(57)【要約】【課題】  照明光を走査するための遮光部材を少ない制限のもとで挿入することができ、騒音が少なく、高コントラストの表示が可能なプロジェクタを提供すること。【解決手段】  液晶表示パネル３１の画像領域には、走査電極のライン単位でストライプ状の第１の透過パターン像ＰＡ１を形成することができ、第１の透過パターン像ＰＡ１の明暗パターンを入れ替えた第２の透過パターン像ＰＡ２を形成することもできる。各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの画像領域上には、反転された第１の透過パターン像ＰＡ１や、反転された第２の透過パターン像ＰＡ２が投影される。このような透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２を各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに表示されるフレームに対応して適当なタイミングで交互に繰り返して投影することで、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの間欠的照明が可能なり、動画ボケを防止する効果が得られる。【選択図】  図２
2006349713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を射出する光源装置と、
前記光源装置からの光源光を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、当該第１レンズアレイによって分割された部分光束を照明領域に結像させて重畳させる第２レンズアレイ及び重畳光学素子とを有する均一化光学系と、
前記重畳光学素子による部分光束の重畳位置に配置されるとともに、前記均一化光学系から射出される照明光を空間的に遮断する遮光型光変調手段と、
前記遮光型光変調手段の後段に配置されるリレー光学系と、
前記リレー光学系を介して、前記遮光型光変調手段に対して略共役な位置に配置されるとともに、照明光を画像情報に応じて変調する光変調部と、
前記光変調部によって変調された変調光を像光として投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。
【請求項２】
前記遮光型光変調手段は、走査電極のライン若しくは画素単位で間欠的遮光を行うことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記均一化光学系は、前記部分光束の偏光方向を所定方向に揃える偏光変換素子をさらに含み、前記光変調部は、液晶表示パネルを有することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記遮光型光変調手段は、液晶表示パネル若しくはティルトミラーデバイスを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記遮光型光変調手段は、照明光の光路上に退避可能に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記均一化光学系の後段において、照明光軸に対して傾斜して配置される少なくとも１つの色分離用ダイクロイックミラーを有し、前記均一化光学系から射出された照明光から複数の色光を分離して、当該複数の色光を各色の光路にそれぞれ導くとともに、当該各色の光路のうち少なくとも１つに配置されるリレーレンズを前記リレー光学系として含み、当該各色の前記遮光型光変調手段から前記光変調部への倍率を同一にする色分離光学系をさらに備え、
前記光変調部は、前記各色の光路上にそれぞれ配置されて前記遮光型光変調手段の透過像が一致した状態でそれぞれ入射するとともに、当該透過像に対応する前記複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調する各色の光変調装置を含み、
前記各色の光変調装置からの各色の像光を合成して前記投射光学系に射出する色合成光学系をさらに備えること
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記色分離光学系は、前記リレー光学系として等光路リレー光学系又はダブルリレー光学系を組み込むことによって、前記各色の前記遮光型光変調手段から前記光変調部への倍率を同一にしていることを特徴とする請求項６記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルその他の光変調装置を用いて映像を投射するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的プロジェクタにおいては、光変調装置として用いる液晶表示パネルがホールド型の表示装置であるため、インパルス型の表示装置であるＣＲＴの場合とは異なり、いわゆる尾引き現象のために滑らかな動画表示が得られないという傾向がある。
【０００３】
このため、第１の従来型プロジェクタでは、液晶表示パネルの光源側に光シャッタを配置し、かかる光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにして、尾引き現象（所謂動画ボケ）を緩和して、良質な動画表示が得られるようにしている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、第２の従来型プロジェクタでは、液晶表示パネルの光源側に照明光を走査するための回転プリズムを配置し、かかる回転プリズムにより照明光を画像形成領域で走査させるようにしている（特許文献２参照）。
【０００５】
第３の従来型プロジェクタでは、液晶表示パネル自身において、走査線電極の１ライン毎に黒を表示させるとともに、先の画像と次の画像との間で黒のラインを切り替えるインターレース表示を行っている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−１４８７１２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３９０２０号公報
【特許文献３】特開２００２−１３２２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第１の従来型プロジェクタにおいては、液晶表示パネルの直前に光シャツタが配置されるので、光シャツタの形状の自由度が制限され、液晶表示パネルに振動等の悪影響を与える可能性も増大する。
【０００７】
また、第２の従来型プロジェクタにおいても、回転プリズムを回転させるモータが不可欠であり、モータ自身の音やモータとの共振による振動音が耳ざわりな騒音となる可能性がある。さらに、このようなプロジェクタでは、回転プリズムの角度と短冊状の照明光の移動速度とが非線形的であるので、画面内で照度ムラが生じてしまい、尾引き現象改善の効果に画面内で差が生じる。
【０００８】
また、第３の従来型プロジェクタにおいては、液晶表示パネルの表示ラインの両側に隣接するラインに黒が表示されるので、輝度ピークが小さくなってコントラストが下がる傾向がある。
【０００９】
そこで、本発明は、照明光を間欠照射するための遮光手段を少ない制限のもとで挿入することができ、騒音が少なく、高コントラストの表示が可能なプロジェクタ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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）光源光を射出する光源装置と、（ｂ）光源装置からの光源光を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、当該第１レンズアレイによって分割された部分光束を照明領域に結像させて重畳させる第２レンズアレイ及び重畳光学素子とを有する均一化光学系と、（ｃ）重畳光学素子による部分光束の重畳位置に配置されるとともに、均一化光学系から射出される照明光を空間的に遮断する遮光型光変調手段と、（ｄ）遮光型光変調手段の後段に配置されるリレー光学系と、（ｅ）リレー光学系を介して、遮光型光変調手段に対して略共役な位置に配置されるとともに、照明光を画像情報に応じて変調する光変調部と、（ｆ）光変調部によって変調された変調光を像光として投射する投射光学系とを備える。
【００１１】
上記プロジェクタでは、遮光型光変調手段が重畳光学素子による部分光束の重畳位置に配置されており、均一化光学系を経た光源光によって均一に照明される。また、本プロジェクタでは、光変調部が、リレー光学系を介して、遮光型光変調手段に対して略共役な位置に配置されるので、光変調部と遮光型光変調手段との干渉を避けつつ、遮光型光変調手段の透過パターン像を光変調部に正確に投射することができる。よって、組み込みやすく振動を発生させない遮光型光変調手段に形成された透過パターン像を利用して正確な間欠的照明が可能になり、動画ボケを緩和した高コントラストの画像を投射することができる。
【００１２】
また、本発明の具体的態様又は観点によれば、遮光型光変調手段が、走査電極のライン若しくは画素単位で間欠的遮光を行う。この場合、ラインや画素単位で遮光部が形成された高精細な透過パターン像によって、フリッカの少ない画像を投射することができる。
【００１３】
また、本発明の別の態様によれば、均一化光学系が、部分光束の偏光方向を所定方向に揃える偏光変換素子をさらに含み、光変調部が、液晶表示パネルを有する。この場合、光変調部に設けた液晶表示パネルを偏光によって効率良く照明することができる。
【００１４】
また、本発明の別の態様によれば、遮光型光変調手段が、液晶表示パネル若しくはティルトミラーデバイスを含む。この場合、照明光の空間的分布を高精細に変調することが容易である。
【００１５】
また、本発明の別の態様によれば、遮光型光変調手段が、照明光の光路上に退避可能に配置されている。この場合、遮光型光変調手段を光路上から退避させることにより、光変調部をより高い照度で照明することができ、明るさを優先するモードでのプロジェクションが可能なる。
【００１６】
また、本発明の別の態様によれば、色分離光学系と、色合成光学系とをさらに備える。そして、色分離光学系は、均一化光学系の後段において、照明光軸に対して傾斜して配置される少なくとも１つの色分離用ダイクロイックミラーを有し、均一化光学系から射出された照明光から複数の色光を分離して、当該複数の色光を各色の光路にそれぞれ導くとともに、当該各色の光路のうち少なくとも１つに配置されるリレーレンズをリレー光学系として含み、当該各色の前記遮光型光変調手段から前記光変調部への倍率を同一にする。そして、光変調部は、各色の光路上にそれぞれ配置されて遮光型光変調手段の透過像が一致した状態でそれぞれ入射するとともに、当該透過像に対応する複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調する各色の光変調装置を含む。また、色合成光学系は、各色の光変調装置からの各色の像光を合成して投射光学系に射出する。この場合、単一の遮光型光変調手段に形成された透過像によって、各光変調装置に対して間欠的な照明を一括して行うことができ、簡単な照明系による効率的な照明が可能なる。これにより、簡易かつ高精度でカラー画像を投射することが可能になる。
【００１７】
また、本発明の別の態様によれば、色分離光学系が、リレー光学系として等光路リレー光学系又はダブルリレー光学系を組み込むことによって、各色の前記遮光型光変調手段から前記光変調部への倍率を同一にしている。ここで、等光路リレー光学系とは、各色の光路において共通又は等価なリレーレンズ等を用いることにより、各色の光路の長さを実質的に等価にして、各色の照明光の投射倍率を等しくするものを意味する。また、ダブルリレー光学系とは、特定色の光路が他の色の光路より長い場合に、特定色の光路に２度の結像を行わせるレンズを介在させることによって、光変調装置において、特定色の照明光の投射像の反転を回避しつつ、当該特定色の投射倍率を他の色の投射倍率と等しくするものを意味する。この場合、遮光型光変調手段に形成された透過パターン像を各色の光変調装置に簡易に一致させて投射することができ、動画ボケの少ない高品位のカラー画像を投射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係るプロジェクタを図面に基づいて説明する。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ１の光学系を概念的に説明する図である。このプロジェクタ１は、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成し、スクリーン上に拡大投射する光学機器であり、光源ランプユニット１０、均一化光学系２０、遮光装置３０、色分離光学系４０、光学装置５０、及び投射光学系６０を備えて構成され、光源ランプユニット１０、各種光学系２０，３０，４０，５０等を構成する各光学素子は、所定のシステム光軸ＩＸが設定された光学部品用筐体（不図示）内に位置決め調整されて収納されている。
なお、プロジェクタ１は複数のファン（不図示）を備え、これらのファンによって、光源ランプユニット１０、光学系２０，３０，４０，５０等を対象とする冷却機構が構成されている。
【００２０】
光源ランプユニット１０は、光源光を集めて射出し、光学系２０，３０，４０等を介して光学装置５０を照明するための光源装置であり、発光管である光源ランプ１１と、楕円リフレクタである主反射鏡１２と、球面状リフレクタである副反射鏡１４と、平行化凹レンズ１５とを備えている。なお、主反射鏡１２は、放物面リフレクタとすることもでき、この場合、平行化凹レンズ１５が不要となる。
この光源ランプユニット１０において、光源ランプ１１から周囲に放射された光束は、主反射鏡１２及び副反射鏡１４によって集められ、平行化凹レンズ１５によって平行化され、均一化光学系２０側に射出される。
【００２１】
均一化光学系２０は、主に対象とする照明領域の面内照度を均一化するためのものであり、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、ＰＢＳアレイ２３、コンデンサレンズ２４、及びフィールドレンズ２６を備えている。この均一化光学系２０は、光源ランプユニット１０から射出された光束を複数の部分光束に分割し、当該複数の光束を後述する遮光装置３０の位置に設けた遮光像形成領域に重畳するように入射させる。
【００２２】
第１レンズアレイ２１は、光源ランプ１１から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、システム光軸ＩＸと直交する面内にマトリックス状に配列される複数の小レンズを備えて構成され、各小レンズの輪郭形状は、後述する遮光装置３０の液晶表示パネル３１の遮光像形成領域や、光学装置５０を構成する液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
【００２３】
第２レンズアレイ２２は、前述した第１レンズアレイ２１により分割された複数の部分光束を照明領域に結像させる光学素子であり、第１レンズアレイ２１と同様にシステム光軸ＩＸに直交する面内にマトリックス状に配列される複数の小レンズを備えている。
【００２４】
ＰＢＳアレイ２３は、第１レンズアレイ２１により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
このＰＢＳアレイ２３は、詳細な図示を省略するが、システム光軸ＩＸに対して傾斜配置される偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。前者の偏光分離膜は、各部分光束に含まれるＰ偏光光束及びＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、後者の反射ミラーによって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわちシステム光軸ＩＸに沿った方向に射出される。射出された両偏光光束のいずれかは、ＰＢＳアレイ２３の光束射出面にストライプ状に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このようなＰＢＳアレイ２３を用いることにより、光源ランプ１１から射出される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置５０で利用する光源光の利用率を向上させることができる。
【００２５】
コンデンサレンズ２４は、第１レンズアレイ２１、第２レンズアレイ２２、及びＰＢＳアレイ２３を経た複数の部分光束を集光して遮光装置３０の照明領域上に重畳させる重畳光学素子である。
このコンデンサレンズ２４から射出された光束は、均一化された状態で次段の遮光装置３０に設けた遮光像形成領域に重畳して入射する。
【００２６】
フィールドレンズ２６は、コンデンサレンズ２４によって遮光装置３０の遮光像形成領域に重畳して入射する各部分光束を、各部分光束の主光線に対して平行な光束に変換し、遮光装置３０へ入射する光束の入射角の角度分布幅を狭め、遮光装置３０（液晶表示パネル３１）の変調精度を向上させる機能を有している。
【００２７】
遮光装置３０は、入射した光束を遮光情報に応じて変調して透過パターン像を形成する遮光型光変調手段であり、液晶表示パネル３１を備えて構成される。液晶表示パネル３１の入射側には、入射側偏光板３２が配置され、液晶表示パネル３１の射出側には、射出側偏光板３３が配置されている。ここで、液晶表示パネル３１と、これを挟む一対の偏光板３２，３３とは、照明光を２次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。このうち、入射側偏光板３２及び射出側偏光板３３のいずれも省略することができる。
なお、各色の液晶ライトバルブにおいて、液晶表示パネル３１と射出側偏光板３３との間には、詳細な説明を省略するが、ＷＶ（wide view）フィルムを配置することもできる。
【００２８】
液晶表示パネル３１は、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられたＯＮ・ＯＦＦ信号に従って、それぞれの画素に入射した偏光光束の偏光方向を変調する。具体的には、例えばノーマリＯＮ（ノーマリ白）型の液晶表示パネル３１の特定画素に対する印加電圧がＯＮ状態となった場合、入射側偏光板３２を経た照明光の偏光方向が９０°回転して射出側偏光板３３で吸収される黒表示となる。また、液晶表示パネル３１の特定画素に電圧が印加されないでＯＦＦとなっているとき、入射側偏光板３２を経た照明光の偏光方向がそのまま射出側偏光板３３を通過して白表示となる。この液晶表示パネル３１の変調を行う遮光像形成領域は、矩形状であり、その対角寸法は、例えば０．７インチである。
この液晶表示パネル３１は、均一化光学系２０に設けた第１レンズアレイ２１と略共役な位置であってコンデンサレンズ２４の略焦点位置に配置されており、第１レンズアレイ２１を構成する各小レンズの輪郭に対応する輪郭を有する矩形の遮光像形成領域が均一に照明される。つまり、第１レンズアレイ２１で分割された部分光束が液晶表示パネル３１の位置で重畳されるようになっており、この位置（すなわち遮光像形成領域）では、照明光の均一化が達成される。
【００２９】
液晶表示パネル３１に入射した照明光は、走査電極のライン（以下走査線）若しくは画素単位で交互に変調される。つまり、偏光板３２，３３との協働によって、例えばストライプ状の透過パターン像や、市松模様状の透過パターン像を形成することができるようになっており、このような透過パターン像を反転した透過パターン像と交互に切り替えることで、光学装置５０を構成する液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒを画素単位で間欠照明することができる。
【００３０】
なお、遮光装置３０は、不図示の可動機構によって全体として変位若しくは移動可能になっている。つまり、液晶表示パネル３１及び偏光板３２，３３からなる液晶ライトバルブは、システム光軸ＩＸ上から退避させることができるようになっており、必要に応じて再度システム光軸ＩＸ上に配置することができるようになっている。また、液晶表示パネル３１等の液晶ライトバルブは、上述の可動機構によってシステム光軸ＩＸに垂直な方向に２次元的に微動可能になっており、光学装置５０を構成する液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに対して精密なアライメントが可能になっている。
液晶表示パネル３１等からなる液晶ライトバルブをシステム光軸ＩＸ上から退避させた場合、光路長を補償するべく、ガラス板３５をシステム光軸ＩＸ上に配置する。このように、液晶ライトバルブをシステム光軸ＩＸ上から退避させた場合、光源ランプユニット１０からの光束を１００％近く光学装置５０に供給することが可能になるので、明るさを優先するモードでの画像投影が可能なる。ただし、この場合、照明光の空間的遮断を利用した間欠的照明によって動画ボケを防止する効果は得られなくなる。
【００３１】
色分離光学系４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅと、フィールドレンズ４３ｂ，４３ｇ，４３ｒと、入射レンズ４４と、リレーレンズ４５ａ，４５ｂとを備える。色分離光学系４０は、基本的要素として、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂを含んでおり、照明光を赤色光、緑色光、及び青色光の３つの光束に分離する。すなわち、入射側に設けた第１ダイクロイックミラー４１ａは、赤・青・緑（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の３色のうち青色光ＬＢを反射し、緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、第１ダイクロイックミラー４１ａの透過光ＬＧ，ＬＲの光路上に配置されており、両色光ＬＧ，ＬＲのうち緑色光ＬＧを反射し赤色光ＬＲを透過させる。
【００３２】
この色分離光学系４０において、遮光装置３０から射出される均一化された照明光は、入射レンズ４４を介して第１ダイクロイックミラー４１ａに入射する。第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された青色光ＬＢは、第１光路ＯＰ１に導かれ、反射ミラー４２ａ、リレーレンズ４５ａ、及び反射ミラー４２ｂ，４２ｃを経てフィールドレンズ４３ｂを介して光学装置５０に供給される。また、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して反射ミラー４２ｄ及びリレーレンズ４５ｂを経た色光ＬＧ，ＬＲのうち、第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、第２光路ＯＰ２に導かれ、反射ミラー４２ａを経てフィールドレンズ４３ｇを介して光学装置５０に供給される。さらに、第２ダイクロイックミラー４１ｂを透過した赤色光ＬＲは、第３光路ＯＰ３に導かれ、反射ミラー４２ｅを経てフィールドレンズ４３ｒを介して光学装置５０に供給される。
【００３３】
ここで、リレーレンズ４５ａ，４５ｂは、入射レンズ４４によって取り込んだ照明光を射出側のフィールドレンズ４３ｂ，４３ｇ，４３ｒに伝達する等光路リレー光学系であり、均一化光学系２０によって液晶表示パネル３１の位置に形成された遮光像形成領域の像を、光学装置５０を構成する各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに設けた画像形成領域に結像する役割を有する。つまり、液晶表示パネル３１の遮光像形成領域の像は、リレーレンズ４５ａ，４５ｂを介して、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの画像形成領域上に左右及び上下の方向を一致させて各色光において等倍率で投影される。なお、第１のリレーレンズ４５ａは、青色光ＬＢ専用のものとなっており、第２のリレーレンズ４５ｂは、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲ兼用のものとなっている。リレーレンズ４５ａ，４５ｂの光学面の形状は、単なる例示であり、屈折力を含めて適宜変更するができる。
【００３４】
なお、色分離光学系４０のうち、光学装置５０の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ４３ｂ，４３ｇ，４３ｒは、均一化光学系２０の第２レンズアレイ２２から射出され液晶表示パネル３１を経た各部分光束を、各部分光束の主光線に対して平行な光束に変換し、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒへ入射する光束の入射角の角度分布幅を狭め、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの変調精度を向上させる機能を有している。
【００３５】
光学装置５０は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成する光変調部であり、照明対象となる光変調装置としての液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒと、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム５４とを備えて構成される。フィールドレンズ４３ｂ，４３ｇ，４３ｒ及び各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの間には、入射側偏光板５２ｂ，５２ｇ，５２ｒが介在配置され、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒ及びクロスダイクロイックプリズム５４の間には、射出側偏光板５２ｂ，５２ｇ，５２ｒが介在配置されている。ここで、例えば青色光ＬＢ用の液晶表示パネル５１ｂと、これを挟む一対の偏光板５２ｂ，５２ｂとは、照明光を２次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。同様に、緑色光ＬＧ用の液晶表示パネル５１ｇと、対応する偏光板５２ｇ，５２ｇも、液晶ライトバルブを構成し、赤色光ＬＲ用の液晶表示パネル５１ｒと、対応する偏光板５２ｒ，５２ｒも、液晶ライトバルブを構成する。
なお、各色の液晶ライトバルブにおいて、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒと射出側偏光板５２ｂ，５２ｇ，５２ｒとの間には、詳細な説明を省略するが、ＷＶ（wide view）フィルムを配置することもできる。
【００３６】
各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒは、遮光装置３０の液晶表示パネル３１と同様に、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、それぞれの画素に入射した偏光光束の偏光方向を変調する。この液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒにおいて、変調を行う画像形成領域は、液晶表示パネル３１の遮光像形成領域と相似又は合同の矩形である。
【００３７】
図２は、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒへの液晶表示パネル３１の投影を説明する図である。各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに設けた画像形成領域ＦＡには、液晶表示パネル３１に設けた画像形成領域すなわち遮光像形成領域ＦＡに形成された透過パターン像の反転像が投影される。この場合、リレーレンズ４５ａ，４５ｂ等の存在によって、反転した等倍の透過パターン像が投影されているが、液晶表示パネル３１と液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒとのサイズが異なる場合、サイズ差に応じて投影倍率を変更することができ、液晶表示パネル３１の遮光像形成領域ＦＡと液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの画像形成領域ＦＡとの間で倍率を変化させた１：１の投影が可能になる。
【００３８】
液晶表示パネル３１の例えば中央に形成された画像領域ＩＰ１は、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの中央に形成された画像領域ＩＰ２に投影される。ここで、液晶表示パネル３１の画像領域ＩＰ１には、走査電極のライン単位で遮光画素の集合体である遮光部ＢＬと、透過画素の集合体である透光部ＷＬとがストライプ状に形成された第１の透過パターン像ＰＡ１を形成することができ、或いは、第１の透過パターン像ＰＡ１の明暗パターンを入れ替えた第２の透過パターン像ＰＡ２を形成することもできる。これに対応して、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの画像領域ＩＰ２上には、転写に際して空間的に反転された第１の透過パターン像ＰＡ１や、転写に際して空間的に反転された第２の透過パターン像ＰＡ２が投影される。このような透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２を各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに表示されるフレームに対応して適当なタイミングで交互に繰り返して投影することで、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの間欠的照明が可能なり、動画ボケを防止する効果が得られる。
【００３９】
図３は、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに対する間欠的照明の変形例を説明する図である。図３（ａ）は、液晶表示パネル３１の画像領域ＩＰ１に形成され液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの画像領域ＩＰ２に投影される市松模様状の第１の透過パターン像ＰＡ１’を示し、図３（ｂ）は、同様に液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの画像領域ＩＰ２に投影される、反転された第２の透過パターン像ＰＡ２’を示す。これらの透過パターン像ＰＡ１’，ＰＡ２’を適当なタイミングで交互に繰り返して投影することによっても、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの間欠的照明が可能なり、動画ボケを防止する効果が得られる。
【００４０】
なお、例示の透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ１’，ＰＡ２’では、遮光部をラインや画素の単位で周期的に形成しているが、複数ラインや複数画素の単位で周期的な遮光部を形成することもできる。ただし、遮光部の幅やサイズが小さいほどフリッカの低減には有利である。
【００４１】
図４（ａ）は、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの特定ラインや画素における照明状態を説明する図である。図４（ｂ）は、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの書換タイミングを説明する図である。特定ラインや画素が透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２の影になって暗状態になった状態で、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒにおいて、現在照明されている半フレーム画像の隙間に対応する次の半フレーム画像について画像情報の書換が行われる。なお、以上説明した動作は一例であり、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの書換タイミング等は、用途や液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの特性等に応じて適宜変更することができる。また、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの書換時間が遮光装置３０による暗状態の時間より短いことが望ましい。
【００４２】
図１に戻って、クロスダイクロイックプリズム５４は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５４ａ，５４ｂが形成されている。誘電体多層膜５４ａ，５４ｂは、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過するダイクロイックミラーである。一方の誘電体多層膜５４ａは、第１の合成用ダイクロイックミラーとして青色光を反射し、他方の誘電体多層膜５４ｂは、第２の合成用ダイクロイックミラーとして赤色光を反射する。これらの誘電体多層膜５４ａ，５４ｂによって、赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００４３】
クロスダイクロイックプリズム５４から射出された合成光は、投射光学系６０によって拡大投射され、図示を略したスクリーン上で大画面のカラー画像を形成する。
【００４４】
図５は、図１のプロジェクタ１に内蔵されている信号処理回路の一部を概念的に説明するブロック図である。
この信号処理回路は、ビデオ信号等の外部映像信号が入力される画像データ処理部７１と、図１等に示す液晶表示パネル３１，５１ｂ，５１ｇ，５１ｒを駆動するパネル駆動部７３と、これらの動作を統括的に制御する制御部７５とを備える。
【００４５】
以上のうち、画像データ処理部７１は、外部から入力された映像信号に対して適当な処理を施すことにより、サイズや歪を補正し、或いは色バランスを補正することができる。また、画像データ処理部７１は、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの各画素に割り当てるデータを決定することによってインターレース状の表示等を可能にする。つまり、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの画像領域ＩＰ２に例えばライン単位で１つおきに間引いた画像を形成するためのデータが準備される。また、また、画像データ処理部７１は、液晶表示パネル３１の画像領域ＩＰ１に形成すべき、透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２に対応するデータを準備する。
【００４６】
パネル駆動部７３は、画像データ処理部７１から出力された処理後の映像信号に基づいて、各色の液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒや間欠照明用の液晶表示パネル３１の動作状態を調節する駆動信号を発生する。これにより、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒ及びこれらに付随する偏光板５２ｂ，５２ｇ，５２ｒからなる液晶ライトバルブにおいて、画像データ処理部７１から入力された映像信号等に対応して、透過率分布としての所望の映像を形成することができる。さらに、液晶表示パネル３１及びこれらに付随する偏光板３２，３３からなる液晶ライトバルブにおいて、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒを間欠照明するための一対の透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２を順次切り替えて形成することができる。
【００４７】
制御部７５は、画像データ処理部７１等の動作を制御するためのものであり、液晶表示パネル３１や液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに表示すべき画像を調整する。これによって、液晶表示パネル３１による照明光の空間的遮断を利用した間欠的照明が可能になり、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒによる動画表示に際してパルス的表示が可能なり、動画ボケを防止することができる。
なお、制御部７５は、プロジェクタ１が静止画等表示する場合、非動画モードが設定される。この場合、図示を省略する機構を駆動して液晶表示パネル３１等からなる液晶ライトバルブをシステム光軸ＩＸ上から退避させ、ガラス板３５をシステム光軸ＩＸ上に配置する。また、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒは、恒常的照明に対応する高輝度の表示動作を行う。
以上のように、液晶表示パネル３１等からなる液晶ライトバルブをシステム光軸ＩＸ上から退避させる代わりに、液晶表示パネル３１をノーマリＯＮ（白）型のものとし、液晶表示パネル３１の全画素の駆動電圧をＯＦＦとすることにより、液晶表示パネル３１を全透過状態とすることもできる。この場合も、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに高輝度の表示動作を行わせることができる。
【００４８】
なお、以上の説明では、液晶表示パネル３１の画像領域ＩＰ１に遮光部ＢＬと透光部ＷＬとからなる透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ１’，ＰＡ２’を形成しているが、透光部ＷＬについては、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに表示すべき画像に応じて輝度変調した透過画素とすることができる。つまり、液晶表示パネル３１の透光部ＷＬに対応する画素を、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒに表示すべき映像信号のうち輝度信号等で透過率変調することにより、プロジェクタ１によって投影される画像の黒をより引き立たせることができ、よりコントラストの増加した画像を投射することができる。
【００４９】
〔第２実施形態〕
図６は、第２実施形態に係るプロジェクタ１０１の光学系を概念的に説明する図である。第２実施形態のプロジェクタ１０１は、第１実施形態のプロジェクタを変形したものであり、共通部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。また、特に説明しない部分について、第２実施形態のプロジェクタ１０１は、第１実施形態のプロジェクタと同一の構造を有するものとする。
【００５０】
本プロジェクタ１０１において、色分離光学系１４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃと、フィールドレンズ４３ｂ，４３ｇ，４３ｒと、入射レンズ４４と、リレーレンズ１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃとを備える。
この色分離光学系１４０において、遮光装置３０から射出される均一化された照明光は、入射レンズ４４及びリレーレンズ１４５ａを介して第１ダイクロイックミラー４１ａに入射する。第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された青色光ＬＢは、第１光路ＯＰ１に導かれ、反射ミラー１４２ａで反射された後フィールドレンズ４３ｂを介して光学装置５０に供給される。また、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過した色光ＬＧ，ＬＲのうち、第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、第２光路ＯＰ２に導かれ、フィールドレンズ４３ｇを介して光学装置５０に供給される。さらに、第２ダイクロイックミラー４１ｂを透過した赤色光ＬＲは、第３光路ＯＰ３に導かれ、反射ミラー１４２ｂ，１４２ｃ及びリレーレンズ１４５ｂ，１４５ｃを経た後、フィールドレンズ４３ｒを介して光学装置５０に供給される。
【００５１】
ここで、リレーレンズ１４５ａは、入射レンズ４４によって取り込んだ照明光を射出側のフィールドレンズ４３ｂ，４３ｇ等に伝達するものであり、均一化光学系２０によって液晶表示パネル３１の遮光像形成領域ＦＡの位置に形成された透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２を、光学装置５０を構成する液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ等の画像形成領域ＦＡに結像する役割を有する。なお、リレーレンズ１４５ａは、青色光ＬＢ及び緑色光ＬＧ兼用のものとなっている。
また、リレーレンズ１４５ｂ，１４５ｃは、リレーレンズ１４５ａによって第３光路ＯＰ３上に一旦形成された透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２を光学装置５０を構成する赤色用の液晶表示パネル５１ｒの画像形成領域ＦＡに結像する。これらのリレーレンズ１４５ｂ，１４５ｃは、ダブルリレー光学系を構成しており、２回の結像によって等倍の正立像を形成することができるようになっている。この結果、赤色光ＬＲの光路の長さが青色光ＬＢの光路の長さ及び緑色光ＬＧの光路の長さより長くても、液晶表示パネル３１の遮光像形成領域ＦＡの透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２が、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒの画像形成領域ＦＡ上に左右及び上下を一致させて各色光において等倍率で投影される。
【００５２】
〔第３実施形態〕
図７は、第３実施形態に係るプロジェクタ２０１の光学系を概念的に説明する図である。第３実施形態のプロジェクタ１０１は、第１実施形態のプロジェクタを変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態のプロジェクタと同一の構造を有するものとする。
【００５３】
本プロジェクタ２０１において、遮光装置２３０は、図１の液晶表示パネル３１等に置き換わる遮光型光変調手段であり、ティルトミラーデバイス２３１を備えて構成される。このティルトミラーデバイス２３１は、入射した光束を遮光情報に応じて変調して、図２等に例示するような透過パターン像ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ１’，ＰＡ２’を形成する。
【００５４】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば上記実施形態では、光源ランプユニット１０等からの光を特定方向の偏光とするＰＢＳアレイ２３を用いていたが、この発明は、このようなＰＢＳアレイ２３を用いないプロジェクタにも適用可能である。
【００５５】
また、上記実施形態では、色分離光学系４０を用いて照明光の分割を行い、各液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒで各色の像光を形成し、クロスダイクロイックプリズム５４で合成像を得ているが、色分離光学系４０やクロスダイクロイックプリズム５４を省略し、液晶表示パネル５１ｂ，５１ｇ，５１ｒを単板式のモノクロ又はカラーの表示パネルとすることもできる。
【００５６】
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図１等に示すプロジェクタ１，１０１，２０１の構成は、いずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図２】図１のプロジェクタにおける透過パターン像の形成と投影を説明する図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、透過パターン像の変形例を説明する図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、液晶表示パネルの動作タイミング等を説明する。
【図５】図１のプロジェクタに内蔵される回路を説明するブロック図である。
【図６】第２実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図７】第３実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明する図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…プロジェクタ、  １０…光源ランプユニット、  ２０…均一化光学系、  ２１…第１レンズアレイ、  ２２…第２レンズアレイ、  ２４…コンデンサレンズ、  ２６…フィールドレンズ、  ３０…遮光装置、  ３１…液晶表示パネル、  ３２…入射側偏光板、  ３３…射出側偏光板、  ３５…ガラス板、  ４０…色分離光学系、  ４１ａ…第１ダイクロイックミラー、  ４１ｂ…第２ダイクロイックミラー、  ４５ａ，４５ｂ…リレーレンズ、  ５０…光学装置、  ５１ｂ，５１ｇ，５１ｒ…液晶表示パネル、  ５４…クロスダイクロイックプリズム、  ６０…投射光学系、  ７１…画像データ処理部、  ７３…パネル駆動部、  ７５…制御部、  ＢＬ…遮光部、  ＷＬ…透光部、  ＦＡ…画像形成領域、遮光像形成領域、  ＯＰ１…第１光路、  ＯＰ２…第２光路、  ＯＰ３…第３光路、  ＰＡ１，ＰＡ２…透過パターン像
【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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