(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられた照明光が、複数のレンズセルから構成された矩形のレンズアレイと重ね合わせレンズとによって、前記複数のレンズセルの像が空間光変調素子上で重なり合うように照明され、前記空間光変調素子において偏光変調された照明光の光路を偏光分離素子により偏光方向に応じて分離させ、光路を分離された照明光を投射光学系により結像させるようにした画像表示装置において、
前記光源から前記投射光学系に至る光学系について、前記レンズアレイの対角線方向の４隅部分を通過する光を前記レンズアレイの４隅部に応じた位置に配置された遮光板によって遮光し、開ロ面積が前記レンズアレイの対角線方向に可変であって、前記空間光変調素子に入射する照明光の偏光方向及びこれに直交する方向以外の方向についてのＦ値を大きくする機能を有する絞り手段
を備えた
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記絞り手段は、照明光学系内、または、投射光学系内に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記絞り手段は、前記レンズアレイの対角線方向の４隅部に応じた位置に配置され前記照明光の光路に対して４方向より進退可能となされ前記レンズアレイの４隅部分を通過する光を遮光する４枚に分かれた遮光板と、これら４枚の遮光板を支持しこれら遮光板を同期して移動操作する移動操作機構と、この移動操作機構を駆動する駆動手段とを備えて構成されている
ことを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間光変調素子により表示される画像を投射レンズ等の結像光学系を介して表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ライトバルブの如き空間光変調素子に対する照明光をこの空間光変調素子によって変調し、変調された照明光を投射レンズ等の結像光学系を介して、スクリーン上に拡大して結像させ、画像を表示する画像表示装置が提案されている。
【０００３】
このような画像表示装置においては、反射型、または、透過型の空間光変調素子を用いて、この空間光変調素子のピクセルごとに照明光を制御することにより、照明光の偏光状態についての変調を行っている。また、このような画像表示装置においては、空間光変調素子は、照明光学系を介して、光源より発せられる直線偏光の照明光により照明される。
【０００４】
図２１は、従来の画像表示装置におけるいわゆる「レンズアレイ方式」の照明光学系の概略的な構成を示す側面図である。
【０００５】
このような画像表示装置において、空間光変調素子に照明光を照射するための照明光学系としては、図２１に示すように、レンズアレイを備えた「レンズアレイ方式」のものが一般的である。「レンズアレイ方式」の照明光学系を備えた画像表示装置においては、光源１０１から発せられた照明光は、リフレクタ１０２により反射され、光軸方向に出射される。照明光学系１０３は、第１のレンズアレイ（フライアイレンズ）１０４と、第２のレンズアレイ（フライアイレンズ）１０５と、重ね合わせレンズ１０６と、コンデンサレンズ１０７とから構成されている。第１及び第２のレンズアレイ１０４，１０５上には、この照明光学系を介して照明される空間光変調素子１０８とほぼ相似形状の開口を持つ多数のレンズセルが２次元配列されており、リフレクタ１０２の射出開口面を空間的に分割している。
【０００６】
第１のレンズアレイ１０４の各レンズセルは、各レンズセルに対応した第２のレンズアレイ１０５のレンズセルに光束を集光するようになっている。第２のレンズアレイ１０５上には、第１のレンズアレイ１０４のレンズセルと同数の２次光源像が形成される。そして、第２のレンズアレイ１０５上の各レンズセルは、対応する第１のレンズアレイ１０４の各レンズセル開口の像、すなわち、３次光源像を、偏光ビームスプリッタ１０９を透して空間光変調素子１０８の入射面上に形成させる。
【０００７】
重ね合わせレンズ１０６は、第１のレンズアレイ１０４の各レンズセル開口の像の中心を空間光変調素子１０８の入射面の中心に一致させ、これらレンズセル開口の像を空間光変調素子１０８上で重ね合わせる。
【０００８】
この結果、リフレクタ１０２により反射された照明光は、その強度を積分され、空間光変調素子１０８は、これら複数の２次、または、３次光源像により、均一な強度分布で重畳照明される。
【０００９】
また、コンデンサレンズ１０７は、図２２に示すように、第２のレンズアレイ１０５上の２次光源像が、偏光ビームスプリッタ１０９を経て、投射光学系１１０の入射瞳１１０ａ上に結像するように配置されている。
【００１０】
この照明光学系のＦ値は、第２のレンズアレイ１０５の開口面積によって決定され、また、投射光学系１１０のＦ値は、投射光学系１１０の入射瞳１１０ａの開口面積によって決定される。
【００１１】
空間光変調素子１０８は、例えば、複数の液晶セルを２次元配列した透過型、または、反射型の液晶板と、所定方向の偏光のみを透過させるアナライザ（偏光板）とを有して構成されている。そして、液晶板が電気信号によって制御されることより、透過、または、反射する光を偏光変調する。空間光変調素子１０８を照明する照明光は、図２３に示すように、空間光変調素子１０８における画像情報に応じて、Ｐ偏光、または、Ｓ偏光に変調される。この空間光変調素子１０８を経た照明光は、偏光分離素子となる偏光ビームスプリッタ１０９によって、偏光方向に応じて、第１及び第２のレンズアレイ１０４，１０５側に戻る光路と、投射光学系１１０に入射する光路とに分離される。そして、画像情報の白情報に対応した偏光方向の光のみが、投射光学系１１０に入射され、画像光として投射される。この画像表示装置は、前述のような構成により、空間光変調素子１０８が表示する画像情報を拡大投射して表示する。
【００１２】
なお、偏光ビームスプリッタ１０９に対する入射光軸と出射光軸とを含む平面に対して直交する方向に入射角度がずれている光束は、この偏光ビームスプリッタ１０９を透過した後の偏光方向が空間光変調素子１０８における最適方向から外れてしまう。そのため、この偏光ビームスプリッタ１０９と空間光変調素子１０８との間に、波長板（λ／４板（四分の一波長板））１１１を配置することによって、空間光変調素子１０８のプレチルトや偏光ビームスプリッタ１０９に対する斜め光を補償し、照明光の偏光方向が空間光変調素子１０８に対する最適な偏光方向となるようにしている。
【００１３】
ところで、前述した画像表示装置は、モノクロ表示のものである。カラー表示の画像表示装置においては、照明光学系１０３を経た照明光をＲＧＢ（赤、緑、青の三原色）に色分解し、ＲＧＢ光をそれぞれに対応する空間光変調素子１０８により変調した後、これらＲＧＢ光を色合成して投射する。
【００１４】
このようなカラー表示の画像表示装置においては、ＲＧＢ光の割合を調整する色バランス（ホワイトバランス）調整を行う必要がある。このような色バランス調整は、ＲＧＢの各空間光変調素子１０８を制御する電気信号の大きさを調整することで行う。すなわち、空間光変調素子１０８に印加する電気信号を大きくすれば、空間光変調素子１０８において変調されて反射される（または、透過する）光量が増加する。
【００１５】
例えば、色温度を高く設定する場合には、Ｂに対してＲＧの光量が相対的に少なくなるように、ＲＧの電気信号を小さくしてＲＧの空間光変調素子１０８における変調量を抑制する。また、色温度を低く設定する場合には、Ｒに対してＢＧの光量が相対的に少なくなるように、ＢＧの電気信号を小さくしてＢＧの空間光変調素子１０８における変調量を抑制する。
【００１６】
ところで、特許文献１には、前述のような画像表示装置において、表示画像の平均輝度に応じて、光源の発光光量を制御することにより、表示画像の輝度を調整する技術が記載されている。
【００１７】
また、特許文献２には、前述のような画像表示装置において、光源の発光光量を変化させることに代えて、光学絞りによる光量調節を利用して表示画像の輝度を調整する技術が記載されている。この画像表示装置においては、照明光学系における光束の一部を遮断して、この光束の断面積を制御する可変開口絞りを備えている。この可変開口絞りは、照明光学系における光束を遮光する一対の遮光板が移動可能に配置されて構成され、これら遮光板を移動させることにより、表示画像の輝度を調整することができるようになっている。この画像表示装置においては、使用環境の明るさに応じて、表示画像の輝度をユーザが調整することができる。
【００１８】
【特許文献１】特開平５−６６５０１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１０６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、特許文献１に記載された画像表示装置においては、光源として超高圧水銀ランプ等の放電ランプを用いる場合には、発光光量を制御することにより、光源の寿命や発光効率に悪影響を及ぼす虞れがあるため、発光光量を大きく変化させることができず、制御量には限界がある。
【００２０】
また、前述した従来の画像表示装置においては、偏光ビームスプリッタ１０９、波長板１１１及び空間光変調素子１０８は、それぞれ入射角度依存性を持っており、入射角度の小さい光線に対しては、最適な偏光変調を行うことができるが、入射角度の大きい光線に対しては、最適な偏光変調が行えない虞れがある。そして、空間光変調素子１０８のプレチルトと偏光ビームスプリッタ１０９に対する斜め光は、波長板１１１によって完全には補償されない。このように、空間光変調素子１０８に対する斜め方向の光成分が多いと、表示画像のコントラストは劣化する。
【００２１】
一方で、画像表示装置においては、装置の小型化及び投射される表示画像の高輝度化が求められている。そのため、これら画像表示装置においては、より広範囲の光を用いて短い光路によって空間光変調素子１０８を照明するようにするため、照明光学系１０３における照明光の径を大きくして、照明光学系１０３のＦ値を小さくしたいという要望がある。
【００２２】
照明光学系１０３のＦ値を小さくするほど、照明光を明るくすることができ、表示画像の輝度を向上させることができるが、空間光変調素子１０８に対する斜め方向の光成分は多くなる。すなわち、図２４に示すように、照明光学系１０３、または、結像光学系１１０のＦ値を小さくするほど、表示画像は高輝度となるがコントラストは劣化し、照明光学系１０３等のＦ値を大きくするほど、表示画像は高コントラストとなるが輝度は低下するという関係がある。このように、表示画像の高輝度化と、高コントラスト化とは、照明光学系１０３等のＦ値について、相反する関係にある。
【００２３】
したがって、特許文献２に記載された画像表示装置においては、高輝度の表示画像を得ようとすれば、コントラストが劣化してしまい、表示画像のコントラストの劣化を抑えようとすれば、十分な輝度の表示画像が得られないことになる。
【００２４】
また、特許文献１に記載された画像表示装置においては、表示画像の輝度を調整しても、コントラストが向上することはない。
【００２５】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、表示画像の輝度の低下を抑えつつ、コントラストを良好とすることができ、また、コントラストの低下を抑えつつ、高輝度の表示画像が得られるようになされた画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】
【００２６】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る画像表示装置は、以下の構成のうちのいずれか一を有するものである。
【００２７】
〔構成１〕
光源から発せられた照明光が複数のレンズセルから構成された矩形のレンズアレイと重ね合わせレンズとによって複数のレンズセルの像が空間光変調素子上で重なり合うように照明され空間光変調素子において偏光変調された照明光の光路を偏光分離素子により偏光方向に応じて分離させ光路を分離された照明光を投射光学系により結像させるようにした画像表示装置において、光源から投射光学系に至る光学系について、レンズアレイの対角線方向の４隅部分を通過する光をレンズアレイの４隅部に応じた位置に配置された遮光板によって遮光し、開ロ面積が前記レンズアレイの対角線方向に可変であって、空間光変調素子に入射する照明光の偏光方向及びこれに直交する方向以外の方向についてのＦ値を大きくする機能を有する絞り手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２９】
〔構成２〕
構成１を有する画像表示装置において、絞り手段は、照明光学系内、または、投射光学系内に設けられていることを特徴とするものである。
【００３０】
〔構成３〕
構成２を有する画像表示装置において、絞り手段は、レンズアレイの対角線方向の４隅部に応じた位置に配置され照明光の光路に対して４方向より進退可能となされレンズアレイの４隅部分を通過する光を遮光する４枚に分かれた遮光板と、これら４枚の遮光板を支持しこれら遮光板を同期して移動操作する移動操作機構と、この移動操作機構を駆動する駆動手段とを備えて構成されていることを特徴とするものである。
【００３１】
なお、この画像表示装置においては、使用環境の明るさに応じて、絞り手段における開口面積が自動的に変化するようにすることもできる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る画像表示装置においては、光源から投射光学系に至る光学系について、レンズアレイの対角線方向の４隅部分を通過する光をレンズアレイの４隅部に応じた位置に配置された遮光板によって遮光し、開ロ面積が前記レンズアレイの対角線方向に可変であって、空間光変調素子に入射する照明光の偏光方向及びこれに直交する方向以外の方向についてのＦ値を大きくする機能を有する絞り手段を備えているので、この絞り手段により、レンズアレイにおいてコントラストが劣化した領域の照明光を遮断することができ、表示画像の輝度の低下を抑えつつ、コントラストを向上させることができる。また、この画像表示装置においては、コントラストの低下を抑えつつ、高輝度の表示画像を得ることができる。
【００３４】
また、この画像表示装置において、絞り手段は、装置構成に応じて、照明光学系内、または、投射光学系内のいずれにも設けることができる。
【００３５】
絞り手段は、レンズアレイの対角線方向の４隅部に応じた位置に配置され照明光の光路に対して４方向より進退可能となされレンズアレイの４隅部分を通過する光を遮光する４枚に分かれた遮光板と、これら４枚の遮光板を支持しこれら遮光板を同期して移動操作する移動操作機構と、この移動操作機構を駆動する駆動手段とを備えたものとすることができ、この場合には、容易に、絞り手段における開口面積が使用環境の明るさに応じて自動的に変化するようにすることができる。
【００３６】
すなわち、本発明は、表示画像の輝度の低下を抑えつつ、コントラストを良好とすることができ、また、コントラストの低下を抑えつつ、高輝度の表示画像が得られるようになされた画像表示装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明に係る画像表示装置の最良の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の実施の形態における画像表示装置の構成を示す側面図である。
【００３９】
この画像表示装置は、図１に示すように、光源１と、この光源１から出射された光を光軸Ｌ０方向に反射するリフレクタ２を有している。光源１は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の白色光を出射するものを用いる。リフレクタ２は、光軸Ｌ０を軸とした回転放物面の反射面を有し、光源１から出射された光を反射面で反射して光軸Ｌ０に平行な照明光として出射する。
【００４０】
この照明光は、照明光学系を構成する第１のレンズアレイ（フライアイレンズ）３に入射される。第１のレンズアレイ３を経た照明光は、第２のレンズアレイ（フライアイレンズ）４に入射される。これら第１のレンズアレイ３と第２のレンズアレイ４との間には、絞り手段となる可変開口絞り５が設けられている。
【００４１】
第１及び第２のレンズアレイ３，４は、リフレクタ２が光束を出射する開口を空間的に分割するように、後述する空間光変調素子である各液晶ライトバルブ１２，１８，２１に相似した形状の複数のレンズセルを２次元配列して構成されている。この第１のレンズアレイ３は、そのレンズセルにそれぞれ対応した第２のレンズアレイ４のレンズセルに照明光を集光させ、第２のレンズアレイ４上に第１のレンズアレイ３のレンズセルと同数の２次光源像を形成する。
【００４２】
第２のレンズアレイ４は、各レンズセルごとに、対応する第１のレンズアレイ３のレンズセル開口の像を液晶ライトバルブ１２，１８，２１の入射面に一致させ、第１のレンズアレイ３の各レンズセルが液晶ライトバルブ１２，１８，２１の入射面上で重なり合うようにする。
【００４３】
図２は、可変開口絞りと第２のレンズアレイとの位置関係を示す正面図である。
【００４４】
可変開口絞り５は、図２に示すように、第１及び第２のレンズアレイ３，４間における光束の一部を遮光する４枚の遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが移動操作可能に配置されて構成され、これら遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを移動させることにより、この画像表示装置による表示画像のコントラスト及び輝度を調整することができるようになっている。この可変開口絞り５は、２次光源像が形成される第２のレンズアレイ４の近傍に配置されている。
【００４５】
この可変開口絞り５は、第２のレンズアレイ４の対角線上の四隅部分を透過する照明光を遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄによって遮光する構成となっており、これら遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ以外の領域が、この可変開口絞り５における開口部となっている。
【００４６】
第２のレンズアレイ４から出射された照明光は、図１に示すように、ＰＳコンバイナ６及び重ね合わせレンズ７を経て、クロスダイクロイックミラー８に入射される。
【００４７】
ＰＳコンバイナ６は、複数の偏光ビームスプリッタが並列に配列されて平板状に構成された光学素子であり、入射光の偏光方向を一定の方向に揃えて出射させる。重ね合わせレンズ７は、第１のレンズアレイ４の各レンズセルの像の中心を液晶ライトバルブ１２，１８，２１の中心に一致させ、第１のレンズアレイ４の各レンズセルの像が液晶ライトバルブ１２，１８，２１の表示面上で重なり合うようにする。
【００４８】
クロスダイクロイックミラー８は、入射された照明光をＲ（赤色）成分とＧ（緑色）成分及びＢ（青色）成分とに分離させる。クロスダイクロイックミラー８を経たＲ成分光は、ミラー９及びリレーレンズ１０を経て、偏光分離素子となる偏光ビームスプリッタ１１を透過して、赤色用液晶ライトバルブ１２に入射される。赤色用液晶ライトバルブ１２は、入射されたＲ成分光を表示画像の赤色成分に応じて偏光変調して反射する。偏光変調された反射光は、偏光ビームスプリッタ１１において反射され、色合成プリズム１３に対し、一側面部より入射される。
【００４９】
一方、クロスダイクロイックミラー８を経たＧ成分光及びＢ成分光は、ミラー１４を経て、ダイクロイックミラー１５に入射される。ダイクロイックミラー１５は、入射されたＧ成分光及びＢ成分光を、Ｇ成分光とＢ成分光とに分離させる。ダイクロイックミラー１５において反射されたＧ成分光は、リレーレンズ１６を経て、偏光分離素子となる偏光ビームスプリッタ１７を透過して、緑色用液晶ライトバルブ１８に入射される。緑色用液晶ライトバルブ１８は、入射されたＧ成分光を表示画像の緑色成分に応じて偏光変調して反射する。偏光変調された反射光は、偏光ビームスプリッタ１７において反射され、色合成プリズム１３に対し、後面部より入射される。
【００５０】
そして、ダイクロイックミラー１５を透過したＢ成分光は、リレーレンズ１９を経て、偏光分離素子となる偏光ビームスプリッタ２０を透過して、青色用液晶ライトバルブ２１に入射される。青色用液晶ライトバルブ２１は、入射されたＢ成分光を表示画像の青色成分に応じて偏光変調して反射する。偏光変調された反射光は、偏光ビームスプリッタ２０において反射され、色合成プリズム１３に対し、他側面部より入射される。
【００５１】
色合成プリズム１３は、一側面部より入射されたＲ成分光、後面部より入射されたＧ成分光及び他側面部より入射されたＢ成分光を合成して、前面部より出射させる。色合成プリズム１３から出射された照明光は、投射光学系となる投射レンズ２２に入射される。この投射レンズ２２は、入射された照明光を、図示しないスクリーンに向けて投射し、結像させ、画像表示を行う。
【００５２】
ところで、この画像表示装置において、可変開口絞り５は、光源１から投射レンズ２２に至る光学系について、各液晶ライトバルブ１２，１８，２１に入射する照明光の偏光方向及びこれに直交する方向以外の方向についてのＦ値を大きくする機能を有している。すなわち、各液晶ライトバルブ１２，１８，２１に入射する照明光の偏光方向は、この実施の形態においては、表示画像の上下方向に相当する方向である。そして、可変開口絞り５は、遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにより、第２のレンズアレイ４の対角線上の四隅部分を透過する照明光を遮光するので、照明光の偏光方向及びこれに直交する方向以外の方向についてのＦ値を大きくすることになる。
【００５３】
図３は、第２のレンズアレイにおける各レンズセルごとの照明光の強度分布を示す正面図である。
【００５４】
この画像表示装置の第２のレンズアレイ４においては、各レンズセルごとの照明光の強度分布は、図３に示すように、ほぼ同心円状の分布となっており、
図４は、第２のレンズアレイにおける各レンズセルごとのコントラストの分布を示す正面図である。
【００５５】
これに対し、第２のレンズアレイ４における各レンズセルごとのコントラストは  図４に示すように、第２のレンズアレイ４の対角線方向の四隅部分、すななち、照明光の偏光方向及びこれに直交する方向以外の方向において劣化している。したがって、この画像表示装置においては、第２のレンズアレイ４の対角線方向の四隅部分を遮光することにより、表示画像の輝度の低下を最小限に抑えつつ、コントラストを向上させることができる。
【００５６】
図５は、この画像表示装置における絞り形状と従来の絞り形状とにおける表示画像の輝度及びコントラストを示す正面図である。
【００５７】
この画像表示装置における可変開口絞り５においては、例えば、図５中の（ａ）に示すように、表示画像の輝度を６００ｌｍ（ルーメン）に保ちながらも、コントラストを１８００：１とすることができる。これに対し、図５中の（ｂ）に示すように、円形の開口部を有する絞り５０を使用した従来の画像表示装置においては、表示画像の輝度を５００ｌｍ（ルーメン）まで落としても、コントラストは１６００：１となってしまう。
【００５８】
このように、この画像表示装置においては、表示画像の輝度の低下を最小限に抑えつつ、コントラストを向上させることができ、また、コントラストの劣化を最小限に抑えつつ、表示画像の輝度を向上させることができる。
【００５９】
〔可変開口絞りの構成の第１の例〕
図６は、可変開口絞りの構成を示す正面図である。
【００６０】
この画像表示装置における可変開口絞り５は、図６に示すように、第２のレンズアレイ４の四隅部に配置された４枚の遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有しており、これら各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの両面には、それぞれガイドピン２３が突設されている。各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの一方の面におけるガイドピン２３は、この画像表示装置内の固定部となるガイド板２９に設けられたガイド溝２４にそれぞれ嵌合している。これらガイド溝２４は、第２のレンズアレイ４の中央部を中心とする放射状に形成されており、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、これらガイド溝２４に倣って、第２のレンズアレイ４の対角線方向に移動可能となっている。
【００６１】
そして、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの他方の面におけるガイドピン２３は、第２のレンズアレイ４の中央部を中心として回転可能に配置されたカム板２５に設けられたカム溝２６にそれぞれ嵌合している。すなわち、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、各ガイド溝２４及び各カム溝２６によって支持されている。このカム板２５は、円環状に形成されており、第２のレンズアレイ４の周囲において回転するようになっている。そして、このカム板２５のカム溝２６は、螺旋（スパイラル）形状に形成されている。したがって、カム板２５が回転操作されると、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、各ガイド溝２４と各カム溝２６とが交差する位置に倣って、同期して移動操作される。すなわち、各ガイド溝２４とカム板２５とは、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを支持し、移動操作する移動操作機構を構成している。
【００６２】
このカム板２５の外周縁部は、ギヤ部２５ａとなっている。このギヤ部２５ａには、駆動手段となるモータ２７の駆動力が伝達される伝達ギヤ２８が噛合している。すなわち、カム板２５は、モータ２７の駆動力によって回転操作され、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを第２のレンズアレイ４の対角線方向に移動操作する。
【００６３】
図７は、可変開口絞りにおける開口部が開いている状態を示す正面図である。
【００６４】
図８は、可変開口絞りにおける開口部が閉じている状態を示す正面図である。
【００６５】
可変開口絞り５は、このように各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが移動操作されることにより、図７及び図８に示すように、開口部の面積を変化させる。
【００６６】
なお、カム板２５の回転角を制御するためには、フォトセンサなどによりカム板２５の回転角を検出し、この検出結果に基づいてモータ２７の駆動を制御するようにすればよい。また、モータ２７として、駆動回転角の制御が容易な、ステッピングモータを使用するようにしてもよい。
【００６７】
〔可変開口絞りの構成の第２の例〕
図９は、可変開口絞りの構成の第２の例を示す斜視図である。
【００６８】
この画像表示装置における可変開口絞り５は、図９に示すように、第２のレンズアレイ４の四隅部に配置された４枚の遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを、一対の回転軸３０，３１によって回転可能に支持して構成してもよい。この可変開口絞り５においては、一側側の遮光板５ａ，５ｂが一方の回転軸３０によって支持され、他側側の遮光板５ｃ，５ｄが他方の回転軸３１によって支持されている。各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、これら回転軸３０，３１を中心として回転可能となされ、第２のレンズアレイ４に対する接離方向に移動可能となっている。すなわち、各回転軸３０，３１は、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを支持し、移動操作する移動操作機構を構成している。
【００６９】
そして、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを支持する回転軸３０，３１の一端側には、それぞれピニオンギヤ３２，３３が取付けられている。一方のピニオンギヤ３２には、第１のラックギヤ３４が噛合している。また、他方のピニオンギヤ３３には、第２のラックギヤ３５が噛合している。そして、各ラックギヤ３４，３５は、駆動手段となるモータ２７の駆動軸に取付けられたギヤに噛合している。すなわち、各ラックギヤ３４，３５は、モータ２７の駆動力によって移動操作され、各回転軸３０，３１を回転させることを介して、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを第２のレンズアレイ４に対する接離方向に回転操作する。
【００７０】
この可変開口絞り５においては、モータ２７として、駆動回転角の制御が容易な、ステッピングモータを使用しており、このモータ２７は、制御回路３６によって制御される。
【００７１】
図１０は、可変開口絞りの構成のさらに他の例を示す斜視図である。
【００７２】
また、この可変開口絞り５においては、各回転軸３０，３１の回転角を制御するためには、図１０に示すように、フォトセンサやエンコーダスイッチ３７などにより各ラックギヤ３４，３５の位置を検出し、この検出結果に基づいて、検出回路３８及び制御回路３６を介して、モータ２７の駆動を制御するようにしてもよい。
【００７３】
図１１は、絞りが開いている状態を示す正面図である。
【００７４】
図１２は、絞りが閉じている状態を示す正面図である。
【００７５】
可変開口絞り５は、このように各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが回転操作されることにより、図１１及び図１２に示すように、開口部の面積を変化させる。
【００７６】
〔可変開口絞りの構成の第３の例〕
図１３は、可変開口絞りの構成の第３の例を示す斜視図である。
【００７７】
この画像表示装置における可変開口絞り５は、図１３に示すように、第２のレンズアレイ４の四隅部に配置された４枚の遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを、二対の回転軸３０ａ，３１ａ、３０ｂ，３１ｂによって回転可能に支持して構成してもよい。この可変開口絞り５においては、第１の遮光板５ａが第１の回転軸３０ａによって支持され、第２の遮光板５ｂが第２の回転軸３０ｂによって支持され、第３の遮光板５ｃが第３の回転軸３１ｂによって支持され、第４の遮光板５ｄが第４の回転軸３１ａによって支持されている。各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、これら回転軸３０ａ，３１ａ、３０ｂ，３１ｂを中心として回転可能となされ、第２のレンズアレイ４に対する接離方向に移動可能となっている。
【００７８】
すなわち、各回転軸３０ａ，３１ａ、３０ｂ，３１ｂは、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを支持し、移動操作する移動操作機構を構成している。そして、この可変開口絞り５においては、第１の回転軸３０ａ及び第４の回転軸３１ａが互いに平行であって第２のレンズアレイ４の対角方向に位置して一対をなし、また、第２の回転軸３０ｂ及び第３の回転軸３１ｂが互いに平行であって第２のレンズアレイ４の対角方向に位置して一対をなしている。
【００７９】
第１及び第４の遮光板５ａ，５ｄを支持する対をなす第１の回転軸３０ａ及び第４の回転軸３１ａの一端側には、それぞれピニオンギヤ３２ａ，３３ａが取付けられている。一方のピニオンギヤ３２ａには、第１のラックギヤ３４ａが噛合している。また、他方のピニオンギヤ３３ａには、第２のラックギヤ３５ａが噛合している。そして、各ラックギヤ３４ａ，３５ａは、駆動手段となる第１のモータ２７ａの駆動軸に取付けられたギヤに噛合している。すなわち、各ラックギヤ３４ａ，３５ａは、第１のモータ２７ａの駆動力によって移動操作され、各回転軸３０ａ，３１ａを回転させることを介して、第１及び第４の遮光板５ａ，５ｄを第２のレンズアレイ４に対する接離方向に回転操作する。
【００８０】
また、第２及び第３の遮光板５ｂ，５ｃを支持する対をなす第２の回転軸３０ｂ及び第３の回転軸３１ｂの一端側には、それぞれピニオンギヤ３２ｂ，３３ｂが取付けられている。一方のピニオンギヤ３２ｂには、第３のラックギヤ３４ｂが噛合している。また、他方のピニオンギヤ３３ｂには、第４のラックギヤ３５ｂが噛合している。そして、各ラックギヤ３４ｂ，３５ｂは、駆動手段となる第２のモータ２７ｂの駆動軸に取付けられたギヤに噛合している。すなわち、各ラックギヤ３４ｂ，３５ｂは、第２のモータ２７ｂの駆動力によって移動操作され、各回転軸３０ｂ，３１ｂを回転させることを介して、第２及び第３の遮光板５ｂ，５ｃを第２のレンズアレイ４に対する接離方向に回転操作する。
【００８１】
この可変開口絞り５においては、各モータ２７ａ，２７ｂとして、駆動回転角の制御が容易な、ステッピングモータを使用しており、これらモータ２７ａ，２７ｂは、制御回路３６によって制御される。
【００８２】
図１４は、可変開口絞りの構成のさらに他の例を示す斜視図である。
【００８３】
また、この可変開口絞り５においては、各回転軸３０ａ，３１ａ、３０ｂ，３１ｂの回転角を制御するためには、図１４に示すように、フォトセンサやエンコーダスイッチ３７などにより各ラックギヤ３４ａ，３５ａ、３４ｂ，３５ｂの位置を検出し、この検出結果に基づいて、検出回路３８及び制御回路３６を介して、各モータ２７ａ，２７ｂの駆動を制御するようにしてもよい。
【００８４】
図１５は、絞りが開いている状態を示す正面図である。
【００８５】
図１６は、絞りが閉じている状態を示す正面図である。
【００８６】
可変開口絞り５は、このように各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが回転操作されることにより、図１５及び図１６に示すように、開口部の面積を変化させる。
【００８７】
〔可変開口絞りの構成の第４の例〕
図１７は、可変開口絞りの構成の第３の例を示す斜視図である。
【００８８】
この画像表示装置における可変開口絞り５は、図１７に示すように、第２のレンズアレイ４の四隅部に配置された４枚の遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを、二対の移動軸３０ａ，３１ａ、３０ｂ，３１ｂによって移動可能に支持して構成してもよい。この可変開口絞り５においては、第１の遮光板５ａが第１の移動軸３０ａによって支持され、第２の遮光板５ｂが第２の移動軸３０ｂによって支持され、第３の遮光板５ｃが第３の移動軸３１ｂによって支持され、第４の遮光板５ｄが第４の移動軸３１ａによって支持されている。各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、これら移動軸３０ａ，３１ａ、３０ｂ，３１ｂによって移動可能となされ、第２のレンズアレイ４の対角線方向に移動可能となっている。
【００８９】
すなわち、各移動軸３０ａ，３１ａ、３０ｂ，３１ｂは、各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを支持し、移動操作する移動操作機構を構成している。そして、この可変開口絞り５においては、第１の移動軸３０ａ及び第４の移動軸３１ａが互いに平行であって第２のレンズアレイ４の対角方向に位置して一対をなし、また、第２の移動軸３０ｂ及び第３の移動軸３１ｂが互いに平行であって第２のレンズアレイ４の対角方向に位置して一対をなしている。
【００９０】
第１の遮光板５ａを支持する第１の移動軸３０ａの一端側は、第１のラックギヤ３４ａに取付けられている。第４の遮光板５ｄを支持する第４の移動軸３１ａの一端側は、第２のラックギヤ３５ａに取付けられている。そして、これらラックギヤ３４ａ，３５ａは、駆動手段となる第１のモータ２７ａの駆動軸に取付けられたギヤに噛合している。すなわち、各ラックギヤ３４ａ，３５ａは、第１のモータ２７ａの駆動力によって移動操作され、各移動軸３０ａ，３１ａを移動させることを介して、第１及び第４の遮光板５ａ，５ｄを第２のレンズアレイ４に対する対角線方向に移動操作する。
【００９１】
また、第２の遮光板５ｂを支持する第２の移動軸３０ｂの一端側は、第３のラックギヤ３４ｂに取付けられている。第３の遮光板５ｃを支持する第３の移動軸３１ｂの一端側は、第４のラックギヤ３５ｂに取付けられている。そして、これらラックギヤ３４ｂ，３５ｂは、駆動手段となる第２のモータ２７ｂの駆動軸に取付けられたギヤに噛合している。すなわち、各ラックギヤ３４ｂ，３５ｂは、第２のモータ２７ｂの駆動力によって移動操作され、各移動軸３０ｂ，３１ｂを移動させることを介して、第２及び第３の遮光板５ｂ，５ｃを第２のレンズアレイ４に対する対角線方向に移動操作する。
【００９２】
この可変開口絞り５においては、各モータ２７ａ，２７ｂとして、駆動回転角の制御が容易な、ステッピングモータを使用しており、これらモータ２７ａ，２７ｂは、制御回路３６によって制御される。
【００９３】
図１８は、可変開口絞りの構成のさらに他の例を示す斜視図である。
【００９４】
また、この可変開口絞り５においては、各移動軸３０ａ，３１ａ、３０ｂ，３１ｂの回転角を制御するためには、図１８に示すように、フォトセンサやエンコーダスイッチ３７などにより各ラックギヤ３４ａ，３５ａ、３４ｂ，３５ｂの位置を検出し、この検出結果に基づいて、検出回路３８及び制御回路３６を介して、各モータ２７ａ，２７ｂの駆動を制御するようにしてもよい。
【００９５】
図１９は、絞りが開いている状態を示す正面図である。
【００９６】
図２０は、絞りが閉じている状態を示す正面図である。
【００９７】
可変開口絞り５は、このように各遮光板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが回転操作されることにより、図１９及び図２０に示すように、開口部の面積を変化させる。
【００９８】
前述したように、この画像表示装置においては、開口面積が可変である可変開口絞り５を備えていることにより、表示画像の映像ソースや、視聴環境等に応じて、表示画像のコントラストを優先するモードと輝度を優先するモードとを選択して、効果的な調整を行うことができる。
【００９９】
また、可変開口絞り５は、第２のレンズアレイ４と共役な位置である投射レンズ２２の入射瞳の近傍に配置してもよい。この構成においても、可変開口絞り５を調整することにより、表示画像の映像ソースや、視聴環境等に応じて、表示画像のコントラストを優先するモードと輝度を優先するモードとを選択して、効果的な調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における画像表示装置の構成を示す側面図である。
【図２】前記画像表示装置における可変開口絞りと第２のレンズアレイとの位置関係を示す正面図である。
【図３】前記画像表示装置における第２のレンズアレイにおける各レンズセルごとの照明光の強度分布を示す正面図である。
【図４】前記画像表示装置における第２のレンズアレイにおける各レンズセルごとのコントラストの分布を示す正面図である。
【図５】前記画像表示装置における絞り形状と従来の絞り形状とにおける表示画像の輝度及びコントラストを示す正面図である。
【図６】前記画像表示装置における可変開口絞りの構成の第１の例を示す正面図である。
【図７】前記画像表示装置における可変開口絞りにおける開口部が開いている状態を示す正面図である。
【図８】前記画像表示装置における可変開口絞りにおける開口部が閉じている状態を示す正面図である。
【図９】前記画像表示装置における可変開口絞りの構成の第２の例を示す斜視図である。
【図１０】前記画像表示装置における可変開口絞りの構成のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１１】前記画像表示装置において絞りが開いている状態を示す平面図である。
【図１２】前記画像表示装置において絞りが閉じている状態を示す平面図である。
【図１３】前記画像表示装置における可変開口絞りの構成の第３の例を示す斜視図である。
【図１４】前記画像表示装置における可変開口絞りの構成のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１５】前記画像表示装置において絞りが開いている状態を示す平面図である。
【図１６】前記画像表示装置において絞りが閉じている状態を示す平面図である。
【図１７】前記画像表示装置における可変開口絞りの構成の第４の例を示す斜視図である。
【図１８】前記画像表示装置における可変開口絞りの構成のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１９】前記画像表示装置において絞りが開いている状態を示す平面図である。
【図２０】前記画像表示装置において絞りが閉じている状態を示す平面図である。
【図２１】従来の画像表示装置におけるいわゆる「レンズアレイ方式」の照明光学系の概略的な構成を示す側面図である。
【図２２】従来の画像表示装置における投射光学系の概略的な構成を示す側面図である。
【図２３】従来の画像表示装置における空間光変調素子の前後における照明光の光路を示す側面図である。
【図２４】従来の画像表示装置における表示画像の輝度とコントラストとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０１】
１  光源
３  第１のレンズアレイ
４  第２のレンズアレイ
５  可変開口絞り
６  ＰＳコンバイナ
１１，１７，２０  偏光ビームスプリッタ
１２  赤色用液晶ライトバルブ
１８  緑色用液晶ライトバルブ
２１  青色用液晶ライトバルブ
２２  投射レンズ
２３  ガイドピン
２４  ガイド溝
２５  カム板
２６  カム溝
２７  モータ
【図１】
0005140914.tif 000002
【図２】
0005140914.tif 000003
【図３】
0005140914.tif 000004
【図４】
0005140914.tif 000005
【図５】
0005140914.tif 000006
【図６】
0005140914.tif 000007
【図７】
0005140914.tif 000008
【図８】
0005140914.tif 000009
【図９】
0005140914.tif 000010
【図１０】
0005140914.tif 000011
【図１１】
0005140914.tif 000012
【図１２】
0005140914.tif 000013
【図１３】
0005140914.tif 000014
【図１４】
0005140914.tif 000015
【図１５】
0005140914.tif 000016
【図１６】
0005140914.tif 000017
【図１７】
0005140914.tif 000018
【図１８】
0005140914.tif 000019
【図１９】
0005140914.tif 000020
【図２０】
0005140914.tif 000021
【図２１】
0005140914.tif 000022
【図２２】
0005140914.tif 000023
【図２３】
0005140914.tif 000024
【図２４】
0005140914.tif 000025