(57)【要約】  セット外形サイズの増大等を抑止でき、コントラスト向上を図れ、また、静音性に優れた投射型表示装置であって、入力される画像情報に基づいて入射される照明光を変調して出射する光変調部１２２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、光源１０１からの照明光を光変調部に入射させる照明光学装置１０９と、光変調部から出射される照明光を投射する投射光学系１２５と、を有し、投射光学系１２５の瞳位置近傍に、可変開口絞り装置２００が配置され、絞り装置２００は、光変調部のコントラスト特性と絞り開閉時の絞り形状を合わせるように配置されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される画像情報に基づいて入射される照明光を変調して出射する光変調手段と、
上記光源からの照明光を上記光変調手段に入射させる照明光学装置と、
上記光変調手段から出射される照明光を投射する投射光学系と、を有し、
上記投射光学系の瞳位置近傍に、可変開口絞り装置が配置され、
上記絞り装置は、
上記光変調手段のコントラスト特性と絞り開閉時の絞り形状を合わせるように配置されている
投射型表示装置。
【請求項２】
上記絞り装置は、２つの絞り羽根を駆動系によりスライドさせて絞り領域を形成する
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
上記絞り羽根の少なくとも上記絞り領域を形成する縁部は、曲線状部を含む
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項４】
上記絞り羽根の少なくとも絞り領域を形成する縁部は、所定の曲率を持った形状に形成されている
請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項５】
上記２つの絞り羽根の曲率形状部は、絞り時に長円型形状となるように形成されている
請求項４記載の投射型表示装置。
【請求項６】
上記絞り装置は、上記投射光学系のレンズ鏡筒部に対して脱着可能に形成されている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項７】
上記投射光学系に配置される絞り装置に対する循環冷却風の送風経路が形成されている  請求項１記載の投射型表装置。
【請求項８】
上記絞り装置は、開口動作を連接リンク機構により駆動するアクチュエータを有する
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項９】
上記アクチュエータは、ホール素子を有するガルバノメータを含み、
上記ホール素子は２端子出力であって、
上記ホール素子の第１出力とリファレンス電圧を差動増幅してホール電圧として上記ホール素子に供給する第１の差動増幅回路と、
上記ホール素子の第２出力と上記リファレンス電圧を差動増幅して出力する第２の差増増幅回路と、を有する
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
上記照明光学装置は、
照明光を出射する光源と、
上記光源から発せられた照明光を均一化する、光軸上に所定間隔をあけて配置された一対の第１のマルチレンズレンズおよび第２のマルチレンズアレイと、を有する
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
上記絞り装置は、全閉状態でも遮光率が１００％以外となるように形成されている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
上記絞り装置は、複数の絞り羽根を含み、当該複数の絞り羽根が同期的に開閉される
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
映像信号のＡＰＬ（average picture level）に連動して上記可変開口絞り装置の絞り径を変動させるとともに、映像信号の振幅を制御する
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
入力される画像情報に基づいて入射される照明光を変調して出射する液晶パネルと、
上記光源からの照明光を上記光変調手段に入射させる照明光学装置と、
上記光変調手段から出射される照明光を投射する投射光学系と、を有し、
上記投射光学系の瞳位置近傍に、可変開口絞り装置が配置され、
上記液晶パネルの光入射角度特性分布における所望の高コントラスト域が長円型の形状を有し、当該長円の長軸が２次元的な分布特性の直交軸に対して所定の角度をもった斜め方向にあり、
上記絞り装置は、
所定の曲率の形状を有する２つの絞り羽根部を有し、当該２つの絞り羽根部の対向する縁部により形成される絞り開口形状が長円型絞り形状であり、当該絞りの長円型形状が上記液晶パネルの高コントラスト域の長円型形状に合わせるように配置されている
投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタは、液晶材料を用いた空間光変調器（以下、液晶パネルという）を用いるプロジェクタ装置である。
液晶プロジェクタにおいては、液晶パネル自体は発光しない。そこで、液晶プロジェクタにおいては、液晶パネルと光源とを組み合わせ、液晶パネルに光を照射して照明する。
そして、液晶パネルに映像信号を印加し、液晶パネルにより形成された像を、投射レンズによりスクリーンに投射する。
このような構成を有する液晶プロジェクタにより、小型で効率の良いプロジェクタ装置を実現できる。【０００３】
ところで、液晶材料の中には、印加電界に従い、入射光の偏光を変化させる性質（施光性）を持つものがある。
液晶パネルには、この性質を利用して光変調を行うものが多い。
このために、液晶パネルに入射する光は、ある一方向の直線偏光（ｐ偏光またはｓ偏光）とする必要がある。そして、液晶パネルを出射する光は、液晶パネルに印加される映像信号に従い偏光方向が回転する。
そこで、光変調を行うために液晶パネルの出射側に検光子として偏光子が配置される。【０００４】
また、偏光変換光学装置を採用した液晶プロジェクタとしては、スクリーンが置かれた環境に応じてより見やすい表示画像が得られるように、絞りオン・オフモード（絞りを適用するか否かのモード）の切替を持つプロジェクタが提案されている。そして、照明光学系または投射光学系に絞りを有するプロジェクタについては、たとえば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平８−１０６０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、偏光変換光学系を用いて光源光の利用効率向上を図った液晶プロジェクタ光学系において、液晶パネルに入射する照明光は照明設計に応じた有限角度分布を持つため、液晶パネルに対して斜めに入射した光の偏光特性が液晶分子の配向（プレチルト）によって乱れ（直線偏光が楕円偏光になり）、検光子から漏れた光によりコントラストが低下する。
照明光学系のＦナンバを大きくする（すなわち絞り径を小さくする）と、光出力が低下するが、液晶パネルへの入射角が垂直に近くなるため偏光特性が良好となりコントラストが上昇する。
一方、照明光学系のＦナンバを大きくとった場合は光路長が長くなり照明装置の占有体積が増加する。その結果、セット外形サイズの増大、材料コストの上昇といった短所を併せ持つ。【０００６】
また、絞りオン／オフモード切替機能を持つプロジェクタにおいては、性能向上に限界がある。
絞りオン／オフの２モード切替により、映画などの暗いシーンが多いプログラム再生の際にランプ駆動電圧をLoモードに切り替え、さらに絞りオン（例：遮光率20％）状態にすることにより、黒レベルを下げコントラスト向上を図っている（シネマブラックProなどのモード）。
鑑賞中は絞りオンで一部遮光状態であり同時に白レベルも下がるため、明るいシーンでの輝度もそれに応じて低下する。違和感のない遮光率設定とした結果、コントラスト向上も約２０％アップに止まり大幅な向上は望めない。【０００７】
また、一般的に虹彩型絞りでは、制御方法が簡単なことからステッピングモータが多く用いられるが、投影する画面の照度に応じて連続的に、かつ高速で動作させると、作動中に耳障りな励磁騒音を発するので静音性を求められるホーム用プロジェクタではノイズ源となり使用上不適切である。【０００８】
本発明は、セット外形サイズの増大、材料コストの上昇を抑止でき、しかもコントラスト向上を図れ、また、絞り動作時に騒音が小さく静音性に優れた投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点の投射型表示装置は、入力される画像情報に基づいて入射される照明光を変調して出射する光変調手段と、上記光源からの照明光を上記光変調手段に入射させる照明光学装置と、上記光変調手段から出射される照明光を投射する投射光学系と、を有し、上記投射光学系の瞳位置近傍に、可変開口絞り装置が配置され、上記絞り装置は、上記光変調手段のコントラスト特性と絞り開閉時の絞り形状を合わせるように配置されている。【００１０】
好適には、上記絞り装置は、２つの絞り羽根を駆動系によりスライドさせて絞り領域を形成する。【００１１】
好適には、上記絞り羽根の少なくとも上記絞り領域を形成する縁部は、曲線状部を含む。【００１２】
好適には、上記絞り羽根の少なくとも絞り領域を形成する縁部は、所定の曲率を持った形状に形成されている。【００１３】
好適には、上記２つの絞り羽根の曲率形状部は、絞り時に長円型形状となるように形成されている。【００１４】
好適には、上記絞り装置は、上記投射光学系のレンズ鏡筒部に対して脱着可能に形成されている。【００１５】
好適には、上記投射光学系に配置される絞り装置に対する循環冷却風の送風経路が形成されている。【００１６】
好適には、上記絞り装置は、開口動作を連接リンク機構により駆動するアクチュエータを有する。【００１７】
好適には、上記アクチュエータは、ホール素子を有するガルバノメータを含み、上記ホール素子は２端子出力であって、上記ホール素子の第１出力とリファレンス電圧を差動増幅してホール電圧として上記ホール素子に供給する第１の差動増幅回路と、上記ホール素子の第２出力と上記リファレンス電圧を差動増幅して出力する第２の差増増幅回路と、を有する。【００１８】
好適には、上記照明光学装置は、照明光を出射する光源と、上記光源から発せられた照明光を均一化する、光軸上に所定間隔をあけて配置された一対の第１のマルチレンズレンズおよび第２のマルチレンズアレイと、を有する。【００１９】
好適には、上記絞り装置は、全閉状態でも遮光率が１００％以外となるように形成されている。【００２０】
好適には、上記絞り装置は、複数の絞り羽根を含み、当該複数の絞り羽根が同期的に開閉される。【００２１】
本発明の第２の観点の投射型表示装置は、入力される画像情報に基づいて入射される照明光を変調して出射する液晶パネルと、上記光源からの照明光を上記光変調手段に入射させる照明光学装置と、上記光変調手段から出射される照明光を投射する投射光学系と、を有し、上記投射光学系の瞳位置近傍に、可変開口絞り装置が配置され、上記液晶パネルの光入射角度特性分布における所望の高コントラスト域が長円型の形状を有し、当該長円の長軸が２次元的な分布特性の直交軸に対して所定の角度をもった斜め方向にあり、上記絞り装置は、所定の曲率の形状を有する２つの絞り羽根部を有し、当該２つの絞り羽根部の対向する縁部により形成される絞り開口形状が長円型絞り形状であり、当該絞りの長円型形状が上記液晶パネルの高コントラスト域の長円型形状に合わせるように配置されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、絞り装置を所定の場所に設置すると投射光学系の光学設計を変えることなく、スクリーン上に投写される映像コントラストを大幅に向上させることができる。
本絞り装置を設置することによる投射光学系の占有体積の増加は絞り装置取り付け部周辺のみであり、商品性を損なうことなく大幅に性能向上を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本実施形態に係る光学装置を採用した液晶プロジェクタ（投射型表示装置）を原理的に示す図である。
【図２】図２は本実施形態に係る光学装置を採用した液晶プロジェクタ（投射型表示装置）の実装形態を示す図である。
【図３】図３は本実施形態に係る液晶プロジェクタの光軸を直線に配置し、光線を図示しない場合の光学系配置を示す図である。
【図４】図４は本実施形態に係る絞り装置の開放時の構成例を示す図である。
【図５】図５は本実施形態に係る絞り装置の最小絞り径時の構成例を示す図である。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは本実施形態に係る絞り装置の基体の構成を説明するための図である。
【図７】図７Ａから図７Ｃは好適な絞り形状の一例を説明するための図である。
【図８】図８Ａから図８Ｃは好適な絞り形状の他の例を説明するための図である。
【図９】図９は本実施形態における絞り装置のレンズ鏡筒部への取り付け構造例を示す図である。
【図１０】図１０Ａおよび図１０Ｂはパネルへの照明光角度分布とパネルコントラストの照明光角度依存性を示す図である。
【図１１】図１１Ａから図１１Ｃはパネルコントラストの照明光角度依存性を示す図を説明するための図である。
【図１２】図１２はパネルコントラスト特性と絞り開閉時のキャッツアイ形状に合わせる配置例を説明するための図である。
【図１３】図１３は光線角度の大小とコントラストおよび明るさとの関係を示す図である。
【図１４】図１４は液晶パネルの光入射角度特性における所望の高コントラスト域の形状について説明するための図である。
【図１５】図１５は所望の条件を満足する絞り形状例を示す図である。
【図１６】図１６Ａから図１６Ｃは検証で採用したパネルコントラストの絞り配置例を示す図である。
【図１７】図１７は各絞り形状タイプのコントラスト上昇率を示す図である。
【図１８】図１８は本実施形態に係るガルバノメータの一例を示す回路図である。
【図１９】図１９は本実施形態に係るホール素子増幅系回路の第１の例を示す回路図である。
【図２０】図２０は本実施形態に係るホール素子増幅系回路の第２の例を示す回路図である。
【図２１】図２１は本実施形態に係る液晶プロジェクタの絞り装置に対する冷却構造を示す図である。
【図２２】図２２は本実施形態に係る液晶プロジェクタの絞り装置に対する冷却構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１００…液晶プロジェクタ、１０１…光源部、１０２…コリメータレンズ、１０３…光学フィルタ、１０４…第１のマルチレンズアレイ（ＭＬＡ）、１０５…第２のＭＬＡ、１０６…偏光変換素子、１０７…集光レンズ、１０８…照明光学装置、１１０Ｒ、１１０Ｇ…ダイクロイックミラー、１１１，１１２，１１３…反射ミラー、１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ…集光レンズ、１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂ…偏光板、１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ…液晶パネル、１２３Ｒ，１２３Ｇ，１２３Ｂ…偏光板、１２４…ダイクロイックプリズム、１２５…投射光学系、１３０，１３１…リレーレンズ、２００…絞り装置、２０１…基体、２０２，２０３…絞り羽根。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に関連付けて説明する。【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る光学装置を採用した液晶プロジェクタ（投射型表示装置）を原理的に示す図である。
図２は、本発明の実施形態に係る光学装置を採用した液晶プロジェクタ（投射型表示装置）を示す図である。【００２７】
本液晶プロジェクタ１００は、図１および図２に示すように、光源部１０１、コリメータレンズ１０２、光学フィルタ１０３、第１のマルチレンズアレイ（ＭＬＡ）１０４、第２のＭＬＡ１０５、偏光変換素子１０６、集光レンズ１０７、ダイクロイックミラー１１０Ｒ、１１０Ｇ、反射ミラー１１１，１１２，１１３、集光レンズ１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ、偏光板１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂ、液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ、偏光板１２３Ｒ，１２３Ｇ，１２３Ｂ、ダイクロイックプリズム１２４、絞り装置２００を含む投射光学系１２５、リレーレンズ１３０，１３１等から構成される。
そして、光源部１０１、コリメータレンズ１０２、光学フィルタ１０３、第１ＭＬＡ１０４、第２ＭＬＡ１０５、偏光変換素子１０６、および集光レンズ１０７により照明光学系１０８が構成される。【００２８】
本実施形態の特徴部分である絞り装置２００は、照明光学系１０８ではなく、投射光学系１２５のいわゆるレンズ瞳位置（ＲＧＢ共通）の近傍に配置されている。
本実施形態の液晶プロジェクタ１００は、映像信号のＡＰＬ（average picture level ）に連動して絞り装置２００の絞り径を変動させるとともに、映像信号の振幅を制御する。
絞り装置２００は、後で詳述するように、２枚の板羽根をスライドさせるシンプルな構造を有し、かつ、以下の特徴を有する。
・照明光学系ではなく投射光学系１２５に配置し、アイリス機構の小型化を図っている。
・２つの板羽根に所定の曲率を持ったＲ形状を形成したＲ付き開口スライドとして、矩形開口のゴースト方向性を排除している。この所定の曲率を持ったＲ形状の２つの板羽根の互いに対向する縁部によりいわゆるねこ目(キャッツアイ)形状が形成される。
第１ＭＬＡ１０４、第２ＭＬＡ１０５のフライアイの形状に対応して絞りを開閉し、光量が均一となるようにしている。
・パネルコントラスト特性と絞り開閉時の長円型の形状であるねこ目（キャッツアイ）形状を合わせるように配置している。
・絞り装置２００を投射光学系１２５のレンズ鏡筒部に脱着可能な機構としてサービス性の向上を図っている。
・板羽根、スライドガイド機構のピンの材質、径の最適化を図っている。
・レンズ内の絞りに循環冷却風の送風経路を形成している。
・駆動装置としてステッピングモータではなくガルバノメータを採用している。
以下、液晶プロジェクタ１００の各構成要素の構成および機能について説明し、続いて絞り装置１０５の具体的な構成および機能について説明し、さらに液晶プロジェクタの冷却構造について説明する。【００２９】
光源部１０１は、放電ランプ１０１ａおよび反射集光鏡１０１ｂから構成されており、この放電ランプ１０１ａから出射された光を反射集光鏡１０１ｂが集光してコリメータレンズ１０２に向けて出射する。【００３０】
コリメータレンズ１０２は、光源部１０１から出射された照明光Ｌを平行束として光学フィルタ１０３に向けて出射する。【００３１】
光学フィルタ１０３は、光源部１０１から出射され、コリメータレンズ１０２を介した照明光Ｌに含まれる赤外線領域および紫外線領域の不要な光を除去する。【００３２】
第１のＭＬＡ１０４は、光源部１０１からの照明光Ｌを複数に分割し、それらの光学像を第２のＭＬＡ１０５の光入射面近傍に配置させる。
より具体的には、第１のＭＬＡ１０４は、複数のレンズがアレイ状に配置され、照明光Ｌを複数の光束に分割して集光し、各分割像の光スポットを所定の位置（第２のＭＬＡ１０５の光入射面近傍）にレイアウトさせる。
そして第２のＭＬＡ１０５に集光して形成された光源部１０１の像は、投射光学系１２５の絞り装置２００の配置位置近傍、すなわちレンズの瞳位置近傍に投影される。【００３３】
第２のＭＬＡ１０５は、第１のＭＬＡ１０４による分割光源像を、液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂの照明光として利用可能となるように偏光変換素子１０６に入射させる。
第２のＭＬＡ１０５には、第１のＭＬＡ１０４により集光される複数の光スポットに対応する複数のレンズが配置される。第２のＭＬＡ１０５の各レンズは第１のＭＬＡ１０４による分割像を、集光レンズ１０７を介して液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ上に重畳して結像させ、光源部１０１から出射された光を均一化する。【００３４】
偏光変換素子１０６は、タトエバ、短冊状に配列された偏光ビームスプリッタと、これに対応して間欠的に設けられた位相差板から構成され、入射した照明光Ｌのｐ偏光成分をｓ偏光成分に変換し、全体としてｓ偏光成分を多く含む偏光方向の揃えられた照明光を出力する。【００３５】
集光レンズ１０７は、偏光変換素子１０６を通過した照明光Ｌが液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂにおいて重ね合わされるように集光する。【００３６】
ダイクロイックミラー１１０Ｒは、集光レンズ１０７を通過した偏光方向の揃えられた照明光Ｌの光軸に対して４５度傾斜しており、照明光Ｌのうち、赤色の波長領域の光(赤色光という場合もある)ＬRのみ反射ミラー１１１に向けて反射し、その他の波長域の光ＬGBを透過する。【００３７】
反射ミラー１１１は、ダイクロイックミラー１１０Ｒで反射された光ＬR の光軸に対して４５度傾斜しており、光ＬR を集光レンズ１２０Ｒに向けて反射する。【００３８】
ダイクロイックミラー１１０Ｇは、ダイクロイックミラー１１０Ｒを透過した光ＬGBの光軸に対して４５度傾斜しており、ダイクロイックミラー１１０Ｒを透過した光ＬGBのうち緑色の波長域の光(緑色光という場合もある)ＬG のみを集光レンズ１２０Ｇに向けて反射し、その他の波長域（青色の波長域）の光ＬB を透過する。【００３９】
リレーレンズ１３０および１３１は、青色の波長域の光(青色光という場合もある)ＬB のダイクロイックミラー１１０Ｇから液晶パネル１２２Ｂまでの光路長が比較的長いため、光路途中で青色光ＬB を結像しなおすために設けられている。
ダイクロイックミラー１１０Ｇを通過した青色の波長域の光ＬB は、リレーレンズ１３０および１３１を通過し、反射ミラー１１３によって集光レンズ１２０Ｇに向けて反射される。【００４０】
各集光レンズ１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂおよび液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂは、立方体形状のダイクロイックプリズム１２４の３つの側面に対して所定の位置にそれぞれ配置されている。
また、液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂの入射側と出射側には、偏光子としての偏光板１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂと、検光子としての偏光板１２３Ｒ，１２３Ｇ，１２３Ｂがそれぞれ配置されている。
偏光板１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂは、集光レンズ１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの出射側にそれぞれ固定されており、偏光板１２３Ｒ，１２３Ｇ，１２３Ｂはダイクロイックプリズム１２４の入射側の３面にそれぞれ固定されている。【００４１】
液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂは、印加される赤色、緑色、青色の三原色に対応する映像信号によって、集光レンズ１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂを通じて入射する各色光ＬR ，ＬG ，ＬB の強度を変調する。
すなわち、偏光板１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂを透過した所定の偏光方向の色光ＬR，ＬG ，ＬB は、液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂに印加された映像信号に基づき、偏光面が回転する。
偏光面の回転を受けた光の所定の偏光成分が、偏光板１２３Ｒ，１２３Ｇ，１２３Ｂを透過し、ダイクロイックプリズム１２４に入射される。【００４２】
ダイクロイックプリズム１２４は、たとえば、複数のガラスプリズムを接合することによって構成されており、各ガラスプリズムの接合面には、所定の光学特性を有する干渉フィルタ１２４ａ，１２４ｂが形成されている。
干渉フィルタ１２４ａは、青色光ＬB を反射し、赤色光ＬR および緑色光ＬG を透過する。干渉フィルタ１２４ｂは、赤色光ＬR を反射し、緑色光ＬG および青色光ＬB を透過する。
したがって、液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂによって変調された各色光ＬR，ＬG ，ＬB は、合成されて投射光学系１２５に入射する。【００４３】
投射光学系１２５は、たとえば、ダイクロイックプリズム１２４から入射された映像光をスクリーン等の投影面に、向けて投射する。スクリーンには、カラー映像が映し出される。【００４４】
図３は、本実施形態に係る液晶プロジェクタの光軸を直線に配置し、光線を図示しない場合の光学系配置を示す図である。【００４５】
図３に示すように、投射光学系１２５は、第１レンズ群１２５１、第２レンズ群１２５２、および第３レンズ群１２５３を含んで構成されている。
そして、絞り装置２００は第２レンズ群１２５２の光入射側に配置されている。【００４６】
以下に、絞り装置２００の具体的な構成および機能について、図面に関連付けて説明する。【００４７】
図４は、本実施形態に係る絞り装置の開放時の構成例を示す正面図である。また、図５は、本実施形態に係る絞り装置の最大絞り（最小絞り径）時の構成例を示す正面図である。また、図６Ａおよび図６Ｂは、本実施形態に係る絞り装置の基体の裏面側から見た図である。【００４８】
本実施形態の絞り装置２００は、所定厚さの略直方体をなす板状の基体２０１と、基体２０１の表面側に互いに一部重なるように配置され、ガルバノメータの回転に応じて基体２０１の長手方向にスライドする２つの絞り羽根２０２,２０３を有している。【００４９】
基体２０１の略中央より長手方向の一側部側に円形の絞り開口２０１１が形成されている。基体２０１の裏面側の他側部側には、ガルバノメータ３００が搭載され、ガルバノメータ３００の頂部には基板４００が配置されている。基板４００は、ガルバノメータ３００のホール素子、制動コイル、駆動コイルの端子部を絞り装置２００より離間した位置に配置される図示しない制御系回路基板にリード線を通して接続される。
基体２０１の表面２０１ａには、開口２０１１を挟んで長手方向の側部に２つの絞り羽０２，２０３をスライドさせるための係止ピン２０１２，２０１３，２０１４，２０１５が形成されている。
また、基体２０１には、円弧状の２つの回転案内孔２０１６，２０１７が形成されている。これら２つの回転案内孔２０１６，２０１７は、基体２０１のガルバノメータ３００の２つの回転出力軸３０１，３０２を案内し、かつ、ガルバノメータ３００の回転出力軸３０１，３０２の回転範囲を所定範囲に規制するための案内孔であり、円筒状をなすガルバノメータ３００の円筒軸を中心として略１８０度対向する位置に形成されている。【００５０】
絞り羽根２０２は、係止ピン２０１２，２０１３が係止し、所定の長さをもってスライド範囲を規制する長手方向に沿って形成された直線状で長孔状の被係止孔２０２１，２０２２と、一端部側において、被係止孔２０２１，２０２２の案内方向と略直交するように直線線状に形成され、基体２０１の回転案内孔２０１６を挿通されたガルバノメータ３００の回転出力軸３０１の端部を係止させて案内する被係止孔２０２３が形成されている。
絞り羽根２０２は、図４および図５に示すように、一端部が被係止孔２０２３に出力回転軸３０１が係止され、一端部から略中央部において、被係止孔２０２１に係止ピン２０１２が係止され、被係止孔２０２２に係止ピン２０１３が、絞り羽根２０３の被係止孔とともに係止される。
絞り羽根２０２の一端部から中央部にかけては、図４および図５に示すように、基体２０１の絞り開口２０１１の図中右側部に位置し、中央部から他端部が、基体２０１の一側部側から絞り開口２０１１の周縁部に沿い、かつ、絞り開口２０１１の図中左側部に至るような形状をもってアイリス羽根部２０２ａが形成されている。
そして、絞り羽根２０２の絞り開口２０１１の図中の左側部側に位置する部分に、係止ピン２０１５が、絞り羽根２０３の被係止孔とともに係止される被係止孔２０２４が長手方向に沿って直線状で長孔状に形成されている。
このアイリス羽根部２０２ａは、ガルバノメータ３００の回転に応じて絞り開口２０１１の略半分を開閉するように動作制御される。【００５１】
絞り羽根２０３は、係止ピン２０１４，２０１５が係止し、所定の長さをもってスライド範囲を規制する長手方向に沿って形成された直線状で長孔状の被係止孔２０３１，２０３２と、一端部側において、被係止孔２０３１，２０３２の案内方向と略直交するように直線線状に形成され、基体２０１の回転案内孔２０１７を挿通されたガルバノメータ３００の回転出力軸３０２の端部を係止させて案内する被係止孔２０３３が形成されている。
絞り羽２０３は、図４および図５に示すように、一端部が被係止孔２０３３に出力回転軸３０２が係止され、一端部から略中央部において、被係止孔２０３１に係止ピン２０１４が係止され、被係止孔２０３２に係止ピン２０１５が、絞り羽根２０２の被係止孔２０２４とともに係止される。
絞り羽根２０２の一端部から中央部にかけては、図４および図５に示すように、基体２０１の絞り開口２０１１の図中左側部に位置し、中央部から分岐するように、基体２０１の他側部側から絞り開口２０１１の周縁部に沿い、かつ、絞り開口２０１１の図中右側部に至るような形状をもってアイリス羽根部２０３ａが形成されている。
そして、絞り羽根２０３の絞り開口２０１１の図中の右側部側に位置する部分に、係止ピン２０１３が、絞り羽根２０２の被係止孔２０２２とともに係止される被係止孔２０３４が長手方向に沿って直線状で長孔状に形成されている。
このアイリス羽根部２０３ａは、ガルバノメータ３００の回転に応じて絞り開口２０１１の略半分を開閉するように動作制御される。【００５２】
また、本実施形態の絞り装置２００は、前述したように、投射光学系１２５のレンズ鏡筒部に脱着可能な機構としてサービス性の向上を図っている。
そのため、基体２０１の周縁部には、レンズ鏡筒部にねじにより脱着可能とするための、ねじ挿入孔が形成された取り付け片２０１８、２０１９が形成されている。
また、基体２０１の長手方向の一端部には、レンズ鏡筒部の形成された位置決め部に挿入可能な位置決め用切り欠き部２０２０が形成されている。【００５３】
また、本実施形態においては、絞り羽根２０２，２０３と係止ピン２０１２〜２０１５（基体２０１）の材質としては、以下の材料を採用することが可能である。
絞り羽根２０２，２０３と係止ピン２０１２〜２０１５（基体２０１）のすべてを金属（ＳＵＳ）で形成する。この場合、高温、たとえば１４０℃に温度条件下で１０００万回以上継続して使用することが可能となり、耐久性に優れた絞り装置２００を形成することが可能である。
この他にも、たとえば絞り羽根２０２，２０３をプラスチック（ＰＥＴ）で形成し、係止ピン２０１２〜２０１５（基体２０１）をアルミニウム等の金属で形成することも可能である。この場合も十分な耐久性を得ることができる。
また、絞り羽根２０２，２０３の材料として、ＳＫ材からなる金属を採用し、ピン材料としてアルミニウム等の金属を採用することも可能である。【００５４】
絞り羽根２０２，２０３は、互いに重なり合う領域を有しているが、上記の材料を適宜選択等することにより、開閉時の摩擦抵抗を減らし、スムースな開閉動作を実現している。【００５５】
本実施形態の絞り装置２００は、全閉状態でも遮光率１００％ではなく約８０％までに留めている。
最小絞り開口径は、ユニフォミティが目標規格内であり、かつ、羽根表面の異常温度上昇による発煙などのシステムトラブルを想定して決定される。
このように構成することにより、何らかのシステム異常により、絞り装置の強制冷却が停止した場合でも光源光（照明光Ｌ）の一部が透過するので、著しく高温になる危険性から回避される。【００５６】
また、絞り羽根２０２のアイリス羽根部２０２ａと絞り羽根２０３のアイリス羽根部２０３ａとで形成される絞り領域を図４および図５に例では、略矩形状に形成されるような例を示しているが、この構成例では、矩形の開口によりゴーストが発現しやすくなるおそれがあることら、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、アイリス羽根部２０２ａ、２０３ａが所定のＲ形状部（略円弧状の形状の部分）をもち、アイリス羽根部２０２ａ，２０２ｂの互いに対向する縁部により形成される小絞り開口形状が、いわゆるキャッツアイ状となるように構成することが望ましい。開口形状として直線が交差してなるエッジ部が形成されず、投影された映像の周りにゴーストが発現することを抑止できる。
この場合、開放開口形状は、図７Ｃに示すように、略円形状となる。【００５７】
なお、図７の例のように、アイリス羽根部２０２ａ，２０２ｂに所定のＲ形状を持たせて、小絞り開口形状をキャッツアイ状となるように形成することが望ましいが、ゴーストの発現を抑止するための構成としてはこれに限定されるものではなく、たとえば、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃに示すように、絞りの開口として、矩形の各辺部にいわゆる正弦波状の曲線部を形成することによっても、ゴーストの発現を十分に抑止することができる。【００５８】
次に、本実施形態における絞り装置２００の取り付け構造について説明する。【００５９】
図９は、本実施形態における絞り装置２００のレンズ鏡筒部への取り付け構造例を示す図である。【００６０】
絞り装置２００は、レンズ鏡筒部５００の絞り取り付け部５０１の位置決め部５０２に対して切り欠き部２０２０を挿入して位置決めし取り付け片２０１８，２０１９を介してねじ止めする。
この場合、絞り開口２０１１の略中心部がレンズ鏡部５００の光軸と略一致するように取り付け可能である。
また、本実施形態においては、パネルコントラスト特性と絞り開閉時のねこ目（キャッツアイ）形状を合わせるように、絞り装置２００をレンズ鏡筒部５００に対して斜め、たとえば略４５度(あるいは１３５度)に傾くように斜めに配置している。
以下に、この斜め配置について説明する。【００６１】
図１０Ａは、パネルへの照明光角度分布を示す図であり、図１０Ｂはとパネルコントラストの照明光(入射光)角度依存性を示す図である。【００６２】
まず、本実施形態に係るパネルコントラストおよび図１０Ｂについて説明する。【００６３】
透過型液晶パネルに代表される光強度変調素子は、その素子に対する照明光線の光入力角度によって変調特性（透過型液晶の場合、透過特性）が異なる。
したがって、下記で定義されるコントラスト比ＣＮＴＲの値も光入射角度に依存する。
ＣＮＴＲ＝ＢＲＴ−Ｗ／ＢＲＴ−Ｂ
ここで、ＢＲＴ−Ｗは白表示時の明るさを示し、この明るさＢＲＴ−Ｗは白表示時の透過率に比例する。ＢＲＴ−Ｂは黒表示時の明るさを示し、この明るさＢＲＴ−Ｂは黒表示時の透過率に比例する。
このコントラスト比ＣＮＴＲは、図１０Ｂにおいて、右側の縦軸部分に付した値で示してある。【００６４】
また、図１０Ｂのパネルコントラストの照明光(入射光)角度依存性を示す円形の分布図に付した角度０度（３６０度）〜３３０度について、図１１Ａ〜図１１Ｃに関連付けて説明する。【００６５】
図１１Ａに示すように、表示素子としての液晶パネル１２２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の面に対する法線νに対する入射光ＩＬのなす角度をθとし、パネル面１２２ａに対する入射光ＩＬのなす角度をφとする。
そして、図１１Ｂに示すように、角度θの同軸方向を基準にした同径方向の角度φとして、図１１Ｃに示すように図面に付してある。【００６６】
照明光学系１０９の第１のＭＬＡ１０４は、図１０Ａに示すように、光源部１０１からの照明光Ｌを複数に分割して集光し、各分割像の光スポットを所定の位置（第２のＭＬＡ１０５の光入射面近傍）にレイアウトさせる。
そして第２のＭＬＡ１０５に集光して形成された光源部１０１の像は、投射光学系１２５の絞り装置２００の配置位置近傍、すなわちレンズの瞳位置近傍に投影される。
図１０Ａ中の丸ＣＲＣが絞り径、すなわち光線角度の制御機能部として働く。
また、パネルコントラスト特性は、図１０Ｂに示すような特性を示すことから、本実施形態においては、図１２に示すように、パネルコントラスト特性と絞り開閉時のねこ目（キャッツアイ）形状を合わせるように配置している。
これは、高コントラスト域は光線角度が小さく、光線を絞ればコントラストが向上する。すなわち、図１３に示すように、光線角度が小さい場合には、コントラストは高くなり、明るさは低くなる、一方、光線角度が大きい場合には、コントラストは低くなり、明るさは高くなる、ことに対応し、最適な特性を得るためである。【００６７】
ここで、絞り形状および斜め配置の妥当性について考察する。【００６８】
図１４は、液晶パネルの光入射角度特性を示す図である。
図１４において、便宜的にコントラスト比ＣＮＴＲが２００以上の範囲を高コントラスト域とすると、図１４中の破線で囲む領域ＡＲＡが高コントラスト域となり、次の特徴を有する（以下の方向の規定は図１１参照）。
１）領域ＡＲＡは長円型の形状である。
２）長円の長軸は１３５度方向である。
３）  液晶のカイラルが逆の場合には長円の長軸は４５度方向である。
これらの条件を満足する絞り形状は、図１５に示すような長円型形状のキャッツアイ形状である。【００６９】
このような関係から、本実施形態においては、たとえばＴＮ液晶を用いた液晶パネルの光入射角度特性分布における所望の高コントラスト域が長円型の形状を有し、この長円の長軸が２次元的な分布特性の直交軸に対して所定の角度をもった斜め方向にあり、絞り装置２００は、上述したように、２つのアイリス羽根部２０２ａ,２０３ａの対向する縁部により形成される絞り開口形状が長円型絞り形状（キャッツアイ形状）であり、絞りの長円型形状が上記液晶パネルの高コントラスト域の長円型形状に合わせるように配置されている。【００７０】
次に、パネルコントラストと絞り形状の関係との検証例について述べる。
たとえばパネル上において絞りの開口によって規定されるある領域をとり、その領域に対する図１０Ａのようなパネルへの所定の入射光の角度成分およびその光量と、図１０Ｂや図１４のような、所定の入射光の角度に対して示された、いわゆる境界線(等高線)上の所定のコントラスト値とをパラメータとしてシミュレーションが可能である。このシミュレーションによって以下に示す検証を行うことが可能である。
以下の例では、本実施形態において採用した構成がシンプルで信頼性の高いスライド方式の絞りを用いた場合に、装置として最適なコントラストを得られる絞りの配置を検証した結果である。【００７１】
この例においては、図１５のキャッツアイ状の絞り形状を、図１６Ａに示すような縦配置タイプ、図１６Ｂに示すような斜め配置タイプ、図１６Ｃに示すような横配置タイプで検証した。
コントラスト分布に絞り形状パターンを重ね合わせて絞り率によるコントラストの上昇率を試算した。
絞り率ＡＲは次式で与えられる。
ＡＲ＝ＢＲＴ−Ｃ／ＢＲＴ−Ｏ
ここで、ＢＲＴ−Ｃは絞り閉時の明るさを示し、ＢＲＴ−Ｏは絞り開時の明るさを示している。
この場合、閉状態は任意に変化可能であるが、代表点として絞り率５０％、４０％、３０％、２５％となる大きさで試算した。
そして、コントラスト上昇率ＣＮＴＵＲは次式で与えられる
ＣＮＴＵＲ＝ＣＮＴＲ−Ｃ／ＣＮＴＲ−Ｏ
ここで、ＣＮＴＲ−Ｃは絞り閉時のコントラスト比を示し、ＣＮＴＲ−Ｏは絞り開時のコントラスト比を示している。【００７２】
図１７は、この検証結果を示す図である。
図１７に示すように、絞り率５０％の場合、縦配置タイプ（型）のコントラスト上昇率が１．４６、斜め配置タイプでコントラスト上昇率が１．５０、横配置タイプのコントラスト上昇率が１．３１である。
絞り率４０％の場合、縦配置タイプのコントラスト上昇率が１．５１、斜め配置タイプでコントラスト上昇率が１．６０、横配置タイプのコントラスト上昇率が１．４２である。
絞り率３０％の場合、縦配置タイプのコントラスト上昇率が１．８９、斜め配置タイプでコントラスト上昇率が１．８０、横配置タイプのコントラスト上昇率が１．７５である。
絞り率２５％の場合、縦配置タイプのコントラスト上昇率が１．９３、斜め配置タイプでコントラスト上昇率が１．９９、横配置タイプのコントラスト上昇率が１．９７である。
以上の平均をとると、縦配置タイプのコントラスト上昇率が１．７０、斜め配置タイプでコントラスト上昇率が１．７２、横配置タイプのコントラスト上昇率が１．６１であり、本実施形態で採用した斜め配置タイプのコントラスト上昇率が最も高いと試算される。【００７３】
すなわち、絞り形状を素子のコントラスト特性と合わせることで、コントラスト向上の度合いを高く維持できる。
コントラスト向上を図る他の方法としては、照明光学系の絞りを配置する、あるいは絞り以外の光学補償機能等を用いる方法がある。しかし、照明光学系に絞りを配置する構成では、照明光学系の設計変更が必要で、また、大型化するという不利益があり、光学補償機能等を用いる構成では、コントラスト向上の度合いが低く、また設計変更が必要で、信頼性にかけるという不利益がある。
したがって、本実施形態のように、絞り形状を素子のコントラスト特性と合わせることで、コントラスト向上の度合いが高く維持できることが、小型化、設計変更の少なさに寄与している。
また、絞り形状を液晶パネルの長辺方向に対して傾いた長円とする実施形態について説明したが、この絞り形状を素子のコントラスト特性と合わせることには、さらに、投射レンズの光軸に対して絞りを偏芯（オフセット）して配置したり、素子のコントラスト特性にあわせて、絞りの形状をさらに長円から最適化することも含まれる。【００７４】
このように、絞りを斜め配置することによりコントラスト向上に大きく寄与できる表示パネルとしては、たとえば捩れ方向が水平あるいは垂直方向であるＴＮ（ツイストネマチック）液晶を用いた液晶パネルを上げることができる。【００７５】
本実施形態においては、ガルバノメータ３００の出力軸３０１，３０２と絞り羽根２０２，２０３は係止関係をもって連接しており、ガルバノメータ３００に対して所定の絞り開口を得るためのコントロール電圧を印加すると、ガルバノメータ出力軸３０１，３０２の回転力が絞り羽根２０２，２０３の被係止孔２０２３，２０３３を通して直線的な動きに変換されて絞り羽根２０２，２０３がスライドし、このとき、外部（この場合プロジェクタのコントロール側）からのコントロール電圧値により任意の絞り開口を得ることができる。【００７６】
図１８は、本実施形態に係るガルバノメータの一例を示す回路図である。
このガルバノメータ３００は、図１８に示すように、ホール素子３１０、制動コイル３１１、駆動コイル３１２、オペアンプ３１３〜３１５、抵抗素子Ｒ３０１〜Ｒ３１９、キャパシタＣ３０１〜Ｃ３０５を有する。抵抗素子Ｒ３０９、Ｒ３１４は可変抵抗素子である。【００７７】
ガルバノメータ３００のコントロール信号として目標となる絞り口径の位置信号が入力されると、駆動コイル３１２に電流が流れガルバノメータの出力軸が回転する。
軸回転に伴い、ガルバノメータ３００内部に設置されたホール素子３１０から回転位置信号が出力され、入力コントロール信号と平衡状態になったところで出力軸が停止する。
制動コイル３１１は駆動コイル３１２のピックアップセンサとして働き、急激な変化にはブレーキとして働くように常にフィードバックをかけ平衡状態を保つ。
ガルバノメータ３００を構成する主にホール素子３１０の個体差によるコントロール電圧と揺動角の個体差（ばらつき）をなくすため、電源オン時にプロジェクタ側に設けた図示しない制御用マイクロコンピュータ（マイコン）によりイニシャライズ動作を行う。
ホール素子３１０の出力電圧により、オープン端とクローズ端での電圧をサンプリングし、絞り装置２００のオープン端とクローズ端までの出力電圧の絶対量を制御側に用意したメモリに記憶する。
ガルバノメータ３００の最大揺動角と上記出力電圧の絶対量から、揺動角と出力電圧の関係が分かり出力軸の絶対回転角を任意の角度に位置決めすることができる。【００７８】
次に、駆動源としてガルバノメータ３００を用いる理由について説明する。
ガルバノメータ３００は、動作時の騒音が非常に小さく無音に近い高速動作（全開から全閉まで約５０〜７０ms）が可能である。
絞り装置２００は、絞り羽根２０２，２０３を所定の速度と精度で目標位置に位置決めする必要がある。
一般的に虹彩型絞り等では制御方法が簡単なことからステッピングモータが多く用いられるが、投影する画面の照度に応じて連続的に、かつ高速で動作させると、作動中に耳障りな励磁騒音を発するので静音性を求められるホーム用プロジェクタではノイズ源となり使用上不適切である。
これに対して、ガルバノメータ３００は、騒音源となるギヤを介さず連接リンクのみにより駆動することで機械騒音を抑制できる。駆動コイル３１２と制動コイル３１１に流す電流値を最適化し、始動と停止時の加速度カーブを最適化し、加減速時の機構部慣性とバックラッシュによる衝撃音を出さないように制御する。
ガルバノメータ３００の出力軸は機械的な終端位置ではメカ衝突音が発生する。実際の制御においては揺動限界である終端位置より内側での使用とし、終端位置での衝突音を出さないように制御する。【００７９】
ここで、ホール素子３１０の出力側に配置される増幅系回路について考察する。【００８０】
図１８の回路におけるホール素子増幅系回路は、等価的に図１９に示すように表すことが可能である。
この回路は、ホール素子３１０の素子電圧の１／２の同相電圧が存在することから、差動増増幅回路ＯＰ１で増幅する。
そのゲインＡは、Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒｈ）で与えられる。ここで、Ｒｈはホール素子３１０の内部抵抗を示している。
この場合、Ｒｈのばらつきが大きく、また、温度特性があることから、ホール素子３１０の出力のばらつきが大きくなる傾向があるが、差動増幅回路であることから、ノイズの影響を受けにくく、部品点数が少ないという利点がある。【００８１】
また、ホール素子増幅系回路は、図２０に示すような構成を採用することが可能である。
この回路は、差動増幅回路ＯＰ２でホール素子３１０の同相電圧をキャンセルし、非反転増幅回路ＯＰ１で増幅するように構成されている。
第１の増幅回路としての差増増幅回路ＯＰ２には反転入力（−）にホール素子３１０の一出力を入力させ、非反転入力（＋）にリファレンス電圧Ｖｒｅｆを供給している。また、第２の増幅回路としての増幅回路ＯＰ１の非反転入力（＋）にホール素子３１０の他方の出力を入力させ、反転入力（−）にリファレンス電圧Ｖｒｅｆを供給している。
ここで、リファレンス電圧変動分をΔＶｒｅｆ、ホール素子の出力をΔＶｒｅｆ＋Ｖｈ（＝Ｖｈ（＋）−Ｖｈ（−））とすると、次の関係を満足する。【００８２】
ΔＶｒｅｆ：（ΔＶｒｅｆ＋Ｖｈ）＝Ｒ３//Ｒ４：Ｒ３//Ｒ４＋Ｒ１
したがって、（ΔＶｒｅｆ＋Ｖｈ）＝（Ｒ３//Ｒ４／Ｒ１＋１）×Ｖｈ
すなわち、ホール素子３１０の出力が（Ｒ３//Ｒ４／Ｒ１＋１）倍になる。
また、ゲインＡは次式で与えられる。【００８３】
Ａ＝［１＋Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ３//Ｒ４）］×（Ｒ３//Ｒ４／Ｒ１＋１）【００８４】
このように、図２０の回路は、非反転増幅回路のため、ホール素子３０１の内部抵抗Ｒｈの影響を受けない。したがって、温度特性がよく、ホール素子出力のばらつきが小さい。そして、ホール素子３１０の出力を大きくすることで、ノイズの影響を受けにくくすることができる。【００８５】
本実施形態においては、絞り装置２００を駆動するガルバノメータ３００は、ホール素子３１０、制動コイル３１１、駆動コイル３１２の端子部を絞り装置２００より離間した位置に配置される図示しない制御系回路基板に基板４００に接続されるリード線を通して接続され、リード線部分でノイズ等の影響を受けやすい傾向にあることから、ホール素子増幅系回路としては、図１９の回路より図２０の回路の方が適している。【００８６】
本実施形態の絞り装置２００は、ＡＰＬ（average picture level）変動に応じて、絞りの開口径をダイナミックに変化させる。
プロジェクタ側の制御系は、絞りオン（ON）／オフ（OFF）／自動（AUTO）の３種類の設定モードを有する。
絞りOFFモードでは絞り全開状態で遮光率０％、絞りONでは遮光率５０％、絞りAUTOでは遮光率０〜８０％の間で最適な絞り開口となるように可変制御される。【００８７】
ここで、AUTOモードでの絞り開口率の制御方法について説明する。
液晶パネルドライブ回路では入力信号フォーマットを出力フォーマットに見合った画面サイズ、映像信号タイミング、解像度などに変換するために、最低１フレーム分はいったんフレームバッファに蓄積した後パネルドライバより出力される。
絞り装置制御用のマイコンは、出力前の１フレームに含まれる画像データの平均輝度レベルを示すＡＰＬ情報を取り込み、その値を認識する。
認識したＡＰＬ情報に基づいて最適な絞り開口を得るためのコントロール信号にデジタル・アナログ（ＤＡ）変換される。
液晶パネルへの画像信号出力と同期して、ＡＰＬ情報より最適化されたこのコントロール信号を絞り装置駆動回路に印加し、最適な絞り開口を得る。
映像信号のＡＰＬ情報に基づき、絞りの開口と共に液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂを駆動する信号レベルが制御される。
たとえば、映像信号として暗い画面が入力されたときは、絞りの開口を小さくして光出力を制限し、逆に液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂを駆動する信号レベルを高くして所定の階調レベルの映像を表示する。
このような制御を行うことで液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂが表示可能なダイナミックレンジをより広く活用することになり、暗い映像においても優れた階調表現を行うことができる。また、開口を小さく絞ることにより液晶パネル１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂに入射する光束角が小さくなり入射角特性（視野角依存性）が改善しコントラスト比が向上する。
絞り装置制御用のマイコンは、前後フレームのＡＰＬ変動を比較しその差分を認識する。
フレーム間でのＡＰＬ変動が予め設定されたしきい値を超える場合は、コントロール信号に対して１以下の係数を乗じて絞り装置を駆動することで絞り開口の急激な変化を抑制する。
鑑賞者である人間の眼は急激な明るさ変化に対してはその明るさの絶対値において鈍感である。たとえば、一般的に急に暗いところから明るいところに移動した際に、周囲の明るさに眼が慣れるまでには約４０秒の時間を要する。
こうした眼の特性を踏まえて鑑賞者が不快感を覚えないような係数を求め、絞り装置駆動に関連した諸パラメータを決定する。【００８８】
次に、本実施形態における絞り装置２００の耐熱対策について述べる。【００８９】
図２１は、本実施形態に係る液晶プロジェクタ１００の絞り装置に対する冷却構造を示す図である。
液晶プロジェクタ１００においては、図示しないが、冷却構造として、ランプバラストおよび絞り装置冷却専用シロッコファン、プリズムおよび絞り装置冷却専用シロッコファン、プリズム冷却用送風口等を備えている。
本実施形態においては、プリズム冷却ダクトの風の一部を内気でシールされたメインプレートの穴経由で絞り冷却ダクト６００につなぎ、投射光学系１２５内の絞り羽根２０２，２０３を強制冷却する。
具体的には、図２２に示すように、投射光学系１２５の穴１２５ａを形成し、ダクト６００を通して内気の風を送り込む。なお、穴１２５ａの形成位置の対角側にも風の逃げ穴を形成する。【００９０】
このように、本実施形態においては、投射光学系１２５側の絞り冷却に対して、内気循環ダクト側から絞り冷却ダクトを経由し、風を引き回す。
したがって、内気の風を利用するため、投射レンズがごみの影響を受けない。
また、専用のファンの設ける必要がないことから、コスト低減を図れ、形状の最小化を図ることができる。
また、いわゆるピンポイントで風を当てることができ、最小の風量で大きな冷却効果を得ることが可能となる。【００９１】
以上説明したように、本実施形態によれば、セット外形サイズの増大等を抑止でき、コントラスト向上を図れ、また、静音性に優れた投射型表示装置を実現することが可能となる。【００９２】
本実施形態による照明絞り装置２００を所定の場所に設置すると従来の照明光学系の光学設計を変えることなく偏光効率を向上できるので、スクリーン上に投写される映像コントラストを大幅に向上させることができる。
本絞り装置２００を設置することによる投射光学系の占有体積の増加は絞り装置取り付け部周辺のみであり、商品性を損なうことなく大幅に性能向上を達成できる。
さらに、絞り装置２００は、駆動用アクチュエータを強制冷却する構造を有し、絞り装置の羽根およびその周辺部を強制冷却する構造を有することから、駆動アクチュエータ等の各部が高熱の影響で誤動作することを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の投射型表示装置は、セット外形サイズの増大等を抑止でき、コントラスト向上を図れ、また、静音性に優れていることから、プロジェクタとして適用できることはもとより、リアプロジェクション型テレビジョン等に適用可能である。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年11月17日(2006.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】入力される映像信号に基づいて光源からの照明光を変調して出射する光変調手段と、
上記光源からの照明光を上記光変調手段に入射させる照明光学装置と、
上記光変調手段から出射される光を投射する投射光学系と、を有し、
上記投射光学系には、開口形状が可変な絞りと当該絞りを駆動する駆動部とが１つの基体に設けられた絞り装置が配置され、
上記絞り装置は、
上記光変調手段のコントラスト特性と絞り開閉時の絞り形状を合わせるように上記基体を介して上記投射光学系に対して取付けられている
投射型表示装置。
【請求項２】上記絞り装置は、上記投射光学系の瞳位置近傍に配置された２つの絞り羽根を上記駆動部によりスライドさせて絞り領域を形成する
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】上記絞り羽根の少なくとも上記絞り領域を形成する縁部は、曲線状部を含む
請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項４】  上記絞り羽根の少なくとも絞り領域を形成する縁部は、所定の曲率を持った形状に形成されている
請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項５】  上記２つの絞り羽根の曲率形状部は、絞り時に長円型形状となるように形成されている
請求項４記載の投射型表示装置。
【請求項６】  上記絞り装置は、上記投射光学系のレンズ鏡筒部に対して脱着可能に形成されている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項７】上記投射光学系に配置される絞り装置に対する循環冷却風の送風経路が形成されている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項８】上記絞り装置は、上記駆動部として上記絞りの開閉動作を連接リンク機構により駆動するアクチュエータを有する
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項９】上記アクチュエータは、ホール素子を有するガルバノメータを含み、
上記ホール素子は２端子出力であって、
上記ホール素子の第１出力とリファレンス電圧を差動増幅してホール電圧として上記ホール素子に供給する第１の差動増幅回路と、
上記ホール素子の第２出力と上記リファレンス電圧を差動増幅して出力する第２の差増増幅回路と、を有する
請求項８記載の投射型表示装置。
【請求項１０】上記照明光学装置は、
照明光を出射する、上記光源から発せられた光を均一化する、光軸上に所定間隔をあけて配置された一対の第１のマルチレンズアレイおよび第２のマルチレンズアレイと、を有する
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１１】  上記絞り装置は、全閉状態でも遮光率が１００％以外となるように形成されている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１２】  上記絞り装置は、複数の絞り羽根を含み、当該複数の絞り羽根が同期的に開閉される
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１３】上記映像信号のＡＦＬ（ａｖｅｒａｇｅ  ｐｉｃｔｕｒｅ  ｌｅｖｅｌ）に連動して上記絞り装置の絞りの開口を変動させるとともに、上記映像信号の振幅を制御する制御部を有する
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１４】入力される映像情報に基づいて光源からの照明光を変調して出射する液晶パネルと、
上記光源からの照明光を上記光変調手段に入射させる照明光学装置と、
上記光変調手段から出射される光を投射する投射光学系と、を有し、
上記投射光学系には、開口形状が可変な絞りを有する絞り装置が配置され、
上記液晶パネルの光入射角度特性分布における所望の高コントラスト域が長円型の形状を有し、当該長円の長軸が２次元的な分布特性の直交軸に対して所定の角度をもった斜め方向にあり、
上記絞り装置は、
所定の曲率の形状を有する２つの絞り羽根部を有し、当該２つの絞り羽根部の対向する縁部により形成される絞り開口形状が長円型絞り形状であり、当該絞りの長円型形状が上記液晶パネルの高コントラスト域の長円型形状に合わせるように配置されている
投射型表示装置。
【請求項１５】上記絞り装置の駆動部は、ガルバノメータを含むアクチュエータにより構成されている
請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項１６】上記制御部は、上記映像信号のＡＰＬ（ａｖｅｒａｇｅ  ｐｉｃｔｕｒｅ  ｌｅｖｅｌ）が減少した場合に、上記駆動部で駆動することにより上記絞り装置の絞りの開口を小さくすると共に、上記映像信号の振幅を大きくするように制御する
請求項１３記載の投射型表示装置。
【請求項１７】上記絞り装置の駆動部は、ガルバノメータを含むアクチュエータにより構成されている
請求項１３記載の投射型表示装置。
【国際調査報告】
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