CN1825200A - 投影机 - Google Patents

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CN1825200A
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Abstract

本发明提供一种投影机。投影机(1000)具备：照明装置(100)，第1透镜阵列(120)的各第1小透镜具有在y轴方向压缩的平面形状；液晶装置(400R、400G、400B)；及投影光学系统(600)；还具备：遮光部件(700)，配置于照明装置和液晶装置间的与第1小透镜及液晶装置大致光学共轭的位置，为整形照明光束的剖面形状具有预定的开口部(710)；和旋转棱镜(770)，将照明光束与液晶装置的画面写入频率同步在液晶装置的图像形成区域上沿y轴方向扫描；开口部(710)的x轴方向中央部处的沿y轴方向的宽度(L1)比开口部(710)的x轴方向两端部处的沿y轴方向的宽度(L0、L2)窄。

Description

投影机
技术领域
本发明涉及一种投影机。
背景技术
图12是为了说明以往的投影机900A所示的附图。图12(a)表示的是以往投影机900A的光学系统，图12(b)及图12(c)用来说明这种以往投影机900A的问题所在。
在该投影机900A中，由于作为电光调制装置来使用的液晶装置400R、400G、400B是具有图12(b)所示那种亮度特性的保持型显示装置，所以与具有图12(c)所示那种亮度特性的作为脉冲型显示装置的CRT(阴极射线管)不同，存在因所谓的拖尾现象而不能获得流畅的活动画面显示的问题所在(有关该拖尾现象，例如参见非专利文献1。)。
图13是为了说明以往另一投影机900B所示的附图。图13(a)表示的是以往另一投影机900B的光学系统，图13(b)及图13(c)用来表示这种以往另一投影机900B中所使用的光快门。在该投影机900B中，如图13(a)所示，在液晶装置400R、400G、400B的光入射侧配置光快门420R、420G、420B，利用这些光快门以间歇方式将光遮断，解决了上述问题。也就是说，能缓解所谓的拖尾现象并获得流畅且优质的活动画面显示(例如，参见专利文献1。)。
非专利文献1：「保持型显示器中活动画面显示的画面质量」(电子情报通信学会技报，EID99-10，第55～60页(1999-06))
专利文献1：特开2002-148712号公报(图1～图7)
但是，在这种以往另一投影机中，由于利用光快门以间歇方式将光遮断，因而存在使光利用效率大幅下降这样的问题。
发明内容
本发明是为了解决这种问题而作出的，其目的为提供一种投影机，该投影机即使在获得流畅且优质的活动画面显示时也不使光利用效率大幅下降。
本发明的投影机具备：照明装置，具有光源装置、第1透镜阵列、第2透镜阵列及重叠透镜，该光源装置具有椭圆面反射器、发光管及平行化透镜，该发光管在上述椭圆面反射器的第1焦点附近具有发光中心，该平行化透镜用来使从上述发光管射出并由上述椭圆面反射器反射的光大致平行化，该第1透镜阵列具有用来将从上述光源装置射出的照明光束分割成多个部分光束的多个第1小透镜，该第2透镜阵列具有与上述第1透镜阵列的上述多个第1小透镜对应的多个第2小透镜，该重叠透镜用来使从上述第2透镜阵列的上述多个第2小透镜射出的各部分光束在被照明区域上重叠；电光调制装置，用来按照图像信息对来自上述照明装置的照明光束进行调制；以及投影光学系统，用来投影由上述电光调制装置调制后的照明光束；其特征为，为了使从上述照明装置射出的照明光束成为具有下述剖面形状的照明光束，该剖面形状的照明光束对于上述电光调制装置的图像形成区域的纵横方向之中的某一方方向，照明图像形成区域的整体，对于另一方方向，则照明图像形成区域的一部分，上述第1透镜阵列中的各第1小透镜具有在上述另一方方向被压缩了的平面形状；还具备：遮光部件，配置于上述照明装置和上述电光调制装置之间的、与上述多个第1小透镜及上述电光调制装置大致光学共轭的位置上，为了对照明光束的剖面形状进行整形而具有预定的开口部；以及旋转棱镜，配置于上述遮光部件的上述电光调制装置侧，将来自上述遮光部件的照明光束，与上述电光调制装置的画面写入频率同步在上述电光调制装置的图像形成区域上沿上述另一方方向进行扫描；上述开口部的上述一方方向中央部处的沿上述另一方方向的宽度，比上述开口部的上述一方方向两端部处的沿上述另一方方向的宽度窄。
因此，根据本发明的投影机，由于可以将具有下述那种剖面形状(也就是在另一方方向被压缩了的剖面形状)的照明光束，与电光调制装置的画面写入频率同步在图像形成区域上沿另一方方向进行扫描，上述那种剖面形状对于电光调制装置的图像形成区域中的纵横方向之中的某一方方向照明图像形成区域的整体，对于另一方方向则照明该图像形成区域的一部分，因而在电光调制装置的图像形成区域上光照射区域和光非照射区域依次交替进行滚动。其结果为，该投影机能缓解拖尾现象，获得流畅且优质的活动画面显示。
另外，根据本发明的投影机，由于通过使用将第1小透镜的平面形状在另一方方向压缩了的第1透镜阵列，实现了具有如上在另一方方向被压缩了的剖面形状的照明光束，因而和使用光快门的情形不同，可以将从光源装置射出的照明光束无浪费地引导到电光调制装置的图像形成区域上，不使光利用效率大幅下降。
因此，本发明的投影机即便在获得流畅且优质的活动画面显示时，也不使光利用效率大幅下降。
可是，在具有发光管、椭圆面反射器及平行化透镜的光源装置中，从发光管放射并由椭圆面反射器反射的光的一部分因发光管自身(球状部或密封部)而被遮挡。这种状况在发光管是高亮度化用的超高压水银灯时，变得特别显著。其结果为，在第1透镜阵列上的照明光束的中央部分上产生阴影(参见图3(b)。)，即便通过具有第1透镜阵列、第2透镜阵列及重叠透镜的光均匀化光学系统，也难以使电光调制装置图像形成区域上的面内照度分布完全均匀化(参见图4。)。其结果为，在图像形成区域上产生照度差(一方方向两端部上的照度比一方方向中央部上的照度变低。)，进而难以在投影面上获得均匀的面内显示特性(参见图5。)。
但是，根据本发明的投影机，则由于具备遮光部件，该遮光部件具有上述那种开口部，因而在被照明区域上，一方方向两端部处的照明光束的宽度比一方方向中央部处的照明光束的宽度变宽。因此，通过将这种照明光束沿另一方方向进行扫描，如果以平均时间来看，则图像形成区域上的照度差得以减轻，能在投影面上获得均匀的面内显示特性。
本发明的另一投影机，具备：照明装置，具有光源装置、第1透镜阵列、第2透镜阵列及重叠透镜，该光源装置具有抛物面反射器及发光管，该发光管在上述抛物面反射器的焦点附近具有发光中心，该第1透镜阵列具有用来将从上述光源装置射出的照明光束分割成多个部分光束的多个第1小透镜，该第2透镜阵列具有与上述第1透镜阵列的上述多个第1小透镜对应的多个第2小透镜，该重叠透镜用来使从上述第2透镜阵列的上述多个第2小透镜射出的各部分光束在被照明区域上重叠；电光调制装置，用来按照图像信息对来自上述照明装置的照明光束进行调制；以及投影光学系统，用来投影由上述电光调制装置调制后的光；其特征为，为了使从上述照明装置射出的照明光束成为具有下述剖面形状的照明光束，该剖面形状的照明光束对于上述电光调制装置的图像形成区域的纵横方向之中的某一方方向，照明图像形成区域的整体，对于另一方方向，则照明图像形成区域的一部分，上述第1透镜阵列中的各第1小透镜具有在上述另一方方向上被压缩了的平面形状，还具备：遮光部件，配置于上述照明装置和上述电光调制装置之间的、与上述多个第1小透镜及上述电光调制装置大致光学共轭的位置上，为了对照明光束的剖面形状进行整形而具有预定的开口部；以及旋转棱镜，配置于上述遮光部件的上述电光调制装置侧，将来自上述遮光部件的照明光束，与上述电光调制装置的画面写入频率同步在上述电光调制装置的图像形成区域上沿上述另一方方向进行扫描；上述开口部的上述一方方向中央部处的沿上述另一方方向的宽度，比上述开口部的上述一方方向两端部处的沿上述另一方方向的宽度窄。
本发明的另一投影机虽然如上所述，其光源装置的结构和本发明的投影机不同，但是由于具备遮光部件，该遮光部件具有上述那种开口部，因而和本发明的投影机的情形相同，在被照明区域上，一方方向两端部处的照明光束的宽度比一方方向中央部处的照明光束的宽度变宽。因此，通过把这种照明光束沿另一方方向进行扫描，如果以平均时间来看，则图像形成区域上的照度差得以减轻，能在投影面上获得均匀的面内显示特性。
在本发明的投影机或者本发明的另一投影机中，优选的是，在上述发光管上设置辅助反射镜，用来将从上述发光管向被照明区域侧射出的光朝向上述发光管进行反射。
由于按上述方法来构成，因而从发光管向被照明区域侧放射的光朝向发光管被进行反射，因此不需要按覆盖发光管的被照明区域侧端部那样的大小，来设定椭圆面反射器或抛物面反射器的大小，具有可以谋求椭圆面反射器或抛物面反射器的小型化并能够谋求投影机小型化这样的效果。
可是，在发光管上设置辅助反射镜的投影机中，从发光管放射并由椭圆面反射器或抛物面反射器反射的光的一部分也因辅助反射镜而被遮挡，更难以使电光调制装置的图像形成区域上的面内照度分布均匀化。其结果为，在图像形成区域上，一方方向两端部处的照度变得更低，进而更难以在投影面上获得均匀的面内显示特性。
但是，根据本发明的投影机或本发明的另一投影机，由于具备遮光部件，该遮光部件具有上述那种开口部，因而被照明区域上的照度差得以减轻，即便是在发光管上设置辅助反射镜的投影机中，也能在投影面上获得均匀的面内显示特性。
在本发明的投影机或本发明的另一投影机中，优选的是，上述发光管配置于从上述光源装置射出的照明光束的照明光轴上，上述多个第1小透镜以上述照明光轴为中心轴地按上下左右对称进行配置。
另外，在本发明的投影机或本发明的另一投影机中，优选的是，上述发光管配置于从上述光源装置射出的照明光束的照明光轴上，配置于上述另一方方向的中心部处的上述多个第1小透镜沿着上述一方方向排列成偶数列。还有，所谓“配置于上述另一方方向中心部处的上述多个第1小透镜”指的是，在第1透镜阵列中的上述发光管阴影挡上的部分的第1小透镜所属行中的多个第1小透镜。
在本发明的投影机或本发明的另一投影机中，优选的是，具备：色分离导光光学系统，配置于上述旋转棱镜和上述电光调制装置之间，用来将来自上述旋转棱镜的照明光束分离成多种色光；多个上述电光调制装置，用来按照与各种色光对应的图像信息对从上述色分离导光光学系统射出的多种色光进行调制；以及十字分色棱镜，用来合成由多个上述电光调制装置调制后的各种色光。
由于按上述方法来构成，因而可以将下述投影机作为图像品质优良的(例如，3片式)全彩色投影机，上述投影机即便在获得流畅且优质的活动画面显示时也不使光利用效率大幅下降。
附图说明
图1是为了说明实施方式1所涉及的投影机1000所示的附图。
图2表示的是旋转棱镜770的旋转和图像形成区域S上的照明状态之间的关系。
图3是为了说明在图像形成区域S上产生照度差的原因所示的附图。
图4表示的是图像形成区域S上的面内照度分布。
图5表示的是图像形成区域S上的照度差使屏幕SCR上的面内显示特性劣化的状况。
图6是为了说明实施方式1所涉及的投影机1000的效果所示的附图。
图7是为了说明实施方式1所涉及的投影机1000的效果所示的附图。
图8是为了说明实施方式2所涉及的投影机1002的效果所示的附图。
图9是为了说明实施方式2所涉及的投影机1002的效果所示的附图。
图10表示的是实施方式3所涉及的投影机1004的光学系统。
图11表示的是实施方式4所涉及的投影机1006的光学系统。
图12是为了说明以往投影机900A所示的附图。
图13是为了说明以往另一投影机900B所示的附图。
符号说明
100…照明装置，100ax…照明光轴，110…光源装置，112…发光管，114…椭圆面反射器，116…辅助反射镜，118…平行化透镜，120…第1透镜阵列，122…第1小透镜，130…第2透镜阵列，140…偏振变换元件，150…重叠透镜，176R、176G、198、244、246、248、750、752…场透镜，190…双中继光学系统，191、192、194、195、197、240、242、754…中继透镜，193、196、212、216、218、220、222、264…反射镜，200、202…色分离导光光学系统，210、214、260、262…分色镜，400R、400G、400B…液晶装置，500…十字分色棱镜，600…投影光学系统，700、702…遮光部件，710、712…开口部，770…旋转棱镜，772…旋转轴，900A、900B、1000、1006…投影机，L…照射照明光束的区域，P…照明光轴上的第1小透镜的假想中心点的像，S…图像形成区域，SCR…屏幕
具体实施方式
下面，对于本发明的投影机，根据附图所示的实施方式进行说明。
[实施方式1]
图1是为了说明实施方式1所涉及的投影机1000所示的附图。图1(a)是从上面看到投影机1000的光学系统的附图，图1(b)是从侧面看到投影机1000的光学系统的附图，图1(c)是第1透镜阵列120的正面图，图1(d)表示的是遮光部件700上的照明状态，图1(e)表示的是液晶装置400R上的照明状态。
还有，在下面的说明中，将相互正交的3个方向，分别设为z轴方向(图1(a)中照明光轴100ax的方向)、x轴方向(图1(a)中与纸面平行且与z轴正交的方向)以及y轴方向(图1(a)中与纸面垂直且与z轴正交的方向)。
实施方式1所涉及的投影机1000如图1所示，具备：照明装置100；色分离导光光学系统200，用来将来自照明装置100的照明光束分离成红色光、绿色光及蓝色光的3种色光，并向被照明区域进行导光；作为电光调制装置的3个液晶装置400R、400G、400B，用来按照图像信息对由色分离导光光学系统200所分离出的3种色光的各自进行调制；十字分色棱镜500，用来合成这些由3个液晶装置400R、400G、400B调制后的色光；以及投影光学系统600，用来将由十字分色棱镜500合成后的光投影到屏幕SCR等的投影面上。
照明装置100具有：光源装置110，用来向被照明区域侧射出大致平行的照明光束；第1透镜阵列120，具有多个第1小透镜122，用来将从光源装置110射出的照明光束分割成多个部分光束；第2透镜阵列130，具有与第1透镜阵列120的多个第1小透镜122对应的多个第2小透镜132(未图示。)；偏振变换元件140，用来使从光源装置110所射出且偏振方向不一致的照明光束一致为1种直线偏振光；以及重叠透镜150，用来使从偏振变换元件140射出的各部分光束在被照明区域上重叠。
光源装置110具有：椭圆面反射器114；发光管112，在椭圆面反射器114的第1焦点附近具有发光中心；以及平行化透镜118，用来将由椭圆面反射器114反射的聚焦光变换成大致平行的光。
发光管112具有球状部和在球状部两侧延伸的一对密封部。
椭圆面反射器114具有：筒状的颈状部，穿通且粘接固定于发光管112的一方的密封部上；和反射凹面，用来将从发光管112所放射的光朝向第2焦点位置进行反射。
平行化透镜118由凹透镜构成，并且配置于椭圆面反射器114的被照明区域侧。而且，其构成为使来自椭圆面反射器114的光大致平行化。
第1透镜阵列120具有将来自平行化透镜118的光分割成多个部分光束、作为光束分割光学元件的功能，并且具有下述结构，即在和照明光轴100ax正交的面内具备按矩阵状排列的多个第1小透镜122。
第2透镜阵列130是对通过上述第1透镜阵列120所分割的多个部分光束进行聚光的光学元件，并且和第1透镜阵列120相同，具有下述结构，即在和照明光轴100ax正交的面内具备按矩阵状排列的多个第2小透镜132。
偏振变换元件140用来调整由第1透镜阵列120所分割的各部分光束的偏振方向，并将其作为偏振方向一致了的大致1种直线偏振光予以射出。
重叠透镜150是一种光学元件，用来对经过第1透镜阵列120、第2透镜阵列130及偏振变换元件140后的多个部分光束进行聚光，使之在液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域S上重叠。
从重叠透镜150所射出的光束入射到旋转棱镜770上。旋转棱镜770配置于照明装置100和液晶装置400R、400G、400B之间，并且具有下述功能，即与液晶装置400R、400G、400B的画面写入频率同步，在图像形成区域S上沿纵向(y轴方向)扫描照明光束。配置于旋转棱镜770前后的场透镜750、752是为了对下述的中继透镜240、242使光有效入射所设置的。
图2表示的是旋转棱镜770的旋转和液晶装置400R、400G、400B上的照明状态之间的关系。图2(a)是沿着旋转轴772看到旋转棱镜770时的剖面图。图2(b)是沿着照明光轴100ax看到旋转棱镜770时的附图。图2(c)表示的是液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域S上的照明光束的照射状态。
从照明光轴100ax上的第1透镜阵列120的假想中心点的像P射出的光如图2(a)～图2(c)所示，若旋转棱镜770进行了旋转，则借助于旋转棱镜770的光通过面，受到预定的折射。其结果为，在液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域S上，光照射区域和光非照射区域依次进行滚动。
色分离导光光学系统200如图1(a)所示，具有分色镜210、214，反射镜212、216、218、220、222和中继透镜240、242。色分离导光光学系统200具有下述功能，即将从旋转棱镜770射出的照明光束分离成红色光、绿色光及蓝色光的3种色光，并将各种色光引导到作为照明对象的液晶装置400R、400G、400B上。作为色分离导光光学系统200，要使用从照明装置100到液晶装置400R、400G、400B的光路长度相等的等光路长光学系统。
分色镜210用来使从旋转棱镜770射出的光之中的红色光分量和绿色光分量透射，并且反射蓝色光分量。由分色镜210所反射的蓝色光分量通过反射镜218进行反射，并经过中继透镜242，在由反射镜220、222反射之后，通过场透镜248到达蓝色光用的液晶装置400B。另一方面，透射分色镜210后的红色光分量及绿色光分量由反射镜212进行反射，并通过中继透镜240。在此，从中继透镜240所射出的红色光分量及绿色光分量之中的红色光分量透射分色镜214，再由反射镜216进行反射，并通过场透镜244到达红色光用的液晶装置400R。另外，由分色镜214所反射的绿色光分量再由反射镜218进行反射，并通过场透镜246到达绿色光用的液晶装置400G。还有，液晶装置400R、400G、400B的各色光的光路前级所设置的场透镜244、246、248，是为了将从第2透镜阵列130所射出的各部分光束变换成对各主光线大致平行的光束所设置的。
液晶装置400R、400G、400B用来按照图像信息对照明光束进行调制而形成彩色图像，并且成为照明装置100的照明对象。还有，虽然省略了图示，但是在场透镜244、246、248和各液晶装置400R、400G、400B之间，分别介入配置入射侧偏振板，并且在各液晶装置400R、400G、400B和十字分色棱镜500之间，分别介入配置射出侧偏振板。利用这些入射侧偏振板、液晶装置400R、400G、400B及射出侧偏振板，来进行入射的各色光的光调制。
液晶装置400R、400G、400B在一对透明的玻璃基板内密封封入了作为电光物质的液晶，例如以多晶硅TFT作为开关元件，按照所提供的图像信号，对从入射侧偏振板所射出的1种直线偏振光的偏振方向进行调制。
作为液晶装置400R、400G、400B，使用宽视野用的液晶装置，这种液晶装置具有“沿y轴方向的纵向尺寸∶沿x轴方向的横向尺寸＝9∶16的长方形”的平面形状。
十字分色棱镜500是一种光学元件，用来合成从射出侧偏振板所射出的按每种色光调制后的光学像，而形成彩色图像。该十字分色棱镜500形成粘贴了4个直角棱镜的平面视大致正方形状，并且在直角棱镜之间所粘贴的大致X字状界面上，形成多层电介质膜。大致X字状的一方界面上所形成的多层电介质膜用来反射红色光，另一方界面上所形成的多层电介质膜用来反射蓝色光。利用这些多层电介质膜，红色光及蓝色光产生弯折，与绿色光的行进方向一致，由此来合成3种色光。
从十字分色棱镜500所射出的彩色图像通过投影光学系统600进行放大投影，在屏幕SCR上形成大画面图像。
实施方式1所涉及的投影机1000其特征为，第1透镜阵列120的结构(及与其对应的第2透镜阵列130的结构)、使用由旋转棱镜770构成的扫描机构以及遮光部件700的结构。
下面，对于实施方式1所涉及的投影机1000中的第1透镜阵列120及遮光部件700，进行详细说明。
1.第1透镜阵列
第1透镜阵列120如图1(c)所示，具有第1小透镜122按横向配置4列并按纵向配置10行的结构。另外，第1透镜阵列120中的第1小透镜122具有“沿y轴方向的纵向尺寸∶沿x轴方向的横向尺寸＝1∶4的长方形”的平面形状。
也就是说，第1透镜阵列120中的第1小透镜122具有在纵向被压缩了的由“沿y轴方向的纵向尺寸∶沿x轴方向的横向尺寸＝1∶4的长方形”构成的平面形状(参见图1(d)。)，以使从照明装置100射出的照明光束成为下述具有那种剖面形状的照明光束，该剖面形状的照明光束对于液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域S的纵横方向之中的沿x轴方向的横向，照明图像形成区域S的整体，对于沿y轴方向的纵向，则照明该图像形成区域S的约50％。
2.遮光部件
图3是为了说明在图像形成区域S上产生照度差的原因所示的附图。图3(a)表示的是来自发光管的光轨迹，图3(b)表示的是第1透镜阵列120上的照明光束的面内照度分布。
图4表示的是图像形成区域S上的面内照度分布。图4(a)模式表示的是图像形成区域S上的面内照度分布，图4(b)是将图像形成区域S上的面内照度分布加以曲线图化所示的附图。
图5表示的是图像形成区域S上的照度差使屏幕SCR上的面内显示特性劣化的状况。图5(a)模式表示的是屏幕SCR上的面内照度分布，图5(b)是将屏幕SCR上的面内照度分布加以曲线图化所示的附图。
图6是为了说明实施方式1所涉及的投影机1000的效果所示的附图。图6(a)表示的是遮光部件700的平面形状，图6(b)模式表示的是图像形成区域S上的面内照度分布，图6(c)是将图像形成区域S上的面内照度分布加以曲线图化所示的附图。
图7是为了说明实施方式1所涉及的投影机1000效果所示的附图。图7(a)模式表示的是屏幕SCR上的面内照度分布，图7(b)是将屏幕SCR上的面内照度分布加以曲线图化所示的附图。
遮光部件700如图1(a)及图1(b)所示，配置于照明装置100和色分离导光光学系统200之间的、与各第1小透镜122及液晶装置400R、400G、400B大致光学共轭的位置上，为了对照明光束的剖面形状进行整形而具有预定的开口部710。
开口部710如图6(a)所示，其开口部710的x轴方向中央部处的沿y轴方向的宽度L1比开口部710的x轴方向两端部处的沿y轴方向的宽度L0、L2，构成得窄。另外，开口部710其y轴方向两端部上的边为直线形状。
在此，说明光源装置110和第1透镜阵列120之间的相对位置关系。
光源装置110的发光管112其配置为，发光中心位于椭圆面反射器114的第1焦点附近。椭圆面反射器114具有旋转椭圆面，该旋转椭圆面在作为从光源装置110射出的照明光束的中心轴的照明光轴100ax上具有第1焦点和第2焦点。平行化透镜118是在照明光轴100ax上具有透镜光轴的凹透镜。
在实施方式1所涉及的投影机1000中，发光管112配置于照明光轴100ax上。配置于第1透镜阵列120中心部的多个第1小透镜122沿x轴方向排列4列。另外，第1透镜阵列120的多个第1小透镜122以照明光轴100ax为中心轴地上下左右对称地进行配置。
下面，对于从光源装置110射出并入射到第1透镜阵列120上的照明光束，进行说明。
在实施方式1所涉及的投影机1000中，如图3(a)所示，从发光管112放射并由椭圆面反射器114反射的光的一部分，因发光管112自身(球状部或密封部)而被遮挡。其结果为，如图3(b)所示，在第1透镜阵列120上的照明光束的中央部分上产生阴影。
若在第1透镜阵列120上产生了这种阴影，则在第1透镜阵列120的多个第1小透镜122之中的照明光轴100ax附近的第1小透镜122上，如图3(b)所示，因为在横向(x轴方向)一方的端部侧分别存在阴影，所以只是一方的端部，其照度变低。
在使具有这种照度分布的来自第1透镜阵列120的各部分光束按原样重叠到液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域S上时，即使像实施方式1那样，通过具有第1透镜阵列120、第2透镜阵列130及重叠透镜150的光均匀化光学系统，仍难以使液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域S上的面内照度分布完全均匀化。其结果为，如图4所示，在图像形成区域S上，x轴方向两端部的照度比x轴方向中央部的照度变低，进而如图5所示，难以在投影面上获得均匀的面内显示特性。
但是，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于具备遮光部件700，该遮光部件具有上述那种开口部710，因而如图6(b)所示，在图像形成区域S上，x轴方向两端部D0、D2处的照明光束的宽度比x轴方向中央部D1处的照明光束的宽度变宽。因此，通过将这种照明光束沿y轴方向进行扫描，如图6(c)所示，如果以平均时间来看，则图像形成区域S上的照度差得以减轻，并且如图7所示，能在屏幕SCR上获得均匀的面内显示特性。
根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于通过作为第1透镜阵列120使用将第1小透镜122的平面形状在纵向压缩了的透镜阵列，实现了如上具有在纵向被压缩了的剖面形状的照明光束，因而和使用光快门的情形不同，可以将从光源装置110射出的照明光束无浪费地引导到液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域上，不使光利用效率大幅下降。
因此，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于可以将具有下述那种剖面形状(也就是在纵向上被压缩了的剖面形状)的照明光束，与液晶装置400R、400G、400B的画面写入频率同步在图像形成区域S上沿y轴方向进行扫描，上述剖面形状的照明光束对于液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域S中的纵横方向之中的沿x轴方向的横向，照明图像形成区域S的整体，对于沿y轴方向的纵向，则照明该图像形成区域S的一部分，因而在液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域S上光照射区域和光非照射区域依次进行滚动。其结果为，该投影机能缓解拖尾现象，获得流畅且优质的活动画面显示。
上面，对于实施方式1所涉及的投影机1000中的第1透镜阵列120及遮光部件700，进行了详细说明，但是在实施方式1所涉及的投影机1000中还具有如下的特征。
在实施方式1所涉及的投影机1000中，作为电光调制装置，具备3个液晶装置400R、400G、400B，用来按照与各种色光对应的图像信息，对从色分离导光光学系统200射出的3种色光进行调制。另外，还具备：色分离导光光学系统200，配置于旋转棱镜770和液晶装置400R、400G、400B之间，用来将来自旋转棱镜770的照明光束分离成3种色光，并引导到液晶装置400R、400G、400B上；和十字分色棱镜500，用来合成由液晶装置400R、400G、400B调制后的各种色光。
因此，根据实施方式1所涉及的投影机1000，可以将这种投影机形成为图像品质优良的3板式全彩色投影机，该投影机即便在获得流畅且优质的活动画面显示时也不使光利用效率大幅下降。
在实施方式1所涉及的投影机1000中，还具有偏振变换元件140，用来使来自光源装置110的照明光束一致为1种直线偏振光并予以射出。
偏振变换元件140具有：偏振分离层，用来使来自光源装置110的照明光束中所包含的偏振分量之中的一方的直线偏振分量按原状态透射，并将另一方的直线偏振分量向与照明光轴100ax垂直的方向进行反射；反射层，用来将由偏振分离层所反射的另一方的直线偏振分量向与照明光轴100ax平行的方向进行反射；以及相位差板，用来进行偏振变换，以使透射偏振分离层后的一方的直线偏振分量和由反射层所反射的另一方的直线偏振分量一致为其中的某一方的直线偏振分量。
因此，由于可以利用偏振变换元件140的作用将来自光源装置110的照明光束变换成具有一方的偏振轴的1种直线偏振光，因而如同实施方式1所涉及的投影机1000那样，在作为电光调制装置使用像液晶装置等那样利用1种直线偏振光之类型的电光调制装置时，可以有效利用来自光源装置110的照明光束。
在实施方式1所涉及的投影机1000中，在旋转棱镜770的光透射面上，形成减反射膜。因此，由于使旋转棱镜770的光透射率得到提高，因而可以使光利用效率的下降成为最小限度，并且减低杂散光水平，使对比度得到提高。
[实施方式2]
图8是为了说明实施方式2所涉及的投影机1002效果所示的附图。图8(a)表示的是遮光部件702的平面形状，图8(b)模式表示的是图像形成区域S上的面内照度分布，图8(c)是将图像形成区域S上的面内照度分布加以曲线图化所示的附图。
图9是为了说明实施方式2所涉及的投影机1002的效果所示的附图。图9(a)模式表示的是屏幕SCR上的面内照度分布，图9(b)是将屏幕SCR上的面内照度分布加以曲线图化所示的附图。
实施方式2所涉及的投影机1002(未图示。)基本上具有和实施方式1所涉及的投影机1000非常类似的结构，但是如图8(a)所示，其遮光部件的结构和实施方式1所涉及的投影机1000有所不同。
也就是说，在实施方式2所涉及的投影机1002中，作为遮光部件具备遮光部件702，该遮光部件702具有y轴方向两端部处的边呈曲线状的开口部712。
这样，实施方式2所涉及的投影机1002虽然其细微的结构和实施方式1所涉及的投影机1000有所不同，但是如图8(a)所示，由于具备遮光部件702，该遮光部件702其开口部712的x轴中央部处的沿y轴方向的宽度比开口部712的x轴方向两端部处的沿y轴方向的宽度，构成得窄，因而和实施方式1所涉及的投影机1000的情形相同，在图像形成区域S上，如图8(b)所示，x轴方向两端部D0、D2处的照明光束的宽度比x轴方向中央部D1处的照明光束的宽变宽。因此，通过将这种照明光束沿y轴方向进行扫描，如图8(c)所示，如果以平均时间来看，则图像形成区域S上的照度差得以减轻，并且如图9所示，能在屏幕SCR上获得均匀的面内显示特性。
还有，实施方式2所涉及的投影机1002由于在其他方面具有和实施方式1所涉及的投影机1000相同的结构，因而具有和实施方式1所涉及的投影机1000相同的效果。
[实施方式3]
图10表示的是实施方式3所涉及的投影机1004的光学系统。图10(a)是从上面看到投影机1004的光学系统的附图，图10(b)是从侧面看到投影机1004的光学系统的附图。
实施方式3所涉及的投影机1004基本上具有和实施方式1所涉及的投影机1000非常类似的结构，但是如图10(a)所示，其色分离导光光学系统的结构和实施方式1所涉及的投影机1000有所不同。
也就是说，在实施方式3所涉及的投影机1004中，作为色分离导光光学系统202，为了在各液晶装置400R、400G、400B上使光照射区域和光非照射区域进行滚动的方向成为全都相同的方向，要使用双中继光学系统190。
色分离导光光学系统202如图10(a)所示，具有分色镜260、262，反射镜264及双中继光学系统190。双中继光学系统190具有中继透镜191、192、194、195、197，反射镜193、196和场透镜198。另外，还在色分离导光光学系统202的光路前级，配置中继透镜754。
分色镜260用来反射从旋转棱镜770射出的光之中的红色光分量，并使绿色光分量及蓝色光分量透射。由分色镜260所反射的红色光分量由反射镜264进行反射，并通过场透镜176R到达红色光用的液晶装置400R。
透射分色镜260后的绿色光分量及蓝色光分量之中的绿色光分量由分色镜262进行反射，并通过场透镜176G到达绿色光用的液晶装置400G。另一方面，透射分色镜260后的蓝色光分量透射分色镜262，并通过双中继光学系统190到达蓝色光用的液晶装置400B。液晶装置400R、400G、400B的各色光的光路前级所设置的场透镜176R、176G、198是为了将从第2透镜阵列130所射出的各部分光束变换成对各主光线大致平行的光束所设置的。
这里，在蓝色光的光路上设置双中继光学系统190是由于蓝色光的光路长度比其他色光的光路长度长，因而为了防止因光的发散等引起的光利用效率下降，并且在各液晶装置400R、400G、400B上使光照射区域和光非照射区域进行滚动的方向成为全都相同的方向，而设置的。还有，在实施方式3所涉及的投影机1004中，虽然其结构为在3种色光之中的蓝色光的光路上使用双中继光学系统190，但是也可以在红色光等其他色光的光路上使用这种双中继光学系统。
这样，实施方式3所涉及的投影机1004虽然其色分离导光光学系统的结构和实施方式1所涉及的投影机1000有所不同，但是由于具备遮光部件700，该遮光部件具有和实施方式1所涉及的投影机1000相同的开口部710，因而和实施方式1所涉及的投影机1000相同，在图像形成区域S上，x轴方向两端部处的照明光束的宽度比x轴方向中央部处的照明光束的宽度宽。因此，通过将这种照明光束沿y轴方向进行扫描，就使图像形成区域S上的照度差得以减轻，能在屏幕SCR上获得均匀的面内显示特性。
还有，实施方式3所涉及的投影机1004由于在其他方面具有和实施方式1所涉及的投影机1000相同的结构，因而具有和实施方式1所涉及的投影机1000相同的效果。
[实施方式4]
图11表示的是实施方式4所涉及的投影机1006的光学系统。图11(a)是从上面看到投影机1006的光学系统的附图，图11(b)是从侧面看到投影机1006的光学系统的附图，图11(c)是第1透镜阵列120的正面图，图11(d)表示的是遮光部件700上的照明状态，图11(e)表示的是液晶装置400R上的照明状态。
实施方式4所涉及的投影机1006基本上具有和实施方式1所涉及的投影机1000非常类似的结构，但是如图11(a)及图11(b)所示，和实施方式1所涉及的投影机1000的不同之处为，在发光管上设置有辅助反射镜。也就是说，在实施方式4所涉及的投影机1006中，在发光管112上设置辅助反射镜116，用来将从发光管112向被照明区域侧射出的光朝向发光管112进行反射。
这样，实施方式4所涉及的投影机1006虽然和实施方式1所涉及的投影机1000的不同之处为，在发光管上设置有辅助反射镜，但是由于在其他方面具有和实施方式1所涉及的投影机1000相同的结构，因而具有和实施方式1所涉及的投影机1006相同的效果。
另外，根据实施方式4所涉及的投影机1006，由于从发光管112向被照明区域侧放射的光被朝向发光管112进行反射，因而不需要按覆盖发光管112的被照明区域侧端部那样的大小，来设定椭圆面反射器114的大小，可以谋求椭圆面反射器的小型化，并能够谋求投影机的小型化。
可是，在实施方式4所涉及的投影机1006中，还要考虑从发光管112放射并由椭圆面反射器114反射的光的一部分还因辅助反射镜116而被遮挡，进一步难以使液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域S上的面内照度分布均匀化的问题。
但是，根据实施方式4所涉及的投影机1006，由于具备遮光部件700，该遮光部件具有上述那种开口部710，因而图像形成区域S上的照度差得以减轻，即便在发光管112上设置有辅助反射镜116的投影机中，仍能在屏幕SCR上获得均匀的面内显示特性。
上面，根据上述各实施方式说明了本发明的投影机，但是本发明并不限于上述各实施方式，而可以在不脱离其宗旨的范围内在各种状态下加以实施，例如还可以进行如下的变形。
(1)虽然上述各实施方式的投影机1000～1006，作为光源装置110使用了下述光源装置，该光源装置具有：椭圆面反射器114；发光管112，在椭圆面反射器114的第1焦点附近具有发光中心；以及平行化透镜118，用来使从发光管112射出并由椭圆面反射器114反射的光大致平行化；但是本发明并不限定于此，也可以使用具有抛物面反射器和下述发光管的光源装置，该发光管在上述抛物面反射器的焦点附近具有发光中心。
(2)虽然上述各实施方式的投影机1000～1006，作为第1透镜阵列120的第1小透镜122的平面形状，使用了“纵向尺寸∶横向尺寸＝1∶4的长方形”形状，但是本发明并不限定于此，例如也可以优选使用“纵向尺寸∶横向尺寸＝9∶32的长方形”形状或“纵向尺寸∶横向尺寸＝3∶8的长方形”形状等。
(3)在上述各实施方式中，虽然对使用3个液晶装置400R、400G、400B的投影机进行了举例说明，但是本发明并不限定于此，也可以适用于使用1个、2个或多于等于4个液晶装置的投影机。
(4)虽然上述各实施方式的投影机1000～1006，作为电光调制装置使用了液晶装置，但是本发明并不限定于此。作为电光调制装置，一般来说只要是按照图像信息对入射光进行调制的装置即可，也可以利用微镜式光调制装置等。作为微镜式光调制装置，例如可以使用DMD(数字微镜器件)(TI公司的商标)。
(5)本发明既可以使用于从观看投影图像的一侧进行投影的正投式投影机中，也可以使用于从与观看投影图像的一侧相反侧进行投影的背投式投影机中。

Claims (6)

1.一种投影机，其具备：
照明装置，其具有光源装置、第1透镜阵列、第2透镜阵列及重叠透镜，该光源装置具有椭圆面反射器、发光管及平行化透镜，该发光管在上述椭圆面反射器的第1焦点附近具有发光中心，该平行化透镜用来使从上述发光管射出的、由上述椭圆面反射器反射的光形成为大致平行光，该第1透镜阵列具有用来将从上述光源装置所射出的照明光束分割成多个部分光束的多个第1小透镜，该第2透镜阵列具有与上述第1透镜阵列的上述多个第1小透镜对应的多个第2小透镜，该重叠透镜用来使从上述第2透镜阵列的上述多个第2小透镜射出的各部分光束在被照明区域上重叠；
电光调制装置，其按照图像信息对来自上述照明装置的照明光束进行调制；以及
投影光学系统，其投影由上述电光调制装置所调制的光；
该投影机的特征为：
为了使从上述照明装置所射出的照明光束成为具有下述剖面形状的照明光束，该剖面形状的照明光束对于上述电光调制装置的图像形成区域的纵横方向中的某一方方向，照明图像形成区域的整体，对于另一方方向，照明图像形成区域的一部分，上述第1透镜阵列中的各第1小透镜具有在上述另一方方向被压缩了的平面形状，
其中，还具备：
遮光部件，其配置于上述照明装置和上述电光调制装置之间的、与上述多个第1小透镜及上述电光调制装置大致光学共轭的位置上，为了对照明光束的剖面形状进行整形而具有预定的开口部；以及
旋转棱镜，其配置于上述遮光部件的上述电光调制装置侧，使来自上述遮光部件的照明光束，与上述电光调制装置的画面写入频率同步，在上述电光调制装置的图像形成区域上沿上述另一方方向进行扫描；
上述开口部的上述一方方向中央部处的沿上述另一方方向的宽度，比上述开口部的上述一方方向两端部处的沿上述另一方方向的宽度窄。
2.一种投影机，其具备：
照明装置，其具有光源装置、第1透镜阵列、第2透镜阵列及重叠透镜，该光源装置具有抛物面反射器及发光管，该发光管在上述抛物面反射器的焦点附近具有发光中心，该第1透镜阵列具有用来将从上述光源装置所射出的照明光束分割成多个部分光束的多个第1小透镜，该第2透镜阵列具有与上述第1透镜阵列的上述多个第1小透镜对应的多个第2小透镜，该重叠透镜用来使从上述第2透镜阵列的上述多个第2小透镜所射出的各部分光束在被照明区域上重叠；
电光调制装置，其按照图像信息对来自上述照明装置的照明光束进行调制；以及
投影光学系统，其投影由上述电光调制装置所调制的光；
该投影机的特征为：
为了使从上述照明装置所射出的照明光束成为具有下述剖面形状的照明光束，该剖面形状的照明光束对于上述电光调制装置的图像形成区域的纵横方向中的某一方方向，照明图像形成区域的整体，对于另一方方向，照明图像形成区域的一部分，上述第1透镜阵列中的各第1小透镜具有在上述另一方方向被压缩了的平面形状，
其中，还具备：
遮光部件，其配置于上述照明装置和上述电光调制装置之间的、与上述多个第1小透镜及上述电光调制装置大致光学共轭的位置上，为了对照明光束的剖面形状进行整形而具有预定的开口部；以及
旋转棱镜，其配置于上述遮光部件的上述电光调制装置侧，使来自上述遮光部件的照明光束，与上述电光调制装置的画面写入频率同步，在上述电光调制装置的图像形成区域上沿上述另一方方向进行扫描；
上述开口部的上述一方方向中央部处的沿上述另一方方向的宽度，比上述开口部的上述一方方向两端部处的沿上述另一方方向的宽度窄。
3.根据权利要求1或2所述的投影机，其特征为：
在上述发光管处设置有辅助反射镜，该辅助反射镜用来将从上述发光管向被照明区域侧射出的光朝向上述发光管进行反射。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的投影机，其特征为：
上述发光管配置于从上述光源装置所射出的照明光束的照明光轴上，
上述多个第1小透镜以上述照明光轴为中心轴地上下左右对称地进行配置。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的投影机，其特征为：
上述发光管配置于从上述光源装置所射出的照明光束的照明光轴上，
配置于上述另一方方向的中心部的上述多个第1小透镜沿着上述一方方向排列成偶数列。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的投影机，其特征为，
具备：
色分离导光光学系统，其配置于上述旋转棱镜和上述电光调制装置之间，用来将来自上述旋转棱镜的照明光束分离成多种色光；
多个上述电光调制装置，其用来按照与各种色光对应的图像信息对从上述色分离导光光学系统所射出的多种色光进行调制；以及
十字分色棱镜，其用来合成由多个上述电光调制装置所调制的各种色光。
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CN101561621B (zh) * 2008-04-17 2010-12-08 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 遮光片及使用该遮光片的投影系统

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