(57)【要約】【課題】照明を暗くした室内等で投射型映像表示装置を使用する場合に黒色の浮きによるコントラストの低下を抑制する。【解決手段】入射光を変調して出射する液晶表示素子部と、光源からの出射光を液晶表示素子部に入射させる照明光学系と、液晶表示素子部からの出射光をスクリーンに投射するための投射光学系とを有する投射型映像表示装置において、投射光学系から投射する映像光の輝度レベルが小さいほど、液晶表示素子部への入射光量を絞るように遮断する遮光板の開閉角度を９０度未満に設定したアイリスユニットを備えた光学ユニット及び投射型映像表示装置。【選択図】図５
2010008767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を投射する投射型映像表示装置であって、前記映像の映像信号に応じて入射光を変調して出射する映像表示素子部と、光源ユニットと、前記映像表示素子部からの出射光をスクリーンに投射するための投射光学系と、前記光源ユニットからの出射光を前記映像表示素子部に入射させる光学ユニットと、制御部とを具備する投射型映像表示装置の前記光学ユニットにおいて、
レフレンズと、第１のインテグレータと、前記第１のインテグレータよりも有効サイズが大きい第２のインテグレータと、偏光ビームスプリッタと、集光レンズと、アイリスユニットを備え、
前記アイリスユニットは、前記第１のインテグレータと前記第２のインテグレータとの間に配置され、それぞれ所定の位置を回転中心として回転する１組の遮光板と前記遮光板を回転する駆動部を有し、
前記制御部は、前記映像表示部が変調する前記映像信号の輝度レベルの少なさに応じて前記駆動部を制御して絞り量を大きくするために前記遮光板の回転角を変更することを特徴とする投射型映像表示装置の光学ユニット。
【請求項２】
請求項１記載の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記アイリスユニットは、前記映像信号の輝度レベルが所定の第１の値未満の場合に、前記絞り量を最大にすることを特徴とする投射型映像表示装置の光学ユニット。
【請求項３】
請求項１記載の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記アイリスユニットは、前記映像信号の輝度レベルが所定の第２の値以上の場合に、前記絞り量を最小にすることを特徴とする投射型映像表示装置の光学ユニット。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記アイリスユニットの前記遮光板の回転角度の最大角が９０度未満であることを特徴とする投射型映像表示装置の光学ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記アイリスユニットの前記遮光板の停止位置は、絞り量が最小の時に、前記光源ユニットから出射され、前記偏光ビームスプリッタに至る光軸と平行な線に対して所定の第１の角度以上であることを特徴とする投射型映像表示装置の光学ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記所定の第１の角度は５度であることを特徴とする投射型映像表示装置の光学ユニット。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記アイリスユニットの前記遮光板の停止位置は、絞り量が最大の時に、前記光源ユニットから出射され、前記偏光ビームスプリッタに至る光軸と垂直な線に対して所定の第２の角度以上であることを特徴とする投射型映像表示装置の光学ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記所定の第２の角度は５度であることを特徴とする投射型映像表示装置の光学ユニット。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記光学ユニットの前記レフレンズは、前記光源ユニットから出射される光を拡散することを特徴とする投射型映像表示装置の光学ユニット。
【請求項１０】
映像信号に応じて入射光を変調して出射する映像表示素子部と、
光源ユニットと、
前記光源ユニットからの出射光を前記映像表示素子部に入射させる光学ユニットと、
前記映像表示素子部からの出射光をスクリーンに投射するための投射光学系と、
制御部とを有する投射型映像表示装置において、
前記光学ユニットは、更に、
レフレンズと、第１のインテグレータと、前記第１のインテグレータよりも有効サイズが大きい第２のインテグレータと、偏光ビームスプリッタと、集光レンズと、アイリスユニットを備え、
前記アイリスユニットは、前記第１のインテグレータと前記第２のインテグレータとの間に配置され、それぞれ所定の位置を回転中心として回転する１組の遮光板と前記遮光板を回転する駆動部を有し、
前記制御部は、前記映像表示部が変調する前記映像信号の輝度レベルの少なさに応じて前記駆動部を制御し、前記遮光板の回転角を変更して絞り量を制御することを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の投射型映像表示装置において、前記制御部は、前記映像信号の輝度レベルが所定の第１の値未満の場合に、前記絞り量を最大にするように前記アイリスユニットを制御することを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の投射型映像表示装置において、前記制御部は、前記映像信号の輝度レベルが所定の第２の値以上の場合に、前記絞り量を最小にするように前記アイリスユニットを制御す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、液晶プロジェクタ装置等の投射型映像表示装置に関し、特に、照明系アイリスを用いた光学ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用のテレビ画面は大型が進み、大型化が進む中で更に、ホームシアターとしての用途も増えてきている。そして、投射型映像表示装置としての液晶プロジェクタもまた、家庭用の放送テレビ画像の表示機や映写機（ホームシアター）としての利用も普及してきた。
液晶プロジェクタ装置等の投射型映像表示装置では、光源からの出射光を液晶パネルを空間光変調素子として使用し変調してスクリーンに投射する。液晶プロジェクタ装置は、小型化及び軽量化が進んでいる。従って、小さなサイズの映像を大きなスクリーンに向けて投射するので、装置の特性を保つため、投射光量を大きくするようにするか、レンズのＦ値を小さくするようにするようにしている。しかし、暗い映像を表示する場合には、黒色の浮きが発生する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０７４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記黒色の浮きによって、画像のコントラストが低下する。このコントラストの低下は、周囲が明るい場合よりも暗い場合のほうが目立ってしまう。このため、家庭用として利用する場合に、室内の照明を落とした状態で映画等をホームシアター的に鑑賞する場合には、黒色の浮きによるコントラストの低下が画質の劣化と捉えられる。
特許文献１は、黒色の浮きを抑制するために、液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断する光シャッタを照明光学系と投射光学系のいずれか一方に配置し、液晶プロジェクタ装置の周囲の光量を検出する周囲光検出手段と周囲光検出手段で検出された光量の少なさに応じて光シャッタで光を遮断するようにしている。しかし、液晶プロジェクタ装置の周囲の光量に応じて光を遮断するものであって、投射する画像が明るい場合と暗い場合とで光量を変化させるものではない。
本発明は、上記のようなことに鑑み、照明を暗くした場所において、投影される映像自体の輝度が低い場合でも、黒色の浮きによるコントラストの低下が少ない液晶プロジェクタ装置等の投射型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明の投射型映像表示装置の光学ユニットは、映像を投射する投射型映像表示装置であって、前記映像の映像信号に応じて入射光を変調して出射する映像表示素子部と、光源ユニットと、前記映像表示素子部からの出射光をスクリーンに投射するための投射光学系と、前記光源ユニットからの出射光を前記映像表示素子部に入射させる光学ユニットと、制御部とを具備する投射型映像表示装置の前記光学ユニットにおいて、レフレンズと、第１のインテグレータと、前記第１のインテグレータよりも有効サイズが大きい第２のインテグレータと、偏光ビームスプリッタと、集光レンズと、アイリスユニットを備え、前記アイリスユニットは、前記第１のインテグレータと前記第２のインテグレータとの間に配置され、それぞれ所定の位置を回転中心として回転する１組の遮光板と前記遮光板を回転する駆動部を有し、前記制御部は、前記映像表示部が変調する前記映像信号の輝度レベルの少なさに応じて前記駆動部を制御して絞り量を大きくするために前記遮光板の回転角を変更するものである。
【０００６】
好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置の光学ユニットの前記アイリスユニットは、前記映像信号の輝度レベルが所定の第１の値未満の場合に、前記絞り量を最大にするものである。
また好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置の光学ユニットの前記アイリスユニットは、前記映像信号の輝度レベルが所定の第２の値以上の場合に、前記絞り量を最小にするものである。
また好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記アイリスユニットの前記遮光板の回転角度の最大角が９０度未満であるものである。
また好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記アイリスユニットの前記遮光板の停止位置は、絞り量が最小の時に、前記光源ユニットから出射され、前記偏光ビームスプリッタに至る光軸と平行な線に対して所定の第１の角度以上であるものである。
また好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記所定の第１の角度は５度であるものである。
また好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記アイリスユニットの前記遮光板の停止位置は、絞り量が最大の時に、前記光源ユニットから出射され、前記偏光ビームスプリッタに至る光軸と垂直な線に対して所定の第２の角度以上であるものである。
また好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記所定の第２の角度は５度であるものである。
また好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置の光学ユニットにおいて、前記光学ユニットの前記レフレンズは、前記光源ユニットから出射される光を拡散するものである。
【０００７】
更に本発明の投射型映像表示装置は、映像信号に応じて入射光を変調して出射する映像表示素子部と、光源ユニットと、前記光源ユニットからの出射光を前記映像表示素子部に入射させる光学ユニットと、前記映像表示素子部からの出射光をスクリーンに投射するための投射光学系と、制御部とを有する投射型映像表示装置において、前記光学ユニットは、更に、レフレンズと、第１のインテグレータと、前記第１のインテグレータよりも有効サイズが大きい第２のインテグレータと、偏光ビームスプリッタと、集光レンズと、アイリスユニットを備え、前記アイリスユニットは、前記第１のインテグレータと前記第２のインテグレータとの間に配置され、それぞれ所定の位置を回転中心として回転する１組の遮光板と前記遮光板を回転する駆動部を有し、前記制御部は、前記映像表示部が変調する前記映像信号の輝度レベルの少なさに応じて前記駆動部を制御し、前記遮光板の回転角を変更して絞り量を制御するものである。
また好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置において、前記制御部は、前記映像信号の輝度レベルが所定の第１の値未満の場合に、前記絞り量を最大にするように前記アイリスユニットを制御するものである。
また好ましくは、上記本発明の投射型映像表示装置において、前記制御部は、前記映像信号の輝度レベルが所定の第２の値以上の場合に、前記絞り量を最小にするように前記アイリスユニットを制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、暗い場所で液晶プロジェクタ装置等の投射型映像表示装置を使用する場合に、特に暗い画像を投射する時に、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ重複を避けるため、説明を省略する。
図１は、本発明に係る投射型映像表示装置の光学系の構成の一実施例を示す図である。１は光源、２はリフレクタ、３はレフレンズ、４は第１のインテグレータ、５０−１はアイリスユニットの左遮光板（遮蔽板）、５０−２はアイリスユニットの右遮光板（遮蔽板）、５は第２のインテグレータ、６は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、７は集光レンズ、８〜１０は反射ミラー、１１と１２は色分離手段であるダイクロイックミラー、１３と１４はコンデンサレンズ、１５は第１のリレーレンズ、１６は第２のリレーレンズ、１７は第３のリレーレンズ、１８〜２０は映像表示素子（液晶パネル）、２１は光合成プリズム、２２は投射レンズ、２３はスクリーンである。左遮光板５０−１と右遮光板５０−２はアイリスユニット５０の構成の一部である。
光源１は、例えば、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。リフレクタ２は、楕円形の反射面を有し、例えば、円形、若しくは多角形の出射開口部を有する。また、光源１とリフレクタ２は光源ユニットと総称することもある。
なお、偏光ビームスプリッタ６は、入射した光をその偏光成分により分離させるフィルタである（フィルタ面に対してＰ偏光成分を透過、Ｓ偏光成分を反射する）。なお、アイリスユニットの１組の遮光板である左遮光板５０−１と右遮光板５０−２は、光軸を挟んで対称形である。
【００１０】
図１において、光源１から出射される光は、リフレクタ２で反射されて光軸にほぼ平行な光としてレフレンズ３を介して第１のインテグレータ４に出射する。第１のインテグレータ４は、複数のレンズセルをマトリックス状に配設したもので、レフレンズ３から入射した光を複数の光に分割して、アイリスユニット１００を通過して、第２のインテグレータ５と偏光ビームスプリッタ６へ効率良く導く。偏光ビームスプリッタ６は、第２のインテグレータ４からの光を所定の偏光方向に揃える。
偏光された光は集光レンズ７において集光され、ダイクロイックミラー１１と１２にて、Ｒ光（赤色光）、Ｂ光（青色光）、及びＧ光（緑色光）に色分離される。
【００１１】
Ｒ光はダイクロイックミラー１１で反射し、さらに反射ミラー１０で反射して、コンデンサレンズ１３を通してＲ光用の液晶パネル１８に入射する。
またダイクロイックミラー１１で透過されたＢ光とＧ光の内、Ｂ光はダイクロイックミラー１２で反射し、コンデンサレンズ１４を通してＢ光用液晶パネル１９に入射する。
一方Ｇ光はダイクロイックミラー１２を透過し、反射ミラー８と９で反射し、またリレーレンズ１５、１６、１７を通過して、Ｇ光用の液晶パネル２０上に入射する。各色光が液晶パネルに入射するまでの光路長は、Ｇ光は他のＲ，Ｂ光よりも大きい構成としている。
【００１２】
上記の光学系（照明手段）により、第１のインテグレータ４の各レンズセルの投影像は、それぞれ集光レンズ７、コンデンサレンズ１３、１４、及びリレーレンズ１５〜１７それぞれにより液晶パネル上に重ね合わせられる。
即ち、第１のインテグレータ４と液晶パネル１８〜２０とは、互いに物体と像の関係（共役関係）になるように配置されている。
また、第２のインテグレータ５と集光レンズ７は、第１のインテグレータ４で複数に分割された光束を、均一性の高い照度分布にて各液晶パネル１８〜２０に照射させる。このように、第１のインテグレータ４から液晶パネル１８〜２０までの間の照明手段により、均一な照度分布を得ることができる。
【００１３】
ここでＧ光の光路について更に説明する。Ｇ光はダイクロイックミラー１２を透過し、反射ミラー８で反射され、液晶パネル２０と光学的に共役な位置に一度結像する。更に、第１のリレーレンズ１５、反射ミラー８、第２のリレーレンズ１６、反射ミラー９、第３のリレーレンズ１７の作用によって、Ｇ光用の液晶パネル２０上に再度結像される。
ここに、第１のリレーレンズ１５から第３のリレーレンズ１７までの間の光学系をリレーレンズ系と呼ぶ。このように、リレーレンズ系を設けることで、Ｇ光の光路長が他のＲ、Ｂ光の光路長より大きい場合でも、正常な位置に結像するよう補正することができる。
【００１４】
各液晶パネル１８〜２０では、図示しない映像信号に応じて光変調されて光学像が形成される。これらの液晶パネル１８〜２０を透過したＲ光、Ｂ光、Ｇ光は、光合成プリズム（光合成手段）２１によってカラー映像として合成される。その後、例えばズームレンズのような投射レンズ（投射光学系）２２を通過し、スクリーン２３に拡大投射される。
なお、図１では、煩雑さを避けるため、照明光学系の機能を説明するための主要な構成要素のみ図示して説明している。
【００１５】
次に、本発明のアイリスユニットについて、以下図面を用いて説明する。アイリスユニットは、第１のインテグレータと第２のインテグレータの間に置き、通過する光量を制御するため、機械的に遮光板の開閉角度を変化させて光路の幅を変化させる開閉方式を採用した。遮光板の開閉方式は、扉の開閉方式と同様に考えられ、例えば、図２〜図４に示すような方式が考えられる。図２の開閉方式は、通過する光の光軸に対して垂直に移動するスライド方式である。図３の開閉方式は、スライド方式に回転を加えたスライド・回転方式である。これら図２や図３の回転方式では、スライドの移動距離若しくは運動範囲が大きく、図４に示すような観音方式が、装置のセットサイズを一番小さくできる。
なお、図２〜図４において、４Ｓ、４Ｔ、及び４Ｋは第１のインテグレータ、５Ｓ、５Ｔ、及び５Ｋは第２のインテグレータ、６Ｓ、６Ｔ、及び６Ｋは偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）である。また、下方には、図示しない光源から出射した光が上方に向い、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６Ｓ、６Ｔ、又は６Ｋを通って、集光レンズ７に至る。
【実施例１】
【００１６】
本発明の一実施形態を図５によって説明する。図５は本発明の投射型映像表示装置の一実施例のアイリスユニットの構成を説明するための図である。５０はアイリスユニット、５０−１はアイリスユニット５０の左遮光板の回転中心、５０−２はアイリスユニット５０の右遮光板の回転中心、５１−１はアイリス全開時の左遮光板の位置、５１−２はアイリス全開時の右遮光板の位置、５２−１はアイリス全閉時の左遮光板の位置、５２−２はアイリス全閉時の右遮光板の位置である。
図５においては、下方の図示しない光源ユニットから出射した光が上方に向い、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６を通って、集光レンズ７に至る。
なお、光源ユニットは、放電ランプ等の光源１と、光源１から出射される光（非偏光）を一定方向に指向させるリフレクタ２とで構成されている（図１参照）。
【００１７】
光源ユニットから出射された光は、レフレンズ３に出射する。レフレンズ３は、入射した光を光軸方向に平行な光より外側に開くような方向に偏光し、第１のインテグレータ４に出射する。第１のインテグレータ４は、入射された光を複数の光に分割し、光軸から外側に更に拡散して、アイリスユニット５０を通って、第２のインテグレータ５に出射する。第１のインテグレータ４の拡散角度は、例えば、１０°〜３２°の範囲のいずれかの角度である。
第２のインテグレータ５は、入射された複数の光をそれぞれ、光軸の内側に収束するように偏光して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６に出射する。
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６は、入射した光をその偏光成分により分離させるフィルタであり（フィルタ面に対してＰ偏光成分を透過、Ｓ偏光成分を反射する）、所定の偏光方向に揃えて集光レンズ７へ出射する。
アイリスユニット５０は、投射型映像表示装置が投射する映像の輝度値に応じて、光源ユニットから出射した光が第１のインテグレータ４から第２のインテグレータ５に向かって通過する際に、左遮光板と右遮光板の開閉によって通過する光量を制御する。
【００１８】
アイリスユニット５０の絞り量が最小の時には、第１のインテグレータ４を通る光が全て第２のインテグレータ５に入射するのが一番効率が良い。また、アイリスユニット５０の絞り量が最大の時には、遮光板が一番閉じている時の位置とし、全開の時の位置で絞り量が最小となるように設定する。
そこで、本発明の実施例１では、図５に示すように、第１のインテグレータ４の有効サイズｄ１より第２のインテグレータの有効サイズｄ２を大きくしている。
インテグレータの有効サイズの定義は、レンズ部のサイズである。これによって、遮光板６０−１と６０−２が全開（絞り量最小）時の位置でも、θｏ（回転中心５０−１を中点とする左遮光板６０−１の全開時の位置と光軸との角度、及び、回転中心５０−２を中点とする光軸の角度と左遮光板６０−２の全開時の位置との角度）は、０度ではない（平行ではない）。また、遮光板６０−１と６０−２の絞り量が最大の時でも、θｃ（回転中心５０−１を中点とする左遮光板６０−１と光軸に垂直な線との角度、及び、回転中心５０−２を中点とする光軸に垂直な線と、左遮光板６０−２と、の角度）は、０度ではない。更に、遮光板６０−１及び６０−２の開閉角の最大の値θは、９０度未満（例えば、６０度）であり、かつ、アイリスユニットの絞り量が最大の時でも、遮光板６０−１と６０−２は、光軸と垂直な面に対して、所定の角度θｃ（θｃ＞０度、例えば、θｃが５度、１０度、３０度、等）であり、アイリスユニットの絞り量が最小の時でも、遮光板６０−１と６０−２は、光軸に対して、所定の角度θｏ（θｏ＞０度、例えば、５度、１０度、３０度、等）である。
このように、遮光板の開閉の回転角が９０度未満（例えば、６０度）であるので、従来、アイリスユニットの絞り量が最大の時の角度と、絞り量が最小の時の角度の差が９０度であった場合より、回転角度（回転範囲）が小さいため、開閉速度の速いアイリスユニットが実現できる。また、回転範囲が小さいため、アイリスユニットも小さくなり（例えば、第１のインテグレータと第２のインテグレータ間の距離を狭くできるので）、装置のセットサイズの小型化が実現できる。また、第１のインテグレータと第２のインテグレータ間の距離を狭くできるので、光源１の出力の減衰量が小さくなる、即ち、最大光量が増大する。
【００１９】
図６は、本発明のアイリスユニットの一実施例の外観斜視図である。５０−１はアイリスユニット５０の左遮光板の回転中心、５０−２はアイリスユニット５０の右遮光板の回転中心、６０−１は左遮光板、６０−２は右遮光板である。また、図６のＡ−Ａ′線を通る水平面が、図５で示す図の平面である。ただし、図５では、左右の遮光板が開の時と閉の時と、両方が図示されているのに対し、図６では、左右の遮光板の回転位置が、光軸と垂直な状態で描いている。
更に、５３はモータ部であり、５４−２はモータ部５３の回転に伴い矢印方向に回転するギアである。また、５４−１は、ギア５４−２と噛み合い、ギア５４−２の回転に伴って回転するギア、５５は筐体部である。“Ｏ”方向の矢印が絞り量を減少させる場合の遮光板の回転方向、“Ｃ”方向の矢印が絞り量を増大させる場合の遮光板の回転方向である。実装される部品は、筐体部５５に取り付けられ、筐体部５５は更に、本発明の投射型映像表示装置の構成の一部として組付けられる。
光源ユニット（光源１及びリフレクタ２）から出射され、レフレンズ３を通過した光は、矢印の方から点線の方向に入射し、アイリスユニット５０の左右の遮光板６０−１と６０−２の開口部を通過して、光量を調整され、第２のインテグレータ５に入射する。モータ部５３は、アイリスユニット５０を制御する制御部（後述）からの信号によって左右の遮光板６０−１と６０−２を開閉するために回転し、ギア５４−２と５４−２に回転力を伝達して、ギア５４−２と５４−１の回転角を変更する。ギア５４−２と５４−１の回転角によって、左右の遮光板６０−１、６０−２の開閉角が変更されることによって、アイリスユニット５０を通過する光量が調整される。
【００２０】
図７は、上記実施例１で説明したアイリスユニット５０が、本発明の投射型映像表示装置に組み込まれる状態を説明するための図である。図７（ａ）は、本発明の投射型映像表示装置の一部である光学系部分を示す斜視図である。４は第１のインテグレータ、５は第２のインテグレータ、５０はアイリスユニット、８２は光学ユニット、２２は投射レンズである。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の破線円部分を拡大した図である。
図７においては、図６のアイリスユニット５０の姿勢から、上下と前後が逆になって、第１のインテグレータ４と第２のインテグレータの間に組み込まれている。
【００２１】
図８は、本発明に係る投射型映像表示装置の一実施例の概略構成を示すブロック図である。８０は投射型映像表示装置、２３はスクリーン、８１は光源ユニット、８２は光学ユニット、８２１は光学ユニット８２の照明光学系、８２２は光学ユニット８２の映像表示素子部（液晶パネル部）、２２は光学ユニット８２の投射レンズ、８４３は表示駆動回路、８４４は制御部、８４５はユーザが装置を操作した場合のＭＭＩ（ Man Machine Interface ）である操作部、８４６は光源電源回路、８４７はファン電源回路、８１２は光源ユニット８１の内部冷却用のファン、８１３は光源ユニット８１の外郭表面冷却用のファン、８１４はダクト、８１５は風量調整用のシャッタである。
【００２２】
照明光学系８２１は、例えば、図５のレフレンズ３、第１のインテグレータ４、アイリスユニット５０、第２のインテグレータ５、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６、及び、集光レンズ７から構成される。
図８の投射型映像表示装置８０において、光源ユニット８１から出射された光Ｌは、光学ユニット８２に入射する。照明光学系８２１は、光源ユニット８１からの光Ｌの光量分布を均一化して映像表示素子部８２２に照射する。映像表示素子部８２２は、表示駆動回路８４３で駆動され、光Ｌを映像信号に応じた光学像（図示せず）で変調した表示光を形成する。形成された表示光は、投射レンズ２２の出射開口部から、外部のスクリーン若しくは壁面等の被照射面２３に投影される。
なお、図８では、光源ユニット８１から出射する光Ｌ等の矢印は説明上模式的に描いているだけであり、それぞれの配置、角度、大きさ、光の方向等は正確なものではない。また、映像表示素子部８２は、実際には、図１で説明した３つの色毎の光学系については省略した。
【００２３】
図８において、投射型映像表示装置は、ＲＯＭ（ Read Only Memory ）などに格納されたプログラムに従って動作するＣＰＵ（ Central Processing Unit ）などで構成された制御部８４４で制御される。制御部８４４は、操作部８４５からのユーザのボタン操作により操作されたボタンに対応して、所定の処理を行う。例えば、光源電源回路８４６を介して光源ユニット８１の光源の点灯や消灯を行い、光源の点灯（オン）や消灯（オフ）に合わせて、ファン電源回路８４７を介して光源ユニット８１の内部冷却用のファン８１２、光源ユニット８１の外郭表面冷却用のファン８１３、ダクト４１４、風量調整用のシャッタ８１５などの運転又は停止を行う。また、表示駆動回路８４３を制御して画像表示を行う。
また、表示駆動回路８４３は、映像表示素子部８２２が形成する表示光の輝度を検出し、検出した輝度値によって照明光学系８２１のアイリスユニット５０の開閉角度を制御する。例えば、形成する表示光の元になる映像信号の１フレーム毎の輝度値を検出し、輝度値が所定の値Ｐ以上の場合には、遮光板６０−１、６０−２を全開（絞り量最小、即ち、通過光量最大）状態とし、輝度値が所定の値Ｑ以下の場合には遮光板６０−１、６０−２を全閉（絞り量最大、即ち、通過光量最小）状態とし、輝度値が、所定の値Ｐと所定の値Ｑの間にある場合には、段階的に遮光板の開閉角度を変化させるようにしている。
【００２４】
なお、輝度値の検出は、例えば、周知のＡＧＣ（ Auto Gain Control ）機能を使っても良い。また例えば、画像処理機能で各画素毎の平均値と算出しても良く、所定の領域について各画素毎の平均値と算出しても良い。
また、その他、周知のシーン変化点を検出し、シーン変化点が検出された場合に、輝度値を検出し、検出した輝度値に対応した光量になるようにアイリスを制御しても良い。
また、１フレーム毎にアイリスを制御しても良いが、複数フレーム毎にアイリスを制御しても良い。
更に、上記実施例では、表示駆動回路８４３が映像表示素子部８２２が形成する表示光の輝度を検出し、検出した輝度値によって照明光学系８２１のアイリスユニット５０の開閉角度を制御していた。しかし、制御部８４４が、映像信号の輝度値の情報を表示駆動回路８４３から受け取ることによって、直接照明光学系８２１のアイリスユニット５０の開閉角度を制御しても良い。
また更に、制御部８４４は、表示駆動回路８４３、光源電源回路８４６、若しくは、ファン電源回路８４７の少なくともいずれか１つ含む構成であって、それらの機能も併せ持っていても良い。
【００２５】
この結果、投射される表示光の輝度が大きい場合には、光源ユニットから出射される光をそのまま若しくは所定量で投射され、投射される表示光の輝度が小さくなるにつれて、光源ユニットから出射される光を絞るようにするため、表示光若しくは映像信号の輝度に応じて投射光の光量を変更することが可能となり、黒色の浮きを抑制でき、画像のコントラストが低下しない投射型映像表示装置が実現できる。
【実施例２】
【００２６】
本発明の別の実施形態を図９によって説明する。図９は本発明の投射型映像表示装置の一実施例のアイリスユニットの構成を説明するための図である。５０′はアイリスユニット、５０−１′はアイリスユニット５０′の左遮光板の回転中心、５０−２′はアイリスユニット５０′の右遮光板の回転中心、５１−１′はアイリス全開時の左遮光板の位置、５１−２′はアイリス全開時の右遮光板の位置、５２−１′はアイリス全閉時の左遮光板の位置、５２−２′はアイリス全閉時の右遮光板の位置、３′はレフレンズ、４′は第１のインテグレータ、５′は第２インテグレータ、θ′は遮光板の最大開閉角度、θｃ′は回転中心５０−１′若しくは５０−２′を中心として絞り量が最大状態の時の遮光板と光軸と垂直な線との角度、θｏ′は回転中心５０−１′若しくは５０−２′を中心として絞り量が最小状態の時の遮光板と光軸との角度、ｄ１′は第１のインテグレータ４′の有効サイズ、ｄ２′は第２のインテグレータ５′の有効サイズである。
図９においても図５と同様に、下方の図示しない光源ユニットから出射した光が上方に向い、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６を通って、集光レンズ７に至る。
なお、光源ユニットは、放電ランプ等の光源１と、光源１から出射される光（非偏光）を一定方向に指向させるリフレクタ２とで構成されている（図１参照）。
【００２７】
図９が図５の実施例と異なる点は、レフレンズ３よりレフレンズ３′の倍率を下げ、レフレンズ３′を通った光が、第１のインテグレータ４′にほぼ平行に入射するようにしたものである。図５の実施例に比べ、第１のインテグレータと第２のインテグレータ間の距離が大きくなるが、機械的精度等の製造誤差が大きくても、図５に比べて光学的なずれに影響しなくなるので、製造コストが低減できる。
【００２８】
次に、図１０によって、本発明の投射型映像表示装置のアイリスユニットの遮光板の開閉角度と、第１のインテグレータと第２のインテグレータ間の距離の関係について説明する。図１０は、本発明の投射型映像表示装置のアイリスユニットにおいて、光源から偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）までの光路を、遮光板の全開時の角度等をパラメータとして、計算した結果を示す図である。
図１０（ａ）は、発散角度θｄが０度の時の計算結果で、レフレンズの曲率半径Ｒは４８ｍｍ、第１のインテグレータと第２のインテグレータ間の距離は３５ｍｍ、遮光板の角度（光軸と遮光板の全開時の位置との角度）θｏは０度、可変角度は８０度である。また図１０（ｂ）は、発散角度が１０度の時の計算結果で、レフレンズの曲率半径Ｒは３５ｍｍ、第１のインテグレータと第２のインテグレータ間の距離は３０ｍｍ、遮光板の角度（光軸と遮光板の全開時の位置との角度）θｏは１０度、可変角度は７０度である。更に図１０（ｃ）は、発散角度が３２度の時の計算結果で、レフレンズの曲率半径Ｒは１２ｍｍ、第１のインテグレータと第２のインテグレータ間の距離は２５ｍｍ、遮光板の角度（光軸と遮光板の全開時の位置との角度）θｏは３０度、可変角度は５０度である。
【００２９】
図１０に示すように、本発明は、第１のインテグレータの有効サイズｄ１を第２のインテグレータの有効サイズｄ２より小さくすることで、アイリスユニットの開閉角度を小さくしている。この結果、開閉速度が早いアイリスユニットを実現した。
また更に、レフレンズ以降の光を発散気味にすることによって、第１のインテグレータと第２のインテグレータ間の距離を縮めている。この結果、照度を増すことが可能となった。即ち、第１のインテグレータと第２のインテグレータ間の距離を遮光板の先端位置まで縮めることで、設計上は照度を増すことができるがインテグレータの偏芯が大きくなり、インテグレータを製造できないという問題を克服することができた。
以上の実施例に拠れば、開閉速度の速いアイリスユニットと、明るい照明系が実現でき、高コントラストな投射型映像表示装置が可能となった。
【００３０】
なお、本発明を適用する投射型映像表示装置は、３板透過型、単板透過型、３板反射型、単板反射型のいずれであっても良い。
【００３１】
また、本発明は、以上の例に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成をとりうることは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の投射型映像表示装置の光学系構成の一実施例を示す図。
【図２】アイリスユニットの開閉方式の一例を示す図。
【図３】アイリスユニットの開閉方式の一例を示す図。
【図４】アイリスユニットの開閉方式の一例を示す図。
【図５】本発明の投射型映像表示装置の一実施例のアイリスユニットの構成を説明するための図。
【図６】本発明のアイリスユニットの一実施例を説明するための図。
【図７】本発明のアイリスユニットの組み込み状態を説明するための図。
【図８】本発明の投射型映像表示装置の一実施例の構成を示す図。
【図９】本発明の投射型映像表示装置の一実施例のアイリスユニットの構成を説明するための図。
【図１０】本発明の投射型映像表示装置の一実施例のアイリスユニットについて、光源から偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）までの光路を、遮光板の全開時の角度等をパラメータとして、計算した結果を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１：光源、  ２：リフレクタ、  ３、３′：レフレンズ、  ４、４′、４Ｓ、４Ｔ、４Ｋ：第１のインテグレータ、  ５、５′、５Ｓ、５Ｔ、５Ｋ：第２のインテグレータ、  ６、６Ｓ、６Ｔ、６Ｋ：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、  ７：集光レンズ、  ８〜１０：反射ミラー、  １１、１２：ダイクロイックミラー、  １３、１４：コンデンサレンズ、  １５：第１のリレーレンズ、  １６：第２のリレーレンズ、  １７：第３のリレーレンズ、  １８〜２０：映像表示素子（液晶パネル）、  ２１：光合成プリズム、  ２２：投射レンズ、  ２３：スクリーン、  ５０、５０′：アイリスユニット、  ５０−１、５０−１′、５０−２、５０−２′：回転中心、  ５１−１、５１−１′：絞り量が最大時の左遮光板の位置、  ５１−２、５１−２′：絞り量が最大時の右遮光板の位置、  ５２−１、５２−１′：絞り量が最小時の左遮光板の位置、  ５２−２、５２−２′：絞り量が最小時の右遮光板の位置、  ５３：モータ部、  ５４−１、５４−２：ギア、  ５５：筐体部、  ６０−１：左遮光板、  ６０−２：右遮光板、  ８０：投射型映像表示装置、８１：光源ユニット、  ８２：光学ユニット、  １００：アイリスユニット、  １００−１、１００−２：遮光板、  ８１２：内部冷却用のファン、  ８１３：外郭表面冷却用のファン、  ８１４：ダクト、  ８１５：シャッタ、  ８２１：照明光学系、  ８２２：映像表示素子部（液晶パネル部）、  ８４３：表示駆動回路、  ８４４：制御部、  ８４５：操作部、  ８４６：光源電源回路、  ８４７：ファン電源回路。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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