(57)【要約】【課題】適応型調光素子を備えた照明装置において、低輝度側においてきめ細かな光量調節を可能とする。【解決手段】光源１０の前面に、この光源１０からの射出光の光量を調節する調光手段３０を配置する。この際、調光手段３０をこの光の光軸Ｙ上に配置し、調光が光軸Ｙに近い領域から優先的に、且つ、光軸Ｙに対して線対称又は軸対称に行なわれるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、上記光源から射出される光の光軸上に配置された調光手段とを備え、
上記調光手段は、上記光源からの射出光の光量を上記光軸に近い領域から優先的に調節することを特徴とする、照明装置。
【請求項２】
上記調光手段は、上記射出光の光量を光軸に対して線対称又は軸対称に調節することを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
上記調光手段は、同一の回動軸を中心として互いに反対方向に回動される一対の遮光板からなり、各遮光板の回動量に応じて上記光量が調節可能とされたことを特徴とする、請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
上記一対の遮光板が、その主面が光軸と平行な位置からの回動量を互いに等しく制御されたことを特徴とする、請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
上記光源から入射される光の照度分布を均一化する均一照明手段を更に備えたことを特徴とする、請求項３又は４記載の照明装置。
【請求項６】
上記均一照明手段が、上記光源からの射出光から複数の２次光源像を形成する第１のフライアイレンズと、被照明領域においてこれらの２次光源像を重畳する第２のフライアイレンズとからなることを特徴とする、請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
上記遮光板が、上記第１のフライアイレンズと第２のフライアイレンズとの間に配置されたことを特徴とする、請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
上記遮光板が上記光軸に垂直な面に沿って複数設けられたことを特徴とする、請求項７記載の照明装置。
【請求項９】
上記複数の遮光板が、上記光軸に対して線対称又は軸対称となる位置に配置されたことを特徴とする、請求項８記載の照明装置。
【請求項１０】
上記複数の遮光板が、上記第１のフライアイレンズの列毎に対応して設けられたことを特徴とする、請求項９記載の照明装置。
【請求項１１】
上記遮光板の回動軸が、上記第１のフライアイレンズから射出される光束の間となる位置に配置されたことを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかの項に記載の照明装置。
【請求項１２】
上記遮光板の回動軸が、上記第１のフライアイレンズから射出される光束の中心となる位置に配置されたことを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかの項に記載の照明装置。
【請求項１３】
上記遮光板の回動軸側の端辺がこの回動軸と反対側の端辺よりも光源側に配置され、上記遮光板の少なくとも光が照射される側の表面が光反射性を有することを特徴とする、請求項３〜１２のいずれかの項に記載の照明装置。
【請求項１４】
上記遮光板からの反射光が到達する位置に、上記反射光を吸収する光吸収材が設けられたことを特徴とする、請求項１３記載の照明装置。
【請求項１５】
上記調光手段は複数の光透過領域を有する調光用液晶装置からなり、各領域の光透過率を上記光軸に近い領域から優先的に低下させることで上記射出光の光量が調節可能とされたことを特徴とする、請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項１６】
各光透過領域は、上記光軸に対して線対称又は軸対称な形状を有することを特徴とする、請求項１５記載の照明装置。
【請求項１７】
上記光源から入射される光の照度分布を均一化する均一照明手段を更に備えたことを特徴とする、請求項１５又は１６記載の照明装置。
【請求項１８】
上記均一照明手段が、上記光源からの射出光から複数の２次光源像を形成する第１のフライアイレンズと、被照明領域においてこれらの２次光源像を重畳する第２のフライアイレンズとからなることを特徴とする、請求項１７記載の照明装置。
【請求項１９】
上記調光用液晶装置が、上記第１のフライアイレンズと第２のフライアイレンズとの間に配置されたことを特徴とする、請求項１８記載の照明装置。
【請求項２０】
上記複数の光透過領域が、上記第１のフライアイレンズから射出される光束の列毎に対応して配置されたことを特徴とする、請求項１９記載の照明装置。
【請求項２１】
上記調光手段は、外部からの情報に基づいて上記光源からの射出光の光量を調節することを特徴とする、請求項１〜２０のいずれかの項に記載の照明装置。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれかの項に記載の照明装置と、
上記照明装置から射出される光を変調して映像光を形成する光変調装置と、
上記映像光を投射する投射手段とを備えたことを特徴とする、投射型表示装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の投射型表示装置の駆動方法であって、
単位時間当たりの映像信号に基づいて調光手段を制御する制御信号を決定し、
この制御信号に基づいて上記調光手段を制御することにより、上記光変調装置を照明する光の光量を上記光軸に近い領域から優先的に調節するとともに、上記映像信号を上記制御信号に基づいて伸長し、
この伸長した映像信号を上記光変調装置に供給することにより映像光を形成することを特徴とする、投射型表示装置の駆動方法。
【請求項２４】
請求項１６〜２０のいずれかの項に記載の照明装置と、上記照明装置から射出される光を変調して映像光を形成する光変調装置と、上記映像光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置の駆動方法であって、
単位時間当たりの映像信号に基づいて調光用液晶装置の光透過率を制御する制御信号を決定し、
この制御信号に基づいて上記光軸に近いものから順に光透過率が小さくなるように各光透過領域の透過光量を制御するとともに、上記映像信号を上記制御信号に基づいて伸長し、この伸長した映像信号を上記光変調装置に供給することにより映像光を形成することを特徴とする、投射型表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置ならびに投射型表示装置とその駆動方法に関し、特に映像表現力に優れた投射型表示装置とそれに用いる照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報機器の発達はめざましく、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型の表示装置の要求が高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は液晶分子の配列を電気的に制御して光学的特性を変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系から射出される映像を投射レンズを通してスクリーンに拡大投射する投射型表示装置（液晶プロジェクタ）が知られている。
投射型表示装置は光変調手段として液晶ライトバルブを用いたものであるが、投射型表示装置には、液晶ライトバルブの他、デジタルミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ，以下、ＤＭＤと略記する）を光変調手段としたものも実用化されている。ところが、この種の従来の投射型表示装置は以下のような問題点を有している。
【０００３】
（１）光学系を構成する様々な光学要素で生じる光漏れや迷光のため、充分なコントラストが得られない。そのため、表示できる階調範囲（ダイナミックレンジ）が狭く、陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ，  以下、ＣＲＴと略記する）を用いた既存のテレビ受像機に比較すると、映像の品質や迫力の点で劣ってしまう。
（２）各種の映像信号処理により映像の品質向上を図ろうとしても、ダイナミックレンジが固定されているために、充分な効果を発揮することができない。
【０００４】
このような投射型表示装置の問題点に対する解決策、つまりダイナミックレンジを拡張する方法としては、映像信号に応じて光変調手段（ライトバルブ）に入射させる光の量を変化させることが考えられる。それを実現するのに最も簡便な方法は、ランプの光出力強度を変化させることである。投射型表示装置において、ランプの出力光の制御を行なう方法が特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−６６５０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、投射型表示装置に用いるランプとしては高圧水銀ランプが現在主流となっているが、高圧水銀ランプで光出力強度を制御するのは極めて困難な状況である。したがって、ランプの光出力強度自体は変化させなくても、光変調手段への入射光量を映像信号に応じて変化させることのできる方法が求められている。
さらに上記の問題点に加えて、現行の投射型表示装置では光源の明るさが固定されているため、例えば暗めの鑑賞環境においては画面が明るくなりすぎたり、また、投射距離や投射レンズのズーミングにより投射スクリーンサイズを変化させた際に、それに応じて画面の明るさが変化してしまうという問題点もあった。
【０００７】
このような課題を解決するために、近年、投射型表示装置用の照明装置として、上述のメタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の光源に調光用のルーバ（遮光板）を組み合わせた構造のものが提案されている。この種の照明装置に関する発明は、本出願人も既に多数出願している。この構成によれば、光源とは別体に設けられた調光手段によって、光源から射出された光の光量調整を高速且つ任意に行なうことができる。このため、照明光を例えば映像信号に基づいて調節することで、光源の光出力強度が一定のままでも被照明領域（光変調装置）において映像に応じた明るさの光を得ることができ、投射型表示装置のダイナミックレンジの拡張に寄与することができる。同様に、投射拡大率，使用環境下における明るさの状況、若しくは、使用者の好み等に応じた明るさの光を得ることができる。
【０００８】
このような照明装置として、本出願人はこれまでに例えば図１７に示すような構造のものを提案している。この照明装置には、光源１０００の前面にフライアイレンズ１００１，１００２と遮光板１００３，１００５が備えられている。遮光板１００３，１００５は初期状態（調光を行なわない状態）では、射出光の光路外に配置され、その主面が光軸Ｙに平行に保たれている。一方、調光を行なう場合には、遮光板１００３，１００５がそれぞれ回動軸１００４，１００６の回りに回動され、光源光の一部を遮光することで、各遮光板１００３，１００５の初期位置からの回動量θに応じた光量調節がなされる。
【０００９】
ところで、上述のランプ光源ではその光の照度は、通常、中心部（光軸Ｙ近傍）で強く、その外側で小さくなっている。しかし、上記構成において例えば調光量の小さい状態（即ち、映像が明るく、光量調節を殆ど必要としない状態）では、遮光板１００３，１００５の回動量θは小さく制御されるため、光量調節は、光軸Ｙから離れた光強度の小さい領域でのみ行なわれる。このため、光量は必要以上に細かい調節幅で制御されることとなる。一方、調光量の大きい状態（即ち、映像が暗く、大きな光量調節が必要な状態）では、遮光板１００３，１００５は光軸Ｙから離れた領域を完全に遮蔽した上で更に、光強度の大きい光軸近傍の領域を遮蔽する。そして、光量の微調整はこの光強度の強い光軸近傍の領域でのみ行なわれる。このため、光量は、本来必要とされる調節幅よりも大きな調節幅で制御されることとなる。
【００１０】
すなわち、光量の調節幅（遮光板の単位回動量当たりの遮光量の増加幅）は、図１８に示すように、回動量θが大きくなる程（即ち、映像が暗く、より大きな調光が必要な程）大きくなり、照明光は、光量調節が殆ど不要な明るい映像のときに細かく、逆にきめ細かな調節が必要な暗い映像のときに大きく制御されていた。このため、映像表現力を十分に高めることはできなかった。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、低輝度側においてきめ細かな光量調節を行なうことのできる照明装置とこれを備えた投射型表示装置、及びこの投射型表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の照明装置は、光源と、上記光源から射出される光の光軸上に配置された調光手段とを備え、上記調光手段は、上記光源からの射出光の光量を上記光軸に近い領域から優先的に調節することを特徴とする。
【００１３】
本構成では、射出光の光量調節（調光）は光軸に近い位置から行なわれ、調光領域を光軸近傍の領域から外側の領域（光軸から離れた領域）に広げることで減光量が調節される。つまり、減光量が小さいときには光軸近傍の光源光のみが調光され、減光量が大きいときには、光軸近傍の領域に加えて光軸から離れた領域の光源光も調光される。この構成によれば、調光量が大きいときには、光量の微調整は光軸から離れた光強度の小さい領域で行なわれることとなるため、光量調節幅が小さい、きめ細かな調光が可能となる。なお、調光量が小さいときには、光量の微調整は光軸近傍の光強度の大きい領域で行なわれるため、その光量調節幅は大きくなる。しかし、この状態はもともと光量調節を殆ど必要としないか、或いは必要であったとしてもその調節幅は大きくて構わないため、これによって映像表現力が大きく損なわれることはない。
【００１４】
このような光量調節は、外部からの情報（例えば映像信号に基づく情報、投射拡大率に基づく情報、使用環境下における明るさの状況に基づく情報、使用者の好みに基づく情報等）に基づいて行なわれる。
【００１５】
上記構成においては、調光は光軸に対して線対称又は軸対称に行なわれることが好ましく、これにより、被照明領域における照度の偏りの少ない均一な照明が可能となる。つまり、調光手段を用いて光量を調節する場合、むやみに調光を行なうと照度分布の均一化の作用が阻害されてしまう。例えば、光源光の光束に対して片側から調光すると、被照明領域の片側のみが明るく、残りの片側が暗いというように照度分布が偏りを持つ場合がある。これに対して、上述のように光軸に対して線対称又は軸対称に調光を行なうと、被照明領域における照度分布も被照明領域の中心を通る軸に対して線対称又は軸対称となる。このため、この照明装置を例えば投射型表示装置に適用した場合に、その映像の見栄えをよくすることができる。
【００１６】
ところで、上述の調光手段の具体的な形態としては、例えば上記調光手段が、同一の回動軸を中心として互いに反対方向に回動される一対の遮光板からなり、各遮光板の回動量に応じて上記光量が調節可能とされたものを用いることができる。
【００１７】
この構成によれば、例えば回動軸にステッピングモータを接続する等して、この一対の遮光板を光軸を挟んで反対方向に回動させることで、遮光板の設置箇所を透過する光の量を容易に応答性よく調節することができる。この構成では、初期状態（調光を行なわない状態）において例えば遮光板の主面を光軸に平行に配置することで、遮光量を略ゼロとすることができる。また、遮光板の主面を光軸に対して所定の角度になるまで回動させることで、設定した範囲内で最小の透過率に減光することができる。この際、上記一対の遮光板は初期位置（主面が光軸と平行な位置）からの回動量を互いに等しく制御されることが好ましく、これにより、被照明領域における照度の偏りを小さくできる。
【００１８】
また、上記構成において更に、上記光源から入射される光の照度分布を均一化する均一照明手段を設けてもよい。この均一照明手段の具体的な形態としては、例えばロッドレンズ等もあるが、本発明の場合、上記光源からの射出光から複数の２次光源像を形成する第１のフライアイレンズと、被照明領域においてこれらの２次光源像を重畳する第２のフライアイレンズとで構成されたものを好適に用いることができる。
【００１９】
この場合、上記遮光板の設置位置としては、光源と第１のフライアイレンズとの間、第１のフライアイレンズと第２のフライアイレンズとの間、第２のフライアイレンズの射出側の３通りが考えられる。特に第１のフライアイレンズと第２のフライアイレンズとの間に設ける場合には、遮光板の設置領域を新たに設ける必要がない、若しくは、その設置領域が他の場合に比べて小さくてすむため、照明装置を小型化できる利点がある。
【００２０】
なお、遮光板の数については、１つだけでもよいし、光軸に垂直な面に沿って複数設けてもよい。
遮光板を複数設けた場合には、一つ一つの遮光板の寸法を小さくできるため、被照明領域における照度分布に対する影響を一層小さくすることができる。また、小さい遮光板であれば、既存の均一照明手段の配置を変えることなくこれらの間に挿入できるため、照明装置が大型化することもない。
【００２１】
この際、複数の遮光板を、第１のフライアイレンズから射出された光束群全体の中心（光軸）に対して線対称又は軸対称の関係となる位置に配置することで、被照明領域における照度分布を均一化できる。特に、複数の遮光板を、第１のフライアイレンズから射出される光束の列毎に対応して設け、これらの遮光板によって各光束の中心線に対して線対称又は軸対称に遮光を行なうことで、１つ１つの２次光源像のそれぞれについて明るさの偏りをなくすことができる。
【００２２】
なお、複数の遮光板の大きさやピッチは全て揃えてもよいが、場所によって異ならせてもよい。このようにして遮光板全体の設計を最適化することで、被照明領域における照度分布を良好に維持することができる。
【００２３】
また、各遮光板は、光軸近傍の領域を優先的に調光すべく、光軸に近いものから優先的に回動制御されることが好ましい。また、光軸に近い遮光板ほど回動量を大きく制御することで、上記の効果を確実にすることができる。
【００２４】
遮光板が１つだけの場合には、上記遮光板を複数設けた場合に比べて照度の均一性の面でやや劣るものの、これと同様な効果を得ることができる。すなわち、この場合には、１つ１つの２次光源像については、遮光により明るさの偏りが生じるが、第２のフライアイレンズによってそれらを重畳した照度分布は、被照明領域の中心線を通る軸に対して線対称又は軸対称な分布となる。このため、この照明装置を投射型表示装置に適用した場合に、その映像の見栄えをよくすることができる。
【００２５】
上述の各構成において、遮光板の回動軸は、第１のフライアイレンズから射出される光束の間となる位置に配置されることが望ましい。第１のフライアイレンズから射出される複数の光束それぞれの間の部分はもともと第１のフライアイレンズで集光された光が到達しない部位であるため、回動軸をこの位置に配置した上で、初期状態における遮光板の主面を光軸に平行とすることで、調光をかけない場合の輝度低下を防止することができる。或いは、遮光板の回動軸を、第１のフライアイレンズから射出される光束の中心となる位置に配置してもよい。この場合、初期状態において若干の輝度低下を生じるものの、元々の光源光の持つ照度分布により合致した遮光の形態となり、照度分布をより均一化することができる。
【００２６】
ところで、上述のように遮光板を用いて遮光を行なう場合には、遮光板の表面で光が反射されるとその反射光が表示に何らかの影響を与える虞がある。このような事態を回避する手段としては、例えば遮光板の少なくとも光が入射される側の表面に光吸収性を有する材料を用いる方法が考えられる。
【００２７】
或いは、遮光板の回動軸側の端辺をこの回動軸と反対側の端辺よりも光源側に配置し、この光入射側の表面に光反射性を有する材料を用いてもよい。この構成では、照明装置を遮光板の回動軸の延在方向から見ると、遮光板の回動量を０°より大きく９０°よりも小さい角度範囲とした場合、光源と回動軸とを結ぶ線と、回動軸と遮光板の上記回動軸と反対側の端辺を結ぶ線とは鈍角をなすため、遮光板に入射された光は光源側に戻されることなく照明光路の外側に反射される。これにより、反射光が不要に散乱して表示に悪影響を与えることを防止することができる。
【００２８】
この場合には更に、遮光板からの反射光が到達する位置に、上記反射光を吸収する光吸収材を設けることが好ましい。この構成によれば、例えば遮光部材からの反射光が到達する位置に照明装置の構成要素が配置されていた場合であっても、その構成要素が温度上昇して不具合が生じるのを回避することができる。
【００２９】
本発明の調光手段には、上述の遮光板以外に例えば液晶装置を用いることも可能である。すなわち、調光手段の他の形態として、調光手段が、複数の光透過領域を有する調光用液晶装置からなり、各領域の光透過率を上記光軸に領域から優先的に低下させることで上記射出光の光量を調節可能とされたものを用いることができる。この構成によれば、調光用液晶装置への印加電圧を制御することで、光源光の光透過量を応答性よく任意の大きさに設定できる。また、上述の遮光板とは違って機械的な可動部がないため摩耗等による劣化がなく、初期状態（調光を行なわない状態）における光ロスも小さい。
【００３０】
この構成において、各光透過領域の形状は光軸に対して線対称又は軸対称な形状とされることが好ましく、これにより、被照明領域における照度の偏りを少なくすることができる。
【００３１】
また、上記構成において更に、上記光源から入射される光の照度分布を均一化する均一照明手段を設けてもよい。この均一照明手段の具体的な形態としては、上述の第１のフライアイレンズと第２のフライアイレンズとで構成されたものを好適に用いることができる。
【００３２】
この際、上記調光用液晶装置の設置位置としては、光源と第１のフライアイレンズとの間、第１のフライアイレンズと第２のフライアイレンズとの間、第２のフライアイレンズの射出側の３通りが考えられるが、照明装置の小型化を図る観点からは、これを第１，第２のフライアイレンズの間に配置することが望ましい。この場合、複数の光透過領域を、第１のフライアイレンズから射出される光束の列毎に対応して設け、これらの光透過領域によって光透過率を上記光束の中心線に対して線対称又は軸対称に調節することで、照度分布を均一化することができる。特に、光透過領域を各マイクロレンズのそれぞれに対応して設けることで、１つ１つの２次光源像のそれぞれについて明るさの偏りをなくすことができる。
【００３３】
なお、複数の光透過領域の大きさやピッチは全て揃えてもよいが、場所によって異ならせてもよい。このようにして光透過領域全体の設計を最適化することで、被照明領域における照度分布を良好に維持することができる。
【００３４】
また、本発明の投射型表示装置は上述の照明装置と、上記照明装置から射出される光を変調して映像光を形成する光変調装置と、上記映像光を投射する投射手段とを備えたことを特徴とする。
【００３５】
この投射型表示装置では、例えば単位時間当たりの映像信号に基づいて調光手段を制御する制御信号が決定され、この制御信号に基づいて上記調光手段が制御されることにより、上記光変調装置を照明する光の光量が上記光軸に近い領域から優先的に調節されるとともに、上記映像信号が上記制御信号に基づいて伸長され、この伸長された映像信号が上記光変調装置に供給されることにより映像光が形成される。
【００３６】
調光手段の制御の具体的な態様としては、例えば調光手段が同一回動軸を中心として互いに反対方向に回動される一対の遮光板からなる構成では、遮光板の回動量を光軸に対して線対称又は軸対称に制御されることが好ましい。特に、遮光板が光軸に垂直な面内に複数設けられた構成では、これらの遮光板の内、光軸に近いものから優先的に回動制御されることが好ましい。また、遮光板が第１及び第２のフライアイレンズの間に配置される場合には、各遮光板の回動量が、第１のフライアイレンズを構成する各マイクロレンズから射出される光束の中心線に対して線対称又は軸対称に制御されることが好ましい。
【００３７】
また、調光手段が複数の光透過領域を有する調光用液晶装置からなる構成では、各光透過領域の光透過率を光軸に近いものから順に低下させる方法を採用することができる。すなわち、この投射型表示装置では、単位時間当たりの映像信号に基づいて調光用液晶装置の光透過率を制御する制御信号が決定し、この制御信号に基づいて上記光軸に近いものから順に光透過率が小さくなるように各光透過領域の透過光量が制御されるとともに、上記映像信号が上記制御信号に基づいて伸長され、この伸長された映像信号が上記光変調装置に供給されることにより映像光が形成される。この際、液晶装置の面内において光透過率が光軸に対して線対称又は軸対称となるように、各領域の光透過率が制御されることが望ましい。
【００３８】
このような構成によれば、照明光量の小さい暗い映像においてダイナミックレンジを十分に拡張でき、映像表現力に優れた投射表示を実現できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
まず、図４〜図７を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る投射型表示装置について説明する。
本実施形態の投射型表示装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた３板式の投射型カラー液晶表示装置である。図４はこの投射型表示装置を示す概略構成図であって、図中、符号１は照明装置、１０は光源、２１，２２はフライアイレンズ（均一照明手段２０）、３１，３２は遮光板（調光手段３０）、４１，４２はダイクロイックミラー、４３，４４，４５は反射ミラー、５１，５２，５３は液晶ライトバルブ（光変調装置）、６０はクロスダイクロイックプリズム、７０は投射レンズ（投射手段）を示している。
【００４０】
本実施形態における照明装置１は、光源１０とフライアイレンズ２１，２２と遮光板３１，３２と光吸収体３９，３９とから構成されている。光源１０は高圧水銀ランプ等のランプ１１とランプ１１の光を反射するリフレクタ１２とから構成されている。また、光源光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブ５１，５２，５３において均一化させるための均一照明手段２０として、光源１０側から第１のフライアイレンズ２１、第２のフライアイレンズ２２が順次設置されている。ここで、第１のフライアイレンズ２１は複数の２次光源像を形成し、第２のフライアイレンズ２２はライトバルブ位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。場合によっては２次光源像を重畳するためのコンデンサーレンズを第２のフライアイレンズ２２の位置、もしくはその後段に配しても良い。以下では重畳レンズとして第２のフライアイレンズが用いられた場合について説明を行なう。
【００４１】
本実施形態の場合、光源２から射出された光の光量を調節する調光手段として、遮光板３１，３２が第１のフライアイレンズ２１と第２のフライアイレンズ２２との間に回動可能に設置されている。そして、第１のフライアイレンズ２１および第２のフライアイレンズ２２の上方及び下方に光吸収体３９，３９が設置されている。なお、照明装置１の構成については後で詳しく説明する。
【００４２】
照明装置１の後段の構成を以下、各構成要素の作用とともに説明する。
青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー４１は、光源１０からの光束のうちの赤色光ＬＲを透過させるとともに、青色光ＬＢと緑色光ＬＧとを反射させるものである。ダイクロイックミラー４１を透過した赤色光ＬＲは反射ミラー４５で反射されて赤色光用液晶ライトバルブ５１に入射される。一方、ダイクロイックミラー４１で反射した色光のうち、緑色光ＬＧは緑色光反射用のダイクロイックミラー４２によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ５２に入射される。一方、青色光ＬＢはダイクロイックミラー４２も透過し、リレーレンズ４６、反射ミラー４３、リレーレンズ４７、反射ミラー４４、リレーレンズ４８からなるリレー系４９を経て青色光用液晶ライトバルブ５３に入射される。
【００４３】
各液晶ライトバルブ５１，５２，５３によって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム６０に入射される。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されてカラー画像を表す光が形成される。合成された光は投射光学系である投射レンズ７０によりスクリーン７１上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００４４】
次に、本実施形態の投射型表示装置の駆動方法について説明する。
図５は本実施形態の投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。調光機能を持たない従来の投射型表示装置の場合、入力された映像信号は適当な補正処理を経て、そのまま液晶パネルドライバに供給されるが、調光機能を有し、かつそれを映像信号に基づいて制御する本実施形態の場合、基本的な構成として、以下に説明するようにデジタル信号処理ブロックであるＤＳＰ（１）〜ＤＳＰ（３）などの回路が必要となる。
【００４５】
本実施形態では、図５に示すように、アナログ信号として入力された映像信号がＡＤコンバータ８１を経て第１のデジタル信号処理回路であるＤＳＰ（１）８２（制御信号決定手段）に入力される。ＤＳＰ（１）８２では、映像信号から明るさ制御信号が決定される。ＤＳＰ（２）８３（調光制御手段）では、明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ８４を制御し、最終的には調光素子ドライバ８４が調光素子３０（本実施形態の場合は遮光板３１，３２）を実際に駆動する。
【００４６】
一方、ＤＳＰ（１）８２で決定された明るさ制御信号は、映像信号とともにＤＳＰ（３）８６（映像信号伸長手段）にも入力される。ＤＳＰ（３）８６では明るさ制御信号に基づいて映像信号を適当な階調範囲に伸長する。伸長処理後の映像信号はＤＡコンバータ８７により再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバ８８に入力され、パネルドライバ８８から赤色光用液晶ライトバルブ５１（図５中のＲパネル）、緑色光用液晶ライトバルブ５２（同、Ｇパネル）、青色光用液晶ライトバルブ５３（同、Ｂパネル）のそれぞれに供給される。
【００４７】
ここで、照明装置１の制御方法に関しては、［１］表示映像適応型の制御、の他に、［２］投射拡大率による制御、［３］外部からの制御、などが考えられる。以下にそれぞれの方法について説明する。
［１］表示映像適応型の制御
まず、表示映像適応型の制御、すなわち明るい映像シーンでは光量が多くなり、暗いシーンでは光量が少なくなるような表示映像に適応した明るさ制御を行なう場合について考える。この場合、上記で説明したように、ＤＳＰ（１）８２で映像信号に基づいて明るさ制御信号が決定されるが、その方法には例えば次の２通りが考えられる。
【００４８】
（ａ）注目しているフレームに含まれている画素データのうち、明るさが最大の階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば０〜２５５の２５６ステップの階調数を含む映像信号を想定する。連続した映像を構成する任意の１フレームに着目した場合、そのフレームに含まれる画素データの階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）が、図６（ａ）のようになったとする。この図の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が１９０であるので、この階調数１９０を明るさ制御信号とする。この方法は、入力される映像信号に対し、最も忠実に明るさを表現できる方法である。
【００４９】
（ｂ）注目しているフレームに含まれている階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）より、最大の明るさから出現数について一定の割合（例えば１０％）となる階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば映像信号の出現数分布が図７のようであった場合、ヒストグラムより明るい側から１０％の領域をとる。１０％に相当するところの階調数が２３０であったとすると、この階調数２３０を明るさ制御信号とする。図７に示したヒストグラムのように、階調数２５５の近傍に突発的なピークがあった場合、上記（ａ）の方法を採用すれば、階調数２５５が明るさ制御信号となる。しかしながら、この突発的なピーク部分は画面全体における情報としてはあまり意味をなしていない。これに対して、階調数２３０を明るさ制御信号とする本方法は、画面全体の中で情報として意味を持つ領域によって判定する方法と言うことができる。なお、上記の割合は２〜５０％程度の範囲で変化させてもよい。
【００５０】
上記（ａ），（ｂ）の方法について、明るさ制御信号の判定を、表示領域全体に対して行なう他に、例えば表示領域の中央部分など、特定の部分だけに上記方法を適用することもできる。この場合、視聴者が注目している部分から明るさを決定するような制御の仕方が可能となる。
【００５１】
次にＤＳＰ（２）８３において、上記の方法で決定した明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ８４を制御するが、この方法にも例えば次の３通りが考えられる。
【００５２】
（ａ）出力された明るさ制御信号に応じてリアルタイムで制御する方法。
この場合はＤＳＰ（１）８２から出力された明るさ制御信号をそのまま調光素子ドライバ８４に供給すればよいため、ＤＳＰ（２）８３での信号処理は不要となる。この方法は映像の明るさに完全に追従する点で理想的ではあるが、映像の内容により画面の明暗が短い周期で変化することもあり、鑑賞時に余計なストレスを感じるなどの問題が発生する恐れがある。
【００５３】
（ｂ）出力された明るさ制御信号にＬＰＦ（ローパスフィルター）をかけ、その出力で制御する方法。
例えばＬＰＦによって１〜３０秒以下の明るさ制御信号の変化分をカットし、その出力によって制御する。この方法によれば、細かい時間の変化分はカットされるため、上記のような短い周期での明暗の変化を避けることができる。
【００５４】
（ｃ）明るさ制御信号の切り替わりエッジを検出する方法。
明るさ制御信号に所定の大きさ以上（例えば６０階調以上）の変化があった場合にのみ調光素子３０を制御する。この方法によれば、シーンの切り替わりなどのみに応じた制御を行なうことができる。
【００５５】
このようにして、例えば階調数１９０が明るさ制御信号に決定された場合、最大明るさ（階調数２５５）の光量を１００％とすると、１９０／２５５＝７５％の光量が得られるように調光素子３０を駆動する。本実施形態の場合、調光素子３０は具体的には遮光板３１，３２であるから、透過率が７５％（遮光率が２５％）となるように遮光板３１，３２を回動させる。同様に、階調数２３０が明るさ制御信号である場合、２３０／２５５＝９０％の光量が得られるように調光素子３０を駆動する。
【００５６】
一方、ＤＳＰ（３）８６では、ＤＳＰ（１）８２で決定された明るさ制御信号と映像信号に基づいて映像信号を適当な階調範囲まで伸長する。例えば最大階調範囲にまで伸長する場合、上記の例では表示可能な最大階調数が２５５であるから、図６（ａ）の例で明るさ制御信号が階調数１９０の場合、階調数０〜１９０までの映像信号を図６（ｂ）に示すように階調数０〜２５５まで伸長する。このような照明光量の制御と映像信号の伸長処理によって、映像のダイナミックレンジを拡張しつつ、滑らかな階調表現を実現することができる。
【００５７】
［２］投射拡大率による制御
投射レンズ７０のズーミングに対応させて制御する。通常は液晶ライトバルブ（被照明領域）における単位面積あたりの光量が一定であるから、拡大側では画面が暗くなり、縮小側で明るくなる傾向にある。したがって、これを補正するように、拡大側に変化させた場合には光量が増えるように、縮小側に変化させた場合には光量が減るように調光素子３０を制御する。
【００５８】
［３］外部からの制御
使用者が好みに応じて調光素子３０を制御できるようにする。例えば暗い鑑賞環境においては光量が少なく、明るい鑑賞環境においては光量が多くなるように調光素子３０を制御する。この場合、使用者がコントローラを用いて、もしくは調光素子を直接操作するなどして調節する構成としてもよいし、明るさセンサなどを設けて自動的に制御される構成としてもよい。ただし、これら［２］、［３］の制御を行なうためには、図５でＤＳＰ（１）８２〜ＤＳＰ（３）８６のような回路は不要であるが、それ以外の回路構成が必要になる。
【００５９】
次に、図１、図２を参照しながら、本実施形態の照明装置について説明する。
本実施形態では、均一照明手段を構成する２枚のフライアイレンズの間に遮光板を装入した照明装置の例を示す。図１は本実施形態の照明装置の概略構成を示す側面図、図２は同、照明装置の遮光板側から第１のフライアイレンズを見た状態を示す正面図である。
【００６０】
本実施形態の照明装置１は、図１に示すように、光源１０とフライアイレンズ２１，２２と遮光板３１，３２と光吸収体３９，３９とから構成されている。光源１０は、高圧水銀ランプ等のランプ１１とランプ１１の光を反射するリフレクタ１２とから構成されている。また、光源１０側から第１のフライアイレンズ２１、第２のフライアイレンズ２２が順次設置されている。各フライアイレンズ２１，２２は、複数（本実施形態では例えば６×８個）のマイクロレンズ２３，２４から構成されており、光源１０から射出された光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブにおいて均一化させるための均一照明手段２０として機能する。
【００６１】
第１のフライアイレンズ２１と第２のフライアイレンズ２２との間には、光源１０から射出された光の光量を調節する調光手段３０が設置されている。この調光手段３０は、一端側を同一の回動軸３３に回動可能に取り付けられた２枚の遮光板３１，３２からなる。遮光板３１，３２は例えばアルミニウム、スチール、ステンレス等の材料で構成されており、回動した状態で光源１０に対向する側の面が光源１０から射出された光を反射させる反射面３１ａ，３２ａとなっている。また、２枚の遮光板３１，３２は略同一の形状とされ、本実施形態では例えばこれらを矩形形状としている。これらの遮光板３１，３２は、２枚のフライアイレンズ２１，２２のうち、光源１０に近い側の第１のフライアイレンズ２１の近傍に設置されており、遮光板３１，３２の幅Ｗは２枚のフライアイレンズ２１，２２の間隔Ｂの半分以下に設定されている。
【００６２】
回動軸３３は、各マイクロレンズ２３から射出される光束群全体の中心線（光軸Ｙ）上に配置されている。具体的には、回動軸３３は、図２（ａ）に示すように、第１のフライアイレンズ２１を構成する複数のマイクロレンズ２３の横の配列方向に対して平行であり、さらに隣り合うレンズ２３（図２における上から４番目と５番目のレンズ）の境界に沿って配置されている。また、回動軸３３にはステッピングモータ等の駆動手段（図示せず）が接続されており、調光素子ドライバ８４からの駆動信号を受けて遮光板３１，３２を、光軸Ｙを境として互いに反対方向に高速応答で回動するようになっている。
【００６３】
各遮光板３１，３２は、図２（ａ）に示すように、調光を行なわない初期状態において、その主面が光軸Ｙと平行に配置され、遮光量が略ゼロとなるように構成されている。また、調光を行なう場合には、２枚の遮光板３１，３２は初期状態の位置からの回動量θを０°〜９０°の範囲内で互いに等しく制御されるようになっており、これにより、光量の調節（調光）が光軸Ｙに対して線対称に行なわれるようになっている。図２（ｂ）は、遮光板３１，３２が初期状態から例えば３０°ずつ回動され、光源１０からの射出光が例えば５０％だけ透過された状態を示している。
【００６４】
また、図１に示すように、遮光板３１，３２の回動軸３３側の端辺は、回動軸３３と反対側の端辺よりも光源１０側に配置されている。これにより、照明装置１を回動軸３３の延在方向（Ｚ方向）から見たときに、光源１０と回動軸３３とを結ぶ線と、回動軸３３と遮光板３１，３２の上記回動軸と反対側の端辺を結ぶ線とは鈍角をなし、遮光板３１，３２に入射された光が光源１０側に戻されることなく照明光路の外側に反射されるようになっている。そして、この反射光の到達する２枚のフライアイレンズ２１，２２の外側の位置には、この反射光を吸収するための光吸収材３９，３９が、各反射面３１ａ，３２ａに対応して設置されている。このような光吸収材３９としては、石綿等、光の反射率が高くなく、また不燃性の材料を好適に用いることができる。
【００６５】
このような構成では、調光量が小さいとき（即ち、画像が明るく、光量調節を殆ど必要としないとき）には、各遮光板３１，３２の回動量は小さく制御され、遮光板３１，３２は光軸近傍の小さな領域の光のみ遮光する。そして、光量の微調整はこの光軸近傍の光強度の大きい領域で行なわれる。逆に調光量が大きいとき（即ち、画像が暗く、大きな光量調節が必要なとき）には、遮光板３１，３２の回動量は大きく制御され、遮光板３１，３２は光軸近傍の領域を完全に遮光しするとともに、光軸Ｙから離れた領域の光の一部も遮光する。そして、光量の微調整はこの光軸Ｙから離れた光強度の小さい領域で行なわれる。このため、光量の調節幅（遮光板の単位回動量当たりの遮光量の増加幅）は、図３に示すように、回動量θが大きくなる程小さくなり、照明光は暗い画像のときに細かく、明るい画像の時に大きく制御される。
【００６６】
このように本実施形態では、射出光の光量調節は光軸Ｙに近い位置から行なわれ、調光領域（遮光領域）を光軸近傍の領域から外側の領域に広げることで減光量が調節されるため、調光量が大きいときに、光量の微調整を光軸Ｙから離れた光強度の小さい領域で行なうことができ、光量調節幅が小さい、きめ細かな調光が可能となる。なお、調光量の小さい状態では、光量の微調整は光軸近傍の光強度の大きい領域で行なわれるため、その光量調節幅は大きくなるが、この状態はもともと光量調節を殆ど必要としないか、或いは必要であったとしてもその調節幅は大きくて構わないため、これによって映像表現力が大きく損なわれることはない。
【００６７】
また、本実施形態では、２枚の遮光板３１，３２の回動量を等しくし、調光を光軸Ｙに対して線対称に行なっているため、被照明領域であるライトバルブ上での照度の偏りの少ない均一な照明を実現できる。つまり、調光手段を用いて光源光を遮光する場合、むやみに調光を行なうと照度分布の均一化の作用が阻害されてしまう。例えば、光軸Ｙに対して片側から調光すると、被照明領域の片側のみが明るく、残りの片側が暗いというように照度分布が偏りを持つ場合がある。これに対して、上述のように光軸Ｙに対して線対称に調光を行なうと、第１のフライアイレンズ２１で形成される１つ１つの２次光源像については、遮光により明るさの偏りが生じるが、第２のフライアイレンズ２２によってそれらを重畳した照度分布は、被照明領域の中心を通る軸に対して線対称な分布となり、光軸Ｙに対して非対称な調光を行なった場合に比べて、投射映像の見栄えをよくすることができる。
【００６８】
特に、図４に示したような青色に対応する画像のみ，画像の上下方向若しくは左右方向が他の２色の画像と逆転することになる投射型表示装置に本実施形態の照明装置１を用いた場合、スクリーン７１の両側で色バランスが均一な画像を再現することができる。
【００６９】
また、遮光板３１，３２の回動軸３３が、マイクロレンズ２３から射出される光束の間となる位置に配置されているため、調光をかけない初期状態での輝度の低下を防止することができる。
【００７０】
また、本実施形態では遮光を遮光板３１，３２の光反射面３１ａ，３２ａの反射によって実現しているが、この際、反射面３１ａ，３２ａが光の入射方向に対して鈍角となるようにして光が光源１０側に戻らないようにしているため、反射光が不要に散乱したり、干渉したりして表示に悪影響を与えるのを防止することができる。また、遮光板３１，３２からの反射光が到達する位置に光吸収材３９が設けられているので、反射光が到達する位置に照明装置の他の構成要素が配置された場合であっても、その構成要素が温度上昇して不具合が生じるのを回避することができる。
【００７１】
（変形例）
次に、図８を参照しながら、上記第１実施形態の変形例に係る照明装置について説明する。図８は、本変形例の照明装置の概略構成を示す側面図である。なお、本変形例において、上記第１実施形態と同様の部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７２】
本変形例は、上記第１実施形態の構成において遮光板の位置を変形したものである。すなわち、本変形例の照明装置２では、図８（ａ）に示すように、遮光板３１，３２は光源１０と第１のフライアイレンズ２１との間に配置され、これに合わせて光吸収材３９も光源１０と第１のフライアイレンズ２１との間となる位置に配置されている。これ以外は上記第１実施形態と同様である。
【００７３】
本変形例の照明装置２では遮光板３１，３２を光源１０と第１のフライアイレンズ２１との間に配置しているため、場合によっては照明装置のサイズが大きくなる虞もある。その反面、光源１０の照度分布がもともと大きいため、遮光板を第１のフライアイレンズ２１と光源１０との間に入れても照度分布にそれ程大きな影響はなく、それよりもむしろ、第１のフライアイレンズ２１と第２のフライアイレンズ２２との間に遮光板を入れなくてすむことで、液晶ライトバルブの位置における照度分布を小さくできる利点がある。
【００７４】
なお、調光手段は、光源１０と第１のフライアイレンズ２１との間、第１のフライアイレンズ２１と第２のフライアイレンズ２２との間以外に、例えば図８（ｂ）に示すように、第２のフライアイレンズ２２の射出側に配置することも可能である。これによっても、同様の効果が得られる。
【００７５】
（第２実施形態）
次に、図９，図１０を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る照明装置について説明する。図９は本実施形態の照明装置の概略構成を示す側面図、図１０は同、照明装置の遮光板側から第１のフライアイレンズを見た状態を示す正面図である。なお、本実施形態において、上記第１実施形態と同様の部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７６】
本実施形態は、照度の均一性をより高めるべく、上述の調光手段を光軸に対して線対称となる位置に複数配置したものである。すなわち、図９に示すように、本実施形態の照明装置３において、第１のフライアイレンズ２１と第２のフライアイレンズ２２との間には、光軸Ｙに垂直な面内に、第１のフライアイレンズを構成する各マイクロレンズの列毎に対応して複数の調光手段３４が設けられている。
【００７７】
各調光手段３４は、一端側を同一の回動軸３７に回動可能に取り付けられた２枚の遮光板３５，３６からなる。遮光板３５，３６は例えばアルミニウム、スチール、ステンレス等の材料で構成されており、回動した状態で光源１０に対向する側の面が光源１０から射出された光を反射させる反射面３５ａ，３６ａとなっている。また、２枚の遮光板３５，３６は略同一の形状とされ、本実施形態では例えばこれらを矩形形状としている。さらに、各遮光板３５，３６の幅は各マイクロレンズ２３の幅の半分以下に設定されている。
【００７８】
回動軸３７は、図１０（ａ）に示すように、対応するマイクロレンズ２３から射出される光束の中心線上となる位置に、このレンズ２３の横の配列方向に平行に配置されている。また、回動軸３７にはステッピングモータ等の駆動手段（図示せず）が接続されており、調光素子ドライバ８４からの駆動信号を受けて遮光板３５，３６を、この中心線を境として互いに反対方向に高速応答で回動するようになっている。
【００７９】
各遮光板３５，３６は、図１０（ａ）に示すように、調光を行なわない初期状態において、その主面が光軸Ｙと平行に配置され、遮光量が極力小さくなるように構成されている。また、調光を行なう場合には、２枚の遮光板３５，３６は初期状態の位置からの回動量を０°〜９０°の範囲内で互いに等しく制御されるようになっており、これにより、光量の調節が、それぞれの光束についてその中心線に対して線対称に行なわれるようになっている。
【００８０】
また、これら複数の調光手段３４は、調光を行なう際に、光軸Ｙに近いものから優先的に回動制御されるようになっている。例えば、調光量が小さいときには、光軸Ｙに最も近い２つの調光手段３４１，３４１のみ回動し、それ以外は初期状態を維持する。また、これよりも調光量を増やす場合には、光軸Ｙに最も近い２つの調光手段３４１，３４１に加えて、これらに隣接する２つの調光手段３４２，３４２を回動する。さらに調光量をふやす場合には、光軸Ｙに近い６つの調光手段３４１，３４１，３４２，３４２，３４３，３４３を回動する。
【００８１】
この際、図２（ｂ）に示すように、調光手段３４１，３４２，３４３の間で回動量を異ならせてもよい。この場合には、光軸Ｙに近い側の調光手段の回動量の方が大きくなるようにし、光軸Ｙに近い領域の調光を優先するようにする。図２（ｂ）は、光源１０からの射出光が例えば５０％だけ透過する状態を示している。このような駆動を行なうことで、よりきめ細かな調光を行なうことができる。
【００８２】
また、図９に示すように、遮光板３５，３６の回動軸３７側の端辺は、回動軸３７と反対側の端辺よりも光源１０側に配置されている。これにより、対応する光束の中心線と回動軸３７とを結ぶ線と、回動軸３７と遮光板３５，３６の上記回動軸と反対側の端辺を結ぶ線とは鈍角をなし、遮光板３５，３６に入射された光が光源１０側に戻されることなく照明光路の外側に反射されるようになっている。そして、この反射光の到達する２枚のフライアイレンズ２１，２２の外側の位置には、この反射光を吸収するための光吸収材３９，３９が、各反射面３５ａ，３６ａに対応して設置されている。このような光吸収材３９としては、石綿等、光の反射率が高くなく、また不燃性の材料を好適に用いることができる。
これ以外は、上記第１実施形態と同様である。
【００８３】
本実施形態では、複数の調光手段３４を配置したことによって一つ一つの遮光板の寸法を小さくすることができるので、液晶ライトバルブの位置における照度分布への影響をより小さくして調光を行なうことができる。また、小さい遮光板であれば、既存の第１のフライアイレンズと第２のフライアイレンズの配置を変えることなく、それらの間に挿入することができ、照明装置が大型化することもない。特に本実施形態の場合、各遮光板３５，３６の幅を各レンズ２３の幅の半分以下に設定しているので、遮光板の寸法を充分に小さくすることができ、上記の効果を確実に得ることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、複数の調光手段３４を、第１のフライアイレンズで形成される光束の列毎に対応して設け、これらの調光手段３４によって各光束の中心線に対して線対称に遮光を行なっているため、１つ１つの２次光源像のそれぞれについて明るさの偏りをなくすことができる。これにより、照明の均一性を一層高めることができる。
【００８５】
なお、上記構成では調光手段を上記光束の列毎に対応して配置したが、この代わりに、図１１に示すように、調光手段を各光束のそれぞれに対応して複数配置することも可能である。この場合、各調光手段は光軸に近いものから優先的に回動制御されるようにする。
【００８６】
特に、光軸に対して軸対称に調光することで、照明の均一性を一層高めることが可能となる。例えば、調光量が小さいときには、光軸Ｙに最も近い４つの調光手段３４４のみ回動し、それ以外は、初期状態を維持する。また、これよりも調光量を増やす場合には、光軸Ｙに最も近い４つの調光手段３４４に加えて、これらの周囲を囲むように隣接する１２個の調光手段３４５を回動する。さらに調光量を増やす場合には、調光手段３４５に隣接する２４個の調光手段３４６も回動する。この際、図１１に示すように、調光手段３４４，３４５，３４６の間で回動量を異ならせてもよい。この場合には、光軸Ｙに近い側の調光手段の回動量の方が大きくなるようにし、光軸Ｙに近い領域の調光を優先するようにする。このような駆動を行なうことで、よりきめ細かな調光を行なうことができる。
【００８７】
（第３実施形態）
次に、図１２，図１３を参照しながら本発明の第３実施形態に係る照明装置について説明する。図１２は本実施形態の照明装置の概略構成を示す側面図、図１３は同、照明装置の調光手段の側から第１のフライアイレンズを見た状態を示す図である。なお、本実施形態において、上記第１実施形態と同様の部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
本実施形態は、調光手段として液晶装置を用い、この液晶装置の光透過率を調節することで光源光の光量を調節するようにしたものである。すなわち、本実施形態の照明装置４は、図１２に示すように、光源１０とフライアイレンズ２１，２２と調光用液晶装置３８とから構成されている。
【００８９】
本実施形態の照明装置４において、第１のフライアイレンズ２１と第２のフライアイレンズ２２との間には、例えばドットマトリクス型の透過型液晶装置からなる調光用液晶装置３８が設けられている。この液晶装置３８には、図１３に示すように、光軸Ｙに近い位置から順に複数の光透過領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４、Ｅ５，Ｅ６、Ｅ７，Ｅ８が設けられている。各光透過領域Ｅ１〜Ｅ８はその光透過率を独立に制御されるようになっており、各領域の光透過率を電圧によって任意に増減することで、各領域に入射された光源光の透過量（或いは遮光量）を調節可能とされている。
【００９０】
光透過領域Ｅ１〜Ｅ８は光軸Ｙに対して軸対称な形状（例えば本実施形態では、これらを円環形状としている）を有しており、各領域Ｅｎ（ｎ＝１〜８）の外周の直径は、マイクロレンズ２３のＸ方向のピッチをｐとしてそれぞれｎ・ｐの大きさとされている。これらの光透過領域の形状は、液晶装置３８の電極形状よって規定できる。
【００９１】
また、各領域Ｅ１〜Ｅ８は、初期状態（電圧オフ状態：調光を行なわない状態）において光透過率を略１００％に維持され、調光を行なう場合には、光軸Ｙに近いものから優先的に光透過率を調節されるようになっている。例えば、調光量が小さいときには、光軸Ｙに最も近い光透過領域Ｅ１のみ光透過率を低下させ、それ以外の領域Ｅ２〜Ｅ８は初期状態を維持する。また、これよりも調光量を増やす場合には、光軸Ｙに最も近い流域Ｅ１に加えてこれに隣接する領域Ｅ２の光透過率を低下させる。さらに調光量を増やす場合にはその調光の程度に応じて領域Ｅ３，Ｅ４、Ｅ５，Ｅ６、Ｅ７，Ｅ８の順に光透過率を低下させる。
【００９２】
この際、各領域の階調値は任意に設定でき、オン状態（光透過率が０％）とオフ状態（光透過率が１００％）との２値のみの構成、或いは、複数の中間状態を取り得る構成のいずれであってもよい。複数の中間状態を取り得る構成においては、光軸Ｙに近い領域の方が光透過率が小さくなるようにする。
投射型表示装置の他の構成については、図４に示した上記第１実施形態のものと同様である。
【００９３】
このような構成では、調光量が小さいとき（即ち、画像が明るく、光量調節を殆ど必要としないとき）には、光軸Ｙに近い光透過領域によって光軸近傍の光のみが遮光され、光量の微調整はこの光軸近傍の光強度の大きい領域で行なわれる。逆に調光量が大きいとき（即ち、画像が暗く、大きな光量調節が必要なとき）には、光軸Ｙに近い光透過領域によって光軸近傍の光が完全に遮光され、更に、光軸Ｙから遠い光透過領域によって光軸Ｙから離れた領域の光の一部も遮光される。そして、光量の微調整はこの光軸Ｙから離れた光強度の小さい領域で行なわれる。この結果、光量の調節幅は、調光量が大きくなる程小さくなる。
【００９４】
したがって、本実施形態によれば、暗い画像のときに光量調節をきめ細かく行なうことができ、映像表現力に優れた投射表示を実現できる。なお、調光量の小さい状態では、光量の微調整は光軸近傍の光強度の大きい領域で行なわれるため、その光量調節幅は大きくなるが、この状態はもともと光量調節を殆ど必要としないか、或いは必要であったとしてもその調節幅は大きくて構わないため、これによって映像表現力が大きく損なわれることはない。
また、各光透過領域の形状を光軸Ｙに対して軸対称としているため、被照明領域であるライトバルブ上での照度の偏りの少ない均一な照明を実現できる。
また、液晶装置は上述の遮光板とは違って機械的な可動部がないため摩耗等による劣化がなく、初期状態における光ロスも少なくすることができる。
【００９５】
なお、上記構成では各光透過領域の形状を円環形状としたが、この代わりに調光用液晶装置３８１の各光透過領域を、図１４に示すように、光軸に対して軸対称な矩形枠状の形状としてもよい。この場合、被照明領域における照度の偏りを少なくするために、各領域の境界線はマイクロレンズ２３の並び方向（Ｘ方向又はＺ方向）に平行に配置されることが好ましい。
【００９６】
或いは、図１５に示すように、調光用液晶装置３８２の光透過領域Ｅをストライプ状の形状とし、複数の領域Ｅが光軸に対して線対称に配置されるようにしてもよい。この場合には、上記第３実施形態と同様に、各領域Ｅは光軸に近い光透過領域から優先的に光透過率を制御されるようにする。また、照度の偏りを少なくするために、各領域Ｅの境界線はマイクロレンズ２３の並び方向（Ｘ方向又はＺ方向）に平行に配置されることが好ましい。なお、図１５では、各領域の境界線をＺ方向に平行な方向としている。さらに、きめ細かな光量調節を可能とするために、ストライプの幅（各領域ＥのＸ方向の幅）はマイクロレンズ２３のＸ方向のピッチｐと同等かそれ以下とすることが好ましい。
【００９７】
また、図１６に示すように、調光用液晶装置３８３を単純マトリクス型の液晶装置とし、複数の矩形の光透過領域Ｅが光軸に対して軸対称に配置されるようにしてもよい。この場合にも、各領域Ｅは光軸に近い光透過領域から優先的に光透過率を制御されるようにする。また、照度の偏りを少なくするために、各領域Ｅの境界線はマイクロレンズ２３の並び方向（Ｘ方向又はＺ方向）に平行に配置されることが好ましい。さらに、きめ細かな光量調節を可能とするために、各領域の大きさはマイクロレンズ２３と同等かそれ以下の大きさとすることが好ましい。なお、図１６では、各光透過領域Ｅの形状をマイクロレンズ２３と同じ形状とした例を示している。
【００９８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば遮光板の形状や数、配置等に関しては上記実施の形態に限ることなく、適宜変更が可能である。また、上記実施の形態では遮光板が光反射性を有するものを用いたが、光吸収性を有する遮光板を用いることもできる。その場合、遮光板の材料としては、黒色アルマイト処理を施したアルミニウムなどを例示することができる。上記実施の形態では光変調手段として液晶ライトバルブを用いた投射型表示装置の例を挙げたが、光変調手段としてＤＭＤを用いた投射型表示装置に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の照明装置の概略構成を示す側面図。
【図２】同、照明装置の遮光板側から第１のフライアイレンズを見た状態を示す正面図。
【図３】同、照明装置の遮光板の回動量と遮光量との関係を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態の投射型表示装置の概略構成を示す図。
【図５】同、投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図。
【図６】同、投射型表示装置において、映像信号から明るさ制御信号を決定する第１の方法を説明するための図。
【図７】同、第２の方法を説明するための図。
【図８】第１実施形態の変形例の照明装置の概略構成を示す側面図。
【図９】本発明の第２実施形態の照明装置の概略構成を示す側面図。
【図１０】同、照明装置の遮光板側から第１のフライアイレンズを見た状態を示す正面図。
【図１１】同、遮光板の他の構成例を示す正面図。
【図１２】本発明の第３実施形態の照明装置の概略構成を示す側面図。
【図１３】同、照明装置の調光用液晶装置から第１のフライアイレンズを見た状態を示す正面図。
【図１４】同、調光用液晶装置の他の構成例を示す正面図。
【図１５】同、調光用液晶装置の他の構成例を示す正面図。
【図１６】同、調光用液晶装置の他の構成例を示す正面図。
【図１７】従来の照明装置の概略構成を示す側面図。
【図１８】同、照明装置の遮光板の回動量と遮光量との関係を示す図。
【符号の説明】
１，２，３，４…照明装置、１０…光源、２１…第１のフライアイレンズ、２２…第２のフライアイレンズ、２３…マイクロレンズ、３０，３４，３４１，３４２，３４３，３４４，３４５，３４６…調光手段、３８，３８１，３８２，３８３…調光用液晶装置（調光手段）、３１，３２，３５，３６…遮光板、３１ａ，３２ａ，３５ａ，３６ａ…光反射面、３３，３７…回動軸、３９…光吸収材、５１，５２，５３…液晶ライトバルブ（光変調装置）、７０…投射レンズ（投射手段）、Ｅ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８…光透過領域、Ｙ…光軸，θ…回動量
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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