JP2011227348A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストの向上を良好に図ることができる投写型表示装置を提供する。
【解決手段】プロジェクタは、ランプ装置２０１と、ランプ装置２０１からの光を変調するメイン液晶パネル２１５、２２０、２２５と、ランプ装置２０１から出射された光を内部で繰り返し反射させることにより、光の強度を均一化するロッドインテグレータ２０５と、ロッドインテグレータ２０５から出射された光を、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５へ導くためのリレーレンズ群２０７とを備える。さらに、前記ロッドインテグレータ２０６とリレーレンズ群２０７との間には、ロッドインテグレータ２０６から出射された光を変調して、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５へ照射する光量を調節するサブ液晶パネル２０６が配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源からの光を変調して被投写面に投写する投写型表示装置に関する。

投写型表示装置（以下、「プロジェクタ」という）は、光源からの光を光変調素子で変調し、変調された光（以下、「映像光」という）を被投写面に投写する構成を有している。光源には、たとえば、ランプ光源が用いられ、光変調素子には、たとえば、液晶パネルが用いられる。いわゆる、３板式のプロジェクタでは、赤、緑および青の３つの色光が、それぞれ、対応する液晶パネルにより変調され、変調された各色光がダイクロイックプリズムにより合成されて、投写レンズにより投写される。

かかるプロジェクタにおいて、深みのある画質を実現するためには、高いコントラストが必要とされる。液晶パネルは、完全なオフ状態（黒表示）とされても、光の漏れが生じやすい。よって、光変調用の液晶パネルのみによって高いコントラストを実現することは難しい。

そこで、投写画像のコントラストを向上させるために、３板式のプロジェクタにおいて、ダイクロイックプリズムと投写レンズとの間に、従たる液晶パネル（液晶ライトバルブ）を配し、主たる液晶パネル（液晶ライトバルブ）で変調された赤、緑および青の３つの色光をダイクロイックプリズムで合成した後に、従たる液晶パネルでさらに変調するようにした構成が提案されている（特許文献１参照）。この構成では、主たる液晶パネルで生成された映像光の輝度が、従たる液晶パネルによって、さらに調節される。

特開２００５−２１５４７５号公報

しかしながら、上記構成のように、ダイクロイックプリズムの後段に従たる液晶パネルが配される場合には、従たる液晶パネルの入射面が、像面である主たる液晶パネルの入射面から大きく離れることになる。このため、主たる液晶パネル上の所定の領域を透過した映像光は、従たる液晶パネル上の対応する領域に照射されず、このため、従たる液晶パネルによって、映像光の輝度を適正に調節できない惧れがある。こうなると、コントラストの向上を良好に図ることができなくなる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、コントラストの向上を良好に図ることができる投写型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の投写型表示装置は、光源と、前記光源からの光を変調する第１の光変調部と、前記光源から出射された光を内部で繰り返し反射させることにより、光の強度を均一化する光均一化部と、前記光均一化部から出射された光を、前記第１の光変調部へ導く導光光学部とを備える。さらに、前記光均一化部と前記導光光学部との間には、前記光均一化部から出射された光を変調して、前記第１の光変調部へ照射する光量を調節する第２の光変調部が配置される。

本発明の投写型表示装置によれば、光均一化部の出射面が物面となり、第１の光変調部の入射面が像面となる。光均一化部の出射面から出射された光の像は、第１の光変調部の入射面に結像される。第２の光変調部は、光均一化部と導光光学部の間、即ち、光均一化部の出射面の近傍に配置されているため、第２の光変調部の出射面もほぼ物面とみなすことができる。このため、第２の変調部で光量が調整された光は、第１の変調部の対応する領域に照射される。よって、第２の光変調部によって、第１の光変調部の対応する領域の光量を適正に調節することができ、コントラストの向上を良好に図ることができる。

なお、第２の光変調部は、第１の光変調部に照射される光量を調節する役割を担うものであるため、第２の光変調部の画素数は、あまり多くする必要がない。

そこで、本発明の投写型表示装置において、前記第２の光変調部の画素数は、前記第１の光変調部の画素数よりも少なくされ得る。このようにすれば、第２の光変調部を安価なものとできるので、コストの上昇をより抑えることができる。また、第２の光変調部は、概して第１の光変調部より小さくできる。

本発明の投写型表示装置において、前記導光光学部は、光源からの光を、赤色波長帯の光、緑色波長帯の光および青色波長帯の光に分離する分離光学部を含むよう構成され得る。この場合、前記各波長帯の光を変調する３つの前記第１の光変調部が設けられ得る。

このような構成とすれば、第１の光変調部が３つの設けられても、第２の光変調部は１つ設けられればよいので、コストの上昇を抑えることができる。

本発明の投写型表示装置において、前記第１の光変調部は、液晶素子と、当該液晶素子の前後に配された入射側偏光板および出射側偏光板とを含むよう構成され得る。この場合、前記光源と前記第１の光変調部との間には、前記光源から光の偏光方向を、前記入射側偏光板を通過する方向に揃える偏光変換部が配置され得る。

このような構成とすれば、光源から出射される光の多くを液晶素子に照射することができ、投写画像の輝度を高めることができる。

本発明の投写型表示装置において、前記導光光学部は、前記赤色波長帯の光、前記緑色波長帯の光および前記青色波長帯の光のうち、各光に対応する前記第１の光変調素子までの光路長が他より長い光の光路長を補正するためのリレーレンズ部と、前記リレーレンズ部のレンズ作用によって反転する光の像を、さらに反転させて元の状態にする反転光学部とを含むよう構成され得る。

このような構成とすれば、リレーレンズ部で反転する光の像を反転光学部によって元の状態にすることができるので、第２の光変調部で変調された光を、対応する第１の光変調部に適正な状態で照射することができる。

本発明の投写型表示装置において、前記第１の光変調部は、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を含むよう構成され得る。この場合、前記第２の光変調部は、高分子分散型液晶素子を含むよう構成され得る。

このような構成とすれば、光源からの光の偏光方向を揃えなくても、第１の光変調部および第２の光変調部で良好に変調することができるので、偏光方向を揃える手段を設ける必要がない。

以上のとおり、本発明によれば、コントラストの向上を良好に図ることができる投写型表示装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す外観斜視図である。 実施の形態に係る光学エンジンの構成を示す図である。 実施の形態に係る反転ミラーユニットの構成について説明するための図である。 実施の形態に係る制御回路部の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るサブ液晶パネルを駆動するために、映像信号処理回路で生成される駆動信号について説明するための図である。 変更例１に係る光学エンジンの構成を示す図である。 変更例２に係る光学エンジンの構成を示す図である。

以下、図面を参照して、実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。

図１は、プロジェクタの構成を示す外観斜視図である。同図を参照して、プロジェクタは、横長の略直方体形状を有するキャビネット１０を備えている。キャビネット１０には、前面左側に投写窓１０１が形成されており、前面右側および右側面にキャビネット１０内部から排気を行うための排気口１０２、１０３がそれぞれ形成されている。また、キャビネット１０の上面には、メインスイッチ等、複数の操作ボタンが配された操作部１０４が設けられている。

キャビネット１０の内部には、光学エンジン２０および投写レンズ３０が配されている。光学エンジン２０は、ランプ装置からの光を映像信号に基づいて変調することにより映像光を生成する。光学エンジン２０には、投写レンズ３０が装着されており、投写レンズ３０の前端部が、投写窓１０１から前方に露出している。投写レンズ３０は、光学エンジン２０で生成された映像光を、プロジェクタの前方に配されたスクリーンに拡大投写する。

図２は、光学エンジン２０の構成を示す図である。

ランプ装置２０１は、白色の光を発する発光体と、発光体から発せられた光を反射するリフレクターとを備えている。発光体としては、たとえば、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等が用いられる。

ランプ装置２０１から出射された光は、ワイヤーグリッド偏光板２０２に入射される。ワイヤーグリッド偏光板２０２は、たとえば、入射面に対して手垂直方向に振動する偏光光（以下、「垂直振動光」という）を透過し、水平方向に振動する偏光光（以下、「水平振動光」という）を反射する。

ワイヤーグリッド偏光板２０２反射された水平振動光は、反射ミラー２０３により反射され、１／２波長板２０４を通過する。１／２波長板２０４は、水平振動光を垂直振動光に変換する。ワイヤーグリッド偏光板２０２を透過した垂直振動光（図２の実線矢印）および１／２波長板２０４により変換された垂直振動光（図２の破線矢印）は、ロッドイン
テグレータ２０５入射する。

このように、ランプ装置２０１からの光は、ワイヤーグリッド偏光板２０２、反射ミラー２０３および１／２波長板２０４によって、偏光方向が一方向（入射側偏光板２１６、２２１、２２６を通過する方向）に揃えられ、ロッドインテグレータ２０５に入射する。ワイヤーグリッド偏光板２０２、反射ミラー２０３および１／２波長板２０４は、本発明の偏光変換部を構成する。

ロッドインテグレータ２０５は、断面が方形状のロッドであり、ガラス材料でできている。ロッドインテグレータの２０５の出射面は、サブ液晶パネル２０６、および３つのメイン液晶パネル２１５、２２０、２２５のパネル有効面と相似形にされている。ロッドインテグレータ２０５に入射した光は、その内部で全反射を繰り返すことにより、強度分布が均一になる。こうして、ロッドインテグレータ２０５からは、サブ液晶パネル２０６およびメイン液晶パネル２１５、２２０、２２５のパネル有効面と相似形で、かつ強度分布が均一な光が出射される。

ロッドインテグレータ２０５から出射された光は、サブ液晶パネル２０６に入射する。サブ液晶パネル２０６には、たとえば、ＴＮ型液晶素子、ＶＡ型液晶素子、高分子分散型液晶素子が用いられる。ＴＮ型液晶素子、ＶＡ型液晶素子が用いられる場合には、さらに、サブ液晶パネル２０６の前後に入射側偏光板および出射側偏光板が配される。

サブ液晶パネル２０６の画素数は、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５の画素数に比べて少なくされており（たとえば、数十から数百分の１程度）、コントラスト比も、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５のコントラスト比に比べて小さくされている。

サブ液晶パネル２０６には、後述するように、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５に形成される画像の輝度に基づく駆動信号が入力される。サブ液晶パネル２０６は、入射した光を、入力された駆動信号に基づいて変調する。これにより、画素単位で光量が調節された光が、サブ液晶パネル２０６から出射される。

サブ液晶パネル２０６から出射された光は、複数のレンズからなるリレーレンズ群２０７を通過して、ダイクロイックミラー２０８に入射する。ダイクロイックミラー２０８は、入射した光のうち、赤色波長帯の光（以下、「Ｒ光」という）および緑色波長帯の光（以下、「Ｇ光」という）を反射し、青色波長帯の光（以下、「Ｂ光」という）を透過する。

ダイクロイックミラー２０８で反射したＲ光およびＧ光は、ダイクロイックミラー２０９に入射する。ダイクロイックミラー２０９は、Ｇ光を反射するとともにＲ光を透過する。

ダイクロイックミラー２０９を通過したＲ光は、リレーレンズ群２０７、２つのリレーレンズ２１０、２１１およびコンデンサレンズ２１２によるレンズ作用と、２つの反射ミラー２１３、２１４による反射によって、適正な照射状態にて赤色用のメイン液晶パネル２１５（以下、「赤色液晶パネル」という）に照射される。赤色液晶パネル２１５は、後述するＲ信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＲ光を変調する。赤色液晶パネル２１５の入射側には１枚の入射側偏光板２１６が配されており、入射側偏光板２１６を介して赤色液晶パネル２１５にＲ光が照射される。また、液晶パネル２１５の出射側には２枚の出射側偏光板２１７が配されており、赤色液晶パネル２１５から出射されたＲ光が出射側偏光板２１７に入射する。

ダイクロイックミラー２０９により反射されたＧ光は、リレーレンズ群２０７およびコンデンサレンズ２１９によるレンズ作用によって、適正な照射状態にて緑色用の液晶パネル２２０（以下、「緑色液晶パネル」という）に照射される。緑色液晶パネル２２０は、後述するＧ信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＧ光を変調する。緑色液晶パネル２２０の入射側には１枚の入射側偏光板２２１が配されており、入射側偏光板２２１を介して緑色液晶パネル２２０にＧ光が照射される。また、緑色液晶パネル２２０の出射側には２枚の出射側偏光板２２２が配されており、緑色液晶パネル２２０から出射されたＧ光が出射側偏光板２２２に入射する。

ダイクロイックミラー２０８を透過したＢ光は、リレーレンズ群２０７およびコンデンサレンズ２２３によるレンズ作用と反射ミラー２２４による反射によって、適正な照射状態にて青色用の液晶パネル２２５（以下、「青色液晶パネル」という）に照射される。青色液晶パネル２２５は、後述するＢ信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＢ光を変調する。青色液晶パネル２２５の入射側には１枚の入射側偏光板２２６が配されており、入射側偏光板２２６を介して青色液晶パネル２２５にＢ光が照射される。また、青色液晶パネル２２５の出射側には２枚の出射側偏光板２２７が配されており、青色液晶パネル２２５から出射されたＢ光が出射側偏光板２２７に入射する。

メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、出射側偏光板２１７、２２２、２２７を通過してダイクロイックプリズム２２８に入射する。ダイクロイックプリズム２２８は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光のうち、Ｒ光とＢ光を反射するとともにＧ光を透過し、これにより、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を色合成する。こうして、色合成された映像光が、ダイクロイックプリズム２２８から投写レンズ３０に向けて出射される。

さて、赤色液晶パネル２１５までのＲ光の光路長は、他の光の光路長より長くなっている。Ｒ光の光路には、光路長を補正するため、即ち、他の光より光路長が長くなっても、Ｒ光が適正な状態で赤色液晶パネル２１５に照射されるようするため、上記２つのリレーレンズ２１０、２１１が配されている。

サブ液晶パネル２０６での変調によって形成されたＲ光の像は、これらリレーレンズ２１０、２１１を通過する際、これらのレンズ作用によって、上下左右逆さまの状態に反転する。よって、この状態のままでは、Ｒ光の像が、赤色液晶パネル２１５に形成される画像に対応する適正な状態で赤色液晶パネル２１５に照射されない。

そこで、本実施の形態では、リレーレンズ２１１の周りに反転ミラーユニット２１８が配されている。

図３は、反転ミラーユニット２１８の構成について説明するための図である。図３（ａ）は、反転ミラーユニット２１８の構成を示す斜視図である。図３（ｂ）は、反転ミラーユニット２１８が配された場合における、Ｒ光の像の赤色液晶パネル２１５への照射状態を示す図であり、図３（ｃ）は、反転ミラーユニット２１８が配されていない場合における、Ｒ光の像の赤色液晶パネル２１５への照射状態を示す図である。

図３（ａ）に示すように、反転ミラーユニット２１８は、４つのミラー２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ、２１８ｄで構成されている。各ミラー２１８ａ〜２１８ｄは、入射した光にポロプリズムと同様の反射作用が付与されるよう、それぞれ、決められたれた傾きをもって、リレーレンズ２１１の周りに配されている。

反転ミラーユニット２１８に入射したＲ光の像は、各ミラー２１８ａ〜２１８ｄを通過
することにより、上下左右逆さまに反転する。これにより、２つのリレーレンズ２１０、２１１のレンズ作用により上下左右逆さまとなる像が元の状態となる。したがって、図３（ｂ）に示すように、Ｒ光の像が、赤色液晶パネル２１５に適正な状態で照射される。なお、反射ミラーユニット２１８がない場合には、図３（ｃ）に示すように、Ｒ光の像が、上下左右逆さまの状態で赤色液晶パネル２１５に照射されてしまう。

図４は、制御回路部４０の構成を示すブロック図である。

プロジェクタには、ランプ装置２０１や各メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５、サブ液晶パネル２０６等を駆動制御するため、制御回路部４０が配されている。制御回路部４０は、ＣＰＵ４０１と、メモリ４０２と、操作入力回路４０３と、映像信号入力部４０４と、映像信号処理回路４０５と、サブ液晶パネル駆動回路４０６と、赤色液晶パネル駆動回路４０７と、緑色液晶パネル駆動回路４０８と、青色液晶パネル駆動回路４０９と、ランプ駆動回路４１０とを備えている。

操作入力回路４０３は、操作部１０４のボタン操作に応じた入力信号をＣＰＵ４０１に出力する。

映像信号入力部４０４は、コンポジット信号、ＲＧＢ信号などの各種映像信号に対応する各種入力端子を備え、外部から入力された映像信号を映像信号処理回路４０５へ出力する。

映像信号処理回路４０５は、ＲＧＢ信号以外の映像信号をＲＧＢ信号に変換する処理や、ガンマ補正等の各種補正処理を行う。そして、処理後のＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号を、それぞれ、赤色液晶パネル駆動回路４０７、緑色液晶パネル駆動回路４０８および青色液晶パネル駆動回路４０９へ出力する。

また、映像信号処理回路１０５は、入力された映像信号に基づいて、サブ液晶パネル２０６を駆動するための駆動信号を生成し、サブ液晶パネル駆動回路４０６へ出力する。

サブ液晶パネル駆動回路４０６は、映像信号処理回路４０５から入力された駆動信号に従って、サブ液晶パネル２０６を駆動する。

赤色液晶パネル駆動回路４０７、緑色液晶パネル駆動回路４０８および青色液晶パネル駆動回路４０９は、それぞれ、映像信号処理回路４０５から入力されたＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号に従って、赤色液晶パネル２１５、緑色液晶パネル２２０および青色液晶パネル２２５を駆動する。

ランプ駆動回路４１０は、ＣＰＵ４０１からの制御信号に応じた駆動電圧を出力して、ランプ装置２０１を駆動する。ランプ装置２０１は、駆動電圧に応じた輝度で点灯する。

メモリ４０２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成されている。メモリ４０２には、ＣＰＵ４０１に制御機能を付与するための制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ４０１は、メモリ４０２に記憶された制御プログラムに従って各部を制御する。

次に、サブ液晶パネル２０６を駆動するために、映像信号処理回路４０５で生成される駆動信号について説明する。

本実施の形態では、ランプ装置２０１からの光を均一化するための光学素子として、ロッドインテグレータ２０５が用いられており、このロッドインテグレータ２０５の出射面
が物面となり、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５のパネル有効面（入射面）が像面となる。ロッドインテグレータ２０５の出射面から出射された光の像は、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５のパネル有効面に結像される。サブ液晶パネル２０６は、このロッドインテグレータ２０５とリレーレンズ群２０７との間、即ち、ロッドインテグレータ２０５の出射面の近傍に配されているため、サブ液晶パネル２０６の出射面もほぼ物面とみなすことができる。

このため、図５（ａ）に示すように、サブ液晶パネル２０６の各画素Ｐ１からの光は、それぞれ、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５の対応する領域Ｒに照射される。なお、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５の画素数は、サブ液晶パネル２０６の画素数よりも多いため、各照射領域Ｒには、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５の複数の画素Ｐ２が含まれる。

映像信号処理回路４０５は、入力された映像信号から輝度信号を抽出する。たとえば、映像信号がＲＧＢ信号の場合、所定の変換回路にてＲＧＢ信号を輝度信号に変換する。そして、１フレームの画像ごとに、各照射領域Ｒに含まれる画素Ｐ２に対応する輝度信号の平均値を求め、求めた平均値に基づいて各照射領域Ｒに対応するサブ液晶パネル２０６の各画素Ｐ１の透過率を決定する。

図５（ｂ）に示すように、映像信号処理回路４０５には、照射領域Ｒの平均輝度に対するサブ液晶パネル２０６の各画素Ｐ１の透過率が設定されたテーブルが保持されている。各画素Ｐ１の透過率は、照射領域Ｒの平均輝度が高いほど高くされるように設定される。映像信号処理回路４０５は、求めた平均輝度から、図６のテーブルを用いて各画素Ｐ１の透過率を決定する。そして、各画素Ｐ１の透過率が、決定した透過率となるような駆動信号を生成して、サブ液晶パネル駆動回路４０６へ出力する。

こうして、照射領域Ｒに形成される画像が明るい画像であるときには、その照射領域Ｒに対応する画素Ｐ１の透過率が高くされ、照射領域Ｒに照射される光量が多くされる。一方、照射領域Ｒに形成される画像が暗い画像であるときには、その照射領域Ｒに対応する画素Ｐ１の透過率が低くされ、照射領域Ｒに照射される光量が少なくされる。即ち、本実施の形態では、ランプ装置２０１からの光が、サブ液晶パネル２０６によって変調されることにより、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５では、明るい画像が形成される部分には多くの光が照射され、暗い画像が形成される部分には、少ない光が照射されるよう、光量が調節される。そして、このように光量が調整された光が、さらにメイン液晶パネル２１５、２２０、２２５によって変調されて、映像光が生成される。

よって、本実施の形態では、投写画像の１画面内のコントラスト、即ち、ネイティブコントラストは、サブ液晶パネル２０６により得られるコントラストとメイン液晶パネル２１５、２２０、２２５により得られるコントラストとが積算されたものとなる。これにより、コントラストの向上を図ることができ、高画質な画像を得ることが可能となる。

また、本実施の形態では、ランプ装置２０１からの光を均一化するための光学素子として、ロッドインテグレータ２０５を用い、このロッドインテグレータ２０５とリレーレンズ群２０７との間に、サブ液晶パネル２０６を配する構成としたので、サブ液晶パネル２０６で光量が調整された光を、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５の対応する領域に照射することができる。これにより、サブ液晶パネル２０６によって、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５の対応する領域の光量を適正に調節することができ、コントラストの向上を良好に図ることができる。

さらに、本実施の形態では、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５の直前、即ち、
像面近傍にサブ液晶パネル２０６を配する構成としなくとも、サブ液晶パネル２０６で光量が調整された光を、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５の対応する領域に照射することができる。よって、サブ液晶パネル２０６を、メイン液晶パネル２１５、２２０、２２５と同じ個数だけ設ける必要がないので、コストの上昇を抑えつつ、コントラストの向上を図ることができる。

さらに、本実施の形態では、光路長を補正するために２つのリレーレンズ２１０、２１１が配されたＲ光の光路に、反転ミラーユニット２１８を配することにより、Ｒ光の像が上下左右逆さまに反転することなく赤色液晶パネル２１５に照射される。これにより、赤色液晶パネル２１５で形成される画像に対応するように調光されたＲ光を、適正な状態で赤色液晶パネル２１５に照射することができる。

さらに、本実施の形態では、ランプ装置２０１とロットインテグレータ２０５との間に、ワイヤーグリッド偏光板２０２、反射ミラー２０３および１／２波長板２０４が配されており、これらの光学素子によって、ランプ装置２０１からの光の偏光方向が、入射側偏光板２１６、２２１、２２６を通過する方向に揃えられる。よって、ランプ装置２０１からの光の多くをメイン液晶パネル２１５、２２０、２２５に照射することができ、投写画像の輝度を高めることができる。

＜変更例１＞
図６は、変更例１に係る光学エンジン２５の構成を示す図である。

本変更例では、上記実施の形態の光学エンジン２０に替えて、光学エンジン２５がキャビネット１０内に配される。光学エンジン２５には、光変調素子として、３つのＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）２５６、２５７、２５８が用いられている。

図６を参照して、ランプ装置２５１から出射された白色光は、ロッドインテグレータに２５２に入射する。ロッドインテグレータ２５２は、断面が方形状のロッドであり、ガラス材料でできている。ロッドインテグレータ２５２の出射面は、サブ液晶パネル２５３、および３つのＤＭＤ２５６、２５７、２５８のパネル有効面と相似形にされている。ロッドインテグレータ２５２からは、サブ液晶パネル２５３およびＤＭＤ２５６、２５７、２５８のパネル有効面と相似形で、かつ強度分布が均一な光が出射される。

ロッドインテグレータ２５２から出射された光は、サブ液晶パネル２５３に入射する。サブ液晶パネル２５３には、高分子分散型液晶素子が用いられる。

サブ液晶パネル２５３の画素数は、ＤＭＤ２５６、２５７、２５８の画素数に比べて少なくされており（たとえば、数十から数百分の１程度）、コントラスト比も、ＤＭＤ２５６、２５７、２５８のコントラスト比に比べて小さくされている。

サブ液晶パネル２５３には、上記実施の形態と同様にして生成された、ＤＭＤ２５６、２５７、２５８に形成される画像の輝度に基づく駆動信号が入力される。サブ液晶パネル２５３は、入射した光を、入力された駆動信号に基づいて変調する。これにより、画素単位で光量が調節された光が、サブ液晶パネル２５３から出射される。

サブ液晶パネル２５３から出射された光は、リレーレンズ群２５４を通過して、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２５５のＴＩＲプリズム２５５ａに入射する。なお、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２５５の構成の詳細は、たとえば、特開２００６−７９０８０号公報に記載されている。

３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２５５に入射した光は、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２５５を構成するダイクロイック膜２５５ｂ、２５５ｃよってＲ光、Ｇ光およびＢ光に分離され、Ｒ光はＲ光用のＤＭＤ２５６に、Ｇ光はＧ光用のＤＭＤ２５７に、Ｂ光はＢ光用のＤＭＤ２５８に、それぞれ照射される。Ｒ光用のＤＭＤ２５６は、入力されたＲ信号に基づいてＲ光を変調する。Ｇ光用のＤＭＤ２５７は、入力されたＧ信号に基づいてＧ光を変調する。Ｂ光用のＤＭＤ２５８は、入力されたＢ信号に基づいてＢ光を変調する。

各ＤＭＤ２５６、２５７、２５８によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２５５によって光路が統合され、各色光が色合成された映像光がＴＩＲプリズム２５５ａから投写レンズ３０に入射する。

本変更例においても、ロッドインテグレータ２５２とリレーレンズ群２５４との間に、サブ液晶パネル２５３を配置することにより、上記実施の形態と同様、コントラストの向上を良好に図ることができ、また、サブ液晶パネル２５３の個数をＤＭＤ２５６、２５７、２５８の個数に合わせる必要がないので、コストアップを抑えることができる。

また、本変更例では、光変調素子として、ＤＶＤ２５６、２５７、２５８を用いているため、ランプ装置２０１からの光の偏光方向を揃える必要がなく、上記実施の形態のように、ワイヤーグリッド偏光板、反射ミラーおよび１／２波長板を設ける必要がない。さらに、ＤＶＤ２５６、２５７、２５８の使用に合わせて、サブ液晶パネル２５３には、入射側偏光板および出射側偏光が不要な高分子分散型液晶素子を用いるようにしている。よって、サブ液晶パネル２５３のためだけに、ワイヤーグリッド偏光板、反射ミラーおよび１／２波長板を設ける必要もない。

＜変更例２＞
図７は、変更例２に係る光学エンジン２６の構成を示す図である。

本変更例では、上記実施の形態の光学エンジン２０に替えて、光学エンジン２６がキャビネット１０内に配される。光学エンジン２６には、光変調素子として、１つのＤＭＤ２６７が用いられている。さらに、ＤＭＤ２６７に時分割でＲ光、Ｇ光およびＢ光を照射するため、カラーホイール２６２が設けられている。

図７を参照して、ランプ装置２６１から出射された白色光は、カラーホイール２６２に入射する。カラーホイール２６２は、赤、緑、青のフィルタを有し、図示しないモータによって駆動される。カラーホイール２６２が回転すると、３色のフィルタが短時間に順次切り替えられる。

カラーホイール２６２を時分割で透過したＲ光、Ｇ光およびＢ光は、ロッドインテグレータに２６３に入射する。ロッドインテグレータ２６３は、断面が方形状のロッドであり、ガラス材料でできている。ロッドインテグレータ２６３の出射面は、サブ液晶パネル２６４、およびＤＭＤ２６７のパネル有効面と相似形にされている。ロッドインテグレータ２６３からは、サブ液晶パネル２６４およびＤＭＤ２６７のパネル有効面と相似形で、かつ強度分布が均一な光が出射される。

ロッドインテグレータ２６３から出射された光は、サブ液晶パネル２６４に入射する。サブ液晶パネル２６４には、変更例１と同様、高分子分散型液晶素子が用いられる。

サブ液晶パネル２６４の画素数は、ＤＭＤ２６７の画素数に比べて少なくされており（たとえば、数十から数百分の１程度）、コントラスト比も、ＤＭＤ２６７のコントラスト比に比べて小さくされている。

サブ液晶パネル２６４には、上記実施の形態と同様にして生成された、ＤＭＤ２６７に形成される画像の輝度に基づく駆動信号が入力される。サブ液晶パネル２６４は、入射した光を、入力された駆動信号に基づいて変調する。これにより、画素単位で光量が調節された光が、サブ液晶パネル２６４から出射される。

サブ液晶パネル２６４から出射されたＲ光、Ｇ光およびＢ光は、リレーレンズ群２６５を通過し、さらにＴＩＲプリズム２６６で反射されてＤＭＤ２６７に照射される。ＤＭＤ２６７には、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光の照射タイミングに合わせて、それぞれＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号が入力される。ＤＭＤ２６７は、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号に基づいて、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を順次変調する。ＤＭＤ２６７により変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光は、ＴＩＲプリズム２６６を透過し、投写レンズ３０に入射する。

なお、カラーホイール２６２では各フィルタが高速で切り替えられるため、スクリーン上では、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光による映像が合成されて一つの映像として映る。

本変更例においても、ロッドインテグレータ２６３とリレーレンズ群２６５との間に、サブ液晶パネル２６４を配置することにより、上記実施の形態と同様、コントラストの向上を良好に図ることができる。

＜その他＞
以上、本実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記実施の形態に以外に、種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、ランプ装置２０１から光の強度分布を均一化するために、ガラス材料からなる中実のロッドインテグレータ２０５が用いられているが、これに限らず、内面がミラーによって構成された、中空のロッドインテグレータ（ライトトンネル）が用いられても良い。

また、上記実施の形態では、光源として、ランプ装置２０１が用いられているが、これに限らず、ＬＥＤ光源やレーザ光源が用いられても良い。

さらに、上記実施の形態のプロジェクタは、単灯式のプロジェクタであるが、多灯式のプロジェクタであってもよい。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

２０１、２５１、２６１ ランプ装置（光源）
２０２ ワイヤーグリッド偏光板（偏光変換部）
２０３ 反射ミラー（偏光変換部）
２０４ １／２波長板（偏光変換部）
２０５、２５２、２６３ ロッドインテグレータ（光均一化部）
２０６、２５３、２６４ サブ液晶パネル（第２の光変調部）
２０７、２５４、２６５ リレーレンズ群（導光光学部）
２０８、２０９ ダイクロイックミラー（導光光学部、分離光学部）
２１０、２１１ リレーレンズ（導光光学部、リレーレンズ部）
２１２、２１９、２２３ コンデンサレンズ（導光光学部）
２１３、２１４、２２４ 反射ミラー（導光光学部）
２１８ 反転ミラーユニット（導光光学部、反転光学部）
２１５、２２０、２２５ メイン液晶パネル（第１の光変調部、液晶素子）
２１６、２２１、２２６ 入射側偏光板（第１の光変調部）
２１７、２２２、２２７ 出射側偏光板（第１の光変調部）
２５５ ３ＤＭＤ用色分離合成プリズム（導光光学部、分離光学部）
２５６、２５７、２５８、２６７ ＤＭＤ（第１の光変調部）
２６６ ＴＩＲプリズム（導光光学部）

Claims (6)

1. 投写型表示装置において、
   光源と、
   前記光源からの光を変調する第１の光変調部と、
   前記光源から出射された光を内部で繰り返し反射させることにより、光の強度を均一化する光均一化部と、
   前記光均一化部から出射された光を、前記第１の光変調部へ導く導光光学部と、を備え、
   前記光均一化部と前記導光光学部との間に、前記光均一化部から出射された光を変調して、前記第１の光変調部へ照射する光量を調節する第２の光変調部を配置した、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
2. 請求項１に記載の投写型表示装置において、
   前記第２の光変調部の画素数を、前記第１の光変調部の画素数よりも少なくした、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
3. 請求項１または２に記載の投写型表示装置において、
   前記導光光学部は、光源からの光を、赤色波長帯の光、緑色波長帯の光および青色波長帯の光に分離する分離光学部を含み、
   前記各波長帯の光を変調する３つの前記第１の光変調部を備えた、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
4. 請求項３に記載の投写型表示装置において、
   前記第１の光変調部は、液晶素子と、当該液晶素子の前後に配された入射側偏光板および出射側偏光板とを含み、
   前記光源と前記第１の光変調部との間に、前記光源から光の偏光方向を、前記入射側偏光板を通過する方向に揃える偏光変換部を配置した、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
5. 請求項３または４に記載の投写型表示装置において、
   前記導光光学部は；
   前記赤色波長帯の光、前記緑色波長帯の光および前記青色波長帯の光のうち、各光に対応する前記第１の光変調素子までの光路長が他より長い光の光路長を補正するためのリレーレンズ部と、
   前記リレーレンズ部のレンズ作用によって反転する光の像を、さらに反転させて元の状態にする反転光学部と、を含む、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
6. 請求項３に記載の投写型表示装置において、
   前記第１の光変調部は、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を含み、
   前記第２の光変調部は、高分子分散型液晶素子を含む、
   ことを特徴とする投写型表示装置。

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