(57)【要約】【課題】  可変絞り機構が適切な位置に配置されコンパクトな構成の投射型画像表示装置を提供する。【解決手段】  光源１５からの照明光を画像形成素子３により変調して画像光を形成し、該画像光を少なくとも３枚の曲面ミラー２５，２８，３０を有する投射光学系５によりスクリーン７面に投射する投射型画像表示装置であって、画像形成素子３から１番目の曲面ミラー２５と２番目の曲面ミラー２８との間に、遮光板４０を投射光路内に出し入れすることで投射画像の光強度を変化させる可変絞り機構２６を設けた。【選択図】図４
2006284995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光を画像形成素子により変調して画像光を形成し、該画像光を少なくとも３枚の曲面ミラーを有する投射光学系によりスクリーンに投射する投射型画像表示装置であって、
前記画像形成素子から１番目の曲面ミラーと２番目の曲面ミラーとの間に、遮光板を投射光路内に出し入れすることで投射画像の光強度を変化させる可変絞り機構を設けたことを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
前記遮光板を駆動するアクチュエータは、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーに向かう光束と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーに向かう光束との間の空間に配置され、
前記遮光板の待避位置は、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーへの投射基準軸と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーへの投射基準軸とが形成する面の側方の空間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【請求項３】
前記遮光板を駆動するアクチュエータは、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーへの投射基準軸と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーへの投射基準軸とが形成する面の側方の空間に配置され、
前記遮光板の待避位置は、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーに向かう光束と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーに向かう光束との間の空間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【請求項４】
光源からの照明光を画像形成素子により変調して画像光を形成し、該画像光を少なくとも３枚の曲面ミラーを有する投射光学系によりスクリーンに投射する投射型画像表示装置であって、
遮光板を投射光路内に出し入れすることで投射画像の光強度を変化させる可変絞り機構を有し、
前記遮光板は、前記少なくとも３枚の曲面ミラーのいずれかの曲面ミラーに入射する光束と当該曲面ミラーから反射する光束との間の空間、又は当該曲面ミラーに入射する投射基準軸と当該曲面ミラーから反射する投射基準軸が形成する面の側方の空間から投射光路内に挿入されることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項５】
前記投射光学系の瞳位置に固定絞りをさらに有する請求項１又は４に記載の投射型画像表示装置。
【請求項６】
前記遮光板は、前記固定絞りの近傍であって固定絞りのスクリーン側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の投射型画像表示装置。
【請求項７】
前記遮光板は、前記画像形成素子の面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１又は４に記載の投射型画像表示装置。
【請求項８】
前記可変絞り機構の遮光板の位置を検出する絞り位置検出手段を有し、
該絞り位置検出手段は、前記遮光板の可動面と平行に配置された磁石と、前記遮光板に設けられ、前記遮光板の移動位置における前記磁石の磁束密度を検出する磁界検出素子とからなることを特徴とする請求項１又は４に記載の投射型画像表示装置。
【請求項９】
前記可変絞り機構は、前記遮光板を絞り開放位置に付勢するばねを有することを特徴とする請求項１又は４に記載の投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の画像形成素子を備えたリアプロジェクションテレビ、ビデオプロジェクタ等の投射型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投射型画像表示装置として、特許文献１には、照明光学系からの照明光をＤＭＤに照射し、該ＤＭＤで光変調された画像光を投射光学系により射出し、スクリーンに投射するビデオプロジェクタが開示されている。この装置では、照明光学系に可変絞り機構を設けて、有効光束径を調整することにより、投射画像の明るさを低下させつつコントラストを高めて、暗い周辺環境で観賞しやすくしている。
【０００３】
特許文献２にも、照明光学系からの照明光をＤＭＤに照射し、該ＤＭＤで光変調された画像光を投射光学系を介してスクリーンの背面に結像するリアプロジェクションテレビが開示されている。この装置は、照明光学系に絞り調節機構を設けて、フレーム毎に、映像の輝度レベルに応じて有効光束径を調節することで、映像シーンに応じて観賞に適した画面表示を行う。
【特許文献１】特開２００３−１０７３９６号公報
【特許文献２】特開２００５−３７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の投射型画像表示装置は、いずれも照明光学系や投射光学系が屈折光学系からなり、光路が直線状であるので、可変絞り機構の設置位置はある程度自由である。しかし、反射ミラーを有する反射光学系からなる投射光学系を備えた投射型画像表示装置では、光路が折り返されているため、可変絞り機構をある折り返し光路に設置しても、遮光板やアクチュエータが隣接する光路の構成部品に干渉するので、着脱が困難になる。このため、反射光学系からなる投射光学系を備えた投射型画像表示装置では、可変絞り機構を設置するスペースの制約が非常に厳しいという問題があった。
【０００５】
また、可変絞り機構の遮光板の光路への進入位置（すなわち可変絞りの開口面積）を複数段階に切り換えることができるようにした投射型画像表示装置では、少ないセンサで、遮光板の位置を正確に、しかも線形的（リニア）に検出する必要がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたもので、可変絞り機構が適切な位置に配置されコンパクトな構成の投射型画像表示装置を提供することを課題とする。また、可変絞り機構の遮光板の位置を少ないセンサにより安価で、正確にかつ線形的に検出することができる投射型画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を講じている。
【０００８】
第１の手段は、光源からの照明光を画像形成素子により変調して画像光を形成し、該画像光を少なくとも３枚の曲面ミラーを有する投射光学系によりスクリーンに投射する投射型画像表示装置であって、前記画像形成素子から１番目の曲面ミラーと２番目の曲面ミラーとの間に、遮光板を投射光路内に出し入れすることで投射画像の光強度を変化させる可変絞り機構を設けたものである。
【０００９】
前記画像形成素子は、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ）、反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ）、ＤＭＤを含む。前記少なくとも３枚の曲面ミラーを有する投射光学系は、画像表示装置を通常の状態に設置したときに、光路が折れ曲がりながら上方又は下方に進行するものでもよいし、光路が折れ曲がりながら左方又は右方に進行するものでもよい。
【００１０】
前記第１の手段によると、１番目の曲面ミラーと２番目の曲面ミラーとの間に可変絞り機構を設けている。１番目の曲面ミラーと２番目の曲面ミラーとの間は、画像形成素子から射出した光束が最初に反射して進行する部分であるため、比較的光束径が小さく、光束の周囲に広いスペースが存在する。したがって、この広いスペースを利用して、適切な位置に可変絞り機構を設置することができる。
【００１１】
第２の手段では、前記遮光板を駆動するアクチュエータは、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーに向かう光束と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーに向かう光束との間の空間に配置され、
前記遮光板の待避位置は、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーへの投射基準軸と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーへの投射基準軸とが形成する面の側方の空間に配置されている。
【００１２】
第３の手段では、第２の手段とは逆に、前記遮光板を駆動するアクチュエータは、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーへの投射基準軸と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーへの投射基準軸とが形成する面の側方の空間に配置され、
前記遮光板の待避位置は、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーに向かう光束と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーに向かう光束との間の空間に配置されている。
【００１３】
前記第２および第３の手段によると、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーに向かう光束と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーに向かう光束との間の空間と、１番目の曲面ミラーから２番目の曲面ミラーへの投射基準軸と２番目の曲面ミラーから３番目の曲面ミラーへの投射基準軸とが形成する面の側方の空間に、可変絞り機構の遮光板とアクチュエータを配置している。画像形成素子から射出して１番目の曲面ミラーと２番目の曲面ミラーで反射した光束は、未だ光束径が小さいので、それらの間の空間、およびその側方の空間も広い。したがって、この広いスペースを利用して、適切な位置に可変絞り機構を設置することができる。
【００１４】
第４の手段は、光源からの照明光を画像形成素子により変調して画像光を形成し、該画像光を少なくとも３枚の曲面ミラーを有する投射光学系によりスクリーンに投射する投射型画像表示装置であって、遮光板を投射光路内に出し入れすることで投射画像の光強度を変化させる可変絞り機構を有し、前記遮光板は、前記少なくとも３枚の曲面ミラーのいずれかの曲面ミラーに入射する光束と当該曲面ミラーから反射する光束との間の空間、又は当該曲面ミラーに入射する投射基準軸と当該曲面ミラーから反射する投射基準軸が形成する面の側方の空間から投射光路内に挿入される。
【００１５】
前記第４の手段では、曲面ミラーに入射する光束と当該曲面ミラーから反射する光束との間の空間、又は当該曲面ミラーに入射する投射基準軸と当該曲面ミラーから反射する投射基準軸が形成する面の側方の空間の広いスペースを利用して、適切な位置から遮光板を投射光路内に挿入することができる。
【００１６】
第５の手段は、前記投射光学系の瞳位置に固定絞りをさらに有する。ここで、瞳位置とは、光源と共役な位置である。このように、固定絞りを瞳位置に配置することで、画像投射に不要な光を適切にカットできる。
【００１７】
第６の手段では、前記遮光板は、前記固定絞りの近傍であって固定絞りのスクリーン側に配置されている。これにより、固定絞りの光源側の光束から受ける熱によって遮光板が発熱しその可動動作に影響するのを防止することができる。また、固定絞りのある瞳位置からずれた位置に遮光板を配置することができるので、瞳位置のように制約の少ない位置に可変絞りを設けることができ、装置をコンパクトに構成することができる。
【００１８】
第７の手段では、前記遮光板は、前記画像形成素子の面に対して傾斜している。このように、遮光板を画像形成素子の面に対して傾斜させることで、投射光束に対してほぼ同じ位置で遮光ができる。また、遮光板のアクチュエータを投射光路との折り返しにより生じる僅かな空間に配置することができる。
【００１９】
第８の手段では、前記可変絞り機構の遮光板の位置を検出する絞り位置検出手段を有し、該絞り位置検出手段は、前記遮光板の可動面と平行に配置された磁石と、前記遮光板に設けられ、前記遮光板の移動位置における前記磁石の磁束密度を検出する磁界検出素子とからなる。
【００２０】
前記第８の手段によると、遮光板の移動位置によって磁石の磁束密度が変化する。この磁束密度の変化は遮光板の磁界検出手段が検出することができる。このため、遮光板に磁界検出素子を１つ設けるだけで、遮光板の移動位置における磁石の磁束密度を検出することができ、可変絞り機構の遮光板の位置を少ないセンサにより安価検出することができる。また、磁石と磁界検出素子の間の距離が変化しないため、可変絞り機構の遮光板の位置を正確にかつ線形的に検出することができる。
【００２１】
第９の手段では、前記可変絞り機構は、前記遮光板を絞り開放位置に付勢するばねを有する。これにより、装置が非通電状態の場合、遮光板はばねの付勢力により絞り開放位置に移動する。ばねは、ばね定数を簡単に変更することができ、付勢力の調整が容易であり、付勢力がストロークにより変化しにくく、しかも安価であるという利点がある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、遮光板の退避位置を少なくとも３枚の曲面ミラーを有する投射光学系内の空いた空間に配置しているので、広いスペースを有効に利用して、適切な位置に可変絞り機構を設置することができ、装置をコンパクトに構成することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、遮光板の可動面と平行に配置された磁石と、遮光板に設けられ、遮光板の移動位置における磁石の磁束密度を検出する磁界検出素子とからなる絞り位置検出手段を設けたので、可変絞り機構の遮光板の位置を少ないセンサにより安価で、正確にかつ線形的に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００２５】
図１は本発明の投射型画像表示装置の実施形態であるリアプロジェクションテレビ（リアプロＴＶ）１を示す。リアプロＴＶ１のケーシング２内には、反射型画像形成素子の一例であるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）３、このＤＭＤ３に照明光を照射する略水平方向の設けられた照明光学系４、及びＤＭＤ３で反射された投射光、すなわち画像を拡大投射する略垂直方向に設けられた投射光学系５が収容されている。また、ケーシング２の前面上方には、投射光学系５で拡大された画像が２枚の平面ミラー６Ａ，６Ｂを介して投射されるスクリーン７が配設されている。
【００２６】
図２を併せて参照すると、ケーシング２内の下部には、照明光学系４を収容した筐体８に加え、下側光学部品保持部材９と上側光学部保持部材１０が収容されている。これら下側及び上側光学部品保持部材９，１０により、ＤＭＤ３と投射光学系５の光学部品が保持されている。
【００２７】
ＤＭＤ３は、多数の微小なミラー素子を二次元配置してなるミラー面を備え、個々のミラー素子の反射角度は互いに独立して２方向に切り換え可能である。個々の微少ミラー素子がスクリーン７上に投射される画像の画素に対応している。反射角度が２方向のうちの一方に設定されたミラー素子は、「オン」の状態にある。このオン状態のミラー素子で反射された照明光学系４からの光束は、投射光学系５及び平面ミラー６Ａ，６Ｂを介してスクリーン７上に投射される。一方、反射角度が２方向のうちの他方に設定されたミラーは、「オフ」の状態にある。このオフ状態のミラー素子で反射された照明光学系４からの光束は投射光学系５に入射せず、スクリーン７上では黒い画素として表示される。
【００２８】
図３を参照すると、照明光学系４は、投射光学系５に対して略垂直な方向に設けられ、例えば超高圧水銀ランプからなる放電ランプ１５、放物面鏡１６、コンデンサーレンズ１７Ａ，１７Ｂ、カラーホイール１８、インテグレータロッド１９、リレーレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、図示しない絞りとミラー、及び図４に示すエントランスレンズ２３を備える。
【００２９】
放電ランプ１５から放射された光は放物面鏡１６により平行光に変換され、コンデンサーレンズ１７Ａ，１７Ｂによりインテグレータロッド１９の入射面に集光される。インテグレータロッド１９の入射面近傍に配置されたカラーホイール１８の円周上には、赤、青、緑の色光をそれぞれ透過するカラーフィルタが配置され、カラーホイール１８が回転することで、インテグレータロッド１９への入射光は時分割で色分解される。インテグレータロッド１９は、直方体のガラスロッドであり、ロッド内面で入射光を全反射させて重ね合わせることで、射出面から均一な強度分布を持つ光束が出射される。インテグレータロッド１９は内面に反射面を有する中空ロッドでもよい。リレーレンズ２０Ａ〜２０Ｂ、図示しない絞りとミラー、及び図４に示すエントランスレンズ２３により、インテグレータロッド１９の射出面の像がＤＭＤ３上に形成される。これにより、ＤＭＤ３は均一な光強度で照明される。
【００３０】
図１と図４を参照すると、投射光学系５は４枚の曲面ミラー２５，２８，３０，３１、２枚の収差補正板２７，２９、及び１個の可変絞り機構２６を備える。詳細には、ＤＭＤ３側から順に、球面からなる凹面ミラー２５、可変絞り機構２６、第１収差補正板２７、回転対称非球面からなる凸面ミラー２８、第２収差補正板２９、第１自由曲面ミラー３０、及び第２自由曲面ミラー３１が配置されている。これら投射光学系５が備える光学部品のうち、凹面ミラー２５、可変絞り機構２６、第１収差補正板２７、及び凸面ミラー２８が下側光学保持部材９に保持され、第１及び第２自由曲面ミラー３０，３１が上側光学保持部材１０に保持されている。
【００３１】
凹面ミラー２５はＤＭＤ３と対向して配置され、凸面ミラー２８は凹面ミラー２５と対向してやや上方に配置されている。同様に、第１自由曲面ミラー３０は凸面ミラー２８と対向してやや上方に配置され、第２自由曲面ミラー３１も第１自由曲面ミラー３０と対向してやや上方に配置されている。従って、ＤＭＤ３からの光束は、凹面ミラー２５、凸面ミラー２８、第１自由曲面ミラー３０、及び第２自由曲面ミラー３１で反射されて折れ曲がりつつ上方に向かい、第１平面ミラー６Ａへ出射される。
【００３２】
図５は、前記可変絞り機構２６を組み込んだ絞りユニット３２を示す。絞りユニット３２のベース３３は、金属（ＳＵＳ）製の矩形の板で、一端側には固定絞り孔３４が形成され、多端側には２つの取付座３５が延設されている。ベース３３のほぼ中央には磁石３６が取り付けられている。ベース３３には、ベアリング３７が固定され、該ベアリング３７に回転軸３８が挿通されている。回転軸３８の一端には、２つのアーム３８Ａ，３８Ｂがベース３３と平行に延設されている。一方のアーム３８Ａには金属（アルミ）製の遮光板４０が設置され、他方のアーム３８Ｂにはセンサ支持板４１が設置されている。遮光板４０とセンサ支持板４１はビス４２によって回転軸３８に固定されている。遮光板４０の先端はベース３３の固定絞り孔３４まで延び、固定絞り孔３４と対向する部分にはＶ字形の切欠き４３が形成されている。センサ支持板４１の先端にはホール素子４４が前記ベース３３の磁石３６と対向するように取り付けられている。遮光板４０の回動によりホール素子４４が移動すると、ホール素子４４はその移動位置における磁石３６の磁束密度に応じた電圧を出力する。磁石３６は遮光板４０の回動面すなわちホール素子４４の移動方向と平行になっているため、ホール素子４４の出力電圧は、ホール素子４４の位置すなわち遮光板４０の回転角の変化に対して線形的に変化する。予め、ホール素子４４の出力電圧と、ホール素子４４の位置すなわち遮光板４０の回転角との関係を示すテーブルを記憶しておくことにより、ホール素子４４の出力電圧からホール素子４４の位置すなわち遮光板４０の回転角を知ることができる。
【００３３】
回転軸３８の他端には、Ｖ字形のコイル支持フレーム４５が設置され、ビス４６で固定されている。コイル支持フレーム４５には、扇形に巻回されたコイル４７が接着により支持されている。ベース３３には、コイル４７を挟むように一対の磁石４８Ａ，４８Ｂが取り付けられている。また、ベース３３には、コイル支持フレーム４５に当接して遮光板４０の回動範囲を規制するストッパ４９Ａ、４９Ｂが取り付けられている。ベアリング３７の回りには一端がベース３３に係止し、他端がコイル支持フレーム４５に係止する捻りばね５０が装着されている。この捻りバネ５０は、遮光板４０が固定絞り孔３４から完全に待避して全面開口する方向に、回転軸３８を付勢している。前記コイル支持フレーム４５、コイル４７及び１対の磁石４８Ａ、４８Ｂは、遮光板４０を駆動するアクチュエータ５１を構成している。
【００３４】
コイル４７に電流を流すと、フレミングの左手の法則に従ってコイル４７には力が働き、その結果、遮光板４０が回転軸３８を中心に回転する。詳しくは、コイル４７には周期的な矩形状の定電圧信号が印加される。矩形信号のデューティ比を変えることで回転速度を制御する。また矩形信号の正負を反転させることで回転の方向を変更することができる。ホール素子４０からの回転角変化の情報に基づいてコイル４７への印加信号を変化させて遮光板４０の位置を制御する。
【００３５】
本実施形態の可変絞り機構２６は、虹彩絞りのようにリンク機構等の機械的な構成を持たず、また電磁力で駆動されるため、高耐久性を有し、また高速に遮光板を移動することができる。
【００３６】
前記遮光板４０の回動範囲すなわち回転角は３２．５°である。この遮光板４０が図６に示すように０°から３２．５°まで回動することにより、固定絞り孔３４が遮光され、固定絞り孔３４の面積に対する遮光板４０によって遮光されている部分を除く開口面積の比、すなわち絞り率は、１から０．１７３までほぼ線形的に変化する。回転角０°の場合、遮光板４０は投射光を遮光しないように投射光路外に退避している（前述の退避位置に相当）。
【００３７】
図７は、前記絞りユニット３２を所定位置に装着する構造を示す。下側光学保持部材９の側面には、前記絞りユニット３２を挿入して取り付けるための矩形の取付穴５２が形成されている。この取付孔５２は、可変絞り機構２６のＤＭＤ側とスクリーン側に配置された１番目の凹面ミラー２５と２番目の凸面ミラー２８との間の投射基準軸ｂと、１番目の凹面ミラー２５への入射投射基準軸ａと、２番目の凸面ミラー２８からの射出投射基準軸ｃのいずれか２つの投射基準軸が形成する面（以下、基準軸面という。）に略垂直な方向に開口している。すなわち、入射投射基準軸ａと投射基準軸ｂが形成する面、投射基準軸ｂと射出投射基準軸ｃが形成する面、入射投射基準軸ａと射出投射基準軸ｃが形成する面のいずれでもよい。ここで、投射基準軸ａ，ｂ，ｃは、ＤＭＤ３の中心と、投射光学系５の入射瞳中心あるいは投射光学系５の瞳面（光源と共役な面：本実施形態では光源１５とインテグレータロッド１９の入射面と照明光学系４の瞳面と投射光学系５の瞳面とが共役関係にある）の中心とを結ぶ直線であり、投射光学系５の基準となる軸である。言わば、投射光路の中心軸に相当する。投射光学系５の基準軸は同一平面上にある。取付穴５２の対角線方向の角縁には、２つの円柱状の取付面５３が設けられている。２つの取付面５３は、前記基準軸面と平行になっている。そして、絞りユニット３２は、前記基準軸面に垂直で、照明光学系４と反対側の方向から、１番目の凹面ミラー２５と２番目の凸面ミラー２８との間の投射光路内に挿入し、図８に示すように、２つの取付座３５を取付面５３に取り付けて図示しないビスで固定する。
【００３８】
可変絞り機構２６のＤＭＤ側とスクリーン側に配置された１番目の凹面ミラー２５と２番目の凸面ミラー２８との間の投射基準軸ｂと、可変絞り機構２６のＤＭＤ側に配置された１番目の凹面ミラー２５の入射投射基準軸ａと、可変絞り機構２６のスクリーン側に配置された２番目の凸面ミラー２８の射出投射基準軸ｃのいずれか２つの基準軸が形成する面に略垂直な方向は、凹面ミラー２５と凸面ミラー２８により折り返された光路間よりも広大な空間がある。前記取付状態では、この比較的広大な空間の方向に、絞りユニット３２すなわち可変絞り機構２６の取付孔５２と取付面５３を設けたので、可変絞り機構２６の着脱が容易に行える。
【００３９】
また、前記取付状態では、絞りユニット３２すなわち可変絞り機構２６は、投射光学系５を挟んで照明光学系４と反対側で着脱可能となっている。したがって、照明光学系４の構成部品と干渉することなく、可変絞り機構２６の着脱が容易に行える。
【００４０】
このように、比較的広大な空間から絞りユニット３２すなわち可変絞り機構２６を着脱可能としたので、照明光学系４や投射光学系５の構成部品と干渉することなく、可変絞り機構２６の着脱が容易に行える。このため、可変絞り機構２６単体で組立や調整、検査を行うことができる。また、故障時には容易に可変絞り機構２６の交換作業を行うことができる。
【００４１】
また、図４に示すように、可変絞り機構２６の遮光板４０は、固定絞り孔３４の近傍であって固定絞り孔３４のスクリーン側に配置されている。これにより、固定絞り孔３４の光源側の光束から受ける熱によって遮光板４０が発熱しその可動動作に影響するのを防止することができる。また、遮光板４０はＤＭＤ３の反射面に対して傾斜している。
【００４２】
１番目の凹面ミラー２５と２番目の凸面ミラー２８との間の投射光路には、投射光学系５の瞳位置が存在するため、比較的光束径が小さく、光束の周囲に広いスペースが存在する。したがって、前記取付状態では、この広いスペースを利用して、適切な位置に可変絞り機構２６が設置されている。
【００４３】
絞りユニット３２のアクチュエータ５１は、前記基準軸面の側方の空間に配置されている（図３参照）。一方、投射光路内に挿入された絞りユニット３２の遮光板４０の退避位置は、図４に示すように、１番目の凹面ミラー２５から２番目の凸面ミラー２８に向かう光束Ｂと、２番目の凸面ミラー２８から３番目の第１自由曲面ミラー３０に向かう光束Ｃの間の空間に配置されている。
【００４４】
画像形成素子から射出して１番目の凹面ミラー２５で反射し２番目の凸面ミラー２８に向かう光束Ｂと、２番目の凸面ミラー２８で反射し３番目の第１自由曲面ミラー３０に向かう光束Ｃは、未だ光束径が小さいので、それらの光束Ｂ，Ｃの間の空間、およびそれらの基準軸ｂ，ｃが形成する基準軸面の側方の空間も広い。したがって、この広いスペースを利用して、可変絞り機構２６のアクチュエータ５１と遮光板４０の退避位置が適切な位置に設置されている。
【００４５】
逆に、図９に示すように、絞りユニット３２のアクチュエータ５１を、１番目の凹面ミラー２５から２番目の凸面ミラー２８に向かう光束Ｂと、２番目の凸面ミラー２８から３番目の第１自由曲面ミラー３０に向かう光束Ｃの間の空間に配置する一方、絞りユニット３２の遮光板４０の退避位置を、前記光路面の側方の空間に配置してもよい。
【００４６】
図１０は、投射型画像表示装置の制御ブロック図を示す。投射型画像表示装置は、前記ＤＭＤ３、照明光学系４、投射光学系５の可変絞り機構２６のほか、輝度レベル評価部指定手段５４、モード選択手段５５、レベル設定手段５６、制御ユニット５７を有する。輝度レベル評価部指定手段５４は、画像信号の輝度レベルの評価を画面の中央に重点をおくか、画面全体の平均をとる等のユーザにより指定された評価部信号を出力する。モード選択手段５５は、ユーザにより選択された例えばムービーモード、スポーツモード等の映像シーンのモード信号を出力する。レベル設定手段５６は、ユーザにより設定された例えば強、中、弱の３レベルの可変絞り効果のレベル信号を出力する。制御ユニット５７は、照明光学系４を駆動するとともに、ビデオ、テレビ等の画像信号に基づいてＤＭＤ３を制御する。また、制御ユニット５７は、画像信号、モード選択手段５５からのモード信号、レベル設定手段５６からのレベル信号、ホール素子４４からの遮光板４０の位置検出信号に基づいて、可変絞り機構２６のアクチュエータ５１を駆動する。
【００４７】
次に、前記構成からなる投射型画像表示装置の動作、特に制御ユニットによる可変絞りの動作を中心に説明する。
【００４８】
まず、輝度レベル評価部指定手段５４により指定された評価部に従って、あるフレームの画像信号の輝度分布を評価し、設定されたモードとレベルに適したゲイン値、絞り値を演算により決定する。アクチュエータ５１を駆動し、前記絞り値に対応した角度に遮光板４０を回転させる。これにより、１フレーム毎に、遮光板により投射光学系５の有効光束径が調節され、投射光量が変化する。輝度レベルが高い映像シーンは、有効光束を大きくして光量を増加し、明るい部分を強調する。また、輝度レベルが低い映像シーンは、有効光束を小さくして光量を減少し、暗い部分を強調する。特に、有効光束を小さくするほど、有効光束の周縁部が遮蔽されて光の散乱が減少し、画面のコントラストを高めることができる。ユーザは、表示された画像を見て、輝度レベル評価部指定手段５４により評価部を変更したり、レベル設定手段５６により可変絞り効果のレベルを変更して、好みの画像に設定することができる。
【００４９】
なお、前記実施形態では、可変絞りと固定絞りを１つの絞りユニット３２に設けたが、別個に設けてもよい。この場合、固定絞りを瞳位置に配置に配置することで、瞳位置のマッチングのずれを最小限にすることができる。また、遮光板を固定絞りのある瞳位置からずれた位置に配置すれば、瞳位置のように制約の少ない位置に可変絞りを設けることができ、装置をコンパクトに構成することができる。
【００５０】
また、前記実施形態では画像形成素子としてＤＭＤ３を用いたが、本発明は、これに限らず、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ）、反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ）を用いることができる。
【００５１】
本発明は、前記実施形態のリアプロジェクションテレビに限らず、ビデオプロジェクタにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の投射型画像表示装置の実施形態であるリアプロジェクションテレビの概略側面断面図。
【図２】図１のリアプロジェクションテレビの内部構成部材の斜視図。
【図３】図１のリアプロジェクションテレビの照明光学系の部分破断斜視図。
【図４】図１のリアプロジェクションテレビの投射光学系の断面図。
【図５】（Ａ）は可変絞り機構の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図。
【図６】遮光板の回転角と絞り値の関係を示す図。
【図７】絞りユニットの取付孔と取付面を示す、照明光学系の筐体と投射光学系の下部保持部材の斜視図。
【図８】絞りユニットを取り付けた状態を示す、照明光学系の筐体と投射光学系の下部保持部材の側面図。
【図９】絞りユニットの他の取付状態を示す投射光学系の概略断面図。
【図１０】投射型画像表示装置の制御ブロック図。
【符号の説明】
【００５３】
１  リアプロジェクションテレビ（投射型画像表示装置）
３  ＤＭＤ（画像形成素子）
４  照明光学系
５  投射光学系
７  スクリーン
１５  放電ランプ（光源）
２５  凹面ミラー（１番目の曲面ミラー）
２６  可変絞り機構
２８  凸面ミラー（２番目の曲面ミラー）
３０  第１自由曲面ミラー（３番目の曲面ミラー）
３６  磁石（位置検出手段）
４０  遮光板
４４  ホール素子（磁界検出手段、位置検出手段）
５０  捻りばね
５１  アクチュエータ
【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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