專利名稱：投射型影像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投射型影像顯示裝置，通過影像顯示元件形成與影像信號對應(yīng)的光學像，將該光學像投射到屏幕等上。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有投影機的光學系統(tǒng)中，為使亮度最低而實施影像顯示元件的光調(diào)制的時候，在使通過影像顯示元件調(diào)制后的光束的偏光一致的射出偏光板中吸收的光不充分，屏幕上的亮度不降低，發(fā)生被稱為所謂的“黑泛白(黒浮t )”的現(xiàn)象。另外，除光閥(，4卜^X)之外，有通過根據(jù)來自外部的信號改變畫面整體的光量的調(diào)光裝置來減小投射型影像顯示裝置的最小亮度，從而提高對比度的裝置。作為這種情況下的來自外部的信號，包括影像信號、測定外部環(huán)境的信號、使用者有意圖地操作的信號等。作為該裝置之一，專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3中已公示了在照明光學系統(tǒng)中使用可根據(jù)影像信號改變遮光量的遮光裝置的技術(shù)。專利文獻1 :W02003-032080號公報專利文獻2 (日本)特開2005-17500號公報專利文獻3 (日本)特開2005-31103號公報在此，進一步增大投射型影像顯示裝置的動態(tài)范圍時，也需要進一步增大照明光學系統(tǒng)中配置的遮光裝置的遮光量。要增大遮光裝置的遮光量，只要增加遮光裝置中包含的遮光構(gòu)件遮蔽照明光束時的遮光區(qū)域即可。但是增加遮光量時，在透鏡陣列形成的照明光學系統(tǒng)的被照明區(qū)域被疊加的二次光源像的數(shù)量減少，因此存在照明光的被照明區(qū)域中的照度分布容易不均勻的問題。另外， 在遮光裝置使遮光板轉(zhuǎn)動(旋轉(zhuǎn))或移動而實施遮光的時候，存在遮光板的移動或轉(zhuǎn)動時的照度分布的變化容易映在畫面上的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種投射型影像顯示裝置，在維持照明光的被照明區(qū)域的照度分布更加均勻的狀態(tài)下，具有高的對比性，另外，通過遮光裝置能夠大幅控制遮光量， 從而能夠得到動態(tài)范圍大的影像。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的投射型影像顯示裝置具備光源；第一透鏡陣列，其具有使來自所述光源的射出光分割為多個光束的多個透鏡單元區(qū)域；第二透鏡陣列，其具有來自所述第一透鏡陣列的射出光束透過的多個透鏡單元區(qū)域；聚光透鏡，其對來自所述第二透鏡陣列的射出光束進行聚光；顯示元件，其接受所述聚光透鏡聚光的光束，并使其透射或反射；投射透鏡，其射出來自所述顯示元件的透射光或反射光；和遮光單元，其遮蔽從所述第一透鏡陣列射向所述第二透鏡陣列的光束，其中，所述遮光單元，遮蔽所述第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域中除去與光軸連接的透鏡單元區(qū)域后的所有透鏡單元區(qū)域的至少一部分，與所述光軸連接的透鏡單元區(qū)域的遮光面積比除去與所述光軸連接的透鏡單元區(qū)域后的任一個透鏡單元區(qū)域的遮光面積都小。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種投射型影像顯示裝置，相比現(xiàn)有技術(shù)能夠改善為能夠維持影像的照度分布的均勻性，能夠?qū)崿F(xiàn)高對比化的遮光量的控制，此外還能夠得到動態(tài)范圍(夕、少笑夕夕 > > 夕)大的影像。


圖1是表示本發(fā)明的投射型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)構(gòu)成的一實施例的圖；圖2是用于說明本發(fā)明的遮光單元的一實施例的圖；圖3是用于說明本發(fā)明的遮光單元的一實施例的組裝狀態(tài)的圖；圖4是表示本發(fā)明的投射型影像顯示裝置的一實施例的圖；圖5是表示構(gòu)成本發(fā)明一實施例的第二透鏡陣列4的各透鏡單元區(qū)域配置的圖；圖6是用于說明本發(fā)明一實施例的遮光板形狀的圖；圖7是用于說明本發(fā)明一實施例的遮光板形狀和投影光像的分布的圖；圖8是用于說明本發(fā)明一實施例的遮光板形狀的圖；圖9是用于說明本發(fā)明一實施例的遮光板形狀和投影光像的分布的圖；圖10是表示本發(fā)明的開口角和投影光量的關(guān)系的一實施例的圖；圖11是用于說明本發(fā)明一實施例的遮光板形狀和投影光像的分布的圖；圖12是用于說明本發(fā)明的投射型影像顯示裝置的遮光單元的一實施例的構(gòu)成的圖；圖13是表示本發(fā)明的投射型影像顯示裝置的遮光單元的配置的一實施例的圖；圖14是表示本發(fā)明的投射型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)構(gòu)成的一實施例的圖。符號說明1、光源；2、反射鏡；3、第一透鏡陣列；4、第二透鏡陣列；5、偏光變換元件；6、聚光透鏡；7、反射鏡；10、反射鏡；11、12、分色鏡；13、聚光鏡；14、14R、14G、14B、光閥；15、第一中繼透鏡；16、第二中繼透鏡；17、第三中繼透鏡；18、影像顯示元件；21、光合成三棱鏡；100、屏幕；200、投射透鏡；300、光軸；401、透鏡單元區(qū)域a 1 ；402、垂直軸；403、水平軸；501、遮光單元；501a、501b、501c、遮光板。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。另外，在各圖中，相同的構(gòu)成要素附加相同的符號。另外，對于以前說明過的要素省略其說明。在符號之后添加R、G或 B表示的構(gòu)成要素是需要在按照顏色(例如，R為紅色、G為綠色、B為藍色)分離成的多個光路中進行區(qū)別的。另外，在說明上沒有妨礙的情況下，省略下標。
用圖1說明本發(fā)明一實施例的投射型影像顯示裝置的構(gòu)成。下面，對投射型液晶顯示裝置的構(gòu)成進行說明。圖1是表示投射型液晶顯示裝置的構(gòu)成例的圖。在圖1的三板式的投射型液晶顯示裝置中，1為光源，諸如超高壓水銀燈、 金屬鹵化物燈、氙氣燈、水銀氙氣燈、鹵素燈等的白色燈。光源1具有帶有圓形或多角形的射出開口的至少一個反射鏡2。從光源1射出的光通過含有影像顯示元件的光閥14R、14G、 14B對著投射透鏡200向屏幕100投影。從光源1的燈放射的光例如被拋物面的反射鏡2 反射變?yōu)榕c光軸平行，向第一透鏡陣列3入射。另外，將光源1和反射鏡2的構(gòu)成稱為光源單元。第一透鏡陣列3由將入射的光配設(shè)成矩陣狀的多個矩形狀的透鏡單元區(qū)域構(gòu)成， 并且被各個透鏡單元區(qū)域分割成多束光，以有效地通過第二透鏡陣列4和偏光變換元件5 的方式傳導。即，第一透鏡陣列3被設(shè)計為光源1和第二透鏡陣列4的各透鏡單元區(qū)域相互成為物體和像的關(guān)系(共軛關(guān)系)。和第一透鏡陣列3同樣具有配設(shè)成矩陣狀的多個矩形狀透鏡單元區(qū)域的第二透鏡陣列4，將構(gòu)成的各個透鏡單元區(qū)域各自對應(yīng)的第一透鏡陣列3的透鏡單元區(qū)域的形狀投影在光閥14內(nèi)的影像顯示元件18上。這時，來自第二透鏡陣列4的光通過偏光變換元件5 —致的趨向于規(guī)定的偏光方向。另外，在第一透鏡陣列3和第二透鏡陣列4之間，設(shè)置有用于控制通過的光量的遮光單元501(后述)。而且，第一透鏡陣列3的各透鏡單元區(qū)域的投影像分別通過各個聚光透鏡6及聚光鏡13、第一中繼透鏡15、第二中繼透鏡16、第三中繼透鏡17在光閥14內(nèi)的影像顯示元件 18上重合。另外，聚光透鏡6具有光軸300。第一透鏡陣列3和影像顯示元件18設(shè)計為相互成物體和像的關(guān)系(共軛關(guān)系)， 因此，用第一透鏡陣列3分割為多束的光束通過第二透鏡陣列4和與之接近配設(shè)的聚光透鏡6，重疊并投影在光閥14內(nèi)的影像顯示元件18上，能夠?qū)崿F(xiàn)實用上沒有問題的電平均一性高的照度分布的照明。在該過程中，用反射鏡7反射的光通過分色鏡11分離成二色光，例如B光(藍色帶寬的光)被反射、G光(綠色帶寬的光)及R光(紅色帶寬的光)被透射，另外，G光和R 光通過分色鏡12分離成G光和R光。例如，G光被分色鏡12反射，R光在分色鏡12透射。 光的分離方法有各種考慮，也可以用分色鏡11反射R光、透過G光及B光，也可以反射G光， 透過R光及B光。在圖1的構(gòu)成中，B光在分色鏡11反射，然后被反射鏡10反射，通過聚光鏡1 透過B光用的光閥14B入射至光合成三棱鏡21。在此，將透過聚光鏡1 入射至光閥14B的 B光稱為LB。被分色鏡11透射的G光及R光內(nèi)，G光被分色鏡12反射，通過聚光鏡13G向 G光用光閥14G入射，透過該光閥14G向光合成三棱鏡21入射。在此，將透過聚光鏡13G并入射至光閥14G的G光稱為LG。R光透過分色鏡12被第一中繼透鏡15聚光，另外，被反射鏡8反射，再被第二中繼透鏡16聚光、被反射鏡9反射后，再被第三中繼透鏡17聚光，入射至R光用的光閥14R。透過光閥14R的R光入射至光合成三棱鏡21。在此，將透過第三中繼透鏡17入射至光閥14R的R光稱為LR。透過各影像顯示元件18的B光、G光、R光，通過光合成三棱鏡21作為彩色影像合成后，通過例如可變焦距透鏡那樣的投射透鏡200到達屏幕100。在光閥14內(nèi)的影像顯示元件18上根據(jù)未圖示的影像信號進行光強度調(diào)制而形成的光學像，通過投射透鏡200放大投影顯示于屏幕100上。圖1的實施例的遮光單元501，使用例如圖2及圖3中說明的那樣的轉(zhuǎn)動(旋轉(zhuǎn)) 遮光板來控制入射光的光量的遮光單元。圖2是本發(fā)明還使用的遮光單元的一實施例的外觀立體圖。50-1為501的左遮光板的旋轉(zhuǎn)中心，50-2為遮光單元501的右遮光板的旋轉(zhuǎn)中心，60-1為左遮光板，60-2為右遮光板。另外，通過圖2的A-A'線的水平面為水平軸(后述)403。另外，53為電動機部，54-2為隨著電動機部53的旋轉(zhuǎn)向箭頭方向旋轉(zhuǎn)的齒輪。另外，54-1為和齒輪討-2嚙合隨著齒輪M-2的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的齒輪，55為框體部?！?”方向的箭頭是使調(diào)節(jié)量減少時的遮光板的旋轉(zhuǎn)方向，“C”方向的箭頭是使調(diào)節(jié)量增大時的遮光板的旋轉(zhuǎn)方向。實際安裝的零件安裝于框體部陽，框體部陽還作為本發(fā)明的實施例即投射型影像顯示裝置的構(gòu)成的一部分被組裝。從光源單元(光源1及反射鏡幻射出、通過了第一透鏡陣列3的光從箭頭方向射入點畫線的方向，通過遮光單元501的左右遮光板60-1和60-2的開口部來調(diào)節(jié)光量，射入第二透鏡陣列4。為了開閉左右遮光板60-1和60-2，電動機部53根據(jù)來自控制遮光單元 501的控制部(后述)的信號進行旋轉(zhuǎn)，向齒輪M-2和M-I傳遞旋轉(zhuǎn)力，變更齒輪M-2和 54-1的旋轉(zhuǎn)角。根據(jù)齒輪M-2和M-I的旋轉(zhuǎn)角變更左右遮光板60-1、60-2的開閉角，由此，調(diào)整通過遮光單元501的光量。圖3是用于說明上述遮光單元501被組裝入本發(fā)明的實施例即投射型影像顯示裝置的狀態(tài)的圖。圖3(a)表示本發(fā)明的實施例即投射型影像顯示裝置的一部分即光學系統(tǒng)部分的立體圖。3為第一透鏡陣列，4為第二透鏡陣列，501為遮光單元，82為光學單元，22 為投射透鏡。另外，圖3(b)是放大圖3(a)的虛線圓部分后的圖。在圖3中，是從圖2的遮光單元501的姿勢進行上下和前后的反轉(zhuǎn)，裝入第一透鏡陣列3和第二透鏡陣列4之間。圖4是表示本發(fā)明的投射型影像顯示裝置的一實施例的概略構(gòu)成的塊圖。80為投射型影像顯示裝置，100為屏幕，81為光源單元，82為光學單元，821為光學單元82的照明光學系統(tǒng)，822為光學單元82的影像顯示元件部(液晶面板部)，22是光學單元82的投射透鏡，843為顯示驅(qū)動電路，844為控制部，845為用戶操作裝置時的MMI (Man Machine Interface)即操作部，846為光源電源電路，847為風扇電源電路，812為光源單元81的內(nèi)部冷卻用風扇，813為光源單元81的外部表面冷卻用風扇，814為通道，815為風量調(diào)節(jié)用的開閉器(〉乂 7夕)。照明光學系統(tǒng)821例如由圖1的第一透鏡陣列3、遮光單元501、第二透鏡陣列4、 偏光變換元件5及聚光透鏡6構(gòu)成。在圖4的投射型影像顯示裝置80中，從光源單元81射出的光L射入光學單元82。 照明光學系821將來自光源單元81的光L的光量分布均勻化后照射影像顯示元件部822。 影像顯示元件部822被顯示驅(qū)動電路843驅(qū)動，形成按照與影像信號對應(yīng)的光學像(未圖示)對光L進行調(diào)制后的顯示光。形成的顯示光從投射透鏡22的射出開口部投影到外部的屏幕或壁面等的被照射面100上。另外，在圖4中，從光源單元81射出的光L等的箭頭只是說明上的示意性描述，各自的配置、角度、大小、光的方向等不是正確的。另外，影像顯示元件部822實際上省略了圖 1中說明的3色(R、G、B)各自的光學系統(tǒng)。在圖4中，投射型影像顯示裝置由控制部844進行控制?？刂撇?44由按照儲存于 ROM (Read Only Memory)等中的程序進行動作的 CPU (Central Processing Unit)等構(gòu)成。 控制部844對應(yīng)根據(jù)來自操作部845的用戶的按鈕操作而被操作的按鈕進行規(guī)定的處理。 例如經(jīng)由光源電源電路846進行光源單元81的光源的點亮或熄滅，與光源的點亮(0N，開) 或熄滅(OFF，關(guān))配合，經(jīng)由風扇電源電路847進行光源單元81的內(nèi)部冷卻用風扇812、 光源單元81的外部表面冷卻用風扇813、通道814、風量調(diào)節(jié)用的開閉器815等的運轉(zhuǎn)或停止。另外，控制顯示驅(qū)動電路843進行圖像顯示。另外，顯示驅(qū)動電路843檢測影像顯示元件部822形成的顯示光的亮度，根據(jù)檢測出的亮度值控制照明光學系統(tǒng)821的遮光單元501的開閉角度。例如，在檢測成為所形成的顯示光的原樣的影像信號的每一幀的亮度值，亮度值在規(guī)定值P以上的時，將遮光板60-1、 60-2置于全開(調(diào)節(jié)量最小，即，通過光量最大)狀態(tài)，亮度值在規(guī)定值Q以下時，將遮光板 60-1、60-2置于全閉(調(diào)節(jié)量最大，即，通過光量最小)狀態(tài)，亮度值在規(guī)定值P和規(guī)定值Q 之間時，逐步地改變遮光板的開閉角度。另外，亮度值的檢測例如也可以使用眾所周知的AGC(Aut0 Gain Control)功能。 另外例如可以用圖像處理功能算出各像素的平均值，也可以對規(guī)定的區(qū)域算出各像素的平均值。另外，除此之外，也可以檢測眾所周知的情景變化點，在檢測到情景變化點時，檢測亮度值，控制遮光單元(調(diào)節(jié))，以變?yōu)榕c檢測的亮度值對應(yīng)的光量。另外，也可以以每一幀為單位控制遮光單元，但也可以以多個幀為單位控制遮光單元。另外，在上述實施例中，顯示驅(qū)動電路843檢測影像顯示元件部822形成的顯示光的亮度，根據(jù)檢測的亮度值控制照明光學系統(tǒng)821的遮光單元501的開閉角度。但是，控制部844通過從顯示驅(qū)動電路843接受影像信號的亮度值的信息，也可以控制直接照明光學系統(tǒng)821的遮光單元501的開閉角度。另外，控制部844是包括顯示驅(qū)動電路843、光源電源電路846、或風扇電源電路 847的至少任一個的構(gòu)成，也可以兼?zhèn)溥@些功能。下面，用圖5 圖11說明遮光單元的遮光板的開口部的形狀和第二透鏡陣列的投影光的關(guān)系。圖5是表示構(gòu)成第二透鏡陣列4的各透鏡單元區(qū)域的配置的圖，框內(nèi)表示各個透鏡單元區(qū)域。另外，用點畫線表示的水平軸403和垂直軸402的交點是光軸中心。另外，在以下的說明中，以預先沒有特別說明為限，對通過用斜線表示的多個透鏡單元區(qū)域401的部分(用虛線包圍)的投影光進行說明。另外，將斜線部401的各透鏡單元區(qū)域設(shè)定為a 1。圖6和圖7是對通過圖5所示的第二透鏡陣列4、斜線部的透鏡單元區(qū)域401的投影光進行說明的圖。為說明的方便，先圖示了(d)。圖6(d)是從光源單元側(cè)看到的遮光單元開放(全開)時的情況的開口部的圖，圖6(a)是從光源單元側(cè)看到的遮光板501a為形狀(I)且全閉時的情況的開口部的圖，圖6(b)是從光源單元側(cè)看到的遮光板501b為形狀(II)且全閉時的情況的開口部的圖，圖6(c)是從光源單元側(cè)看到的遮光板501c為形狀 (III)且全閉時的情況的開口部的圖。圖7(d)是表示用圖6(d)的情況的斜線表示的透鏡單元區(qū)域部分401’的投影光的分布的圖，圖7(a)是表示用圖6(a)的情況的斜線表示的透鏡單元區(qū)域部分401’的投影光的分布的圖，圖7(b)是表示用圖6(b)的情況的斜線表示的透鏡單元區(qū)域部分401’的投影光的分布的圖，圖7 (c)是表示用圖6(c)的情況的斜線表示的透鏡單元區(qū)域部分401’的投影光的分布的圖。圖7中的濃淡是描畫的狀況，越濃光量越多，越變淡光量越少，白的部分的光量幾乎為零。另外，圖7(a) 圖7(d)所示的方框是與圖5的透鏡單元區(qū)域401的各透鏡單元區(qū)域a 1對應(yīng)的投影區(qū)域401’。同樣，圖6(a) 圖6(c)所示的方框也是與圖5的透鏡單元區(qū)域401的各透鏡單元區(qū)域a 1對應(yīng)的投影區(qū)域401，。如圖6(d)所示，在全開時，無論遮光板為任何形狀，開口部都全部打開，從光源單元射出的光全部通過。這時，通過各透鏡單元區(qū)域a 1投影到例如偏光變換元件5的光的分布成為圖7(d)所示的那樣。這樣一來，通過第二透鏡陣列后被投影的光，沿法線方向距光軸中心越遠光量越少，該傾向通過水平方向顯著表現(xiàn)。如圖6(a)所示，遮光板501a為形狀⑴且全封閉時的情況的開口部成為向縱(垂直)方向陡斜的菱形開口形狀。而且，其邊界部設(shè)計成橫切透鏡單元區(qū)域a、d、g及j的投影光的區(qū)域。其結(jié)果，例如投影于偏光變換元件5上的光的分布如圖7(a)所示，從圖7(d) 只通過無遮光板的區(qū)域的光。如圖6(b)所示，遮光板501b為形狀(II)且全封閉時的情況的開口部，成為在縱 (垂直)方向和橫(水平)方向大致同樣程度的長度的斜菱形開口形狀。即，其邊界部設(shè)計成橫切透鏡單元區(qū)域a和d的投影光的區(qū)域。其結(jié)果，例如投影于偏光變換元件5上的光的分布如圖7(b)所示，從圖7(d)只通過無遮光板501b的區(qū)域的光。另外，如圖6(c)所示，遮光板501c為形狀(III)且全封閉時的情況的開口部，成為存在多個斜菱形的開口形狀。即，其邊界部成為橫切透鏡單元區(qū)域a、b、d、g及j的投影光的區(qū)域。其結(jié)果，例如，投影于偏光變換元件5上的光的分布如圖7(c)所示，從圖7(d) 只通過無遮光板501c區(qū)域的光。下面，利用圖8 圖10說明相對于本發(fā)明的遮光板的旋轉(zhuǎn)角度的照度變化的線形特性的一實施例。圖8是從光源單元側(cè)看到的遮光板的打開角度(開口角)為60度 (II/3rad)的情況的開口部的圖。另外，將全開時的開口角設(shè)定為0度(Orad)，將全封閉時的開口角度(開口角)設(shè)定為90度(n/2rad)。為說明上的方便，將遮光板為全開時的狀態(tài)的圖6(d)作為圖8(d)，另外，將圖7(d)作為圖9(d)再次進行圖示。圖8(a)是從光源單元側(cè)看到的遮光板501a為形狀(I)的情況的開口部的圖，圖 8(b)是從光源單元側(cè)看到的遮光板501b為形狀(II)的情況的開口部的圖，圖8(c)是從光源單元側(cè)看遮光板501c為形狀(III)的情況的開口部的圖。圖9(a)是表示用圖8 (a) 的情況的斜線表示的透鏡單元區(qū)域401的投影光的分布的圖，圖9(b)是表示用圖8(b)的情況的斜線表示的透鏡單元區(qū)域401的投影光的分布的圖，圖9(c)是表示用圖8 (c)的情況的斜線表示的透鏡單元區(qū)域401的投影光的分布的圖。圖9所示的濃淡和圖7的情況同樣。另外，圖9(a) 圖9(c)所示的方框a 1是與圖5的透鏡單元區(qū)域401的各透鏡單元區(qū)域a 1對應(yīng)的投影區(qū)域。同樣，圖8 (a) 圖8(c)所示的方框也是與圖5的透鏡單元區(qū)域401的各透鏡單元區(qū)域a 1對應(yīng)的投影區(qū)域。圖10是表示對利用上述圖6 圖9的(a) (c)所示的本發(fā)明的一實施例，相對通過模擬算出的遮光板的開口角度的照度變化的圖。橫軸表示開口角(度)，縱軸表示光量比(％)。另外，將遮光板全開時設(shè)定為開口角0度，將遮光板全閉時開口角設(shè)定為90度。根據(jù)圖6 圖10的實施例的結(jié)果是，通常，離開光軸中心(垂直軸402和水平軸 403的交點)的光多時對比度降低。為了抑制該缺點，如圖6 圖9所示，采用通過光軸中心的光量增多那樣的形狀的遮光板的形狀，相對于遮光單元的遮光板旋轉(zhuǎn)的角度的增加或減少，還能夠增加或減少大致相同的光量。由此降低投射型圖像顯示裝置的遮光單元的開閉引起的圖像劣化。S卩，如圖6 圖10的實施例那樣，設(shè)計為沿水平方向排列1列的透鏡單元區(qū)域且如垂直(縱)方向的透鏡單元區(qū)域a、d及g的一部分那樣，在垂直方向通過多個透鏡單元區(qū)域的遮光板的形狀，能夠抑制對比度的降低。另外，如圖6(b)、(c)及圖7(b)、(c)以及圖8(b)、(c)及圖9(b)、(c)的實施例那樣，設(shè)計為除垂直方向的透鏡單元區(qū)域a、d之外，還通過水平(橫)方向的透鏡單元區(qū)域的一部分(例如，在垂直方向2區(qū)域、在水平方向2區(qū)域的透鏡單元區(qū)域的一部分)的遮光板的形狀，改善了照度變化(光量變化)相對于遮光板的旋轉(zhuǎn)角度的變化的線形特性。即，在圖10中，在用虛線表示的橢圓部分，如遮光板501a為形狀I(lǐng)的結(jié)果那樣，遮光板的開口角在60度附近的線形特性較差。但是，如實施例圖6 圖9的(b)及(c)所示，將遮光板設(shè)置為在透鏡單元區(qū)域b的一部分開口的方式，由此，如圖10所示，可提高線形特性。由此，能夠抑制對比度的降低并且能夠改善圖像的劣化。此外，該效果通過使通過垂直方向的透鏡單元區(qū)域(a、d、g等)的光量比通過水平方向的透鏡單元區(qū)域(a、b、c等) 的光量多來得到提高。另外，如圖6 圖9的(c)所示，在形狀I(lǐng)II的遮光板501c中，殘留4個以上光軸中心附近的透鏡單元區(qū)域并擴大開口面積。其結(jié)果，能夠改善圖像的色彩不均。另外，在上述實施例中，對于與光軸中心最近的透鏡單元區(qū)域，遮光板的開口部也以傾斜橫切的方式設(shè)置。但是，對于透鏡單元區(qū)域a，也可以成為圖11所示的投影光像，不一定遮光。圖11是在圖6和圖7的遮光板501c為形狀I(lǐng)II的情況下，進一步放大遮光板的開口部，以光全部通過透鏡單元區(qū)域a的方式設(shè)置。如上述實施例所示，本發(fā)明的實施例即投射型影像顯示裝置具備光源；第一透鏡陣列，其具有將來自光源的射出光分割成多個光束的多個透鏡單元區(qū)域；第二透鏡陣列， 其具有來自第一透鏡陣列的射出光束透過的多個透鏡單元區(qū)域；聚光透鏡，其對來自第二透鏡陣列的射出光束進行聚光；顯示元件，其接受聚光透鏡聚光的光束，并將其透射或反射；投射透鏡，其射出來自顯示元件的透射光或反射光；遮光單元，其遮蔽從第一透鏡陣列射向第二透鏡陣列的光束。遮光單元在第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域中，遮蔽除去與光軸連接的透鏡單元區(qū)域后的所有透鏡單元區(qū)域的至少一部分，與光軸連接的透鏡單元區(qū)域的遮光面積比除去與上述光軸連接的透鏡單元區(qū)域后的任一個透鏡單元區(qū)域的遮光面積都小。
另外，在上述實施例中，第一透鏡陣列和第二透鏡陣列的大小是同樣的。但是，如圖12所示，也可以為第二透鏡陣列的大小比第一透鏡陣列大的形狀。另外，在圖12中，121 是根據(jù)需要設(shè)置的反射式透鏡(> 7 > X )。此外，圖1的遮光單元501配置于第一透鏡陣列3和第二透鏡陣列4之間，通過遮光板的轉(zhuǎn)動遮蔽光束群，但是，如圖13(a) (d)所示，遮光單元501也可以設(shè)置于光軸上的任意位置。例如，如圖13(a)所示，也可以在光源1和第一透鏡陣列3之間。另外，如圖 13(b)所示，也可以在第二透鏡陣列4和偏光變換元件5之間。另外，如圖13(c)所示，也可以在偏光變換元件5和聚光透鏡6之間。另外，如圖13(d)所示，也可以在聚光透鏡6的后因此，配置于第一透鏡陣列3和光源1之間時，通過第一透鏡陣列3的光成為全部被遮光之后的光。從光源1看，遮光單元501配置于第一透鏡陣列3的下游(后側(cè))時，從第一透鏡陣列3射出的光被遮光。另外，圖12省略了聚光透鏡6以后的光學要素的表述。另外，本發(fā)明的實施例即投射型影像顯示裝置具備光源；第一透鏡陣列，其具有將來自光源的射出光分割成多個光束的多個透鏡單元區(qū)域；第二透鏡陣列，其具有來自第一透鏡陣列的射出光束透過的多個透鏡單元區(qū)域；聚光透鏡，其對來自第二透鏡陣列的射出光束進行聚光；顯示元件，其接受聚光透鏡聚光的光束，并透射或反射；投射透鏡，其射出來自顯示元件的透射光或反射光；遮光單元，其遮蔽從第一透鏡陣列向第二透鏡陣列的光束。第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域配置于第一方向和與上述第一方向垂直的第二方向，遮光單元具有遮光板，通過遮光板的轉(zhuǎn)動或移動，在第一方向遮蔽第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域，遮光板處于規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，遮光單元部分地遮蔽與第二透鏡陣列的光軸連接的透鏡單元區(qū)域以外的透鏡單元區(qū)域，即作為相對于與光軸連接的透鏡單元區(qū)域配置于第一方向及第二方向的多個透鏡單元區(qū)域的第一透鏡單元區(qū)域組中的至少一部分透鏡單元區(qū)域，在第一透鏡單元區(qū)域組中，配置于第二方向的透鏡單元區(qū)域的部分地遮蔽的透鏡單元區(qū)域的數(shù)量比配置于第一方向的透鏡單元區(qū)域的部分地遮蔽的透鏡單元區(qū)域的數(shù)量多。優(yōu)選上述投射型影像顯示裝置中，遮光單元的遮光板處于規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，與第二透鏡陣列的光軸連接的透鏡單元區(qū)域的遮光面積比未與第一透鏡單元區(qū)域組的光軸連接的任一個透鏡單元區(qū)域的遮光面積都小。在此，與軸402平行的方向為上述第一方向，與軸403平行的方向為上述第二方向。另外，所謂與上述光軸連接的透鏡單元區(qū)域意思是圖5的第二透鏡陣列4的透鏡單元區(qū)域a 1中，和光軸(軸402及軸403的交點)連接的區(qū)域a。由此，所謂上述第一透鏡單元區(qū)域組的意思是相對于透鏡單元區(qū)域a配置于第一方向及第二方向的透鏡單元區(qū)域 b、c、d、g、j。而且，如圖6 圖9的實施例所示全閉時那樣，設(shè)定遮光板的形狀，使得遮光板處在規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置、移動位置時，在第一透鏡單元區(qū)域組中，配置于第二方向的透鏡單元區(qū)域b及c的部分地遮蔽(部分地透射)的透鏡單元區(qū)域的數(shù)量(或通過此的光量的合計) 比配置于第一方向的透鏡單元區(qū)域d、g及1的部分地遮蔽(部分的透射)的透鏡單元區(qū)域的數(shù)量(或通過此的光量的合計)多。由此，能夠良好地實現(xiàn)高對比化和降低畫面色的不均勻及轉(zhuǎn)動時的照度變化的線形性。
另外，在投射型影像顯示裝置中，遮光單元的遮光板處在規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時進行設(shè)定，令與第二透鏡陣列的上述光軸連接的透鏡單元區(qū)域a的遮光面積為該透鏡單元區(qū)域的50%以下，令上述第一透鏡單元區(qū)域組b、c、d、g、j的所有的透鏡單元區(qū)域的遮光面積為各透鏡單元區(qū)域的50%以上。由此，不僅能夠良好地實現(xiàn)降低畫面色的不均勻和轉(zhuǎn)動時的照度變化的線形性，而且可進一步實現(xiàn)高對比化。還優(yōu)選，在上述投射型影像顯示裝置中，遮光單元的遮光板處在規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域中，除去與光軸連接的透鏡單元區(qū)域a和上述第一透鏡單元區(qū)域組b、c、g、d、j之外的透鏡單元區(qū)域e、f、h、i、k、1的任一個的遮光面積都比與光軸連接的透鏡單元區(qū)域的遮光面積大。由此不僅能夠良好地實現(xiàn)降低畫面色的不均勻和轉(zhuǎn)動時的照度變化的線形性，而且可進一步實現(xiàn)高對比化。另外，本發(fā)明實施例的投射型影像顯示裝置的上述第二透鏡陣列，例如在圖5中， 配置成沿軸403的上下的透鏡單元的數(shù)量為J(圖5的例中J = 4)、沿軸402的左右的透鏡單元的數(shù)量為K(圖5的例中K = 3)的矩陣狀(J、K是1以上的整數(shù))，另外，透鏡單元分別以在和軸403平行的方向上具有長邊的矩形的方式設(shè)定遮光板的形狀。S卩，本發(fā)明的實施例的投射型影像顯示裝置具備光源；第一透鏡陣列，其具有透射來自光源的射出光的多個透鏡單元區(qū)域；第二透鏡陣列，其具有來自第一透鏡陣列的射出光束透過的多個透鏡單元區(qū)域；顯示元件，其接受來自第二透鏡陣列的射出光束，并透射或反射；投射透鏡，其射出來自顯示元件的透射光或反射光；可變開口調(diào)節(jié)單元，其遮蔽射向第二透鏡陣列的光束。第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域，配置成以光軸為中心的上下2JX左右I(J、K是1以上的整數(shù))列的矩陣狀，可變開口調(diào)節(jié)單元具有遮光板，通過該遮光板的轉(zhuǎn)動或移動，第二透鏡陣列可在左右方向上改變多個矩形透鏡單元區(qū)域的遮光范圍，遮光板處在規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，可變開口調(diào)節(jié)單元使在上下方向上配置于與光軸連接的4個透鏡單元區(qū)域(包含圖5的透鏡單元區(qū)域a)的第一透鏡單元區(qū)域組 (包含圖5的透鏡單元區(qū)域d、g、j)和在左右方向上配置于與光軸連接的4個透鏡單元區(qū)域的第二透鏡單元區(qū)域組(包含圖5的透鏡單元區(qū)域b、c)中的、至少一部分的透鏡單元區(qū)域部分地開口，在第一透鏡單元區(qū)域組中部分地開口的透鏡單元區(qū)域的數(shù)量比第二透鏡單元區(qū)域組中部分地開口的透鏡單元區(qū)域的數(shù)量多。由此，能夠良好地實現(xiàn)高對比化和降低畫面色的不均勻及轉(zhuǎn)動時的照度變化的線形性。優(yōu)選，在上述投射型影像顯示裝置中，可變開口調(diào)節(jié)單元的遮光板處在規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，可變開口調(diào)節(jié)單元對與上述光軸連接的4個透鏡單元區(qū)域(在圖5 的例中，對透鏡單元區(qū)域a，位于與垂直軸402及水平軸403線對稱的位置的4個透鏡單元區(qū)域)、在該4個透鏡單元區(qū)域在上下方向相鄰配置L個的4L個(L是1以上的整數(shù)，在圖 5的例中L = 3)透鏡單元區(qū)域(在圖5的例中，透鏡單元區(qū)域d、g、j為位于與垂直軸402 及水平軸403線對稱的關(guān)系的位置上的12個透鏡單元區(qū)域)、在4個透鏡單元區(qū)域在左右方向上相鄰配置M列的4M個(M是1以上的整數(shù)，在圖5的例中M= 1)透鏡單元區(qū)域(在圖5的例中，透鏡單元區(qū)域b、c為位于與垂直軸402及水平軸403線對稱的關(guān)系的位置上的8個透鏡單元區(qū)域)部分地開口，對上述第二透鏡陣列的其它透鏡單元區(qū)域遮光，以所述 L比所述M大的方式設(shè)定遮光板的形狀。換言之，使所述第二透鏡陣列的至少一部分透鏡單元區(qū)域部分地開口，是指將相對于與光軸連接(或圍著光軸)的4個透鏡單元區(qū)域，在與遮光板的轉(zhuǎn)動方向或移動方向垂直的上下(垂直軸40 方向排列的透鏡單元區(qū)域的單元數(shù)量4L的值，設(shè)定為比相對于與所述光軸連接的4個透鏡單元區(qū)域在與遮光板的轉(zhuǎn)動方向或移動方向平行的左右(水平軸403)方向上排列的透鏡單元區(qū)域的單元數(shù)量4M的值大。這樣一來，通過增大所述L，可期待降低畫面色的不均勻，通過增大所述M，可期待提高轉(zhuǎn)動時的照度變化的線形性，使所述L比所述M大，同時整體減小開口面積，由此可期待高對比化。由此，能夠良好地實現(xiàn)高對比化和降低畫面色的不均勻及轉(zhuǎn)動時的照度變化的線形性。另外，更優(yōu)選，在上述投射型影像顯示裝置中，可變開口調(diào)節(jié)單元的遮光板處在規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，以與光軸連接的4個透鏡單元區(qū)域各自的單元開口面積比2L 個透鏡單元區(qū)域及2M個透鏡單元區(qū)域的任一個透鏡單元區(qū)域的開口面積都大的方式設(shè)定遮光板的形狀。由此能夠良好地實現(xiàn)降低畫面色的不均勻及轉(zhuǎn)動時的照度變化的線形性， 并且可進一步實現(xiàn)高對比化。更優(yōu)選在投射型影像顯示裝置中，遮光單元的遮光板處在規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，以與光軸連接的4個透鏡單元區(qū)域各自的開口面積為透鏡單元區(qū)域的50%以上、 第一透鏡單元區(qū)域組的所有透鏡單元區(qū)域各自的開口面積為該透鏡單元區(qū)域的50%以下的方式設(shè)定遮光板形狀。由此能夠良好地實現(xiàn)降低畫面色的不均勻及轉(zhuǎn)動時的照度變化的線形性，并且可進一步實現(xiàn)高對比化。另外，在上述投射型影像顯示裝置中，例如，L為2，例如，M為1。另外，使用本發(fā)明的投射型影像顯示裝置也可以是3板透射型、單板透射型、3板反射型、單板反射型中的任一種。另外，在上述實施例中，例如在圖1中，從光源單元射出并通過第一透鏡陣列3、遮光單元501、第二透鏡陣列4、偏光變換元件5及聚光透鏡6的光入射至反射透鏡7，改變90 度方向之后入射至后段的分色鏡11。但如圖14的實施例所示，也可以設(shè)置為來自聚光透鏡 6的射出光的光軸和分色鏡11的光軸平行，由此省略反射透鏡，降低零件個數(shù)。另外，本發(fā)明不限于以上的例子，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，允許其它各種各樣的構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種投射型影像顯示裝置，其特征在于，具備 光源；第一透鏡陣列，其具有使來自所述光源的射出光分割為多個光束的多個透鏡單元區(qū)域；第二透鏡陣列，其具有來自所述第一透鏡陣列的射出光束透過的多個透鏡單元區(qū)域； 聚光透鏡，其對來自所述第二透鏡陣列的射出光束進行聚光； 顯示元件，其接受所述聚光透鏡聚光的光束，并使其透射或反射； 投射透鏡，其射出來自所述顯示元件的透射光或反射光；和遮光單元，其遮蔽從所述第一透鏡陣列射向所述第二透鏡陣列的光束，其中， 所述遮光單元，遮蔽所述第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域中除去與光軸連接的透鏡單元區(qū)域后的所有透鏡單元區(qū)域的至少一部分，與所述光軸連接的透鏡單元區(qū)域的遮光面積比除去與所述光軸連接的透鏡單元區(qū)域后的任一個透鏡單元區(qū)域的遮光面積都小， 所述第二透鏡陣列沿垂直方向和水平方向配置有多個所述矩形透鏡單元區(qū)域， 所述遮光單元具有遮光板，通過該遮光板的轉(zhuǎn)動或移動，在垂直方向遮蔽所述第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域，所述遮光板處于規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，所述遮光單元部分地遮蔽與所述第二透鏡陣列的光軸連接的透鏡單元區(qū)域以外的透鏡單元區(qū)域， 該與所述第二透鏡陣列的光軸連接的透鏡單元區(qū)域以外的透鏡單元區(qū)域是第一透鏡單元區(qū)域組中的至少一部分透鏡單元區(qū)域，其中所述第一透鏡單元區(qū)域組為相對于與所述光軸連接的透鏡單元區(qū)域配置于所述垂直方向及所述水平方向上的多個透鏡單元區(qū)域，在所述第一透鏡單元區(qū)域組中，配置于所述水平方向上的透鏡單元區(qū)域中的部分地遮蔽的透鏡單元區(qū)域的數(shù)量比配置于所述垂直方向上的透鏡單元區(qū)域中的部分地遮光的透鏡單元區(qū)域的數(shù)量多，所述遮光板處于所述規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，與所述第二透鏡陣列的光軸連接的透鏡單元區(qū)域的遮光面積為該透鏡單元區(qū)域的50%以下，所述第一透鏡單元區(qū)域組的各透鏡單元區(qū)域的遮光面積為該透鏡單元區(qū)域的50%以上。
2.如權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于，所述遮光板處于所述規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，與所述第二透鏡陣列的光軸連接的透鏡單元區(qū)域的遮光面積比所述第一透鏡單元區(qū)域組的任一個透鏡單元區(qū)域的遮光面積都小。
3.如權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于，所述遮光單元的所述遮光板處于所述規(guī)定的轉(zhuǎn)動位置或移動位置時，所述第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域中，除去與所述光軸連接的透鏡單元區(qū)域和所述第一透鏡單元區(qū)域組之外的任一個透鏡單元區(qū)域的遮光面積都比與所述光軸連接的透鏡單元區(qū)域的遮光面積大。
全文摘要
本發(fā)明涉及投射型影像顯示裝置，抑制在照明較暗的室內(nèi)等使用的情況下因黑色泛白導致的對比度的降低。該投射型影像顯示裝置具備第一透鏡陣列，具有使來自光源的射出光分割為多個光束的多個透鏡單元區(qū)域；第二透鏡陣列，具有來自第一透鏡陣列的射出光束透過的多個透鏡單元區(qū)域；聚光透鏡，對來自第二透鏡陣列的射出光束進行聚光；顯示元件；投射透鏡；和遮光單元，遮蔽從第一透鏡陣列射向第二透鏡陣列的光束，該遮光單元遮蔽第二透鏡陣列的多個矩形透鏡單元區(qū)域中除去與光軸連接的透鏡單元區(qū)域后的所有透鏡單元區(qū)域的至少一部分，與光軸連接的透鏡單元區(qū)域的遮光面積比除去與光軸連接的透鏡單元區(qū)域后的任一個透鏡單元區(qū)域的遮光面積都小。
文檔編號H04N5/74GK102323711SQ201110320138
公開日2012年1月18日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者木村展之 申請人:株式會社日立制作所