投射型影像显示装置 本申请是 2009 年 2 月 24 日提出的申请号为 200910009446.X 的同名申请的分案申请 技术领域
本发明涉及投射型影像显示装置， 通过影像显示元件形成与影像信号对应的光学 像， 将该光学像投射到屏幕等上。 背景技术 在现有投影机的光学系统中， 为使亮度最低而实施影像显示元件的光调制的时 候， 在使通过影像显示元件调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， 发生被称为所谓的 “黑泛白 ( 黒浮き )” 的现象。
另外， 除光阀 ( ライトバルブ ) 之外， 有通过根据来自外部的信号改变画面整体的 光量的调光装置来减小投射型影像显示装置的最小亮度， 从而提高对比度的装置。作为这 种情况下的来自外部的信号， 包括影像信号、 测定外部环境的信号、 使用者有意图地操作的 信号等。作为该装置之一， 专利文献 1、 专利文献 2、 专利文献 3 中已公示了在照明光学系统 中使用可根据影像信号改变遮光量的遮光装置的技术。
专利文献 1 ： WO2003-032080 号公报
专利文献 2 ： ( 日本 ) 特开 2005-17500 号公报
专利文献 3 ： ( 日本 ) 特开 2005-31103 号公报
在此， 进一步增大投射型影像显示装置的动态范围时， 也需要进一步增大照明光 学系统中配置的遮光装置的遮光量。要增大遮光装置的遮光量， 只要增加遮光装置中包含 的遮光构件遮蔽照明光束时的遮光区域即可。
但是增加遮光量时， 在透镜阵列形成的照明光学系统的被照明区域被叠加的二次 光源像的数量减少， 因此存在照明光的被照明区域中的照度分布容易不均匀的问题。 另外， 在遮光装置使遮光板转动 ( 旋转 ) 或移动而实施遮光的时候， 存在遮光板的移动或转动时 的照度分布的变化容易映在画面上的问题。
发明内容 本发明的目的在于提供一种投射型影像显示装置， 在维持照明光的被照明区域的 照度分布更加均匀的状态下， 具有高的对比性， 另外， 通过遮光装置能够大幅控制遮光量， 从而能够得到动态范围大的影像。
为实现上述目的， 本发明的投射型影像显示装置具备 ： 光源 ； 第一透镜阵列， 其具 有使来自所述光源的射出光分割为多个光束的多个透镜单元区域 ； 第二透镜阵列， 其具有 来自所述第一透镜阵列的射出光束透过的多个透镜单元区域 ； 聚光透镜， 其对来自所述第 二透镜阵列的射出光束进行聚光 ； 显示元件， 其接受所述聚光透镜聚光的光束， 并使其透射 或反射 ； 投射透镜， 其射出来自所述显示元件的透射光或反射光 ； 和遮光单元， 其遮蔽从所
述第一透镜阵列射向所述第二透镜阵列的光束， 其中， 所述遮光单元， 遮蔽所述第二透镜阵 列的多个矩形透镜单元区域中除去与光轴连接的透镜单元区域后的所有透镜单元区域的 至少一部分， 与所述光轴连接的透镜单元区域的遮光面积比除去与所述光轴连接的透镜单 元区域后的任一个透镜单元区域的遮光面积都小。
根据本发明， 能够提供一种投射型影像显示装置， 相比现有技术能够改善为能够 维持影像的照度分布的均匀性， 能够实现高对比化的遮光量的控制， 此外还能够得到动态 范围 ( ダイナミツクレンジ ) 大的影像。 附图说明
图 1 是表示本发明的投射型影像显示装置的光学系统构成的一实施例的图 ；
图 2 是用于说明本发明的遮光单元的一实施例的图 ；
图 3 是用于说明本发明的遮光单元的一实施例的组装状态的图 ；
图 4 是表示本发明的投射型影像显示装置的一实施例的图 ；
图 5 是表示构成本发明一实施例的第二透镜阵列 4 的各透镜单元区域配置的图 ；
图 6 是用于说明本发明一实施例的遮光板形状的图 ；
图 7 是用于说明本发明一实施例的遮光板形状和投影光像的分布的图 ； 图 8 是用于说明本发明一实施例的遮光板形状的图 ； 图 9 是用于说明本发明一实施例的遮光板形状和投影光像的分布的图 ； 图 10 是表示本发明的开口角和投影光量的关系的一实施例的图 ； 图 11 是用于说明本发明一实施例的遮光板形状和投影光像的分布的图 ； 图 12 是用于说明本发明的投射型影像显示装置的遮光单元的一实施例的构成的 图 13 是表示本发明的投射型影像显示装置的遮光单元的配置的一实施例的图 ； 图 14 是表示本发明的投射型影像显示装置的光学系统构成的一实施例的图。 符号说明 ： 1、 光源 ； 2、 反射镜 ； 3、 第一透镜阵列 ； 4、 第二透镜阵列 ； 5、 偏光变换元件 ； 6、 聚光透镜 ； 7、 反射镜 ； 10、 反射镜 ； 11、 12、 分色镜 ； 13、 聚光镜 ； 14、 14R、 14G、 14B、 光阀 ； 15、 第一中继透镜 ； 16、 第二中继透镜 ； 17、 第三中继透镜 ； 18、 影像显示元件 ； 21、 光合成三棱镜 ； 100、 屏幕 ； 200、 投射透镜 ； 300、 光轴 ； 401、 透镜单元区域 a ～ 1 ； 402、 垂直轴 ； 403、 水平轴 ； 501、 遮光单元 ； 501a、 501b、 501c、 遮光板。图；
具体实施方式
下面， 参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外， 在各图中， 相同的构成 要素附加相同的符号。另外， 对于以前说明过的要素省略其说明。在符号之后添加 R、 G或 B 表示的构成要素是需要在按照颜色 ( 例如， R 为红色、 G 为绿色、 B 为蓝色 ) 分离成的多个 光路中进行区别的。另外， 在说明上没有妨碍的情况下， 省略下标。用图 1 说明本发明一实施例的投射型影像显示装置的构成。
下面， 对投射型液晶显示装置的构成进行说明。图 1 是表示投射型液晶显示装置 的构成例的图。在图 1 的三板式的投射型液晶显示装置中， 1 为光源， 诸如超高压水银灯、 金属卤化物灯、 氙气灯、 水银氙气灯、 卤素灯等的白色灯。光源 1 具有带有圆形或多角形的 射出开口的至少一个反射镜 2。从光源 1 射出的光通过含有影像显示元件的光阀 14R、 14G、 14B 对着投射透镜 200 向屏幕 100 投影。从光源 1 的灯放射的光例如被抛物面的反射镜 2 反射变为与光轴平行， 向第一透镜阵列 3 入射。另外， 将光源 1 和反射镜 2 的构成称为光源 单元。
第一透镜阵列 3 由将入射的光配设成矩阵状的多个矩形状的透镜单元区域构成， 并且被各个透镜单元区域分割成多束光， 以有效地通过第二透镜阵列 4 和偏光变换元件 5 的方式传导。即， 第一透镜阵列 3 被设计为光源 1 和第二透镜阵列 4 的各透镜单元区域相 互成为物体和像的关系 ( 共轭关系 )。和第一透镜阵列 3 同样具有配设成矩阵状的多个矩 形状透镜单元区域的第二透镜阵列 4， 将构成的各个透镜单元区域各自对应的第一透镜阵 列 3 的透镜单元区域的形状投影在光阀 14 内的影像显示元件 18 上。这时， 来自第二透镜 阵列 4 的光通过偏光变换元件 5 一致的趋向于规定的偏光方向。
另外， 在第一透镜阵列 3 和第二透镜阵列 4 之间， 设置有用于控制通过的光量的遮 光单元 501( 后述 )。
而且， 第一透镜阵列 3 的各透镜单元区域的投影像分别通过各个聚光透镜 6 及聚 光镜 13、 第一中继透镜 15、 第二中继透镜 16、 第三中继透镜 17 在光阀 14 内的影像显示元件 18 上重合。
另外， 聚光透镜 6 具有光轴 300。
第一透镜阵列 3 和影像显示元件 18 设计为相互成物体和像的关系 ( 共轭关系 )， 因此， 用第一透镜阵列 3 分割为多束的光束通过第二透镜阵列 4 和与之接近配设的聚光透 镜 6， 重叠并投影在光阀 14 内的影像显示元件 18 上， 能够实现实用上没有问题的电平均一 性高的照度分布的照明。
在该过程中， 用反射镜 7 反射的光通过分色镜 11 分离成二色光， 例如 B 光 ( 蓝色 带宽的光 ) 被反射、 G 光 ( 绿色带宽的光 ) 及 R 光 ( 红色带宽的光 ) 被透射， 另外， G 光和 R 光通过分色镜 12 分离成 G 光和 R 光。例如， G 光被分色镜 12 反射， R 光在分色镜 12 透射。 光的分离方法有各种考虑， 也可以用分色镜 11 反射 R 光、 透过 G 光及 B 光， 也可以反射 G 光， 透过 R 光及 B 光。
在图 1 的构成中， B 光在分色镜 11 反射， 然后被反射镜 10 反射， 通过聚光镜 13B 透 过 B 光用的光阀 14B 入射至光合成三棱镜 21。在此， 将透过聚光镜 13B 入射至光阀 14B 的 B 光称为 LB。被分色镜 11 透射的 G 光及 R 光内， G 光被分色镜 12 反射， 通过聚光镜 13G 向 G 光用光阀 14G 入射， 透过该光阀 14G 向光合成三棱镜 21 入射。在此， 将透过聚光镜 13G 并 入射至光阀 14G 的 G 光称为 LG。R 光透过分色镜 12 被第一中继透镜 15 聚光， 另外， 被反射 镜 8 反射， 再被第二中继透镜 16 聚光、 被反射镜 9 反射后， 再被第三中继透镜 17 聚光， 入射 至 R 光用的光阀 14R。透过光阀 14R 的 R 光入射至光合成三棱镜 21。在此， 将透过第三中 继透镜 17 入射至光阀 14R 的 R 光称为 LR。
透过各影像显示元件 18 的 B 光、 G 光、 R 光， 通过光合成三棱镜 21 作为彩色影像合成后， 通过例如可变焦距透镜那样的投射透镜 200 到达屏幕 100。在光阀 14 内的影像显示 元件 18 上根据未图示的影像信号进行光强度调制而形成的光学像， 通过投射透镜 200 放大 投影显示于屏幕 100 上。
图 1 的实施例的遮光单元 501， 使用例如图 2 及图 3 中说明的那样的转动 ( 旋转 ) 遮光板来控制入射光的光量的遮光单元。图 2 是本发明还使用的遮光单元的一实施例的外 观立体图。50-1 为 501 的左遮光板的旋转中心， 50-2 为遮光单元 501 的右遮光板的旋转中 心， 60-1 为左遮光板， 60-2 为右遮光板。另外， 通过图 2 的 A-A′线的水平面为水平轴 ( 后 述 )403。另外， 53 为电动机部， 54-2 为随着电动机部 53 的旋转向箭头方向旋转的齿轮。另 外， 54-1 为和齿轮 54-2 啮合随着齿轮 54-2 的旋转而旋转的齿轮， 55 为框体部。 “O” 方向的 箭头是使调节量减少时的遮光板的旋转方向， “C” 方向的箭头是使调节量增大时的遮光板 的旋转方向。 实际安装的零件安装于框体部 55， 框体部 55 还作为本发明的实施例即投射型 影像显示装置的构成的一部分被组装。
从光源单元 ( 光源 1 及反射镜 2) 射出、 通过了第一透镜阵列 3 的光从箭头方向射 入点画线的方向， 通过遮光单元 501 的左右遮光板 60-1 和 60-2 的开口部来调节光量， 射入 第二透镜阵列 4。为了开闭左右遮光板 60-1 和 60-2， 电动机部 53 根据来自控制遮光单元 501 的控制部 ( 后述 ) 的信号进行旋转， 向齿轮 54-2 和 54-1 传递旋转力， 变更齿轮 54-2 和 54-1 的旋转角。根据齿轮 54-2 和 54-1 的旋转角变更左右遮光板 60-1、 60-2 的开闭角， 由 此， 调整通过遮光单元 501 的光量。 图 3 是用于说明上述遮光单元 501 被组装入本发明的实施例即投射型影像显示装 置的状态的图。图 3(a) 表示本发明的实施例即投射型影像显示装置的一部分即光学系统 部分的立体图。3 为第一透镜阵列， 4 为第二透镜阵列， 501 为遮光单元， 82 为光学单元， 22 为投射透镜。另外， 图 3(b) 是放大图 3(a) 的虚线圆部分后的图。
在图 3 中， 是从图 2 的遮光单元 501 的姿势进行上下和前后的反转， 装入第一透镜 阵列 3 和第二透镜阵列 4 之间。
图 4 是表示本发明的投射型影像显示装置的一实施例的概略构成的块图。80 为 投射型影像显示装置， 100 为屏幕， 81 为光源单元， 82 为光学单元， 821 为光学单元 82 的照 明光学系统， 822 为光学单元 82 的影像显示元件部 ( 液晶面板部 )， 22 是光学单元 82 的 投射透镜， 843 为显示驱动电路， 844 为控制部， 845 为用户操作装置时的 MMI(Man Machine Interface) 即操作部， 846 为光源电源电路， 847 为风扇电源电路， 812 为光源单元 81 的内 部冷却用风扇， 813 为光源单元 81 的外部表面冷却用风扇， 814 为通道， 815 为风量调节用的 开闭器 ( シヤツタ )。
照明光学系统 821 例如由图 1 的第一透镜阵列 3、 遮光单元 501、 第二透镜阵列 4、 偏光变换元件 5 及聚光透镜 6 构成。
在图 4 的投射型影像显示装置 80 中， 从光源单元 81 射出的光 L 射入光学单元 82。 照明光学系 821 将来自光源单元 81 的光 L 的光量分布均匀化后照射影像显示元件部 822。 影像显示元件部 822 被显示驱动电路 843 驱动， 形成按照与影像信号对应的光学像 ( 未图 示 ) 对光 L 进行调制后的显示光。形成的显示光从投射透镜 22 的射出开口部投影到外部 的屏幕或壁面等的被照射面 100 上。
另外， 在图 4 中， 从光源单元 81 射出的光 L 等的箭头只是说明上的示意性描述， 各
自的配置、 角度、 大小、 光的方向等不是正确的。另外， 影像显示元件部 822 实际上省略了图 1 中说明的 3 色 (R、 G、 B) 各自的光学系统。
在图 4 中， 投射型影像显示装置由控制部 844 进行控制。 控制部 844 由按照储存于 ROM(Read Only Memory) 等中的程序进行动作的 CPU(Central Processing Unit) 等构成。 控制部 844 对应根据来自操作部 845 的用户的按钮操作而被操作的按钮进行规定的处理。 例如经由光源电源电路 846 进行光源单元 81 的光源的点亮或熄灭， 与光源的点亮 (ON， 开) 或熄灭 (OFF， 关 ) 配合， 经由风扇电源电路 847 进行光源单元 81 的内部冷却用风扇 812、 光源单元 81 的外部表面冷却用风扇 813、 通道 814、 风量调节用的开闭器 815 等的运转或停 止。另外， 控制显示驱动电路 843 进行图像显示。
另外， 显示驱动电路 843 检测影像显示元件部 822 形成的显示光的亮度， 根据检测 出的亮度值控制照明光学系统 821 的遮光单元 501 的开闭角度。 例如， 在检测成为所形成的 显示光的原样的影像信号的每一帧的亮度值， 亮度值在规定值 P 以上的时， 将遮光板 60-1、 60-2 置于全开 ( 调节量最小， 即， 通过光量最大 ) 状态， 亮度值在规定值 Q 以下时， 将遮光板 60-1、 60-2 置于全闭 ( 调节量最大， 即， 通过光量最小 ) 状态， 亮度值在规定值 P 和规定值 Q 之间时， 逐步地改变遮光板的开闭角度。 另外， 亮度值的检测例如也可以使用众所周知的 AGC(Auto Gain Control) 功能。 另外例如可以用图像处理功能算出各像素的平均值， 也可以对规定的区域算出各像素的平 均值。
另外， 除此之外， 也可以检测众所周知的情景变化点， 在检测到情景变化点时， 检 测亮度值， 控制遮光单元 ( 调节 )， 以变为与检测的亮度值对应的光量。
另外， 也可以以每一帧为单位控制遮光单元， 但也可以以多个帧为单位控制遮光 单元。
另外， 在上述实施例中， 显示驱动电路 843 检测影像显示元件部 822 形成的显示光 的亮度， 根据检测的亮度值控制照明光学系统 821 的遮光单元 501 的开闭角度。但是， 控制 部 844 通过从显示驱动电路 843 接受影像信号的亮度值的信息， 也可以控制直接照明光学 系统 821 的遮光单元 501 的开闭角度。
另外， 控制部 844 是包括显示驱动电路 843、 光源电源电路 846、 或风扇电源电路 847 的至少任一个的构成， 也可以兼备这些功能。
下面， 用图 5 ～图 11 说明遮光单元的遮光板的开口部的形状和第二透镜阵列的投 影光的关系。
图 5 是表示构成第二透镜阵列 4 的各透镜单元区域的配置的图， 框内表示各个透 镜单元区域。另外， 用点画线表示的水平轴 403 和垂直轴 402 的交点是光轴中心。
另外， 在以下的说明中， 以预先没有特别说明为限， 对通过用斜线表示的多个透镜 单元区域 401 的部分 ( 用虚线包围 ) 的投影光进行说明。另外， 将斜线部 401 的各透镜单 元区域设定为 a ～ l。
图 6 和图 7 是对通过图 5 所示的第二透镜阵列 4、 斜线部的透镜单元区域 401 的 投影光进行说明的图。为说明的方便， 先图示了 (d)。图 6(d) 是从光源单元侧看到的遮光 单元开放 ( 全开 ) 时的情况的开口部的图， 图 6(a) 是从光源单元侧看到的遮光板 501a 为 形状 (I) 且全闭时的情况的开口部的图， 图 6(b) 是从光源单元侧看到的遮光板 501b 为形
状 (II) 且全闭时的情况的开口部的图， 图 6(c) 是从光源单元侧看到的遮光板 501c 为形状 (III) 且全闭时的情况的开口部的图。图 7(d) 是表示用图 6(d) 的情况的斜线表示的透镜 单元区域部分 401’ 的投影光的分布的图， 图 7(a) 是表示用图 6(a) 的情况的斜线表示的透 镜单元区域部分 401’ 的投影光的分布的图， 图 7(b) 是表示用图 6(b) 的情况的斜线表示的 透镜单元区域部分 401’ 的投影光的分布的图， 图 7(c) 是表示用图 6(c) 的情况的斜线表示 的透镜单元区域部分 401’ 的投影光的分布的图。图 7 中的浓淡是描画的状况， 越浓光量越 多， 越变淡光量越少， 白的部分的光量几乎为零。
另外， 图 7(a) ～图 7(d) 所示的方框是与图 5 的透镜单元区域 401 的各透镜单元 区域 a ～ l 对应的投影区域 401’ 。同样， 图 6(a) ～图 6(c) 所示的方框也是与图 5 的透镜 单元区域 401 的各透镜单元区域 a ～ l 对应的投影区域 401’ 。
如图 6(d) 所示， 在全开时， 无论遮光板为任何形状， 开口部都全部打开， 从光源单 元射出的光全部通过。这时， 通过各透镜单元区域 a ～ l 投影到例如偏光变换元件 5 的光 的分布成为图 7(d) 所示的那样。这样一来， 通过第二透镜阵列后被投影的光， 沿法线方向 距光轴中心越远光量越少， 该倾向通过水平方向显著表现。
如图 6(a) 所示， 遮光板 501a 为形状 (I) 且全封闭时的情况的开口部成为向纵 ( 垂 直 ) 方向陡斜的菱形开口形状。而且， 其边界部设计成横切透镜单元区域 a、 d、 g 及 j 的投 影光的区域。其结果， 例如投影于偏光变换元件 5 上的光的分布如图 7(a) 所示， 从图 7(d) 只通过无遮光板的区域的光。 如图 6(b) 所示， 遮光板 501b 为形状 (II) 且全封闭时的情况的开口部， 成为在纵 ( 垂直 ) 方向和横 ( 水平 ) 方向大致同样程度的长度的斜菱形开口形状。即， 其边界部设计 成横切透镜单元区域 a 和 d 的投影光的区域。其结果， 例如投影于偏光变换元件 5 上的光 的分布如图 7(b) 所示， 从图 7(d) 只通过无遮光板 501b 的区域的光。
另外， 如图 6(c) 所示， 遮光板 501c 为形状 (III) 且全封闭时的情况的开口部， 成 为存在多个斜菱形的开口形状。即， 其边界部成为横切透镜单元区域 a、 b、 d、 g 及 j 的投影 光的区域。其结果， 例如， 投影于偏光变换元件 5 上的光的分布如图 7(c) 所示， 从图 7(d) 只通过无遮光板 501c 区域的光。
下面， 利用图 8 ～图 10 说明相对于本发明的遮光板的旋转角度的照度变化的线 形特性的一实施例。图 8 是从光源单元侧看到的遮光板的打开角度 ( 开口角 ) 为 60 度 (II/3rad) 的情况的开口部的图。另外， 将全开时的开口角设定为 0 度 (0rad)， 将全封闭时 的开口角度 ( 开口角 ) 设定为 90 度 (II/2rad)。为说明上的方便， 将遮光板为全开时的状 态的图 6(d) 作为图 8(d)， 另外， 将图 7(d) 作为图 9(d) 再次进行图示。
图 8(a) 是从光源单元侧看到的遮光板 501a 为形状 (I) 的情况的开口部的图， 图 8(b) 是从光源单元侧看到的遮光板 501b 为形状 (II) 的情况的开口部的图， 图 8(c) 是从 光源单元侧看遮光板 501c 为形状 (III) 的情况的开口部的图。图 9(a) 是表示用图 8(a) 的情况的斜线表示的透镜单元区域 401 的投影光的分布的图， 图 9(b) 是表示用图 8(b) 的 情况的斜线表示的透镜单元区域 401 的投影光的分布的图， 图 9(c) 是表示用图 8(c) 的情 况的斜线表示的透镜单元区域 401 的投影光的分布的图。图 9 所示的浓淡和图 7 的情况同 样。
另外， 图 9(a) ～图 9(c) 所示的方框 a ～ l 是与图 5 的透镜单元区域 401 的各透
镜单元区域 a ～ l 对应的投影区域。同样， 图 8(a) ～图 8(c) 所示的方框也是与图 5 的透 镜单元区域 401 的各透镜单元区域 a ～ l 对应的投影区域。
图 10 是表示对利用上述图 6 ～图 9 的 (a) ～ (c) 所示的本发明的一实施例， 相对 通过模拟算出的遮光板的开口角度的照度变化的图。
横轴表示开口角 ( 度 )， 纵轴表示光量比 (％ )。 另外， 将遮光板全开时设定为开口 角 0 度， 将遮光板全闭时开口角设定为 90 度。
根据图 6 ～图 10 的实施例的结果是， 通常， 离开光轴中心 ( 垂直轴 402 和水平轴 403 的交点 ) 的光多时对比度降低。为了抑制该缺点， 如图 6 ～图 9 所示， 采用通过光轴中 心的光量增多那样的形状的遮光板的形状， 相对于遮光单元的遮光板旋转的角度的增加或 减少， 还能够增加或减少大致相同的光量。由此降低投射型图像显示装置的遮光单元的开 闭引起的图像劣化。
即， 如图 6 ～图 10 的实施例那样， 设计为沿水平方向排列 1 列的透镜单元区域且 如垂直 ( 纵 ) 方向的透镜单元区域 a、 d 及 g 的一部分那样， 在垂直方向通过多个透镜单元 区域的遮光板的形状， 能够抑制对比度的降低。
另外， 如图 6(b)、 (c) 及图 7(b)、 (c) 以及图 8(b)、 (c) 及图 9(b)、 (c) 的实施例那 样， 设计为除垂直方向的透镜单元区域 a、 d 之外， 还通过水平 ( 横 ) 方向的透镜单元区域的 一部分 ( 例如， 在垂直方向 2 区域、 在水平方向 2 区域的透镜单元区域的一部分 ) 的遮光板 的形状， 改善了照度变化 ( 光量变化 ) 相对于遮光板的旋转角度的变化的线形特性。即， 在 图 10 中， 在用虚线表示的椭圆部分， 如遮光板 501a 为形状 I 的结果那样， 遮光板的开口角 在 60 度附近的线形特性较差。但是， 如实施例图 6 ～图 9 的 (b) 及 (c) 所示， 将遮光板设 置为在透镜单元区域 b 的一部分开口的方式， 由此， 如图 10 所示， 可提高线形特性。
由此， 能够抑制对比度的降低并且能够改善图像的劣化。 此外， 该效果通过使通过 垂直方向的透镜单元区域 (a、 d、 g 等 ) 的光量比通过水平方向的透镜单元区域 (a、 b、 c等) 的光量多来得到提高。
另外， 如图 6 ～图 9 的 (c) 所示， 在形状 III 的遮光板 501c 中， 残留 4 个以上光轴 中心附近的透镜单元区域并扩大开口面积。其结果， 能够改善图像的色彩不均。
另外， 在上述实施例中， 对于与光轴中心最近的透镜单元区域， 遮光板的开口部也 以倾斜横切的方式设置。但是， 对于透镜单元区域 a， 也可以成为图 11 所示的投影光像， 不 一定遮光。图 11 是在图 6 和图 7 的遮光板 501c 为形状 III 的情况下， 进一步放大遮光板 的开口部， 以光全部通过透镜单元区域 a 的方式设置。
如上述实施例所示， 本发明的实施例即投射型影像显示装置具备 ： 光源 ； 第一透 镜阵列， 其具有将来自光源的射出光分割成多个光束的多个透镜单元区域 ； 第二透镜阵列， 其具有来自第一透镜阵列的射出光束透过的多个透镜单元区域 ； 聚光透镜， 其对来自第二 透镜阵列的射出光束进行聚光 ； 显示元件， 其接受聚光透镜聚光的光束， 并将其透射或反 射； 投射透镜， 其射出来自显示元件的透射光或反射光 ； 遮光单元， 其遮蔽从第一透镜阵列 射向第二透镜阵列的光束。遮光单元在第二透镜阵列的多个矩形透镜单元区域中， 遮蔽除 去与光轴连接的透镜单元区域后的所有透镜单元区域的至少一部分， 与光轴连接的透镜单 元区域的遮光面积比除去与上述光轴连接的透镜单元区域后的任一个透镜单元区域的遮 光面积都小。另外， 在上述实施例中， 第一透镜阵列和第二透镜阵列的大小是同样的。但是， 如 图 12 所示， 也可以为第二透镜阵列的大小比第一透镜阵列大的形状。另外， 在图 12 中， 121 是根据需要设置的反射式透镜 ( レフレンズ )。
此外， 图 1 的遮光单元 501 配置于第一透镜阵列 3 和第二透镜阵列 4 之间， 通过遮 光板的转动遮蔽光束群， 但是， 如图 13(a) ～ (d) 所示， 遮光单元 501 也可以设置于光轴上 的任意位置。例如， 如图 13(a) 所示， 也可以在光源 1 和第一透镜阵列 3 之间。另外， 如图 13(b) 所示， 也可以在第二透镜阵列 4 和偏光变换元件 5 之间。另外， 如图 13(c) 所示， 也可 以在偏光变换元件 5 和聚光透镜 6 之间。另外， 如图 13(d) 所示， 也可以在聚光透镜 6 的后 面。
因此， 配置于第一透镜阵列 3 和光源 1 之间时， 通过第一透镜阵列 3 的光成为全部 被遮光之后的光。从光源 1 看， 遮光单元 501 配置于第一透镜阵列 3 的下游 ( 后侧 ) 时， 从 第一透镜阵列 3 射出的光被遮光。另外， 图 12 省略了聚光透镜 6 以后的光学要素的表述。
另外， 本发明的实施例即投射型影像显示装置具备 ： 光源 ； 第一透镜阵列， 其具有 将来自光源的射出光分割成多个光束的多个透镜单元区域 ； 第二透镜阵列， 其具有来自第 一透镜阵列的射出光束透过的多个透镜单元区域 ； 聚光透镜， 其对来自第二透镜阵列的射 出光束进行聚光 ； 显示元件， 其接受聚光透镜聚光的光束， 并透射或反射 ； 投射透镜， 其射 出来自显示元件的透射光或反射光 ； 遮光单元， 其遮蔽从第一透镜阵列向第二透镜阵列的 光束。 第二透镜阵列的多个矩形透镜单元区域配置于第一方向和与上述第一方向垂直的第 二方向， 遮光单元具有遮光板， 通过遮光板的转动或移动， 在第一方向遮蔽第二透镜阵列的 多个矩形透镜单元区域， 遮光板处于规定的转动位置或移动位置时， 遮光单元部分地遮蔽 与第二透镜阵列的光轴连接的透镜单元区域以外的透镜单元区域， 即作为相对于与光轴连 接的透镜单元区域配置于第一方向及第二方向的多个透镜单元区域的第一透镜单元区域 组中的至少一部分透镜单元区域， 在第一透镜单元区域组中， 配置于第二方向的透镜单元 区域的部分地遮蔽的透镜单元区域的数量比配置于第一方向的透镜单元区域的部分地遮 蔽的透镜单元区域的数量多。
优选上述投射型影像显示装置中， 遮光单元的遮光板处于规定的转动位置或移动 位置时， 与第二透镜阵列的光轴连接的透镜单元区域的遮光面积比未与第一透镜单元区域 组的光轴连接的任一个透镜单元区域的遮光面积都小。
在此， 与轴 402 平行的方向为上述第一方向， 与轴 403 平行的方向为上述第二方 向。另外， 所谓与上述光轴连接的透镜单元区域意思是图 5 的第二透镜阵列 4 的透镜单元 区域 a ～ l 中， 和光轴 ( 轴 402 及轴 403 的交点 ) 连接的区域 a。由此， 所谓上述第一透镜 单元区域组的意思是相对于透镜单元区域 a 配置于第一方向及第二方向的透镜单元区域 b、 c、 d、 g、 j。
而且， 如图 6 ～图 9 的实施例所示全闭时那样， 设定遮光板的形状， 使得遮光板处 在规定的转动位置、 移动位置时， 在第一透镜单元区域组中， 配置于第二方向的透镜单元区 域 b 及 c 的部分地遮蔽 ( 部分地透射 ) 的透镜单元区域的数量 ( 或通过此的光量的合计 ) 比配置于第一方向的透镜单元区域 d、 g 及 l 的部分地遮蔽 ( 部分的透射 ) 的透镜单元区域 的数量 ( 或通过此的光量的合计 ) 多。由此， 能够良好地实现高对比化和降低画面色的不 均匀及转动时的照度变化的线形性。另外， 在投射型影像显示装置中， 遮光单元的遮光板处在规定的转动位置或移动 位置时进行设定， 令与第二透镜阵列的上述光轴连接的透镜单元区域 a 的遮光面积为该透 镜单元区域的 50％以下， 令上述第一透镜单元区域组 b、 c、 d、 g、 j 的所有的透镜单元区域的 遮光面积为各透镜单元区域的 50％以上。由此， 不仅能够良好地实现降低画面色的不均匀 和转动时的照度变化的线形性， 而且可进一步实现高对比化。
还优选， 在上述投射型影像显示装置中， 遮光单元的遮光板处在规定的转动位置 或移动位置时， 第二透镜阵列的多个矩形透镜单元区域中， 除去与光轴连接的透镜单元区 域 a 和上述第一透镜单元区域组 b、 c、 g、 d、 j 之外的透镜单元区域 e、 f、 h、 i、 k、 l 的任一个 的遮光面积都比与光轴连接的透镜单元区域的遮光面积大。 由此不仅能够良好地实现降低 画面色的不均匀和转动时的照度变化的线形性， 而且可进一步实现高对比化。
另外， 本发明实施例的投射型影像显示装置的上述第二透镜阵列， 例如在图 5 中， 配置成沿轴 403 的上下的透镜单元的数量为 J( 图 5 的例中 J ＝ 4)、 沿轴 402 的左右的透镜 单元的数量为 K( 图 5 的例中 K ＝ 3) 的矩阵状 (J、 K 是 1 以上的整数 )， 另外， 透镜单元分 别以在和轴 403 平行的方向上具有长边的矩形的方式设定遮光板的形状。
即， 本发明的实施例的投射型影像显示装置具备 ： 光源 ； 第一透镜阵列， 其具有透 射来自光源的射出光的多个透镜单元区域 ； 第二透镜阵列， 其具有来自第一透镜阵列的射 出光束透过的多个透镜单元区域 ； 显示元件， 其接受来自第二透镜阵列的射出光束， 并透射 或反射 ； 投射透镜， 其射出来自显示元件的透射光或反射光 ； 可变开口调节单元， 其遮蔽射 向第二透镜阵列的光束。第二透镜阵列的多个矩形透镜单元区域， 配置成以光轴为中心的 上下 2J× 左右 2K(J、 K 是 1 以上的整数 ) 列的矩阵状， 可变开口调节单元具有遮光板， 通过 该遮光板的转动或移动， 第二透镜阵列可在左右方向上改变多个矩形透镜单元区域的遮光 范围， 遮光板处在规定的转动位置或移动位置时， 可变开口调节单元使在上下方向上配置 于与光轴连接的 4 个透镜单元区域 ( 包含图 5 的透镜单元区域 a) 的第一透镜单元区域组 ( 包含图 5 的透镜单元区域 d、 g、 j) 和在左右方向上配置于与光轴连接的 4 个透镜单元区 域的第二透镜单元区域组 ( 包含图 5 的透镜单元区域 b、 c) 中的、 至少一部分的透镜单元区 域部分地开口， 在第一透镜单元区域组中部分地开口的透镜单元区域的数量比第二透镜单 元区域组中部分地开口的透镜单元区域的数量多。由此， 能够良好地实现高对比化和降低 画面色的不均匀及转动时的照度变化的线形性。
优选， 在上述投射型影像显示装置中， 可变开口调节单元的遮光板处在规定的转 动位置或移动位置时， 可变开口调节单元对与上述光轴连接的 4 个透镜单元区域 ( 在图 5 的例中， 对透镜单元区域 a， 位于与垂直轴 402 及水平轴 403 线对称的位置的 4 个透镜单元 区域 )、 在该 4 个透镜单元区域在上下方向相邻配置 L 个的 4L 个 (L 是 1 以上的整数， 在图 5 的例中 L ＝ 3) 透镜单元区域 ( 在图 5 的例中， 透镜单元区域 d、 g、 j 为位于与垂直轴 402 及水平轴 403 线对称的关系的位置上的 12 个透镜单元区域 )、 在 4 个透镜单元区域在左右 方向上相邻配置 M 列的 4M 个 (M 是 1 以上的整数， 在图 5 的例中 M ＝ 1) 透镜单元区域 ( 在 图 5 的例中， 透镜单元区域 b、 c 为位于与垂直轴 402 及水平轴 403 线对称的关系的位置上 的 8 个透镜单元区域 ) 部分地开口， 对上述第二透镜阵列的其它透镜单元区域遮光， 以所述 L 比所述 M 大的方式设定遮光板的形状。
换言之， 使所述第二透镜阵列的至少一部分透镜单元区域部分地开口， 是指将相对于与光轴连接 ( 或围着光轴 ) 的 4 个透镜单元区域， 在与遮光板的转动方向或移动方向 垂直的上下 ( 垂直轴 402) 方向排列的透镜单元区域的单元数量 4L 的值， 设定为比相对于 与所述光轴连接的 4 个透镜单元区域在与遮光板的转动方向或移动方向平行的左右 ( 水平 轴 403) 方向上排列的透镜单元区域的单元数量 4M 的值大。
这样一来， 通过增大所述 L， 可期待降低画面色的不均匀， 通过增大所述 M， 可期待 提高转动时的照度变化的线形性， 使所述 L 比所述 M 大， 同时整体减小开口面积， 由此可期 待高对比化。由此， 能够良好地实现高对比化和降低画面色的不均匀及转动时的照度变化 的线形性。
另外， 更优选， 在上述投射型影像显示装置中， 可变开口调节单元的遮光板处在规 定的转动位置或移动位置时， 以与光轴连接的 4 个透镜单元区域各自的单元开口面积比 2L 个透镜单元区域及 2M 个透镜单元区域的任一个透镜单元区域的开口面积都大的方式设定 遮光板的形状。由此能够良好地实现降低画面色的不均匀及转动时的照度变化的线形性， 并且可进一步实现高对比化。
更优选在投射型影像显示装置中， 遮光单元的遮光板处在规定的转动位置或移动 位置时， 以与光轴连接的 4 个透镜单元区域各自的开口面积为透镜单元区域的 50％以上、 第一透镜单元区域组的所有透镜单元区域各自的开口面积为该透镜单元区域的 50％以下 的方式设定遮光板形状。 由此能够良好地实现降低画面色的不均匀及转动时的照度变化的 线形性， 并且可进一步实现高对比化。 另外， 在上述投射型影像显示装置中， 例如， L 为 2， 例如， M 为 1。
另外， 使用本发明的投射型影像显示装置也可以是 3 板透射型、 单板透射型、 3板 反射型、 单板反射型中的任一种。
另外， 在上述实施例中， 例如在图 1 中， 从光源单元射出并通过第一透镜阵列 3、 遮 光单元 501、 第二透镜阵列 4、 偏光变换元件 5 及聚光透镜 6 的光入射至反射透镜 7， 改变 90 度方向之后入射至后段的分色镜 11。 但如图 14 的实施例所示， 也可以设置为来自聚光透镜 6 的射出光的光轴和分色镜 11 的光轴平行， 由此省略反射透镜， 降低零件个数。
另外， 本发明不限于以上的例子， 在不脱离本发明的宗旨的范围内， 允许其它各种 各样的构成。