投影型显示装置的制作方法

专利名称：投影型显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影型显示装置，其具有根据影像信号调节照射到光阀上的光的光量 的光量调节机构。
背景技术：
在投影型显示装置中，由于从引导光学系统和投影透镜等构成光学系统的各种光 学元件漏光、和在光学元件处产生的杂散光(不需要的光)的原因，存在较暗的影像显示得 不够暗，难以获得较高对比度的趋势。特别是当在较暗的室内在屏幕上投影影像时，如果不 能将暗的影像显示得足够暗，则会给视听者带来对比度不足的印象。特别是在使用液晶光 阀的投影型显示装置中，液晶光阀由于光的偏振特性遮挡透射光，但不能完全遮挡透射光， 且在基于影像信号处理的应对中也存在极限，所以要求提高对比度。作为解决这种问题的对策，在第一透镜阵列和第二透镜阵列之间配置遮光板，根 据影像信号使平板状的遮光板转动，由此抑制照射到光阀上的光的光量，提高投影到屏幕 等上的影像的对比度(例如参照专利文献1)。专利文献1 :W0 2005-026835号公报在专利文献1中，在遮光板的前端形状为在相对遮光板垂直的方向上具有矩形面 时，在第一透镜阵列附近，当遮光板的前端位于遮光板的转动方向上的第二透镜阵列的曲 率中心位置处时，遮光板的矩形面成像于光阀上，所以存在在光阀上的转动方向和与光轴 方向垂直的方向上产生线状的照度不均的问题。另外，根据遮光体的前端形状的不同，也存 在不能获得足够的对比度的问题。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种投影型显示装置，其 容易进行连续的光量调节，使根据影像信号而照射到光阀上的光不产生照度不均，从而可 以一直显示足够对比度的影像。为了解决上述问题，本发明的投影型显示装置的特征在于，其具有光阀；光源， 其产生照射到光阀上的光；积分透镜，其配置在光源和光阀之间的光路上，使从光源照射到 光阀上的光的照度分布均勻化；和光量调节机构，其配置在光路上，具有一对以左右对开门 的方式转动的遮光体，该一对遮光体用于调节从光源照射到光阀上的光的光量，遮光体形 成为当转动时在使光量减小的方向折弯成“ < ”状。根据本发明，因为具有积分透镜，其配置在光源和光阀之间的光路上，使从光源 照射到光阀上的光的照度分布均勻化；和光量调节机构，其配置在光路上，具有一对用于调 节从光源照射到光阀上的光的光量的、以左右对开门的方式转动的遮光体，遮光体形成为当转动时在使光量减小的方向折弯成“ < ”状，所以能够容易进行连续的光量调节，使根据 影像信号照射到光阀上的光不产生照度不均，使得一直可以显示足够对比度的影像。


图1是本发明的实施方式1的投影型显示装置的照明光学系统的结构图。图2是本发明的实施方式1的偏振转换元件的结构图。图3是表示本发明的实施方式1的转动机构的形状的一例的图。图4是表示本发明的实施方式1的转动机构的转动动作的图。图5是表示本发明的实施方式1的转动机构为图3所示形状时的转动角度与相对 光量比之间的关系的图。图6是表示本发明的实施方式1的相对光量比为20%时的转动机构的前端在z方 向上的位置的图。图7是表示本发明的实施方式1的转动机构以图3所示形状完全遮光时，照射到 光阀上的光的照度分布的图。图8是表示在本发明的实施方式的遮光体上不形成凹状部时的转动角度与相对 光量比之间的关系的图。图9是表示本发明的实施方式1的第二透镜阵列附近的光源像的图。图10是表示本发明的实施方式1的转动机构的形状的一例的图。图11是表示本发明的实施方式1的转动机构为图10所示形状时的转动角度与相 对光量比之间的关系的图。图12是表示相对于本发明的实施方式1的转动机构的形状的光的轨迹图。图13是表示本发明的实施方式1的转动机构的尺寸小于透镜阵列时的光的轨迹 图。图14是表示从本发明的实施方式1的光阀的中心进行了反向光线追踪时的光的 轨迹图。图15是表示在本发明的实施方式1的光阀上产生成像时的转动机构的转动位置 的图。图16是表示在本发明的实施方式1的光阀上产生成像时的转动机构的转动位置 的图。图17是表示照射到本发明的实施方式1的光阀上的光的照度分布的图。图18是表示照射到本发明的实施方式1的光阀上的光的照度分布的图。图19是表示本发明的实施方式1的图17和图18中各个y轴上的相对光量比的 图。图20是本发明的实施方式2的投影型显示装置的照明光学系统的结构图。图21是表示在本发明的实施方式2的光阀上产生成像时的转动机构的转动位置 的图。图22是表示在本发明的实施方式2的光阀上产生成像时的转动机构的转动位置 的图。图23是表示照射到本发明的实施方式2的光阀上的光的照度分布的图。
图24是表示本发明的实施方式2的图23中各个y轴上的相对光量比的图。图25是表示本发明的实施方式2的转动机构的前端形状的图。图26是表示本发明的实施方式3的投影型显示装置的照明光学系统的结构图。图27是表示射入到本发明的实施方式3的光阀上的光的光路的图。图28是表示通过本发明的实施方式3的第二透镜阵列和偏振转换元件的光的轨 迹图。图29是表示射入到本发明的实施方式3的光阀上的光的入射角度与对比度之间 的关系图。图30是表示本发明的实施方式3的转动机构的形状的一例的图。图31是表示通过本发明的实施方式3的第二透镜阵列4b的各个单元的光的光量 的图。图32是表示从本发明的实施方式3的光源3射出的光的轨迹图。图33是表示照射到本发明的实施方式3的光阀上的光的照度分布的图。图34是表示本发明的实施方式3的转动机构的形状的一例的图。图35是表示本发明的实施方式3的转动机构为图30所示形状时的转动角度与相 对光量比之间的关系的图。图36是表示本发明的实施方式3的转动机构的形状的一例的图。图37是表示本发明的实施方式3的转动机构为图35所示形状时的转动角度与相 对光量比之间的关系的图。图38是表示本发明的实施方式3的转动机构的形状的一例的图。
具体实施例方式以下，使用

本发明的实施方式。<实施方式1>图1是本发明的实施方式1的投影型显示装置的照明光学系统1的结构图。如图 1所示，照明光学系统1由位于光源系统3和光阀2之间的积分透镜4、偏振转换元件5、聚 光透镜6、场镜7和偏振片8构成。另外，本发明的实施方式1的投影型显示装置具有用于 向屏幕投影从光阀2射出的光的投影透镜(未图示)。并且，光阀2设于RGB的各自光路 上，图1所示的照明光学系统1代表性地示出了 RGB的各自光路中的一个。光阀2在本发明的实施方式中使用液晶光阀，但在使用透镜阵列时，也可以是 DMD(Digital Micro-Mirror Device，数字微镜器件)和反射型液晶显示元件等。光源系统3是为了向光阀2照射光而设置的，由光源3a和使从光源3a射出的光 通过反射向积分透镜4侧照射的反射镜3b构成。光源3a通常使用高压汞灯、卤素灯或氙 灯，但其只要是发光设备就可以，例如也可以是LED(发光二极管)、激光和无电极放电灯 等。反射镜3b的形状、结构没有特别限定，其例如形成为抛物面或椭圆面，只要使光会聚在 偏振转换元件5上，其可以是任意的形状和结构。例如在使入射到积分透镜4的光与光轴 C大致平行的情况下，可以使反射镜3b的形状为抛物面，或者在使其为椭圆面时，为了使光 大致平行，采用在光源系统3与积分透镜4之间配置凹透镜等手段即可(参照图32)。积分透镜4配置在光源系统3和光阀2之间的光路上，用于使从光源系统3照射到光阀2上的光照度分布均勻化，由第一透镜阵列4a和与第一透镜阵列4a隔开间隔配置 的第二透镜阵列4b构成。第一透镜阵列4a和第二透镜阵列4b都构成为纵横配置有多个 凸透镜，第一透镜阵列4a的各凸透镜与第二透镜阵列4b的各凸透镜相互对应地相向配置。偏振转换元件5将入射到自身的光束转换为一种直线偏振光然后射出，在x轴方 向隔开适当间隔配置。图2是本发明的实施方式1的偏振转换元件5的结构图。如图2所 示，该偏振转换元件5由以下部分构成多个偏振分离膜5a，它们相对于光轴C方向(z方 向)倾斜(例如倾斜45度)配置；多个反射膜5b，它们在各偏振分离膜5a之间配置为相 对于光轴C方向(z方向)倾斜(例如倾斜45度)；和入/2相位差板5c，其配置在偏振转 换元件5的光阀2侧的面上被透射过偏振分离膜5a的光照射的部分上。入射到偏振转换 元件5的光通过偏振分离膜5a分离为s偏振光和p偏振光。p偏振光透射偏振分离膜5a， 借助于、/2相位差板5c被转换为s偏振光而从偏振转换元件5射出。另一方面，s偏振 光在偏振分离膜5a上发生反射，并被反射膜5b反射，然后从偏振转换元件5射出。因此， 从偏振转换元件5射出的光束几乎全是s偏振光。光量调节系统9 (光量调节机构)具有一对以左右对开门的方式转动的遮光体即 转动机构9a，其配置在光路上，用于调节从光源系统3照射到光阀2上的光的光量，光量调 节系统9构成为包括转动机构9a，其配置在第一透镜阵列4a与第二透镜阵列4b之间；信 号检测部％，其检测输入到光阀2的影像信号，并根据检测结果计算照射到光阀2上的光量 的相对光量比；和转动控制部9c，其根据由信号检测部9b计算出的相对光量比来控制转动 机构9a的转动。如图3 (b)所示，转动机构9a由遮光体9T和9B构成，遮光体9T和9B形 成为在使光量减少(遮光)的方向折弯成“ < ”状。并且，遮光体9T和9B形成为前端部被 切成限制光的通过的凹状部9g。凹状部9g可以是凹状曲线形状、抛物线形状、半椭圆形状、 三角形状等任意形状。下面说明对比度的提高。在影像信号的相对光量比是100%时，以100%的相对光 量进行调节使不被转动机构9a遮光。例如，在影像信号的相对光量比是20%时，利用转动 机构9a进行遮光使相对光量比为20%，由此可以进行大约5倍的细致的影像信号调节。并 且，通过转动机构9a的遮光来降低相对光量比，由此可以达到比影像信号是相对光量比为 0%的信号时不遮光黑色的情况更暗的效果。即，由于光阀2的透射率大致一定，所以通过 利用转动机构9a减少照射到光阀2上的光量，可以使投影到屏幕上的影像变暗，以期提高 对比度。图4(a)是表示图3(a)中的遮光体9T和9B的转动动作以15度单位转动时的转 动动作图，图4(b)是表示图3(b)中的遮光体9T和9B的转动动作以15度单位转动时的转 动动作图。根据图4(a)和图4(b)所示可知，遮光体9T和9B的前端在z方向上的移动量 为，图4(b)所示移动量Zb小于图4(a)所示移动量Za(Za>Zb)，所以在图4(b)中遮光体 9T和9B每转动一个转动角度在y方向上的移动量较大。因此，图4(b)所示的遮光体9T和 9B的形状能够以较小的转动角度达到相对光量比100%的照度。图5是表示转动机构9a为图3所示形状时的转动角度与相对光量比之间的关系 的图。图3(b)中的yT和YB为20度，各个转动机构9a的转动角度为2度单位。并且， 转动角度为0度指遮光体9T和9B完全闭合时，即各个遮光体9T和9B处于图4中的41a 和41b所示状态时。曲线50表示图3 (a)所示形状的转动机构9a的模拟结果，曲线51表
6示图3(b)所示形状的转动机构9a的模拟结果。如图5所示，曲线51中相对光量比较低时 的上升比曲线50快，在转动角度约为75度时即达到100%的相对光量比。由于动作角度范 围较窄，所以图3(b)所示形状相比图3(a)所示形状能够实现响应性较高的控制。并且，根 据曲线50和曲线51可知，除相对光量比较低处之外，相对光量比相对于转动角度的变化大 致相等。根据以上所述，如后面在图14中说明的那样，在相对光量比较低的情况下，通过使 遮光体9T和9B的前端形成为沿转动半径方向折弯成“〈”状，可以降低照度不均。并且，根 据图5可知，通过如图3所示在遮光体9T和9B的各自前端部形成两个凹状部9g，可以进行 连续的光量调节。另外，在本发明的实施方式中，把YT和YB设为20度，但可以是任意角 度，即使不是YT= YB的关系，也能够获得相同效果。并且，本发明的实施方式所示的转 动机构9a的转动角度与光阀2上的相对光量比之间的关系，表示输入相对光量比为100% 的信号时的关系，只表示转动机构9a的特性。图6表示图5中的相对光量比为20%时的遮光体9T和9B的前端在z方向上的位 置。如图6(a)所示，图3(a)所示形状时的转动角度约为24度，ocl — 24度，图3 (b)所示 形状时的转动角度约为14度，0C2—14度。并且，在图6(b)中，a3 = YT = 20度。在图 6(a)中，把遮光体9T和9B的长度设为dl，在图6(b)中，把从遮光体9T和9B的转动轴到 折弯部的长度设为d2，把从折弯部到前端的长度设为d3。根据以上条件，计算图3(b)中的 遮光体9T和9B的前端在z方向上的位置。根据图6 (a)和图6(b)，遮光体9T和9B在z方向上的移动量Zc和Zd利用下面的 式(1)和式(2)表示。
Zc=dlxsin (al) =dlx0.41 ...... (1)Zd=d2xsin (a2) +d3xsin (a2—oc3)
Nd2x0.56+d3x0.24...... (2)根据图4(b)，dl利用式(3)表示。
dl=d2xCos (a3) +d3Nd2x0.94+d3 ...... (3)因此，Zc利用式⑷表示，所以根据式(5)符合条件Zc > Zd。
ZcNd2x0.39+d3x0.41...... (4)1 > d2/d3......(5)因此，通过使d2的长度比d3短，相比图3(a)所示形状，图3(b)所示形状可以减 小照度不均。照度不均的原因不仅仅是遮光体9T和9B的前端移动距离，所以优选式(5) 的条件，但未必一定要满足。图7是表示以图3(b)所示形状完全遮光时照射到光阀2上的光的照度分布的图。 在完全遮光时，射入第二透镜阵列4b的光均勻地重叠照射光阀2的大致整体(区域7a)和 x方向上的两端周边部(区域7b)，所以不会产生照度不均。区域7a表示第二透镜阵列4b 的单元的开口部整体大致为开口时，从单元(图3(b)中的区域30)照射到光阀2上的光的 照度分布，区域7b表示第二透镜阵列4b的单元的开口部大致一半开口时，从单元(图3 (b)中的区域31)照射到光阀2上的光的照度分布。图8是表示在没有折弯部的遮光体9T和9B上不形成凹状部时的转动角度与相对 光量比之间的关系的图。以2度单位的转动角度进行了模拟。根据曲线80可知，相对光量 比相对于转动角度的变化不是连续的，存在四处平坦部(8a、8b、8c、8d)。图9是表示第二透镜阵列4b附近的光源像的图。图9利用256灰度的灰度级表 示。根据图9，9a、9b、9c、9d分别表示+y方向的光源像之间的暗部。图8中的四处平坦部 8a、8b、8c、8d对应于图9所示的四处光源像之间的暗部9a、9b、9c、9d，可以确认到光源像之 间的暗部是图8中的平坦部的影响。因此，为了使光量连续变化，需要同时遮光光源像之间 的明暗部。如图3所示，如果在遮光体9T和9B上形成凹状部，则可以如图5所示使光量连 续变化，所以通过在遮光体9T和9B上形成凹状部，可以同时遮光光源像之间的明暗部。图10是表示遮光体9T和9B的形状的一例的图，相对于光轴C对称形成一个凹状 部9g。在利用这种形状完全遮光时，光阀2上的照射分布大致均勻。图11是表示遮光体9T和9B为图10所示形状时的转动角度与相对光量比之间的 关系的图。在图10中，把遮光体9T和9B的YT和YB设为20度。曲线110表示图10所 示形状的转动机构9a的模拟结果。曲线80表示没有形成图8所示凹状部形状的转动机构 9a的模拟结果，对有无形成凹状部9g的效果进行比较。为了容易比较，移动曲线80使之与 曲线110重合。根据图11，在遮光体9T和9B上形成一个凹状部9g时，相比没有形成凹状 部的遮光体9T和9B，可以连续进行光量调节。S卩，在遮光体9T和9B上形成至少一个凹状 部9g对光量的连续调节比较有效。但是，根据图5的曲线51和图11的曲线110，与形成一 个凹状部时相比，形成两个凹状部时光量变化比较平滑，因此为了进行更加平滑的光量调 节，优选形成多个凹状部。图12是表示在遮光体9T和9B遮光时转动到第一透镜阵列4a侧时的光的轨迹图， 尤其表示通过第一透镜阵列4a中在+y方向上距中心最远的透镜单元的光的轨迹图。在此 只说明遮光体9T，但对于遮光体9B也相同。120a表示通过透镜单元中心的+y侧的光的轨 迹，120b表示通过透镜单元的中心的光的轨迹，120c表示通过透镜单元中心的-y侧的光的 轨迹。如图12所示，在遮光体9T的折弯角度较小或者折弯位置远离转动轴时，在遮光体9T 处反射的不需要的光通过第二透镜阵列4b，并在照明光学系统1的框体(未图示)内多次 反射，有可能出现在屏幕上。因此，在遮光时优选朝第二透镜阵列4b侧转动的遮光体9T和 9B，而不是图12所示开闭方向的遮光体9T和9B。图13 (a)是表示遮光体9T和9B的x方向和y方向上的尺寸小于第一透镜阵列4a 和第二透镜阵列4b时的光的轨迹图。并且，图13 (b)是各个遮光体9T和9B的x方向和y 方向上的尺寸与第二透镜阵列4b的x方向和y方向上的尺寸的比较图，表示各个遮光体9T 和9B的x方向和y方向上的尺寸小于第二透镜阵列4b的x方向和y方向上的尺寸。在此 只说明遮光体9T，但对于遮光体9B也相同。130a表示通过距离第一透镜阵列4a的光轴C 在+y方向第5个位置处的透镜单元的中心的光的轨迹，130b表示通过透镜单元的中心的 +x方向侧的光的轨迹，其中，该透镜单元位于距离第一透镜阵列4a的光轴C在+y方向第2 个位置且在+x方向第3个位置处。根据图13(a)所示可知，通过位于遮光体9T和9B的转 动轴的+y侧的第一透镜阵列4a的光，不触及遮光体9T和9B即通过+y侧。因此，为了利 用遮光体9T和9B调节从第一透镜阵列4a射出的光的光量，优选遮光体9T和9B的x方向和y方向上的尺寸大于第一透镜阵列4a和第二透镜阵列4b。在第二透镜阵列4b的尺寸大 于第一透镜阵列4a时，优选遮光体9T和9B的x方向和y方向上的尺寸大于第二透镜阵列 4b，但通过在第二透镜阵列4b和偏振转换元件5之间设置遮光板，可以遮光通过第二透镜 阵列4b的不需要的光。因此，遮光体9T和9B的x方向和y方向上的尺寸未必一定要大于 第一透镜阵列4a和第二透镜阵列4b。图14是表示从光阀2的中心进行反向光线追踪时的光的轨迹图。140表示光的 轨迹，区域141表示140所示的光会聚的位置。根据图14所示可以确认到第一透镜阵列 4a附近的像成像于光阀2上，所以光阀2与第一透镜阵列4a的射入面附近具有共轭关系。 因此，在遮光体9T和9B的前端位于区域141附近时，遮光体9T和9B的前端成像于光阀2 上，在光阀2上的中心附近沿x方向产生线状的照度不均。因此，优选使遮光体9T和9B的 前端接近第二透镜阵列4b、即把转动轴配置在第二透镜阵列4b附近。并且，观察遮光体9T和9B的前端部，如果使遮光体9T和9B形成为使其在减小光 量(遮光)的方向折弯成“ < ”状，则相比不折弯时，在y方向上成像的宽度(参照图15中 的dyl和图16中的dy2)变小，所以能够减轻产生于光阀2上的照度不均。因此，通过使遮 光体9T和9B形成为在减小光量(遮光)的方向折弯成“ < ”状，可以减轻产生于光阀2上 的照度不均。图15和图16是表示在图3(a)和图3(b)所示形状时，在光阀2上产生遮光体9T 和9B的前端的成像时的遮光体9T和9B的转动位置的图。作为在光阀2上产生成像的条 件，遮光体9T和9B的前端位于第一透镜阵列4a的附近，且处于与透镜单元的曲率中心位 置相同的位置，这些透镜单元是从第二透镜阵列4b的光轴C起在+y或-y方向上的第2个 透镜单元。150、151、160、161均表示通过从第二透镜阵列的光轴C起在+y或-y方向上的 第2个透镜单元的曲率中心的轴。152、162均表示遮光体9T的前端部分。说明使遮光体9T和9B的前端处于与从第二透镜阵列4b的光轴C起在+y或-y方 向上的第2个透镜单元的曲率中心位置相同的位置的理由。首先，在与从第二透镜阵列4b 的光轴C起在+y或_y方向上的第1个透镜单元的曲率中心位置相同的位置，照度较低，难 以确认产生在光阀2上的照度不均。并且，在与从第二透镜阵列4b的光轴C起在+y或-y 方向上的第3个透镜单元的曲率中心位置相同的位置，来自从光轴C起在+y或-y方向上 的第1个透镜单元和第2个透镜单元的、不存在照度不均的光叠加在光阀2上，所以由第3 个透镜单元引起的在光阀2上的照度不均相对较低，难以确认。因此，作为在光阀2上容易 确认遮光体9T和9B的前端成像的条件，把遮光体9T和9B的前端配置在与从第二透镜阵 列4b的光轴C起在+y或-y方向上的第2个透镜单元的曲率中心位置相同的位置。图17(a)表示是没有图3(a)所示的凹状部9g的形状时，图15所示状态下的光阀 2上的照度分布的模拟结果，图17(b)表示是没有图3(b)所示的凹状部的形状时，图16所 示状态下的光阀2上的照度分布的模拟结果。如图17所示，170a和170b表示照度较低的 区域，171a和171b表示通过光阀2的中心的y轴。比较170a和170b可以确认到170b的 照度不均较小。这是因为图15中的dyl和图16中的dy2之间的关系为dyl >dy2。因此， 通过使遮光体9T和9B形成为在减小光量(遮光)的方向折弯成“ < ”状，可以减轻产生于 光阀2上的照度不均。根据以上情况，即使不符合前述式5的条件，只要折弯形成遮光体9T 和9B，就可以减轻照度不均。
图18表示是图3(b)所示的形状时，图16所示状态下的光阀2上的照度分布的模 拟结果。如图18所示，从光阀2的中心开始在χ方向上几乎不存在照度较低的区域。180 表示从光阀2的中心开始在y方向上的照度较低的区域，181表示通过光阀2的中心的y 轴。遮光体9T和9B的凹状部9g处于第二透镜阵列4b的聚光位置，在区域180可以确认 到微小的照度不均，但光阀2整体的照度分布是大致均勻的，所以没有问题。因此，使遮光 体9T和9B在减小光量(遮光)的方向折弯成“ < ”状，在遮光体9T和9B的前端部形成至 少一个凹状部，并且减小前端的凹状部之外的平坦部，由此减轻成像于光阀2上的前端形 状的重叠，可以大幅减轻照度不均。图19是表示在图17 (a)、图17(b)和图18中分别示出的y轴即171a、171b、181上 的y方向上的相对光量比的图。横轴对应于图18所示的光阀2的纵轴。如图19所示，190 表示171a上的相对光量比，191表示171b上的相对光量比，192表示181上的相对光量比。 根据图19对比光阀2的y方向上的中心即0. 5Y的相对光量比的值，可以确认到190 < 191 < 192，照度不均也是按照190、191、192的顺序减小。因此，通过使遮光体9T和9B形成为 在减小光量(遮光)的方向折弯成“〈”状，并使前端部形成为凹状部，可以减轻照度不均。另外，在本发明的实施方式中，在处于图4(b)中的41b的位置时，把图6所示的角 度设为YT= α2 = α 3，但通过设为α3> α2 = Y Τ，可以进一步减小图16所示的dy2 的宽度，因此相比图4(b)所示的形状，可以进一步减轻照度不均。并且，遮光体9T和9B的 折弯只在一处，但如果能够减小图16所示的dy2的宽度，则也可以在两处折弯。这样，可以 减轻照度不均。另外，在图3(b)中，把折弯位置设为以第二透镜阵列4b的光轴C为中心的 y方向上第2个透镜单元附近的位置，但也可以在任何位置折弯。
根据以上所述，通过使转动机构9a的遮光体9T和9B形成为在减小光量(遮光) 的方向折弯成“ < ”状，并使前端部形成为至少切出一个凹状部，可以实现不会在光阀2上 产生照度不均的连续的光量调节。<实施方式2>图20是本发明的实施方式2的投影型显示装置的照明光学系统Ib的结构图。在 本发明的实施方式2中，其特征是转动机构9a的遮光体9T和9B的前端部形成为削成刃形 状部。除此以外的部分的结构和动作与实施方式1相同，所以在此省略说明。图21是表示在本发明的实施方式2的光阀上产生成像时的转动机构的转动位置 的图。对于与实施方式1相应的部分赋予相同标号。图22中关于遮光体9T和9B的配置 位置与图15相同。并且，210、211、220、221均表示通过从第二透镜阵列的光轴C起在+y 或_y方向上的第2个透镜单元的曲率中心的轴。如图22所示，遮光体9T和9B的前端部形 成为削去位于轴220的光轴C侧的部分使其成为刃形状部。由此，减小dy的宽度。另外， 考虑到关于转动机构9a的转动的遮光体的强度，遮光体9T和9B的宽度t通常约为0. 5mm。 212,222均表示遮光体9T的前端部分。图23 (a)表示是没有图3(a)所示的凹状部9g的形状时，图21所示状态下的光阀 2上的照度分布的模拟结果，图23(b)表示是没有图3(a)所示的凹状部的形状时，图22所 示状态下的光阀2上的照度分布的模拟结果。在此，设t = 0.5mm。如图23所示，230a和 230b表示照度较低的区域，231a和231b表示通过光阀2的中心的y轴。比较230a和230b 可以确认到230b的照度不均得到大幅改善。因此，如图22所示，通过使遮光体9T和9B的前端部形成为，削去位于轴的光轴C侧的部分使其成为刃形状部，可以大幅减轻照度不均，其中该轴通过从第二透镜阵列的光轴C起在+y或-y方向上的第2个透镜单元的曲率中心。图24是表示在图23 (a)、图23(b)中分别示出的y轴即231a、231b上的Y方向的 相对光量比的图。如图24所示，240表示231a上的相对光量比，241表示231b上的相对光 量比。根据图24对比光阀2的y方向的中心即0. 5Y的相对光量比的值，可以确认到与240 相比，241的照度不均大大减轻。因此，通过使遮光体9T和9B的前端部形成为，削去位于轴 的光轴C侧的部分使其成为刃形状部，可以大幅减轻照度不均，其中该轴通过从第二透镜 阵列的光轴C起在+y或-y方向上的第2个透镜单元的曲率中心。图25是表示遮光体9T和9B的前端部形状的图。250、251均表示通过从第二透镜 阵列的光轴C起在+y或-y方向上的第2个透镜单元的曲率中心的轴。根据图25，优选遮 光体9T和9B的前端部的角度小于β。根据以上所述，通过在遮光体9Τ和9Β的前端部切出形成至少一个凹状部，并将前 端部削成刃形状部，可以实现不会在光阀2上产生照度不均的连续的光量调节。<实施方式3>图26是本发明的实施方式3的投影型显示装置的照明光学系统Ic的结构图。在 本发明的实施方式3中，其特征是遮光体9Τ和9Β的前端部形状形成为较小的开口面积，可 以充分提高对比度，而且使得不产生光阀2上的照度不均。除此以外的部分的结构和动作 与实施方式1相同，所以在此省略说明。从第二透镜阵列4b射出的光270以较大的入射角度入射到光阀2。此时，根据光 阀的特性，随着入射光阀2的光的角度增大，对比度降低(参照图29)，所以优选遮光体9T 和9B的形状可以对相对光阀2的入射角较大的光、尤其是χ方向的入射光进行遮光。图28表示第二透镜阵列4b和偏振转换元件5的xy平面的正视图(a)和侧视图 (b)的一例。图28(c)是进一步具体表示图2的图。并且，在图28(c)中示出了入射到第二 透镜阵列4b的光的轨迹。在此，虚线部表示偏振转换元件5，灰色表示λ/2相位差板5c。 通常，偏振转换只在λ /2相位差板5c的区域使光会聚，由此有效地进行偏振转换。因此， 光线270、271、272、273、274、275成为将被偏振转换的光线。根据图28 (c)，所入射的p+s的 直线偏振光在P偏振光入射到偏振转换元件5后，通过λ /2相位差板5c被转换为s偏振 光，所以在与入射位置相同的χ方向位置，从偏振转换元件5射出，与s偏振光相比，在距离 光轴为dx(275a-275b间距离)的位置射出。因此，遮挡在χ方向上远离光轴的光的入射， 对于提高对比度是必不可缺的。即，光线270、275成为给对比度造成影响的光。即，在接近 光轴C的χ方向的位置入射光线成为提高对比度的条件。图30表示遮光体9Τ和9Β的形状。遮光体9Τ和9Β的前端的凹状部包括面积不 同的两个凹状部即9g和9h，9g的开口面积小于9h。并且，9g和9h形成在遮光体9T和9B 上，且位于当将遮光体9T和9B闭合时相对于光轴C点对称的位置处。图31是表示模拟计算通过第二透镜阵列4b的各个单元的光的光量，按照各个单 元利用数值表示计算结果的图。通过形成图30所示的形状，使χ方向的对比度差异减轻。 另外，在图31中，第二透镜阵列4b上下左右对称，所以使其代表第1象限部分。图32是模拟表示从光源3射出的光在反射镜3b处被反射的状态的图。反射镜3b 形成为椭圆面，使从光源系统3射出的光通过凹透镜310变平行。通常，在光轴C附近存在光源的灯泡，311表示其开口部。如图32所示，311为开口部，所以从光源系统3射出的光的量在图31所示的VlHl 单元处较少。在以图30所示的形状完全遮光时，凹状部9g照射光阀2的χ方向的两端部， 凹状部9h照射光阀2的中央部。即，通过使照射到光阀2的χ方向的两端部和中央部的光 的相对光量相等并使其重叠，来形成均勻的照度分布。例如，在凹状部9g和凹状部9h的形 状相同时，如图33所示，光阀2的中央部的照度变低，产生照度不均。因此，需要使凹状部 9h的开口面积大于凹状部9g。在图33中，从凹状部9g射出的光照射光阀2上的区域32b， 从凹状部9h射出的光照射光阀2上的区域32a。图34表示考虑了对比度的遮光体9T和9B的形状。凹状部9i形成于单元(VlHl) 内，以形成直角三角形形状开口部，光阀2上的照度分布均勻。但是，根据图31，由于通过单 元(VlHl)的光量较少，所以当在屏幕上显示100%的影像信号时，由于光量较少，投影于屏 幕上的影像得不到足够的对比度。根据以上情况，通常为了使得不在光阀2上产生照度不均，开口部需要是8个单元 左右。但是，通过考虑形状和入射到开口的相对光量比，能够利用约4个单元来使得不在光 阀2上产生照度不均。即，把开口面积较大的凹状部9h的χ方向上的顶点作为最接近光轴 C的单元(VlHl)的χ方向中心，把开口面积较小的凹状部9g的顶点作为最接近光轴C的 单元(VlHl)和在光轴C的另一侧与其相邻的单元(V2H1)之间的接合部，由此可以利用约 4单元来使得不在光阀2上产生照度不均，且提高对比度。图35是表示遮光体9T和9B为图30所示形状时的转动角度与相对光量比之间的 关系的图。曲线331是图30所示形状的转动机构9a的模拟结果。曲线330是没有形成图 8所示凹状部的形状时的转动机构9a的模拟结果。为了容易比较，移动曲线330使之与曲 线331重合。根据图35可以确认到，通过使遮光体9T和9B形成为图30所示的形状，相对 于转动角度可以实现大致连续的对光阀2的光量调节。因此，通过使遮光体9T和9B的前 端部形状形成为图30所示的形状，可以实现连续的光量调节，而且不会使光阀2上产生照 度不均，并可提高对比度。在本实施方式中图示了椭圆形状，但如果考虑与本实施方式相同的开口面积和顶 点位置，则三角形状也能够获得相同效果。图36表示遮光体9T和9B的形状。遮光体9T和9B的前端的凹状部形成为三角 形状。图36所示形状的特征是当相对光量比在30%以下时，能够细致地进行光量调节。通 过把凹状部9g配置在第二透镜阵列4b的χ方向上的两侧，可以细致地控制相对光量比较 低的部分。并且，虽然完全遮光时的第二透镜阵列4b的使用单元数量较少，但通过形成图 36所示的三角形形状，并使照射区域重合，可以使光阀2上的照度分布变均勻，所以不会产 生照度不均。图37是表示遮光体9T和9B为图36所示形状时的转动角度与相对光量比之间的关系的图。曲线351是图36所示形状的转动机构9a的模拟结果。曲线350是图38所示形 状下的转动机构9a的模拟结果。为了容易比较，移动曲线350使之与曲线351重合。根据 图37可以确认到，通过使遮光体9T和9B形成为图36所示的形状，在相对光量比为10 % 30%附近时成为倾斜度平缓的曲线。作为形成这种平缓曲线的理由，在转动机构9a的转动 角度较小时，图31所示的VlHl的透镜单元被遮光，所以能够减小照度变化。在相对光量比为10% 30%的较低区域中，人的目视对相对光量比变化的灵敏度非常高，所以通过转动 机构9a进行的细致的光量调节很重要。因此，通过形成图36所示的形状，能够较细致地控 制相对光量比低于30%时的光量调节。 根据以上所述，通过使遮光体9T和9B形成为图36所示的形状，在相对光量比较 低时，也能够进行细致的光量调节。
权利要求
一种投影型显示装置，其特征在于，该投影型显示装置具有光阀；光源，其产生照射到所述光阀上的光；积分透镜，其配置在所述光源和所述光阀之间的光路上，使从所述光源照射到所述光阀上的光的照度分布均匀化，所述积分透镜由设于所述光源侧的第一透镜阵列和设于所述光阀侧的第二透镜阵列构成；和光量调节机构，其配置在所述光路上，具有一对以左右对开门的方式转动的遮光体，所述光量调节机构配置在所述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列之间，该一对遮光体用于调节从所述光源照射到所述光阀上的光的光量，所述遮光体形成为前端部被削成刃形状部。
2.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于，所述遮光体形成为前端部被 切成凹状部。
3.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于， 所述遮光体朝向所述第一透镜阵列开闭的方向转动。
4.根据权利要求3所述的投影型显示装置，其特征在于，所述遮光体的转动轴位于所 述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列之间，并配置在所述第二透镜阵列附近。
5.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于，所述一对遮光体的两个转动 半径方向的尺寸大于所述积分透镜的尺寸。
6.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于，所述凹状部形成为凹状曲线 形状。
7.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于，所述凹状部形成为抛物线形状。
8.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于，所述凹状部形成为半椭圆形状。
9.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于，所述凹状部形成为三角形状。
10.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于，所述凹状部在所述遮光体上 形成有多个。
11.根据权利要求10所述的投影型显示装置，其特征在于，各个所述遮光体的前端部 的凹状部包括面积不同的两个凹状部，这两个凹状部形成于各个所述遮光体上，且位于在 所述遮光体闭合时相对光轴点对称的位置处。
12.根据权利要求11所述的投影型显示装置，其特征在于，在如下假设的xyz坐标系 中，该坐标系由作为所述光轴方向的z轴、相对所述z轴正交的作为水平方向的x轴、和相 对所述z轴和所述x轴正交的作为垂直方向的y轴构成，在面积不同的两个所述凹状部中，开口面积较大者的所述凹状部的顶点位于透镜单元中心的y轴方向，该透镜单元位于 所述第二透镜阵列中最接近所述光轴的x轴方向，开口面积较小者的所述凹状部的顶点位 于连接部的y轴方向，该连接部从所述透镜单元到另一透镜单元，该另一透镜单元在x轴上 且在所述光轴的与所述透镜单元相反的一侧。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种投影型显示装置，其容易进行连续的光量调节，使根据影像信号照射到光阀上的光不产生照度不均，从而可一直显示足够对比度的影像。本发明的投影型显示装置的特征在于，具有光阀(2)；光源(3a)，其产生照射到光阀(2)上的光；积分透镜(4)，其配置在光源(3a)和光阀(2)之间的光路上，使从光源(3a)照射到光阀(2)上的光的照度分布均匀化；和光量调节系统(9)，其配置在光路上，具有一对用于调节从光源(3a)照射到光阀(2)上的光的光量的、以左右对开门的方式转动的转动机构(9a)，转动机构(9a)形成为在使光量减小(遮光)的方向折弯成“く”状。
文档编号G03B21/14GK101825834SQ20101000214
公开日2010年9月8日 申请日期2008年6月5日 优先权日2007年6月5日
发明者别所智宏, 大上户晃, 山田旭洋, 高桥素男 申请人:三菱电机株式会社