(57)【要約】【課題】輝度ムラを発生させることなく、液晶表示素子に照射される光量を低減させ、光学部品の長寿命化を図った投射型映像表示装置を提供する。【解決手段】光源が出射する光を光強度変調する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の出射側に配置された出射側偏光板と、前記出射側偏光板を透過した光を投射する投射レンズと、マトリクス状に配設された複数のレンズセルを有する第１レンズアレイと、第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイのレンズセルが出射する複数の光束を前記液晶表示素子に重畳する集光レンズを有する投射型映像表示装置において、前記第１レンズアレイ、第２レンズアレイのどちらか一方、あるいは両方を移動させて、第１レンズアレイと第２レンズアレイの間隔を変化させ、該液晶表示素子に照射される光量を従来以上に低減することにより、出射側偏光板での光吸収量を低減させ、光学部品の長寿命化を図る。【選択図】  図１
2010152192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源が出射する光を光強度変調する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の出射側に配置された出射側偏光板と、
前記出射側偏光板を透過した光を投射する投射レンズと、
マトリクス状に配設された複数のレンズセルを有する第１レンズアレイと、第２レンズアレイと、
前記第２レンズアレイが出射する光束を前記液晶表示素子に重畳する集光レンズと
を有する投射型映像表示装置において、
前記第１レンズアレイと第２レンズアレイのどちらか一方、あるいは両方を移動させて、第１レンズアレイと第２レンズアレイとの間隔を変化させる
ことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投射型映像表示装置において、
前記光源の駆動電圧を下げることにより、光源から出射する光量を下げたモードを設ける
ことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の投射型映像表示装置において、
前記第１レンズアレイと第２レンズアレイの間に透明平板を移動可能に配置する
ことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の投射型映像表示装置において、
前記光源の駆動電圧を下げることにより、光源から出射する光量を下げたモードを設ける
ことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の投射型映像表示装置において、
前記第１レンズアレイと第２レンズアレイの間に可変密閉構造体を配置し、該可変密閉構造体内に透明液体を流し込む
ことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の投射型映像表示装置において、
前記光源の駆動電圧を下げることにより、光源から出射する光量を下げたモードを設ける
ことを特徴とする投射型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子により映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像をスクリーンなどに投射する投射型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光をレンズやミラーなどを用いて液晶表示素子に照射し、該液晶表示素子にて変調されて形成された映像（光学像）を投射レンズによってスクリーンなどに拡大投射する投射型映像表示装置（液晶プロジェクタ）が知られている。この種の投射型映像表示装置に対して以下の技術が公開されている。
【０００３】
特許文献１に記載されている投射型映像表示装置においては、光源から射出される光の光軸上に所定間隔をあけて順次配置された２つのレンズアレイの間に光軸に対して同心円状に開閉する可変開口絞りを配置し、該可変開口絞りの開口率を制御する（絞る）ことにより、液晶表示素子に照射される光量を変化させている。
【０００４】
特許文献２に記載されている投射型映像表示装置においては、光源の駆動電力を制御することにより、液晶表示素子に照射される光量を変化させている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４７７９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２５０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に投射型映像表示装置で用いられる液晶表示素子においては、入射する光はある一方向にそろえられた直線偏光（ｐ偏光あるいはｓ偏光）であり、液晶表示素子に印加される映像信号に応じて各画素を形成するセル毎にその偏光方向を変えている（これを光強度変調という）。その回転させた光を液晶表示素子の出射側に配置した偏光板（出射側偏光板）にて吸収させることで、階調を表現している。したがって、映画などの暗いシーンが多いコンテンツを表示する場合は、出射側偏光板にて吸収される光が多くなり温度が上昇してしまう。出射側偏光板は高温下で長時間使用すると劣化してしまうという問題がある。
【０００７】
上記特許文献１，２に記載の投射型映像表示装置は、液晶表示素子に照射される光量を変化、低減させていることから、液晶表示素子を透過する光量、および出射側偏光板にて吸収される光量が減り、結果的に出射側偏光板の劣化を抑制することができる。しかし、上記特許文献１，２の記載の投射型表示装置には以下の課題がある。
【０００８】
特許文献１では、投射型映像表示装置の第１レンズアレイと第２レンズアレイの間に光軸に対して同心円状に開閉する可変開口絞りを配置し、可変開口絞りの開口率を制御することで液晶表示素子に照射される光量を制御している。
【０００９】
しかしながら、可変開口絞りの開口率を大きく下げる（絞る、光量低減を行う）と、各レンズアレイ部において光が透過するレンズセル数が減少し、液晶表示素子上に重畳されるレンズセルの２次光源像の数が減少してしまうため、投射画面に輝度ムラが発生してしまう。各レンズアレイのレンズセル数が７０セル程度の場合、液晶表示素子に照射される光量を約４０％低減させると、投射画面の輝度ムラが目立ってしまうことがわかった。これは、絞りの形状をレンズセル形状に合わせた場合であり、上記特許文献のように絞り形状が同心円状の場合は、絞り形状とレンズセル形状が一致しないため、部分的に遮光されるレンズセルが存在してしまう。このため、液晶表示素子上の照射光量の低減量が４０％以下の場合でも投射画面の輝度ムラが目立ってしまう。
【００１０】
また、レンズアレイ（絞りが全開口時、すなわち全体）のレンズセル数が少ないほど、投射画面の輝度ムラを目立てずに低減できる液晶表示素子上の照射光量は小さくなる。
【００１１】
特許文献２では、投射型映像表示装置においては、光源の駆動電力を制御することにより、液晶表示素子に照射される光量を制御しているが、光源が安定して発光されるためには、低減できる電力値に限界がある。投射型映像表示装置で一般的に使用されている超高圧水銀ランプの場合、駆動電力を約７０％以下にすると安定して発光しない。すなわち液晶表示素子に照射される光量は約３０％しか低減できない。
【００１２】
出射側偏光板の劣化を抑えるためには光量低減量が多いほど有利であり、上記光量低減量にとどまらず更なる光量低減が望まれる。
【００１３】
本発明の目的は投射画面に輝度ムラを発生させることなく、液晶表示素子に照射される光量を低減させ、光学部品（特に出射側偏光板）の長寿命化を図った投射型映像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する為に、本発明の投射型映像表示装置は、光源と、前記光源が出射する光を光強度変調する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の出射側に配置された出射側偏光板と、前記出射側偏光板を透過した光を投射する投射レンズと、マトリクス状に配設された複数のレンズセルを有する第１レンズアレイと、前記第１レンズアレイの各レンズセルに共役なレンズセルを有する第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイのレンズセルが出射する複数の光束を前記液晶表示素子に重畳する集光レンズを有する投射型映像表示装置において、前記第１レンズアレイ、第２レンズアレイのどちらか一方、あるいは両方を移動させて、第１レンズアレイと第２レンズアレイの間隔を変化させ、液晶表示素子に照射する光の照度分布を不均一にさせることなく、該液晶表示素子に照射される光量を従来以上に低減することにより、出射側偏光板での光吸収量を低減させ、光学部品（特に出射側偏光板）の長寿命化を図る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では投射型映像表示装置の第１レンズアレイ、第２レンズアレイのどちらか一方、あるいは両方を移動させて、第１レンズアレイと第２レンズアレイの間隔を変化させ、映像表示素子に照射する光量を低減させているため、使用するレンズセル数が減少することがなく、部分的に遮光されるレンズセルも存在しない。したがって、液晶表示素子に照射する光の照度分布を不均一にさせることなく液晶表示素子に照射される光量を低減することができる。
【００１６】
以上により、投射画面の輝度ムラを発生させることなく、光学部品（特に出射側偏光板）の長寿命化を図った投射型映像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一な部分には同一符号を付して、一度説明したものについては、その説明を省略する。
【実施例１】
【００１８】
第１の実施例を説明する為に、図１から図３を用いて説明する。
【００１９】
図１は第１の実施例を示す投射型映像表示装置の構成図である。
【００２０】
図１で、１は光源、２は反射鏡、６は第１レンズアレイ、７は第２レンズアレイ、８は偏光変換素子、９は集光レンズ、１０はコンデンサレンズ、１１は液晶表示素子、２０１は第１ダイクロイックミラー、２０２は第２ダイクロイックミラー、２０３は全反射ミラー、２０４と２０５は全反射ミラー、２０６は第１リレーレンズ、２０７は第２リレーレンズ、２０８は第３リレーレンズ、２０９は入射側偏光板、２１０は出射側偏光板、２１１はダイクロイックプリズム、２１２は投射レンズ、２１４は液晶表示素子を駆動する駆動回路である。
【００２１】
また、記号Ｒは赤光路、Ｇは緑光路、Ｂは青光路の要素を示すものとする。
【００２２】
図１において、光源１は超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプである。光源１を出射した光は反射鏡２で反射され、第１レンズアレイ６に入射する。第１レンズアレイ６に入射した光をマトリクス状に配設された複数のレンズセルの光に分割して、効率よく第２レンズアレイ７と偏光変換素子８を通過するように導く。この時、偏光変換素子８で第２レンズアレイ７から入射する光は所定の偏光に揃えられる。偏光変換素子８の出射光は集光レンズ９を透過後、光軸に対して４５度傾斜して配置された第１ダイクロイックミラー２０１によってＲ(赤色)光は反射され、Ｇ(緑色)光、Ｂ(青色)光は透過する。Ｒ光は全反射ミラー２０３を反射した後、コンデンサレンズ１０Ｒによって略平行光とされ、入射側偏光板２０９Ｒによって不要偏光が吸収された上で、液晶表示素子１１Ｒに入射し、重畳結像する。入射光は液晶表示素子１１Ｒで光強度変調され、出射側偏光板２１０Ｒを経て、ダイクロイックプリズム２１１に入射する。
【００２３】
一方、第１ダイクロイックミラー２０１を透過したＢ光とＧ光は、第２ダイクロイックミラー２０２に入射する。この第２ダイクロイックミラー２０２によりＧ光は反射し、入射側偏光板２０９Ｇを通過した上で、液晶表示素子１１Ｇに入射し重畳結像する。そして、液晶表示素子１０Ｇでは光強度変調されて、液晶表示素子１１Ｇの光の出射側に設けられた出射側偏光板２１０Ｇを通過し、ダイクロイックプリズム２１１に入射する。
【００２４】
また、第２ダイクロイックミラー２０２を透過したＢ光は、第１リレーレンズ２０６を透過し、Ｂ光用全反射ミラー２０４によりその光路を９０°折り曲げられて第２リレーレンズ２０７を透過後、Ｂ光用全反射ミラー２０５によりその光路を９０°折り曲げられて、液晶表示素子前に設けられている第３リレーレンズ２０８により平行光とされる。その後入射側偏光板２０９Ｂを通過し、透過型の液晶表示素子１１Ｂに入射し、重畳結像する。そして、液晶表示素子１１Ｂでは光強度変調されて、液晶表示素子１１Ｂを透過した後、液晶表示素子１１Ｂの光の出射側に設けられた出射側偏光板２１０Ｂを通過し、ダイクロイックプリズム２１１に入射する。
【００２５】
液晶表示素子１１（１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ）では、駆動回路２１４より印加される映像信号（図示せず）に応じて、液晶表示素子１１（１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ）の各画素を形成するセル毎にその偏光方向が変わり、最終的に出射側偏光板２１０（２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂ）の偏光方向と一致する方向になった光は出射側偏光板２１０（２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂ）を通過し出射され、その偏光方向と直交方向になった光は出射側偏光板２１０（２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂ）で吸収される。このようにして、外部より入力する映像信号に応じて光の濃淡に変える光強度変調が行われて、光学像である画像が形成される。ダイクロイックプリズム２１１では、Ｒ光，Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過させて色合成し、投射手段２１２に出射する。そして、投射手段２１２はダイクロイックプリズム２１１で色合成された画像をスクリーン（図示せず）に拡大して投射する。
【００２６】
本発明の投射型映像表示装置においては、高輝度モードと低輝度モードを設けている。
【００２７】
高輝度モードは特に明るい投射映像が必要とされる場合に用いられ、通常はこの高輝度モードで使用される。低輝度モードは、映画などの暗いシーンが多いコンテンツなどを表示する場合に使用するモードであり、高輝度モードに対して液晶表示素子に照射される光量を所定量低減したモードである。
【００２８】
低輝度モードの場合、第１レンズアレイ６を方向１００Ａに移動させ、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間隔を小さくする。第１レンズアレイ６は、図示しないモータやギヤなどを用いて、電動で移動させている。また、高輝度モードと低輝度モードは使用者（ユーザー）が選択するようになっている。
【００２９】
図２は各輝度モード時の液晶表示素子１１上に重畳結像される矩形光束１１１の説明図である。図２（ａ）（ｂ）は高輝度モード時、図２（ｃ）（ｄ）は低輝度モード時を示す。
【００３０】
図２（ａ）（ｃ）はＲ光路の光学系の要部構成略図であり、第１レンズアレイ６から液晶表示素子１１Ｒまでを抜き出したものである。第１ダイクロイックミラー２０１や全反射ミラー２０３は光路の方向を変えているだけなので、ここでは省略している。図２（ｂ）（ｄ）は液晶表示素子１１Ｒに重畳結像される矩形光束１１１を示している。
【００３１】
最初に図２（ａ）（ｂ）を用いて、高輝度モード時について説明する。図２（ａ）のように、図示しない光源１からの光は、第１レンズアレイ６に入射し、第１レンズアレイ６の１つのレンズセル６ａに入射した光束は、図のように第２レンズアレイ７のレンズセル６ａと共役である７ａと集光レンズ９により、液晶表示素子１１Ｒに結像される。このとき、コンデンサレンズ１０Ｒにより略平行光とされる。他のレンズセルも同様に液晶表示素子１１Ｒに重畳して結像される。このように各レンズセルに入射した光を重畳させることで、液晶表示素子１１Ｒの面内均一に光が照射される（インテグレータ作用という）。図２（ｂ）は、このとき液晶表示素子１１Ｒに重畳して結像された光束（矩形光束１１１）を液晶表示素子１１Ｒの正面側から見た図である。図２（ｂ）に示すように、液晶表示素子１１Ｒに対して矩形光束１１１が少し大きい。ここで、液晶表示素子１１Ｒは、表示部である映像を形成するセル部分だけが図示されており、実際は、この外周に図示しない保持部が配置されている。すなわち、矩形光束１１１は液晶表示素子１１Ｒより少し大きいが、液晶表示素子１１Ｒ以外の周囲に照射される光束は保持部により遮光され、液晶表示素子１１Ｒより出射側には出射されることはない。
【００３２】
次に図２（ｃ）（ｄ）を用いて低輝度モード時について説明する。図２（ｃ）の低輝度モード時の第１レンズアレイ６は、高輝度モード時（図２（ａ））に対して方向１００Ａに移動した状態であり、第１アレイレンズ６と第２アレイレンズ７の間隔が小さくなっている。このとき、第１アレイレンズ６のレンズセル６ａに入射した光束は、物体（第１レンズアレイ６）から写像レンズ（第２レンズアレイ７と集光レンズ９）までの距離が小さくなったため、液晶表示素子１１Ｒ上に結像される光束１１１’は図２（ｃ）のように広がる。第１レンズアレイ６の他のレンズセルにおいても同様に液晶表示素子１１Ｒに広がった状態で重畳して結像される。
【００３３】
図２（ｄ）は、このとき液晶表示素子１１Ｒに重畳して結像された光束（矩形光束１１１’）を液晶表示素子１１Ｒの正面側から見た図である。図２（ｄ）に示すように、液晶表示素子１１Ｒに対して矩形光束１１１’はかなり大きくなっている。第１レンズアレイ６の各レンズセルに入射した光が、すべて重畳されて矩形光束１１１’となるので、図２（ｄ）に示す低輝度モード時の矩形光束１１１’全体の光量と、図２（ｂ）に示す高輝度モード時の矩形光束１１１全体の光量は同じとなる。
【００３４】
すなわち、低輝度モード時は液晶表示素子１１Ｒ以外の部分（図示しない保持部）に照射される光束が多くなり、液晶表示素子１１Ｒ部分に照射される光束は減少することになる。よって、低輝度モード時は、液晶表示素子１１Ｒに照射される光量が減少することになる。また、高輝度モード時と同様に、液晶表示素子１１Ｒ以外の部分（図示しない保持部）に照射される光は遮光され、液晶表示素子１１Ｒより出射側には出射されることはない。
【００３５】
ここでは、代表としてＲ光路の液晶表示素子１１Ｒの説明をしたが、Ｇ光路の液晶表示素子１１ＧとＢ光路の液晶表示素子１１Ｂにおいても、低輝度モード時には、液晶表示素子１１Ｒと同様に液晶表示素子１１Ｇ、１１Ｂ部に照射される光量は減少する。
【００３６】
また、液晶表示素子１１部に照射される光量が減少するということは、液晶表示素子１１を透過する光量も減少することになる。すなわち、出射側偏光板２１０に照射される光量も減少し、同時に出射側偏光板２１０で吸収される光も減少するため、吸収による温度上昇も減少する。
【００３７】
図３は第１レンズアレイ６の移動量と液晶表示素子部に照射される光量の変化を示す図である。図３において、横軸は第１レンズアレイ６の移動量であり、縦軸は液晶表示素子１１部に照射される光量の減少量（比）である。図に示すように、第１レンズアレイ６を移動するにしたがって、液晶表示素子１１部に照射される光量は減少していく。例えば、第１レンズアレイ６を１２ｍｍ移動させると、液晶表示素子１１部に照射される光量を約４0％減少させることができ、第１レンズアレイ６を１８ｍｍ移動させると、液晶表示素子１１部に照射される光量を約５０％減少させることができる。
【００３８】
また、上記は第１レンズアレイ６を移動させて第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間隔を小さくしているが、第２レンズアレイ７を移動させても同等の効果を得ることができる。また、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の両方を動かしても同等の効果を得ることができる。
【００３９】
また、本実施例では、液晶表示素子１１に照射する矩形光束１１１の面積を大きくすることにより、光量低減を行っているため、特許文献１のように使用する第１レンズアレイ６のレンズセルの数が変化しないため、インテグレータ作用を妨げることがなく、低輝度モード時に投射画面の輝度ムラが発生することはない。
【００４０】
以上の構成により、低輝度モード時に輝度ムラを悪化させることなく光量低減し、かつ光量低減量に優れた投射型映像表示装置を提供することができる。
【００４１】
加えて、低輝度モード時は、出射側偏光板２１０の吸収量が減るため、高輝度モード時と比べて温度が低下する。よって、低輝度モード時は出射側偏光板２１０の冷却手段（例えば冷却ファン）の出力を低減することが可能となり、静音性能を高めることができるという効果もある。
【００４２】
さらに低輝度モード時は、液晶表示素子１１や出射側偏光板２１０に照射される光量も減少するため、光量による光劣化を軽減でき、これらの構成光学部品の長寿命化を図ることができる。
【００４３】
また、低輝度モード時に、光源の駆動電力を一緒に下げると更に大きな効果が得られることはいうまでもない。
【実施例２】
【００４４】
次に第２の実施例について説明する。図４は第２の実施例のＲ光路の光学系の要部構成略図である。第１レンズアレイ６から液晶表示素子１１Ｒまでを抜き出したものである。前記実施例１の図２と同様に、第１ダイクロイックミラー２０１や全反射ミラー２０３は光路の方向を変えているだけなので、ここでは省略している。
【００４５】
図４に示すように、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間に透明平板６７０Ａと透明平板６７０Ｂを配置する。これらの透明平板６７０Ａ、６７０Ｂは、それぞれ、回動中心６７０ａ、６７０ｂを中心にして回動可能に配置されている。透明平板６７０Ａ、６７０Ｂは、透過率の高い硝材を用い、表面には、反射防止膜を蒸着したものを用いている。
【００４６】
次に、透明平板６７０Ａ，６７０Ｂの動作について説明する。高輝度モード時は、図４に示すように、透明平板６７０Ａ、６７０Ｂは、開いた状態であり、低輝度モード時は、透明平板６７０Ａ、６７０Ｂはそれぞれ方向３００Ａ、３００Ｂの方向に回動し、閉じた状態となる。
【００４７】
図５は、透明平板の第２の配置方法を示す光学系の要部構成略図である。上記では透明平板６７０Ａ、６７０Ｂを回動中心６７０ａ、６７０ｂを中心に回動させて、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間に透明平板６７０Ａ、６７０Ｂを配置していたが、図５のように、透明平板６７０Ｃを低輝度モード時に、方向３００Ｃに移動させて配置してもよい。
【００４８】
次に、透明平板６７０作用について説明する。図６は、第１レンズアレイ６から第２レンズアレイ７部への光線図である。
【００４９】
図６（ａ）は、高輝度モード時の光線図、図６（ｂ）は低輝度モード時の第１レンズアレイ６をσだけ移動させた場合の光線図（実施例１）、図６（ｃ）は低輝度モード時の透明平板６７０（屈折率Ｎ、板厚ｄ）を挿入した場合の光線図である（実施例２）。から
図６（ａ）では第１レンズアレイ６から発せられた光は第２レンズアレイ７のレンズ面で結像している。図６（ｂ）では、第１レンズアレイ６が第２レンズアレイ７にσだけ近づいたことにより、物体（第１レンズアレイ６）から発せられる光の結像点が図６（ａ）の場合よりσだけ第２レンズアレイ７の後方（図中左側）に移動したこととなる。
【００５０】
また、図６（ｃ）では、第１レンズアレイ６から発せられる光が第２レンズアレイ７に到達する前に透明平板６７０内で板厚dの分だけ屈折されるため、図６（ａ）の場合より板厚ｄの屈折作用分（σ）だけ第２レンズアレイ７の後方（図中左側）に移動したこととなる。すなわち、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間隔を小さくすること（図６（ｂ））と、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間に透明平板６７０を配置すること（図６（ｃ））による作用（結像点の移動）は同等である
。したがって、上記実施例１と同様に、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間に透明平板６７０を配置すると、物体（第１レンズアレイ６）から写像レンズ（第２レンズアレイ７と集光レンズ９）までの距離が小さくなることと同等であり、液晶表示素子１１上に結像される光束は広がり、液晶表示素子１１上の光密度が低下するため、以上により液晶表示素子１１に照射する光量を低減することができる。
【００５１】
上記第１レンズアレイ６を移動させた距離σと、透明平板の屈折率Ｎ、板厚ｄの間には、
σ＝ｄ（１−１／Ｎ）    …（式１）
の関係が成り立つ。例えば、屈折率Ｎ＝１．５１、板厚ｄ＝３５[ｍｍ]の透明平板６７０を第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間に配置した場合は、第１レンズアレイ６をσ＝１２[ｍｍ]移動させたことと同等であり、よってそのときの液晶表示素子１１に照射される光量は約４０％低減されることになる。
【００５２】
上記より、透明平板６７０の硝材の種類（屈折率）と厚みは寸法条件に合えば特に問わないが、屈折率が大きく板厚が厚いものを用いるほど、液晶表示素子１１に重畳結像する矩形光束の形状を大きく広げることができ、より多く液晶表示素子に照射する光量を低減することができる。
【００５３】
ここでは、代表としてＲ光路の液晶表示素子１１Ｒの説明をしたが、Ｇ光路の液晶表示素子１１ＧとＢ光路の液晶表示素子１１Ｂにおいても、低輝度モード時には、液晶表示素子１１Ｒと同様に液晶表示素子１１Ｇ、１１Ｂ部に照射される光量は減少する。
【００５４】
本実施例では、実施例１の投射型映像表示装置と同様に、液晶表示素子１１に照射する矩形光束を大きくすることにより、光量低減を行っているため、使用する第１レンズアレイ６、第２レンズアレイ７のレンズセル数が変化しないためインテグレータ作用を妨げることがなく、低輝度モード時に投射画面の輝度ムラが発生することはない。
【００５５】
以上の構成により、低輝度モード時に輝度ムラを悪化させることなく光量低減し、かつ液晶表示素子面に照射する光量を低減できる投射型映像表示装置を提供することができる。
【００５６】
また、実施例１の投射型映像表示装置と同様に低輝度モード時は、出射側偏光板２１０の吸収量が減るため、高輝度モード時と比べて温度が低下する。よって、低輝度モード時は出射側偏光板２１０の冷却手段（例えば冷却ファン）の出力を低減することが可能となり、静音性能を高めることができるという効果もある。
【００５７】
更に、さらに低輝度モード時は液晶表示素子１１や出射側偏光板２１０に照射される光量も減少するため、光量による光劣化を軽減でき、これらの構成光学部品の長寿命化を図ることができる。また、低輝度モード時に光源の駆動電力を一緒に下げると更に大きな効果が得られるころは言うまでもない。
【実施例３】
【００５８】
次に第３の実施例について説明する。図７は第３の実施例のＲ光路の光学系の要部構成略図である。図７は第１レンズアレイ６から液晶表示素子１１Ｒまでを抜き出したものである。図７（ａ）は高輝度モード時、図７（ｂ）は低輝度モード時の状態を閉める。また、前記実施例１の図２と同様に、第１ダイクロイックミラー２０１や全反射ミラー２０３は光路の方向を変えているだけなので、ここでは省略している。
【００５９】
図７に示すように、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイの間に可変密閉構造体７００を配置している。可変密閉構造体７００は、外ケース７０３、前カバーガラス７０４、後カバーガラス７０５からなる。前カバーガラス７０４と後カバーガラス７０５は、透過率の高い透明平板である。また、後カバーガラス７０５には、配管７０２が接続されており、配管７０２の他方には液体タンク７０６が接続されている。これらの部材で囲まれた空間は外気と遮断された密閉状態となっている。前カバーガラス７０４は、光軸に平行（方向４００A）に移動可能になっており、移動途中、移動後も密閉状態は保たれるようになっている。
【００６０】
また、後カバーガラス７０５と液体タンク７０６の間の配管７０２中にポンプ７０１が配置されている。液体タンク７０６内には透明液体６７が入っており、該透明液体６７をポンプ７０１により配管７０２を介して、可変密閉構造体７００に流れ込む。該可変密閉構造体７００の中に流れ込む透明液体６７により密閉構造を保ちつつ、前カバーガラス７０４が方向４００Ａに移動するようになっている。
【００６１】
次に、動作について説明する。高輝度モード時は、図７（ａ）に示すように、透明液体６７は可変密閉構造体７００内にはなく、前カバーガラス７０４と後カバーガラス７０５は密着した状態である。このとき、前カバーガラス７０４と後カバーガラス７０５の板厚と屈折作用分を考慮し、第１レンズアレイ６から発せられた光が第２レンズアレイ７のレンズ面で結像するように第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間隔を設定している。
【００６２】
低輝度モード時は、ポンプ７０１が作動し、可変密閉構造体７００に透明液体６７が流れ込み、前カバーガラス７０４は透明液体６７に押される形で方向４００Ａに向かって移動し、図７（ｂ）の状態となる。
【００６３】
透明液体６７は、所定の屈折率をもつため、透明液体６７を第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間に配置するということは透明平板を挿入することと同じである。すなわち、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間隔を小さくすることと、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間に透明液体６７を配置することによる作用は同等である。
【００６４】
したがって、上記実施例２と同様に、第１レンズアレイ６と第２レンズアレイ７の間に透明液体６７を配置すると、物体（第１レンズアレイ６）から写像レンズ（第２レンズアレイ７と集光レンズ９）までの距離が小さくなることと同等であり、液晶表示素子１１上に結像される光束は広がり、液晶表示素子１１上の光密度が低下するため、以上により液晶表示素子１１に照射する光量を低減することができる。
【００６５】
透明液体６７としては、例えばＧＥ５５（グリセリンとエチレングリコールの混合液体、屈折率Ｎ＝１．４８）などであり、透明液体６７の液体厚をｄ＝３７［ｍｍ］とした場合、式１より、第１レンズアレイ６をσ＝１２[ｍｍ]移動させたことと同等であり、よってそのときの液晶表示素子１１に照射される光量は約４０％低減されることになる。
【００６６】
ここでは、代表としてＲ光路の液晶表示素子１１Ｒの説明をしたが、Ｇ光路の液晶表示素子１１ＧとＢ光路の液晶表示素子１１Ｂにおいても、低輝度モード時には、液晶表示素子１１Ｒと同様に液晶表示素子１１Ｇ、１１Ｂ部に照射される光量は減少する。
【００６７】
本実施例では、実施例１、２の投射型映像表示装置と同様に、液晶表示素子１１に照射する矩形光束を大きくすることにより、光量低減を行っているため、使用する第１レンズアレイ６、第２レンズアレイ７のレンズセル数が変化しないためインテグレータ作用を妨げることがなく、低輝度モード時に投射画面の輝度ムラが発生することはない。
【００６８】
以上の構成により、低輝度モード時に輝度ムラを悪化させることなく光量低減し、かつ液晶表示素子面に照射する光量を低減できる投射型映像表示装置を提供することができる。
【００６９】
また、実施例１の投射型映像表示装置と同様に低輝度モード時は、出射側偏光板２１０の吸収量が減るため、高輝度モード時と比べて温度が低下する。よって、低輝度モード時は出射側偏光板２１０の冷却手段（例えば冷却ファン）の出力を低減することが可能となり、静音性能を高めることができるという効果もある。
【００７０】
更に、さらに低輝度モード時は液晶表示素子１１や出射側偏光板２１０に照射される光量も減少するため、光量による光劣化を軽減でき、これらの構成光学部品の長寿命化を図ることができる。また、低輝度モード時に光源の駆動電力を一緒に下げると更に大きな効果が得られるころは言うまでもない。
【００７１】
上述のように本発明の実施例は投射画面の輝度ムラを悪化させることなく光量低減し、かつ光量低減量に優れた投射型映像表示装置を提供するものである。また、静音性、光学部品の長寿命化にも効果があものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１の実施例を示す投射型映像表示装置の構成図
【図２】各輝度モード時の液晶表示素子１１上に重畳結像される矩形光束１１１の説明図
【図３】第１レンズアレイ６の移動量と液晶表示素子部に照射される光量の変化を示す図
【図４】第２の実施例のＲ光路の光学系の要部構成略図
【図５】透明平板の第２の配置方法を示す光学系の要部構成略図
【図６】第１レンズアレイ６から第２レンズアレイ７部への光線図
【図７】第３の実施例のＲ光路の光学系の要部構成略図
【符号の説明】
【００７３】
１：光源、２：反射鏡、６：第１レンズアレイ、７：第２レンズアレイ、８：偏光変換素子、９：集光レンズ、１０：コンデンサレンズ、１１：液晶表示素子、２０１：第１ダイクロイックミラー、２０２：第２ダイクロイックミラー、２０３：全反射ミラー、２０４：全反射ミラー、２０５：全反射ミラー、２０６：第１リレーレンズ、２０７：第２リレーレンズ、２０８：第３リレーレンズ、２０９：入射側偏光板、２１０：出射側偏光板、２１１：ダイクロイックプリズム、２１２：投射レンズ、２１４：液晶表示素子を駆動する駆動回路、１１１：矩形光束、６７０：透明平板、７００：可変密閉構造体、７０１：ポンプ、７０２：配管、７０３：外ケース、７０４：前カバーケース、７０５：後カバーケース、７０６：液体タンク、６７：透明液体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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