(57)【要約】【課題】ライトバルブを照射する角度分布に偏りを極力少なくするように光量を落としつつも、ＮＡ（光束の太さ）を大きくとることで、画面上の色むらを低減させることができる技術を提供する。【解決手段】可変絞り１０において、絞り本体２０は、図示で上側の絞り回転移動の中心軸Ｃを中心に回転移動可能になっている。また、絞り本体２０には、第１開口部３０と第２開口部４０とか形成されている。第１開口部３０は、半円形状の開口形状を呈しており、絞り開放状態で光束ＬＦを遮らないように設定されている。第２開口部４０は、複数の微細孔を配置したものである。絞り状態は、絞り回転移動の中心軸Ｃを中心として絞り本体２０が回転移動することで、第１開口部３０及び第２開口部４０で取り込まれる光量が調整される。【選択図】図２
2013152401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系に可変絞りを搭載する投射型表示装置であって、
前記可変絞りは、前記可変絞りを絞るときに光束を取り込むために、最大に絞り込まれた状態において前記光束のエリア全体に亘って分布する複数の光取込孔を備えた開口を有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記可変絞りは、前記光束の中心領域の光を取り込むために、前記可変絞りが開放状態時に前記光束側となる境界に開放して形成された開口形状を有することを特徴と請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記光取込孔は、前記境界側ほど大きく設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投射型表示装置に係り、特に可変絞りを搭載する投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プロジェクター等の投射型表示装置には、映像を表示する装置として色の再現性や高輝度、高コントラストといった映像表現力が求められる。しかし、直視型のＣＲＴ等の表示装置のコントラストが１０，０００：１を実現するのに比較して、ライトバルブ（ＤＭＤや液晶変調素子）による差異はあるものの、投射型の表示装置（プロジェクター）では通常、数百〜数千：１程度のコントラスト比となるのが現状である。例えば、高輝度化を実現するために、光源を明るくすると、暗い画像もそれにつれて明るくなってしまい、結果的に明るい光源を使用しただけでは画像のコントラストを向上させることはできない。つまり、投射型表示装置には、明るさや色のムラが少ない映像を保ちながら、さらなる高コントラストを実現できる技術が必要とされている。
【０００３】
暗い画像を一層暗く表示する方法としては、映像シーンに適応した調光手段を設けることが考えられる。そこで、光源からの光の進路に絞りを設けることが用いられている。例えば、図６に示す可変絞り５１０が知られている。ここでは５０％絞った状態を示している。この可変絞り５１０は、一枚羽根の絞り本体部５２０で形成されており、図示左側に形成された半円状の第１開口部５３０と、第２開口部５３５が形成されている。第１開口部５３０は、１００％開口時に光束ＬＦをすべて透過する形状となっている。第２開口部５３５は、第１開口部５３０の右側位置から連続して形成し、光束中心部分を取り込むことができるようになっている。そして、可変絞り５１０は、開口絞り位置近傍に配置され、照明光量を調整することで、この可変絞り５１０を搭載したプロジェクターでは、暗い画面ではより暗く、明るい画面ではより明るく、といったダイナミックレンジを拡張させる表現させることができる。
【０００４】
また可変絞りに関する別の技術として、対になった観音開きの可変絞りにおいて、矩形絞りの所定の位置に開口領域を設けることで、照明の照度ムラを低減させつつ、高コントラスト化を実現する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８６３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図６に示した可変絞り５１０では、開口絞り位置近傍で、絞り開放時には光束ＬＦをケラないよう（無駄に遮光しないよう）、光束ＬＦの外側で待機する状態となっている（開放絞り位置）。そこから絞りを閉じていくと、光束ＬＦの中心から外側を絞っていき、絞りを完全に閉じた状態では、光束ＬＦの全て、もしくは大部分を遮光する位置にまで動く。絞った状態では、光束ＬＦの照度分布図がいびつな形になり、照度分布に偏りが生じるため、輝度ムラ・色ムラを生じやすくなるという課題があった。
【０００７】
また、特許文献１に開示の技術では、ライトバルブ上での照度分布を一定にすることを主目的にしているが、ライトバルブを照射する照明光の角度分布特性にまで考慮されておらず、例えば、特許文献１の図３（ｂ）のような場合は、角度特性に偏りが生じるため、やはり画面上の色むらが発生しやすいという課題があった。
【０００８】
本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術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】
【０００９】
本発明は、照明光学系に可変絞りを搭載する投射型表示装置であって、前記可変絞りは、前記可変絞りを絞るときに光束を取り込むために、最大に絞り込まれた状態において前記光束のエリア全体に亘って分布する複数の光取込孔を備えた開口を有する。
また、前記可変絞りは、前記光束の中心領域の光を取り込むために、前記可変絞りが開放状態時に前記光束側となる境界に開放して形成された開口形状を有してもよい。
また、前記光取込孔は、前記境界側ほど大きく設定されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ライトバルブを照射する角度分布に偏りを極力少なくするように光量を落としつつも、ＮＡ（光束の太さ）を大きくとることで、画面上の色むらを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る、プロジェクターの構成を示したブロック図である。
【図２】実施形態に係る、可変絞りを示す図である。
【図３】実施形態に係る、開口絞り位置での照度分布例を示す図である。
【図４】実施形態の変形例に係る、可変絞りを示す図である。
【図５】実施形態の変形例に係る、可変絞りを示す図である。
【図６】背景技術に係る、可変絞りを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
図１は本実施形態にかかるプロジェクター９０の概略構成を示す図であり、プロジェクター９０は、光学系の構成として、ランプ６０と、カラーホイール５０と、ロッドレンズ７０と、可変絞り１０と、ＤＭＤ６２と、投射レンズ６４と、を備える。可変絞り１０は、開口絞り８０の位置（または近傍位置）に配置される。なお、開口絞り８０は、プロジェクター９０の照明系において、光量をコントロールする際に絞りが設置される位置であり、ランプ６０の像が結像する位置に当たる。また、プロジェクター９０の構成において一般的なもの、例えばリレーレンズやコンデンサレンズ等の構成について、図示及び説明は適宜省略する。
【００１４】
ランプ６０を出力した光は、カラーホイール５０を通過し、ロッドレンズ７０で照度分布が均一化される。ロッドレンズ７０を出射した光は、可変絞り１０で光量が制御される。そして、可変絞り１０を通過した光はＤＭＤ６２で変調され、投射レンズ６４から映像として出力する。
【００１５】
また、プロジェクター９０は、システムマイコン５２と、モーター制御回路５４と、ランプ制御回路５６と、絞り制御回路５７と、映像処理回路５８とを備え、ランプ光の色分離を行うカラーホイール５０の回転位置を検出し映像処理と同期させるとともに、映像の明るさに同期して可変絞り１０を制御している。
【００１６】
図２は、本実施形態の可変絞り１０を示した図であり、図２（ａ）は絞り開放状態を示し、図２（ｂ）は絞り５０％状態を示し、図２（ｃ）は最大に絞った状態を示している。
【００１７】
図示のように、可変絞り１０において、絞り本体２０は、図示で上側の絞り回転移動の中心軸Ｃを中心に回転移動可能になっている。また、絞り本体２０には、第１開口部３０と第２開口部４０とか形成されている。
【００１８】
第１開口部３０は、図６の従来技術と同様に半円形状の開口形状を呈しており、図２（ａ）に示すように絞り開放状態で、光束ＬＦを遮らないように設定されている。ここでは、光束ＬＦの外形と一致するように半円形状の境界部分が形成されている。
【００１９】
第２開口部４０は、複数の微細孔（光取込孔）を配置したものである。第２開口部４０を構成する微細孔は、絞りが閉じるにつれ、徐々に光の取り込み量を減らすために、複数設けた穴のサイズを図示で左から右へ行くにしたがって小さくなるように設定されている。ここでは、図２（ｃ）の状態で、光束ＬＦのエリアに平均的に第２開口部４０の微細孔が分布するように設定されている。なお、微細孔の形状は、円形が好ましいが、楕円形や多角形であってもよい。また、微細孔のサイズとしては、０．３〜０．６ｍｍ程度を想定するが、当然に加工の容易さや光学系のサイズ等によって適宜変更可能である。
【００２０】
そして、絞り状態は、絞り回転移動の中心軸Ｃを中心として絞り本体２０が回転移動することで、第１開口部３０及び第２開口部４０で取り込まれる光量が調整される。
【００２１】
以上、本実施形態によると、ロッドレンズ７０等の光インテグレータにより分割された各位置での光束ＬＦを幅広く利用することができるので、ライトバルブ（ＤＭＤ６２や液晶変調素子）への角度特性や、照明強度分布の偏りを低減することができる。また、可変絞り１０により光量を制限する際に、光量を十分に落としつつ、分割された光束ＬＦの各々の光線を多数の微細孔（第２開口部４０）で利用することで、ライトバルブへの角度特性の偏りや、照明強度分布の偏りを低減させることができる。また、図６の背景技術の可変絞り５１０と異なり、外側から、絞りを閉じていく際に、絞りが途中の状態で、光量のバランスが極度に悪くならないような形状となっている。
【００２２】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００２３】
図３に開口絞り位置での一般的な照度分布例を示す。この照度分布は、可変絞り１０に影響されない状態（１００％開放状態）を示している。図示のように、開口絞り近傍位置での光強度分布は、分割された光束ＬＦが、センター付近が強く、外側に向かうにつれて弱くなる。
【００２４】
そこで、ＤＭＤ６２等のライトバルブを均一に照明し、かつ広い角度特性を持った照明を与える可変絞りの形状として、上記の照度分布を考慮した変形例について図４及び図５を参照して説明する。
【００２５】
図４（ａ）に示す変形例の可変絞り１１０では、絞り本体１２０の第２開口部１４０を構成する微細孔の大きさが均一に設定されている。第１開口部１３０は、上述の第１開口部３０と同様である。照度分布図に示したように、外側は中心に比べて暗いため、微細孔のサイズ等を変えなくても、所望の特性を実現できる。なお、全体の光学系と可変絞り１１０の絞り制御によって可変絞り１１０の最適形状は異なる。
【００２６】
図４（ｂ）に示す変形例の可変絞り２１０では、絞りが完全に閉じた時に、オープンサイド（図示の左側に相当する方向）に開口部を残さないように、絞り本体２２０は光束ＬＦの外形に沿った形状の光束遮蔽部２３５を備える。つまり、光束遮蔽部２３５は、半円状の第１開口部２３０に凸状に形成されている。なお、第２開口部２４０を構成する微細孔の大きさは均一でもよいし、右方向にいくにしたがって小さく設定されてもよい。
【００２７】
図４（ｃ）に示す変形例の可変絞り３１０では、絞り本体３２０は、従来の形状と同じように、中心部の明るい部分を効率的に取り込む中央開口部３３５（図６の第２開口部５３５に相当する形状）を有するとともに、周辺部も取り込むために微細孔の第２開口部３４０で開口エリアを広げた形状としている。つまり、中央開口部３３５を設けることで、光束ＬＦの中心部分を、絞り位置に拘わらず取り込むことができる。なお、上記同様に第２開口部３４０を構成する微細孔の大きさは均一でもよいし、右方向に行にしたがって小さく設定されてもよい。また、第１開口部３３０は、上述の第１開口部３０と同様である。
【００２８】
図５（ａ）に示す変形例の可変絞り１１０ａでは、絞り本体１２０ａが図４（ａ）の可変絞り１１０の第１開口部１３０を省いた形状となっている。また、図５（ｂ）に示す変形例の可変絞り３１０ａでは、絞り本体３２０ａが図４（ｃ）の可変絞り３１０の第１開口部３３０を省いた形状となっている。つまり、可変絞り１１０ａ、３１０ａが開放状態のときに、光束側の境界部分から第２開口部１４０、２４０が形成される。また、図５（ｂ）では、光束側の境界部分から直接に中央開口部３３５が形成され、光束側が開放している。これら可変絞り１１０ａ、３１０ａについても、上述の実施形態や変形例のような絞り開放状態に対応した形状となっていないものの、開口絞り近傍位置での光強度分布は、センター付近が強く外側に向かうにつれて弱くなるという特性から、同様の効果が得られる。
【００２９】
なお、上記の実施形態及び変形例では、絞り本体部として１枚羽根の構成について例示したが、２枚以上の羽根を有する構成についても適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０、１１０、１１０ａ、２１０、３１０、３１０ａ  可変絞り
２０、１２０、１２０ａ、２２０、３２０、３２０ａ  絞り本体
３０、１３０、２３０、３３０  第１開口部
４０、１４０、２４０、３４０  第２開口部
５０  カラーホイール
５２  システムマイコン
５４  モーター制御回路
５６  ランプ制御回路
５７  絞り制御回路
５８  映像処理回路
６０  ランプ
６２  ＤＭＤ
６４  投射レンズ
７０  ロッドレンズ
８０  開口絞り位置
９０  プロジェクター
２３５  光束遮蔽部
３３５  中央開口部
【図１】
2013152401.tif 000003
【図２】
2013152401.tif 000004
【図３】
2013152401.tif 000005
【図４】
2013152401.tif 000006
【図５】
2013152401.tif 000007
【図６】
2013152401.tif 000008