JP4061898B2 - Illumination apparatus, projector, and driving method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置ならびにプロジェクタとその駆動方法に関し、特に映像表現力に優れ、使用環境や使用者の好みに合った明るさの映像が得られるプロジェクタとそれに用いる照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、情報機器の発達はめざましく、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型の表示装置の要求が高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系からなる映像源から射出される映像を投射レンズを通してスクリーンに拡大投射するプロジェクタ(液晶プロジェクタ)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
液晶プロジェクタは光変調手段として液晶ライトバルブを用いたものであるが、プロジェクタには、液晶ライトバルブの他、デジタルミラーデバイス(Digital Mirror Device、以下、DMDと略記する)を光変調手段としたものも実用化されている。ところが、この種の従来のプロジェクタは以下のような問題点を有している。
【0004】
(1)光学系を構成する様々な光学要素で生じる光漏れや迷光のため、充分なコントラストが得られない。そのため、表示できる階調範囲(ダイナミックレンジ)が狭く、陰極線管(Cathode Ray Tube)を用いた既存のテレビ受像機と比較すると、映像の品質や迫力の点で劣ってしまう。
【0005】
(2)各種の映像信号処理により映像の品質向上を図ろうとしても、ダイナミックレンジが固定されているために、充分な効果を発揮することができない。
【0006】
このようなプロジェクタの問題点に対する解決策、つまりダイナミックレンジを拡張する方法としては、映像信号に応じて光変調手段(ライトバルブ)に入射させる光の量を変化させることが考えられる。それを実現するのに最も簡便な方法は、ランプの光出力強度を変化させることである。プロジェクタにおいて、メタルハライドランプの出力光の制御を行う方法が、特開平3−179886号公報に開示されている。
【0007】
しかしながら、プロジェクタに用いるランプとしては高圧水銀ランプが現在主流となっており、高圧水銀ランプで光出力強度を制御するのは極めて困難な状況にある。したがって、ランプの光出力強度自体を変化させることなく、光変調手段への入射光量を映像信号に応じて変化させ得る技術が求められている。
【0008】
さらに上記の問題点に加えて、現行のプロジェクタでは光源の明るさが固定されているため、例えば暗めの鑑賞環境においては画面が明るくなりすぎたり、また、投射距離や投射レンズのズーミングにより投射スクリーンサイズを変化させた際に、それに応じて画面の明るさが変化してしまうという問題点もあった。この種の問題はプロジェクタに共通の問題ではあるが、光変調手段にコントラストが充分でない液晶素子を使用する場合に特に顕著な問題となっている。
【0009】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ランプの光出力強度を変化させることなく光変調手段への入射光量を変化させることができ、映像表現力や使用環境への順応性の面で優れた効果を発揮することのできるプロジェクタとこれに用いる照明装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の照明装置は、プロジェクタの光変調手段を照明するために用いられる照明装置であって、光源と、光源から入射する光を複数の部分光束に分割する過程を経て被照明領域における照明光の照度分布を略均一化する均一照明手段と、複数の部分光束を略透過可能な光透過部を有し、移動または回転可能に設置された調光手段とを備え、外部からの情報に基づいて調光手段を移動または回転させることにより調光手段を通過する光束量を調節可能としたことを特徴とする。
【0011】
本発明者らは、光源の光出力強度を変化させることなく、映像に応じて被照明領域に入射される光の量を調節するための手段として、従来の照明装置に対して外部からの情報に基づいて自身が移動または回転することで光透過量を変化させることのできる調光手段を付加すればよいことを見い出した。なお、上記の「外部からの情報」には、例えば、光変調手段に供給される映像信号に基づく情報、投射拡大率に基づく情報、使用環境下における明るさの状況に基づく情報、使用者の好みに基づく情報などを例示することができる。
【0012】
すなわち、本発明の照明装置によれば、複数の部分光束を略透過可能な光透過部を有する調光手段を備え、この調光手段が外部からの情報に基づいて移動または回転する構成となっているため、プロジェクタに用いたときに、例えば外部からの情報が映像信号に基づく情報の場合、その時の映像シーンが明るい場面であれば調光手段における透過光量が多くなるように、暗い場面であれば透過光量が少なくなるように調光手段を透過する光束量を調節し、被照明領域(例えば、液晶ライトバルブなどの光変調手段)に至る照明光束量を調節することができる。光変調手段に入射する照明光束の調光量に応じて、映像情報を加工して光変調手段で表示すれば、光源の光出力強度が一定のままでも、プロジェクタのダイナミックレンジの拡張に寄与することができる。同様に、投射拡大率、使用環境下における明るさの状況、もしくは使用者の好み等に応じた明るさの光を得ることができる。
【0013】
具体的には、複数の部分光束を入射させて偏光変換を行う偏光変換手段を更に備え、調光手段によりこの偏光変換手段に入射する光束量を調節可能とすることができる。
【0014】
調光手段の具体的な構成としては、例えば、複数の開口部を有する遮光板で構成することができる。
この構成によれば、上記の作用を有する調光手段を容易に作製することができる。
【0015】
また、この遮光板は、光反射性を有する遮光部を備えていてもよい。
この構成によれば、遮光板によって反射された不要な照明光束は光源に戻りリフレクタで反射されて、再び利用可能な照明光束となって光源から射出されるため、照明光束の利用効率を高めることができる。
【0016】
各開口部の形状は、例えば個々の部分光束の外形形状に対応した形状、もしくは一方向に並ぶ複数の部分光束の外形形状を包含する形状とすることができる。この時、均一照明手段の設計によって複数の部分光束を照明光軸側から見てマトリクス状に配列させたり、照明光軸を略中心として放射状に配列させたりすることが可能である。
【0017】
特に複数の部分光束をマトリクス状に配列させた場合、各開口部を複数の部分光束の列方向または行方向に延在する形状とすることができる。また複数の部分光束を照明光軸を略中心として放射状に配列させた場合、各開口部を複数の部分光束の放射方向に延在する形状とすることができる。
【0018】
調光手段の移動のさせ方としては、(1)照明光軸と略平行な方向に移動させる、(2)照明光軸を略中心として回転させる、(3)照明光軸と略直交する方向に移動させる、の3通りが考えられる。勿論、調光手段を回転させる場合には、照明光軸以外の場所に回転軸を設定することもできる。この場合、回転に応じて照明光束の角度分布は非対称に変化するが、光変調手段の表示特性が照明光の入射角依存性を有する場合には、入射角依存性とこの非対称な変化との組み合わせを最適化すれば、表示特性を向上できる可能性がある。これら調光手段の移動のさせ方は開口部の形状に応じて好ましい組み合わせがある。
【0019】
例えば開口部が個々の部分光束の外形形状に対応した形状である場合、上記(1)、(2)、(3)の全てが可能である。
【0020】
部分光束がマトリクス状に配置されており、開口部が複数の部分光束の列方向または行方向に延在する形状である場合も、上記(1)、(2)、(3)の全てが可能である。特に(2)の回転の場合、一定角度回転させたときに照明光軸から離れた周辺部を通る部分光束(による光源像)の方が中央部を通る部分光束(による光源像)よりも先に遮光されるように設定できる。液晶ライトバルブのような光変調手段では表示特性が照明光に対して入射角依存性を有する場合が多く、照明光軸から離れた周辺部を通る部分光束は光変調手段に対して大きな角度を伴って入射するため、プロジェクタにおいてはコントラストを低下させる要因となる。したがって、この構成はコントラストを向上し易いという点で好ましい。また(3)の照明光軸と略直交する方向に移動させる場合には、小さな移動距離でも確実に遮光できるように開口部の長手方向と略直交する方向に移動させることが好ましい。
【0021】
次に、本発明の第2の照明装置は、光源と、光源から入射される光の照度分布を被照明領域において略均一化する棒状または管状の導光体を有する均一照明手段と、導光体に入射される光束の外形形状に対応した形状であって光束を略透過可能な光透過部を有し、光源と均一照明手段との間に照明光軸に略平行な方向もしくは照明光軸に略垂直な方向に移動可能に設置された調光手段とを備え、外部からの情報に基づいて調光手段を照明光軸に略平行な方向もしくは照明光軸に略垂直な方向に移動させる、或いは調光手段を照明光軸と略直交する方向に設定された回転軸を中心に回転させることにより調光手段を通過する光束量を調節可能としたことを特徴とする。
【0022】
本発明の第1の照明装置においては、均一照明手段によって形成される複数の部分光束を調光手段で調光する構成としたのに対し、本発明の第2の照明装置は、棒状または管状の導光体を有する均一照明手段、いわゆるロッドレンズを用いた均一照明系においてロッドレンズに入射される光束の外形形状に対応した形状の光透過部を有する調光手段を照明光軸に略平行な方向に移動させる構成とした。この構成においても、調光手段が入射光束の外形に対応した形状の光透過部を有しているため、調光手段を照明光軸に略平行な方向に移動させることで調光手段の透過光量を調節することができ、本発明の第1の照明装置と同様、光源の光出力強度が一定のままでも被照明領域において外部からの情報に応じた明るさの光を得ることができる。
【0023】
この場合、調光手段の具体的な構成としては、例えば、開口部を有する遮光板からなり、この遮光板は、光反射性を有する遮光部を備えた構成とすることができる。
この構成によれば、遮光板によって反射された不要な照明光束は光源に戻りリフレクタで反射されて、再び利用可能な照明光束となって光源から射出されるため、照明光束の利用効率を高めることができる。
【0024】
次に、本発明の第3の照明装置は、光源と、光源から入射される光を複数の部分光束に分割する光束分割と、複数の部分光束を入射させて偏光変換を行う移動可能に設置された偏光変換手段と、被照明領域の入射側に配置された偏光選択手段とを備え、外部からの情報に基づいて偏光変換手段を移動させることにより偏光変換手段からの射出光の偏光状態が制御可能とされたことを特徴とする。
【0025】
本発明者らは、上記本発明の第1、第2の照明装置の構成のように調光手段を設けて光源からの透過光量を調節するだけでなく、偏光変換手段を備えた照明装置において偏光変換手段を外部からの情報によって移動させ、偏光変換手段からの射出光の偏光状態を変化させることによっても、偏光選択手段(例えば偏光子)を備えた液晶ライトバルブを光変調手段とするプロジェクタに用いる場合には結果的に液晶セルに到達する光量を調節することができることに思い至った。
【0026】
例えば偏光変換手段が偏光ビームスプリッタアレイからなり、偏光ビームスプリッタアレイからは例えばP偏光の状態で光が射出されるように設定されている場合、偏光ビームスプリッタアレイを偏光分離方向に移動させることで、一部或いは全部の偏光をS偏光の状態で射出させるようにすることができる。すなわち、偏光ビームスプリッタアレイを偏光分離方向に移動させることで所望の偏光方向に対して90°回転した偏光方向の光を得ることができる。そして、光変調手段に備えられた偏光子がP偏光を透過するように透過軸方向が設定されていたとすれば、偏光ビームスプリッタアレイが移動してS偏光を射出している状態ではこの光は偏光子を透過できず、液晶ライトバルブに到達しなくなる。このようにして、本発明の第3の照明装置においても、外部の情報に基づいて被照明領域(光変調手段)における照明光量を調節することができる。
【0027】
本発明のプロジェクタは、照明手段と、前記照明手段から射出される光を変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを有するプロジェクタであって、照明手段として、上記本発明の照明装置を備えたことを特徴とする。
【0028】
この構成によれば、光源の光出力強度が一定のままでも被照明領域において所望の明るさの光が得られる照明装置を備えているため、プロジェクタにおける表示画像のダイナミックレンジを拡張することができ、映像表現力や使用環境への順応性に優れたプロジェクタを実現することができる。
【0029】
上記本発明のプロジェクタの駆動手段としては、映像を構成する1フレームあたりの映像信号に基づいて調光手段を制御する制御信号を決定する制御信号決定手段と、制御信号に基づいて調光手段の移動または回転を制御する調光制御手段と、映像信号を制御信号に基づいて伸張する映像信号伸張手段とを備えることが望ましい。
【0030】
この構成によれば、まず制御信号決定手段において映像を構成する1フレームあたりの映像信号に基づいて調光手段を制御するための制御信号が決定され、調光制御手段がこの制御信号に基づいて調光手段の移動または回転の度合いを制御することにより映像に応じて明るさが変化する光を光変調手段に供給する一方、映像信号伸張手段が制御信号に基づいて映像信号を伸張する。この動作によって、プロジェクタにおける表示画像のダイナミックレンジを拡張することができ、映像表現力や使用環境への順応性に優れたプロジェクタを実現することができる。
【0031】
本発明のプロジェクタの駆動方法は、上記本発明のプロジェクタの駆動方法であって、調光手段を制御する制御信号を、映像を構成する1フレームあたりの映像信号に基づいて決定し、制御信号に基づいて調光手段の移動または回転を制御することにより光変調手段を照明する光の光量を調節するとともに、映像信号を制御信号に基づいて伸張し、この伸張した映像信号を光変調手段に供給することによって映像を生成することを特徴とする。
【0032】
この構成によれば、プロジェクタにおける表示画像のダイナミックレンジを拡張することができ、映像表現力が高い映像を得ることができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
[プロジェクタ]
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
まず最初に、本発明の照明装置を備えたプロジェクタの一例である液晶プロジェクタについて図1〜図5を用いて説明する。
本実施の形態の液晶プロジェクタ30は、R(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた3板式のカラー液晶プロジェクタである。図1はこの液晶プロジェクタ30を示す概略構成図であって、図中、符号1は照明装置、2は光源、3,4は第1及び第2のフライアイレンズ、5は遮光板(調光手段)、6は偏光ビームスプリッタアレイ(偏光変換手段。以下、PBSアレイと略記する)、7は1/2波長板アレイ、13,14はダイクロイックミラー、15,16,17は反射ミラー、22,23,24は液晶ライトバルブ(光変調手段)、25はクロスダイクロイックプリズム、26は投射レンズ(投射手段)を示している。
【0034】
本実施の形態における照明装置1は、光源光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブ22,23,24において均一化させるための均一照明手段として、光源2側から第1のフライアイレンズ3、第2のフライアイレンズ4、重畳レンズ8を備えている。また、光源2から放射された不定偏光光束を偏光方向がほぼ揃った偏光光束に変換するための偏光変換手段として、PBSアレイ6とその射出側に1/2波長板アレイを備えている。PBSアレイ6の詳細な構造については、例えば、特開平8−304739公報に開示されている。なお、照明装置の構成については後で詳しく説明する。
【0035】
以下に照明装置1の後段の構成を各構成要素の作用とともに説明する。
青色光・緑色光反射用のダイクロイックミラー13は、光源2からの光束のうちの赤色光LRを透過させるとともに、青色光LBと緑色光LGとを反射させるものである。ダイクロイックミラー13を透過した赤色光LRは反射ミラー17で反射され、平行化レンズ9を経て赤色光用液晶ライトバルブ22に入射する。一方、ダイクロイックミラー13で反射した色光のうち、緑色光LGは緑色光反射用のダイクロイックミラー14によって反射され、平行化レンズ9を経て緑色光用液晶ライトバルブ23に入射する。一方、青色光LBはダイクロイックミラー14も透過し、集光レンズ18、反射ミラー15、リレーレンズ19、反射ミラー16、平行化レンズ9からなるリレー系21を経て青色光用液晶ライトバルブ24に入射する。
【0036】
各液晶ライトバルブ22,23,24では、図示しない外部からの映像情報に基づいて光変調を行い、各色光に映像情報を含ませる。各液晶ライトバルブ22,23,24によって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム25に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されてカラー画像を表す光が形成される。合成された光は投射光学系である投射レンズ26によりスクリーン27上に投射され、拡大された画像が表示される。
【0037】
次に、本実施の形態の液晶プロジェクタ30の駆動方法について説明する。
図2は本実施の形態の液晶プロジェクタ30の駆動回路の構成を示すブロック図である。調光機能を持たない従来の液晶プロジェクタの場合、入力された映像信号は適当な補正処理を経て、そのまま液晶パネルドライバに供給されるが、調光機能を有し、かつそれを映像信号に基づいて制御する本実施の形態の場合、基本的な構成として、以下に説明する様なデジタル信号処理ブロックであるDSP(1)〜DSP(3)などの回路が必要となる。
【0038】
本実施の形態では、図2に示すように、アナログ信号として入力された映像信号がADコンバータ31を経て第1のデジタル信号処理回路32(以下、DSP(1)と略記する、制御信号決定手段)に入力される。DSP(1)32では映像信号から明るさ制御信号が決定される。次に、明るさ制御信号が第2のデジタル信号処理回路33(以下、DSP(2)と略記する、調光制御手段)に入力されると、DSP(2)33が明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ34を制御し、最終的には、調光素子ドライバ34が調光素子35(本実施の形態の場合は遮光板5)を実際に駆動する。
【0039】
一方、DSP(1)32で決定された明るさ制御信号は、映像信号とともに第3のデジタル信号処理回路36(以下、DSP(3)と略記する、映像信号伸張手段)にも入力される。DSP(3)36では明るさ制御信号に基づいて映像信号を適当な階調範囲に伸張する。そして、DSP(3)36で伸張処理が行われた映像信号がDAコンバータ37により再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバ38に入力され、パネルドライバ38から赤色光用液晶ライトバルブ22(図1中のRパネル)、緑色光用液晶ライトバルブ23(同、Gパネル)、青色光用液晶ライトバルブ24(同、Bパネル)のそれぞれに供給される。
【0040】
ここで、照明装置1の制御方法に関しては、[1]表示映像適応型の制御、[2]投射拡大率による制御、[3]外部からの制御、などが考えられる。以下に、それぞれの方法について説明する。
[1]表示映像適応型の制御
まず、表示映像適応型の制御、すなわち明るい映像シーンでは光量が多くなり、暗いシーンでは光量が少なくなるような表示映像に適応した明るさ制御を行う場合について考える。この場合、上述したように、映像信号に基づいた明るさ制御信号がDSP(1)32で決定されるが、その方法には例えば次の3通りが考えられる。
【0041】
(a)注目しているフレームに含まれている画素データのうち、明るさが最大の階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば8ビットで表される階調数が0〜255の映像信号を想定する。連続した映像を構成する任意の1フレームに着目した場合、そのフレームに含まれる画素データの階調数毎の出現数分布(ヒストグラム)が図3(a)のようになったとする。この場合、ヒストグラムの最も明るい側の階調数(190)の映像信号を明るさ制御信号とする。この方法は、入力される映像信号に対して最も忠実に明るさを表現できる方法である。
【0042】
(b)注目しているフレームに含まれている画素データの階調数毎の出現数分布(ヒストグラム)において、最大の明るさを基準に、そこから一定の割合(例えば10%)となる階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば映像信号の出現数分布が図4のようであり、最大の明るさを示す階調数からヒストグラムの面積で10%の領域を排除したところの階調数が230であったとすると、本方法では階調数230の映像信号を明るさ制御信号とする。図4に示したヒストグラムのように、階調数255の近傍に突発的なピークがあった場合、上記(a)の方法を採用すると、階調数255の映像信号が明るさ制御信号となる。しかしながら、この突発的なピークの部分は画面全体における情報としてはあまり意味をなしていない。これに対して、階調数230の映像信号を明るさ制御信号とする本方法は、画面全体の中で情報として意味を持つ領域によって判定する方法と言うことができる。なお、上記の割合は2〜50%程度の範囲で変化させてもよい。
【0043】
(c)画面を複数のブロックに分割し、ブロック毎に含まれている画素の階調数の平均値を求め、それらの平均値のうちの最大のものを明るさ制御信号とする方法。
例えば図5に示すように、画面をm×n個のブロックに分割し、それぞれのブロックA11,…,Amn毎の明るさ(階調数)の平均値を算出し、そのうちで最大のものを明るさ制御信号とする。なお、画面の分割数は6〜200程度とすることが望ましい。この方法は、画面全体の雰囲気を損なうことなく、明るさを制御できる方法である。
上記(a)から(c)の方法について、明るさ制御信号の判定を、表示領域全体に対して行う他に、例えば表示領域の中央部分など、特定の部分だけに上記方法を適用することもできる。この場合、視聴者が注目している部分から明るさを決定するような制御の仕方が可能となる。
【0044】
次にDSP(2)33において、上記の方法で決定した明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ34を制御するが、この方法にも例えば次の3通りが考えられる。
【0045】
(a)出力された明るさ制御信号に応じてリアルタイムで制御する方法。
この場合はDSP(1)32から出力された明るさ制御信号をそのまま調光素子ドライバ34に供給すればよいため、DSP(2)33での信号処理は不要となる。この方法は映像の明るさに完全に追従する点で理想的ではあるが、映像の内容によっては画面の明暗が短い周期で変化することもあり、鑑賞時にストレスを感じるなどの問題が発生する恐れがある。
【0046】
(b)出力された明るさ制御信号にLPF(ローパスフィルター)をかけ、その出力で制御する方法。
例えばLPFによって1〜30秒以下の明るさ制御信号の変化分をカットし、その出力によって制御する。この方法によれば、細かい時間の変化分はカットされるため、上記のような短い周期での明暗の変化を避けることができる。
【0047】
(c)明るさ制御信号の切り替わりエッジを検出する方法。
明るさ制御信号に所定の大きさ以上(例えば60階調以上)の変化があった場合にのみ、調光素子35を制御する。この方法によれば、シーンの切り替わりなどに応じた制御を行うことができる。
【0048】
このようにして、例えば階調数190の映像信号が明るさ制御信号に決定された場合、最大明るさ(階調数255)の光量を100%とすると、190/255=75%の光量が得られるように調光素子35を駆動する。本実施の形態の場合、調光素子35は具体的には遮光板5であるから、透過率が75%(遮光率が25%)となるように遮光板5を移動させる。同様に、階調数230の映像信号が明るさ制御信号である場合、230/255=90%の光量が得られるように調光素子35を駆動する。
【0049】
一方、DSP(3)36では、DSP(1)32で決定された明るさ制御信号と映像信号とに基づいて映像信号を適当な階調範囲まで伸張する。例えば、表示可能な最大階調範囲にまで伸張する場合、上記の例では表示可能な最大階調数が255であるから、図3(a)の例で明るさ制御信号が階調数190の場合、階調数0〜190までの映像信号を図3(b)に示すように階調数0〜255まで伸張する。このような照明光量の制御と映像信号の伸張処理によって、映像のダイナミックレンジを拡張しつつ、滑らかな階調表現を実現することができる。
【0050】
[2]投射拡大率による制御
投射レンズ26のズーミングに対応させて制御する。通常は液晶ライトバルブ(被照明領域)における単位面積あたりの光量が一定であるから、拡大率が高くなるほど画面は暗くなる。したがって、これを補正するように、拡大率を大きくした場合には光量が増えるように、拡大率を小さくした場合には光量が減るように調光素子35を制御することができる。
【0051】
[3]外部からの制御
使用者が好みに応じて調光素子35を制御できるようにする。例えば暗い鑑賞環境においては光量が少なく、明るい鑑賞環境においては光量が多くなるように調光素子35を制御する。この場合、使用者がコントローラなどを用いて、もしくは調光素子を直接操作するなどして調節する構成としてもよいし、明るさセンサなどを設けて自動的に制御される構成としてもよい。ただし、これら[2]、[3]の制御を行う場合には、図2で示した以外の回路構成が必要になる。
【0052】
[照明装置−1]
次に、本発明の第1の実施の形態の照明装置について図6〜図11、図14〜図15用いて説明する。
本実施の形態では、均一照明手段を構成するフライアイレンズとPBSアレイとの間に遮光板を装入した照明装置の例を示す。図6は本実施の形態の照明装置の概略構成を示す水平断面図、図8は遮光板の部分を示す(a)水平断面図、(b)正面図である。
【0053】
本実施の形態の照明装置1は、図6に示すように、光源2、2つのフライアイレンズ3,4、遮光板5、PBSアレイ6、1/2波長板アレイ7、重畳レンズ8、平行化レンズ9などを備えて構成されている。光源2は高圧水銀ランプ等のランプ10とランプ10の光を反射するリフレクタ11とから構成されている。また、光源2に近い側から第1のフライアイレンズ3、第2のフライアイレンズ4が順次設置されている。各フライアイレンズ3,4は、複数個のレンズが配列されたものであり、光源2から射出された光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブにおいて均一化させるための均一照明手段として機能する。
【0054】
本実施の形態の場合、光源2から射出された光の光量を調節する調光手段として、図8(a)、(b)に示すように、複数の矩形状の開口部5a(光透過部)を有する遮光板5が第2のフライアイレンズ4とPBSアレイ6との間に移動可能な状態で設置されている。そして、PBSアレイ6の射出側には1/2波長板アレイ7が設置され、その後段には重畳レンズ8、平行化レンズ9が順次設置されている。
【0055】
均一照明手段を構成するフライアイレンズ3(光束分割手段)によって、光源2から射出された光束は複数の部分光束に分割されると共に集光され、例えば図14に示すように、複数の光源像100(部分光束)を略マトリックス状に、かつ離散的に形成する。したがって、光源像が形成される位置の近傍で、部分光束の断面寸法は略最小となる。これに対して、本実施の形態の場合、遮光板5の各開口部5aは、図10、図11に示すように、列方向(図10、図11におけるy方向)に並ぶ複数の光源像100を略透過できるように形成されている。ここで、y方向に細長い形状の開口部5aをx方向に並べている理由は、PBSアレイ6における偏光分離(図6に示すように、一つの不定偏光光束から2つの偏光光束を生成し、x方向に分離した状態でPBSアレイから射出する)の方向と対応させているためである。また、開口部5aのx方向の幅は、PBSアレイ6の入射端面における偏光分離膜51と反射膜52との配置間隔に等しいか、或いはそれ以上の幅に設定されることが望ましい。この様な設定とすれば、PBSアレイ6に入射する光を不必要に遮光することがない。もちろん、x方向に細長い形状の開口部5aをy方向に並べた遮光板を用いることもできる。但し、その場合には、y方向における光源像の配置間隔を考慮して、開口部の幅を決定することが望ましい。
【0056】
ここで、遮光板5の外形はどのような形状であってもかまわない。また、遮光板5は不透明な基板内に物理的な開口部を有するものの他に、光学的に不透明な基板内に透明な部分を有するものであっても良い。さらに、遮光板5の不透明な部分の全部或いは少なくとも一部は、光反射性を有するものであってもよい。遮光板5によって反射された不要な照明光束は第1のフライアイレンズ3を経て光源2に戻りリフレクタ11で反射されて、再び利用可能な照明光束となって光源2から射出されるため、照明光束の利用効率を高められるメリットがある。特に、放物面リフレクタを用いた場合、照明光軸Lから離れた周辺部を通って遮光板5で反射された光束は、光源2から再び射出される時点で照明光軸に近い側を通る光束となる。照明光軸に近い側を通る光束は被照明領域(液晶ライトバルブ)を照明する場合の照明角が小さいため、表示特性が照明光に対する入射角依存性を有する場合には、この様な照明角が小さな照明光束の割合を増大させることによって、表示画像のコントラストを向上できる可能性がある。例えば、表示画像がビデオ映像の場合を想定すると、一般的な傾向としてビデオ映像は暗めの映像が多いので、表示画像のコントラストを重視するのであれば常に照明光量を落とした使い方が好ましい。ここで、リアルタイム性は有さないが調光可能な光源の併用を考えると、照明光束の再利用によって照明効率が向上する分、光源のパワーを低下させることができるので、消費電力の低減や光源を含めた装置の長寿命化が期待できる。さらに、遮光板に光反射性を持たせれば、遮光板の帯熱を防止でき、耐熱性を向上させることができるというメリットもある。
【0057】
遮光板5に設ける開口部5aの形状は、上述の細長い矩形形状に限定されない。例えば、図14に示した個々の光源像100の形状(部分光束の外形形状)に合わせた形状としてもよい(図15参照)。もしくは均一照明手段のフライアイレンズ3,4の設計によっては、複数の光源像100を照明光軸Lを中心として放射状に配列させることもできるので、その場合、各開口部5aが複数の光源像100の放射方向に延在する形状としてもよい。
【0058】
遮光板5の移動のさせ方としては、(1)照明光軸Lと略平行な方向に移動させる、(2)照明光軸Lを略中心として回転させる、(3)照明光軸Lと略直交する方向に移動させる、の3通りが考えられる。これら遮光板5の移動のさせ方は開口部5aの形状に応じて好ましい組み合わせがある。
【0059】
図10、図11に示したように、光源像100の配列に対応して開口部5aが複数の光源像100の列方向(y方向、x方向である行方向の場合も同様)に延在する形状である場合、図9に矢印A1で示すように、上記(1)の照明光軸Lと略平行な方向に移動させる構成を採ることができる。遮光板5を光源2側に移動させれば、開口部5aに対して部分光束の外形寸法が相対的に大きくなるため、光源2からPBSアレイ6に向かう光の一部は遮光され、PBSアレイ6に入射する光束量は減少する。逆に、遮光板5をPBSアレイ6側に移動させれば、開口部5aに対して部分光束の外形寸法が相対的に小さくなるため、光源2からPBSアレイ6に向かう光は遮られることが無くなり、PBSアレイ6に入射する光束量は減少しない。この場合、遮光板5の移動に対して、光源像の遮光の仕方は対称性を有するため被照明領域における照度分布が変化しづらく、照明光強度の調節に際して照度ムラを生じにくい利点がある。
【0060】
もしくは、図11に矢印A4で示すように、上記(2)の照明光軸Lを略中心に回転させる構成を採ることができる。遮光板5が回転することによって、光源像100(を形成する部分光束)と開口部5aとの重なり具合が変化するため、遮光板5の回転角を制御することによって、PBSアレイ6に入射する光束量を制御することができる。ところで、照明光軸Lから離れた周辺部の光源像100からの照明光束は、被照明領域(液晶ライトバルブ)を照明する場合の照明角が大きくなるため、表示特性が照明光に対する入射角依存性を有する液晶ライトバルブを使用したプロジェクタにおいては、投射画像のコントラストを低下させる要因となる光であるが、特に(2)の回転の場合、一定角度だけ回転させたときに照明光軸Lから離れた周辺部の光源像100の方が照明光軸Lに近い中央部の光源像100よりも先に遮光されやすいため、この構成は照明光強度の調節を行いながら投写画像のコントラストを向上できるという点で好ましい。
【0061】
また、図10に矢印A2、A3で示すように、(3)の照明光軸と略直交する方向に移動させる構成を採ることもできる。この場合も上記(2)の場合と同様に、光源像100(を形成する部分光束)と遮光板5の開口部5aとの重なり具合を制御することによって、PBSアレイ6に入射する光束量を制御することができる。この場合、最適な移動方向を選択すれば、上記の2つの移動様式に対して、遮光板5の僅かな移動量で照明光強度を大幅に調節することができる。したがって、小さな移動距離でも大きな遮光量を確保できるように開口部の長手方向と略直交する方向(矢印A2の方向)に移動させることが好ましい。
【0062】
一方、光源像が放射状に配列され、開口部5aがそれに応じて放射状に形成されている場合、遮光板5の移動のさせ方としては、上記(1)の照明光軸と略平行な方向に移動、上記(2)の照明光軸を略中心に回転、を採ることが最も望ましい。さらに、開口部5aを個々の光源像の形状に合わせた形状とした場合、上記(1)、(2)、(3)の全てが可能である。
【0063】
遮光板5を移動させるための具体的な手段としては、例えば遮光板5にボールネジなどを連結しておき、そのボールネジをステッピングモータ等の駆動手段で回転させることによって遮光板5を移動させることができる。また、遮光板5に回転軸を設けておき、これをステッピングモータ等の駆動手段で回転させることによって遮光板5を回転させることができる。例えば、図11に示す構成では、照明光軸Lに回転軸を設定し、円形状の遮光板の外周部をギアを介してステッピングモータなどで回転する機構とすれば、回転時のモーメントを小さく抑えることができるため、高速応答性を容易に実現できる。いずれにしろ、遮光板5を高速応答で移動または回転させることができる構成であればよい。
【0064】
本実施の形態の照明装置1においては、均一照明手段を構成する第2のフライアイレンズ4とPBSアレイ6との間に移動可能もしくは回転可能な遮光板5が備えられ、この遮光板5が映像信号に基づいて高速に駆動される構成となっているため、例えばプロジェクタの映像シーンが明るい場面であればPBSアレイ6への入射光量が多くなるように、暗い場面であれば少なくなるように入射光量が調節される。これにより、映像シーンが暗い場面の場合には、液晶ライトバルブへの照明光束量を減少させ、その減少量に応じて液晶ライトバルブの透過率を上げることによって、液晶ライトバルブを透過する最大光量をほぼ一定に保ちながら、透過光量を細かく制御することができるため、液晶ライトバルブでの階調表現性を高められる。これにより、光出力強度の制御が困難な高圧水銀ランプ等からなる光源2を用いていても、液晶ライトバルブにおいて映像に応じた明るさの照明光を得ることができるため、液晶ライトバルブの階調表現におけるダイナミックレンジを有効に活用し、プロジェクタにおける投写画像のダイナミックレンジの拡張に寄与することができる。
【0065】
なお、本実施の形態では、均一照明手段として2枚のフライアイレンズを用いた例を示したが、その他、ロッドレンズ(棒状または管状の導光体)を用いることもできる。ロッドレンズは、入射した光束を、その入射角度に応じて複数の部分光束に分割して射出する光束分割手段としての機能を有する。図7がその場合の構成の一例を示しており、照明装置1Bは、光源2、ロッドレンズ12、集光レンズ40、リレーレンズ41、遮光板5(調光手段)、PBSアレイ6、1/2波長板アレイ7、重畳レンズ42、平行化レンズ43などを備えて構成されている。均一照明手段としてロッドレンズ12を用いた場合も複数の光源像が形成されることから、照明装置1と同様に、光源像が形成される位置の近傍に遮光板5を配置することによって所望の調光を行うことができる。もちろん、遮光板5は不透明な基板内に物理的な開口部を有するものの他に、光学的に不透明な基板内に透明な部分を有するものであっても良い。
【0066】
上記の各実施の形態では、遮光板5をPBSアレイ6の直前に配置する構成を示したが、遮光板5を第2のフライアイレンズ4やリレーレンズ41の直前に配置する構成としても良い。要するに、PBSアレイ6の入射側であれば、遮光板5の配置場所は限定されない。但し、光源像100の大きさ、すなわち光源像100を形成する部分光束の断面寸法が略最小となる位置に遮光板5を配置した方が照明光の調光範囲を大きくできるため、PBSアレイ6の直前に配置する構成が適している。また、本実施の形態では偏光変換手段としてPBSアレイ6を備えた場合の例を示したが、偏光変換手段を備えない均一照明手段を用いた照明装置に対しても、同様の遮光板を配置することで、上記と同様の効果を得ることができる。その場合には、形成される光源像の最大寸法に合わせて開口部5aの寸法を設定することが望ましい。要するに、複数の光源像を形成するプロセスを有する照明装置であれば、それらの光源像が形成される位置の近傍に、外部からの情報によって制御可能な遮光板を配置することによって、本発明と同様の効果を実現することができる。
【0067】
[照明装置−2]
次に、本発明の第2の実施の形態の照明装置について図12を用いて説明する。本実施の形態の照明装置は、均一照明手段として特にロッドレンズを用いた場合に有効な構成である。
【0068】
本実施の形態の照明装置45は、図12に示すように、光源2とロッドレンズ12(棒状または管状の導光体)との間に遮光板44が設置されている。この遮光板44は、ロッドレンズ12に入射する光束の外形形状に対応した形状の開口部44a(光透過部)を有しており、照明光軸Lに沿う方向(図12中の矢印A1)に移動できる構成となっている。
【0069】
すなわち、第1の実施の形態の照明装置においては、均一照明手段によって形成される複数の光源像(を形成する部分光束)を遮光板で遮光する構成であったのに対し、本実施の形態の照明装置45は、複数の部分光束を形成する以前の段階であるロッドレンズ12に入射する一つの光束を遮光板で遮光する構成となっている。遮光板44を光源2側に移動させれば、開口部44aに対して光束の外形寸法が相対的に大きくなるため、光源2からロッドレンズ12に大きな角度で入射する光は遮光され、ロッドレンズ12に入射する光束量は減少する。逆に、遮光板44をロッドレンズ12側に移動させれば、開口部44aに対して光束の外形寸法が相対的に小さくなるため、光源2からロッドレンズ12に入射する光は遮られることが無くなり、ロッドレンズ12に入射する光束量は減少しない。この構成においても、外部からの情報に応じて遮光板44を照明光軸Lに沿う方向に移動させることで遮光板44での透過光量を調節することができ、本発明の第1の照明装置と同様に、光源2からの光出力強度が一定のままであっても、被照明領域(液晶ライトバルブ)に入射する照明光束量を制御することができる。
【0070】
なお、この遮光板44は、照明光軸Lに沿う方向だけでなく、照明光軸Lに垂直な方向に移動する構成としてもよい。或いは、開口部44aの略中心を通って照明光軸Lと直交する軸Ly(例えばy軸)を中心に、矢印A5で示すように遮光板44を回転させる構成としてもよい。後者の場合には、遮光板44を回転させることによって、照明光軸Lと直交するxy平面における開口部44aの実質的な開口断面面積が減少するため、遮光板44を通過する光束量を減少させられる。この場合、照明光軸Lに沿って別の遮光板44を新たに配置し、互いの回転軸を直交する方向(例えばx軸とy軸)に設定して回転角を同期させて駆動すれば、調光時に照明光の照度分布の維持がしやすいという点で優れている。要するに、何れの場合でも、遮光板44での透過光量を調節することができる。
【0071】
[照明装置−3]
次に、本発明の第3の実施の形態の照明装置について図13を用いて説明する。第1、第2の実施の形態の照明装置が遮光板を備えていたのに対し、本実施の形態の照明装置は遮光板を備えておらず、遮光板の作用によって調光を行うものではない点で上記実施の形態と異なっている。ただし、本実施の形態の場合は、偏光変換手段を備えていることが必須である。図13では偏光変換手段であるPBSアレイの部分のみを図示している。
【0072】
本実施の形態の照明装置は、光源と、ロッドレンズやフライアイレンズ等の光束分割手段と、光束分割手段により得られた複数の部分光束が入射し偏光変換されるPBSアレイ6(偏光変換手段)とを備えている。PBSアレイ6は照明光軸Lに略平行な方向もしくは照明光軸Lに略垂直な方向に移動可能に設置されており、外部からの情報に基づいてPBSアレイ6が移動することによりPBSアレイ6からの射出光の偏光状態を制御可能な構成となっている。特にPBSアレイ6を照明光軸Lに垂直な方向に移動させる構成の場合には、PBSアレイ6の偏光分離方向(図13における矢印B1の方向)に沿った方向に移動させる構成となっている。
【0073】
図13(a)、(b)は、例えばPBSアレイ6を偏光分離方向B1に移動させた場合の偏光状態の変化を説明するための図であり、図中、符号7は1/2波長板アレイ、21は液晶ライトバルブ、50は液晶ライトバルブ21の入射側偏光子(偏光選択手段)である。通常の状態(調光をかけない状態)では、図13(a)に示すように、不定偏光光束の大部分がPBSアレイ6の偏光分離膜51に入射し、ミラー52にはほとんど光束が入射しない設定となっている。偏光分離膜51に入射した不定偏光光束は、偏光方向が異なる2種類の偏光光束に分離され、例えば、図13(a)においては偏光方向が紙面に平行な偏光(以下の説明ではこの光をP偏光とする)は偏光分離膜51をそのまま透過してPBSアレイ6からP偏光として射出される。一方、偏光方向が紙面に垂直な偏光(以下の説明ではこの光をS偏光とする)は偏光分離膜51で反射し、ミラー52で再度反射した後、1/2波長板アレイ7で偏光方向を90°回転してP偏光に変換されて、PBSアレイ6から射出される。すなわち、図13に示したPBSアレイ6の構成に依れば、不定偏光光束の大部分が最初に偏光分離膜51に入射することによって、PBSアレイ6から射出される光束の大部分はP偏光光束となる。液晶ライトバルブ21の入射側偏光子50は紙面に平行な方向が透過軸の方向(図13において矢印Pで示す)となるように配置されているので、PBSアレイ6から射出されたP偏光はこの偏光子50を透過することができ、液晶ライトバルブ21の照明に寄与することができる。
【0074】
次に、調光をかける場合には、例えば、偏光分離膜51とミラー52のピッチ分だけPBSアレイ6を偏光分離方向B1に移動させる。すると、図13(b)に示すように、不定偏光状態の光束がPBSアレイ6のミラー52に最初に入射することになる。すると、光は不定偏光状態のままミラー52で反射され、図13(b)における紙面の下側から偏光分離膜51に入射するが、この偏光分離膜51はP偏光を透過させ、S偏光を反射させるものであるから、偏光分離膜51で反射されたS偏光はPBSアレイ6からS偏光として射出される。一方、偏光分離膜51を透過したP偏光は、偏光分離膜51の上側のミラー52で再度反射された後、1/2波長板アレイ7で偏光方向を90°回転してS偏光に変換され、PBSアレイ6からS偏光として射出される。すなわち、不定偏光光束の大部分が最初にミラー52に入射することによって、PBSアレイ6から射出される光束の大部分はS偏光光束となる。ところが、液晶ライトバルブ21の入射側偏光子50は紙面に平行な方向が透過軸方向となるように配置されているので、PBSアレイ6から射出されたS偏光は入射側偏光子50を透過することができず、液晶ライトバルブ21の照明には寄与しない。なお、ここで言う調光とは、液晶ライトバルブに入射する特定の偏光光束の光束量をPBSアレイ6の移動によって制御することを意味している。
【0075】
以上、偏光分離膜51とミラー52のピッチ分だけPBSアレイ6を移動させた場合の偏光状態の変化について説明した。この場合は理論上は100%透過と0%透過の場合となるが、PBSアレイ6の移動量を適宜調節することにより液晶ライトバルブ21の入射側偏光子50における光透過量を0〜100%の間で任意に設定することができる。このようにして、第3の実施の形態の照明装置においては、調光操作、すなわちPBSアレイ6の移動を行うことによって照明装置から射出される照明光束の偏光状態を変化させられるため、入射側偏光子50を介して、結果的に液晶ライトバルブに到達する光量を外部からの情報に基づいて調節することができる。
【0076】
また、一般的に、PBSアレイ6は部分光束によって形成される光源像が、略最小の大きさになる位置に配置されるため、PBSアレイ6を照明光軸Lと略平行な方向に移動させる構成の場合には、PBSアレイ6の移動によって、偏光分離膜51に対応する入射端面51aと光源像(部分光束の断面寸法)との相対的な大きさの関係が変化する。したがって、調光をかけない状態では入射光束(不定偏光光束)の大部分が直接偏光分離膜51に入射するのに対して、調光をかけた状態では入射光束の一部が直接ミラー52に入射することとなり、上述したメカニズムによって、照明装置から射出される照明光束の偏光状態を変化させ、結果的に液晶ライトバルブに到達する光量を外部からの情報に基づいて調節することができる。
【0077】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば遮光板の開口部の形状や数、配置等に関しては上記実施の形態に限ることなく、適宜変更が可能である。また、映像情報に応じてリアルタイム的に調光を行う様態以外にも、視聴者の好みや明るさなどの視聴環境に応じて非リアルタイム的に調光を行う様態に対しても、本発明の構成を適用することができる。さらに、上記実施の形態では光変調手段として液晶ライトバルブを用いた液晶プロジェクタの例を挙げたが、その他の電気光学素子(例えばDMD)を光変調手段として用いたプロジェクタに対しても本発明を適用することが可能である。
【0078】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の照明装置によれば、光源の光出力強度が一定のままでも被照明領域において映像に応じた明るさの光が得られ、プロジェクタにおける投写画像のダイナミックレンジの拡張に寄与することができる。そして、この照明装置の使用により、映像表現力や使用環境への順応性の面で優れた効果を持つプロジェクタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態の液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。
【図2】 同、液晶プロジェクタの駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図3】 同、液晶プロジェクタにおいて、(a)映像信号から明るさ制御信号を決定する第1の方法を説明するための図、(b)映像信号の伸張処理の方法を説明するための図である。
【図4】 同、第2の方法を説明するための図である。
【図5】 同、第3の方法を説明するための図である。
【図6】 本発明の第1の実施形態の照明装置の概略構成を示す水平断面図である。
【図7】 ロッドレンズを用いた場合の照明装置の概略構成を示す水平断面図である。
【図8】 同、照明装置の遮光板の構成を示す図であって、(a)水平断面図、(b)正面図である。
【図9】 同、遮光板の移動方向の一例を示す図である。
【図10】 同、遮光板の移動方向の他の例を示す図である。
【図11】 同、遮光板の移動方向のさらに他の例を示す図である。
【図12】 本発明の第2の実施形態の照明装置の概略構成を示す水平断面図である。
【図13】 本発明の第2の実施形態の照明装置におけるPBSアレイの作用を説明するための図である。
【図14】 均一照明手段によって形成される光源像の様子を示す図である。
【図15】 他の遮光板の一例を示す図である。
【符号の説明】
1,1B,45 照明装置
2 光源
3 第1のフライアイレンズ(均一照明手段)
4 第2のフライアイレンズ(均一照明手段)
5,44 遮光板(調光手段)
5a,44a 開口部(光透過部)
6 PBSアレイ(偏光変換手段)
12 ロッドレンズ(均一照明手段)
21 リレー系
22,23,24 液晶ライトバルブ(光変調手段)
26 投射レンズ(投射手段)
30 液晶プロジェクタ(プロジェクタ)
32 DSP(1)(制御信号決定手段)
33 DSP(2)(調光制御手段)
35 調光素子
36 DSP(3)(映像信号伸張手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an illuminating device, a projector, and a driving method thereof, and more particularly to a projector that is excellent in image expression power and that can obtain an image with brightness suitable for a use environment and a user's preference, and an illuminating device used therefor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the development of information devices has been remarkable, and the demand for high-resolution, low power consumption and thin display devices has been increasing, and research and development have been promoted. Among them, the liquid crystal display device is expected as a display device that can electrically control the alignment of liquid crystal molecules to change the optical characteristics and can meet the above-mentioned needs. As one form of such a liquid crystal display device, a projector (liquid crystal projector) that enlarges and projects an image emitted from an image source including an optical system using a liquid crystal light valve onto a screen through a projection lens is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A liquid crystal projector uses a liquid crystal light valve as light modulation means. In addition to the liquid crystal light valve, the projector uses a digital mirror device (hereinafter abbreviated as DMD) as light modulation means. Has also been put to practical use. However, this type of conventional projector has the following problems.
[0004]
(1) A sufficient contrast cannot be obtained due to light leakage and stray light generated by various optical elements constituting the optical system. Therefore, the gradation range (dynamic range) that can be displayed is narrow, and in comparison with an existing television receiver using a cathode ray tube, the image quality and power are inferior.
[0005]
(2) Even if an attempt is made to improve the quality of video by various video signal processing, the dynamic range is fixed, so that a sufficient effect cannot be exhibited.
[0006]
As a solution to such a problem of the projector, that is, a method of extending the dynamic range, it is conceivable to change the amount of light incident on the light modulation means (light valve) according to the video signal. The simplest way to achieve this is to change the light output intensity of the lamp. A method for controlling the output light of a metal halide lamp in a projector is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-179886.
[0007]
However, high-pressure mercury lamps are currently mainstream as lamps used in projectors, and it is extremely difficult to control light output intensity with high-pressure mercury lamps. Therefore, there is a need for a technique that can change the amount of light incident on the light modulation means in accordance with the video signal without changing the light output intensity itself of the lamp.
[0008]
Furthermore, in addition to the above problems, the brightness of the light source is fixed in the current projector, so that the screen becomes too bright in a dark viewing environment, for example, or the projection screen or zooming of the projection lens causes a projection screen. When the size is changed, there is a problem that the brightness of the screen changes accordingly. This type of problem is a problem common to projectors, but is particularly noticeable when a liquid crystal element with insufficient contrast is used as the light modulation means.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can change the amount of light incident on the light modulation means without changing the light output intensity of the lamp. It is an object of the present invention to provide a projector capable of exhibiting an excellent effect in terms of adaptability and an illumination device used therefor.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first illumination device of the present invention is an illumination device used for illuminating a light modulation means of a projector, wherein a light source and light incident from the light source are divided into a plurality of partial light beams. A uniform illuminating means for substantially uniforming the illuminance distribution of the illumination light in the illuminated area through the process of dividing the light into a plurality of light beams, and a light transmissive portion that can substantially transmit a plurality of partial light beams, and is arranged to be movable or rotatable. And a light unit, and the amount of light passing through the light control unit can be adjusted by moving or rotating the light control unit based on information from the outside.
[0011]
As a means for adjusting the amount of light incident on the illuminated area according to the image without changing the light output intensity of the light source, the present inventors have provided information from the outside to the conventional lighting device. Based on the above, it has been found that a dimming means capable of changing the light transmission amount by moving or rotating itself may be added. The above-mentioned “information from the outside” includes, for example, information based on the video signal supplied to the light modulation means, information based on the projection magnification, information based on the brightness condition in the usage environment, Information based on preferences can be exemplified.
[0012]
That is, according to the illuminating device of the present invention, the light control unit having a light transmission part that can substantially transmit a plurality of partial light beams is provided, and the light control unit moves or rotates based on information from the outside. Therefore, when used in a projector, for example, when the information from the outside is information based on a video signal, if the video scene at that time is a bright scene, the amount of transmitted light in the dimming means will increase, so that in a dark scene If there is, the amount of light beam transmitted through the light control means can be adjusted so that the amount of transmitted light is reduced, and the amount of illumination light beam reaching the illuminated area (for example, light modulation means such as a liquid crystal light valve) can be adjusted. If the video information is processed and displayed on the light modulation means according to the dimming amount of the illumination light beam incident on the light modulation means, it contributes to the expansion of the dynamic range of the projector even if the light output intensity of the light source remains constant. be able to. Similarly, it is possible to obtain light having a brightness according to the projection magnification ratio, the brightness condition in the use environment, or the user's preference.
[0013]
Specifically, a polarization conversion unit that performs polarization conversion by causing a plurality of partial light beams to enter can further be provided, and the light amount incident on the polarization conversion unit can be adjusted by the light control unit.
[0014]
As a specific configuration of the light control means, for example, it can be configured by a light shielding plate having a plurality of openings.
According to this configuration, it is possible to easily manufacture the light control means having the above-described action.
[0015]
Moreover, this light-shielding plate may be provided with the light-shielding part which has light reflectivity.
According to this configuration, the unnecessary illumination light beam reflected by the light shielding plate returns to the light source, is reflected by the reflector, becomes a usable illumination light beam again, and is emitted from the light source. Can do.
[0016]
The shape of each opening can be, for example, a shape corresponding to the outer shape of each partial light beam, or a shape including the outer shape of a plurality of partial light beams arranged in one direction. At this time, a plurality of partial light beams can be arranged in a matrix as viewed from the illumination optical axis side, or can be arranged radially about the illumination optical axis, depending on the design of the uniform illumination means.
[0017]
In particular, when a plurality of partial light beams are arranged in a matrix, each opening can be shaped to extend in the column direction or the row direction of the plurality of partial light beams. Further, when the plurality of partial light beams are arranged radially with the illumination optical axis as the center, each opening can be shaped to extend in the radiation direction of the plurality of partial light beams.
[0018]
As a method of moving the light control means, (1) move in a direction substantially parallel to the illumination optical axis, (2) rotate about the illumination optical axis, and (3) a direction substantially orthogonal to the illumination optical axis. There are three possible ways to move to: Of course, when rotating the light control means, the rotation axis can be set at a place other than the illumination optical axis. In this case, the angular distribution of the illumination light flux changes asymmetrically according to the rotation. However, when the display characteristics of the light modulation means have the incident angle dependency of the illumination light, the incident angle dependency and this asymmetric change If the combination is optimized, display characteristics may be improved. There are preferable combinations of how to adjust the light control means depending on the shape of the opening.
[0019]
For example, when the opening has a shape corresponding to the outer shape of each partial light beam, all of the above (1), (2), and (3) are possible.
[0020]
All of the above (1), (2), and (3) are possible even when the partial light beams are arranged in a matrix and the opening has a shape extending in the column direction or the row direction of the plurality of partial light beams. It is. In particular, in the case of the rotation of (2), the partial light beam (by the light source image) passing through the peripheral part away from the illumination optical axis when rotated by a certain angle is ahead of the partial light beam (by the light source image) passing through the center part. Can be set to be shielded from light. In light modulation means such as liquid crystal light valves, the display characteristics often depend on the incident angle with respect to the illumination light, and the partial light flux that passes through the peripheral part away from the illumination optical axis makes a large angle with respect to the light modulation means. Since the incident light is incident, it causes a reduction in contrast in the projector. Therefore, this configuration is preferable in that the contrast can be easily improved. In the case of moving in the direction substantially orthogonal to the illumination optical axis (3), it is preferable to move in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the opening so that light can be reliably shielded even with a small movement distance.
[0021]
Next, a second illumination device of the present invention includes a light source, a uniform illumination unit having a rod-like or tubular light guide that substantially uniformizes the illuminance distribution of light incident from the light source in the illuminated region, and a light guide. A direction corresponding to the outer shape of the light beam incident on the body and having a light transmission part that can substantially transmit the light beam, and a direction substantially parallel to the illumination optical axis or the illumination optical axis between the light source and the uniform illumination means And a dimming means installed so as to be movable in a direction substantially perpendicular to the light source, and moving the dimming means in a direction substantially parallel to the illumination optical axis or in a direction substantially perpendicular to the illumination optical axis based on information from the outside. Alternatively, the amount of light passing through the light control means can be adjusted by rotating the light control means around a rotation axis set in a direction substantially orthogonal to the illumination optical axis.
[0022]
In the first illumination device of the present invention, the plurality of partial light beams formed by the uniform illumination means are dimmed by the dimming means, whereas the second illumination device of the present invention is a rod-like or tubular shape. In a uniform illumination system using a so-called rod lens, a dimming means having a light transmitting portion having a shape corresponding to the outer shape of a light beam incident on the rod lens is substantially parallel to the illumination optical axis. It was set as the structure which moves to a proper direction. Also in this configuration, since the light control means has a light transmission portion having a shape corresponding to the outer shape of the incident light beam, the light control means can be transmitted by moving the light control means in a direction substantially parallel to the illumination optical axis. The amount of light can be adjusted, and similarly to the first illuminating device of the present invention, light with brightness according to information from the outside can be obtained in the illuminated region even if the light output intensity of the light source remains constant.
[0023]
In this case, a specific configuration of the light control means is, for example, a light shielding plate having an opening, and this light shielding plate can be configured to include a light shielding portion having light reflectivity.
According to this configuration, the unnecessary illumination light beam reflected by the light shielding plate returns to the light source, is reflected by the reflector, becomes a usable illumination light beam again, and is emitted from the light source. Can do.
[0024]
Next, the third illumination device of the present invention is installed movably to perform a light source, a light beam split to split light incident from the light source into a plurality of partial light beams, and a polarization conversion by making the plurality of partial light beams incident. The polarization conversion means and the polarization selection means arranged on the incident side of the illuminated area, and the polarization state of the light emitted from the polarization conversion means is changed by moving the polarization conversion means based on information from the outside. It can be controlled.
[0025]
The inventors of the present invention not only provide the light control means as in the configuration of the first and second illumination devices of the present invention described above to adjust the amount of light transmitted from the light source, but also the illumination device provided with the polarization conversion means. A projector using a liquid crystal light valve provided with a polarization selection means (for example, a polarizer) as a light modulation means by moving the polarization conversion means according to information from the outside and changing the polarization state of the light emitted from the polarization conversion means. As a result, it has been thought that the amount of light reaching the liquid crystal cell can be adjusted.
[0026]
For example, when the polarization conversion means is composed of a polarization beam splitter array, and the polarization beam splitter array is set to emit light in a P-polarized state, for example, the polarization beam splitter array is moved in the polarization separation direction. In addition, a part or all of the polarized light can be emitted in the state of S-polarized light. That is, by moving the polarization beam splitter array in the polarization separation direction, light having a polarization direction rotated by 90 ° with respect to the desired polarization direction can be obtained. If the transmission axis direction is set so that the polarizer provided in the light modulation means transmits the P-polarized light, this light will be emitted when the polarization beam splitter array moves and emits the S-polarized light. The polarizer cannot be transmitted and does not reach the liquid crystal light valve. In this way, also in the third lighting device of the present invention, the amount of illumination light in the illuminated area (light modulation means) can be adjusted based on external information.
[0027]
The projector according to the present invention is a projector having illumination means, light modulation means for modulating light emitted from the illumination means, and projection means for projecting light modulated by the light modulation means. As described above, the illumination device of the present invention is provided.
[0028]
According to this configuration, since the illumination device that can obtain light of a desired brightness in the illuminated area even when the light output intensity of the light source remains constant, the dynamic range of the display image in the projector can be expanded. In addition, it is possible to realize a projector that is excellent in image expression and adaptability to the usage environment.
[0029]
The projector driving means of the present invention includes a control signal determining means for determining a control signal for controlling the dimming means based on a video signal per frame constituting an image, and a dimming means based on the control signal. It is desirable to include dimming control means for controlling movement or rotation and video signal expansion means for expanding the video signal based on the control signal.
[0030]
According to this configuration, first, the control signal determining means determines the control signal for controlling the dimming means based on the video signal per frame constituting the video, and the dimming control means determines the control signal based on the control signal. By controlling the degree of movement or rotation of the light control means, light whose brightness changes according to the video is supplied to the light modulation means, while the video signal expansion means expands the video signal based on the control signal. With this operation, the dynamic range of the display image in the projector can be expanded, and a projector excellent in video expression power and adaptability to the usage environment can be realized.
[0031]
The projector driving method according to the present invention is the projector driving method according to the present invention described above, wherein a control signal for controlling the light control means is determined based on a video signal per frame constituting the video, and is used as the control signal. Based on this, the amount of light illuminating the light modulating means is adjusted by controlling the movement or rotation of the light adjusting means, and the video signal is expanded based on the control signal, and the expanded video signal is supplied to the light modulating means. In this way, the video is generated.
[0032]
According to this configuration, the dynamic range of the display image in the projector can be expanded, and an image with high image expression can be obtained.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[projector]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a liquid crystal projector which is an example of a projector provided with the illumination device of the present invention will be described with reference to FIGS.
The liquid crystal projector 30 of the present embodiment is a three-plate color liquid crystal projector provided with a transmissive liquid crystal light valve for each of different colors of R (red), G (green), and B (blue). FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the liquid crystal projector 30. In the figure, reference numeral 1 denotes an illumination device, 2 denotes a light source, 3 and 4 denote first and second fly-eye lenses, and 5 denotes a light shielding plate (light control). Means), 6 is a polarization beam splitter array (polarization conversion means; hereinafter abbreviated as PBS array), 7 is a half-wave plate array, 13, 14 are dichroic mirrors, 15, 16, 17 are reflection mirrors, 22, Reference numerals 23 and 24 denote liquid crystal light valves (light modulation means), 25 denotes a cross dichroic prism, and 26 denotes a projection lens (projection means).
[0034]
The illuminating device 1 in the present embodiment is a first fly-eye lens from the light source 2 side as uniform illumination means for uniformizing the illuminance distribution of the light source light in the liquid crystal light valves 22, 23, 24 that are the illuminated areas. 3, a second fly-eye lens 4 and a superimposing lens 8 are provided. In addition, as a polarization conversion means for converting the indefinitely polarized light beam emitted from the light source 2 into a polarized light beam having a substantially uniform polarization direction, a PBS array 6 and a half-wave plate array are provided on the emission side. The detailed structure of the PBS array 6 is disclosed in, for example, JP-A-8-304739. The configuration of the lighting device will be described in detail later.
[0035]
Below, the structure of the latter part of the illuminating device 1 is demonstrated with the effect | action of each component.
The dichroic mirror 13 for reflecting blue light and green light transmits the red light LR of the light flux from the light source 2 and reflects the blue light LB and the green light LG. The red light LR that has passed through the dichroic mirror 13 is reflected by the reflection mirror 17 and enters the liquid crystal light valve 22 for red light through the collimating lens 9. On the other hand, of the color light reflected by the dichroic mirror 13, the green light LG is reflected by the dichroic mirror 14 for reflecting green light and enters the liquid crystal light valve 23 for green light through the collimating lens 9. On the other hand, the blue light LB also passes through the dichroic mirror 14 and enters the liquid crystal light valve 24 for blue light through the relay system 21 including the condenser lens 18, the reflection mirror 15, the relay lens 19, the reflection mirror 16, and the parallelizing lens 9. To do.
[0036]
Each of the liquid crystal light valves 22, 23, 24 performs light modulation based on external video information (not shown), and includes the video information in each color light. The three color lights modulated by the liquid crystal light valves 22, 23, and 24 are incident on the cross dichroic prism 25. In this prism, four right-angle prisms are bonded, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a cross shape on the inner surface. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light representing a color image. The synthesized light is projected on a screen 27 by a projection lens 26 which is a projection optical system, and an enlarged image is displayed.
[0037]
Next, a method for driving the liquid crystal projector 30 according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the drive circuit of the liquid crystal projector 30 of the present embodiment. In the case of a conventional liquid crystal projector without a dimming function, the input video signal is supplied to the liquid crystal panel driver as it is after undergoing appropriate correction processing, but has a dimming function and is based on the video signal. In the case of this embodiment to be controlled, circuits such as DSP (1) to DSP (3) which are digital signal processing blocks as described below are required as a basic configuration.
[0038]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a video signal input as an analog signal passes through an AD converter 31 and is abbreviated as a first digital signal processing circuit 32 (hereinafter abbreviated as DSP (1)). ). In the DSP (1) 32, the brightness control signal is determined from the video signal. Next, when the brightness control signal is input to the second digital signal processing circuit 33 (hereinafter referred to as DSP (2), dimming control means), the DSP (2) 33 is based on the brightness control signal. Then, the dimming element driver 34 is controlled, and finally, the dimming element driver 34 actually drives the dimming element 35 (the light shielding plate 5 in the present embodiment).
[0039]
On the other hand, the brightness control signal determined by the DSP (1) 32 is input together with the video signal to a third digital signal processing circuit 36 (hereinafter referred to as DSP (3), video signal expansion means). The DSP (3) 36 expands the video signal to an appropriate gradation range based on the brightness control signal. The video signal expanded by the DSP (3) 36 is converted again to an analog signal by the DA converter 37 and then input to the panel driver 38. The liquid crystal light valve 22 for red light (see FIG. 1 R panel), green light liquid crystal light valve 23 (same as G panel), and blue light liquid crystal light valve 24 (same as B panel).
[0040]
Here, regarding the control method of the illuminating device 1, [1] display video adaptive control, [2] control by projection magnification, [3] control from the outside, and the like can be considered. Each method will be described below.
[1] Display image adaptive control
First, consider a case where display image adaptive control, that is, brightness control adapted to a display image in which the light amount increases in a bright video scene and the light amount decreases in a dark scene. In this case, as described above, the brightness control signal based on the video signal is determined by the DSP (1) 32. For example, the following three methods are conceivable.
[0041]
(A) A method in which the brightness control signal is the number of gradations having the maximum brightness among the pixel data included in the frame of interest.
For example, assume a video signal with 0 to 255 gradations represented by 8 bits. When attention is paid to an arbitrary frame constituting a continuous video, it is assumed that an appearance number distribution (histogram) for each number of gradations of pixel data included in the frame is as shown in FIG. In this case, the video signal having the number of gradations (190) on the brightest side of the histogram is used as the brightness control signal. This method is a method that can express the brightness most faithfully to the input video signal.
[0042]
(B) In an appearance number distribution (histogram) of the number of gradations of pixel data included in the frame of interest, a floor having a certain ratio (for example, 10%) based on the maximum brightness. A method in which the key is used as a brightness control signal.
For example, assuming that the appearance number distribution of the video signal is as shown in FIG. 4 and the number of gradations is 230 when the area of the histogram is excluded from the number of gradations showing the maximum brightness, the present method is 230. Then, a video signal having 230 gradations is used as a brightness control signal. As shown in the histogram of FIG. 4, when there is a sudden peak in the vicinity of the number of gradations 255, the video signal of the number of gradations 255 becomes a brightness control signal when the method (a) is adopted. . However, this sudden peak portion does not make much sense as information on the entire screen. On the other hand, the present method in which the video signal having the number of gradations of 230 is used as the brightness control signal can be said to be a method of determining by a region having meaning as information in the entire screen. In addition, you may change said ratio in about 2 to 50% of range.
[0043]
(C) A method in which the screen is divided into a plurality of blocks, an average value of the number of gradations of pixels included in each block is obtained, and a maximum one of the average values is used as a brightness control signal.
For example, as shown in FIG. 5, the screen is divided into m × n blocks, and the average value of the brightness (number of gradations) for each block A11,..., Amn is calculated. The brightness control signal. The number of screen divisions is preferably about 6 to 200. In this method, the brightness can be controlled without deteriorating the atmosphere of the entire screen.
Regarding the methods (a) to (c), in addition to determining the brightness control signal for the entire display region, the method may be applied only to a specific portion such as a central portion of the display region. it can. In this case, it is possible to perform a control method in which the brightness is determined from the portion that is viewed by the viewer.
[0044]
Next, the DSP (2) 33 controls the dimming element driver 34 based on the brightness control signal determined by the above method. For example, the following three methods are conceivable.
[0045]
(A) A method of controlling in real time according to the output brightness control signal.
In this case, since the brightness control signal output from the DSP (1) 32 may be supplied to the dimming element driver 34 as it is, signal processing in the DSP (2) 33 becomes unnecessary. This method is ideal because it perfectly follows the brightness of the video, but depending on the content of the video, the brightness of the screen may change in a short cycle, which may cause problems such as feeling stress during viewing. There is.
[0046]
(B) A method in which an LPF (low pass filter) is applied to the output brightness control signal and control is performed using the output.
For example, the change of the brightness control signal of 1 to 30 seconds or less is cut by the LPF, and the output is controlled by the output. According to this method, since the minute change in time is cut, it is possible to avoid the change in brightness in the short cycle as described above.
[0047]
(C) A method for detecting a switching edge of a brightness control signal.
The dimming element 35 is controlled only when the brightness control signal changes by a predetermined magnitude or more (for example, 60 gradations or more). According to this method, it is possible to perform control according to scene switching or the like.
[0048]
In this way, for example, when a video signal having the number of gradations of 190 is determined as the brightness control signal, assuming that the light amount of the maximum brightness (the number of gradations of 255) is 100%, the light amount of 190/255 = 75% is obtained. The light control element 35 is driven so as to be obtained. In the case of the present embodiment, since the light control element 35 is specifically the light shielding plate 5, the light shielding plate 5 is moved so that the transmittance is 75% (the light shielding rate is 25%). Similarly, when the video signal having the number of gradations of 230 is a brightness control signal, the light control element 35 is driven so as to obtain a light amount of 230/255 = 90%.
[0049]
On the other hand, the DSP (3) 36 expands the video signal to an appropriate gradation range based on the brightness control signal and the video signal determined by the DSP (1) 32. For example, when expanding to the maximum displayable gradation range, in the above example, the maximum number of gradations that can be displayed is 255. Therefore, in the example of FIG. In this case, the video signal having the gradation number 0 to 190 is expanded to the gradation number 0 to 255 as shown in FIG. By controlling the amount of illumination light and expanding the video signal, smooth gradation expression can be realized while extending the dynamic range of the video.
[0050]
[2] Control by projection magnification
Control is performed in accordance with zooming of the projection lens 26. Usually, since the amount of light per unit area in the liquid crystal light valve (illuminated region) is constant, the screen becomes darker as the enlargement ratio increases. Therefore, in order to correct this, the dimming element 35 can be controlled so that the light quantity increases when the enlargement ratio is increased, and the light quantity decreases when the enlargement ratio is reduced.
[0051]
[3] External control
The user can control the light control element 35 according to his / her preference. For example, the light control element 35 is controlled so that the light amount is small in a dark viewing environment and the light amount is large in a bright viewing environment. In this case, the user may use a controller or the like, or may directly adjust the dimming element, or may be adjusted automatically by providing a brightness sensor or the like. However, when these [2] and [3] are controlled, a circuit configuration other than that shown in FIG. 2 is required.
[0052]
[Lighting device-1]
Next, the illuminating device of the 1st Embodiment of this invention is demonstrated using FIGS. 6-11 and FIGS. 14-15.
In the present embodiment, an example of an illumination device in which a light shielding plate is inserted between a fly-eye lens constituting a uniform illumination unit and a PBS array is shown. FIG. 6 is a horizontal cross-sectional view showing a schematic configuration of the illumination device of the present embodiment, FIG. 8 is a (a) horizontal cross-sectional view showing a portion of the light shielding plate, and (b) a front view.
[0053]
As shown in FIG. 6, the illumination device 1 of the present embodiment includes a light source 2, two fly-eye lenses 3 and 4, a light shielding plate 5, a PBS array 6, a half-wave plate array 7, a superimposing lens 8, and a parallel lens. The lens 9 is provided. The light source 2 includes a lamp 10 such as a high-pressure mercury lamp and a reflector 11 that reflects light from the lamp 10. A first fly eye lens 3 and a second fly eye lens 4 are sequentially installed from the side close to the light source 2. Each of the fly-eye lenses 3 and 4 has a plurality of lenses arranged as uniform illumination means for uniformizing the illuminance distribution of the light emitted from the light source 2 in the liquid crystal light valve that is the illuminated area. Function.
[0054]
In the case of the present embodiment, as a dimming means for adjusting the amount of light emitted from the light source 2, as shown in FIGS. 8A and 8B, a plurality of rectangular openings 5a (light transmitting portions) ) Is disposed between the second fly-eye lens 4 and the PBS array 6 in a movable state. A half-wave plate array 7 is installed on the exit side of the PBS array 6, and a superimposing lens 8 and a collimating lens 9 are sequentially installed in the subsequent stage.
[0055]
The light beam emitted from the light source 2 is divided into a plurality of partial light beams and condensed by a fly-eye lens 3 (light beam splitting unit) constituting the uniform illumination unit. For example, as shown in FIG. 100 (partial light flux) is formed in a substantially matrix shape and discretely. Accordingly, the cross-sectional dimension of the partial light beam is substantially minimum in the vicinity of the position where the light source image is formed. On the other hand, in the case of the present embodiment, each opening 5a of the light shielding plate 5 has a plurality of light source images arranged in the column direction (y direction in FIGS. 10 and 11) as shown in FIGS. 100 is formed so as to be substantially transparent. Here, the reason why the elongated openings 5a in the y direction are arranged in the x direction is that polarization separation in the PBS array 6 (as shown in FIG. 6, two polarized light beams are generated from one indefinitely polarized light beam, and x This is because it corresponds to the direction of emission from the PBS array in a state of being separated in the direction. The width of the opening 5a in the x direction is desirably set equal to or larger than the arrangement interval between the polarization separation film 51 and the reflection film 52 on the incident end face of the PBS array 6. With such a setting, light incident on the PBS array 6 is not unnecessarily shielded. Of course, it is also possible to use a light-shielding plate in which openings 5a that are elongated in the x direction are arranged in the y direction. However, in that case, it is desirable to determine the width of the opening in consideration of the arrangement interval of the light source images in the y direction.
[0056]
Here, the outer shape of the light shielding plate 5 may be any shape. The light shielding plate 5 may have a transparent portion in an optically opaque substrate in addition to a physical opening in an opaque substrate. Furthermore, all or at least a part of the opaque part of the light shielding plate 5 may have light reflectivity. Since the unnecessary illumination light beam reflected by the light shielding plate 5 returns to the light source 2 through the first fly-eye lens 3 and is reflected by the reflector 11, it is emitted from the light source 2 as a usable illumination light beam again. There is an advantage that the utilization efficiency of the luminous flux can be improved. In particular, when a parabolic reflector is used, the light beam reflected by the light-shielding plate 5 through the peripheral part away from the illumination optical axis L passes through the side closer to the illumination optical axis when it is emitted from the light source 2 again. It becomes a luminous flux. Since the luminous flux passing through the side close to the illumination optical axis has a small illumination angle when illuminating the illuminated area (liquid crystal light valve), such an illumination angle is used when the display characteristics are dependent on the incident angle with respect to the illumination light. However, there is a possibility that the contrast of the display image can be improved by increasing the ratio of the small illumination light beam. For example, assuming that the display image is a video image, as a general tendency, the video image has a lot of dark images. Therefore, if importance is attached to the contrast of the display image, it is preferable to always reduce the amount of illumination light. Here, considering the combined use of a light source that does not have real-time characteristics but can be dimmed, the power of the light source can be reduced as the illumination efficiency is improved by the reuse of the illumination luminous flux, so that the power consumption can be reduced. Long life of the device including the light source can be expected. Further, if the light shielding plate has light reflectivity, there is an advantage that the heat shielding can be prevented and the heat resistance can be improved.
[0057]
The shape of the opening 5a provided in the light shielding plate 5 is not limited to the above-described elongated rectangular shape. For example, a shape matching the shape of each light source image 100 shown in FIG. 14 (the outer shape of the partial light beam) may be used (see FIG. 15). Alternatively, depending on the design of the fly-eye lenses 3 and 4 of the uniform illumination means, a plurality of light source images 100 can be arranged radially around the illumination optical axis L. In this case, each opening 5a has a plurality of light source images. It is good also as a shape extended in 100 radial directions.
[0058]
The light shielding plate 5 can be moved by (1) moving in a direction substantially parallel to the illumination optical axis L, (2) rotating about the illumination optical axis L, and (3) approximately the illumination optical axis L. Three ways of moving in the orthogonal direction are conceivable. There is a preferable combination of how to move the light shielding plate 5 depending on the shape of the opening 5a.
[0059]
As shown in FIGS. 10 and 11, the opening 5 a extends in the column direction of the plurality of light source images 100 corresponding to the arrangement of the light source images 100 (the same applies to the row direction that is the y direction and the x direction). In the case where the shape is such that, as indicated by an arrow A1 in FIG. 9, it is possible to adopt a configuration of moving in the direction substantially parallel to the illumination optical axis L of (1) above. If the light-shielding plate 5 is moved to the light source 2 side, the external dimension of the partial light beam becomes relatively large with respect to the opening 5a, so that a part of the light traveling from the light source 2 toward the PBS array 6 is shielded. The amount of light beam incident on 6 decreases. On the contrary, if the light shielding plate 5 is moved to the PBS array 6 side, the external dimension of the partial light beam becomes relatively small with respect to the opening 5a, so that the light from the light source 2 toward the PBS array 6 can be blocked. The amount of luminous flux incident on the PBS array 6 is not reduced. In this case, the method of shielding the light source image is symmetrical with respect to the movement of the light shielding plate 5, so that the illuminance distribution in the illuminated area is difficult to change, and there is an advantage that unevenness in illuminance is less likely to occur when adjusting the illumination light intensity.
[0060]
Alternatively, as indicated by an arrow A4 in FIG. 11, a configuration in which the illumination optical axis L in (2) is rotated about the center can be employed. By rotating the light shielding plate 5, the degree of overlap between the light source image 100 (the partial light beam forming the light source image 100) and the opening 5 a changes, so that the light incident on the PBS array 6 is controlled by controlling the rotation angle of the light shielding plate 5. The amount of luminous flux can be controlled. By the way, the illumination light beam from the light source image 100 in the peripheral part away from the illumination optical axis L has a large illumination angle when illuminating the illuminated area (liquid crystal light valve), so that the display characteristics depend on the incident angle with respect to the illumination light. In the projector using the liquid crystal light valve having the property, the light is a factor that lowers the contrast of the projected image. In particular, in the case of the rotation of (2), when the light is rotated by a certain angle, it is from the illumination optical axis L. Since the remote peripheral light source image 100 is more likely to be shielded before the central light source image 100 near the illumination optical axis L, this configuration can improve the contrast of the projected image while adjusting the illumination light intensity. This is preferable.
[0061]
Further, as indicated by arrows A2 and A3 in FIG. 10, it is possible to adopt a configuration of moving in the direction substantially orthogonal to the illumination optical axis of (3). In this case as well, the amount of light incident on the PBS array 6 is controlled by controlling the degree of overlap between the light source image 100 (partial light beam forming the light source image 100) and the opening 5a of the light shielding plate 5 as in the case of (2) above. Can be controlled. In this case, if an optimal movement direction is selected, the illumination light intensity can be adjusted greatly with a slight movement amount of the light shielding plate 5 with respect to the above two movement modes. Therefore, it is preferable to move in the direction (in the direction of arrow A2) substantially orthogonal to the longitudinal direction of the opening so that a large amount of light shielding can be secured even with a small movement distance.
[0062]
On the other hand, when the light source images are arranged in a radial pattern and the openings 5a are formed in a radial pattern accordingly, the light shielding plate 5 is moved in a direction substantially parallel to the illumination optical axis of (1). It is most desirable to take the movement and rotation about the illumination optical axis (2). Furthermore, when the opening 5a has a shape that matches the shape of each light source image, all of the above (1), (2), and (3) are possible.
[0063]
As specific means for moving the light shielding plate 5, for example, a ball screw or the like is connected to the light shielding plate 5, and the light shielding plate 5 is moved by rotating the ball screw with a driving means such as a stepping motor. it can. Moreover, the light-shielding plate 5 can be rotated by providing a rotating shaft in the light-shielding plate 5 and rotating it with a driving means such as a stepping motor. For example, in the configuration shown in FIG. 11, if a rotation axis is set as the illumination optical axis L and the outer periphery of the circular light shielding plate is rotated by a stepping motor or the like via a gear, the moment during rotation is reduced. Since it can suppress, high-speed responsiveness is easily realizable. In any case, any configuration that can move or rotate the light-shielding plate 5 with high-speed response may be used.
[0064]
In the illumination device 1 of the present embodiment, a movable or rotatable light shielding plate 5 is provided between the second fly's eye lens 4 and the PBS array 6 constituting the uniform illumination means. Since it is configured to be driven at high speed based on the video signal, for example, the amount of light incident on the PBS array 6 increases when the video scene of the projector is bright, and decreases when the scene is dark. The amount of incident light is adjusted. As a result, when the video scene is dark, the maximum amount of light that can be transmitted through the liquid crystal light valve is reduced by reducing the amount of light flux to the liquid crystal light valve and increasing the transmittance of the liquid crystal light valve according to the amount of decrease. Since the amount of transmitted light can be finely controlled while maintaining substantially constant, it is possible to improve gradation expression in a liquid crystal light valve. Thus, even when the light source 2 composed of a high-pressure mercury lamp or the like whose light output intensity is difficult to control is used, illumination light having brightness according to the image can be obtained in the liquid crystal light valve. It is possible to effectively utilize the dynamic range in the key expression and contribute to the expansion of the dynamic range of the projected image in the projector.
[0065]
In the present embodiment, an example in which two fly-eye lenses are used as the uniform illumination unit is shown, but a rod lens (a rod-shaped or tubular light guide) can also be used. The rod lens has a function as a light beam splitting unit that splits an incident light beam into a plurality of partial light beams according to the incident angle and emits it. FIG. 7 shows an example of the configuration in that case. The illumination device 1B includes a light source 2, a rod lens 12, a condensing lens 40, a relay lens 41, a light shielding plate 5 (light control means), a PBS array 6, 1 / A two-wavelength plate array 7, a superimposing lens 42, a collimating lens 43, and the like are provided. Even when the rod lens 12 is used as the uniform illumination means, a plurality of light source images are formed. Therefore, as with the illumination device 1, the light shielding plate 5 is arranged in the vicinity of the position where the light source image is formed. Dimming can be performed. Of course, the light shielding plate 5 may have a transparent portion in an optically opaque substrate in addition to a physical opening in an opaque substrate.
[0066]
In each of the above-described embodiments, the configuration in which the light shielding plate 5 is disposed immediately before the PBS array 6 is shown. However, the light shielding plate 5 may be disposed immediately before the second fly-eye lens 4 or the relay lens 41. . In short, the arrangement location of the light shielding plate 5 is not limited as long as it is on the incident side of the PBS array 6. However, the arrangement of the light shielding plate 5 at a position where the size of the light source image 100, that is, the cross-sectional dimension of the partial light beam forming the light source image 100 is substantially minimized can increase the dimming range of the illumination light. A configuration arranged immediately before is suitable. In the present embodiment, an example in which the PBS array 6 is provided as the polarization conversion means has been described. However, a similar light shielding plate is also provided for an illumination device using a uniform illumination means that does not include the polarization conversion means. By doing so, the same effect as described above can be obtained. In that case, it is desirable to set the dimension of the opening 5a in accordance with the maximum dimension of the light source image to be formed. In short, in the case of an illuminating device having a process for forming a plurality of light source images, a light shielding plate that can be controlled by information from the outside is disposed in the vicinity of the position where the light source images are formed. Similar effects can be achieved.
[0067]
[Lighting device-2]
Next, a lighting apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The illuminating device of this embodiment has a configuration that is particularly effective when a rod lens is used as the uniform illumination means.
[0068]
In the illumination device 45 of the present embodiment, as shown in FIG. 12, a light shielding plate 44 is installed between the light source 2 and the rod lens 12 (a rod-shaped or tubular light guide). The light shielding plate 44 has an opening 44a (light transmission portion) having a shape corresponding to the outer shape of the light beam incident on the rod lens 12, and is in a direction along the illumination optical axis L (arrow A1 in FIG. 12). It can be moved to.
[0069]
That is, in the illumination device according to the first embodiment, the configuration is such that a plurality of light source images (partial light beams forming the light source image) formed by the uniform illumination means are shielded by the light shielding plate. The illumination device 45 is configured to shield one light beam incident on the rod lens 12 which is a stage before forming a plurality of partial light beams with a light shielding plate. If the light shielding plate 44 is moved to the light source 2 side, the outer dimension of the light flux becomes relatively large with respect to the opening 44a, so that light incident on the rod lens 12 from the light source 2 at a large angle is shielded. The amount of light incident on 12 decreases. On the contrary, if the light shielding plate 44 is moved to the rod lens 12 side, the outer dimension of the light beam becomes relatively small with respect to the opening 44a, so that light incident on the rod lens 12 from the light source 2 can be blocked. The amount of luminous flux incident on the rod lens 12 is not reduced. Also in this configuration, the amount of light transmitted through the light shielding plate 44 can be adjusted by moving the light shielding plate 44 in the direction along the illumination optical axis L in accordance with information from the outside, and the first illumination device of the present invention. Similarly to the above, even when the light output intensity from the light source 2 remains constant, it is possible to control the amount of illumination light flux incident on the illuminated area (liquid crystal light valve).
[0070]
The light shielding plate 44 may be configured to move not only in the direction along the illumination optical axis L but also in the direction perpendicular to the illumination optical axis L. Or it is good also as a structure which rotates the light-shielding plate 44 as shown by arrow A5 centering on the axis | shaft Ly (for example, y-axis) orthogonal to the illumination optical axis L through the approximate center of the opening part 44a. In the latter case, by rotating the light shielding plate 44, the substantial opening cross-sectional area of the opening 44a in the xy plane orthogonal to the illumination optical axis L is reduced, so that the amount of light passing through the light shielding plate 44 is reduced. Be made. In this case, if another light-shielding plate 44 is newly arranged along the illumination optical axis L, the rotation axes are set in directions orthogonal to each other (for example, the x-axis and the y-axis), and the rotation angles are synchronized to drive. It is excellent in that it is easy to maintain the illuminance distribution of the illumination light during dimming. In short, in any case, the amount of light transmitted through the light shielding plate 44 can be adjusted.
[0071]
[Lighting device-3]
Next, a lighting apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Whereas the illuminating devices of the first and second embodiments include the light shielding plate, the illuminating device of the present embodiment does not include the light shielding plate and does not perform light control by the action of the light shielding plate. This is different from the above embodiment in that there is no point. However, in the case of the present embodiment, it is essential to have polarization conversion means. FIG. 13 shows only the portion of the PBS array that is the polarization conversion means.
[0072]
The illumination device according to the present embodiment includes a light source, a light beam splitting means such as a rod lens or a fly-eye lens, and a PBS array 6 (polarization conversion means) on which a plurality of partial light beams obtained by the light beam splitting means are incident and converted in polarization. ). The PBS array 6 is installed so as to be movable in a direction substantially parallel to the illumination optical axis L or a direction substantially perpendicular to the illumination optical axis L, and the PBS array 6 is moved by moving the PBS array 6 based on information from the outside. It is the structure which can control the polarization state of the emitted light from. In particular, when the PBS array 6 is moved in a direction perpendicular to the illumination optical axis L, the PBS array 6 is moved in a direction along the polarization separation direction of the PBS array 6 (the direction of the arrow B1 in FIG. 13). .
[0073]
FIGS. 13A and 13B are diagrams for explaining changes in the polarization state when, for example, the PBS array 6 is moved in the polarization separation direction B1, in which 7 is a half-wave plate. An array 21 is a liquid crystal light valve, and 50 is an incident side polarizer (polarization selecting means) of the liquid crystal light valve 21. In a normal state (a state where light control is not performed), as shown in FIG. 13A, most of the unfixed polarized light beam is incident on the polarization separation film 51 of the PBS array 6, and almost the light beam is incident on the mirror 52. It is set to not. The indefinitely polarized light beam incident on the polarization separation film 51 is separated into two types of polarized light beams having different polarization directions. For example, in FIG. 13A, polarized light whose polarization direction is parallel to the paper surface (this light is referred to in the following description). P-polarized light) passes through the polarization separation film 51 as it is and is emitted from the PBS array 6 as P-polarized light. On the other hand, polarized light whose polarization direction is perpendicular to the paper surface (in the following description, this light is S-polarized light) is reflected by the polarization separation film 51, reflected again by the mirror 52, and then polarized by the half-wave plate array 7. Is rotated by 90 ° to be converted to P-polarized light and emitted from the PBS array 6. That is, according to the configuration of the PBS array 6 shown in FIG. 13, most of the indefinitely polarized light beam first enters the polarization splitting film 51, so that most of the light beam emitted from the PBS array 6 is P-polarized light. It becomes a luminous flux. Since the incident-side polarizer 50 of the liquid crystal light valve 21 is arranged so that the direction parallel to the paper surface is the direction of the transmission axis (indicated by an arrow P in FIG. 13), the P-polarized light emitted from the PBS array 6 is The light can be transmitted through the polarizer 50 and contribute to the illumination of the liquid crystal light valve 21.
[0074]
Next, when dimming, for example, the PBS array 6 is moved in the polarization separation direction B1 by the pitch of the polarization separation film 51 and the mirror 52. Then, as shown in FIG. 13 (b), the light beam in the indefinite polarization state first enters the mirror 52 of the PBS array 6. Then, the light is reflected by the mirror 52 in the indefinite polarization state, and enters the polarization separation film 51 from the lower side of the paper surface in FIG. 13B. This polarization separation film 51 transmits the P-polarized light and the S-polarized light. Since the light is reflected, the S-polarized light reflected by the polarization separation film 51 is emitted from the PBS array 6 as S-polarized light. On the other hand, the P-polarized light transmitted through the polarization separation film 51 is reflected again by the mirror 52 on the upper side of the polarization separation film 51, and is then converted into S-polarization by rotating the polarization direction by 90 ° by the half-wave plate array 7. , And is emitted from the PBS array 6 as S-polarized light. That is, most of the indefinitely polarized light beam first enters the mirror 52, so that most of the light beam emitted from the PBS array 6 becomes an S-polarized light beam. However, since the incident-side polarizer 50 of the liquid crystal light valve 21 is arranged such that the direction parallel to the paper surface is the transmission axis direction, the S-polarized light emitted from the PBS array 6 is transmitted through the incident-side polarizer 50. And cannot contribute to the illumination of the liquid crystal light valve 21. The dimming referred to here means that the amount of a specific polarized light beam incident on the liquid crystal light valve is controlled by moving the PBS array 6.
[0075]
The polarization state change when the PBS array 6 is moved by the pitch of the polarization separation film 51 and the mirror 52 has been described above. This case is theoretically 100% transmission and 0% transmission, but the light transmission amount in the incident side polarizer 50 of the liquid crystal light valve 21 is adjusted to 0 to 100% by appropriately adjusting the movement amount of the PBS array 6. Can be set arbitrarily. In this way, in the illumination device of the third embodiment, the polarization state of the illumination light beam emitted from the illumination device can be changed by performing the dimming operation, that is, the movement of the PBS array 6, so that the incident side The amount of light that eventually reaches the liquid crystal light valve via the polarizer 50 can be adjusted based on information from the outside.
[0076]
In general, the PBS array 6 is disposed at a position where the light source image formed by the partial luminous flux is substantially the minimum size, and therefore the PBS array 6 is moved in a direction substantially parallel to the illumination optical axis L. In the case of the configuration, the relative size relationship between the incident end face 51a corresponding to the polarization separation film 51 and the light source image (the cross-sectional dimension of the partial light beam) changes due to the movement of the PBS array 6. Therefore, most of the incident light beam (indefinitely polarized light beam) is directly incident on the polarization separation film 51 in a state where the light is not adjusted, whereas a part of the incident light beam is directly applied to the mirror 52 in the state where the light is adjusted. The incident light is incident, and the polarization state of the illumination light beam emitted from the illumination device is changed by the mechanism described above, and as a result, the amount of light reaching the liquid crystal light valve can be adjusted based on information from the outside.
[0077]
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the shape, number, arrangement, and the like of the opening of the light shielding plate can be appropriately changed without being limited to the above embodiment. Further, in addition to a mode in which dimming is performed in real time according to video information, the present invention is also applied to a mode in which dimming is performed in non-real time according to a viewing environment such as a viewer's preference and brightness. Configuration can be applied. Further, in the above-described embodiment, an example of a liquid crystal projector using a liquid crystal light valve as a light modulating unit has been described. However, the present invention is also applied to a projector using another electro-optical element (for example, DMD) as a light modulating unit. It is possible to apply.
[0078]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the illumination device of the present invention, light having brightness according to the image can be obtained in the illuminated area even when the light output intensity of the light source remains constant, and the dynamic image of the projected image in the projector can be obtained. It can contribute to the expansion of the range. By using this illumination device, it is possible to realize a projector having an excellent effect in terms of image expression power and adaptability to the usage environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a liquid crystal projector according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a drive circuit of the liquid crystal projector.
3A is a diagram for explaining a first method for determining a brightness control signal from a video signal in the liquid crystal projector, and FIG. 3B is a diagram for explaining a method for decompressing the video signal. It is.
FIG. 4 is a diagram for explaining the second method.
FIG. 5 is a diagram for explaining a third method.
FIG. 6 is a horizontal sectional view showing a schematic configuration of the illumination device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a horizontal sectional view showing a schematic configuration of an illuminating device when a rod lens is used.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the configuration of a light shielding plate of the illumination device, where FIG. 8A is a horizontal sectional view, and FIG.
FIG. 9 is a diagram showing an example of the moving direction of the light shielding plate.
FIG. 10 is a view showing another example of the moving direction of the light shielding plate.
FIG. 11 is a diagram showing still another example of the moving direction of the light shielding plate.
FIG. 12 is a horizontal sectional view showing a schematic configuration of a lighting apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram for explaining the action of the PBS array in the illumination apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a state of a light source image formed by uniform illumination means.
FIG. 15 is a diagram showing an example of another light shielding plate.
[Explanation of symbols]
1, 1B, 45 Lighting device
2 Light source
3 First fly-eye lens (uniform illumination means)
4 Second fly-eye lens (uniform illumination means)
5,44 Shading plate (light control means)
5a, 44a Opening (light transmission part)
6 PBS array (polarization conversion means)
12 Rod lens (uniform illumination means)
21 Relay system
22, 23, 24 Liquid crystal light valve (light modulation means)
26 Projection lens (projection means)
30 Liquid crystal projector (projector)
32 DSP (1) (control signal determining means)
33 DSP (2) (dimming control means)
35 Light control element
36 DSP (3) (Video signal expansion means)

Claims (11)

プロジェクタの光変調手段を照明するために用いられる照明装置であって、
光源と、該光源から入射する光を複数の部分光束に分割する過程を経て被照明領域における照明光の照度分布を略均一化する均一照明手段と、前記複数の部分光束を略透過可能な光透過部を有し、移動可能に設置された調光手段とを備え、外部からの情報に基づいて前記調光手段を移動させることにより前記調光手段を通過する光束量を調節可能とし、
前記複数の部分光束を入射させて偏光変換を行う偏光変換手段を更に備え、前記調光手段により前記偏光変換手段に入射する光束量を調節可能とし、
前記調光手段が、複数の開口部を有する遮光板からなり、照明光軸と略平行な方向に前記偏光変換手段に対して移動可能とされたことを特徴とする照明装置。
An illumination device used for illuminating a light modulation means of a projector,
A light source, uniform illumination means for substantially uniforming the illuminance distribution of the illumination light in the illuminated area through a process of dividing light incident from the light source into a plurality of partial light beams, and light that can substantially transmit the plurality of partial light beams A dimming unit that has a transmission part and is movably installed, and can adjust the amount of light passing through the dimming unit by moving the dimming unit based on information from the outside;
A polarization conversion unit that performs polarization conversion by causing the plurality of partial light beams to be incident; and the amount of light beam incident on the polarization conversion unit can be adjusted by the light control unit;
The illuminating device characterized in that the light control means is composed of a light shielding plate having a plurality of openings, and is movable with respect to the polarization conversion means in a direction substantially parallel to the illumination optical axis.
プロジェクタの光変調手段を照明するために用いられる照明装置であって、
光源と、該光源から入射する光を複数の部分光束に分割する過程を経て被照明領域における照明光の照度分布を略均一化する均一照明手段と、前記複数の部分光束を略透過可能な光透過部を有し、回転可能に設置された調光手段とを備え、外部からの情報に基づいて前記調光手段を回転させることにより前記調光手段を通過する光束量を調節可能とし、
前記調光手段が、複数の開口部を有する遮光板からなり、照明光軸を略中心として回転可能とされたことを特徴とする照明装置。
An illumination device used for illuminating a light modulation means of a projector,
A light source, uniform illumination means for substantially uniforming the illuminance distribution of the illumination light in the illuminated area through a process of dividing light incident from the light source into a plurality of partial light beams, and light that can substantially transmit the plurality of partial light beams A dimming means that has a transmission part and is rotatably installed, and can adjust the amount of light passing through the dimming means by rotating the dimming means based on information from the outside;
The illuminating device characterized in that the light control means is composed of a light shielding plate having a plurality of openings, and is rotatable about the illumination optical axis.
前記複数の部分光束を入射させて偏光変換を行う偏光変換手段を更に備え、前記調光手段により前記偏光変換手段に入射する光束量を調節可能としたことを特徴とする請求項2に記載の照明装置。  The polarization conversion means for performing polarization conversion by making the plurality of partial light beams incident thereon, wherein the amount of light beam incident on the polarization conversion means can be adjusted by the dimming means. Lighting device. 前記遮光板は、光反射性を有する遮光部を備えていることを特徴とする請求項1ないしのいずれか一項に記載の照明装置。The lighting device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the light shielding plate includes a light shielding portion having light reflectivity. 前記開口部の各々が、個々の部分光束の外形形状に対応した形状とされたことを特徴とする請求項1ないしのいずれか一項に記載の照明装置。Each of the said opening part was made into the shape corresponding to the external shape of each partial light beam, The illuminating device as described in any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. 前記開口部の各々が、一方向に並ぶ複数の部分光束の外形形状を略包含する形状とされたことを特徴とする請求項1ないしのいずれか一項に記載の照明装置。Wherein each of the openings, the illumination device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is substantially encompass shaped outer shape of the plurality of partial light beams arranged in one direction. 前記均一照明手段により前記複数の部分光束がマトリクス状に配列される構成とされ、前記開口部の各々が前記複数の部分光束の列方向または行方向に延在する形状とされたことを特徴とする請求項に記載の照明装置。The plurality of partial light beams are arranged in a matrix by the uniform illumination means, and each of the openings has a shape extending in a column direction or a row direction of the plurality of partial light beams. The lighting device according to claim 6 . 前記均一照明手段により前記複数の部分光束が照明光軸を略中心として放射状に配列される構成とされ、前記開口部の各々が前記複数の部分光束の放射方向に延在する形状とされたことを特徴とする請求項に記載の照明装置。The plurality of partial light beams are arranged radially with the illumination optical axis as a center by the uniform illumination means, and each of the openings has a shape extending in the radiation direction of the plurality of partial light beams. The lighting device according to claim 6 . 照明手段と、前記照明手段から射出される光を変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを有するプロジェクタであって、
前記照明手段として、請求項1ないしのいずれか一項に記載の照明装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
A projector comprising: illumination means; light modulation means for modulating light emitted from the illumination means; and projection means for projecting light modulated by the light modulation means,
The projector provided with the illuminating device as described in any one of Claims 1 thru | or 8 as the said illumination means.
映像を構成する1フレームあたりの映像信号に基づいて前記調光手段を制御する制御信号を決定する制御信号決定手段と、前記制御信号に基づいて前記調光手段の移動または回転を制御する調光制御手段と、前記映像信号を前記制御信号に基づいて伸張する映像信号伸張手段とを備えたことを特徴とする請求項に記載のプロジェクタ。Control signal determining means for determining a control signal for controlling the dimming means based on a video signal per frame constituting an image, and dimming for controlling movement or rotation of the dimming means based on the control signal The projector according to claim 9 , further comprising: a control unit; and a video signal expansion unit that expands the video signal based on the control signal. 請求項に記載のプロジェクタの駆動方法であって、
映像を構成する1フレームあたりの映像信号に基づいて前記調光手段を制御する制御信号を決定し、前記制御信号に基づいて前記調光手段の移動または回転を制御することにより前記光変調手段を照明する光の光量を調節するとともに、前記映像信号を前記制御信号に基づいて伸張し、この伸張した映像信号を前記光変調手段に供給することによって映像を生成することを特徴とするプロジェクタの駆動方法。
A driving method of a projector according to claim 9 ,
A control signal for controlling the dimming means is determined based on a video signal per frame constituting an image, and the light modulating means is controlled by controlling movement or rotation of the dimming means based on the control signal. Driving a projector characterized by adjusting the amount of light to be illuminated, expanding the video signal based on the control signal, and generating the video by supplying the expanded video signal to the light modulation means Method.
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