JP2003029210A - 背面投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】垂直点灯方式のランプを用いた小型の背面投写
型表示装置を得る。 【解決手段】投射型表示装置部１００は、光源１０１
と、折り曲げミラー１０２と、第１レンズ板１０３と、
第２レンズ板１０４と、クロスダイクロイックミラー１
０５と、折り曲げミラー１０６および１０７と、ダイク
ロイックミラー１０８と、偏光ビームスプリッタ１０９
Ｒ、１０９Ｇおよび１０９Ｂと、反射型ライトバルブ１
１０Ｒ、１１０Ｇおよび１１０Ｂと、クロスダイクロイ
ックプリズム１１１と、投射レンズ１１２とを有する。
これらの部材のうち、光源１０１および折り曲げミラー
１０２以外の各部材は仮想基準面Ａ上に垂直に配設され
る。光源１０１が発する光源光はＺ方向に進行し、折り
曲げミラー１０２で直角に折り曲げられ、基準面Ａ上の
第１レンズ板１０３に入射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投射像を透過型ス
クリーンに投射する背面投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ライトバルブで変調した光を透過型スク
リーンに投射する背面投射型表示装置が知られている。
図６は、従来の背面投射型表示装置を側面から見た断面
図である。図６において、投射装置１が筐体５内に配設
される。投射装置１はライトバルブを有し、ランプ３か
らの照明光を画像信号に基づいて変調する。投射装置１
から射出される変調光は、投射レンズ２を介して折り曲
げミラー３に入射される。折り曲げミラー３に入射され
た変調光は、当該ミラー３で反射されて透過スクリーン
４に筐体５の内側から投射される。透過スクリーン４に
投射された投射像は、筐体５（透過スクリーン４）の外
側から観察される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した背面型投射型
表示装置では、ランプ３が斜めに配設されるため、垂直
点灯方式の長寿命ランプを用いることができなかった。

【０００４】本発明の目的は、長寿命ランプを使用しつ
つ装置を小型するようにした背面投射型表示装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図
１、図５に対応づけて本発明を説明する。 （１）請求項１に記載の発明による背面投射型表示装置
は、放電電極の先端部を結ぶ直線を略重力方向に合致さ
せて照明光を供給する光源１０１と、光源１０１からの
光束を折り曲げて射出する照明光学系１０２，１０３，
１０４と、矩形の形状であって画像信号に基づいて照明
光学系１０２，１０３，１０４からの照明光を変調する
ライトバルブ１１０Ｒ,１１０Ｇ，１１０Ｂと、ライト
バルブ１１０Ｒ,１１０Ｇ，１１０Ｂからの変調光束を
折り曲げて射出する投射光学系１１２と、投射光学系１
１２からの射出光束を反射する反射光学系２００と、反
射光学系２００からの反射光束による像が投影される透
過スクリーン３００とを有し、ライトバルブ１１０Ｒ,
１１０Ｇ，１１０Ｂに垂直な面であってライトバルブ１
１０Ｒ,１１０Ｇ，１１０Ｂの一方の辺を含む仮想基準
面Ａが重力方向と直交する面に対して所定の角度αをな
すようにライトバルブ１１０Ｒ,１１０Ｇ，１１０Ｂが
配設されることにより、上述した目的を達成する。 （２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の背面
投射型表示装置において、照明光学系は、ライトバルブ
１１０Ｒ,１１０Ｇ，１１０Ｂを均一に照明するインテ
グレータ１０３，１０４を含み、インテグレータ１０
３，１０４は、ライトバルブ１１０Ｒ,１１０Ｇ，１１
０Ｂの傾きに応じて配設されることを特徴とする。 （３）請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の背面
投射型表示装置において、透過スクリーン３００は、重
力方向に平行に配設され、透過スクリーン３００に平行
な面と反射光学系２００との間の角度θと、所定の角度
αと、反射光束の中心を通る軸が透過スクリーン３００
へ入射する入射角βとの間にα＝９０−２θ±βの関係
を有することを特徴とする。 （４）請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の背面投射型表示装置において、ライトバ
ルブは、反射型ライトバルブ１１０Ｒ,１１０Ｇ，１１
０Ｂであることを特徴とする。 （５）請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の背面投射型表示装置において、ライトバ
ルブは、透過型ライトバルブ１２０Ｒ,１２０Ｇ,１２０
Ｂであることを特徴とする。 （６）請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の背面
投射型表示装置において、ライトバルブは、第１の画像
信号に基づいて第１色光を変調する第１のライトバルブ
１２０Ｒと、第２の画像信号に基づいて第２色光を変調
する第２のライトバルブ１２０Ｇ（１２０Ｂ）とを含
み、照明光を第１色光と第２色光とに色分解する色分解
光学系１０５，１０８と、第１のライトバルブ１２０Ｒ
による変調光と第２のライトバルブ１２０Ｇ（１２０
Ｂ）による変調光とを色合成する色合成光学系１１１と
をさらに有し、第１のライトバルブ１２０Ｒ、第２のラ
イトバルブ１２０Ｇ（１２０Ｂ）、色分解光学系１０
５，１０８、および色合成光学系１１１のそれぞれは、
画像のアスペクト比に対応して長方形状の有効領域を有
し、有効領域の短辺を仮想基準面Ａに対して平行にする
とともに、有効領域の長辺を仮想基準面Ａに対して垂直
にするように配設されることを特徴とする。

【０００６】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態
の図と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態に
限定されるものではない。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 −第一の実施の形態− 図１は、本発明の第一の実施の形態による背面投射型表
示装置の光学系を示す斜視構成図である。本説明では、
互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義し、この座標軸
を用いて方向および面の説明を行う。Ｚ軸は、重力の方
向を示す鉛直線と平行な軸であり、このＺ軸の方向は、
重力の方向と逆方向である。Ｘ軸およびＹ軸は、それぞ
れ鉛直線と直交する。背面投射型表示装置は、Ｘ軸およ
びＹ軸を含むＸＹ平面に平行な水平面上に載置されてい
る。

【０００８】図１において、背面投射型表示装置は、投
射型表示装置部１００と、反射ミラー２００と、透過ス
クリーン３００とを有し、不図示の筐体に収容されてい
る。透過スクリーン３００は、筐体に設けられる開口に
保持されている。投射型表示装置部１００は、光源１０
１と、折り曲げミラー１０２と、第１レンズ板１０３
と、第２レンズ板１０４と、クロスダイクロイックミラ
ー１０５と、折り曲げミラー１０６および１０７と、ダ
イクロイックミラー１０８と、偏光ビームスプリッタ１
０９Ｒ、１０９Ｇおよび１０９Ｂと、反射型ライトバル
ブ１１０Ｒ、１１０Ｇおよび１１０Ｂと、クロスダイク
ロイックプリズム１１１と、投射レンズ１１２とを有す
る。投射型表示装置部１００を構成する各部材のうち、
光源１０１および折り曲げミラー１０２以外の各部材
は、仮想基準面Ａ上に垂直に配設される。

【０００９】図２は、図１の斜視構成図においてＸ軸に
平行な方向から見た背面投射型表示装置の側面図であ
る。筐体４００は、直方体の箱部材であり、その前面
（図２の右側）の一部に透過スクリーン３００をはめ込
む開口を有する。この開口に、長方形形状の透過スクリ
ーン３００がはめ込まれている。透過スクリーン３００
は、ＹＺ平面に垂直、かつＸＺ平面に平行である。上述
した基準面Ａは、（１）基準面ＡがＹＺ平面に垂直であ
り、（２）基準面ＡとＸＹ平面に平行な水平面Ｈとの間
の角度αは、たとえば、α＝１５度に構成される。

【００１０】図２において、投射レンズ１１２から投射
される光束のうち、光軸を含んでＹＺ平面に平行な面で
切断される光束の最外縁光線が記載されている。ここ
で、光軸とは、透過スクリーン３００に投射される像の
中心と、ライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇおよび１１０
Ｂを通る光束の中心とを結ぶ軸のことをいう。第一の実
施の形態では、光軸は、各ライトバルブ１１０Ｒ、１１
０Ｇおよび１１０Ｂのそれぞれの中心を、当該ライトバ
ルブに対して垂直に通る。光軸はさらに、透過スクリー
ン３００の中央を当該スクリーンに対して垂直に通る。
上述したように、基準面Ａが水平面Ｈに対して１５度傾
いていることから、投射レンズ１１２から射出される光
軸は、Ｚ軸に対して１５度傾いた方向に射出される。

【００１１】投射レンズ１１２からの射出光束は、折り
曲げミラー２００によって反射され、透過スクリーン３
００に投射される。光軸が透過スクリーン３００の中央
を直角に通るためには、折り曲げミラー２００と透過ス
クリーン３００に平行なＸＺ平面との間の角度θを特定
の値にすることが必要である。この場合、αおよびθの
間には次式（１）が成立する。

【数１】 α＝９０−２θ （１） 上式（１）より、α＝１５度の場合はθ＝３７．５度が
算出される。

【００１２】図３を参照して投射型表示装置部１００の
詳細を説明する。図３は、基準面Ａ上に構成される投射
型表示装置部１００の平面構成図である。光源１０１
は、ランプ１０１ａならびに放物面形状の凹面鏡１０１
ｂから構成される。ランプ１０１ａは、垂直点灯方式の
超高圧水銀ランプである。このランプ１０１ａは、図１
に示されるように、放電用の両電極の先端部を結ぶ仮想
線を重力方向（Ｚ軸方向）に合致させて配設すると、ラ
ンプ寿命が最長となるように設計されている。Ｚ軸に平
行、すなわち、ＸＹ平面に対して垂直に配設されたラン
プ１０１ａから発せられる光源光は、凹面鏡１０１ｂに
よってＺ方向に進行し、折り曲げミラー１０２に入射さ
れる。

【００１３】折り曲げミラー１０２に入射される光源光
束は、その光軸がＸ軸方向に進行するように直角に折り
曲げられる。折り曲げミラー１０２によって折り曲げら
れた光源光束は、第１レンズ板１０３および第２レンズ
板１０４に入射される。第１レンズ板１０３および第２
レンズ板１０４は、基準面Ａ上に垂直に配置されてい
る。これらのレンズ板１０３，１０４は、光軸上に分離
型フライアイインテグレータを構成する。

【００１４】第１レンズ板１０３は、複数のレンズ１０
３ａが平面的に行列形状に配列されたレンズアレイであ
り、その外周形状は略正方形形状に構成されている。各
レンズ１０３ａの外周形状は、ライトバルブ１１０Ｒ、
１１０Ｇ、１１０Ｂによる有効画素領域を比例縮小した
長方形形状を有する。第１レンズ板１０３の正方形形状
の外周辺は、第１レンズ板１０３が基準面Ａ上に垂直に
配置される結果、Ｙ軸およびＺ軸との間にそれぞれ１５
度の角度をなす。また、各レンズ１０３ａの外周形状
も、Ｙ軸およびＺ軸との間にそれぞれ１５度の角度をな
す。

【００１５】ライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０
Ｂによる有効画素領域について説明する。投射画像のア
スペクト比が、たとえば、横１６：縦９の場合、ライト
バルブ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂによる有効画素領
域、およびこれら有効画素領域を比例縮小した長方形形
状も１６：９の比率を有する。第一の実施の形態では、
後述する投射レンズ１１２で光軸を折り曲げるようにし
ているため、基準面Ａ上に配設される各部材の長方形形
状は、基準面Ａに水平な辺が画像の縦の辺に、基準面Ａ
に垂直な辺が画像の横の辺に対応する。

【００１６】第２レンズ板１０４も第１レンズ板１０３
と同様に、複数のレンズ１０４ａが平面的に行列形状に
配列されたレンズアレイである。第２レンズ板１０４の
外周形状は、略正方形形状に構成されている。各レンズ
１０４ａの外周形状は、ライトバルブ１１０Ｒ、１１０
Ｇ、１１０Ｂによる有効画素領域を比例縮小した長方形
形状を有する。第２レンズ板１０４は、各レンズ１０４
ａが第１レンズ板１０３の個々のレンズ１０３ａの焦点
にそれぞれ位置するように配置される。これにより、第
１レンズ板１０３に入射された光源光は、第１レンズ板
１０３を構成する各レンズ１０３ａの外形形状で定義さ
れる開口により、レンズ１０３ａの数に応じた複数の光
束に分割される。分割された各光束は、対応する第２レ
ンズ板１０４のレンズ１０４ａ上に集光されて輝点を形
成する。第２レンズ板１０４の各レンズ１０４ａ上の各
輝点から射出される光は、複数の光束となってライトバ
ルブ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂのそれぞれを重畳し
て照明する。この結果、各ライトバルブは均一に照明さ
れる。

【００１７】第２レンズ板１０４から射出される光源光
は、クロスダイクロイックミラー１０５に入射される。
クロスダイクロイックミラー１０５は、互いに直交する
ダイクロイックミラー１０５Ｂと、ダイクロイックミラ
ー１０５ＲＧとで構成される。ダイクロイックミラー１
０５Ｂおよび１０５ＲＧは、基準面Ａ上に垂直に配置さ
れている。ダイクロイックミラー１０５Ｂは、Ｂ（青）
光反射特性を有する。一方、ダイクロイックミラー１０
５ＲＧは、Ｒ（赤）光ならびにＧ（緑）光反射特性を有
する。クロスダイクロイックミラー１０５は、入射され
る光源光を、入射光軸に垂直で互いに反対方向に進行す
るＢ光と、Ｒ光およびＧ光の混合光とに色分解する。

【００１８】折り曲げミラー１０６および１０７は、そ
れぞれ基準面Ａ上に垂直に配置されている。色分解され
たＢ光は、折り曲げミラー１０６にて反射される。Ｂ光
はさらに、Ｂ光用偏光ビームスプリッタ１０９Ｂの入射
面に対して垂直に、かつＢ光用偏光ビームスプリッタ１
０９Ｂの偏光分離部１０９Ｂ−Ｐに対して４５度の入射
角度にて入射される。偏光ビームスプリッタ１０９Ｂ
は、偏光分離部１０９Ｂ−Ｐが基準面Ａ上に垂直になる
ように配置されている。偏光ビームスプリッタ１０９Ｂ
は、偏光分離部１０９Ｂ−Ｐを透過して廃棄されるＰ偏
光と、偏光分離部１０９Ｂ−Ｐを反射するＳ偏光とに偏
光分離する。

【００１９】Ｒ光およびＧ光の混合光は、折り曲げミラ
ー１０７にて反射され、ダイクロイックミラー１０８に
入射される。ダイクロイックミラー１０８は、基準面Ａ
上に垂直に配置されている。ダイクロイックミラー１０
８は、Ｇ光を反射するとともにＲ光を透過する特性を有
し、入射された混合光を反射Ｇ光と透過Ｒ光とに色分解
する。このように、クロスダイクロイックミラー１０５
およびダイクロイックミラー１０８は、光源光をＢ光、
Ｇ光、およびＲ光からなる光の３原色に色分解する色分
解光学系を構成する。

【００２０】色分解されたＧ光は、Ｇ光用偏光ビームス
プリッタ１０９Ｇの入射面に対して垂直に、かつＧ光用
偏光ビームスプリッタ１０９Ｇの偏光分離部１０９Ｇ−
Ｐに対して４５度の入射角度にて入射される。偏光ビー
ムスプリッタ１０９Ｇは、偏光分離部１０９Ｇ−Ｐが基
準面Ａ上に垂直になるように配置されている。偏光ビー
ムスプリッタ１０９Ｇは、偏光分離部１０９Ｇ−Ｐを透
過して廃棄されるＰ偏光と、偏光分離部１０９Ｇ−Ｐを
反射するＳ偏光とに偏光分離する。

【００２１】色分解されたＲ光は、Ｒ光用偏光ビームス
プリッタ１０９Ｒの入射面に対して垂直に、かつＲ光用
偏光ビームスプリッタ１０９Ｒの偏光分離部１０９Ｒ−
Ｐに対して４５度の入射角度にて入射される。偏光ビー
ムスプリッタ１０９Ｒは、偏光分離部１０９Ｒ−Ｐが基
準面Ａ上に垂直になるように配置されている。偏光ビー
ムスプリッタ１０９Ｒは、偏光分離部１０９Ｒ−Ｐを透
過して廃棄されるＰ偏光と、偏光分離部１０９Ｒ−Ｐを
反射するＳ偏光とに偏光分離する。

【００２２】ライトバルブ１１０Ｂ、１１０Ｇおよび１
１０Ｒは、それぞれ基準面Ａ上に垂直に配置されてい
る。各ライトバルブの有効画素領域は長方形形状を有す
る。その長辺方向は基準面Ａに垂直に配置され、その短
辺方向は基準面Ａに平行に配置される。Ｂ光用偏光ビー
ムスプリッタ１０９Ｂから射出されるＢ色のＳ偏光は、
反射型ライトバルブ１１０Ｂに入射される。Ｇ光用偏光
ビームスプリッタ１０９Ｇを射出したＧ色のＳ偏光は、
反射型ライトバルブ１１０Ｇに入射される。Ｒ光用偏光
ビームスプリッタ１０９Ｒを射出したＲ色のＳ偏光は、
反射型ライトバルブ１１０Ｒに入射される。

【００２３】ここで、反射型ライトバルブ１１０Ｂ、１
１０Ｇおよび１１０Ｒについて説明する。反射型ライト
バルブは、電気書き込み式反射型ライトバルブである。
すなわち、基板上にＴＦＴ等の複数の非線形スイッチン
グ素子が画素に対応してそれぞれ設けられ、各ＴＦＴ上
には液晶層に電圧を印加する電極がそれぞれ接続されて
いる。さらに各電極の上には液晶層が形成されている。
これらのＴＦＴは、それぞれ画像信号に応じた電圧を液
晶層に対して選択的に印加する。電圧が印加された液晶
層は、液晶分子の配列が変わり、当該液晶層が位相板の
役目を果たすようになる。

【００２４】液晶層に電圧を印加する電極は、液晶層側
から入射される光を反射する反射板としても機能する。
反射型ライトバルブの電圧が印加されている液晶層の領
域に液晶層の上から入射されるＳ偏光光は、当該液晶層
を経由して反射板に導かれる。反射板で反射された反射
光は、再び液晶層を介して射出される。上述したよう
に、電圧が印加された液晶層は位相板として機能するの
で、反射型ライトバルブから射出される反射光は、入射
されたＳ偏光と振動方向が異なるＰ偏光の変調光であ
る。一方、反射型ライトバルブの非選択の画素に対応す
る部分、すなわち、ＴＦＴが電圧を印加していない領域
の液晶層に入射されたＳ偏光は、液晶分子の初期の配向
の捻れ構造に従って進行して反射板にて反射される。こ
の反射光は再び捻れ構造に従って逆に進行することよ
り、入射されたＳ偏光と振動方向が同じＳ偏光として射
出される。このように、反射型ライトバルブの反射射出
光は、変調光であるＰ偏光と、非変調光であるＳ偏光と
からなる混合光になる。

【００２５】Ｂ光用のライトバルブ１１０Ｂを反射射出
したＢ色光は、偏光ビームスプリッタ１０９Ｂに再び入
射され、偏光分離部１０９Ｂ−Ｐを透過するＰ偏光の変
調光と、偏光分離部１０９Ｂ−Ｐを反射するＳ偏光の非
変調光とに偏光分離される。偏光ビームスプリッタ１０
９Ｂで反射される非変調光は、光源１０１方向に進行し
て廃棄される。同様に、Ｇ光用のライトバルブ１１０Ｇ
を反射射出したＧ色光は、偏光ビームスプリッタ１０９
Ｇに再び入射され、偏光分離部１０９Ｇ−Ｐを透過する
Ｐ偏光の変調光と、偏光分離部１０９Ｇ−Ｐを反射する
Ｓ偏光の非変調光とに偏光分離される。また、Ｒ光用の
ライトバルブ１１０Ｒを反射射出したＲ色光は、偏光ビ
ームスプリッタ１０９Ｒに再び入射され、偏光分離部１
０９Ｒ−Ｐを透過するＰ偏光の変調光と、偏光分離部１
０９Ｒ−Ｐを反射するＳ偏光の非変調光とに偏光分離さ
れる。これにより、各色の非変調光が光源１０１方向に
進行して廃棄される。

【００２６】クロスダイクロイックプリズム１１１は、
その内部に、Ｒ光反射ダイクロイック膜１１１ＲとＢ光
反射ダイクロイック膜１１１Ｂとを互いに直交するよう
に配置する複合プリズム部材である。クロスダイクロイ
ックプリズム１１１は、各ダイクロイック膜１１１Ｒ、
１１１Ｂが基準面Ａ上に垂直に配置されている。Ｂ光用
の偏光ビームスプリッタ１０９Ｂを透過したＰ偏光（変
調光）、すなわち、検光光は、クロスダイクロイックプ
リズム１１１に入射される。同様に、Ｇ光用の偏光ビー
ムスプリッタ１０９Ｇを透過したＰ偏光（変調光）、お
よびＲ光用の偏光ビームスプリッタ１０９Ｒを透過した
Ｐ偏光（変調光）は、それぞれクロスダイクロイックプ
リズム１１１に入射される。

【００２７】クロスダイクロイックプリズム１１１に入
射したＲ色の検光光は、Ｒ光反射ダイクロイック膜１１
１Ｒによって投射レンズ１１２側に反射される。また、
クロスダイクロイックプリズム１１１に入射したＢ色の
検光光は、Ｂ光反射ダイクロイック膜１１１Ｂによって
投射レンズ１１２側に反射される。さらに、クロスダイ
クロイックプリズム１１１に入射したＧ色の検光光は、
両ダイクロイック膜１１１Ｂ、１１１Ｒを透過して投射
レンズ１１２側へ進む。これにより、Ｒ色、Ｇ色および
Ｂ色の検光光は、クロスダイクロイックプリズム１１１
の同一面から色合成された光として射出される。このよ
うに、クロスダイクロイックプリズム１１１が色合成光
学系を構成する。

【００２８】投射レンズ１１２は、内部で光軸を直角に
折り曲げるように、内部にミラー１１２ｍ（図１）を有
する。すなわち、第一の実施の形態では、投射レンズ１
１２に入射される入射光軸はＸ軸に平行である。また、
投射レンズ１１２から射出される射出光軸は、入射光軸
に垂直、かつ、基準面Ａに垂直である。つまり、投射レ
ンズ１１２による射出光軸は、ＹＺ平面に平行で、か
つ、Ｚ軸に対して１５度の傾きを有する。

【００２９】投射レンズ１１２から射出された投射像
は、折り曲げミラー２００にて折り曲げられ、透過スク
リーン３００に投射される。これにより、透過スクリー
ン３００上にフルカラー像が形成される。透過スクリー
ン３００は、ＸＺ平面と平行である。スクリーン３００
の画面の長辺はＸ軸に平行であり、スクリーン３００の
画面の短辺はＺ軸に平行である。なお、投射レンズ１１
２は、透過スクリーン３００に透過される像に歪みが生
じないように調整されている。

【００３０】以上説明した第一の実施の形態によれば、
次の作用効果が得られる。 （１）投射型表示装置部１００を構成する各部材のう
ち、光源１０１および折り曲げミラー１０２以外の部材
（フライアイインテグレータ１０３，１０４、色分解光
学系１０５，１０８、偏光分離ならびに検光用の各色光
ごとの偏光ビームスプリッタ１０９Ｂ，１０９Ｇ，１０
９Ｒ、各色光ごとの反射型ライトバルブ１１０Ｂ，１１
０Ｇ，１１０Ｒ、色合成光学系１１１）を仮想基準面Ａ
上に垂直に配設するようにしたので、部材を複数の異な
る基準面上に分けて配設する場合に比べて、光軸などの
調整を行いやすい。 （２）光源１０１からの光を折り曲げミラー１０２で基
準面Ａ上に導くようにしたので、基準面Ａの向きによら
ず、光源１０１のランプ１０１ａの放電の向きを重力の
向きに合致させる（Ｚ軸に平行）ことができる。この結
果、ランプ１０１ａに垂直点灯方式のランプを使い、ラ
ンプ寿命を長くすることができる。 （３）折り曲げミラー１０２は、Ｚ軸方向に進む光源光
束の光軸を上記基準面Ａ上をＸ軸方向に進行するように
直角に折り曲げる。投射レンズ１１２は、内部にミラー
１１２ｍを有し、Ｘ軸に平行な入射光軸を直角に折り曲
げ、入射光軸に垂直で、かつ基準面Ａに垂直な光軸で折
り曲げミラー２００に向けて射出する。この結果、投射
型表示装置部１００のＺ軸方向の高さを抑えることがで
きるので、装置を小型化することができる。 （４）上記基準面Ａは、重力の向きに垂直なＸＹ平面と
の間でα＝１５度の角度を有するように傾けられる。折
り曲げミラー２００と透過スクリーン３００に平行なＸ
Ｚ平面との間の角度θは、上式（１）の関係によりθ＝
３７．５度にする。これにより、α＝０度（θ＝４５
度）の場合に比べて、折り曲げミラー２００のＹ軸上へ
の投影長を短くすることができるから、装置を小型化す
ることができる。 （５）フライアイインテグレータを構成する第１レンズ
板１０３および第２レンズ板１０４については、行列状
に配列される第１レンズ板１０３を構成する複数のレン
ズ１０３ａが、それぞれライトバルブ１１０Ｒ、１１０
Ｇ、１１０Ｂによる有効画素領域を比例縮小した長方形
形状を有する。これら第１レンズ板１０３および第２レ
ンズ板１０４を基準面Ａ上に垂直に配置するようにした
ので、ライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇ、および１１０
Ｂを効率よく照明することができる。 （６）投射レンズ１１２で光軸を折り曲げるようにした
ので、基準面Ａ上に配設される各部材の長方形形状は、
基準面Ａに水平な辺が画像の縦の辺に、基準面Ａに垂直
な辺が画像の横の辺に対応する。一般に、投射画像は横
長サイズなので、基準面Ａ上において各部材の実装面積
を小さくできる。この結果、ダイクロイックプリズムな
どを小型化して装置の小型化およびコスト低減をはかる
ことができる。

【００３１】上述した説明では、基準面Ａと重力の向き
に垂直なＸＹ平面との間の角度α＝１５度の例を説明し
た。角度αの値は、０＜α＜４５度の範囲であれば、折
り曲げミラー２００の傾きθとの兼ね合いで適宜決定し
てよい。

【００３２】また、以上の説明では、均一照明を行うた
めに第１レンズ板１０３および第２レンズ板１０４によ
るフライアイインテグレータを使用したが、他の方法と
してロッドインテグレータを使用するようにしてもよ
い。ロッドインテグレータは、その断面形状をライトバ
ルブの有効画素領域である長方形形状と比例形状にする
ガラスロッドを使用するものである。この場合にも、ロ
ッドインテグレータを上記基準面Ａ上に配設するとき、
ロッドインテグレータの断面の長方形形状の各辺のうち
長辺を基準面Ａに垂直にし、短辺を基準面Ａに水平にす
るように配設する。

【００３３】以上の説明で用いた基準面Ａは、わかりや
すく説明するために設けた仮想面であるので、実際の装
置内に必ずしも設けなくてもよい。

【００３４】−第二の実施の形態− 第一の実施の形態では、透過スクリーン３００の中央を
通る軸の入射角がスクリーン３００に垂直としたが、入
射角がスクリーン３００に対して垂直でなくてもよい。
図４は、第二の実施の形態による背面投射型表示装置の
側面図である。第一の実施の形態による図２の側面図と
同一の構成部材は、同じ符号を記して説明を省略する。
図４において、透過スクリーン３００の中央を通る軸
は、入射角度βにて入射される。すなわち、折り曲げミ
ラー２００と透過スクリーン３００に平行なＸＺ平面と
の間の角度θ２は、第一の実施の形態による角度θと比
較して大きい値をとる。この場合には、基準面ＡとＸＹ
平面に平行な水平面Ｈとの間の角度α２、角度θ２、お
よび入射角度β間には次式（２）が成立する。

【数２】 α２＝９０−２・θ２±β （２） なお、±βの符号は、図４のようにスクリーン４００へ
の入射光軸が水平方向より下向きに入射した場合は、法
線との入射角β（βは０または正の値）を＋βとする。
また、±βの符号は、スクリーン４００への入射光軸が
水平方向より上向きに入射した場合は、法線との入射角
β（βは０または正の値）を−βとする。

【００３５】以上説明した第二の実施の形態によれば、
第一の実施の形態と同様の作用効果の他に、背面投射型
表示装置の奥行き（図のＹ軸方向）を小さくすることが
できる。

【００３６】−第三の実施の形態− 第三の実施の形態では、反射型ライトバルブの代わりに
透過型ライトバルブが用いられる。図５は、透過型ライ
トバルブを用いた背面投射型表示装置の光学系を示す斜
視構成図である。図５において、第一の実施の形態によ
る図１の斜視構成図と同一の構成部材は、同じ符号を記
して説明を省略する。

【００３７】背面投射型表示装置は、投射型表示装置部
１００Ｂと、反射ミラー２００と、透過スクリーン３０
０とを有し、不図示の筐体に収容される。投射型表示装
置部１００Ｂは、光源１０１と、折り曲げミラー１０２
と、第１レンズ板１０３と、第２レンズ板１０４と、ク
ロスダイクロイックミラー１１５と、折り曲げミラー１
１６ないし１１９と、透過型ライトバルブ１２０Ｂ、１
２０Ｒおよび１２０Ｇと、クロスダイクロイックプリズ
ム１２１と、投射レンズ１１２とを有する。投射型表示
装置部１００Ｂを構成する各部材のうち、光源１０１お
よび折り曲げミラー１０２以外の各部材は、仮想基準面
Ａ上に垂直に配設される。

【００３８】なお、基準面Ａと重力の向きに垂直なＸＹ
平面との間の角度α、および折り曲げミラー２００と透
過スクリーン３００に平行なＸＺ平面との間の角度θに
ついては、第一の実施の形態と同様である。

【００３９】折り曲げミラー１０２に入射される光源光
束は、その光軸がＸ軸方向に進行するように直角に折り
曲げられる。折り曲げミラー１０２によって折り曲げら
れた光源光束は、第１レンズ板１０３および第２レンズ
板１０４に入射される。第１レンズ板１０３および第２
レンズ板１０４は、後述するライトバルブ１２０Ｂ、１
２０Ｒ、１２０Ｇのそれぞれを均一に照明する。

【００４０】第２レンズ板１０４から射出される光源光
は、クロスダイクロイックミラー１１５に入射される。
クロスダイクロイックミラー１０５は、互いに直交する
ダイクロイックミラー１１５Ｂと、ダイクロイックミラ
ー１１５Ｒとで構成される。ダイクロイックミラー１１
５Ｂおよび１１５Ｒは、基準面Ａ上に垂直に配置されて
いる。ダイクロイックミラー１１５Ｂは、Ｂ（青）光反
射特性を有する。一方、ダイクロイックミラー１０５Ｒ
は、Ｒ（赤）光反射特性を有する。クロスダイクロイッ
クミラー１１５は、入射される光源光を、入射光軸に垂
直で互いに反対方向に進行するＢ光およびＲ光と、クロ
スダイクロイックミラー１１５を透過するＧ光とに色分
解する。このように、クロスダイクロイックミラー１１
５は、光源光をＢ光、Ｒ光、およびＧ光からなる光の３
原色に色分解する色分解光学系を構成する。

【００４１】折り曲げミラー１１６ないし１１９は、そ
れぞれ基準面Ａ上に垂直に配置されている。色分解され
たＢ光は、折り曲げミラー１１６および１１８にて反射
され、透過型ライトバルブ１２０Ｂに入射される。色分
解されたＲ光は、折り曲げミラー１１７および１１９に
て反射され、透過型ライトバルブ１２０Ｒに入射され
る。色分解されたＧ光は、透過型ライトバルブ１２０Ｇ
に入射される。

【００４２】ライトバルブ１２０Ｂ、１２０Ｒ、１２０
Ｇは、それぞれ基準面Ａ上に垂直に配置されている。各
ライトバルブの有効画素領域は長方形形状を有する。そ
の長辺方向は基準面Ａに垂直に配置され、その短辺方向
は基準面Ａに平行に配置される。ライトバルブ１２０
Ｂ、１２０Ｒ、１２０Ｇのそれぞれで変調された各色の
光は、クロスダイクロイックプリズム１２１で色合成さ
れ、投射レンズ１１２により折り曲げミラー２００に投
射される。折り曲げミラー２００が投射光を反射するこ
とにより、透過スクリーン３００にフルカラー像が形成
される。

【００４３】以上説明した第三の実施の形態による透過
型ライトバルブを使用した投射表示装置でも、上述した
第一の実施の形態と同様に、光源の長寿命化と装置の小
型化を達成することが可能になる。

【００４４】第三の実施の形態に対して、第二の実施形
態と同様に、透過スクリーン３００に対して入射角が直
角でない方式を採用してもよい。この場合には、奥行き
（Ｙ軸方向）の小さい背面投射型表示装置を提供するこ
とができる。

【００４５】以上説明した第一の実施の形態ないし第三
の実施の形態では、ライトバルブを複数有する場合を例
に説明したが、単板式の投射型表示装置に本発明を適用
することもできる。

【００４６】特許請求の範囲における各構成要素と、発
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明する。Ｚ軸方向が、重力方向に対応する。折り曲げミ
ラー１０２，第１レンズ板１０３および第２レンズ板１
０４が、照明光学系に対応する。反射型ライトバルブ１
１０Ｒ,１１０Ｇおよび１１０Ｂ（透過型ライトバルブ
１２０Ｒ,１２０Ｇおよび１２０Ｂ）が、ライトバルブ
に対応する。投射レンズ１１２が、投射光学系に対応す
る。折り曲げミラー２００が、反射光学系に対応する。
水平面Ｈが、重力方向と直交する面に対応する。角度α
が、基準面の傾きに対応する。クロスダイクロイックミ
ラー１０５およびダイクロイックミラー１０８（クロス
ダイクロイックミラー１１５）が、色分解光学系に対応
する。クロスダイクロイックプリズム１１１（１２１）
が、色合成光学系に対応する。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、ライトバルブによって
変調される光束を折り曲げて射出し、この射出光を反射
光学系で反射して透過スクリーンに像を投影する背面投
射型表示装置において、ライトバルブに垂直な面であっ
てライトバルブの一方の辺を含む仮想基準面が重力方向
と直交する面に対して所定の角度αをなすようにライト
バルブを配設し、放電電極の先端部を結ぶ直線を略重力
方向に合致させた光源からの光束を折り曲げて上記ライ
トバルブを照明するようにした。これにより、長寿命ラ
ンプを使用しつつ、装置を小型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態による背面投射型表
示装置の光学系を示す斜視構成図である。

【図２】図１の斜視構成図においてＸ軸に平行な方向か
ら見た背面投射型表示装置の側面図である。

【図３】基準面上に構成される投射型表示装置部の平面
構成図である。

【図４】第二の実施の形態による背面投射型表示装置の
側面図である。

【図５】透過型ライトバルブを用いた背面投射型表示装
置の光学系を示す斜視構成図である。

【図６】従来の背面投射型表示装置を側面から見た断面
図である。

【符号の説明】

１０１…光源、 １０２,２００
…折り曲げミラー、１０３…第１レンズ板、
１０４…第２レンズ板、１０５,１１５…クロスダ
イクロイックミラー、１０６,１０７,１１６ないし１１
９…折り曲げミラー、１０８…ダイクロイックミラー、
１０９Ｒ,１０９Ｇ,１０９Ｂ…偏光ビームスプリッタ、
１１０Ｒ,１１０Ｇ,１１０Ｂ…反射型ライトバルブ、１
１１,１２１…クロスダイクロイックプリズム、１１２
…投射レンズ、１２０Ｒ,１２０Ｇ,１２０Ｂ…透過型ラ
イトバルブ、３００…透過スクリーン、 ４
００…筐体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H099 AA11 BA09 BA17 CA02 CA07 CA11 5C058 BA29 EA01 EA12 EA13 EA42 EA51 5C060 GA01 GB02 GB04 HC19 HC21

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電電極の先端部を結ぶ直線を略重力方向
   に合致させて照明光を供給する光源と、 前記光源からの光束を折り曲げて射出する照明光学系
   と、 矩形の形状であって、画像信号に基づいて前記照明光学
   系からの照明光を変調するライトバルブと、 前記ライトバルブからの変調光束を折り曲げて射出する
   投射光学系と、 前記投射光学系からの射出光束を反射する反射光学系
   と、 前記反射光学系からの反射光束による像が投影される透
   過スクリーンとを有し、 前記ライトバルブに垂直な面であって前記ライトバルブ
   の一方の辺を含む仮想基準面が重力方向と直交する面に
   対して所定の角度αをなすように前記ライトバルブが配
   設されることを特徴とする背面投射型表示装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の背面投射型表示装置にお
   いて、 前記照明光学系は、前記ライトバルブを均一に照明する
   インテグレータを含み、 前記インテグレータは、前記ライトバルブの傾きに応じ
   て配設されることを特徴とする背面投射型表示装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の背面投射型表示装置にお
   いて、 前記透過スクリーンは、重力方向に平行に配設され、 前記透過スクリーンに平行な面と前記反射光学系との間
   の角度θと、前記所定の角度αと、前記反射光束の中心
   を通る軸が前記透過スクリーンへ入射する入射角βとの
   間にα＝９０−２θ±βの関係を有することを特徴とす
   る背面投射型表示装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の背面
   投射型表示装置において、 前記ライトバルブは、反射型ライトバルブであることを
   特徴とする背面投射型表示装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし３のいずれかに記載の背面
   投射型表示装置において、 前記ライトバルブは、透過型ライトバルブであることを
   特徴とする背面投射型表示装置。
6. 【請求項６】請求項１に記載の背面投射型表示装置にお
   いて、 前記ライトバルブは、第１の画像信号に基づいて第１色
   光を変調する第１のライトバルブと、第２の画像信号に
   基づいて第２色光を変調する第２のライトバルブとを含
   み、 前記照明光を前記第１色光と前記第２色光とに色分解す
   る色分解光学系と、 前記第１のライトバルブによる変調光と前記第２のライ
   トバルブによる変調光とを色合成する色合成光学系とを
   さらに有し、 前記第１のライトバルブ、前記第２のライトバルブ、前
   記色分解光学系、および前記色合成光学系のそれぞれ
   は、画像のアスペクト比に対応して長方形状の有効領域
   を有し、前記有効領域の短辺を前記仮想基準面に対して
   平行にするとともに、前記有効領域の長辺を前記仮想基
   準面に対して垂直にするように配設されることを特徴と
   する背面投射型表示装置。