対して最小の大きさに形成することにより、照明光学系５の小型化を図ることができる。ひいては投射型表示装置１の小型化をも図ることができる。
【００３５】
ところで、第２反射鏡１５の前面側には、集光レンズ系１３の中で最も前方に位置するレンズ１３Ａが配設されている。すなわち、第２反射鏡１５とＤＭＤ６の間には、集光レンズ系１３の光軸に沿って配設されるレンズの中で最もＤＭＤ６側に位置するレンズ１３Ａが配設されている。このレンズ１３Ａは、レンズ面のうち一方の面が凸面であり他方の面が平面である平凸レンズであり、平面のレンズ面１３Ａｈを第２反射鏡１５の側に向けて配設されている。そして、図３に示すように、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５とは、レンズ面１３Ａｈと第２反射鏡１５の反射面１５Ｍとの間に間隔を開けるようにして配設されている。このため、レンズ面１３Ａｈと反射面１５Ｍとの間には、空気層１７が形成されている。
【００３６】
また、レンズ１３Ａは、第１反射鏡１４で反射され第２反射鏡１５に入射する照射光と、この照射光が第２反射鏡１５でＤＭＤ６に向けて反射される照射光とが透過する位置に配設されている。したがって、照射光は、第２反射鏡１５で反射される前後において、レンズ１３Ａを透過することになる。すなわち、照射光は、第１反射鏡１４から第２反射鏡１５に入射する際と、第２反射鏡１５でＤＭＤ６に向けて反射された後の計２回、レンズ１３Ａによる集光作用を受けることになる。このように、１枚のレンズ１３Ａで２回の集光作用を行うことができるので、集光レンズ系１３の光路長を短くできる。その結果、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。また、１枚のレンズで２枚分のレンズの作用を果たすこともできるので、集光レンズ系１３を構成するレンズ枚数を減らすことができる。
【００３７】
投射型表示装置１は、照射光のＤＭＤ６への反射と集光を、上述のように、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５の２部材を利用して行なっている。そのため、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５との配設間隔を変えることにより、レンズ面１３Ａｈと反射面１５Ｍとの間の間隔、すなわち空気層１７の間隔を簡単に変えることができる。また、照射光のレンズ１３Ａに対する入・出射角と第２反射鏡１５の反射面１５Ｍに対する入・反射角を、それぞれ独立に設定することができる。すなわち、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５は、互いに独立している部材であるため、これらの配設間隔を変えたり、あるいはレンズ１３Ａと第２反射鏡１５毎に照射光に対する入・出射角および入・反射角を変えることができる。このため、集光レンズ系１３の光学設計の自由度が高く、照明光学系５の特性やレイアウト等に最適な集光レンズ系１３を構成することができる。
【００３８】
ところで、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａの換わりに、凹面鏡を採用した構成とすることもできる。しかしながら、この構成による場合は、凹面鏡１部材により、反射と集光の機能を達成することになる。そのため、凹面鏡に高い面精度が要求されるとともに、凹面鏡の投射型表示装置１への取り付けにも高い位置精度が要求される。したがって、投射型表示装置１の組み立て精度を出し難くなる。これに対し、凹面鏡と同様な機能を、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａの２部材により達成することによって、凹面鏡に要求される面精度や、投射型表示装置１への取り付け位置精度を、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａとに分散することができる。このため、投射型表示装置１の組み立て精度が出し易くなる。なお、凹面鏡を採用するのに比べて、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａを用いた方が、生産性が向上する等の点で、コストが低減される。
【００３９】
レンズ１３Ａと第２反射鏡１５との間には、スペーサ１８（図２、図３参照）が備えられ、このスペーサ１８により、レンズ１３Ａのレンズ面１３Ａｈと第２反射鏡１５との間の空気層１７となる間隔が形成されている。このスペーサ１８は、枠状を呈し、枠の内側を照明光が通過することができるようになっている。具体的には、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５の形状に合わせ矩形の枠体を呈し、枠部がレンズ１３Ａの照射光が透過する透過領域外に位置する形状になっている。スペーサ１８の前後方向、すなわち光軸方向の厚さが変更されたものに入れ替えることにより、空気層１７の間隔を適宜に設定することができる。
【００４０】
なお、スペーサ１８は、枠体を呈することなく、レンズ面１３Ａｈの周縁と第２反射鏡１５の反射面１５Ｍとの間の数箇所（３箇所以上）に、レンズ１３Ａを反射面１５Ｍに対して部分的に支持する支持体を備え、これらの支持体により、反射面１５Ｍとレンズ面１３Ａｈとの間に間隔を形成するようにしてもよい。この支持体は、例えば、第２反射鏡１５の反射面１５Ｍからレンズ１３Ａ側に突出するボス状の部材として形成することができる。
【００４１】
第２反射鏡１５とＤＭＤ６および第１反射鏡１４との間には、レンズ１３Ａに加えて、さらに１枚あるいは複数枚のレンズを配設することもできる。しかしながら、第２反射鏡１５とＤＭＤ６（第１反射鏡１４）の間に配設するレンズを、集光レンズ系１３の中で一番前方にあるレンズ１３Ａのみとすることにより、第２反射鏡１５とＤＭＤ６との間の間隔、および第２反射鏡１５と第１反射鏡との間の間隔を狭くすることができる。つまり、ＤＭＤ６、第１反射鏡１４、第２反射鏡１５および投射レンズ鏡筒７とに囲まれた領域を小さくすることができ、光学系２の小型化を図ることができる。ひいては、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。なお、レンズ１３Ａは、２つのレンズ面が凸面である両凸レンズとしてもよい。
【００４２】
（変形例１）
次に、図４に上記の実施の形態の変形として変形例１を示す。上述した実施の形態の投射型表示装置１においては、レンズ１３Ａのレンズ面１３Ａｈと第２反射鏡１５の反射面１５Ｍとの間には、空気層１７が形成されている。これに対し、図４に示すように、第２反射鏡１５の反射面１５Ｍをレンズ１３Ａのレンズ面１３Ａｈに接触させ、第２反射鏡１５の反射面１５Ｍとレンズ面１３Ａｈとの間に空気層が形成されないようにしてもよい。このように、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａを接触させることにより、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５の光軸方向の配設スペースを小さくすることができ、集光レンズ系１３の光路長をさらに短くすることができる。すなわち、投射型表示装置１の一層の小型化を図ることができる。また、上記のように、レンズ面１３Ａｈを反射面１５Ｍに接触させた場合には、レンズ１３Ａを、実際のレンズ厚に対して２倍のレンズ厚のレンズとみなすことができる。したがって、集光レンズ系１３の光路長を短くすることができる。その結果、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。
【００４３】
（変形例２）
図５に変形例２を示す。この変形例２は、レンズ１３Ａの平面のレンズ面１３Ａｈにアルミニウム等を蒸着する等により、レンズ面１３Ａｈに直接、反射面部となる反射面１９を形成したものである。このように、レンズ面１３Ａｈに反射面１９を形成することにより、第２反射鏡１５の使用が不要になるので、部品点数を削減することができ、集光レンズ系１３の一層の小型化を図ることができる。すなわち、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。レンズ面１３Ａｈに反射面１９を形成した場合にも、上述の変形例１と同様に、レンズ１３Ａを、実際のレンズ厚に対して２倍のレンズ厚のレンズとみなすことができる。したがって、集光レンズ系１３の光路長を短くすることができる。その結果、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
図６に本発明の第２の実施の形態に係る投射型表示装置１Ａを示す。この図６に示す投射型表示装置１Ａにおいては、上述の実施の形態における投射型表示装置１と同様の機能を果たす部材等には同一の符号を付しその説明を省略する。上述の実施の形態における投射型表示装置１においては、第２反射鏡１５の前面側にレンズ１３Ａを配設した。これに対し、投射型表示装置１Ａは、レンズ１３Ａを第１反射鏡１４の前面側に配置したものである。すなわち、レンズ１３Ａを、レンズ１３Ｃ，１３Ｂから第１反射鏡１４に入射する照射光と、この照射光が第１反射鏡１４で第２反射鏡１５に向けて反射される照射光とが透過する位置に配設するように照明光学系５を構成したものである。なお、レンズ１３Ａと第１反射鏡１４との間には、スペーサ１８が備えられ、レンズ１３Ａと第１反射鏡１４との間には空気層１７が形成されている。
【００４５】
（第３の実施の形態）
図７に本発明の第３の実施の形態に係る投射型表示装置１Ｂを示す。この図７に示す投射型表示装置１Ｂにおいても、上述の実施の形態における投射型表示装置１と同様の機能を果たす部材等には同一の符号を付しその説明を省略する。投射型表示装置１Ｂは、第１反射鏡１４にレンズ２０を、第２反射鏡１５にレンズ１３Ａを配設したものである。レンズ２０は、第１反射鏡１４の側に平面を向けて配設される平凸レンズである。レンズ２０と第１反射鏡１４との間には、スペーサ１８と同様のスペーサ２１が配設され、レンズ２０の平面側のレンズ面と第１反射鏡１４の反射面との間には空気層１７が形成されている。このように、第１反射鏡１４と第２反射鏡１５にそれぞれ凸レンズであるレンズ２０およびレンズ１３Ａを配設する構成にした場合には、照射光は、各レンズ２０，１３Ａをそれぞれ２回、透過することになる。
【００４６】
したがって、２枚のレンズ２０，１３Ａで実質４枚のレンズと同等の集光作用を果たすことができ、この投射型表示装置１Ｂでは、上述した第１，第２実施の形態および各変形例において、ロッドインテグレータ１２の前方に配設されていたレンズ１３Ｂ，１３Ｃを配設しない構成としている。そのため、集光レンズ系１３の枚数を大幅に削減でき集光レンズ系１３の長さを短くすることができる。
【００４７】
また、レンズ１３Ｂ，１３Ｃを配設しない構成とすることで、ランプ３、ＣＷ４、モータ１１およびロッドインテグレータ１２を、投射レンズ９とＤＭＤ６の光軸側に大きく近づけて配設することができ、投射型表示装置１の一層の小型化を図ることができる。
【００４８】
上述の各実施の形態および各変形例において、ＤＭＤ６の代わりに光変調手段として、反射型の液晶表示素子を用いてもよい。また、集光レンズ系１３を構成するレンズの枚数については、ロッドインテグレータ１２からＤＭＤ６までの光路長や、使用するレンズの特性に応じて適宜決定されるものであり、各実施の形態等に示す使用枚数に限定されない。また、上述の変形例１，２は、第２の実施の形態にかかる投射型表示装置１Ａおよび第３の実施の形態に係る投射型表示装置１Ｂにも採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る投射型表示装置に備えられる光学系の概略の構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す光学系の概略の構成を示す側面図である。
【図３】図１に示す切断線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図４】図１に示す投射型表示装置におけるレンズと第２反射鏡の部分の構成を変形した変形例１を示す図である。
【図５】図１に示す投射型表示装置におけるレンズと第２反射鏡の部分の構成を変形した変形例２を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る投射型表示装置に備えられる光学系の概略の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る投射型表示装置に備えられる光学系の概略の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１Ａ，１Ｂ … 投射型表示装置
３ … ランプ（光源）
６ … ＤＭＤ（光変調手段）
９ … 投射レンズ
１３ … 集光レンズ系
１３Ａ，２０ … 集光レンズ
１４ … 第１反射鏡（反射面部）
１５ … 第２反射鏡（反射面部）
１７ … 空気層
１９ … 反射面（反射面部）
Ｓ … スクリーン（投射面）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン基板上に数μm角程度の微小ミラーを多数並べ、この微小ミラーの傾きを、静電引力を利用して変えることにより、ランプからの照射光をスクリーン方向に反射させるかどうかを制御する光変調素子である、いわゆるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：米テキサスインスツルメンツ社の登録商標）を用いた投射型表示装置が知られている。この投射型表示装置は、ランプから出射される照射光を、パソコン等から出力される画像信号に基づいて駆動されるＤＭＤによって光変調し、この光変調された照射光を、投射レンズを介して投射面に映像として投射するもので、その構成は、概ね次のようになっている。
【０００３】
投射レンズの光軸の延長線上にＤＭＤが配設されている。また、投射レンズの光軸に対して交差する方向には、ランプが配設されている。すなわち、投射レンズとランプとは、互いに光軸が交差するように配設され、ＤＭＤは、投射レンズの光軸の延長線上に配設されている。ランプの光軸の延長線上には、ランプから出射された照射光をＤＭＤに導く反射鏡が配設され、ＤＭＤで反射されたランプからの照射光が投射レンズに入射するようになっている。
【０００４】
また、ランプと反射鏡との間には、ロッドインテグレータが配設され、ランプから出射された照射光は、このロッドインテグレータを通過することで照度分布の均一化が図られた状態でロッドインテグレータから出射する。さらに、このロッドインテグレータとＤＭＤとの間には、ロッドインテグレータの出射側の開口部とＤＭＤの光変調面とを光学的に共役とするためのレンズ系が配設されている。したがって、ＤＭＤの光変調面には、ロッドインテグレータの出射側の開口部における照度分布の均一化が図られた光像が形成されることになる。ロッドインテグレータからは発散状態で照射光が出射するため、ＤＭＤの光変調面にロッドインテグレータの出射側の開口部の光像を形成するためには、上記のレンズ系を集光レンズ系とする必要がある。
【０００５】
特許文献１には、集光レンズ系として、ランプから出射された照射光をＤＭＤに導く反射鏡の前後に複数のレンズを配設し、これらのレンズにより、ロッドインテグレータから出射した照射光を、ＤＭＤの光変調面に集光させる技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５８６５９号公報（図２等を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術は、ロッドインテグレータから出射した照射光を、各種の光学収差を補正しながらＤＭＤの光変調面に集光させるため、集光レンズ系を複数のレンズから構成することが余儀なくされる。そのため、特許文献１の技術は、これらの複数のレンズを収容するために、大きなスペースを確保する必要があり、投射型表示装置の小型化の妨げになるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、小型化が図られた投射型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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の投射型表示装置は、光源と、この光源から出射された照射光を画像信号に基づいて光変調する反射型の光変調手段と、光源と光変調手段との間の光路中に配設され、光源から出射された照射光を光変調手段に集光させる集光レンズ系とを備え、光変調手段により光変調された照射光を、投射レンズを介して投射面に映像を投射する投射型表示装置において、光源と光変調手段との間の光路中に配設され、光源から出射された照射光を反射して光変調手段に導くための反射面が平面の反射面部を備え、集光レンズ系を構成する少なくとも１枚の集光レンズは、反射面部に入射する照射光と反射面部で反射した照射光とが透過する位置に配設されていることとする。
【００１０】
投射型表示装置をこのように構成した場合には、同じ集光レンズを照射光が２回透過することになり、同じ集光レンズで大きな集光作用を得ることができる。そのため、集光レンズ系の光路長を短くすることができ、その結果、投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
また、他の発明は、上記発明に加えて、集光レンズは、光源から出射された照射光が入射するレンズ面と反対側のレンズ面を平面とし、この平面に反射面部が形成されていることとする。
【００１２】
投射型表示装置をこのように構成した場合には、反射面部がレンズに形成されているので、部品点数を削減することができる。
【００１３】
また、他の発明は、上記発明に加えて、反射面部に入射すると共にこの反射面部で反射する照射光が透過するレンズは、照射光の進行方向において、集光レンズ系の中で最も光変調手段の側に位置する１枚のレンズであることとする。
【００１４】
投射型表示装置をこのように構成した場合には、光変調手段と反射面部との間に配設するレンズが１枚だけであるので、光変調手段と反射面部との間隔を狭くすることができ、投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る投射型表示装置１について、図１から図３を参照しながら説明する。図１および図２は、投射型表示装置１に備えられる光学系２の概略の構成を示す図である。図１は、投射型表示装置１を上方から見た平面図であり、図２は、投射型表示装置１を左方から見た側面図である。図３は、図１に示す切断線Ａ−Ａにおける断面図である。
【００１７】
光学系２は、光源としてのランプ３、カラーホイール（以下、ＣＷと記載する）４、照明光学系５、光変調手段としてＤＭＤ６、および投射レンズ鏡筒７等を備えている。そして、光学系２が、図中点線にて表わす外装筐体８内に収容されることで、投射型表示装置１として構成されている。なお、投射レンズ鏡筒７の内部には、点線にて構成を省略して示す投射レンズ９が備えられている。
【００１８】
なお、以下の説明において、ランプ３から投射レンズ９に向かう照射光の光路に沿って、投射レンズ９に向かう方向を前方（前側）、ランプ３の方向を後方（後側）とする。また、図１において、紙面の表面側を投射型表示装置１の上方（上側）、裏面側を下方（下側）とし、照射光の進行方向に向かって光軸と上下方向とに直交する方向を左右方向（幅方向）として説明をする。
【００１９】
ランプ３は、超高圧水銀ランプ、あるいはメタルハライドランプ等から構成され、白色の光を出射する。このランプ３は楕円反射鏡１０を有し、ランプ３の輝点、つまりフィラメント部あるいは放電部が、楕円反射鏡１０の第一焦点位置に配置される。したがって、ランプ３の輝点から出射された照射光は、楕円反射鏡１０の第二焦点に集光する。
【００２０】
ランプ３と照射光が集光する位置との間には、ＣＷ４が配設される。このＣＷ４は円板状に形成され、例えば、緑色光を透過するフィルタ部と、赤色を透過するフィルタ部と、青色を透過するフィルタ部とが、円の中心に対して扇形に３分割されて構成されている。そして、ＣＷ４がモータ１１により回転すると、各フィルタが照射光の光路内に順次入れ替わり、ランプ３の照射光が、時分割で各フィルタの透過色により変調されることになる。
【００２１】
ＣＷ４の照射光の出射側には、照明光学系５を構成するロッドインテグレータ１２、集光レンズ系１３、および反射面部としての第１反射鏡１４と第２反射鏡１５が配設されている。
【００２２】
ロッドインテグレータ１２は、その入射側の開口部１２Ａを、楕円反射鏡１０の第二焦点位置、つまり、ランプ３から出射された照射光が集光する位置に一致させて配設されている。そのため、楕円反射鏡１０により反射された照射光は、ＣＷ４で反射されたり吸収されるロス分を除き、全てロッドインテグレータ１２内に入射する。ロッドインテグレータ１２に入射した照射光は、内部の反射面で複数回の反射を繰り返すことにより照度分布が均一な照射光としてロッドインテグレータ１２の出射側の開口部１２Ｂから出射する。ロッドインテグレータ１２から出射した照射光は、集光レンズ系１３、第１反射鏡１４および第２反射鏡１５を通ってＤＭＤ６に入射する。
【００２３】
集光レンズ系１３、第１反射鏡１４および第２反射鏡１５は、ロッドインテグレータ１２の開口部１２ＢとＤＭＤ６の光変調面１６とを光学的に共役な関係にするように、互いに構成されている。したがって、ＤＭＤ６の光変調面には開口部１２Ｂにおける光像が結像される。
【００２４】
ＤＭＤ６は、不図示の制御回路からの画像信号に基づいて駆動制御され、ランプ３から出射された照射光を、画像信号に基づいて、投射レンズ９に向けて反射する反射光（いわゆるオン光）と、投射レンズ９に入射しない位置に反射させる光（いわゆるオフ光）に分ける。
【００２５】
投射レンズ９は、ＤＭＤ６の反射面と投射面であるスクリーンＳとを光学的に共役な関係にする役目を果たしている。そのため、スクリーンＳには、ＤＭＤ６のオン光よる映像が拡大投射され、投射像として結像することになる。
【００２６】
ＤＭＤ６には、ＣＷ４により変調された緑色光、赤色光および青色光の照射光が時分割で入射する。したがって、スクリーンＳには、色光毎の投射像が時分割で投射されることになる。ＣＷ４は、回転モータ１１により毎分数千回転から毎分１万回転を超える高速で回転させられるため、スクリーンＳ上に投射される各色光の投射像もＣＷ４の回転速度に対応して非常に高速で切り換わる。したがって、スクリーンＳに投射される投射像を観る人間の目には、目の残像効果により、各色光の投射像が合成された色調の画像として観察されることになる。一方、オフ光については、本実施の形態においては、ＤＭＤ６から投射レンズ鏡筒７に向かって右上側の方向に反射されるように構成されている。
【００２７】
ＤＭＤ６の光変調面１６の外周の輪郭形状は、スクリーンＳの形状と相似形になっている。ここでは、スクリーンＳは、一般的な縦・横の長さ比が３：４のスクリーンとし、光変調面１６の形状も、縦・横の長さの比が３：４の矩形になっている。このように、ＤＭＤ６の光変調面１６の形状を、スクリーンＳの形状と相似形にすることにより、スクリーンＳに投射される投射像が、スクリーンＳからはみ出したり、あるいは、投射像の周囲に、スクリーンＳの縦方向あるいは横方向の一方のみ余白が形成されてしまうこと等なく、スクリーンＳの投射面を効率良く使って投射されることになる。
【００２８】
また、ロッドインテグレータ１２の内部の照射光が通過する部分の光軸に対して直交する面における断面の形状も、ＤＭＤ６の光変調面１６の形状に合わせて縦・横の長さの比が３：４の矩形に形成されている。したがって、ロッドインテグレータ１２の開口部１２Ｂの形状も、縦・横の長さ比が３：４の矩形に形成されている。そのため、ロッドインテグレータ１２から出射する照射光の光束の断面の形状は、縦・横比が３：４の矩形になっている。
【００２９】
第１反射鏡１４、第２反射鏡１５およびレンズ１３Ａについても、それぞれ、光軸方向から見て、全体として縦・横の長さの比が３：４の矩形を呈している。したがって、ロッドインテグレータ１２から出射した照射光は、第１反射鏡１４と第２反射鏡１５の反射面を効率よく使って反射される。また、レンズ１３Ａを透過する際にも、有効透過領域を効率よく使って透過する。すなわち、ロッドインテグレータ１２から出射した照射光は、効率よくＤＭＤ６の光変調面を照明することができる。
【００３０】
集光レンズ系１３は、前方から後方に向かって順にレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの３枚の凸レンズから構成されている。集光レンズ系１３のうち後方側の２枚のレンズ１３Ｂ，１３Ｃは、投射レンズ９とＤＭＤ６の光軸に対して右側、すなわちランプ３側に配設され、ロッドインテグレータ１２から出射した照射光は、先ず、レンズ１３Ｃ，１３Ｂに入射する。
【００３１】
そして、レンズ１３Ｃ，１３Ｂを透過した照射光は、レンズ１３Ｃ，１３Ｂに対して投射レンズ９の光軸を挟んで配設される第１反射鏡１４に入射する。第１反射鏡１４は、レンズ１３Ｃ，１３Ｂからの照射光を、投射レンズ９の光軸に対して左下側に配置される第２反射鏡１５に向けて反射する。そして、第２反射鏡１５は、第１反射鏡１４からの照射光を、ＤＭＤ６に向けて反射する。
【００３２】
第１反射鏡１４と第２反射鏡１５は、それぞれ、反射面が平面である平面ミラーとして構成され、投射レンズ９とＤＭＤ６の光軸に対して交差する方向にあるランプ３の照射光を、第１反射鏡１４および第２反射鏡１５において屈曲することによりＤＭＤ６の光変調面１６に導く役目を果たしている。
【００３３】
なお、第１反射鏡１４、第２反射鏡１５およびレンズ１３Ａは上述したように、断面形状の縦・横の長さの比が３：４の矩形をした照射光に合わせて、縦・横の長さの比が３：４の矩形になっている。すなわち、照射光を全て反射し、また透過できる最小の大きさとなっている。
【００３４】
第１反射鏡１４、第２反射鏡１５およびレンズ１３Ａは、投射レンズ鏡筒７とＤＭＤ６との間の限られた領域に配設する必要がある。したがって、第１反射鏡１４、第２反射鏡１５およびレンズ１３Ａを照射光の光束の大きさに対して最小の大きさに形成することにより、照明光学系５の小型化を図ることができる。ひいては投射型表示装置１の小型化をも図ることができる。
【００３５】
ところで、第２反射鏡１５の前面側には、集光レンズ系１３の中で最も前方に位置するレンズ１３Ａが配設されている。すなわち、第２反射鏡１５とＤＭＤ６の間には、集光レンズ系１３の光軸に沿って配設されるレンズの中で最もＤＭＤ６側に位置するレンズ１３Ａが配設されている。このレンズ１３Ａは、レンズ面のうち一方の面が凸面であり他方の面が平面である平凸レンズであり、平面のレンズ面１３Ａｈを第２反射鏡１５の側に向けて配設されている。そして、図３に示すように、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５とは、レンズ面１３Ａｈと第２反射鏡１５の反射面１５Ｍとの間に間隔を開けるようにして配設されている。このため、レンズ面１３Ａｈと反射面１５Ｍとの間には、空気層１７が形成されている。
【００３６】
また、レンズ１３Ａは、第１反射鏡１４で反射され第２反射鏡１５に入射する照射光と、この照射光が第２反射鏡１５でＤＭＤ６に向けて反射される照射光とが透過する位置に配設されている。したがって、照射光は、第２反射鏡１５で反射される前後において、レンズ１３Ａを透過することになる。すなわち、照射光は、第１反射鏡１４から第２反射鏡１５に入射する際と、第２反射鏡１５でＤＭＤ６に向けて反射された後の計２回、レンズ１３Ａによる集光作用を受けることになる。このように、１枚のレンズ１３Ａで２回の集光作用を行うことができるので、集光レンズ系１３の光路長を短くできる。その結果、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。また、１枚のレンズで２枚分のレンズの作用を果たすこともできるので、集光レンズ系１３を構成するレンズ枚数を減らすことができる。
【００３７】
投射型表示装置１は、照射光のＤＭＤ６への反射と集光を、上述のように、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５の２部材を利用して行なっている。そのため、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５との配設間隔を変えることにより、レンズ面１３Ａｈと反射面１５Ｍとの間の間隔、すなわち空気層１７の間隔を簡単に変えることができる。また、照射光のレンズ１３Ａに対する入・出射角と第２反射鏡１５の反射面１５Ｍに対する入・反射角を、それぞれ独立に設定することができる。すなわち、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５は、互いに独立している部材であるため、これらの配設間隔を変えたり、あるいはレンズ１３Ａと第２反射鏡１５毎に照射光に対する入・出射角および入・反射角を変えることができる。このため、集光レンズ系１３の光学設計の自由度が高く、照明光学系５の特性やレイアウト等に最適な集光レンズ系１３を構成することができる。
【００３８】
ところで、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａの換わりに、凹面鏡を採用した構成とすることもできる。しかしながら、この構成による場合は、凹面鏡１部材により、反射と集光の機能を達成することになる。そのため、凹面鏡に高い面精度が要求されるとともに、凹面鏡の投射型表示装置１への取り付けにも高い位置精度が要求される。したがって、投射型表示装置１の組み立て精度を出し難くなる。これに対し、凹面鏡と同様な機能を、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａの２部材により達成することによって、凹面鏡に要求される面精度や、投射型表示装置１への取り付け位置精度を、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａとに分散することができる。このため、投射型表示装置１の組み立て精度が出し易くなる。なお、凹面鏡を採用するのに比べて、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａを用いた方が、生産性が向上する等の点で、コストが低減される。
【００３９】
レンズ１３Ａと第２反射鏡１５との間には、スペーサ１８（図２、図３参照）が備えられ、このスペーサ１８により、レンズ１３Ａのレンズ面１３Ａｈと第２反射鏡１５との間の空気層１７となる間隔が形成されている。このスペーサ１８は、枠状を呈し、枠の内側を照明光が通過することができるようになっている。具体的には、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５の形状に合わせ矩形の枠体を呈し、枠部がレンズ１３Ａの照射光が透過する透過領域外に位置する形状になっている。スペーサ１８の前後方向、すなわち光軸方向の厚さが変更されたものに入れ替えることにより、空気層１７の間隔を適宜に設定することができる。
【００４０】
なお、スペーサ１８は、枠体を呈することなく、レンズ面１３Ａｈの周縁と第２反射鏡１５の反射面１５Ｍとの間の数箇所（３箇所以上）に、レンズ１３Ａを反射面１５Ｍに対して部分的に支持する支持体を備え、これらの支持体により、反射面１５Ｍとレンズ面１３Ａｈとの間に間隔を形成するようにしてもよい。この支持体は、例えば、第２反射鏡１５の反射面１５Ｍからレンズ１３Ａ側に突出するボス状の部材として形成することができる。
【００４１】
第２反射鏡１５とＤＭＤ６および第１反射鏡１４との間には、レンズ１３Ａに加えて、さらに１枚あるいは複数枚のレンズを配設することもできる。しかしながら、第２反射鏡１５とＤＭＤ６（第１反射鏡１４）の間に配設するレンズを、集光レンズ系１３の中で一番前方にあるレンズ１３Ａのみとすることにより、第２反射鏡１５とＤＭＤ６との間の間隔、および第２反射鏡１５と第１反射鏡との間の間隔を狭くすることができる。つまり、ＤＭＤ６、第１反射鏡１４、第２反射鏡１５および投射レンズ鏡筒７とに囲まれた領域を小さくすることができ、光学系２の小型化を図ることができる。ひいては、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。なお、レンズ１３Ａは、２つのレンズ面が凸面である両凸レンズとしてもよい。
【００４２】
（変形例１）
次に、図４に上記の実施の形態の変形として変形例１を示す。上述した実施の形態の投射型表示装置１においては、レンズ１３Ａのレンズ面１３Ａｈと第２反射鏡１５の反射面１５Ｍとの間には、空気層１７が形成されている。これに対し、図４に示すように、第２反射鏡１５の反射面１５Ｍをレンズ１３Ａのレンズ面１３Ａｈに接触させ、第２反射鏡１５の反射面１５Ｍとレンズ面１３Ａｈとの間に空気層が形成されないようにしてもよい。このように、第２反射鏡１５とレンズ１３Ａを接触させることにより、レンズ１３Ａと第２反射鏡１５の光軸方向の配設スペースを小さくすることができ、集光レンズ系１３の光路長をさらに短くすることができる。すなわち、投射型表示装置１の一層の小型化を図ることができる。また、上記のように、レンズ面１３Ａｈを反射面１５Ｍに接触させた場合には、レンズ１３Ａを、実際のレンズ厚に対して２倍のレンズ厚のレンズとみなすことができる。したがって、集光レンズ系１３の光路長を短くすることができる。その結果、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。
【００４３】
（変形例２）
図５に変形例２を示す。この変形例２は、レンズ１３Ａの平面のレンズ面１３Ａｈにアルミニウム等を蒸着する等により、レンズ面１３Ａｈに直接、反射面部となる反射面１９を形成したものである。このように、レンズ面１３Ａｈに反射面１９を形成することにより、第２反射鏡１５の使用が不要になるので、部品点数を削減することができ、集光レンズ系１３の一層の小型化を図ることができる。すなわち、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。レンズ面１３Ａｈに反射面１９を形成した場合にも、上述の変形例１と同様に、レンズ１３Ａを、実際のレンズ厚に対して２倍のレンズ厚のレンズとみなすことができる。したがって、集光レンズ系１３の光路長を短くすることができる。その結果、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
図６に本発明の第２の実施の形態に係る投射型表示装置１Ａを示す。この図６に示す投射型表示装置１Ａにおいては、上述の実施の形態における投射型表示装置１と同様の機能を果たす部材等には同一の符号を付しその説明を省略する。上述の実施の形態における投射型表示装置１においては、第２反射鏡１５の前面側にレンズ１３Ａを配設した。これに対し、投射型表示装置１Ａは、レンズ１３Ａを第１反射鏡１４の前面側に配置したものである。すなわち、レンズ１３Ａを、レンズ１３Ｃ，１３Ｂから第１反射鏡１４に入射する照射光と、この照射光が第１反射鏡１４で第２反射鏡１５に向けて反射される照射光とが透過する位置に配設するように照明光学系５を構成したものである。なお、レンズ１３Ａと第１反射鏡１４との間には、スペーサ１８が備えられ、レンズ１３Ａと第１反射鏡１４との間には空気層１７が形成されている。
【００４５】
（第３の実施の形態）
図７に本発明の第３の実施の形態に係る投射型表示装置１Ｂを示す。この図７に示す投射型表示装置１Ｂにおいても、上述の実施の形態における投射型表示装置１と同様の機能を果たす部材等には同一の符号を付しその説明を省略する。投射型表示装置１Ｂは、第１反射鏡１４にレンズ２０を、第２反射鏡１５にレンズ１３Ａを配設したものである。レンズ２０は、第１反射鏡１４の側に平面を向けて配設される平凸レンズである。レンズ２０と第１反射鏡１４との間には、スペーサ１８と同様のスペーサ２１が配設され、レンズ２０の平面側のレンズ面と第１反射鏡１４の反射面との間には空気層１７が形成されている。このように、第１反射鏡１４と第２反射鏡１５にそれぞれ凸レンズであるレンズ２０およびレンズ１３Ａを配設する構成にした場合には、照射光は、各レンズ２０，１３Ａをそれぞれ２回、透過することになる。
【００４６】
したがって、２枚のレンズ２０，１３Ａで実質４枚のレンズと同等の集光作用を果たすことができ、この投射型表示装置１Ｂでは、上述した第１，第２実施の形態および各変形例において、ロッドインテグレータ１２の前方に配設されていたレンズ１３Ｂ，１３Ｃを配設しない構成としている。そのため、集光レンズ系１３の枚数を大幅に削減でき集光レンズ系１３の長さを短くすることができる。
【００４７】
また、レンズ１３Ｂ，１３Ｃを配設しない構成とすることで、ランプ３、ＣＷ４、モータ１１およびロッドインテグレータ１２を、投射レンズ９とＤＭＤ６の光軸側に大きく近づけて配設することができ、投射型表示装置１の一層の小型化を図ることができる。
【００４８】
上述の各実施の形態および各変形例において、ＤＭＤ６の代わりに光変調手段として、反射型の液晶表示素子を用いてもよい。また、集光レンズ系１３を構成するレンズの枚数については、ロッドインテグレータ１２からＤＭＤ６までの光路長や、使用するレンズの特性に応じて適宜決定されるものであり、各実施の形態等に示す使用枚数に限定されない。また、上述の変形例１，２は、第２の実施の形態にかかる投射型表示装置１Ａおよび第３の実施の形態に係る投射型表示装置１Ｂにも採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る投射型表示装置に備えられる光学系の概略の構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す光学系の概略の構成を示す側面図である。
【図３】図１に示す切断線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図４】図１に示す投射型表示装置におけるレンズと第２反射鏡の部分の構成を変形した変形例１を示す図である。
【図５】図１に示す投射型表示装置におけるレンズと第２反射鏡の部分の構成を変形した変形例２を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る投射型表示装置に備えられる光学系の概略の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る投射型表示装置に備えられる光学系の概略の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１Ａ，１Ｂ … 投射型表示装置
３ … ランプ（光源）
６ … ＤＭＤ（光変調手段）
９ … 投射レンズ
１３ … 集光レンズ系
１３Ａ，２０ … 集光レンズ
１４ … 第１反射鏡（反射面部）
１５ … 第２反射鏡（反射面部）
１７ … 空気層
１９ … 反射面（反射面部）
Ｓ … スクリーン（投射面）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
この光源から出射された照射光を画像信号に基づいて光変調する反射型の光変調手段と、
上記光源と上記光変調手段との間の光路中に配設され、上記光源から出射された上記照射光を上記光変調手段に集光させる集光レンズ系とを備え、
上記光変調手段により光変調された上記照射光を、投射レンズを介して投射面に映像を投射する投射型表示装置において、
上記光源と上記光変調手段との間の光路中に配設され、上記光源から出射された上記照射光を反射して上記光変調手段に導くための反射面が平面の反射面部を備え、
上記集光レンズ系を構成する少なくとも１枚の集光レンズは、上記反射面部に入射する上記照射光と上記反射面部で反射した上記照射光とが透過する位置に配設されていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記集光レンズは、前記光源から出射された前記照射光が入射するレンズ面と反対側のレンズ面を平面とし、この平面に前記反射面部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記反射面部に入射すると共にこの反射面部で反射する前記照射光が透過する前記集光レンズは、前記照射光の進行方向において、前記集光レンズ系の中で最も前記光変調手段の側に位置する１枚のレンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【請求項１】
光源と、
この光源から出射された照射光を画像信号に基づいて光変調する反射型の光変調手段と、
上記光源と上記光変調手段との間の光路中に配設され、上記光源から出射された上記照射光を上記光変調手段に集光させる集光レンズ系とを備え、
上記光変調手段により光変調された上記照射光を、投射レンズを介して投射面に映像を投射する投射型表示装置において、
上記光源と上記光変調手段との間の光路中に配設され、上記光源から出射された上記照射光を反射して上記光変調手段に導くための反射面が平面の反射面部を備え、
上記集光レンズ系を構成する少なくとも１枚の集光レンズは、上記反射面部に入射する上記照射光と上記反射面部で反射した上記照射光とが透過する位置に配設されていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記集光レンズは、前記光源から出射された前記照射光が入射するレンズ面と反対側のレンズ面を平面とし、この平面に前記反射面部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記反射面部に入射すると共にこの反射面部で反射する前記照射光が透過する前記集光レンズは、前記照射光の進行方向において、前記集光レンズ系の中で最も前記光変調手段の側に位置する１枚のレンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１５０４３（Ｐ２００８−１５０４３Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８３７８８（Ｐ２００６−１８３７８８）
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（３９７０７７２９８）チノンテック株式会社 (64)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（３９７０７７２９８）チノンテック株式会社 (64)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]