TWI412868B - 投影型顯示裝置 - Google Patents

Description

投影型顯示裝置

本發明係涉及投影型顯示裝置，尤其有關於具有光量調整機構的投影型顯示裝置。

近年，就影像顯示裝置之一而言，係開發有投影型顯示裝置且正加以實用化。於以往之投影型顯示裝置中，構成導向光學系統和投影透鏡等光學系統的各種光學元件係產生漏光及雜散光(不必要光)。從而，尤其在陰暗的室內將影像投影於螢幕上之情形等，由於陰暗的影像無法變得足夠暗，故有無法獲得充分對比(contrast)而欠缺臨場感的問題存在。尤其，在使用液晶光閥(light valve)的投影型顯示裝置中，由於液晶光閥在特性上係因應光之偏光特性而遮斷穿透光，故無法完全遮斷穿透光，且藉由影像訊號處理所進行的對應亦有其極限，故有強烈提昇對比之需求。

對於上述問題，為了謀求提昇投影於螢幕等的影像之對比，已提案有一種技術，係例如將遮光板配置於第1透鏡陣列(lens array)與第2透鏡陣列之間，因應影像訊號而使平板上之遮光板旋動，藉此因應影像訊號控制照射至光閥的光量(例如，專利文獻1)。

專利文獻1：WO2005-026835號公報(第51頁第6圖)

然而，於前述具有習知光量調整機構的投影型顯示裝置中，於將從第1透鏡陣列射出的光量予以最遮光的情形中，係存在有在第2透鏡陣列中除了接觸光軸C的透鏡單元(cell)之外也到達第2透鏡陣列的光。從而，於習知投影型顯示裝置中存在有難以獲得高對比的問題。

在此，本發明為欲解決上述問題而研發者，其目的為獲得一種投影型顯示裝置，其可因應影像訊號輕易地連續進行光量調整，不會產生照射於光閥的光之照度不均，而可恆常顯示具有充分對比的影像。

本發明之投影型顯示裝置，係具有：光閥；光源，產生照射至前述光閥的光；積分器透鏡(integrator lens)，配置於從前述光源至前述光閥的光路徑上，且具有用以將來自前述光源之照度分布予以均勻化的第1透鏡陣列和第2透鏡陣列；以及光量調整機構，位於前述光路徑上且配置於前述第1透鏡陣列與前述第2透鏡陣列之間，用以調整照射至前述光閥的光量；且前述光量調整機構係具有一對左右對開式旋動的遮光體，其於前端部之與前述第2透鏡陣列之接觸光軸之透鏡單元對應的區域形成有開口部，且與前述第2透鏡陣列之接觸光軸之一個透鏡單元對應的該開口部區域為三角形狀。

依據本發明之投影型顯示裝置，從光源射出的光束中，由於僅使光通過到達第2透鏡陣列之光量較少的透鏡單元，故與使光到達其他透鏡單元的情形相較之下，可提升光量調整時的最大遮光量，且可減低到達光閥的光量。更且，藉由考慮遮光體的形狀，不會在最大遮光時產生照度不均而容易連續進行光量調整。

<第1實施形態>

第1圖為示有本發明第1實施形態之採用液晶光閥的投影型顯示裝置20之照明光學系統1之構成的圖。如第1圖所示，照明光學系統1係具有：光閥2；光源系統3，係用以將光照射至光閥2；積分器透鏡4，係配置於從光源系統3至光閥2之光路徑上；偏光變換元件5，係配置於積分器透鏡4之後段；聚光透鏡(condenser lens)6，係配置於偏光變換元件5之後段；像場透鏡(field lens)7，係配置於聚光透鏡6之後段；偏光板8，係配置於像場透鏡7之後段；以及光量調整系統9，係配置於光路徑上。

又，投影型顯示裝置20更具有配置於光閥2之後段的投影光學系統10以及配置於投影光學系統10之後段的螢幕11。於第1圖中，雖示有關於1色光之光路徑的構成，但亦可對應於紅、綠、藍各色具有構成1至9，藉由光合成元件(未圖示)而將各色之畫像光合成後藉由投影光學系統10投影於螢幕11。

其次，對於上述各構成進行說明。光閥2於本實施形態中雖採用液晶光閥，但亦可採用DMD(Digital Micro-Mirror Device，數位微鏡裝置)和反射行液晶顯示元件。

光源系統3係為了將光照射至光閥2而設，係由光源3a和將從光源3a射出的光反射至積分器透鏡4的反射鏡3b所構成。

光源3a一般而言係採用高壓水銀燈、鹵素燈(halogen lamp)、氙氣燈(xenon lamp)，但亦可採用其他發光元件。例如，亦可採用LED(Light Emitting Diode，發光二極體)、雷射、無電極放電燈等。

反射鏡3b雖形成拋物線面或橢圓面，但只要可將光聚光至偏光變換元件5則為任何形狀、構造皆可，並無特別限定。例如，在使射入至積分器透鏡4的光與光軸C大致並行時，可使反射鏡3b之形狀為拋物面，或為橢圓面時為了使其為大致平行，而於光源系統3和積分器透鏡4之間配置凹透鏡等即可(參照第16圖)。

積分器透鏡4係配置於光源系統3與光閥2之間的光路徑上，將從光源系統3照射至光閥2的光之照度分布予以均勻化。積分器透鏡4係由第1透鏡陣列4a、和分離配置於第1陣列透鏡4a之後段側的第2透鏡陣列4b所構成。各透鏡陣列4a、4b皆構成為縱橫配置有複數個凸透鏡(透鏡單元)，第1陣列4a之各凸透鏡係與第2透鏡陣列4b之各凸透鏡各自對應，相對應的凸透鏡係彼此朝正面方向配置。

偏光變換元件5係將射入至偏光變換元件5的光變換為某1種類的直線偏光光線而加以射出，其係於x軸方向分隔適當間隔而配置。第2圖為示有本發明第1實施形態的偏光變換元件5之構成的圖。如第2圖所示，偏光變換元件5係由以下元件構成：複數個偏光分離膜5a，係配置為使其相對於光軸C方向(z方向)傾斜(例如45度)；複數個反射膜5b，係配置於偏光分離膜5a間且相對於光軸C方向(z方向)傾斜(例如45度)；以及λ/2相位差板5c，係設置於偏光變換元件5之光閥2側之面上而由穿透偏光分離膜5a後的光所照射的部分。

射入至偏光變換元件5的光係藉由偏光分離膜5a而分離為s偏光光線與p偏光光線。p偏光光線係穿透偏光分離膜5a，於λ/2相位差板變換為s偏光光線而從偏光變換元件5射出。另一方面，s偏光光線係於偏光分離膜5a反射，在反射膜5b反射後從偏光變換元件5射出。從而，從偏光變換元件5射出的光幾乎皆為s偏光光線。又，若欲使從偏光變換元件5射出的光幾乎皆為p偏光光線，則不於被穿透偏光分離膜5a後的p偏光光線所照射的部分配置λ/2相位差板5c，而於反射膜5b所反射的s偏光光線所照射的部分配置λ/2相位差板5c即可。

光量調整系統9(光量調整機構)係配置於光路徑上而調整從光源系統3照射至光閥2的光量。光量調整系統9係具有：旋動機構9a，為於配置在第1透鏡陣列4a與第2透鏡陣列4b之間的一對左右對開式旋動的遮光體；訊號檢測部9b，係檢測輸入至光閥2的影像訊號，從檢測結果算出照射至光閥2的光量之相對光量比；以及旋動控制部9c，係依據由訊號檢測部9b所算出的相對光量比而控制旋動機構9a之旋動。

第3圖為示有本發明第1實施形態之投影型顯示裝置的旋動機構9a之形狀之一例的圖。如第3圖所示，旋動機構9a係由遮光體9T及9B構成，遮光體9T及9B的前端部係經切割而形成有限制光通過的凹狀部9g(開口部)。於本實施形態中，係於遮光體9T及9B之前端部且為與第2透鏡陣列4b的接觸光軸之透鏡單元對應的區域形成有開口部。凹狀部9g可為凹狀曲線形狀或三角形狀，於本實施形態中，與第2透鏡陣列4b之接觸光軸的一個透鏡單元所對應的該開口部之區域為三角形狀。又，由第1圖及第3圖可知，旋動機構9a雖皆由使遮光體9T及9B朝第2透鏡陣列4b之方向旋動而減少光量以進行光量調整，但亦可藉由使遮光體9T及9B朝第1透鏡陣列4a之方向旋動而減少光量以進行光量調整。

如上所述而構成的投影型顯示裝置20係使來自光源3a的射出光形成與光軸C大致並行的光而射入第1透鏡陣列4a，且於第1透鏡陣列4a之各凸透鏡(單元)分割而通過對應的第2透鏡陣列4b之凸透鏡。且，通過第2透鏡陣列4b的光線係通過偏光變換元件5而幾乎皆被變換為s偏光光線，接著藉由通過聚光透鏡6而使於光閥2上被分割的光重疊而使照度分布均勻化。另外，從第1透鏡陣列4a之各凸透鏡中之在光軸C附近或與光軸C相接的凸透鏡(單元)射出的主光線在通過聚光透鏡6後係藉由像場透鏡7再度成為與光軸C大致並行的光，且藉由偏光板8僅使於偏光變換元件5偏光變換後的s偏光光線通過且照射於光閥2，將於光閥2生成的影像經由投影光學系統10投影至螢幕11。

此時，藉由訊號檢測部9b檢測輸入至光閥2的影像訊號，且根據其檢測結果以使螢幕11上之影像的對比提昇的方式控制旋動機構9a(亦即，後述的各遮光體9T、9B係於光路徑上運作而增減調整照射至光閥2的光之光量)。

其次，對於對比的調整進行說明。在顯示影像訊號之亮度較高的影像時，不將朝向第2透鏡陣列4b的光加以遮光，而在顯示影像訊號之亮度較低的影像時，則將朝向第2透鏡陣列4b的光遮光至因應於影像訊號之低亮度程度的量。就具體例而言，當影像訊號之亮度的相對值為100%之明亮的影像訊號時則不以旋動機構9a將朝向第2透鏡陣列4b的光加以遮光(亦即，遮光0%)，而使照射至光閥2的光之相對光量比為100%。

另外，當影像訊號之亮度的相對值為20%的影像訊號時，係藉由旋動機構9a將朝向第2透鏡陣列4b的光遮光80%，使照射至光閥2的相對光量比為20%。如上所述，藉由調整相對光量比即可以約5倍的細緻度調整顯示影像之亮度。此外，由於藉由旋動機構9a之遮光而降低相對光量比，故在當亮度之相對值為0%的影像訊號時，藉由旋動機構9a將朝向第2透鏡陣列4b的光遮光80%以上，即可顯示充分陰暗的影像。

藉由如上所述地控制旋動機構9a即可達到提昇對比的效果。亦即，由於光閥2之穿透率幾乎為一定，故藉由以旋動機構9a使照射至光閥2的光量減少，即可使投影於螢幕11的影像變暗。又，影像訊號之亮度的相對值與照射至光閥2的光之相對光量比之間的關係不限定於上述關係，例如亦可具有如影像訊號之亮度的相對值越高則相對光量比越大等其他關係。

其次，說明根據旋動機構9a之控制之光閥2上之相對光量比的變化。第4圖為示有於第3圖所示的旋動機構9a之形狀的旋動角度與相對光量比之間的關係的圖。且使旋動機構9a之每次旋動角度為2度。又，於第3圖中，當鄰接光軸C的第2透鏡陣列4b之透鏡單元30之長邊(x軸方向的邊)的長度為d30時，間隔d31、d32、d33、d34間之關係為d31=d32=d33=d34=d30/2。另外，以下係將正交於光軸C方向的水平方向作為x軸，將正交於光軸C方向的垂直方向作為y軸。

於第4圖所示的40係表示於第3圖中當未於遮光體9T、9B形成凹狀部9g時，亦即當前端部為直線時之旋動角度與相對光量比之關係的圖表。另一方面，41為表示第3圖中的遮光體9T、9B之形狀的旋動機構9a之旋動角度與相對光量比之關係的圖表。由第4圖可知，40存在有4個平坦部，41與40相較之下較為流暢而可流暢地進行光量調整。從而，藉由於遮光體9T、9B形成凹狀部9g，即可流暢地進行光量調整。

第5圖及第6圖為示有凹狀部9g之三角形狀頂點與第3圖之形狀不同的旋動機構9a之遮光體9T、9B之形狀的圖。第5圖之旋動機構9a之遮光體9T、9B之形狀係於以鄰接光軸C的第2透鏡陣列4b之透鏡單元50之長邊長度為d50時，間隔d51、d54之關係為d51=d54=d50。第6圖之旋動機構9a之遮光體9T、9B之形狀係於當鄰接光軸C的第2透鏡陣列4b之透鏡單元60之長邊長度為d60時，間隔d62、d63之關係為d62=d63=d60。即使於使用此種第5圖及第6圖所示之遮光體的情形中，仍可如第4圖之41所示地進行順暢的光量調整。

其次，對於旋動機構9a之遮光體9T、9B之形狀和光閥2上之照度分布間的關係進行說明。第7圖為示有遮光體9T、9B之配置場所的圖。d70a、d70b、d71係分別表示間隔，且d70a=d70b、2×d70a=d71。第9圖係顯示，當將遮光體9T、9B關閉而於最大遮光狀態下配置於第7圖所示之1地點時，第3圖、第5圖、第6圖的遮光體9T、9B之形狀在光閥2上之照度分布的圖。第9圖(a)表示當遮光體9T、9B之形狀為第3圖之情形時的照度分布的圖，第9圖(b)、第9圖(c)表示各遮光體9T、9B之形狀分別為第5圖、第6圖時之照度分布的圖。又，第9圖係以256階度的灰階(gray-scale)表示。

1地點位於第1透鏡陣列4a之射出面與m地點之間之理由為，因第1透鏡陣列4a與光閥2係共軛關係，當將遮光體9T、9B配置於第1透鏡陣列4a附近時，前端部的形狀將成像於光閥2而產生照度不均之故。亦即，將遮光體9T、9B配置於第1陣列4a之射出面附近時，由於會在光閥2上產生照度不均，故較為不佳。因此，將1地點設為從第1透鏡陣列4a之射出面起較為靠近第2透鏡陣列4b的位置。

在此，對於前述第1透鏡陣列4a與光閥2之間的共軛關係進行說明。第8圖為示意性地示有從光閥2之中心進行逆光線追蹤的光之軌跡的圖。80係表示光之軌跡，81之區域係表示80之光成像的位置。由第8圖可確認第1透鏡陣列4a附近的像係成像於光閥2。亦即，可知光閥2與第1透鏡陣列4a射入面附近係如上所述為共軛關係。

由第9圖可知，於第9圖(a)之情形中，90之區域較暗且可於螢幕11上觀察到其照度不均。然而，由於90之區域較狹窄，故相較於後述之使用第5圖、第6圖之遮光體9T、9B時(第9圖(b)、(c)時)其照度不均較少。於第9圖(b)中由於91之區域較暗且區域範圍也較廣，故可於螢幕11上觀察到照度不均。於第9圖(c)之情形中，由於92之區域係於線上形成較明亮的區域，故可於螢幕11上觀察到照度不均。

由以上可知，當將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於第7圖之1地點時，若第3圖之形狀(亦即三角形狀)之頂點位於第2透鏡陣列4b之透鏡單元30之長邊的中心位置時(三角形狀係以與透鏡單元30之x軸相接的邊為底邊而於與底邊相對向的邊之中心位置具有頂點時)就照度分布之均勻而言係較佳。在此，由於光閥2係與螢幕11為共軛關係，故若光閥2上之照度分布均勻則螢幕11上之照度分布也會均勻。

第10圖示有將遮光體9T、9B關閉為最大遮光狀態且配置於第7圖所示之m地點時，第3圖、第5圖、第6圖之形狀的遮光體9T、9B於光閥2上之照度分布的圖。第10圖係以256階度的灰階表示。第10圖(a)係示有遮光體9T、9B之形狀為第3圖時的照度分布的圖，第10圖(b)、第10圖(c)係示有遮光體9T、9B之形狀分別為第5圖、第6圖時的照度分布的圖。

由第10圖可知，於第10圖(a)時，照度分布係均勻。於第10圖(b)時，由於101的區域較暗且區域範圍也較廣，故可於螢幕11上觀察到照度不均。於第10圖(c)之情形中，102的區域雖非廣範圍但仍會變暗，故可於螢幕11上觀察到照度不均。

由以上可知，當將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於第7圖之m地點時，若第3圖之形狀(亦即三角形狀)之頂點位於第2透鏡陣列4b之透鏡單元30之長邊的中心位置時(三角形狀係以與透鏡單元30之x軸相接的邊為底邊，頂點位於與底邊相對向的邊之中心位置時)為最佳。

第11圖示有將遮光體9T、9B關閉為最大遮光狀態且配置於第7圖所示之n地點時，第3圖、第5圖、第6圖之形狀的遮光體9T、9B於光閥2上之照度分布的圖。第11圖係以256階度的灰階表示。第11圖(a)係示有遮光體9T、9B之形狀為第3圖時的照度分布的圖，第11圖(b)、第11圖(c)係示有遮光體9T、9B之形狀分別為第5圖、第6圖時的照度分布的圖。

由第11圖可確認於第11圖(a)、(b)、(c)中在光閥2上之照度分布皆均勻。其中第11圖(c)於光閥2上之照度分布的均勻性最高。由上可知，當將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於第7圖之n地點時，不論遮光體9T、9B之三角形狀的頂點為何，都不會於光閥2上產生照度不均。

其次，定量地確認光閥2上之照度分布的傾向。第12圖為於第9圖所示之x軸的線90a、91b、92c上的光閥2之x方向的相對光量比的圖。橫軸係對應於第9圖之光閥2的橫軸。如第12圖所示，係各自以120表示於90a上的相對光量比，以121表示於91b上的相對光量比，以122表示於92c上的相對光量比。一般而言，若光閥2上(0至X)的相對光量比為60%以上則可視為在照度均勻性上沒有問題。由第12圖可知，在任一者中，光閥2上(0至X)中相對光量比皆為60%以下。但是於第12圖中可確認120的均勻性最高。

第13圖係示有於第10圖所示之為x軸的線100a、101b、102c上的光閥2之x方向的相對光量比的圖。橫軸係對應於第10圖之光閥2的橫軸。如第13圖所示，係分別以130表示100a上的相對光量比，131表示101b上的相對光量比，132表示102c上的相對光量比。由第13圖可知，僅有130的相對光量比為60%以上而可確認其光閥2上之照度分布均勻。就132而言，其0及X之位置的相對光量比小，僅可於螢幕11上觀察到些微的照度不均。從而，當將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於第7圖之m地點時，若第3圖之形狀(亦即三角形狀)之頂點位於第2透鏡陣列4b之透鏡單元30之長邊的中心位置時(三角形狀係以與透鏡單元30之x軸相接的邊為底邊，頂點位於與底邊相對向的邊之中心位置時)為最佳，螢幕11上之照度分布將形成均勻。

第14圖係示有於第11圖所示之為x軸的線110a、111b、112c上的光閥2之x方向的相對光量比的圖。橫軸係對應於第11圖之光閥2的橫軸。如第14圖所示，係分別以140表示110a上的相對光量比，141表示111b上的相對光量比，142表示112c上的相對光量比。由第14圖可知，任一者在光閥2上(0至X)上的相對光量比皆為60%以上。然而，就142而言，其相對光量比幾乎為70%以上，為均勻性最高者。從而，當將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於第7圖之n地點時，若第6圖之形狀(亦即三角形狀)之頂點位於比第2透鏡陣列4b之透鏡單元60之長邊的中心位置較接近光軸C方向的位置時(三角形狀係以與透鏡單元60之x軸相接的邊為底邊，頂點位於與底邊相對向的邊之與y軸相接之位置具有頂點時)為最佳，螢幕11上之照度分布將形成均勻。

由以上可知，為了於投影型顯示裝置得到照度分布的均勻性而將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於第1透鏡陣列4a之射出面與第2透鏡陣列4b之射入面間(第7圖之m位置)時，遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置較宜係如第3圖所示為透鏡單元30之長邊方向的中心位置。另外，當旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於比第1透鏡陣列4a之射出面更接近第2透鏡陣列4b之射入面側(第7圖之n位置)時，遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置較宜係如第6圖所示位於比透鏡單元60之長邊方向的中心位置更接近光軸C側。

其次，對於第1透鏡陣列4a與第2透鏡陣列4b間之照度分布關係進行說明。第15圖係示有第1透鏡陣列4a之射出面的照度分布及第2透鏡陣列4b之射入面的照度分布的圖。第15圖係以256階度的灰階表示。又，未鄰接光軸C的各透鏡單元於最大遮光時係可藉由被遮光體9T、9B遮光，故照度分布僅顯示第15圖(a)之150a及150b之區域。第15圖(b)係示有第1透鏡陣列4a之射出面的照度分布，其可確認光軸C附近變暗。

又，由於如第16圖所示凹狀部如161形成孔狀，故第15圖(b)之光軸C附近的照度分布將會變暗。第16圖係以模擬方式示有從光源3a射出的光於反射鏡3b反射的樣子的圖。反射鏡3b係橢圓面，從光源系統3射出的光將藉由凹透鏡160而並行。一般而言，於光軸C附近存在有光源的閥，161表示因閥而成的凹狀部。由於此凹狀部，其正後方部分不能有反射鏡，故第1透鏡陣列4a之光軸C附近的光量較低。

從第15圖(b)之151a、151b、151c、151d的區域射出的光將聚光於第15圖(c)之152a、152b、152c、152d的區域。從而，可確認從遠離第1透鏡陣列4a之光軸C的位置射出的光係聚光於第2透鏡陣列4b之光軸C附近。

由以上可知，為了將光閥2上之照度分布均勻化，必須將第15圖之照度分布的明部盡可能地遮蔽。亦即，將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於第1透鏡陣列4a之射出面與第2透鏡陣列4b之射入面之間(第7圖之m地點)時，遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置係如第3圖所示地位於透鏡單元30之長邊方向的中心位置(三角形狀係以與透鏡單元30之x軸相接的邊為底邊，頂點位於與底邊相對向的邊之中心位置)較佳。

另外，當將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於比第1透鏡陣列4a之射出面更接近第2透鏡陣列4b之射入面側(第7圖之n位置)時，遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置係如第6圖所示地位於比透鏡單元60之長邊方向的中心位置更接近光軸C側(三角形狀係以與透鏡單元60之x軸相接的邊為底邊，頂點位於與底邊相對向的邊之與y軸相接的位置)較佳。

另外，當將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於比第1透鏡陣列4a之射出面更接近第2透鏡陣列4a之射出面側(第7圖之1位置)時，遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置係如第5圖所示地位於比透鏡單元50之長邊方向的中心位置更遠離光軸C的方向(三角形狀係以與透鏡單元50之x軸相接的邊為底邊，頂點位於與底邊相對向的邊之與y軸相接的位置相反的位置)較佳。

其次，對於採用與前述第3圖、第5圖、第6圖所示之遮光體不同形狀的遮光體時之照度分布及相對光量比進行說明。第17圖係示有於第3圖中使遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置為d31=d34、d32=d33、d31×3=d32，且將遮光體9T、9B配置於第7圖之1地點時的光閥2上之照度分布及為x軸的線170上之x方向的相對光量比的圖。橫軸係對應於第17圖(a)之光閥2的橫軸。又，照度分布係以256階度之灰階表示。

由第17圖(a)可知，與第9圖(a)、(b)、(c)比較之下可確認光閥2上之照度分布均勻。此外，對於x方向之相對光量比，雖由第12圖可知相對光量比於所有情形下皆為60%以下，但由171可確認於0至X的範圍中為60%以上的相對光量比。從而，當旋動機構9a的遮光體9T、9B配置於比第1透鏡陣列4a之射出面更接近第2透鏡陣列4b之射出面側(第7圖之1位置)時，遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置係如第5圖所示地位於比透鏡單元50之長邊方向的中心位置更遠離光軸C的方向(三角形狀係以與透鏡單元50之x軸相接的邊為底邊，且頂點位於比與底邊相對向的邊之中心更遠離光軸之方向)為佳。然而，若過於遠離透鏡單元50之長邊方向的中心位置則將於光閥2上產生照度不均。

接著，對於光量調整進行說明。藉由使旋動機構9a之遮光體9T、9B之凹狀部對應於接觸光軸C的第2透鏡陣列4b之透鏡單元，而使最大遮光時(使到達第2透鏡4b的光量為最小時)到達光閥2的光量較少。第18圖係表示藉由模擬算出通過第2透鏡陣列4b之各透鏡單元的光之光量，且將算出結果於各透鏡單元作為數值而示。又，由於第2透鏡陣列4b為上下左右對稱故僅示有第1象限部分作為代表，且將第1象限全體正規化為100%而示。

由第18圖可以確認對應於H1列(row)的透鏡單元之中通過光量最少的透鏡單元係鄰接光軸C的座標{H1、V1}之透鏡單元。從而，為了於最大遮光時(使到達第2透鏡陣列4b的光量為最小時)減少到達光閥2的光量，將座標{H1、V1}之透鏡單元以外的H1列之透鏡單元加以遮光較佳。

在此，參照第8圖，從第2透鏡陣列4b之周緣的單元射出的光係變成帶有大的射入角度而射入至光閥2。然而，由於光閥2之特性，故隨著射入至光閥2的光之射入角度越大則對比就越降低，故較佳為在射入角度小的部分形成開口部，藉此防止對比降低。從而，較佳為將開口部形成於射入角度最小的座標{H1、V1}。更且，由於相較於位於H1列的座標{H1、V2}及座標{H1、V3}其光量最小，故將開口部設於座標{H1、V1}較好。以上對於第2、3、4象限部分也是相同的。

表1為示有第9圖(a)至(c)、第10圖(a)至(c)、第11圖(a)至(c)之照度分布時到達光閥2的相對光量比的表。又，以第9圖(a)為100%。

由表1可以確認到達光閥2的相對光量比最小的是第11圖(b)。另外，於第11圖(b)之光閥2上的照度分布及第14圖之141無法於螢幕11上觀察到照度不均。亦即，當旋動機構9a之遮光體9T、9B被配置於比第1透鏡陣列4a之射出面更接近第2透鏡陣列4b之射入面側(第7圖之m至n位置)時，遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置係如第5圖所示地為比透鏡單元50之長邊方向的中心位置更遠離光軸C的方向時(三角形狀係以與透鏡單元50之x軸相接的邊為底邊，頂點位於與底邊相對向的邊之與y軸相接的位置成相反的位置)，其對比最佳且不會於螢幕11上觀察到照度不均。又，採用第7圖之m至p位置乃是因其表1之第10圖(b)的相對光量比為第2小之故。

另外，於前述內容中，雖以旋動機構9a之遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置為第2透鏡陣列4b的中心與邊緣(光軸C側與光軸C之反對側)時為例說明，但亦可如第17圖般將旋動機構9a之遮光體9T、9B的三角形狀頂點配置於第2透鏡陣列4b之透鏡單元的中心與邊緣之間(三角形狀係以與透鏡單元50之x軸相接的邊為底邊，且頂點位於比與底邊相對向的邊之中心更遠離光軸的方向)而仍可獲得同樣效果。

第19圖係表示於第3圖中當遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置為d31=d34、d32=d33、d31×2=d32，且將遮光體9T、9B配置於第7圖之m地點時的光閥2上之照度分布及為x軸的線180上的x方向之相對光量比的圖。又，照度分布係以256階度之灰階表示。由181可以確認在0至X之範圍內為60%以上的相對光量比。亦即，當將遮光體9T、9B配置於第7圖之m地點時，不會於螢幕11上產生照度不均且可獲得高對比的最佳遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置係於第3圖中為d31=d34、d32=d33、d31×2=d32。

從而，為了使到達光閥2的光量較小且不於螢幕11上產生照度不均，較好為將遮光體9T、9B配置於第7圖之m至n之間，且使遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置s(距離y軸之法線距離，參照第3圖)滿足於以下範圍內。

[數式1]

2×d30/3≦s≦d30

更且，當使遮光體9T、9B之配置位置為x(配置於m-n間，參照第7圖)，遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置為s(離y軸之法線距離，參照第3圖)時，相對於遮光體9T、9B之配置位置的最佳遮光體9T、9B之三角形狀的頂點位置s係可表示為下式：

[數式2]

s=d32=d33=(2＋(x-m)/(n-m))×d30/3

由以上可知，藉由使旋動機構9a之遮光體9T、9B為三角形狀，即不會於螢幕11上產生照度不均而可連續進行光量調整，且可獲得高對比。

另外，即使不選擇旋動機構9a之遮光體9T、9B之三角形狀的頂點，只要將旋動機構9a之遮光體9T、9B配置於比第1透鏡陣列4a之射出面更接近第2透鏡陣列4b的射入面側(第7圖之m至n)，即不會於螢幕11上產生照度不均，而可連續地進行光量調整，且可獲得高對比。

<第2實施形態>

第20圖為示有採用本發明第2實施形態之液晶光閥的投影型顯示裝置之照明光學系統1b之構成的圖。其構成與第1實施形態相同故為求方便而省略其說明。第21圖為示有旋動機構9a之遮光體9T、9B之開口部之一例的圖。旋動機構9a之遮光體9T、9B的前端部(開口部輪廓線)之形狀係設為不存有與第2透鏡陣列4b之透鏡單元的長邊(x軸)平行之前端部的形狀。

第22圖為示有於光閥2上易產生線上之色不均的位置配置旋動機構9a之遮光體9T、9B之前端部時的圖。由第8圖可知，第1透鏡陣列4a之射入面與光閥2為共軛關係。從而，當通過第2透鏡陣列4b的光量較少時(例如第22圖)，則於光閥2上有時會產生線上的色不均(參照第23圖)。亦即，若於第2透鏡陣列4b之第H2列的透鏡單元之y方向的曲率中心位置配置旋動機構9a之遮光體9T、9B之前端部，則隨著前端部與透鏡單元之長邊方向平行的部分越多則於光閥2上越容易產生線上之色不均。在此，第23圖係示有如第22圖所示地於第2透鏡陣列4b之第H2列透鏡單元之y方向的曲率中心位置配置旋動機構9a之遮光體9T、9B的前端部，於遮光體9T、9B之前端部係不形成凹狀部，且將當前端部與透鏡單元之長邊方向平行時於光閥2上所生的線上色不均之一例以256階度之灰階表示的圖。

藉由使旋動機構9a之遮光體9T、9B之前端部形成如第21圖般，即可使光閥2上難以產生線上之色不均。更且，藉著隨遠離光軸C而增加遮光區域，即可盡可能地將因光閥2之射入特性影響所致的對比降低減至最少。從而，如第24圖所示，隨著旋動機構9a之遮光體9T、9B之前端部遠離光軸C即避免增加通過光的形狀，藉此即可盡可能地不使光閥2上產生線上的色不均且將對比降低減至最少。

於第1實施形態中，當旋動機構9a之遮光體9T、9B之前端部為第5圖時，若將遮光體9T、9B之前端部配置於如第22圖所示之位置，則有可能將於螢幕11上觀察到線上之色不均，故以不使遮光體9T、9B之前端部配置於第2透鏡陣列4b之y方向曲率中心位置的方式進行控制較佳。

又，於第1實施形態中，當旋動機構9a之遮光體9T、9B之前端部為第5圖之情形，將有可能於螢幕11上觀察到線上的色不均。此時，藉由如第2實施形態所示地將旋動機構9a之遮光體9T、9B之前端部的形狀作為不存在有與第2透鏡陣列4b之透鏡單元之長邊平行的前端部的形狀，而不需如前段地控制遮光體9T、9B之前端部的位置而可增廣控制範圍。

1、1b．．．照明光學系統

2．．．光閥

3．．．光源系統

3a．．．光源

3b．．．反射鏡

4．．．積分器透鏡

4a．．．第1透鏡陣列

4b．．．第2透鏡陣列

5．．．偏光變換元件

5a．．．偏光分離膜

5b．．．反射膜

5c．．．λ/2相位差板

6．．．聚光透鏡

7．．．像場透鏡

8．．．偏光板

9．．．光量調整系統

9a．．．旋動機構

9b．．．訊號檢測部

9c．．．旋動控制部

9g．．．凹狀部(開口部)

9T、9B．．．遮光體

10．．．投影光學系統

11．．．螢幕

20、20b．．．投影型顯示裝置

30、50、60．．．透鏡單元

80．．．光之軌跡

81．．．成像區域

90a、91b、92c、100a、101b、102c、110a、111b、112c、170、180．．．線

120、121、122、130、131、132、140、141、142、171、181．．．相對光量比

150a、150b、151a、151b、151c、151d、152a、152b、152c、152d．．．區域

160．．．凹透鏡

c．．．光軸

第1圖係表示使用了本發明第1實施形態之液晶光閥的投影型顯示裝置之照明光學系統之構成的圖。

第2圖係表示本發明第1實施形態之偏光變換元件之構成的圖。

第3圖係示有本發明第1實施形態之投影型顯示裝置之旋動機構之一例的圖。

第4圖係示有第3圖之旋動機構的形狀中的旋動角度與相對光量比之關係的圖。

第5圖係示有本發明第1實施形態的投影型顯示裝置之旋動機構之一例的圖。

第6圖係示有本發明第1實施形態的投影型顯示裝置之旋動機構之一例的圖。

第7圖係示有本發明第1實施形態的投影型顯示裝置之遮光體之配置場所的圖。

第8圖係示有投影型顯示裝置之從光閥中心進行逆光線追蹤時之光的軌跡的圖。

第9圖(a)至(c)係示有將本發明第1實施形態之投影型顯示裝置之遮光體配置於1地點時之光閥上之照度分布的圖。

第10圖(a)至(c)係示有將本發明第1實施形態之投影型顯示裝置之遮光體配置於m地點時之光閥上之照度分布的圖。

第11圖(a)至(c)係示有將本發明第1實施形態之投影型顯示裝置之遮光體配置於n地點時之光閥上之照度分布的圖。

第12圖係示有將本發明第1實施形態之投影型顯示裝置之遮光體如第9圖所示時之光閥上的相對光量比的圖。

第13圖係示有將本發明第1實施形態之投影型顯示裝置之遮光體如第10圖所示時之光閥上的相對光量比的圖。

第14圖係示有將本發明第1實施形態之投影型顯示裝置之遮光體如第11圖所示時之光閥上的相對光量比的圖。

第15圖(a)至(c)係示有將第1透鏡陣列之射出面的照度分布及第2透鏡陣列之射入面的照度分布的圖。

第16圖係示有模擬將從光源射出的光以反射鏡反射之樣子的圖。

第17圖(a)及(b)係示有本發明第1實施形態之投影型顯示裝置之光閥上的照度分布及相對光量比的圖。

第18圖係示有通過投影型顯示裝置之第2透鏡陣列的各透鏡單元之光的光量的圖。

第19圖(a)及(b)係示有本發明第1實施形態之投影型顯示裝置之光閥上的照度分布及相對光量比的圖。

第20圖係示有使用了本發明第2實施形態之液晶光閥的投影型顯示裝置之照明光學系統之構成的圖。

第21圖係示有本發明第2實施形態之投影型顯示裝置之旋動機構之一例的圖。

第22圖係示有將旋動機構之遮光體的前端部配置於第1透鏡陣列附近時之情形的圖。

第23圖係示有旋動機構之遮光體於第21圖之情形時所生的線上之色不均之一例的圖。

第24圖係示有本發明第2實施形態之投影型顯示裝置之旋動機構之一例的圖。

4b．．．第2透鏡陣列

9g．．．凹狀部(開口部)

9T、9B．．．遮光體

50．．．透鏡單元

c．．．光軸

Claims (4)

1. 一種投影型顯示裝置，係包括有：光閥；光源，產生照射至前述光閥的光；積分器透鏡，配置於從前述光源至前述光閥的光路徑上，且具有用以將來自前述光源之照度分布予以均勻化的第1透鏡陣列和第2透鏡陣列；以及光量調整機構，位於前述光路徑上且配置於前述第1透鏡陣列與前述第2透鏡陣列之間，用以調整照射至前述光閥的光量；且前述光量調整機構係具有一對左右對開式旋動的遮光體，其於前端部之與前述第2透鏡陣列之接觸光軸之透鏡單元對應的區域形成有開口部，且與前述第2透鏡陣列之接觸光軸的一個透鏡單元對應的該開口部之區域為三角形狀；將前述第1透鏡陣列之射出面的位置作為k，將前述第2透鏡陣列之射入面的位置作為n，將前述第1透鏡陣列之射出面與前述第2透鏡陣列之射入面間的中間地點作為m，且以對於前述光軸方向正交的前述透鏡單元之長軸方向作為x軸，將對於前述光軸方向正交的前述透鏡單元之短軸方向作為y軸時，當前述遮光體位於前述m至前述n之間時，前述遮光體之開口部的前述三角形狀係以前述第 2透鏡陣列的前述透鏡單元之與x軸相接的邊為底邊，於較前述透鏡單元之與前述底邊相對向的邊之中央更遠離光軸的方向具有頂點。
2. 如申請專利範圍第1項之投影型顯示裝置，其中，將前述第2透鏡陣列之前述透鏡單元之長軸方向的長度作為d30，將前述遮光體之開口部的三角形狀之頂點與前述y軸間之法線距離作為s時，滿足2×d30/3≦s≦d30的關係。
3. 如申請專利範圍第1或2項之投影型顯示裝置，其中，前述開口部係包含與前述第2透鏡陣列之接觸光軸的透鏡單元以外之單元對應的區域；當將對於前述光軸方向正交的前述透鏡單元之長軸方向作為x軸，將對於前述光軸方向正交的前述透鏡單元之短軸方向作為y軸時，前述遮光體之開口部輪廓線係由不與前述x軸平行的形狀形成。
4. 如申請專利範圍第3項之投影型顯示裝置，其中，前述遮光體之開口部輪廓線具有三角形狀，且，前述開口部輪廓線係隨著從前述三角形狀之頂點越往遠離前述y軸的方向越使前述遮光體之前端部與前述x軸間的法線距離越小。