JP4158618B2 - 投射型表示装置および投射型表示装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は投射型表示装置および投射型表示装置の駆動方法に関する。特に、投射映像の明るさを可変する手段を備えた投射型表示装置および投射型表示装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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投射型表示装置（液晶プロジェクタ）が開発されている。この装置は、画面の大型化には有利であるが、表示コントラストがライトバルブでのコントラストに依存し、現時点では十分なコントラストが得られないという問題があった。この問題を解決するために、ライトバルブへの入射光量を調節出来るようにして投射映像全体の明るさを可変にするための各種の提案がなされてきた。
【０００３】
例えば、上述した問題を解決する投射型表示装置として、透過型の液晶パネルと、液晶パネルに光を照射する光源と、液晶パネルを透過した光をスクリーンに投射する光学系と、液晶パネルに映像信号に応じた駆動電圧を供給する手段とを備え、映像信号に応じて光源の輝度を変化させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−６６５０１号公報 （第２−４頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１において開示されている投射型表示装置においては、光源の明るさを制御することによって、映像の明るさを変化させるように構成されているが、光源の明るさに依らず、ライトバルブによって表示可能なコントラストは一定であった。
【０００６】
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、暗いシーンなどを表示する際に、画面全体を暗くすると同時に、表示コントラストが高くなる投射型表示装置および投射型表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の投射型表示装置は、光源と、該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段により変調された光を投射する投射手段を備えた投射型表示装置であって、前記光変調手段が液晶ライトバルブからなり、前記光源から入射される光束の輝度分布を均一化する均一照明手段と、前記光変調手段と光源の間に配置され、前記光変調手段に入射する光のうち、前記光変調手段の垂直方向から外れた角度から入射する光束から順に遮光することにより前記光源からの光量を調節する調光手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、本発明の投射型表示装置は、光源から出射された光束の輝度分布を均一照明手段により均一にするとともに、外部からの情報に基づいて液晶ライトバルブに対し垂直方向から外れる角度から入射する光から順に遮光する。液晶ライトバルブは、垂直に近い角度で入射する光ほど高いコントラストを示すので、遮光する量が増えるほど、より高いコントラストを示すことができる。つまり、暗い画面でも階調再現性がよくなり、微妙な階調変化を表現できるようになる。
【０００９】
このとき前記調光手段は、前記光源から出射される光束の外側から順に光束を遮るように構成することができる。
これにより光源から出射された光束のうち、外側の光から順に遮られるようになる。ここで外側の光束は重畳されたのち、ライトバルブ位置では垂直から外れた方向からの入射光となるため、これにより減光時にもコントラストが高い垂直方向の光を有効に使うことが出来るようになる。
【００１０】
上記均一照明手段の具体的な形態としては、光源から出射される光束の光軸に沿って光源に近い側から順次配列された第１のレンズアレイ、第２のレンズアレイからなる２枚のレンズアレイで構成されたものを好適に用いることができる。２枚のレンズアレイからなる均一照明手段においては、第１のレンズアレイによって複数の２次光源像が形成され、この複数の２次光源像が第２のレンズアレイ、および重畳レンズを通して重畳されることにより、ライトバルブの位置において元々の光源光が持っている照度分布を均一化することができる。
よって遮光により、光源像の形が変化した場合にも、均一性を損なわずにライトバルブを照明することが可能となる。
【００１１】
またこのとき前記調光手段は、前記第２のレンズアレイを構成するレンズそれぞれに入射する光束に対し、その外側から遮光するように構成することができる。
ここで前記レンズアレイの外側から入射する光束は、重畳されたのち、ライトバルブ位置では垂直から外れた方向からの入射光となるため、これにより減光時にもコントラストが高い垂直方向の光を有効に使うことが出来るようになる。
【００１２】
上記調光手段の配置位置としては、光源から第２のレンズアレイを構成する複数のレンズから出射された各光束が重畳し始める所までの間を例示することができる。
この構成にすれば、上記均一照明手段の機能を損なわずに、照明光の量を調節することができる。
一方、例えば上記調光手段が、上記複数のレンズから出射された各光束が重畳し始める所よりライトバルブ側に配置されると、上記均一化照明手段による均一化効果が得られないためライトバルブ面において上記調光手段による遮光の影響が現れ、明るさが不均一になってしまう。
【００１３】
上記調光手段の配置位置としては、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの間を例示することができる。より好ましくは、上記調光手段を２枚のレンズアレイのうち、第２のレンズアレイに近い側に配置することが望ましい。
２枚のレンズアレイの間では、第１のレンズアレイを構成する各レンズから対応する第２のレンズアレイを構成する各レンズに向けて光束が絞られている。そのため、上記調光手段により、光束の一部を遮光した際にも、第１のレンズアレイで形成される２次光源像それぞれの光の分布に対して与える影響を小さくすることができる。
また、この部分には、第１のレンズアレイの焦点距離に応じた隙間が予め設けられているので、その間に遮光板を配置しても、調光素子を設けない場合に対し、その他部品の光学配置を変更する必要がない。
【００１４】
上記調光手段の構成を実現するために、光束を遮る遮光板を備え、この遮光板が上記光軸に向かって外側から移動するように構成されていても良い。
この構成によれば、遮光板により上記光束のうち、外側の光から順に遮られるようになる。ここで外側の光束がライトバルブに入射する時には垂直から外れた方向からの光となる。そのため、減光時にもコントラストが高い垂直方向の光を有効に使うことが出来るようになる。
【００１５】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記遮光板の縁部の略中央部に凹部が形成されているものを例示することができる。
この構成によれば、遮光板が進入してくる照明光の外側方向から光束が遮られると同時に、進入方向に対する両脇は、凹部の両脇の突出部により、中央の凹部よりも早く光束が遮られる。この凹部の形状により光変調手段に入射する光束は、上記光軸から離れた周囲の領域から順に遮光される。
【００１６】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記遮光板の縁部に複数の凸部が形成され、前記遮光板の遮光動作時には、前記凸部がレンズアレイを構成する複数のレンズの境界に沿って移動するように構成されているものを例示することができる。
この構成によれば、レンズアレイを構成する複数のレンズの一つ一つについて、上記レンズに入射する光束を上記レンズの周囲から遮ることができる。そのため、上記レンズから光変調手段に出射される光束についても、光変調手段の入射面の法線に近い角度で入射する光束以外の光束から遮光される。
【００１７】
上記の構成を実現するために、より具体的には、遮光板を上記複数の遮光板を相対移動可能に組み合わせて構成しても良い。
この構成によれば、例えば、外側の光を遮光する形状の遮光板と、上記光軸寄りの光を遮光する形状の遮光板とを相対移動可能に組み合わせると、これら２種類の遮光板の相対位置関係を適宜変更することによって、外側の光の遮光をより早く行うとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００１８】
上記調光部の具体的な形態としては、遮光板の面と平行な方向に延在する回動軸とを有し、この回動軸を中心として回動可能に構成された遮光部を例示することができる。
この構成によれば、例えば回動軸にステッピングモータを接続するなどして、遮光板を回動させることにより、遮光板の設置個所を透過する光束の量を容易に応答性良く調節することができる。例えば、遮光板が上記光軸に平行になるように配置すれば、光の透過率を１００％に近い値にすることができ、遮光板が上記光軸に対して所定の角度になるまで回動させれば、設定した範囲内で最小の透過率に減光することができる。
また、遮光板は回動軸周りに回転するので、遮光板が上記光軸の外側へ大きく飛び出すことがなく、上記光軸の外側に干渉を避けるためのスペースを確保しなくても良く投射型表示装置の小型化に用いて好適である。
【００１９】
上記の構成の具体的な他の形態としては、遮光板の面と平行な方向に延在する回動軸とを有し、この回動軸を中心として回動可能に構成されるとともに、遮光板を構成する各遮光板の回動可能範囲がそれぞれ異なるように構成された遮光部を例示することができる。
この構成によれば、例えば、外側の光を遮光する遮光板同士は干渉しやすいため回動範囲を狭く、上記光軸寄りの光を遮光する遮光板の回動範囲を広く設定すると、外側の光の遮光をより早く行うことができるとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００２０】
上記の構成の具体的な他の形態としては、複数備えられた回動軸が上記光軸に垂直な同一平面状に配置されてもよい。
この構成によれば、各回動軸が上記光軸に垂直な同一平面上に配置されているので、遮光板を配置するのに必要な上記光軸方向の空間を最小にすることができる。
【００２１】
上記の構成の具体的な他の形態としては、回動軸が上記光軸方向に位置をずらして配置されてもよい。
この構成によれば、回動軸の配置が上記光軸方向にずれているので、遮光板の回動範囲も上記光軸方向にずれる。そのため遮光板の回動可能領域が広くなり、凹部がより上記光軸に近づくことができる。つまり、光が透過可能な領域をより小さくすることができ、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００２２】
上記の構成の具体的な他の形態としては、遮光板が変形可能とされていてもよい。
この構成によれば、回動動作時に遮光板同士が接触した時、あるいは他の構成部品と接触した時に、遮光板が曲がって回動動作を続けられる。つまり、遮光板の回動可能領域をより広げられるため、遮光板による遮光領域をより広げることができる。そのため、光の透過可能な領域をより小さくすることができ、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００２３】
上記調光部の具体的な形態としては、他に、外側から上記光軸に向かって板面に平行移動可能な遮光板から構成された遮光部を例示することができる。
この構成によれば、例えば遮光板にリニアモータを接続するなどして、遮光板を外方から上記光軸に向かって板面に平行に移動させることにより、遮光板の設置個所を透過する光束の量を容易に応答性良く調節することができる。
また、遮光板は板面に平行に移動するので、遮光板が上記光軸の軸線方向へ大きく移動することがなく、上記光軸の軸線方向に干渉を避けるためのスペースを確保しなくても良く投射型表示装置の小型化に用いて好適である。
【００２４】
上記構成の具体的な他の形態としては、外側から上記光軸に向かって板面に平行移動可能な遮光板から構成されるとともに、遮光板を構成する複数の遮光板のそれぞれの平行移動距離可能範囲が異なるように構成されてもよい。
この構成によれば、例えば、外側の光を遮光する遮光板同士は干渉しやすいため移動範囲を狭く、上記光軸寄りの光を遮光する遮光板の移動範囲を広く設定すると、外側の光の遮光をより早く行うことができるとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００２５】
上記遮光部の具体的な構成としては、遮光部を構成する遮光板が、非遮光時には光路の周辺部に配置されるとともに、遮光時にはその周辺部から遮光動作を行う構成を例示することができる。
この構成によれば、光源から出射された光束のうち、外側の光成分から遮光するようにすることができる。ここで外側の光成分は光変調手段であるライトバルブにその法線から離れた角度で入射し、コントラストを落とす成分であるため、これらを遮光していくことで、減光しながらライトバルブの表示コントラストを高くすることが可能となる。
【００２６】
上記本発明の投射型表示装置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ることが望ましい。
【００２７】
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、投射型表示装置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投射型表示装置を実現することができる。
【００２８】
本発明の投射型表示装置の駆動方法は、上記本発明の投射型表示装置の駆動方法であって、前記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、前記制御信号に基づいて前記調光手段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。
【００２９】
この構成によれば、投射型表示装置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。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態について図１から図６を参照して説明する。
図１は本実施の形態の投射型表示装置１０の全体構成を示す概略図である。
図１において、符号 １１ は照明装置、１ ２は光源、１ ３、１ ４はレンズアレイ（均一照明手段）、２０ は遮光部 （調光手段）、３１、３２ はダイクロイックミラー、３３、３４、３５ は反射ミラー、３６、３７、３８ は液晶ライトバルブ（光変調手段）、３９ はクロスダイクロイックプリズム、４０ は投射レンズ（投射手段）を示している。
【００３１】
本実施の形態の投射型表示装置１０は、図１に示すように、照明装置１１と、照明装置１１から出射した白色光を 青色光・緑色光反射する ダイクロイックミラー３１、 緑色光反射用のダイクロイックミラー３２と、各ダイクロイックミラー３１、３２により分光された各色光を対応した各液晶ライトバルブ３６、３７、３８へと導く反射ミラー３３、３４、３５およびリレーレンズ４１、４２、４３と、各色光を変調する液晶ライトバルブ３６、３７、３８と、変調された各色光を合成してカラー画像を合成する クロスダイクロイックプリズム３９と、合成されたカラー画像をスクリーンＳに拡大投射する投射レンズ１８とから概略構成されている。
【００３２】
照明装置１１ は、光源１ ２とレンズアレイ１ ３、１ ４と遮光部２０と から構成され、 光源１ ２は高圧水銀ランプ等のランプ１５ とランプ１５ の光を反射するリフレクタ１６ とから構成されている。
また、光源１ ２側からシステム光軸Ｃ上に、複数のレンズを平面状に配置した 第１のレンズアレイ１ ３、第２のレンズアレイ１ ４が順次設置されている。ここでシステム光軸Ｃはレンズアレイ１３において形成される複数の２次光源全体に対する光軸を示し、光源１２による光軸と略一致する。
【００３３】
図２は、本実施の形態の遮光部２０の部分拡大図およびＡ−Ａ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部２０は、図１および図２に示すように、システム光軸Ｃに対して軸対称に配置された一対の遮光板２１と、遮光板２１の面と平行な方向に延在する一対の回動軸２２と、回動軸２２に設けられたステッピングモータ（図示せず）とから構成されている。遮光板２１の縁部２３の略中央には凹部２４が形成され、遮光板２１は回動軸２２の回転により、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、外方からシステム光軸Ｃに向かって回動するように配置されている。
遮光部２０は、 第１のレンズアレイ１ ３と第２のレンズアレイ１ ４との間に設置され、回動軸２２は、遮光板２１が第２のレンズアレイ１４の近傍を通過する方向に回動するよう構成されている。
【００３４】
液晶ライトバルブ３６、３７、３８には、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
クロスダイクロイックプリズム３９ 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。
【００３５】
次に、上記の構成からなる投射型表示装置１０における作用について説明する。
ランプ１５から射出された白色光は、図１に示すように、直接またはリフレクタ１６に反射されて第１のレンズアレイ１３に入射され、第２のレンズアレイ１４に集光、入射される。白色光は、第２のレンズアレイ１４に入射される直前に、遮光部２０の遮光板２１によって周囲から遮光、減光される。第２のレンズアレイ１４から出射された白色光は、 ダイクロイックミラー３１に入射され、白色光中の 赤色光ＬRが 透過される とともに、青色光ＬB と緑色光ＬG とが 反射される。
【００３６】
ダイクロイックミラー３１ を透過した赤色光ＬR は反射ミラー３５ で反射されて液晶ライトバルブ３６ に入射される。一方、ダイクロイックミラー３１に 反射された 色光はダイクロイックミラー３２に入射して 、緑色光ＬGが ダイクロイックミラー３２ によって反射され、液晶ライトバルブ３７ に入射される。一方、ダイクロイックミラー３２を透過した 青色光ＬB は、リレーレンズ４１ 、反射ミラー３３ 、リレーレンズ４２ 、反射ミラー３４ 、リレーレンズ４３ からなるリレー系４５ を経て液晶ライトバルブ３８ に入射される。
【００３７】
３つの色光はそれぞれ対応する 液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射され、変調されて クロスダイクロイックプリズム３９にむけて出射される。 クロスダイクロイックプリズム３９に入射された３つの色光はここで合成されて 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４０ によりスクリーンＳ 上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００３８】
次に、本発明の主要部である遮光部２０における作用について詳細に説明する。
遮光板２１は、減光率０％のときには図２（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、減光率が高くなるにつれて、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、回動軸２２を中心としてシステム光軸Ｃに近づくように回動される。第２のレンズアレイ１４に入射する光束は、遮光板２１が進入してくる方向から遮られるとともに、進入方向に対する両脇は、凹部２４の両脇の突出部により、中央部よりも早く光束が遮られる。つまり、第２のレンズアレイ１４を構成する複数のレンズのうちシステム光軸Ｃから離れたレンズから遮光される。
【００３９】
図３は各減光率における各液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射する入射光の入射角度と照射光量との関係を示した図である。
液晶ライトバルブ３６、３７、３８の入射面に照射される光束のうち、第２のレンズアレイ１４のシステム光軸Ｃから離れたレンズから照射される光束は、システム光軸Ｃ近傍のレンズからの照射光束と比べて、上記入射面の法線（システム光軸Ｃと一致する）に対してより大きな角度で入射している。つまり、上記入射面の法線方向を入射角度０°とすると、より大きな入射角度で入射していると言える。
この第２のレンズアレイ１４のシステム光軸Ｃから離れたレンズから遮光されるので、液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射される光束の入射角度と照明光量との関係は、図３に示すようになる。つまり、減光率が高くなると、全体的に照明光量が低下するとともに、入射角度の大きな（図３においては入射角度０°から離れた所）光束の照明光量はさらに低下する。そのため、入射光束の照明光量における入射角度が０°に近い光束の照明光量の割合が増加する。
【００４０】
図４は液晶ライトバルブへの入射光の入射角度に対するコントラスト分布図であり、図５は、液晶ライトバルブへの入射光の入射角度とコントラストとの関係図である。
液晶ライトバルブ３６、３７、３８は、図４および図５に示すように、入射した光束の入射角度により液晶の遮光性が異なり、入射角度０°近傍のコントラストは高く（光束の遮光性が良い）、０°から離れるとコントラストは低くなる（遮光性が悪い）。
例えば、図４は、入射側の偏光軸を９０ｄｅｇ．から２７０ｄｅｇ．方向に、出射側の偏光軸を０ｄｅｇ．から１８０ｄｅｇ．方向に配置したときの液晶ライトバルブのコントラスト分布図である。入射角の傾く方向によってコントラスト分布に多少の偏りがでるが、概略入射角度０°近傍でコントラストが高く、０°から離れるにつれてコントラストが低下している。
【００４１】
図６は、減光量とコントラストとの関係を示した図である。
上述したように、遮光部２０により遮光され、液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射する光束は、図３に示すように、減光率が高くなるほど入射角度０°近傍の光束の割合が高くなる。また、液晶ライトバルブ３６、３７、３８は、図４および図５に示すように、入射角度０°近傍の光束の割合が高くなるほどコントラストが高くなる。このため、投射される画像のコントラストは、図６に示すように、減光量が大きくなるほどコントラストが高くなる。ちなみに二点鎖線で示しているのは従来例の調光パラメータとコントラストとの関係で、コントラストは調光パラメータ（減光率）とは関係なく一定値である。
【００４２】
次に、本実施の形態の投射型液晶表示装置１０の駆動方法について説明する。図７は本実施の形態の投射型液晶表示装置１０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投射型液晶表示装置の場合、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、以下に説明するように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。
【００４３】
本実施の形態では、図７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１２１を経て第１のデジタル信号処理回路であるＤＳＰ（１）１２２（制御信号決定手段）に入力される。ＤＳＰ（１）１２２では、映像信号から明るさ制御信号が決定される。ＤＳＰ（２）１２３（調光制御手段）では、明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ１２４を制御し、最終的には調光素子ドライバ１２４が調光素子１２５（本実施の形態の場合は遮光板２１）を実際に駆動する。
【００４４】
一方、ＤＳＰ（１）１２２で決定された明るさ制御信号は、映像信号とともにＤＳＰ（３）１２６（映像信号伸張手段）にも入力される。ＤＳＰ（３）１２６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。伸張処理後の映像信号はＤＡコンバータ１２７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１２８に入力され、パネルドライバ１２８から赤色光用液晶ライトバルブ３６（図７中のＲパネル）、緑色光用液晶ライトバルブ３７（同、Ｇパネル）、青色光用液晶ライトバルブ３８（同、Ｂパネル）のそれぞれに供給される。
【００４５】
ここで、照明装置１１の制御方法に関しては、[１]表示映像適応型の制御、の他に、[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、上記で説明したように、ＤＳＰ（１）１２２で映像信号に基づいて明るさ制御信号が決定されるが、その方法には例えば次の３通りが考えられる。
【００４６】
（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０〜２５５の２５６ステップの階調数を含む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８（ａ）のようになったとする。この図の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が１９０であるので、この階調数１９０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、最も忠実に明るさを表現できる方法である。
【００４７】
（ｂ）注目しているフレームに含まれている階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）より、最大の明るさから出現数について一定の割合（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９のようであった場合、ヒストグラムより明るい側から１０％の領域をとる。１０％に相当するところの階調数が２３０であったとすると、この階調数２３０を明るさ制御信号とする。図９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）の方法を採用すれば、階調数２５５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。
【００４８】
（ｃ）画面を複数のブロックに分割して、ブロック毎、含まれている画素の階調数の平均値を求め、最大のものを明るさ制御信号とする方法。
例えば図１０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）〜（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。
【００４９】
次にＤＳＰ（２）１２３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１２４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。
【００５０】
（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）１２２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１２４に供給すればよいため、ＤＳＰ（２）１２３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、映像の内容により画面の明暗が短い周期で変化することもあり、鑑賞時に余計なストレスを感じるなどの問題が発生する恐れがある。
【００５１】
（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。
【００５２】
（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１２５を制御する。この方法によれば、シーンの切り替わりなどのみに応じた制御を行うことができる。
【００５３】
このようにして、例えば階調数１９０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１２５を駆動する。本実施の形態の場合、調光素子１２５は具体的には遮光板２１であるから、透過率が７５％（遮光率が２５％）となるように遮光板２１を回動させる。同様に、階調数２３０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１２５を駆動する。
【００５４】
一方、ＤＳＰ（３）１２６では、ＤＳＰ（１）１２２で決定された明るさ制御信号と映像信号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８（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８（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。
【００５５】
[２]投射拡大率による制御
投射レンズ４０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、拡大側では画面が暗くなり、縮小側で明るくなる傾向にある。したがって、これを補正するように、拡大側に変化させた場合には光量が増えるように、縮小側に変化させた場合には光量が減るように調光素子１２５を制御する。
【００５６】
[３]外部からの制御
使用者が好みに応じて調光素子１２５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１２５を制御する。この場合、使用者がコントローラを用いて、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]の制御を行うためには、図７でＤＳＰ（１）１２２〜ＤＳＰ（３）１２６のような回路は不要であるが、それ以外の回路構成が必要になる。
【００５７】
上記の構成によれば、このように光束の周囲から遮光する遮光板２１により、減光率が高くなればなるほど液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射する光束における入射角度０°近傍の光束の割合が高くなる。入射する光束の内、遮光性の高い入射角度０°近傍の光束の割合が高くなるため、減光すればするほどコントラストを向上させることができる。
【００５８】
回動軸２２にはステッピングモータ（図示せず）が設けられているので、ステッピングモータ（図示せず）により遮光板２１を回動させることにより、第１のレンズアレイ１２と第２のレンズアレイ１３との間を透過する光束の量を容易に応答性良く調節することができる。
例えば、遮光板２１がシステム光軸Ｃに平行になるように配置すれば、光の透過率を１００％に近い値にすることができ、遮光板２１がシステム光軸Ｃに対して所定の角度に回動させれば、所定の透過率に減光することができる。
【００５９】
遮光板２１は、第１のレンズアレイ１３と第２のレンズアレイ１４との間で、第２のレンズアレイ１４に近い側に配置されている。そのため、遮光板により光束の一部を遮光した際にも、第１のレンズアレイで形成される２次光源像それぞれの光の分布に対して与える影響を小さくすることができ、液晶ライトバルブ３６、３７、３８の入射面における照射光の分布にムラが生じないようにすることができる。
【００６０】
また、第１のレンズアレイ１３と第２のレンズアレイ１４との間は、第１のレンズアレイ１３の焦点距離に応じた隙間が予め設けられているので、他部品の光学配置を変更することなく、レンズアレイ１３、１４間に遮光板２１を配置することができる。遮光板２１は回動軸２２回りに回動するので、システム光軸Ｃから外方向へ大きく飛び出すことなく配置することができ、投射型表示装置１０を小型化することができる。
【００６１】
まずＤＳＰ（１）１２２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遮光部２０を制御するための制御信号が決定され、ＤＳＰ（２）１２３がこの制御信号に基づいて遮光部２０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液晶ライトバルブ３６、３７、３８に供給する一方、ＤＳＰ（３）１２６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、投射型表示装置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投射型表示装置を実現することができる。
【００６２】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について図１１を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の形状のみが異なっている。よって、本実施の形態においては、図１１を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１１は、本実施の形態の遮光部５０の部分拡大図およびＢ−Ｂ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部５０には、図１１に示すように、縁部２３に複数の三角板５１（凸部）が設けられ、三角板５１の先端５２の間隔が、第２のレンズアレイ１４を構成するレンズの配置間隔と略同じに設定されている。
遮光板２１は、先端５２が第２のレンズアレイ１４を構成するレンズの境界線上を沿って移動するように配置されている。
【００６３】
次に、上記の構成からなる遮光部５０における作用について説明する。
遮光板２１は、減光率０％のときには図１１（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置される。減光率が高くなるにつれて、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、先端５２が第２のレンズアレイ１４を構成するレンズの境界線上を移動するように回動される。
遮光板２１がシステム光軸Ｃに向かって移動すると、三角板５１が第２のレンズアレイそれぞれの外側の光束から順に遮光するようになる。
【００６４】
上記の構成によれば、第２のレンズアレイ１４を構成する複数のレンズの一つ一つについて、上記レンズに入射する光束を上記レンズの外側から遮っている。よって上記レンズから液晶ライトバルブ３６、３７、３８に出射される光束についても、液晶ライトバルブ３６、３７、３８の入射面の法線に近い角度で入射する光束以外の光束から遮光される。そのため、投射される画像のコントラストを向上させることができる。
【００６５】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１２を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の形状のみが異なっている。すなわち、遮光部の縁部に凹部が形成された形状（第１の実施の形態）と、遮光部の縁部に三角板が設けられた形状（第２の実施の形態）との組み合わせの形状となっている。
よって、本実施の形態においては、図１２を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
【００６６】
図１２は、本実施の形態の遮光部６０の部分拡大図およびＤ−Ｄ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部６０は、図１１に示すように、縁部２３に凹部２４が設けられているとともに、三角板５１が遮光板２１の進行方向に略垂直な辺に設けられている。三角板５１の先端５２の間隔は、上記レンズの配置間隔と略同じに設定され、遮光板２１は、先端５２が上記レンズの境界線上を移動するように配置されている。
【００６７】
次に、上記の構成からなる遮光部６０における作用について説明する。
遮光板２１は、減光率が高くなるにつれて、図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように、先端５２が第２のレンズアレイ１４を構成するレンズの境界線上を移動するように回動される。
三角板５１は凹部２４に設けられているので、遮光板２１の進行方向に対して左右方向にシステム光軸Ｃから離れた領域から遮光し始める。同時に三角板５１が第２のレンズアレイそれぞれの外側の光束から順に遮光するようになる。
【００６８】
上記構成によれば、遮光部６０は、システム光軸Ｃに対称に、かつ光束の周囲から遮光するとともに、第２のレンズアレイ１４を構成する複数のレンズの一つ一つについて、上記レンズに入射する光束を３方向の外側から遮っている。そのため、減光率が高くなればなるほど液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射する光束における入射角度０°近傍の光束の割合が高くなり、コントラストを向上させることができる。
【００６９】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１３を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１３を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
遮光部７０は、図１３に示すように、第２のレンズアレイ１４の面と略平行にスライド可能に配置された一対の遮光板７１ａ、一対の遮光板７１ｂと、遮光板７１ａ、７１ｂに配置され、遮光板７１ａ、７１ｂをスライド移動させるリニアモータ（図示せず）とから構成されている。遮光板７１ａと遮光板７１ｂとは、スライド方向がシステム光軸Ｃにおいて略直交するように配置されているとともに、システム光軸Ｃの軸線方向に位置をずらして配置されている。
【００７０】
次に、上記の構成からなる遮光部７０における作用について説明する。
遮光板７１ａ、７１ｂは、減光率０％のときには図１３（ａ）に示すように、外方に開いた位置に配置され、光束を遮光していない。そして、減光率が高くなるにつれて、図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように、遮光板７１ａ、７１ｂの配置位置は外方からシステム光軸Ｃに向かって近づいていく。
遮光板７１ａ、７１ｂが、外方からシステム光軸Ｃに向かって近づくと、第２のレンズアレイ１４を構成する複数のレンズのうち、周囲に位置するレンズに入射する光束から遮光される。
【００７１】
上記の構成によれば、遮光板７１ａ、７１ｂは、第２のレンズアレイ１４の面と略平行にスライド可能に配置されているので、システム光軸Ｃの軸線方向に寸法を必要とせず、投射型表示装置１０を小型化することができる。
【００７２】
なお、上述した実施の形態の他にも、遮光板７１ａ、７１ｂを複数の遮光板から構成し、遮光板７１ａ、７１ｂを構成する各遮光板の平行移動距離可能範囲が異なるように構成することができる。
この構成によれば、例えば、外側の光を遮光する遮光板同士は干渉しやすいため移動範囲を狭く、上記光軸寄りの光を遮光する遮光板の移動範囲を広く設定すると、外側の光の遮光をより早く行うことができるとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００７３】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１４および図１５を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１４および図１５を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１４は、本実施の形態の遮光板の形状を示す平面図であり、図１５は、本実施の形態の遮光部８０の部分拡大図およびＦ−Ｆ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部８０の一対の回動軸２２には、図１５に示すように、１つの回動軸２２に対して２枚の遮光板８１、８２が備えられ、遮光板８１が第１のマルチレンズ１３側、遮光板８２が第２のマルチレンズ１４側に配置されている。
遮光板８１と遮光板８２とは、図１４に示すように、回動軸２２の延在方向は略同一寸法で、上記延在方向の直交方向の寸法は遮光板８１の方が短く形成されている。遮光板８１の縁部８３の略中央には、略楕円形状の凹部８４が形成され、遮光板８２の縁部８５の略中央には、上記延在方向の直交方向の凹み寸法が凹部８４よりも長い凹部８６が形成されている。なお、凹部８４および凹部８６の形状は、図１４および図１５に示した楕円形状などの形状に限られることなく、矩形形状などさまざまな形状の凹部に適応することができる。
【００７４】
次に、本発明の主要部である遮光部８０における作用について詳細に説明する。
遮光板８１と遮光板８２とは、減光率０％のときには、図１５（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、光束を遮らない。減光率３０％のときには、図１５（ｂ）に示すように、遮光板８１と遮光板８２とが同様に回動軸２２により回動され、外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し外側から光を遮光する。減光率６０％となると、図１５（ｃ）に示すように、遮光板８２は減光率３０％のときと略同じ位置に留まっているが、遮光板８１がさらに回動してシステム光軸Ｃに向かって移動し、遮光する領域が広がる。
また、第１のレンズアレイ１３側（図１５のＦ−Ｆ断面視方向）から見ると、減光率３０％のときには、図１５（ｂ）に示すように、遮光板８１の凹部８４と遮光板８２の凹部８６と縁部８５とが外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し、外側の光から順に遮光する。この時点では遮光板８１の縁部８３は、遮光板８２と重なり光の遮光には貢献していない。減光率６０％となると、図１５（ｃ）に示すように、遮光板８１がさらに回動することで縁部８３と凹部８４とがさらにシステム光軸Ｃに向かって移動し、さらにシステム光軸Ｃに近い領域の光を遮光する。
【００７５】
上記の構成によれば、一組の遮光板、遮光板８１と遮光板８２とを１つの回動軸により相対回動可能に組み合わせ、遮光板８１の回動可能範囲を遮光板８２の回動可能範囲よりも広く設定している。そのため、遮光板８２が外側の光を遮光した後、遮光板８１がさらに回動してよりシステム光軸Ｃに近い領域の光を遮光することができる。つまり、外側の光の遮光をより早く行うとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００７６】
〔第６の実施の形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図１６および図１７を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１６および図１７を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１６は、本実施の形態の遮光板の形状を示す平面図であり、図１７は、本実施の形態の遮光部９０の部分拡大図およびＧ−Ｇ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部９０の一対の回動軸２２には、図１７に示すように、１つの回動軸２２に対して２枚の遮光板９１、９２が備えられ、遮光板９１が第１のマルチレンズ１３側、遮光板９２が第２のマルチレンズ１４側に配置されている。
遮光板９１と遮光板９２とは、図１６に示すように、回動軸２２の延在方向は略同一寸法で、上記延在方向の直交方向の寸法は遮光板９１の方が短く形成されている。遮光板９１は凹部のない単なる矩形形状の板に形成され、遮光板９２の縁部９３の略中央には、凹部９４が形成されている。
【００７７】
次に、本発明の主要部である遮光部９０における作用について詳細に説明する。
遮光板９１と遮光板９２とは、減光率０％のときには、図１７（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、光束を遮らない。減光率３０％のときには、図１７（ｂ）に示すように、遮光板９１と遮光板９２とが同様に回動軸２２により回動され外側からシステム光軸Ｃに向かって移動外側から光を遮光する。減光率６０％となると、図１７（ｃ）に示すように、遮光板９２は減光率３０％のときと略同じ位置に留まっているが、遮光板９１がさらに回動してシステム光軸Ｃに向かって移動し、遮光する領域が広がる。
また、第１のレンズアレイ１３側（図１７のＧ−Ｇ断面視方向）から見ると、減光率３０％のときには、図１７（ｂ）に示すように、遮光板９１と遮光板９２の縁部９３と凹部９４とが外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し、外側の光から順に遮光する。減光率６０％となると、図１７（ｃ）に示すように、遮光板９１がさらにシステム光軸Ｃに向かって移動し、さらにシステム光軸Ｃに近い領域の光を遮光する。
【００７８】
上記の構成によれば、遮光板９１には凹部が形成されていないため、よりシステム光軸Ｃに近い領域の光を遮光することができる。つまり光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００７９】
〔第７の実施の形態〕
次に、本発明の第７の実施形態について図１８を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１８を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１８は、本実施の形態の遮光部１００の部分拡大図およびＨ−Ｈ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部１００の一対の回動軸２２は、図１８に示すように、遮光板１０１が第２のレンズアレイ１４の近傍を通過する方向に回動するよう配置されるとともに、システム光軸Ｃ方向に相対位置をずらして配置されている。また、遮光部１００には、１つの回動軸２２に対して１枚の遮光板１０１が備えられ、遮光板１０１の縁部１０２には、凹部１０３が形成されている。
【００８０】
次に、本発明の主要部である遮光部１００における作用について詳細に説明する。
遮光板１０１は、減光率０％のときには、図１８（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、光束を遮らない。減光率３０％のときには、図１８（ｂ）に示すように、遮光板１０１が回動軸２２により回動され外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し外側から光を遮光する。減光率６０％となると、図１８（ｃ）に示すように、遮光板１０１がさらに回動されてシステム光軸Ｃに向かって移動する。このとき、一方の遮光板１０１と他方の遮光板１０１とが互い違いになるように移動する。
また、第１のレンズアレイ１３側（図１８のＨ−Ｈ断面視方向）から見ると、減光率３０％のときには、図１８（ｂ）に示すように、縁部１０２と凹部１０３とが外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し、外側の光から順に遮光する。減光率６０％となると、図１８（ｃ）に示すように、縁部１０２と凹部１０３とがさらにシステム光軸Ｃに向かって移動し、凹部１０３により遮光される領域がさらに広くなる。このとき、縁部１０２により遮光される領域は重なっている。
【００８１】
上記の構成によれば、一対の回動軸２２がシステム光軸Ｃ方向にずれて配置されているので、遮光板１０１の回動範囲もシステム光軸Ｃ方向にずれる。そのため遮光板１０１同士の干渉が回避され、遮光板１０１の回動可能領域が広くなり、凹部１０３がよりシステム光軸Ｃに近づくことができる。つまり、光が透過可能な領域をより小さくすることができ、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００８２】
〔第８の実施の形態〕
次に、本発明の第８の実施形態について図１９を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１９を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１９は、本実施の形態の遮光部１１０の部分拡大図およびＪ−Ｊ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部１１０の一対の回動軸２２は、図１９に示すように、遮光板１０１が第２のレンズアレイ１４の近傍を通過する方向に回動するよう配置されるとともに、システム光軸Ｃに対して軸対称に配置されている。また、遮光部１１０には、１つの回動軸２２に対して１枚の遮光板１１１が備えられ、遮光板１１１の縁部１１２には凹部１１３が形成されている。凹部１１３の両脇の突起部１１４には、第２のマルチレンズ１４側に折れ曲がる屈曲部１１５が形成されている。
なお、屈曲部１１５を設ける代わりに、突起部１１４が柔軟性を持つ材質で形成され、突起部１１４が材質の柔軟性で第２のマルチレンズ１４側に曲がるように構成されてもよい。また、遮光板１０１全体が柔軟性を持つ材質で形成されていてもよい。
【００８３】
次に、本発明の主要部である遮光部１１０における作用について詳細に説明する。
遮光板１１１は、減光率０％のときには、図１９（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、光束を遮らない。減光率３０％のときには、図１９（ｂ）に示すように、遮光板１１１が回動軸２２により回動され外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し外側から光を遮光する。減光率６０％となると、図１９（ｃ）に示すように、突起部１１４同士が接触する。突起部１１４が接触すると、屈曲部１１５から先の突起部１１４が折れ曲がり、遮光板１１１はさらにシステム光軸Ｃに向けて移動する。
また、第１のレンズアレイ１３側（図１９のＪ−Ｊ断面視方向）から見ると、減光率３０％のときには、図１９（ｂ）に示すように、縁部１１２と凹部１１３とが外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し、外側の光から順に遮光する。減光率６０％となると、図１９（ｃ）に示すように、凹部１１３がさらにシステム光軸Ｃに向かって移動し、凹部１１３により遮光される領域がさらに広くなる。
【００８４】
上記の構成によれば、突起部１１４が接触した時に屈曲部１１５より先の突起部１１４が折れ曲がり、遮光板１１０の回動可能領域をより広げることができる。そのため、遮光板１１０の凹部１１３がさらにシステム光軸Ｃに近づくことができ、遮光領域をより広げることができる。つまり、光の透過可能な領域をより小さくすることができ、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００８５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施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、上記の実施の形態においては、照明装置１１の光源１２を高圧水銀ランプなどのランプ１５に適応して説明したが、この光源１２がランプ１５に適応されたものに限られることなく、ＬＥＤを用いたもの等、その他各種の光源を用いたものに適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による第１の実施形態の投射型表示装置を示す概略図である。
【図２】 同、投射型表示装置の遮光部を示す部分拡大図およびＡ−Ａ断面視図である。
【図３】 同、投射型表示装置の液晶ライトバルブへの入射角度と照射光量との関係を示す図である。
【図４】 同、投射型表示装置の液晶ライトバルブの入射角度とコントラストとの関係を示す図である。
【図５】 同、投射型表示装置の液晶ライトバルブの入射光分布角度とコントラストとの関係を示す図である。
【図６】 同、投射型表示装置の減光量とコントラストとの関係を示す図である。
【図７】 同、投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図８】 同、投射型表示装置において、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である。
【図９】 同、第２の方法を説明するための図である。
【図１０】 同、第３の方法を説明するための図である。
【図１１】 本発明による第２の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＢ−Ｂ断面視図である。
【図１２】 本発明による第３の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＤ−Ｄ断面視図である。
【図１３】 本発明による第４の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＥ−Ｅ断面視図である。
【図１４】 本発明による第５の実施形態の遮光部の遮光板を示す平面図である。
【図１５】 同、遮光部を示す部分拡大図およびＦ−Ｆ断面視図である。
【図１６】 本発明による第６の実施形態の遮光部の遮光板を示す平面図である。
【図１７】 同、遮光部を示す部分拡大図およびＧ−Ｇ断面視図である。
【図１８】 本発明による第７の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＨ−Ｈ断面視図である。
【図１９】 本発明による第８の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＪ−Ｊ断面視図である。
【符号の説明】
１０・・・投射型表示装置、 １２・・・光源、 １３・・・第１のレンズアレイ（均一照明手段）、 １４・・・第２のレンズアレイ（均一照明手段）、 ２０・・・遮光部（調光手段）、 ２１・・・遮光板、 ２２・・・回動軸、 ２３・・・縁部、 ２４・・・凹部、 ３６、３７、３８・・・液晶ライトバルブ（光変調手段）、 ４０・・・投射レンズ（投射手段）、 ５１・・・三角板（凸部）
【発明の属する技術分野】
本発明は投射型表示装置および投射型表示装置の駆動方法に関する。特に、投射映像の明るさを可変する手段を備えた投射型表示装置および投射型表示装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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投射型表示装置（液晶プロジェクタ）が開発されている。この装置は、画面の大型化には有利であるが、表示コントラストがライトバルブでのコントラストに依存し、現時点では十分なコントラストが得られないという問題があった。この問題を解決するために、ライトバルブへの入射光量を調節出来るようにして投射映像全体の明るさを可変にするための各種の提案がなされてきた。
【０００３】
例えば、上述した問題を解決する投射型表示装置として、透過型の液晶パネルと、液晶パネルに光を照射する光源と、液晶パネルを透過した光をスクリーンに投射する光学系と、液晶パネルに映像信号に応じた駆動電圧を供給する手段とを備え、映像信号に応じて光源の輝度を変化させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−６６５０１号公報 （第２−４頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１において開示されている投射型表示装置においては、光源の明るさを制御することによって、映像の明るさを変化させるように構成されているが、光源の明るさに依らず、ライトバルブによって表示可能なコントラストは一定であった。
【０００６】
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、暗いシーンなどを表示する際に、画面全体を暗くすると同時に、表示コントラストが高くなる投射型表示装置および投射型表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の投射型表示装置は、光源と、該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段により変調された光を投射する投射手段を備えた投射型表示装置であって、前記光変調手段が液晶ライトバルブからなり、前記光源から入射される光束の輝度分布を均一化する均一照明手段と、前記光変調手段と光源の間に配置され、前記光変調手段に入射する光のうち、前記光変調手段の垂直方向から外れた角度から入射する光束から順に遮光することにより前記光源からの光量を調節する調光手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、本発明の投射型表示装置は、光源から出射された光束の輝度分布を均一照明手段により均一にするとともに、外部からの情報に基づいて液晶ライトバルブに対し垂直方向から外れる角度から入射する光から順に遮光する。液晶ライトバルブは、垂直に近い角度で入射する光ほど高いコントラストを示すので、遮光する量が増えるほど、より高いコントラストを示すことができる。つまり、暗い画面でも階調再現性がよくなり、微妙な階調変化を表現できるようになる。
【０００９】
このとき前記調光手段は、前記光源から出射される光束の外側から順に光束を遮るように構成することができる。
これにより光源から出射された光束のうち、外側の光から順に遮られるようになる。ここで外側の光束は重畳されたのち、ライトバルブ位置では垂直から外れた方向からの入射光となるため、これにより減光時にもコントラストが高い垂直方向の光を有効に使うことが出来るようになる。
【００１０】
上記均一照明手段の具体的な形態としては、光源から出射される光束の光軸に沿って光源に近い側から順次配列された第１のレンズアレイ、第２のレンズアレイからなる２枚のレンズアレイで構成されたものを好適に用いることができる。２枚のレンズアレイからなる均一照明手段においては、第１のレンズアレイによって複数の２次光源像が形成され、この複数の２次光源像が第２のレンズアレイ、および重畳レンズを通して重畳されることにより、ライトバルブの位置において元々の光源光が持っている照度分布を均一化することができる。
よって遮光により、光源像の形が変化した場合にも、均一性を損なわずにライトバルブを照明することが可能となる。
【００１１】
またこのとき前記調光手段は、前記第２のレンズアレイを構成するレンズそれぞれに入射する光束に対し、その外側から遮光するように構成することができる。
ここで前記レンズアレイの外側から入射する光束は、重畳されたのち、ライトバルブ位置では垂直から外れた方向からの入射光となるため、これにより減光時にもコントラストが高い垂直方向の光を有効に使うことが出来るようになる。
【００１２】
上記調光手段の配置位置としては、光源から第２のレンズアレイを構成する複数のレンズから出射された各光束が重畳し始める所までの間を例示することができる。
この構成にすれば、上記均一照明手段の機能を損なわずに、照明光の量を調節することができる。
一方、例えば上記調光手段が、上記複数のレンズから出射された各光束が重畳し始める所よりライトバルブ側に配置されると、上記均一化照明手段による均一化効果が得られないためライトバルブ面において上記調光手段による遮光の影響が現れ、明るさが不均一になってしまう。
【００１３】
上記調光手段の配置位置としては、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの間を例示することができる。より好ましくは、上記調光手段を２枚のレンズアレイのうち、第２のレンズアレイに近い側に配置することが望ましい。
２枚のレンズアレイの間では、第１のレンズアレイを構成する各レンズから対応する第２のレンズアレイを構成する各レンズに向けて光束が絞られている。そのため、上記調光手段により、光束の一部を遮光した際にも、第１のレンズアレイで形成される２次光源像それぞれの光の分布に対して与える影響を小さくすることができる。
また、この部分には、第１のレンズアレイの焦点距離に応じた隙間が予め設けられているので、その間に遮光板を配置しても、調光素子を設けない場合に対し、その他部品の光学配置を変更する必要がない。
【００１４】
上記調光手段の構成を実現するために、光束を遮る遮光板を備え、この遮光板が上記光軸に向かって外側から移動するように構成されていても良い。
この構成によれば、遮光板により上記光束のうち、外側の光から順に遮られるようになる。ここで外側の光束がライトバルブに入射する時には垂直から外れた方向からの光となる。そのため、減光時にもコントラストが高い垂直方向の光を有効に使うことが出来るようになる。
【００１５】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記遮光板の縁部の略中央部に凹部が形成されているものを例示することができる。
この構成によれば、遮光板が進入してくる照明光の外側方向から光束が遮られると同時に、進入方向に対する両脇は、凹部の両脇の突出部により、中央の凹部よりも早く光束が遮られる。この凹部の形状により光変調手段に入射する光束は、上記光軸から離れた周囲の領域から順に遮光される。
【００１６】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記遮光板の縁部に複数の凸部が形成され、前記遮光板の遮光動作時には、前記凸部がレンズアレイを構成する複数のレンズの境界に沿って移動するように構成されているものを例示することができる。
この構成によれば、レンズアレイを構成する複数のレンズの一つ一つについて、上記レンズに入射する光束を上記レンズの周囲から遮ることができる。そのため、上記レンズから光変調手段に出射される光束についても、光変調手段の入射面の法線に近い角度で入射する光束以外の光束から遮光される。
【００１７】
上記の構成を実現するために、より具体的には、遮光板を上記複数の遮光板を相対移動可能に組み合わせて構成しても良い。
この構成によれば、例えば、外側の光を遮光する形状の遮光板と、上記光軸寄りの光を遮光する形状の遮光板とを相対移動可能に組み合わせると、これら２種類の遮光板の相対位置関係を適宜変更することによって、外側の光の遮光をより早く行うとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００１８】
上記調光部の具体的な形態としては、遮光板の面と平行な方向に延在する回動軸とを有し、この回動軸を中心として回動可能に構成された遮光部を例示することができる。
この構成によれば、例えば回動軸にステッピングモータを接続するなどして、遮光板を回動させることにより、遮光板の設置個所を透過する光束の量を容易に応答性良く調節することができる。例えば、遮光板が上記光軸に平行になるように配置すれば、光の透過率を１００％に近い値にすることができ、遮光板が上記光軸に対して所定の角度になるまで回動させれば、設定した範囲内で最小の透過率に減光することができる。
また、遮光板は回動軸周りに回転するので、遮光板が上記光軸の外側へ大きく飛び出すことがなく、上記光軸の外側に干渉を避けるためのスペースを確保しなくても良く投射型表示装置の小型化に用いて好適である。
【００１９】
上記の構成の具体的な他の形態としては、遮光板の面と平行な方向に延在する回動軸とを有し、この回動軸を中心として回動可能に構成されるとともに、遮光板を構成する各遮光板の回動可能範囲がそれぞれ異なるように構成された遮光部を例示することができる。
この構成によれば、例えば、外側の光を遮光する遮光板同士は干渉しやすいため回動範囲を狭く、上記光軸寄りの光を遮光する遮光板の回動範囲を広く設定すると、外側の光の遮光をより早く行うことができるとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００２０】
上記の構成の具体的な他の形態としては、複数備えられた回動軸が上記光軸に垂直な同一平面状に配置されてもよい。
この構成によれば、各回動軸が上記光軸に垂直な同一平面上に配置されているので、遮光板を配置するのに必要な上記光軸方向の空間を最小にすることができる。
【００２１】
上記の構成の具体的な他の形態としては、回動軸が上記光軸方向に位置をずらして配置されてもよい。
この構成によれば、回動軸の配置が上記光軸方向にずれているので、遮光板の回動範囲も上記光軸方向にずれる。そのため遮光板の回動可能領域が広くなり、凹部がより上記光軸に近づくことができる。つまり、光が透過可能な領域をより小さくすることができ、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００２２】
上記の構成の具体的な他の形態としては、遮光板が変形可能とされていてもよい。
この構成によれば、回動動作時に遮光板同士が接触した時、あるいは他の構成部品と接触した時に、遮光板が曲がって回動動作を続けられる。つまり、遮光板の回動可能領域をより広げられるため、遮光板による遮光領域をより広げることができる。そのため、光の透過可能な領域をより小さくすることができ、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００２３】
上記調光部の具体的な形態としては、他に、外側から上記光軸に向かって板面に平行移動可能な遮光板から構成された遮光部を例示することができる。
この構成によれば、例えば遮光板にリニアモータを接続するなどして、遮光板を外方から上記光軸に向かって板面に平行に移動させることにより、遮光板の設置個所を透過する光束の量を容易に応答性良く調節することができる。
また、遮光板は板面に平行に移動するので、遮光板が上記光軸の軸線方向へ大きく移動することがなく、上記光軸の軸線方向に干渉を避けるためのスペースを確保しなくても良く投射型表示装置の小型化に用いて好適である。
【００２４】
上記構成の具体的な他の形態としては、外側から上記光軸に向かって板面に平行移動可能な遮光板から構成されるとともに、遮光板を構成する複数の遮光板のそれぞれの平行移動距離可能範囲が異なるように構成されてもよい。
この構成によれば、例えば、外側の光を遮光する遮光板同士は干渉しやすいため移動範囲を狭く、上記光軸寄りの光を遮光する遮光板の移動範囲を広く設定すると、外側の光の遮光をより早く行うことができるとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００２５】
上記遮光部の具体的な構成としては、遮光部を構成する遮光板が、非遮光時には光路の周辺部に配置されるとともに、遮光時にはその周辺部から遮光動作を行う構成を例示することができる。
この構成によれば、光源から出射された光束のうち、外側の光成分から遮光するようにすることができる。ここで外側の光成分は光変調手段であるライトバルブにその法線から離れた角度で入射し、コントラストを落とす成分であるため、これらを遮光していくことで、減光しながらライトバルブの表示コントラストを高くすることが可能となる。
【００２６】
上記本発明の投射型表示装置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ることが望ましい。
【００２７】
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、投射型表示装置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投射型表示装置を実現することができる。
【００２８】
本発明の投射型表示装置の駆動方法は、上記本発明の投射型表示装置の駆動方法であって、前記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、前記制御信号に基づいて前記調光手段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。
【００２９】
この構成によれば、投射型表示装置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。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態について図１から図６を参照して説明する。
図１は本実施の形態の投射型表示装置１０の全体構成を示す概略図である。
図１において、符号 １１ は照明装置、１ ２は光源、１ ３、１ ４はレンズアレイ（均一照明手段）、２０ は遮光部 （調光手段）、３１、３２ はダイクロイックミラー、３３、３４、３５ は反射ミラー、３６、３７、３８ は液晶ライトバルブ（光変調手段）、３９ はクロスダイクロイックプリズム、４０ は投射レンズ（投射手段）を示している。
【００３１】
本実施の形態の投射型表示装置１０は、図１に示すように、照明装置１１と、照明装置１１から出射した白色光を 青色光・緑色光反射する ダイクロイックミラー３１、 緑色光反射用のダイクロイックミラー３２と、各ダイクロイックミラー３１、３２により分光された各色光を対応した各液晶ライトバルブ３６、３７、３８へと導く反射ミラー３３、３４、３５およびリレーレンズ４１、４２、４３と、各色光を変調する液晶ライトバルブ３６、３７、３８と、変調された各色光を合成してカラー画像を合成する クロスダイクロイックプリズム３９と、合成されたカラー画像をスクリーンＳに拡大投射する投射レンズ１８とから概略構成されている。
【００３２】
照明装置１１ は、光源１ ２とレンズアレイ１ ３、１ ４と遮光部２０と から構成され、 光源１ ２は高圧水銀ランプ等のランプ１５ とランプ１５ の光を反射するリフレクタ１６ とから構成されている。
また、光源１ ２側からシステム光軸Ｃ上に、複数のレンズを平面状に配置した 第１のレンズアレイ１ ３、第２のレンズアレイ１ ４が順次設置されている。ここでシステム光軸Ｃはレンズアレイ１３において形成される複数の２次光源全体に対する光軸を示し、光源１２による光軸と略一致する。
【００３３】
図２は、本実施の形態の遮光部２０の部分拡大図およびＡ−Ａ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部２０は、図１および図２に示すように、システム光軸Ｃに対して軸対称に配置された一対の遮光板２１と、遮光板２１の面と平行な方向に延在する一対の回動軸２２と、回動軸２２に設けられたステッピングモータ（図示せず）とから構成されている。遮光板２１の縁部２３の略中央には凹部２４が形成され、遮光板２１は回動軸２２の回転により、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、外方からシステム光軸Ｃに向かって回動するように配置されている。
遮光部２０は、 第１のレンズアレイ１ ３と第２のレンズアレイ１ ４との間に設置され、回動軸２２は、遮光板２１が第２のレンズアレイ１４の近傍を通過する方向に回動するよう構成されている。
【００３４】
液晶ライトバルブ３６、３７、３８には、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
クロスダイクロイックプリズム３９ 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。
【００３５】
次に、上記の構成からなる投射型表示装置１０における作用について説明する。
ランプ１５から射出された白色光は、図１に示すように、直接またはリフレクタ１６に反射されて第１のレンズアレイ１３に入射され、第２のレンズアレイ１４に集光、入射される。白色光は、第２のレンズアレイ１４に入射される直前に、遮光部２０の遮光板２１によって周囲から遮光、減光される。第２のレンズアレイ１４から出射された白色光は、 ダイクロイックミラー３１に入射され、白色光中の 赤色光ＬRが 透過される とともに、青色光ＬB と緑色光ＬG とが 反射される。
【００３６】
ダイクロイックミラー３１ を透過した赤色光ＬR は反射ミラー３５ で反射されて液晶ライトバルブ３６ に入射される。一方、ダイクロイックミラー３１に 反射された 色光はダイクロイックミラー３２に入射して 、緑色光ＬGが ダイクロイックミラー３２ によって反射され、液晶ライトバルブ３７ に入射される。一方、ダイクロイックミラー３２を透過した 青色光ＬB は、リレーレンズ４１ 、反射ミラー３３ 、リレーレンズ４２ 、反射ミラー３４ 、リレーレンズ４３ からなるリレー系４５ を経て液晶ライトバルブ３８ に入射される。
【００３７】
３つの色光はそれぞれ対応する 液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射され、変調されて クロスダイクロイックプリズム３９にむけて出射される。 クロスダイクロイックプリズム３９に入射された３つの色光はここで合成されて 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４０ によりスクリーンＳ 上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００３８】
次に、本発明の主要部である遮光部２０における作用について詳細に説明する。
遮光板２１は、減光率０％のときには図２（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、減光率が高くなるにつれて、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、回動軸２２を中心としてシステム光軸Ｃに近づくように回動される。第２のレンズアレイ１４に入射する光束は、遮光板２１が進入してくる方向から遮られるとともに、進入方向に対する両脇は、凹部２４の両脇の突出部により、中央部よりも早く光束が遮られる。つまり、第２のレンズアレイ１４を構成する複数のレンズのうちシステム光軸Ｃから離れたレンズから遮光される。
【００３９】
図３は各減光率における各液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射する入射光の入射角度と照射光量との関係を示した図である。
液晶ライトバルブ３６、３７、３８の入射面に照射される光束のうち、第２のレンズアレイ１４のシステム光軸Ｃから離れたレンズから照射される光束は、システム光軸Ｃ近傍のレンズからの照射光束と比べて、上記入射面の法線（システム光軸Ｃと一致する）に対してより大きな角度で入射している。つまり、上記入射面の法線方向を入射角度０°とすると、より大きな入射角度で入射していると言える。
この第２のレンズアレイ１４のシステム光軸Ｃから離れたレンズから遮光されるので、液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射される光束の入射角度と照明光量との関係は、図３に示すようになる。つまり、減光率が高くなると、全体的に照明光量が低下するとともに、入射角度の大きな（図３においては入射角度０°から離れた所）光束の照明光量はさらに低下する。そのため、入射光束の照明光量における入射角度が０°に近い光束の照明光量の割合が増加する。
【００４０】
図４は液晶ライトバルブへの入射光の入射角度に対するコントラスト分布図であり、図５は、液晶ライトバルブへの入射光の入射角度とコントラストとの関係図である。
液晶ライトバルブ３６、３７、３８は、図４および図５に示すように、入射した光束の入射角度により液晶の遮光性が異なり、入射角度０°近傍のコントラストは高く（光束の遮光性が良い）、０°から離れるとコントラストは低くなる（遮光性が悪い）。
例えば、図４は、入射側の偏光軸を９０ｄｅｇ．から２７０ｄｅｇ．方向に、出射側の偏光軸を０ｄｅｇ．から１８０ｄｅｇ．方向に配置したときの液晶ライトバルブのコントラスト分布図である。入射角の傾く方向によってコントラスト分布に多少の偏りがでるが、概略入射角度０°近傍でコントラストが高く、０°から離れるにつれてコントラストが低下している。
【００４１】
図６は、減光量とコントラストとの関係を示した図である。
上述したように、遮光部２０により遮光され、液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射する光束は、図３に示すように、減光率が高くなるほど入射角度０°近傍の光束の割合が高くなる。また、液晶ライトバルブ３６、３７、３８は、図４および図５に示すように、入射角度０°近傍の光束の割合が高くなるほどコントラストが高くなる。このため、投射される画像のコントラストは、図６に示すように、減光量が大きくなるほどコントラストが高くなる。ちなみに二点鎖線で示しているのは従来例の調光パラメータとコントラストとの関係で、コントラストは調光パラメータ（減光率）とは関係なく一定値である。
【００４２】
次に、本実施の形態の投射型液晶表示装置１０の駆動方法について説明する。図７は本実施の形態の投射型液晶表示装置１０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投射型液晶表示装置の場合、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、以下に説明するように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。
【００４３】
本実施の形態では、図７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１２１を経て第１のデジタル信号処理回路であるＤＳＰ（１）１２２（制御信号決定手段）に入力される。ＤＳＰ（１）１２２では、映像信号から明るさ制御信号が決定される。ＤＳＰ（２）１２３（調光制御手段）では、明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ１２４を制御し、最終的には調光素子ドライバ１２４が調光素子１２５（本実施の形態の場合は遮光板２１）を実際に駆動する。
【００４４】
一方、ＤＳＰ（１）１２２で決定された明るさ制御信号は、映像信号とともにＤＳＰ（３）１２６（映像信号伸張手段）にも入力される。ＤＳＰ（３）１２６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。伸張処理後の映像信号はＤＡコンバータ１２７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１２８に入力され、パネルドライバ１２８から赤色光用液晶ライトバルブ３６（図７中のＲパネル）、緑色光用液晶ライトバルブ３７（同、Ｇパネル）、青色光用液晶ライトバルブ３８（同、Ｂパネル）のそれぞれに供給される。
【００４５】
ここで、照明装置１１の制御方法に関しては、[１]表示映像適応型の制御、の他に、[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、上記で説明したように、ＤＳＰ（１）１２２で映像信号に基づいて明るさ制御信号が決定されるが、その方法には例えば次の３通りが考えられる。
【００４６】
（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０〜２５５の２５６ステップの階調数を含む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８（ａ）のようになったとする。この図の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が１９０であるので、この階調数１９０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、最も忠実に明るさを表現できる方法である。
【００４７】
（ｂ）注目しているフレームに含まれている階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）より、最大の明るさから出現数について一定の割合（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９のようであった場合、ヒストグラムより明るい側から１０％の領域をとる。１０％に相当するところの階調数が２３０であったとすると、この階調数２３０を明るさ制御信号とする。図９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）の方法を採用すれば、階調数２５５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。
【００４８】
（ｃ）画面を複数のブロックに分割して、ブロック毎、含まれている画素の階調数の平均値を求め、最大のものを明るさ制御信号とする方法。
例えば図１０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）〜（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。
【００４９】
次にＤＳＰ（２）１２３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１２４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。
【００５０】
（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）１２２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１２４に供給すればよいため、ＤＳＰ（２）１２３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、映像の内容により画面の明暗が短い周期で変化することもあり、鑑賞時に余計なストレスを感じるなどの問題が発生する恐れがある。
【００５１】
（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。
【００５２】
（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１２５を制御する。この方法によれば、シーンの切り替わりなどのみに応じた制御を行うことができる。
【００５３】
このようにして、例えば階調数１９０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１２５を駆動する。本実施の形態の場合、調光素子１２５は具体的には遮光板２１であるから、透過率が７５％（遮光率が２５％）となるように遮光板２１を回動させる。同様に、階調数２３０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１２５を駆動する。
【００５４】
一方、ＤＳＰ（３）１２６では、ＤＳＰ（１）１２２で決定された明るさ制御信号と映像信号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８（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８（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。
【００５５】
[２]投射拡大率による制御
投射レンズ４０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、拡大側では画面が暗くなり、縮小側で明るくなる傾向にある。したがって、これを補正するように、拡大側に変化させた場合には光量が増えるように、縮小側に変化させた場合には光量が減るように調光素子１２５を制御する。
【００５６】
[３]外部からの制御
使用者が好みに応じて調光素子１２５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１２５を制御する。この場合、使用者がコントローラを用いて、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]の制御を行うためには、図７でＤＳＰ（１）１２２〜ＤＳＰ（３）１２６のような回路は不要であるが、それ以外の回路構成が必要になる。
【００５７】
上記の構成によれば、このように光束の周囲から遮光する遮光板２１により、減光率が高くなればなるほど液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射する光束における入射角度０°近傍の光束の割合が高くなる。入射する光束の内、遮光性の高い入射角度０°近傍の光束の割合が高くなるため、減光すればするほどコントラストを向上させることができる。
【００５８】
回動軸２２にはステッピングモータ（図示せず）が設けられているので、ステッピングモータ（図示せず）により遮光板２１を回動させることにより、第１のレンズアレイ１２と第２のレンズアレイ１３との間を透過する光束の量を容易に応答性良く調節することができる。
例えば、遮光板２１がシステム光軸Ｃに平行になるように配置すれば、光の透過率を１００％に近い値にすることができ、遮光板２１がシステム光軸Ｃに対して所定の角度に回動させれば、所定の透過率に減光することができる。
【００５９】
遮光板２１は、第１のレンズアレイ１３と第２のレンズアレイ１４との間で、第２のレンズアレイ１４に近い側に配置されている。そのため、遮光板により光束の一部を遮光した際にも、第１のレンズアレイで形成される２次光源像それぞれの光の分布に対して与える影響を小さくすることができ、液晶ライトバルブ３６、３７、３８の入射面における照射光の分布にムラが生じないようにすることができる。
【００６０】
また、第１のレンズアレイ１３と第２のレンズアレイ１４との間は、第１のレンズアレイ１３の焦点距離に応じた隙間が予め設けられているので、他部品の光学配置を変更することなく、レンズアレイ１３、１４間に遮光板２１を配置することができる。遮光板２１は回動軸２２回りに回動するので、システム光軸Ｃから外方向へ大きく飛び出すことなく配置することができ、投射型表示装置１０を小型化することができる。
【００６１】
まずＤＳＰ（１）１２２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遮光部２０を制御するための制御信号が決定され、ＤＳＰ（２）１２３がこの制御信号に基づいて遮光部２０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液晶ライトバルブ３６、３７、３８に供給する一方、ＤＳＰ（３）１２６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、投射型表示装置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投射型表示装置を実現することができる。
【００６２】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について図１１を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の形状のみが異なっている。よって、本実施の形態においては、図１１を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１１は、本実施の形態の遮光部５０の部分拡大図およびＢ−Ｂ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部５０には、図１１に示すように、縁部２３に複数の三角板５１（凸部）が設けられ、三角板５１の先端５２の間隔が、第２のレンズアレイ１４を構成するレンズの配置間隔と略同じに設定されている。
遮光板２１は、先端５２が第２のレンズアレイ１４を構成するレンズの境界線上を沿って移動するように配置されている。
【００６３】
次に、上記の構成からなる遮光部５０における作用について説明する。
遮光板２１は、減光率０％のときには図１１（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置される。減光率が高くなるにつれて、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、先端５２が第２のレンズアレイ１４を構成するレンズの境界線上を移動するように回動される。
遮光板２１がシステム光軸Ｃに向かって移動すると、三角板５１が第２のレンズアレイそれぞれの外側の光束から順に遮光するようになる。
【００６４】
上記の構成によれば、第２のレンズアレイ１４を構成する複数のレンズの一つ一つについて、上記レンズに入射する光束を上記レンズの外側から遮っている。よって上記レンズから液晶ライトバルブ３６、３７、３８に出射される光束についても、液晶ライトバルブ３６、３７、３８の入射面の法線に近い角度で入射する光束以外の光束から遮光される。そのため、投射される画像のコントラストを向上させることができる。
【００６５】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１２を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の形状のみが異なっている。すなわち、遮光部の縁部に凹部が形成された形状（第１の実施の形態）と、遮光部の縁部に三角板が設けられた形状（第２の実施の形態）との組み合わせの形状となっている。
よって、本実施の形態においては、図１２を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
【００６６】
図１２は、本実施の形態の遮光部６０の部分拡大図およびＤ−Ｄ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部６０は、図１１に示すように、縁部２３に凹部２４が設けられているとともに、三角板５１が遮光板２１の進行方向に略垂直な辺に設けられている。三角板５１の先端５２の間隔は、上記レンズの配置間隔と略同じに設定され、遮光板２１は、先端５２が上記レンズの境界線上を移動するように配置されている。
【００６７】
次に、上記の構成からなる遮光部６０における作用について説明する。
遮光板２１は、減光率が高くなるにつれて、図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように、先端５２が第２のレンズアレイ１４を構成するレンズの境界線上を移動するように回動される。
三角板５１は凹部２４に設けられているので、遮光板２１の進行方向に対して左右方向にシステム光軸Ｃから離れた領域から遮光し始める。同時に三角板５１が第２のレンズアレイそれぞれの外側の光束から順に遮光するようになる。
【００６８】
上記構成によれば、遮光部６０は、システム光軸Ｃに対称に、かつ光束の周囲から遮光するとともに、第２のレンズアレイ１４を構成する複数のレンズの一つ一つについて、上記レンズに入射する光束を３方向の外側から遮っている。そのため、減光率が高くなればなるほど液晶ライトバルブ３６、３７、３８に入射する光束における入射角度０°近傍の光束の割合が高くなり、コントラストを向上させることができる。
【００６９】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１３を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１３を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
遮光部７０は、図１３に示すように、第２のレンズアレイ１４の面と略平行にスライド可能に配置された一対の遮光板７１ａ、一対の遮光板７１ｂと、遮光板７１ａ、７１ｂに配置され、遮光板７１ａ、７１ｂをスライド移動させるリニアモータ（図示せず）とから構成されている。遮光板７１ａと遮光板７１ｂとは、スライド方向がシステム光軸Ｃにおいて略直交するように配置されているとともに、システム光軸Ｃの軸線方向に位置をずらして配置されている。
【００７０】
次に、上記の構成からなる遮光部７０における作用について説明する。
遮光板７１ａ、７１ｂは、減光率０％のときには図１３（ａ）に示すように、外方に開いた位置に配置され、光束を遮光していない。そして、減光率が高くなるにつれて、図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように、遮光板７１ａ、７１ｂの配置位置は外方からシステム光軸Ｃに向かって近づいていく。
遮光板７１ａ、７１ｂが、外方からシステム光軸Ｃに向かって近づくと、第２のレンズアレイ１４を構成する複数のレンズのうち、周囲に位置するレンズに入射する光束から遮光される。
【００７１】
上記の構成によれば、遮光板７１ａ、７１ｂは、第２のレンズアレイ１４の面と略平行にスライド可能に配置されているので、システム光軸Ｃの軸線方向に寸法を必要とせず、投射型表示装置１０を小型化することができる。
【００７２】
なお、上述した実施の形態の他にも、遮光板７１ａ、７１ｂを複数の遮光板から構成し、遮光板７１ａ、７１ｂを構成する各遮光板の平行移動距離可能範囲が異なるように構成することができる。
この構成によれば、例えば、外側の光を遮光する遮光板同士は干渉しやすいため移動範囲を狭く、上記光軸寄りの光を遮光する遮光板の移動範囲を広く設定すると、外側の光の遮光をより早く行うことができるとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００７３】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１４および図１５を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１４および図１５を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１４は、本実施の形態の遮光板の形状を示す平面図であり、図１５は、本実施の形態の遮光部８０の部分拡大図およびＦ−Ｆ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部８０の一対の回動軸２２には、図１５に示すように、１つの回動軸２２に対して２枚の遮光板８１、８２が備えられ、遮光板８１が第１のマルチレンズ１３側、遮光板８２が第２のマルチレンズ１４側に配置されている。
遮光板８１と遮光板８２とは、図１４に示すように、回動軸２２の延在方向は略同一寸法で、上記延在方向の直交方向の寸法は遮光板８１の方が短く形成されている。遮光板８１の縁部８３の略中央には、略楕円形状の凹部８４が形成され、遮光板８２の縁部８５の略中央には、上記延在方向の直交方向の凹み寸法が凹部８４よりも長い凹部８６が形成されている。なお、凹部８４および凹部８６の形状は、図１４および図１５に示した楕円形状などの形状に限られることなく、矩形形状などさまざまな形状の凹部に適応することができる。
【００７４】
次に、本発明の主要部である遮光部８０における作用について詳細に説明する。
遮光板８１と遮光板８２とは、減光率０％のときには、図１５（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、光束を遮らない。減光率３０％のときには、図１５（ｂ）に示すように、遮光板８１と遮光板８２とが同様に回動軸２２により回動され、外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し外側から光を遮光する。減光率６０％となると、図１５（ｃ）に示すように、遮光板８２は減光率３０％のときと略同じ位置に留まっているが、遮光板８１がさらに回動してシステム光軸Ｃに向かって移動し、遮光する領域が広がる。
また、第１のレンズアレイ１３側（図１５のＦ−Ｆ断面視方向）から見ると、減光率３０％のときには、図１５（ｂ）に示すように、遮光板８１の凹部８４と遮光板８２の凹部８６と縁部８５とが外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し、外側の光から順に遮光する。この時点では遮光板８１の縁部８３は、遮光板８２と重なり光の遮光には貢献していない。減光率６０％となると、図１５（ｃ）に示すように、遮光板８１がさらに回動することで縁部８３と凹部８４とがさらにシステム光軸Ｃに向かって移動し、さらにシステム光軸Ｃに近い領域の光を遮光する。
【００７５】
上記の構成によれば、一組の遮光板、遮光板８１と遮光板８２とを１つの回動軸により相対回動可能に組み合わせ、遮光板８１の回動可能範囲を遮光板８２の回動可能範囲よりも広く設定している。そのため、遮光板８２が外側の光を遮光した後、遮光板８１がさらに回動してよりシステム光軸Ｃに近い領域の光を遮光することができる。つまり、外側の光の遮光をより早く行うとともに、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００７６】
〔第６の実施の形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図１６および図１７を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１６および図１７を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１６は、本実施の形態の遮光板の形状を示す平面図であり、図１７は、本実施の形態の遮光部９０の部分拡大図およびＧ−Ｇ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部９０の一対の回動軸２２には、図１７に示すように、１つの回動軸２２に対して２枚の遮光板９１、９２が備えられ、遮光板９１が第１のマルチレンズ１３側、遮光板９２が第２のマルチレンズ１４側に配置されている。
遮光板９１と遮光板９２とは、図１６に示すように、回動軸２２の延在方向は略同一寸法で、上記延在方向の直交方向の寸法は遮光板９１の方が短く形成されている。遮光板９１は凹部のない単なる矩形形状の板に形成され、遮光板９２の縁部９３の略中央には、凹部９４が形成されている。
【００７７】
次に、本発明の主要部である遮光部９０における作用について詳細に説明する。
遮光板９１と遮光板９２とは、減光率０％のときには、図１７（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、光束を遮らない。減光率３０％のときには、図１７（ｂ）に示すように、遮光板９１と遮光板９２とが同様に回動軸２２により回動され外側からシステム光軸Ｃに向かって移動外側から光を遮光する。減光率６０％となると、図１７（ｃ）に示すように、遮光板９２は減光率３０％のときと略同じ位置に留まっているが、遮光板９１がさらに回動してシステム光軸Ｃに向かって移動し、遮光する領域が広がる。
また、第１のレンズアレイ１３側（図１７のＧ−Ｇ断面視方向）から見ると、減光率３０％のときには、図１７（ｂ）に示すように、遮光板９１と遮光板９２の縁部９３と凹部９４とが外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し、外側の光から順に遮光する。減光率６０％となると、図１７（ｃ）に示すように、遮光板９１がさらにシステム光軸Ｃに向かって移動し、さらにシステム光軸Ｃに近い領域の光を遮光する。
【００７８】
上記の構成によれば、遮光板９１には凹部が形成されていないため、よりシステム光軸Ｃに近い領域の光を遮光することができる。つまり光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００７９】
〔第７の実施の形態〕
次に、本発明の第７の実施形態について図１８を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１８を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１８は、本実施の形態の遮光部１００の部分拡大図およびＨ−Ｈ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部１００の一対の回動軸２２は、図１８に示すように、遮光板１０１が第２のレンズアレイ１４の近傍を通過する方向に回動するよう配置されるとともに、システム光軸Ｃ方向に相対位置をずらして配置されている。また、遮光部１００には、１つの回動軸２２に対して１枚の遮光板１０１が備えられ、遮光板１０１の縁部１０２には、凹部１０３が形成されている。
【００８０】
次に、本発明の主要部である遮光部１００における作用について詳細に説明する。
遮光板１０１は、減光率０％のときには、図１８（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、光束を遮らない。減光率３０％のときには、図１８（ｂ）に示すように、遮光板１０１が回動軸２２により回動され外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し外側から光を遮光する。減光率６０％となると、図１８（ｃ）に示すように、遮光板１０１がさらに回動されてシステム光軸Ｃに向かって移動する。このとき、一方の遮光板１０１と他方の遮光板１０１とが互い違いになるように移動する。
また、第１のレンズアレイ１３側（図１８のＨ−Ｈ断面視方向）から見ると、減光率３０％のときには、図１８（ｂ）に示すように、縁部１０２と凹部１０３とが外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し、外側の光から順に遮光する。減光率６０％となると、図１８（ｃ）に示すように、縁部１０２と凹部１０３とがさらにシステム光軸Ｃに向かって移動し、凹部１０３により遮光される領域がさらに広くなる。このとき、縁部１０２により遮光される領域は重なっている。
【００８１】
上記の構成によれば、一対の回動軸２２がシステム光軸Ｃ方向にずれて配置されているので、遮光板１０１の回動範囲もシステム光軸Ｃ方向にずれる。そのため遮光板１０１同士の干渉が回避され、遮光板１０１の回動可能領域が広くなり、凹部１０３がよりシステム光軸Ｃに近づくことができる。つまり、光が透過可能な領域をより小さくすることができ、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００８２】
〔第８の実施の形態〕
次に、本発明の第８の実施形態について図１９を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは遮光部の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１９を用いて遮光部周辺のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
図１９は、本実施の形態の遮光部１１０の部分拡大図およびＪ−Ｊ断面視図であり、（ａ）は減光率０％、（ｂ）は減光率３０％、（ｃ）は減光率６０％における図である。
遮光部１１０の一対の回動軸２２は、図１９に示すように、遮光板１０１が第２のレンズアレイ１４の近傍を通過する方向に回動するよう配置されるとともに、システム光軸Ｃに対して軸対称に配置されている。また、遮光部１１０には、１つの回動軸２２に対して１枚の遮光板１１１が備えられ、遮光板１１１の縁部１１２には凹部１１３が形成されている。凹部１１３の両脇の突起部１１４には、第２のマルチレンズ１４側に折れ曲がる屈曲部１１５が形成されている。
なお、屈曲部１１５を設ける代わりに、突起部１１４が柔軟性を持つ材質で形成され、突起部１１４が材質の柔軟性で第２のマルチレンズ１４側に曲がるように構成されてもよい。また、遮光板１０１全体が柔軟性を持つ材質で形成されていてもよい。
【００８３】
次に、本発明の主要部である遮光部１１０における作用について詳細に説明する。
遮光板１１１は、減光率０％のときには、図１９（ａ）に示すように、システム光軸Ｃに対して平行な位置に配置され、光束を遮らない。減光率３０％のときには、図１９（ｂ）に示すように、遮光板１１１が回動軸２２により回動され外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し外側から光を遮光する。減光率６０％となると、図１９（ｃ）に示すように、突起部１１４同士が接触する。突起部１１４が接触すると、屈曲部１１５から先の突起部１１４が折れ曲がり、遮光板１１１はさらにシステム光軸Ｃに向けて移動する。
また、第１のレンズアレイ１３側（図１９のＪ−Ｊ断面視方向）から見ると、減光率３０％のときには、図１９（ｂ）に示すように、縁部１１２と凹部１１３とが外側からシステム光軸Ｃに向かって移動し、外側の光から順に遮光する。減光率６０％となると、図１９（ｃ）に示すように、凹部１１３がさらにシステム光軸Ｃに向かって移動し、凹部１１３により遮光される領域がさらに広くなる。
【００８４】
上記の構成によれば、突起部１１４が接触した時に屈曲部１１５より先の突起部１１４が折れ曲がり、遮光板１１０の回動可能領域をより広げることができる。そのため、遮光板１１０の凹部１１３がさらにシステム光軸Ｃに近づくことができ、遮光領域をより広げることができる。つまり、光の透過可能な領域をより小さくすることができ、光の透過率の最小値をさらに小さくすることができる。
【００８５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施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、上記の実施の形態においては、照明装置１１の光源１２を高圧水銀ランプなどのランプ１５に適応して説明したが、この光源１２がランプ１５に適応されたものに限られることなく、ＬＥＤを用いたもの等、その他各種の光源を用いたものに適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による第１の実施形態の投射型表示装置を示す概略図である。
【図２】 同、投射型表示装置の遮光部を示す部分拡大図およびＡ−Ａ断面視図である。
【図３】 同、投射型表示装置の液晶ライトバルブへの入射角度と照射光量との関係を示す図である。
【図４】 同、投射型表示装置の液晶ライトバルブの入射角度とコントラストとの関係を示す図である。
【図５】 同、投射型表示装置の液晶ライトバルブの入射光分布角度とコントラストとの関係を示す図である。
【図６】 同、投射型表示装置の減光量とコントラストとの関係を示す図である。
【図７】 同、投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図８】 同、投射型表示装置において、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である。
【図９】 同、第２の方法を説明するための図である。
【図１０】 同、第３の方法を説明するための図である。
【図１１】 本発明による第２の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＢ−Ｂ断面視図である。
【図１２】 本発明による第３の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＤ−Ｄ断面視図である。
【図１３】 本発明による第４の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＥ−Ｅ断面視図である。
【図１４】 本発明による第５の実施形態の遮光部の遮光板を示す平面図である。
【図１５】 同、遮光部を示す部分拡大図およびＦ−Ｆ断面視図である。
【図１６】 本発明による第６の実施形態の遮光部の遮光板を示す平面図である。
【図１７】 同、遮光部を示す部分拡大図およびＧ−Ｇ断面視図である。
【図１８】 本発明による第７の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＨ−Ｈ断面視図である。
【図１９】 本発明による第８の実施形態の遮光部を示す部分拡大図およびＪ−Ｊ断面視図である。
【符号の説明】
１０・・・投射型表示装置、 １２・・・光源、 １３・・・第１のレンズアレイ（均一照明手段）、 １４・・・第２のレンズアレイ（均一照明手段）、 ２０・・・遮光部（調光手段）、 ２１・・・遮光板、 ２２・・・回動軸、 ２３・・・縁部、 ２４・・・凹部、 ３６、３７、３８・・・液晶ライトバルブ（光変調手段）、 ４０・・・投射レンズ（投射手段）、 ５１・・・三角板（凸部）
Claims (7)
- 光源と、該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段により変調された光を投射する投射手段を備えた投射型表示装置であって、
前記光変調手段が液晶ライトバルブからなり、
前記光源から入射される光束の輝度分布を均一化する均一照明手段と、
前記光源と前記光変調手段との間に配置され、前記光変調手段に入射する光束のうち、前記光変調手段の垂直方向から外れた角度から入射する光束から順に遮光することにより前記光源からの光量を調節する調光手段と、を備え、
前記調光手段は、光束を遮る遮光板を備えた遮光部であり、
前記遮光部が、前記遮光板の面と平行な方向に延在する回動軸を備え、
前記遮光板が、前記回動軸を中心として回動可能に構成されるとともに、前記遮光板の回動角度により前記光量が調節可能とされ、
前記均一照明手段が、前記光源から出射される光束の光軸に沿って前記光源に近い側から順次配列された第１のレンズアレイ、第２のレンズアレイからなる２枚のレンズアレイで構成され、
前記遮光板は、縁部に凹部が設けられているとともに、複数の三角板が前記遮光板の進行方向に略垂直な辺に設けられており、前記三角板の先端の間隔が前記第２のレンズアレイを構成するレンズの配置間隔と略同じに設定され、
前記遮光板は、前記三角板の先端が前記第２のレンズアレイを構成するレンズの境界線上を移動するように配置されていることを特徴とする投射型表示装置。 - 前記調光手段は、前記光源から出射される光束の外側から順に光束を遮るように構成されていることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
- 前記遮光部が前記光軸に向かって外側から移動するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
- 前記回動軸が複数備えられ、これら回動軸が前記光軸に垂直な同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
- 前記遮光板が、非遮光時には光路の周辺部に配置されているとともに、遮光時にはその周辺部から遮光動作を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
- 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長する映像信号伸長手段とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
- 請求項６記載の投射型表示装置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長し、この伸長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投射型表示装置の駆動方法。
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Applications Claiming Priority (2)
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| JP2003137172 | 2003-05-15 | ||
| JP2003181154A JP4158618B2 (ja) | 2003-05-15 | 2003-06-25 | 投射型表示装置および投射型表示装置の駆動方法 |
Publications (3)
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