投影型图像显示装置的制作方法

专利名称：投影型图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是涉及由图像显示元件形成与图像信号相对应的光学像， 将该光学像投影到屏幕等的投影型图像显示装置。
背景技术：
在历来的投影仪的光学体系中，在为了使亮度最低而实施图像显 示元件的光调制的情况下，在聚齐由图像显示元件调制的光束的偏向 的射出偏光板上所吸收的光不充分，会发生屏幕上亮度不下降，即称 为黑浮现象的发生。
因此，具有如下的机构由在光阀以外对应来自外部的信号而改 变画面整体的光量的调光机构，而使投影型图像显示装置的最小亮度 减小，由此提高对比度。这种情况下所谓来自外部的信号，是指包含 图像信号、测定外部环境的信号、使用者有意操作的信号等。作为该 机构的一种，在照明光学体系中使用对应于图像信号而改变遮光量的
遮光机构的技术，例如在WO2003-032080号公报、日本专利2005-17500 号公报、日本专利2005-31103号公报等中有公开记述。
这里，在使投影型图像显示装置的动态范围进一步增大的情况下， 在照明光学体系中配置的遮光机构的遮光量也必须增大。为了增大遮 光机构的遮光量，增加遮光机构中所含的遮光部件对照明光束遮挡时 的遮光区域即可。
但是，增加遮光量时，由于阵列透镜所形成的照明光学体系的被 照明区域上所重叠的二次光源像的次数减少，所以容易产生照明光在 被照明区域上的照度分布不均匀的问题。而且，在遮光机构转动或移 动遮光板而实施遮光的情况下，存在有遮光板的转动或移动时的照度
分布的变化容易映射在画面上的问题。
特别是，由于图像显示元件象液晶显示元件那样，具有入射光线 对于元件面的法线方向的角度越大，其对比度性能越差的性质，为了 提高投影型图像显示装置的对比度，对来自有害于图像显示元件的对 比度性能的、对于图像显示元件的法线更大角度的光线进行遮光时， 上述问题就更为显著。

发明内容
本发明的目的在于，在维持照明光的在被照明区域上的照度更均 匀的状态下，能够大幅度地控制遮光机构的遮光量。
或者是，本发明的目的在于，提供具有大的动态范围、优异的图 像显示能力、对环境及使用者的意图的适应能力的投影型图像显示装 置。
在使用透镜元件(lens cell)配置为矩阵状的两个阵列透镜，使光 源的光均匀化的投影型图像显示装置中，调整从光源射出的光的光量 的遮光单元对于光源侧配置的阵列透镜的遮光面积，与光轴最近的透 镜元件相邻接的透镜元件的遮光面积，比其它元件的遮光面积小。


图1 (a)是光源侧阵列透镜的结构例。 图l (b)是表示遮光了的元件的重叠的一例的图。 图l (c)是表示遮光了的元件的重叠的另一例的图。 图2是以与光轴的交点为原点，相对于从光轴离开方向的距离， 记录光源侧阵列透镜面上透过的光束的照度的曲线图。 图3是表示从光源射出的射出光的分布的图。 图4是表示阵列透镜的各元件的照度影响程度的一例的图。 图5是表示阵列透镜的配置及遮光面的一例的图。 图6是光学体系的一例的结构图。 图7是表示遮光单元的配置的示例的图。 图8是表示阵列透镜的遮光板的移动方法的示例的图。 图9是表示阵列透镜的遮光区域的另一示例的图。
图10是表示阵列透镜的结构例的图。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明本发明的实施方式。还有，在各图中，相 同的部分都赋予相同的符号。而且，对于已经说明的部件，其后的说
明予以省略。在符号后面添加字母R、 G、 B而表示的构成要素，是为 了在根据颜色所分离的光路中进行区别所必须的。在说明上不引起障 碍(混淆)的情况下，该添加字母可以省略。在符号后面添加a、 b、 c、 d而表示的构成要素，是符号表示的构成要素的一部分，或符号表示的 构成要素的光轴、光学方向。
首先，使用图1 图5，对本发明的实施方式的概要进行说明。
本发明的实施方式的投影型图像显示装置，设置有光源；沿着 从光源射出的光的光轴、从距离光源近的一侧顺次配置的两个阵列透 镜；由为了使由两个阵列透镜所形成的多个二次光源像在照明面上重 合的重叠透镜所构成、使得从光源入射的光的照度分布均匀化的均匀 照明机构；以及设置在从光源射出的光的光轴上，调节来自光源的射 出光的光量的调光机构。进而，通过基于来自外部的信息而控制调光 机构，能够调节从均匀照明机构所射出的光量。而且，在两个阵列透 镜中，至少配置在光源一侧的阵列透镜是多个大致矩形的透镜按照规 定的排列而配置的阵列透镜。调光机构配置于两个阵列透镜的入射侧， 或两个阵列透镜之间，或两个阵列透镜与重叠透镜之间，或重叠透镜 的射出侧，调光机构是通过使一个或两个以上的遮光部件在规定的方 向上移动或转动，对均匀照明机构内或均匀照明机构前后的照明光束 进行遮挡，由此成为调节照明光量的遮光单元。遮光单元将从光源射 出的光调节到最小光量时，在光源侧阵列透镜的各元件(cell)上将遮 光部件投影的情况下，遮光部件的形状是具有规定元件的面积比其它 元件的面积小的关系的形状。
对规定的元件仅遮光规定的面积的目的，是为了在使遮光单元的 遮光量增大的同时，维持照明光在被照明区域的照度分布更加均匀。 这里所谓对规定的元件仅遮光规定的面积的做法，具体如下。
所谓使用阵列透镜的集成照明体系， 一般是通过各元件的照度分
布的二次光源像在被照明区域重叠，由此而得到更均匀的照度分布。 对于重叠照度分布的照度影响程度与各个阵列透镜元件有关。这里， 在遮光部件对透过各元件的光束进行部分遮光的情况下，由于该元件 的照度分布是因遮光部件而不均匀地遮光，所以照度分布也不均匀。 因此，例如，由于照度影响程度最高的元件的照度分布对于图像显示 元件上重叠的照度分布的影响大，所以在对该元件进行部分遮光的状 态下，图像显示元件上重叠的照度分布最不均匀。由遮光部件对更多 的元件遮光，光束未遮光的元件越少，照度影响程度高的元件的照度 分布对在图像显示元件上重叠的照度分布的影响越大，对该元件进行 部分遮光状态时，图像显示元件上重叠的照度分布的不均匀也增大。
这样，当遮光单元将来自光源的射出光的光量向减少的方向调节 时，按照与照度影响程度高的元件中遮光区域的面积相比，其它元件 遮光区域的遮光面积增大的方式遮光。通过这样的结构，能够保证图 像显示元件上重叠的照度分布更均匀，同时能够得到更大的遮光量。
或者是，当遮光单元将光量向最少量方向调节的过程中，如果是 多数的元件的光束不能遮光而呈残留状态时，即使是通过照度影响程 度最高的元件的光束，对于照度分布不均匀的影响也比较少。如果是 这种状态，则即使是对照度影响程度高的元件进行部分或完全地遮光， 对于图像显示元件上重叠的照度分布不均匀的影响也比较少。但是在 照度影响程度高的元件被完全遮光后，对光束完全未遮光的元件中照 度影响程度最高的元件进行部分遮光的情况，对照度分布不均匀有最 大的影响。这样，在遮光单元将从光源射出的光的光量调节到最少的 情况下，进行遮光控制，使光束完全被遮光的元件以外的元件，或光 束透过至少元件的一部分的元件中，照度影响程度最高的元件的遮光 区域的面积，比其它元件中遮光区域的面积小。通过这样的结构，能 够保证图像显示元件上重叠的照度分布更均匀，同时能够得到更大的 遮光量。
进而，为了进一步增大遮光量，希望至少在元件的一部分透过光 束的元件中，在照度影响程度最高的元件被部分遮光的状态下，其元
件的遮光区域的面积是该元件的面积的1/2以下。其理由在图1中加以 说明。
图1 (a)是从光轴方向看到的在与阵列透镜的平面内任意垂直的 两轴相平行的方向上分别配置有矩形元件的阵列透镜的图，401是元件 的棱线，402是两轴中的一个轴，403是两轴中的另一个轴。在图1 (a) 的阵列透镜的结构中，各元件是如图l (a)中斜线404及405那样， 关于光轴呈对称配置的对而存在。
这些元件404、 405成为元件对。在元件对的遮光区域的面积为各 元件的面积的1/2以下的情况下，可以由例如图1 (b)所示的遮光方 法，使元件对的未遮光的部分重合，形成相当于一个元件的照度分布。 在图1 (b)的元件对404、 405中，非遮光部分别是404a、 405a，遮 光部分别是404b、 405b。在遮光部404b、 405b是一个元件的面积的 1/2以下的情况下，换言之，在非遮光部(孔径部)是一个元件的面积 的1/2以上的情况下，重叠后的照度分布406中就没有照度非常少的部 分，能够得到均匀的照度。
另一方面，在元件对的遮光区域的面积大于是各元件的面积的1/2 的情况下，换言之，在非遮光区域(孔径区域、开口区域)比各元件 的面积的1/2小的情况下，如图1 (c)所示，即使是元件对的非遮光 区域重合，也不会形成相当于一个元件的照度分布，而发生照度非常 低的部分。在图l (c)的元件对404、 405中，非遮光部分别为404c、 405c，遮光部分别为404d、 405d。在非遮光部404d、 405d大于元件的 大小的1/2的情况下，重叠后的照度分布406中就存在照度非常高的区 域406c与照度非常低的部分406d，成为非常不均匀的照度分布。在照 度影响程度低的元件对中，各元件的光束重叠后对照度分布的影响较 小。但是，在照度影响程度高的元件对中，该影响非常大，在重叠了 全部元件的照度分布的图像显示元件上的照度分布不均匀。由此，在 照度影响程度最高的元件或光束被完全遮光的元件以外的元件中，希 望具有最高照度影响程度的元件的遮光区域的面积，是其元件面积的 二分之一以下。
还有，阵列透镜的元件一般是在与光源的光轴垂直的平面内，关 于光轴对称配置。所以，考虑到各元件的照度分布在图像显示元件上 重叠，为了防止照度分布的偏差，希望遮光单元的遮光板的遮光区域 实现关于光轴的对称。例如在具有图1 (a)所示阵列透镜的结构中，
为了防止照度分布的偏差，特别希望是对于二轴的线对称，即关于光 轴通过的阵列透镜的中心为点对称的遮光。
接着，图2是以与光轴的交点为原点，以光源侧阵列透镜面的光 束的照度411为纵坐标，以从光轴向外侧方向的距离为横坐标而作的
曲线图。如图2所示，光轴附近并不是照度最大的峰值，而是在少许 离开光轴的位置上有照度最大的峰值。其理由在图3中给予说明。
图3表示光源1、反射镜的反射面2000与从光源射出的射出光的 分布412。这里，为了易于说明，假设将射出光的分布412标记为不被 反射镜的反射面2000所反射。如图3所示可知，同与光轴方向呈一定 角度的方向上射出的光413相比，在光轴方向414上射出的射出光的 量少。因此，具有这样照度分布的光束在反射镜的反射面2000反射， 向与光轴方向平行地射出，由此得到图2所示的照度分布。
图4表示将来自光源的射出光的光量调节为最大状态的照度影响 程度。图4的各元件中所示的数值，是该元件对于在将来自光源的光 量调节为最多的状态下的图像显示元件18上的照度分布的照度影响程 度。可知，照度影响程度最高的元件，包含在与通过光轴的阵列透镜 的中心的元件的区域421相邻接的元件的区域422中。照度影响程度 的计算，例如可以由吉田光学研究所开发制造的光学体系评价'设计软 件"ODIS"，或美国的ORA (OPTICAL RESEARCH ASSOCIATES) 公司开发制造的光学设计评价程序"CODEV"而进行模拟。作为方法， 可以是对于使用的全部元件评价整体的光束量A，残留下一个元件而 对元件遮光(假定透过率为0%)，或者是縮小孔径，对于残留的一个 元件测定光束量B。照度影响程度表示为B/AX100。对于阵列透镜的 全部元件各自实行该操作。根据图3所示的照度分布特性，在图4中， 照度影响程度最高的元件，是与中心的元件相邻接的元件区域422中 所包含的元件，并不是中心元件的区域421中所包含的元件。
由此，使得与中心的元件相邻接的元件中的遮光区域的面积相比， 其它元件的遮光面积大而遮光，由此能够保证图像显示元件上重叠的 照度分布更加均匀，同时能够得到更大的遮光量。而且，由于中心元 件的照度影响程度比邻接于中心元件的元件的照度影响程度低，所以， 即使是控制遮光，使中心的元件的遮光区域的面积大于邻接于中心元
件的元件的遮光区域的面积，也能够保证图像显示元件上重叠的照度 分布更加均匀，同时能够得到更大的遮光量。
上述遮光控制，在遮光单元欲从最少的射出光量到射出光量最大 值的20%而遮光时，特别必要。以下对其进行说明。
一般地，在图像显示元件象液晶显示元件那样，具有入射光线对 于元件面的法线方向的角度越大，其对比度性能越差的性质的情况下， 使用遮光单元，从对对比度有害的对于图像显示元件的法线角度更大 的光线，进行遮光。最终是，调节遮光单元，使来自光源的射出光量
最少时，仅中心附近的数个元件成为透过光束的状态。在图4所示的 例中，与中心元件相邻接的元件中，与两个轴呈轴(线)对称的4个 元件所形成的区域422的照度影响程度的合计量，约占整体的9~10%。 在调节遮光单元，使调节后的射出光量在最大射出光量的20%以下的 状态下，区域422中所包含的各元件的照度影响程度的合计量，相对 为40 50%。所以，在对与中心的元件区域421相邻接的元件所构成的 区域422进行部分遮光的情况下，对照度不均匀的影响很大。
另一方面，其它元件的照度影响程度，至少是在区域422所包含 的元件的照度影响程度以下。由此，在对与中心元件邻接的元件以外 的元件进行部分遮光的情况下，对于照度不均匀的影响，比对与中心 元件邻接的元件进行部分遮光的情况的影响要小。特别是，在图4的 例中，中心元件的照度影响程度是全部射出光量的4~5%。所以，即使 是在调节遮光单元，使调节后的射出光量在最大射出光量的20%以下 的状态下，中心的元件的照度影响程度相对为25%左右。由此，对中 心元件进行部分遮光的情况下对于照度不均匀的影响，比对与中心元 件相邻接的元件进行部分遮光的情况要少。
由以上的叙述可知，从最小射出光量到最大射出光量的20%而遮 光，与光束完全被遮光的元件以外的元件中具有最高照度影响程度的 元件，或者是，邻接于中心元件的元件中的遮光区域的面积相比，使 包含中心元件的其它元件中遮光区域的面积增大，是有效的。
而且，在遮光单元将来自光源的射出光量调节为最少时，如图5 -所示，在光源侧阵列透镜的各元件中，通过使透过全部元件的光束成 为部分或全部遮光的状态，能够进一步增大遮光单元的效果。在图5
中，是从光源侧表示将遮光单元501的遮光板502及503投影于第一 阵列透镜3的状态。图5是表示将来自光源的射出光量调节到最少的 状态。斜线所表示的区域425是遮光区域，426是未遮光区域。而且， 在遮光区域425中，区域504是由第一遮光板502所遮光的区域，区 域505是由第二遮光板503所遮光的区域。
在这种情况下，上述照度影响程度最高的元件，光束被完全遮光 的元件以外的元件中照度影响程度最高的元件，以及与中心元件相邻 接的元件中的任意一个被部分遮光。由于这些部分遮光的照度分布对 于图像显示元件上的照度分布的影响大，所以，相比于这些元件中遮 光区域的面积，通过增大其它元件或中心元件中遮光区域的面积，就 能够同时达到照度分布的均匀性与遮光量两方面都成立的情况。
在图5的例中，与照度影响程度最高的元件，或者是光束被完全 遮光的元件以外的元件中照度影响程度最高的元件，或者是成为作为 与中心、即连接于光轴的元件的区域421邻接的元件的元件区域422 的元件相比，其它元件的遮光区域的面积大。这里，所谓邻接，是指 共有元件的一边。这样，由遮光量最大、即透光量最小的情况下的第 一遮光板502与503所形成的遮光面，具有与光源侧阵列透镜的各元 件相对应的区域。这里所谓对应，是指在将遮光面投影于光源阵列透 镜的像分割为与元件同样的矩阵状的情况下，具有由同行同列指定的 位置关系的元件与区域的关系。进而，与区域422中所包含的一个元 件相对应的区域的非遮光区域的面积(孔径面积，开口面积)，比对 应于区域421中包含的一个元件的区域的非遮光区域的面积大。而且， 成为元件的区域422的元件中的遮光区域的面积是二分之一以下。还 有，并不限于区域421、 422，与各元件相对应的区域中非遮光区域的 面积，都可以由照度影响程度的大小(高低)所决定。就是说，希望 照度影响程度越高，非遮光区域的面积越大。所以，在图4的例中， 在轴402方向上，由于随着从区域422向外侧移动，照度影响程度降 低，所以非遮光区域的面积也阶段性地减少，这是适当的。
接着，对投影型图像显示装置的结构加以说明。图6是表示投影 型图像显示装置的结构例的图。在图6的3板式投影型图像显示装置 中，1是光源，是超高压水银灯、金属卤化物灯、氙气灯、水银氙气灯、
卤族灯等白色的灯。光源1设置有具有圆形或多边形射出开口的至少
一个反射镜2。从光源1射出的光通过包含图像显示元件的光阀14R、 G、 B，射向投影透镜200，投影向屏幕100。从光源1的灯所发射的 光，例如由抛物面的反射镜2所反射，成为与光轴平行的光，入射到 第一阵列透镜3。
第一阵列透镜3由配置为矩阵状的多枚透镜元件将入射的光分割 为多束光，并按照使其有效地通过第二阵列透镜4与偏光变换元件5 的方式进行导向。就是说，第一阵列透镜3设计为光源1与第二阵列 透镜4的各透镜元件呈相互为物体与像的关系(共轭关系)。与第一 阵列透镜3同样，具有配置为矩阵状的多枚透镜元件的第二阵列透镜 4，将构成的透镜元件分别所对应的第一阵列透镜3的透镜元件的形状 投影于光阀14内的图像显示元件18。此时，由偏光变换元件5将来自 第二阵列透镜4的光聚齐到规定的偏光方向。
而且，第一阵列透镜3的各透镜元件的投影像，分别由聚光透镜6、 及聚光镜13、第一中继透镜15、第二中继透镜16、第三中继透镜17 而重叠于光阀14内的图像显示元件18。还有，聚光透镜6具有光轴 300。
由于第一阵列透镜3与图像显示元件18是设计得相互为物体与像 的关系(共轭关系)，所以由第一阵列透镜3所分割的多束光束，由 第二阵列透镜4及其附近配置的聚光透镜6，重叠投影于光阀14内的 图像显示元件18，能够得到实用上没有问题的水准的均匀性高的照度 分布。
在该过程中，反射镜7所反射的光被分色镜(dichroic mirror) 11 分离为二色光，例如B光(蓝色频带的光)被反射，G光(绿色频带 的光)及R光(红色频带的光)光透过，进而G光与R光被分色镜12 分离为G光与R光。例如，G光被分色镜12反射，R光透过分色镜 12。可以考虑多种光的分离方法，也可以是由分色镜11反射R光，使 G光及B光透过，也可以是由分色镜11反射G光，使R光及B光透 过。
在图6的结构中，B光是由分色镜11反射，并由反射镜10所反 射，通过聚光镜13B，透过B光用的光阀14B，入射到光合成棱镜21。
这里将透过聚光镜13B，入射到光阀14B的B光称为LB。透过分色镜 ll的G光与R光中，G光被分色镜12反射，通过聚光镜13G，入射 到G光用的光阀14G，透过该光阀14G，入射到光合成棱镜21。这里 将透过聚光镜13G，入射到光阀14G的G光称为LG。 R光透过分色 镜12，在第一中继透镜15聚光，进而被反射镜8所反射，于第二中继 透镜16进一步聚光，由反射镜9反射后，进而于第三中继透镜17聚 光，入射到R光用光阀14R。透过光阀14R的R光入射到光合成棱镜 21。这里将透过中继透镜17，入射到光阀14R的R光称为LR。
透过各图像显示元件18的B光、G光与R光，由光合成棱镜21 合成为彩色图像后，例如通过变焦透镜那样的投影透镜200，到达屏幕 100。对应于光阀14内的图像显示元件18中未图示的图像信号，调制 光强度而生成的光学像，由投影透镜200放大投影于屏幕100而显示。
在图6的例中，遮光单元501使用图4及图5中说明的遮光单元。 而且，图6的遮光单元501配置于第一阵列透镜3与第二阵列透镜4 之间，由遮光板的转动而对光束群进行遮光，但也可以是如图7 (a) 所示，配置于光源l与第一阵列透镜3之间，或如图7 (b)所示，配 置于第二阵列透镜4与偏光变换元件5之间，或如图7 (c)所示，配 置于偏光变换元件5的光线射出侧，或如图7 (d)所示，配置于重叠 透镜6的射出侧。所以，在配置于第一阵列透镜3与光源1之间的情 况下，透过第一阵列透镜3的光是已经是遮光后的光。在从光源1看， 在第一阵列透镜3的下游配置有遮光单元501的情况下，成为从第一 阵列透镜3射出的光被遮光。还有，图7省略了重叠透镜6以后的光 学元件。
而且，在第一实施方式中，在遮光单元使射出光量最多的情况下， 如图8 (a)所示，是遮光板502、 503是配置于光束以外，在调节遮光 量的情况下，向箭头601、 602的方向转动而对光束群700遮光的结构。 但是，如图8 (b)所示，在遮光单元使射出光量最多时，遮光板502、 503是配置于光束以外，在将遮光量向增加方向调节的情况下，向箭头 603、 604的方向转动的结构也可以。进而，也可以是如图8 (c)所示， 在遮光单元使射出光量最多时，与光束中的光轴平行配置，在将遮光 量向增加方向调节的情况下，向箭头605、 606的方向转动的结构也可 以。
接着，对第二实施方式加以说明。第二实施方式是在第一实施方 式的基础上改变了基于遮光板的遮光方法的实施方式。图9是从光源
侧所表示的将遮光板506、 507投影于第一阵列透镜3的状态。斜线所 表示的区域508是基于遮光板506的投影的遮光区域，斜线所表示的 区域509是基于遮光板507的投影的遮光区域。
图9 (a)是表示调节为来自光源的射出光的最多光量的状态。图 9 (b)是表示将来自光源的射出光调节为最少光量的状态。在该实施 方式中，在图9 (b)所示的调节的状态下，区域422中包含的照度影 响程度最高的元件，全部被遮光。因此，完全未被遮光的元件，在至 少一部分使光源光束透过的元件中，作为包含照度影响程度最高的元 件的区域555。通过与该区域555中包含的元件的遮光区域的面积相 比，使其它元件中遮光区域的面积增多，由此能够更均匀地保持图像 显示元件上重叠的照度分布，同时能够进一步增大遮光量。
而且，在图9的实施方式中，在将从光源射出的光的光量调节为 最少光量的状态下，与区域555中包含的元件相比，使照度影响程度 低的中心区域421的元件中遮光区域的面积加大，由此能够更均匀地 保持图像显示元件上重叠的照度分布，同时能够进一步增大遮光量。
而且，在完全未遮光的元件中，优选区域555的元件中遮光区域 的面积如图9 (b)所示是元件的面积的二分之一以下。其理由已经使 用图1进行了说明。
在图5、图9的实施方式中，能够在增大遮光量的同时，能够更均 匀地保证图像显示元件上重叠的照度分布。所以，使得在将来自光源 的射出光的光量从最大光量调节为最少光量时的射出光的光量，为来 自光源的射出光的最大光量的20%以下，由此，在调节为最少光量的 状态下，例如即使是在从2个到大约16个的元件以外全部是遮光状态， 照度分布的均匀性也能够成为实用上没有问题的水准。
而且，由于能够在增大遮光量的同时，能够更均匀地保证图像显 示元件上重叠的照度分布，所以，例如，如图5及图9 (b)的实施方 式那样，在将来自光源的射出光量调节为最少的状态下，即使是阵列 透镜的全部元件是一部分或全部被遮光的状态下，即至少一部分为遮
光的状态下，照度分布的均匀性也能够成为实用上没有问题的水准。
进而，在这些实施方式中，第一阵列透镜3是，矩形的元件对于 通过光轴并垂直的两轴呈轴对称而分别配置为偶数列的结构。阵列透 镜的元件的配置， 一般是对于与光轴垂直的任意2轴平行配置有矩形
元件的配置中，存在有图10 (a) 、 (b) 、 (c)所示的3个种类。图 10 (a)是图5、图9的实施方式中所使用的阵列透镜的结构。在这些 形式中已经进行了说明的，区域422中所包含的照度影响程度最高的 元件，也可以是图10 (a)所示元件的区域552。但是，由于区域422 仅对光轴中心旋转90度，所以它与422所示的内容相同。
第三实施方式，是图10 (a)的第一阵列透镜3为图10 (b)所示 的阵列透镜的结构的形式。就是说，是对通过光轴垂直的两轴呈轴对 称的矩形元件在一个轴上呈偶数列，在另一个轴上呈奇数列配置的阵 列透镜。包含图10 (a)的阵列透镜中心的元件的区域421，在图10 (b)的阵列透镜中成为元件的区域545。而且，图10 (a)的阵列透 镜元件的区域422，在图10 (b)的阵列透镜中，成为元件的区域563 或元件的区域567。除此之外，与图5、图9的实施方式相同。而且， 偶数列、奇数列的配置也可以相反，也可以是图10 (b)所示的阵列透 镜的配置转动90度。
第四实施方式，是图10 (a)的第一阵列透镜3为图10 (c)所示 的阵列透镜的结构的形式。就是说，是对通过光轴垂直的两轴呈轴对 称的矩形元件在一个轴上呈奇数列，在另一个轴上呈奇数列配置的阵 列透镜。图10 (a)的包含第一阵列透镜3中的中心元件的区域421， 在图10 (c)的阵列透镜中成为中心元件546。图10 (a)的第一阵列 透镜3的区域422，在图10 (c)的阵列透镜中，成为元件的区域569 或元件的区域571。
在图IO所示的任一例子中，将与通过第一阵列透镜3的光轴相接 的元件、图10 (a)中区域421的4个元件、图10 (b)中区域545的 2个元件、图10 (c)中区域546的一个元件一边相接的元件，都视为 照度影响程度最高的元件，这些元件中非遮光区域的面积大于其它元 件中非遮光区域的面积。
如上所述，根据上述实施方式在使用基于遮光板的遮光单元的投
影型图像显示装置中，能够更均匀地保证照度的分布，同时能够得到 大的动态范围的图像。
而且，这些遮光量的大小，可以从未图示的计算部所输入的图像 信号而计算出应该遮光的量，变换为驱动未图示的马达等驱动装置的 信号，由上述驱动装置的驱动而变换遮光板的移动量、转动量，进行 调节。
权利要求
1、一种投影型图像显示装置，其特征在于，包括光源；来自光源的光透过的多个阵列透镜；调制透过了所述多个阵列透镜的光的光阀；投影所述光阀调制过的光的投影透镜；以及将从所述光源到所述光阀之间的光加以遮挡的遮光单元；所述多个阵列透镜中至少一方的阵列透镜，具有在正交的两轴方向上分别呈偶数个排列的多个透镜元件；所述多个透镜包括与光轴相接的4个第1透镜元件组、相对于所述第1透镜元件组而与所述两轴方向中的一个轴方向相邻接的4个第2透镜元件组，所述遮光单元按照如下方式进行遮光所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积，分别比第1透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积小。
2、 如权利要求l所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 将所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积设为该透镜元件的面积的1/2以下。
3、 如权利要求l所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积比其他任意一个透镜元件的遮光面积都小。
4、 如权利要求l所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元根据所述投影型图像显示装置所输入的图像信号使遮光状态变化。
5、 如权利要求l所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 所述多个透镜元件中，除包括所述第2透镜元件组在内的16个以 下的透镜元件之外的任意一个透镜元件都完全地遮光。
6、 如权利要求l所述的投影型图像显示装置，其特征在于所述遮光单元在所述遮光状态下，将所述遮光单元不进行遮光时光量的80%以上遮光。
7、 一种投影型图像显示装置，其特征在于，包括 光源；来自光源的光透过的多个阵列透镜； 调制透过了所述多个阵列透镜的光的光阀； 投影所述光阀调制过的光的投影透镜；以及 将从所述光源到所述光阀之间的光加以遮挡的遮光单元； 所述多个阵列透镜的至少一方的阵列透镜，具有在第1方向上呈 奇数个、在与所述第1方向正交的第2方向上呈偶数个排列的多个透 镜元件，所述多个透镜包括与光轴相接的2个第1透镜元件组、相 对于所述第1透镜元件组而与所述两轴方向中的一个轴方向相邻接的 2个或者4个第2透镜元件组，所述遮光单元按照如下方式进行遮光所述第2透镜元件组的各 个透镜元件的遮光面积，分别比第1透镜元件组的各个透镜元件的遮 光面积小。
8、 如权利要求7所述的投影型图像显示装置，其特征在于所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光，将所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积设为该透镜元 件面积的1/2以下。
9、 如权利要求7所述的投影型图像显示装置，其特征在于-所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 使所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积比其他任意一个透镜元件的遮光面积都小。
10、 如权利要求7所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元根据所述投影型图像显示装置所输入的图像信号使遮光状态变化。
11、 如权利要求7所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下， 将所述遮光单元不遮光时光量的80%以上遮挡。
12、 一种投影型图像显示装置，其特征在于，包括 光源；来自光源的光透过的多个阵列透镜； 调制透过了所述多个阵列透镜的光的光阀； 投影所述光阀调制过的光的投影透镜；以及 将从所述光源到所述光阀间的光加以遮挡的遮光单元， 所述多个阵列透镜至少一方的阵列透镜具有在正交两轴方向上分别呈奇数个排列的多个透镜元件，所述多个透镜包括与光轴相接的1个第1透镜元件、相对于所述第1透镜元件而与所述两轴方向中的一个轴方向相邻接的2个第2透镜元件组，所述遮光单元按照如下方式进行遮光所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积分别比第1透镜元件的遮光面积小。
13、 如权利要求12所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 将所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积设为该透镜元件面积的1/2以下。
14、 如权利要求12所述的投影型图像显示装置，其特征在于-所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 使所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积比其他任意一个透镜元件的遮光面积小。
15、 如权利要求12所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元根据所述投影型图像显示装置所输入的图像信号使遮光状态变化。
16、 如权利要求12所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下，将所述遮光单元不遮光时光量的80%以上遮光。
17、 一种投影型图像显示装置，其特征在于，包括 光源；来自光源的光透过的多个阵列透镜； 调制透过了所述多个阵列透镜的光的光阀； 投影所述光阀调制过的光的投影透镜；以及 将从所述光源到所述光阀间的光加以遮挡的遮光单元， 所述多个阵列透镜中至少一方的阵列透镜，具有在正交的两轴方 向上分别呈偶数个排列的多个透镜元件；所述多个透镜中包括与光 轴相接的4个第1透镜元件组、相对于所述第1透镜元件组而与所述 两轴方向中的一个轴方向相邻接的4个第2透镜元件组，所述遮光单元按照如下方式进行遮光所述第2透镜元件组的各 个透镜元件的遮光面积是该透镜元件面积的1/2以下，所述多个透镜元 件中的所述第2透镜元件组以外的透镜元件的任一个部分地或完全地 遮光。
18、 如权利要求17所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光，其所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积，分别比第1 透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积小。
19、 如权利要求17所述的投影型图像显示装置，其特征在于-所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 使所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积比其他任意一个透镜元件的遮光面积都小。
20、 如权利要求17所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元的所述遮光状态是，除相对于所述第1透镜元件组而在所述一方的轴的方向上排列的 多个透镜以外的其他透镜元件都完全地遮光。
21、 如权利要求17所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元的所述遮光状态是，所述多个透镜元件中，包括所述第2透镜元件组在内的16个以下的透镜元件之外的任意一个透镜元件都完全地遮光。
22、 如权利要求17所述的投影型图像显示装置，其特征在于基于所述遮光单元的所述多个透镜元件的遮光区的形状是在所述 两轴的至少一方上呈轴对称或者关于光轴呈点对称。
23、 如权利要求17所述的投影型图像显示装置，其特征在于所述遮光单元在所述遮光状态下，将所述遮光单元不遮光时光量的80%以上遮光。
24、 一种投影型图像显示装置，其特征在于，包括光源；来自光源的光透过的多个阵列透镜； 调制透过了所述多个阵列透镜的光的光阀； 投影所述光阀调制过的光的投影透镜；以及 将从所述光源到所述光阀间的光加以遮挡的遮光单元， 所述多个阵列透镜的至少一方的阵列透镜具有在第1方向上呈奇 数个排列、在与所述第1方向正交的第2方向上呈偶数个排列的多个 透镜元件，所述多个透镜包括与光轴相接的2个第1透镜元件组、 相对于所述第1透镜元件组而与所述两轴方向中的一个轴方向相邻接 的2个或4个第2透镜元件组，所述遮光单元按照如下方式进行遮光所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积是该透镜元件面积的1/2以下，所述多个透镜元 件中的所述第2透镜元件组以外的任意一个透镜元件都部分地或完全 地遮光。
25、 如权利要求24所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积分别比第1透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积小。
26、 如权利要求24所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积比其他任意一个透镜元件的遮光面积都小。
27、 如权利要求24所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元的所述遮光状态是，除相对于所述第1透镜元件组而在所述一方的轴的方向上排列的多个透镜之外的其他透镜元件都是完全地遮光。
28、 如权利要求24所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下，将所述遮光单元不遮光时光量的80%以上遮光。
29、 一种投影型图像显示装置，其特征在于，包括 光源；来自光源的光透过的多个阵列透镜； 调制透过了所述多个阵列透镜的光的光阀； 投影所述光阀调制过的光的投影透镜；以及 将从所述光源到所述光阔间的光加以遮挡的遮光单元， 所述多个阵列透镜的至少一方的阵列透镜，具有在正交的两轴方向上分别呈奇数个排列的透镜元件，所述多个透镜包括与光轴相接的1 个第1透镜元件、相对于所述第l透镜元件而与所述两轴方向中的一个轴方向相邻接的2个第2透镜元件组，所述遮光单元按照如下方式进行遮光第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积是该透镜元件面积的1/2以下，所述多个透镜元件中 的所述第2透镜元件组以外的透镜元件的任一个部分地或完全地遮光。
30、 如权利要求29所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 其所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积分别比第1透镜元件的遮光面积小。
31、 如权利要求29所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下按照如下方式进行遮光， 使所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积比其他任意一个透镜元件的遮光面积都小。
32、 如权利要求29所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元的所述遮光状态是，除相对于所述第1透镜元件而在所述一方的轴的方向上排列的多 个透镜之外的其他透镜元件都完全地遮光。
33、 如权利要求29所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元在所述遮光状态下，将所述遮光单元不遮光时光量的80%以上遮光。
34、 一种投影型图像显示装置，其特征在于，包括: 光源；来自光源的光依次透过的阵列透镜； 调制透过了所述阵列透镜的光的光阀； 投影所述光阀调制过的光的投影透镜；以及将从所述光源到所述光阀间的光加以遮挡的遮光单元， 所述阵列透镜具有多个透镜元件，所述遮光单元通过遮光板的回旋或移动使遮光状态变化，按照如 下方式进行遮光当所述阵列透镜的多个透镜元件中的一部分透镜元 件部分地或完全地遮光时，在所述多个透镜元件的被部分地遮光的透 镜元件中，所述遮光单元的遮光量最小时照度影响程度最高的透镜元 件的开口面积比所述多个透镜元件的被部分地遮光的透镜元件中其他 透镜元件的开口面积大。
35、如权利要求34所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元的所述遮光状态是，所述多个透镜元件中除2个以上16个以下的透镜元件之外的任一 个透镜元件都完全地遮光。
36、 如权利要求34所述的投影型图像显示装置，其特征在于所述阵列透镜的多个透镜元件分别排列在正交的两轴方向上， 基于所述遮光元件的所述多个透镜元件的遮光区的形状是在所述 两轴的至少一方上呈轴对称或者关于光轴呈点对称。
37、 如权利要求34所述的投影型图像显示装置，其特征在于所述遮光单元在所述遮光状态下，将所述遮光单元不遮光时光量的80%以上遮光。
38、 一种投影型图像显示装置，其特征在于，包括光源；来自光源的光依次透过的阵列透镜；调制透过了所述阵列透镜的光的光阀；投影所述光阀调制过的光的投影透镜；以及将从所述光源到所述光阀间的光加以遮挡的遮光单元，所述阵列透镜具有多个透镜元件，所述遮光单元的遮光状态是，通过遮光板的回旋或移动来使遮光量变化，当所述阵列透镜的多 个透镜元件中的一部分透镜元件部分地或完全地遮光时，所述遮光单 元的遮光量最小时照度影响程度最高的透镜元件的开口面积比其他透 镜元件的开口面积大。
39、 如权利要求38所述的投影型图像显示装置，其特征在于 所述遮光单元的所述遮光状态是，所述多个透镜元件中除2个以上16个以下的透镜元件之外的所有 透镜元件都完全地遮光。
40、 如权利要求38所述的投影型图像显示装置，其特征在于所述阵列透镜的多个透镜元件分别排列在正交的两轴方向上， 基于所述遮光单元的所述多个透镜元件的遮光区的形状是在所述 两轴的至少一方上呈轴对称或者关于光轴呈点对称。
41、 如权利要求38所述的投影型图像显示装置，其特征在于所述遮光单元在所述遮光状态下，将所述遮光单元不遮光时光量的80%以上遮光。
全文摘要
本发明提供一种投影型图像显示装置，其特征在于，包括光源；来自光源的光透过的多个阵列透镜；调制透过了所述多个阵列透镜的光的光阀；投影所述光阀调制过的光的投影透镜；以及将从所述光源到所述光阀之间的光加以遮挡的遮光单元，所述多个阵列透镜中至少一方的阵列透镜，具有在正交的两轴方向上分别呈偶数个排列的多个透镜元件；所述多个透镜包括与光轴相接的4个第1透镜组、相对于所述第1透镜组而与所述两轴方向中的一个轴方向相邻接的4个第2透镜组，所述遮光单元按照如下方式进行遮光所述第2透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积，分别比第1透镜元件组的各个透镜元件的遮光面积小。
文档编号G03B21/28GK101387819SQ200810168369
公开日2009年3月18日 申请日期2006年8月9日 优先权日2005年8月9日
发明者加藤健太郎, 清水拓也 申请人:株式会社日立制作所