TWI228634B - Image display apparatus and projector - Google Patents

Description

1228634 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於影像顯示裝置及投影機，詳言之爲，使光 源放射之照明光照射於液晶光閥或傾斜鏡構件等空間光調 變器，使經由該空間光調變器調變之照明光射入投射透鏡 ’由投射透鏡將照明光投射至螢幕等據以顯示影像的投影 機，特別是關於動畫影像顯示極爲有用之技術。 【先前技術】 圖18爲習知投影機之槪念說明圖。該投影機1 000主 要具有··光源 110，飛眼透鏡 1021、1022，重疊透鏡 1 02 3，平行透鏡140，光閥151，及投射透鏡160。 飛眼透鏡（fly eye lens) 1021、1022爲具有矩形狀 之微小透鏡以矩陣狀配列而成之透鏡陣列。各微小透鏡之 外形形狀，由光軸方向觀察時被形成爲和空間光調變器、 亦即光閥1 5 1之影像形成區域之外形形狀大略相似之形狀 。例如光閥1 5 1之影像形成區域外形形狀爲橫縱比4 : 3 之矩形狀時，各微小透鏡之外形形狀亦形成爲橫縱比4 : 3之矩形狀。 飛眼透鏡1 02 1，係將光源1 1 0放射之照明光分割爲 多個部分光，使每一個部分光聚光於飛眼透鏡1 02 2之各 微小透鏡。飛眼透鏡1 022，係放射被分割爲多個之部分 光之每一個，使射入重疊透鏡1 023。重疊透鏡1 02 3則介 由平行透鏡1 40將分割爲多個之部分光予以重疊而照射於 -4- 1228634 (2) 光閥1 5 1之影像形成區域。此時’各微小透鏡之外形形狀 與光閥1 5 1之影像形成區域之橫縱比相同，因此於光閥 1 5 1之影像形成區域可以照射具有照明度均勻分布之照明 光。 因此投影機1 000，係係使光源1 1 〇放射之照明光呈 現照明度均勻分布地照射至光閥1 5 1之影像形成區域，經 由光閥151調變後射入投射手段之投射透鏡160，之後由 投射透鏡1 60以影像光投射至螢幕而顯示明亮、且不均勻 現象少之影像。 又，作爲光閥之一可爲使用液晶面板之液晶光閥。於 此種投影機，光源放射之照明光係照射至液晶光閥，液晶 光閥則依影像信號調變照明光，該照明光經由投射透鏡放 大之後投射至螢幕上，因此投影機投射至螢幕之動畫影像 之顯示特性相等於依據液晶光閥之響應特性而產生之動畫 影像之顯示特性。 另外，於習知影像顯示裝置中，藉由掃描照射至顯示 元件之照明區域來改善動畫影像顯示品質之技術曾被揭示 。於該影像顯示裝置揭示，將多個光源配置於顯示元件背 面，依時間差依序進行點亮/消滅，依此而掃描照射至顯 示元件之照明區域之構成。（例如專利文獻1 )。另外， 於其他影像顯示裝置中揭示，藉由界定光源放射方向之間 隙被形成之聚光筒之旋轉，而掃描照射至顯示元件之照明 區域之構成。（例如專利文獻2 )。 專利文獻1 :特開2000 — 275604號公報 1228634 (3) 專利文獻2:特開2002— 6766號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 顯示裝置可依顯示方法之差異區分爲脈衝型（ impulse-type )及保持型（hold-type )。脈衝型係指將顯 示用之必要亮度之光瞬間顯示於每一畫素之方法，脈衝型 顯示裝置例如有CRT (陰極射線管）。保持型顯示裝置係 將顯示用之必要亮度之光於一定期間顯示於每一畫素之方 法，保持型顯示裝置例如有液晶顯示裝置，因此使用液晶 光閥之投影機亦爲保持型顯示裝置之一種。 一般而言脈衝型與保持型之動畫影像之顯示特性會因 顯示方法差異而有差異。以下對於脈衝型與保持型顯示裝 置之動畫影像顯示特性之差異依人之眼睛看到之差異予以 表示，依此來說明習知投影機之問題。 圖1 9爲脈衝型顯示裝置之動畫影像顯示特性之說明 圖。圖2 0爲保持型顯示裝置之動畫影像顯示特性之說明 圖。又，於該兩圖中以動畫影像之移動距離爲橫軸，時間 爲縱軸，又，於該兩圖中縱軸方向之顯示物之厚度表示發 光時間。例如1圖框間厚度爲1 00 %表示在1圖框間之全 部時間發光，厚度爲5 0 %表示在1圖框間之一半時間發 光。 如圖1 9所示，脈衝型顯示裝置情況下，動畫影像於 畫面上伴隨時間經過而移動時，人眼僅稍微模糊看到動畫 -6- (4) 1228634 影像之端部，但是如圖2 0所示，保持型顯示裝置情況下 ，動畫影像於畫面上伴隨時間經過而移動時’相較於脈衝 型顯示裝置，人眼更能看到動畫影像之端部。 如上述說明，相較於脈衝型顯示裝置’保持型顯示裝 置之情況下人眼之所以更能看到動畫影像之端部，其理由 爲：脈衝型顯示裝置係瞬間發光，因而積分產生之腦部殘 像較少，相對地保持型顯示裝置係於一定期間持續發光之 故，積分產生之腦部殘像變多。 圖2 1、22爲保持型顯示裝置之動畫影像顯示特性改 善方法之說明圖。又，縱軸及橫軸之表示，以及縱軸方向 之顯示物厚度之定義均和圖19及20相同，故省略其說明 〇 如圖2 1所示，例如加快影像之切換速度時，可以淸 晰看到動畫影像之端部而可以減少模糊部分。但是，使用 液晶等之保持型顯示裝置情況下，顯示體之響應速度較慢 之故，很難如上述加快影像之切換速度，另外，加快影像 之切換速度時亦需要增加顯示之影像資料量。 又，如圖22所示可採取控制光之亮/滅而可看到如 同脈衝型顯示裝置般之方法。例如若是液晶顯示裝置可採 取使背照光源之照明光間歇式點亮/變暗、或使用快門連 續遮斷照明光之方法。但是，投影機一般採用高電壓放電 燈管之光源，因而很難施予間歇式亮/滅。另外，使用快 門時快門關閉期間之照明光無法被利用，會發生光利用效 率降低之問題。以下說明習知影像顯示裝置之動畫影像畫 (5) 1228634 質改善技術之問題點。依專利文獻1之構成，須於平面上 配置多個光源，對光源可施予瞬間之亮/滅，但須配置於 平面上使照明呈現均勻，此爲其限制，對於使用高電壓放 電燈管之投影機等爲較難適用之構成。又，原理上需要變 暗之光源，相對於本來之光源數，會發生影像之顯示可能 變暗之問題。而依專利文獻2之構成，並非掃描光源放射 之光線本身，而是藉由形成有溝槽之聚光筒之旋轉，使光 源由多個方向擴散進而限制放射光之方向據以界定照明區 域之構成，會發生未直接通過溝槽之光無法確實被導引至 顯示元件進行照射之問題，因此難以提升光之利用效率。 本發明係有鑑於上述問題，目的在於提供一種可以提 升動畫影像之顯示特性、可以提升亮度或光之利用效率的 影像顯示裝置及投影機。 (用以解決課題的手段） 爲解決上述問題，第1之本發明提供之影像顯示裝置 ，其特徵爲具備：光源，用於照射照明光；空間光調變器 ，其依電氣信號調變上述照明光，具有形成影像光之影像 形成區域；照射光學系，用於轉換上述光源所放射上述照 明光之光束形狀及大小之至少一方，並照射於較上述影像 形成區域爲窄之區域；及照明光掃描光學系，可於上述影 像形成區域掃描上述照射光學系所照射上述照明光。 依此構成，於瞬間之時間內，藉由照射光學系僅空間 光調變器之影像形成區域之一部分被進行照明光之照射， -8- 1228634 (6) 但於某一時間範圍內，可藉由照明光掃描光學系於影像形 成區域掃描照明光，因此對影像形成區域全體可進行具有 照明度均勻分布之照明光之照射。因此直視影像顯示裝置 時人眼可辨識影像。另外，僅注意影像形成區域之一部分 時照明光成爲或有照射或無照射，產生和間歇式點亮相同 之現象。依此則即使空間光調變器爲保持型情況下亦可顯 示淸晰之動畫影像。另外，由光源放射出和習知影像顯示 裝置相同之光量時，該光量亦不會變少，顯示之亮度和習 知比較不會變暗。因此可以提升動畫影像之顯示特性，可 以提供淸晰度或光利用效率較佳之影像顯示裝置。又，本 發明係將照明光照射至影像形成區域之一部分，藉由照明 光掃描光學系掃描照明光之光線本體之構成，其和習知影 像顯示裝置之以時間差依序進行多個光源之點亮/變暗之 構成，或者藉由形成有溝槽之聚光筒之旋轉使光源朝多個 方向擴散據以限制放射光之方向並界定照明區域之構成， 在淸晰度或者光利用效率上有極大之差異。 又，依第1本發明之較佳態樣較好是，上述照明光掃 描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變化上述照明光之折 射角而掃描上述照明光。依此構成，可以旋轉稜鏡掃描來 自照射光學系之光，因此容易實現於影像形成區域掃描照 明光之構成。 又，依第1本發明之較佳態樣較好是，上述照射光學 系具備··透鏡陣列部.，用於將上述照明光分割爲多數之部 分光分別予以聚光；及重疊透鏡部，用於將上述部分光重 -9- 1228634 (7) 疊於上述影像形成區域上或上述影像形成區域之共軛面上 。依此構成，藉由透鏡陣列部之外形形狀或重疊透鏡部之 聚光倍率之組合變化，容易實現可配合光源具有之照明度 分布，將照明光照射至較影像形成區域更窄區域之照射光 學系。又，亦可於影像形成區域於共軛面上重疊照明光。 藉由中繼成像系可使重疊於影像形成區域之照明光成像。 依此則可得和在影像形成區域重疊照明光同樣之效果。另 外，重疊照明光之面可爲影像形成區域之附近之面、或者 影像形成區域之共軛面附近之面。 又，依第1本發明之較佳態樣較好是，上述照明光掃 描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變化上述照明光之折 射角而掃描上述照明光；將上述旋轉稜鏡至少1個配置於 上述重疊透鏡部與上述空間光調變器之間。依此構成，通 過重疊透鏡部後之光可以統一於旋轉稜鏡掃描，容易實現 於影像形成區域掃描照明光之構成。 又’依第1本發明之較佳態樣較好是，上述照明光掃 描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變化上述照明光之折 射角而掃描上述照明光；將上述旋轉稜鏡對應上述透鏡陣 列部所分割之上述部分光予以配置多數個。依此構成，可 於影像顯示裝置內輕巧地配置與部分光之大小匹配之較小 型旋轉稜鏡’容易實現於影像形成區域掃描照明光之構成 〇 又’依第1本發明之較佳態樣較好是，上述照射光學 系具備：桿部’其可使射入端部射入之上述照明光反射至 -10- 1228634 (8) 內壁或外壁而由射出端部予以射出；及成像透鏡部，其可 使上述射出端部之影像成像於上述影像形成區域。依此構 成，藉由桿部射出端部形狀與成像透鏡部之聚光倍率之組 合變化，容易實現可配合光源具有之照明度分布，將照明 光照射至較影像形成區域更窄區域之照射光學系。 又，依第1本發明之較佳態樣較好是，上述照明光掃 描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變化上述照明光之折 射角而掃描上述照明光；將上述旋轉稜鏡至少1個配置於 上述桿部與上述空間光調變器之間。依此構成，可配置與 桿部射出之照明光大小匹配之旋轉棱鏡，可使由桿部射出 端部射出之照明光通過旋轉稜鏡，容易實現於影像形成區 域掃描照明光之構成。 又，依第2本發明，可以提供一種投影機，其特徵爲 具備：上述影像顯示裝置；及將上述影像顯示裝置所顯示 影像予以投射的投射手段。 依此構成，於瞬間之時間內，藉由照射光學系僅空間 光調變器之影像形成區域之一部分被進行照明光之照射， 但於某一時間範圍內，可藉由照明光掃描光學系於影像形 成區域掃描照明光，因此對影像形成區域全體可進行具有 照明度均勻分布之照明光之照射。因此以投射手段將影像 投射至螢幕時人眼可辨識影像。另外，僅注意影像形成區 域之一部分時照明光成爲或有照射或無照射，產生和間歇 式點亮/變暗相同之現象。依此則即使空間光調變器爲保 持型情況下亦可顯示淸晰之動畫影像。另外，由光源放射 -11 - (9) 1228634 出和習知影像顯示裝置相同之光量時，該光量亦不會變少 ’顯示之亮度和習知比較不會變暗。因此可以提升動畫影 像之顯示特性，可以提供淸晰度或光利用效率較佳之投影 機。 又’依第2本發明之較佳態樣較好是，具備色分離光 學系’用於將上述照明光掃描光學系所掃描上述照明光， 分離爲至少2色以上之照明光。依此構成，至少設置1個 照明光掃描光學系則可以全彩影像顯示淸晰之動畫影像。 又’依第2本發明之較佳態樣較好是，具備色分離光 學系’用於將上述照明光分離爲至少2色以上之照明光； 而且於經由上述色分離光學系施予色分離之照明光之中相 較於其他照明光之光路爲較長之照明光之光路中，配置可 使射入前與射出後影像之方向以同一方向傳送的中繼成像 手段。依此構成，因配置可使射入前與射出後影像之方向 以同一方向傳送的中繼成像手段，不會如單純使用透鏡時 發生影像反轉現象。亦即，即使使用中繼成像手段亦可避 開影像掃描方向反轉之影響。因此，於螢幕影像不會受到 中繼成像手段之影響而導致各色掃描方向無法統一之現象 °依此構成，則可以迴避被施予色分離之各色獨自進行間 歇式點亮之顯示，可以抑制對人眼造成不舒服之色閃燦現 象。同時藉由中繼成像手段之使用，可以補正光路長度差 引起之各色成像差。另外，中繼成像手段不限於中繼透鏡 光學系’只要是具有中繼形成影像機能之光學系均可。 又’依第2本發明之較佳態樣較好是，具備色分離光 -12- 1228634 (10) 學系，用於將上述照明光分離爲至少2色以上之照明光； 而且配置影像反轉稜鏡可使被施予色分離之照明光之至少 之一之影像之掃描方向反轉。依此構成，藉由影像反轉稜 鏡可分別控制各色之掃描方向，於螢幕影像可以統一各色 之掃描方向。依此則例如藉由統一各色照明光之掃描方向 進行照射，則可以迴避被施予色分離之各色獨自進行間歇 式點亮之顯示，可以抑制對人眼造成不舒服之色閃燦現象 〇 又，依第3本發明提供之投影機，係具備：上述影像 顯示裝置；及將上述影像顯示裝置所顯示影像予以投射的 投射手段者；其特徵爲：具有色分離光學系，用於將上述 照明光分離爲至少2色以上之照明光，而且依各色配置照 明光掃描光學系可對分離之上述照明光施予掃描。依此構 成，藉由和各色照明光對應之旋轉稜鏡之折射角變化可以 控制各色照明光，於螢幕影像可以重疊照射各色照明光、 或者可以偏移各色照明光施予照射。依此則例如藉由重疊 照射各色照明光，可以迴避被施予色分離之各色獨自進行 間歇式點亮之顯示，可以抑制對人眼造成不舒服之色閃爍 現象。 又，依第3本發明之較佳態樣較好是，上述照明光掃 描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變化上述照明光之折 射角而掃描上述照明光；上述旋轉稜鏡之至少1個，其旋 轉方向與其他旋轉稜鏡之旋轉方向不同。依此構成，可分 別控制各色之掃描方向’於營幕影像可以統一各色之掃描 -13- 1228634 (11) 方向。依此則例如藉由統一各色照明光之掃描方向進行照 射，則可以迴避被施予色分離之各色獨自進行間歇式點亮 之顯示，可以抑制對人眼造成不舒服之色閃爍現象° 【實施方式】 以下參照圖面說明本發明。又，該實施形態並非用以 限定本發明。 - (第1實施形態） 圖1爲本發明第1實施形態之投影機槪念說明圖。該 投影機100，主要具有：光源1 10，飛眼透鏡121、122， 重疊透鏡123，旋轉稜鏡130，平行透鏡140，液晶光閥 1 5 0，及投射透鏡1 6 0。 光源1 1 〇由燈管1 1 1及凹面鏡1 1 2構成。燈管1 1 1由 例如高壓水銀燈管等放電燈管構成，凹面鏡1 1 2由置物面 鏡構成。又，燈管1 1 1及凹面鏡Η 2不限於上述構成。於 光源1 1 0，由燈管1 1 1發出照明光，凹面鏡1 1 2將該照明 光反射，使具有照明度分布之照明光朝飛眼透鏡1 2 1、 122放射。此時若燈管1 1 1爲LED光源，可取代凹面鏡 1 1 2改用聚光透鏡朝飛眼透鏡1 2 1、1 2 2放射照明光，或 者將多個L E D光源配置成陣列狀等構成，關於光源種類 、數目、構成等可做適當變更。 飛眼透鏡1 2 1 ' 1 2 2爲具有矩形狀輪廓之微小透鏡以 矩陣狀配列而成之透鏡陣列。各微小透鏡之外形形狀，由 -14- (12) 1228634 光軸方向觀察時，係變化其和依據電氣信號調變照明光而 形成影像光之空間光調變器、即液晶光閥1 5 0之影像形成 區域之外形形狀之比例而被形成，例如液晶光閥1 5 0之影 像形成區域外形形狀爲橫縱比4 : 3之矩形狀時，各微小 透鏡之外形形狀形成爲橫縱比4 : 1之矩形狀。 飛眼透鏡1 2 1，係將光源1 1 〇放射之照明光分割爲多 個部分光，使每一個部分光聚光於飛眼透鏡1 22之各微小 透鏡。飛眼透鏡1 22，係放射被分割爲多個之部分光之每 一個使其射入重疊透鏡1 2 3。重疊透鏡1 2 3則介由平行透 鏡1 40將分割爲多個之部分光予以重疊而照射於液晶光閥 1 5 0。此時，各微小透鏡之外形形狀之橫縱比爲4 : i，因 此可將具有照明度均勻分布之照明光照射至較液晶光閥 1 5 0之影像形成區域更窄之區域、亦即影像形成區域之1 /3部分。換言之，飛眼透鏡121、122及重疊透鏡123, 係具有轉換光源1 i 〇射出之照明光之光束形狀及大小之其 中至少一方，而將照明光照射至較影像形成區域更窄之區 域的機能。又，以本實施形態之構成爲例考慮時，即使照 射光學系照射之區域（較影像形成區域更窄之區域）設計 成超過影像形成區域之橫方向時，只要相對於縱向大小爲 較窄區域者均包含於本發明主旨範圍內。又，重疊透鏡 1 2 3 ’不僅於液晶光閥1 5 0之影像形成區域，於影像形成 區域之共轭面上重疊照明光亦可。於影像形成區域之共轭 面上重疊照明光時，可使用中繼光學系或中繼成像手段使 重疊之照明光成像於影像形成區域上。 -15- 1228634 (13) 又’作爲可於影像形成區域掃描照明光 光學系的旋轉棱鏡1 3 0，係配置於重疊透鏡 閥1 5 0間，照明光之光軸隨旋轉稜鏡丨3 〇之 之關係被移位之同時，通過旋轉稜鏡130 1 5 0。又旋轉稜鏡1 3 0可由玻璃材料之四角 由馬達（未圖示）進行旋轉。 圖2爲：旋轉稜鏡之作用說明圖。圖中 垂直軸爲中心使旋轉稜鏡1 3 0以反時針方向 明。 於圖2，（ a )所示旋轉稜鏡1 3 0之旋 示由圖中左側射入旋轉稜鏡1 3 0之照明光未 前進而射出圖中右側之位置之模式。又，此 將照明光以平行於光軸之光線表示。另外， 樣將照明光以光線表示。 (b )所示旋轉稜鏡1 3 0之旋轉位置係g 之旋轉位置以反時針方向於〇 °〜4 5 °間旋 情況下，使圖中左側射入旋轉稜鏡1 3 0之照 側產生折射而射出圖中右側。 (c )所示旋轉棱鏡1 3 0之旋轉位置係丨 之旋轉位置以反時針方向於4 5 °〜9 0 °間旋 情況下，使圖中左側射入旋轉稜鏡1 3 0之照 側產生折射而射出圖中右側。 (d )所示旋轉稜鏡1 3 0之旋轉位置係; 之旋轉位置以反時針方向以90 °旋轉之模式 之照明光掃描 1 2 3與液晶光 旋轉與折射率 射向液晶光閥 柱稜鏡構成， 相對於紙面以 旋轉之例做說 轉位置，係表 被折射、直線 處爲方便說明 以下說明中同 菱示，由（a ) 轉之模式。此 明光於圖中上 隻示，由（a ) 轉之模式。此 明光於圖中下 良示，由（a ) 。此情況下， -16- (14) 1228634 和（a )之情況同樣地，表示由圖中左側射入旋轉稜鏡 1 3 0之照明光未被折射、直線前進而射出圖中右側之位置 之模式。如上述說明，照明光之光軸受旋轉稜鏡之旋轉與 折射率之關係影響而被偏移之同時通過旋轉稜鏡。 回至圖1，通過旋轉稜鏡1 3 0之照明光，藉由平行透 鏡140施予平行化後射入液晶光閥150。如上述說明般， 照明光通過旋轉稜鏡1 3 0，因此照明光可於液晶光閥1 5 0 之影像形成區域被掃描並照射。 圖3所示爲伴隨旋轉稜鏡1 3 0之旋轉而變化之照明光 於液晶光閥1 50之影像形成區域之掃描模式說明圖。 圖3 ( a )〜（d )表示，於圖2 ( a )〜（d )之情況 下照明光由旋轉稜鏡130通過平行透鏡140而照射至液晶 光閥1 5 0之影像形成區域時之照明光之照射區域。又，圖 3 ( e )表示重複圖3 ( a )〜（d )連續於液晶光閥1 5 0之 影像形成區域照射照明光時，於某一定期間積分之照明光 模式圖。 如圖3 ( a )所示，於圖2 ( a )之旋轉位置通過旋轉 稜鏡之照明光被照射至較液晶光閥1 5 0之影像形成區域更 窄之區域、即影像形成區域之中央之影像形成區域之1 / 3部分。當旋轉稜鏡如圖2 ( a )〜（b )旋轉時，如圖3 (a )〜（b )所示，照明光之照射區域由液晶光閥1 5 0之 影像形成區域中央朝上側端部遷移。另外，當旋轉稜鏡如 圖2(b)〜（c)旋轉時，如圖3(b)〜（c)所不，照 明光之照射由液晶光閥1 50之影像形成區域之下側端部開 -17- (15) 1228634 始遷移。當旋轉棱鏡如圖2 ( c )〜（d )旋轉 (c )〜（d )所示，照明光之照射區域由液晶 影像形成區域之下側端部朝中央側遷移。又， 閥1 5 0之影像資料的電氣信號之寫入方向較好 之掃描方向一致。 如上述說明般，重複、高速進行液晶光閥 形成區域之照明光掃描，累計某一定期間之積 (e )所示可於影像形成區域進行具有照明度 照明光之照射。又，僅注意影像形成區域之一 光呈現或照射或不照射狀態，因此產生和間歇 之現象。又，以本實施形態之構成爲例考慮時 光掃描之照射區域設計成超過影像形成區域之 只要於影像形成區域能掃描照明光者均包含於 範圍內。 再度回至圖1，如上述圖3說明般，射 1 5 0之影像形成區域的照明光，係依液晶光閥 形成區域內之電氣信號被調變而射出投射透鏡 液晶光閥1 5 0由液晶面板即液晶面板前後配置 板構成。因此射入投射手段、即投射透鏡1 60 投射至螢幕（未圖示）而於螢幕上以影像光顯 投射方式可爲由螢幕前面投射影像之方式以及 投射影像之方式之任一方。又，投射手段不限 160之透鏡，亦可使用曲面鏡者。 如上述說明般，該投影機1 〇〇係具備：光 時，如圖.3 光閥1 5 0之 成爲液晶光 是與照明光 1 5 〇之影像 分則如圖3 均勻分布之 部分時照明 式點亮相同 ，即使照明 縱方向時， 本發明主旨 入液晶光閥 1 5 0之影像 160 ° 又， 之2片偏光 之照明光被 示。此時之 由螢幕後面 於投射透鏡 源1 1 〇，用 -18- 1228634 (16) 於照射照明光；空間光調變器之液晶光閥1 5 〇 信號調變該照明光，具有形成影像光之影像形 射光學系之飛眼透鏡121、122及重疊透鏡1 射光源1 1 〇所放射照明光於較影像形成區域爲 及照明光掃描光學系之旋轉稜鏡1 3 0，可於影 掃描照射光學系所照射之照明光。依此構成， 間內，藉由照射光學系僅空間光調變器之影像 一部分被進行具有照明度均勻分布之照明光之 某一時間範圍內，可藉由照明光掃描光學系於 域掃描照明光，因此對影像形成區域全體可進 度均勻分布之照明光之照射。因此投射影像於 以人眼辨識該影像。 另外，僅注意影像形成區域之一部分時照 有照射或無照射狀態，產生和間歇式點亮相同 此則即使空間光調變器爲保持型情況下亦可顯 畫影像。另外，由光源放射出和習知影像顯示 光量時，該光量亦不會變少，顯示之亮度和習 變暗。因此可以提升動畫影像之顯示特性，可 度或光利用效率較佳之投影機。 (第2實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相 附加同一符號，並省赂共通動作或作用之說明 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同 ’其依電氣 成區域；照 2 3，用於照 窄之區域， 像形成區域 於瞬間之時 形成區域之 照射，但於 影像形成區 行具有照明 螢幕上時可 明光成爲或 之現象。依 示淸晰之動 裝置相同之 知比較不會 以提供淸晰 同之構成被 。又，同一 故省略基本 -19- (17) 1228634 說明。 圖4爲本發明第2實施形態之投影機槪念圖。 機2 00主要具有：光源1 10，圓筒形陣列透鏡221、 重疊透鏡2 2 3，旋轉稜鏡1 3 0，平行透鏡1 4 0 ’液 1 5 0，及投射透鏡1 6 0。 於第1實施形態使用飛眼透鏡及重疊透鏡作爲 學系，本第2實施形態和第1實施形態不同點爲， 5所示僅變化單一方向之聚光倍率的圓筒形陣列透 陣列狀配置之透鏡陣列，以及縱橫之聚光倍率和第 形態不同之重疊透鏡作爲照射光學系，其他之點均 實施形態相同因此省略其說明。 圓筒形陣列透鏡221、222及重疊透鏡223’ 透鏡倍率之組合，可將具有照明度均勻分布之照明 至較液晶光閥1 5 0之影像形成區域更窄之區域、亦 形成區域之1 / 3部分。 又，於投影機2 0 0，作爲可於影像形成區域掃 光之照明光掃描光學系的旋轉稜鏡1 3 0 ’係配置於 鏡223與液晶光閥150間，照明光之光軸隨旋轉稜 之旋轉與折射率之關係被移位之同時’通過旋轉稜 。結果，和第1實施形態同樣地，照明光可於液 1 5 0之影像形成區域被掃描之同時’可以照射具有 均勻分布之照明光 又，本文中照射光學系係以使用飛眼透鏡、圓 列透鏡及重疊透鏡爲例加以說明，但並不限於此’ 該投影 222， 晶光閥 照射光 使用圖 鏡被以 1實施 和第1 係藉由 光照射 即影像 描照明 重疊透 鏡130 鏡 13 0 晶光閥 照明度 筒形陣 只要能 -20- 1228634 (18) 滿足照射光學系之效果者即可。又，透鏡陣列之飛眼透鏡 、圓筒形陣列透鏡之橫縱比、形狀及大小亦不限於本實施 形態之例。又，本文中透鏡陣列部及重疊透鏡部以獨立之 透鏡構件構成予以表示，但是透鏡陣列部及重疊透鏡部以 同一構件構成者亦意味著具有透鏡陣列部及重疊透鏡部。 如上述說明般，藉由透鏡陣列部之外形形狀或重疊透 鏡部之聚光倍率之組合變化，可得和第1實施形態同樣之 效果之同時，容易實現可以配合光源具有之照明度分布， 且於較影像形成區域全區域更窄之區域照射照明光的照射 光學系。 (第3實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相同之構成被 附加同一符號，並省略共通動作或作用之說明。又，同一 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同故省略基本 說明。 圖6爲本發明第3實施形態之投影機之槪略構成圖。 該投影機3 00主要具有：光源1 10，飛眼透鏡321、3 22， 重疊透鏡3 2 3，旋轉稜鏡33 1、3 3 2、3 3 3、3 3 4，平行透鏡 140，液晶光閥150，及投射透鏡160。 於第1實施形態係將1個旋轉稜鏡配置於重疊透鏡與 平行透鏡間，本第3實施形態和第1實施形態不同點爲， 旋轉稜鏡331、3 3 2、. 3 3 3、3 3 4係和飛眼透鏡321所分割 之各部分光對應地於飛眼透鏡321、322間被配置多數個 -21 - (19) 1228634 。詳言之爲，如圖示以各旋轉稜鏡存在同一列之部分光爲 1組，於對應之組分別配置1個旋轉稜鏡，其他之點均和 第1實施形態相同因此省略其說明。 又，作爲照射光學系之飛眼透鏡321、3 22及重疊透 鏡3 2 3，可將具有照明度均勻分布之照明光照射至，具有 橫縱比4 : 3之影像形成區域之液晶光閥1 5 0的影像形成 區域於縱向被分爲1 / 2大小之區域、亦即影像形成區域 之全區域中1 / 2之部分。此例顯示照射照明光之區域係 和上述第1實施形態不同。 因此，於投影機3 00，可於影像形成區域掃描照明光 之作爲照明光掃描光學系的旋轉稜鏡 3 3 1、3 3 2、3 3 3、 334被配置，飛眼透鏡321所分割之各部分光，其光軸隨 旋轉棱鏡3 3 1、3 3 2、3 3 3、3 3 4之旋轉與折射率之關係被 移位之同時，通過旋轉稜鏡 33 1、3 3 2、3 3 3、3 3 4。之後 ，藉由重疊透鏡3 2 3使各部分光重疊於液晶光閥150之影 像形成區域之1 / 2，結果，和第1實施形態同樣地，照 明光可於液晶光閥1 5 0之影像形成區域被掃描之同時，可 以照射具有照明度均勻分布之照明光。 如上述說明般，藉由和飛眼透鏡3 2 1所分割之部分.光 對應地配置多個旋轉稜鏡3 3 1、3 3 2、3 3 3、3 3 4，藉由多 個旋轉棱鏡進行每一部分光之掃描，因此，可得和第1實 施形態同樣之效果之同時，可於投影機內輕巧配置與部分 光之大小吻合之較小型旋轉稜鏡，可以實現可於影像形成 區域掃描照明光之構成。 -22- 1228634 (20) (第4實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相同之構成被 附加同一符號，並省略共通動作或作用之說明。又’同一 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同故省略基本 說明。 圖7爲本發明第4實施形態之投影機之槪略構成圖。 該投影機400主要具有：光源1 1〇，聚光透鏡471 ’桿部 4 72，成像透鏡473、474，旋轉棱鏡1 30，平行透鏡140 ，液晶光閥1 5 0，及投射透鏡1 6 0。 於第1實施形態使用飛眼透鏡及重疊透鏡作爲照射光 學系，於本第4實施形態則使用聚光透鏡4 7 1，桿部4 7 2 ，成像透鏡47 3、474作爲照射光學系，此爲不同點。 於圖7，光源1 1 〇放射之照明光，經由聚光透鏡4 7 1 聚光之後，射入由玻璃材料構成之四角柱形狀之桿部472 之射入端部。又，利用桿部472外壁接面之全反射條件於 外壁反射之同時，由射出端部射出照明光。又，桿部472 不限於四角柱形狀，亦可爲內面以反射膜形成之中空桿部 〇 桿部472之射出端部之外形形狀，由光軸方向看時， 係變化其和依據電氣信號調變照明光而形成影像光之空間 光調變器之液晶光閥1 5 0之影像形成區域之外形形狀間比 例而成形。於此，液晶光閥1 5 0之影像形成區域之外形形 狀爲橫縱比4 : 3之矩形狀，桿部472之射出端部之外形 形狀成形爲橫縱比4 : 1之矩形狀。 -23- (21) 1228634 射出桿部472之照明光係通過，作爲將桿部4 72之射 出端部之影像成像於液晶光閥1 5 0之影像形成區域的成像 透鏡部而構成之成像透鏡473、474及平行透鏡140，因 此可照射具有照明度均勻分布之照明光至較液晶光閥1 5 0 之影像形成區域更窄之區域、亦即影像形成區域之1/3 部分。於此，可於影像形成區域掃描照明光之作爲照明光 掃描光學系之旋轉稜鏡1 3 0係配置於桿部4 7 2與液晶光閥 1 5 0間，因此照明光之光軸隨旋轉稜鏡1 3 0之旋轉與折射 率之關係被移位之同時，通過旋轉稜鏡1 3 0。結果，和第 1實施形態同樣地，照明光可於液晶光閥1 5 0之影像形成 區域被掃描之同時被照射。 又，本文中，將桿部射出端部之影像成像於影像形成 區域之成像透鏡部，並不限於將影像之縱橫倍率設爲1 : 1者。因此，即使變化影像之縱橫倍率者，其於成像透鏡 部之成像意義亦構成爲相同者。另外，桿部之射出端部形 狀不限於上述橫縱比、形狀以及大小。 如上述依第4實施形態，可得和第1實施形態同樣之 效果之同時，藉由桿部終端部形狀以及成像透鏡部聚光倍 率之組合，容易實現可以配合光源具有之照明度分布，將 照明光照射至較影像形成區域全區域更窄之區域的照射光 學系。 (第5實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相同之構成被 -24- 1228634 (22) 附加同一符號’並省略共通動作或作用之說明。又，同一 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同故省略基本 說明。 圖8爲本發明第5實施形態之投影機之槪略構成圖。 該投影機5 00主要具有：光源1 1〇，聚光透鏡471，桿部 5 72，旋轉稜鏡531、5 3 2、5 3 3，平行透鏡140，液晶光閥 150，及投射透鏡160。 於第4實施形態係將1個旋轉稜鏡配置於桿部472與 液晶光閥1 5 0間，本第5實施形態和第4實施形態不同點 爲，旋轉稜鏡531、5 3 2、5 3 3係和射出桿部5 72後被分割 之部分光對應地於桿部5 72與液晶光閥1 5 0間被配置多數 個。詳言之爲，如圖示以各旋轉稜鏡存在同一列之部分光 爲1組，於對應之組分別配置1個旋轉稜鏡，其他之點均 和第4實施形態相同，因此省略其說明。 又，作爲照射光學系之桿部5 7 2及成像透鏡5 7 3、 5 74及平行透鏡140，可將具有照明度均勻分布之照明光 照射至，具有橫縱比4 : 3之影像形成區域之液晶光閥 150的該影像形成區域於縱向被分爲2/3大小之區域、 亦即影像形成區域之全區域中2 / 3之部分。此例顯不照 射照明光之區域係和上述實施形態不同。 因此，於投影機400，可於影像形成區域掃描照明光 之作爲照明光掃描光學系的旋轉稜鏡5 3 1、5 3 2、5 3 3被配 置之故，射出桿部5 72後被分割之各部分光，其光軸隨旋 轉稜鏡5 3 1、5 3 2、5 3 3之旋轉與折射率之關係被移位之同 -25- 1228634 (23) 時，通過旋轉稜鏡531、5 3 2、5 3 3。因此，射出桿部572 後被分割之各部分光，將通過使桿部5 72之射出端部之影 像成像於液晶光閥1 5 0之影像形成區域的作爲成像透鏡部 之成像透鏡5 7 3、5 7 4及平行透鏡1 4 0，而被照射至液晶 光閥1 5 0之影像形成區域之2 / 3部分，結果，和第1實 施形態同樣地，照明光可於液晶光閥1 5 〇之影像形成區域 被掃描之同時，可以照射具有照明度均勻分布之照明光。 如上述說明般，依第5實施形態，藉由多個旋轉稜鏡 進行每一部分光之掃描，因此，可得和第1實施形態同樣 之效果之同時，可於投影機內輕巧配置與部分光之大小吻 合之較小型旋轉稜鏡，可以實現使用桿部之光學系。 (第6實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相同之構成被 附加同一符號，並省略共通動作或作用之說明。又’同一 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同故省略基本 說明。 圖9爲本發明第6實施形態之投影機之槪略構成圖。 該投影機600主要具有··光源1 1〇 ’飛眼透鏡621、622， 重疊透鏡 623，旋轉稜鏡631、632、633，分色鏡681、 682，反射鏡 683、684、685’ 平行透鏡 641、642、64 3， 中繼透鏡644、645，液晶光閥651、652、653’分色稜鏡 68 6，及投射透鏡160。 光源1 1 0放射之照明光，係通過飛眼透鏡6 2 1、6 2 2 -26- 1228634 (24) 及重疊透鏡623，朝色分離光學系之分色鏡681照射。又 ，照射光學系之飛眼透鏡621、622及重疊透鏡623，可 將具有照明度均勻分布之照明光照射至，具有橫縱比4 : 3之影像形成區域之液晶光閥6 5 1、6 5 2、6 5 3的該影像形 成區域於橫向被分爲1 / 4大小之區域、亦即影像形成區 域之全區域中1 / 4之部分。此例顯示照射照明光之區域 之形狀係和上述實施形態不同。 - 於圖9，朝色分離光學系之分色鏡6 8 1照射之照明光 之中，紅色光於分色鏡681被反射，介由反射鏡683及平 行透鏡64 1而作爲具有照明度均勻分布之照明光被照射至 較液晶光閥6 5 1之影像形成區域更窄之區域、亦即影像形 成區域之1/4部分。又，朝色分離光學系之分色鏡681 照射之照明光之中，綠色光及藍色光，係透過分色鏡6 8 1 而照射至色分離光學系之分色鏡682。 朝色分離光學系之分色鏡682照射之照明光之中，綠 色光於分色鏡6 82被反射，介由平行透鏡642而作爲具有 照明度均勻分布之照明光被照射至較液晶光閥652之影像 形成區域更窄之區域、亦即影像形成區域之1 / 4部分。 又，朝色分離光學系之分色鏡682照射之照明光之中，藍 色光，係透過分色鏡682，介由反射鏡684、68 5及作爲 中繼光學系構成之中繼透鏡644、64 5及平行透鏡643, 作爲具有照明度均勻分布之照明光被照射至較液晶光閥 65 3之影像形成區域更窄之區域、亦即影像形成區域之1 / 4部分。又，之所以於藍色光光路中配置中繼透鏡光學 -27- 1228634 (25) 系’係爲補正光路長度不同引起之各色之重疊色差。亦即 ’作爲使射入前與射出後之影像大小設爲相同而傳送之中 繼透鏡光學系，而將中繼透鏡644、645及平行透鏡643 配置於藍色光之光路中，可以抑制光路長度不同引起之影 響’可使各色照明光重疊於對應之液晶光閥6 5 1、6 5 2、 653之影像形成區域。因此，於液晶光閥651、652、653 之影像形成區域，於影像形成區域之區域之1 / 4部分可 以照射具有照明度均勻分布之照明光。 如上述’可於影像形成區域掃描照明光之作爲照明光 掃描光學系的旋轉稜鏡631、632、633被依各色配置，因 此’各色照明光，其光軸隨旋轉棱鏡631、63 2、63 3之旋 轉與折射率之關係被移位之同時，通過旋轉稜鏡63 i、 63 2、63 3 ° 結果’於本實施形態中，藉由照明光形狀及旋轉稜鏡 之旋轉軸與液晶光閥之配置關係，被照射至影像形成區域 之1 / 4部分的照明光將沿著液晶光閥隻影像形成區域之 長邊方向被掃描，此點和第1實施形態不同，但和第1實 施形態同樣地，照明光可於液晶光閥6 5 1、6 5 2、6 5 3之影 像形成區域被掃描之同時.，被照射。 因此，藉由重複、高速對液晶光閥651、6 5 2、6 5 3之 影像形成區域進行照明光之掃描，採取某一 一定期間之積 分則可於影像形成區域進行具有照明度均勻分布之照明光 之照射。又，僅著眼於影像形成區域之一部分時，成爲或 有照明光或無照明光，將產生和間歇式點亮相同現象。 -28- (26) 1228634 再度回至圖9，射入液晶光閥6 5 1、6 5 2、6 5 3之影像 形成區域的各色照明光，係於液晶光閥651、6 5 2、6 5 3之 影像形成區域內依電氣信號被調變，經由色合成光學系之 分色棱鏡6 8 6被導入投射透鏡1 6 0方向。又，分色棱鏡 6 8 6，係將4個三角稜鏡貼合，於其貼合面形成反射紅色 光、透過綠色光之光學多層膜，及反射藍色光、透過綠色 光之光學多層膜，具有將由三方向分別射入之紅色光、綠 色光、藍色光予以合成、射出投射透鏡1 6 0之機能。射入 投射透鏡1 60之照明光被投射於螢幕（未圖示）作爲影像 光被顯不。 此時，旋轉稜鏡6 3 1、6 3 2、6 3 3經由控制部（未圖示 )分別獨立、控制其旋轉。如圖中箭頭所示，使旋轉棱鏡 6 3 2朝旋轉稜鏡631、63 3之旋轉方向之相反方向旋轉， 依此則照明光被控制，於螢幕上照射之影像光之各色掃描 方向成爲一致。又，藉由變化各色對應之旋轉稜鏡折射角 ，可控制照明光之掃描使螢幕上照射之各色影像光成爲重 疊。 如上述依第6實施形態，投影機600具有分離照明光 之色分離光學系之分色鏡68 1、682，且依各色配置照明 光掃描用之照明光掃描光學系之旋轉稜鏡6 3 1、6 3 2、6 3 3 ，可得和第1實施形態同樣之效果。 又，同時於本實施形態中，使旋轉稜鏡中至少1個（ 亦即旋轉稜鏡6 3 2 )之旋轉方向和其他旋轉稜鏡6 3 1 .、6 3 3 之旋轉方向不同，則於螢幕上照射之影像光，各色之掃描 •29- (27) 1228634 方向及照明位置可以統一，可以迴避各色獨立進行間歇式 點亮之顯示，可以抑制對人眼造成不舒服之色閃爍現象。 (第7實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相同之構成被 附加同一符號，並省略共通動作或作用之說明。又，同一 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同故省略基本 說明。 圖10爲本發明第7實施形態之投影機之槪略構成圖 。該投影機700主要具有：光源1 10，飛眼透鏡721、722 ，重疊透鏡723，旋轉稜鏡730，分色鏡681、682，反射 鏡 6 8 3、684、6 8 5，平行透鏡 641、642、643，中繼透鏡 744、 745、 746、 747，液晶光閥 651、 652、 653，分色稜 鏡6 8 6，及投射透鏡160。 於第6實施形態係依各色配置旋轉稜鏡，使用1組中 繼透鏡光學系，於本第7實施形態中，係將旋轉稜鏡730 配置於重疊透鏡後段，.作爲中繼成像手段則使用中繼透鏡 光學系之中繼透鏡 744、745、746，中繼透鏡 746、747 及平行透鏡643之2組，此點和第6實施形態不同。 光源110放射之照明光通過飛眼透鏡721、722與重 疊透鏡72 3，朝旋轉稜鏡73 0照射。射入旋轉稜鏡73 0之 照明光，其光軸隨旋轉稜鏡73 0之旋轉與折射率之關係被 移位之同時，通過旋轉稜鏡7 3 0。之後，照明光經由色分 離光學系之分色鏡681、682分解爲紅色光、綠色光、藍 -30- (28) 1228634 色光後，介由各色光路中配置之鏡及透鏡而於各色 液晶光閥6 5 1、6 5 2、6 5 3之影像形成區域被掃描而 如上述說明，依本實施形態，於照明光掃描光學系 稜鏡7 3 0之後設置色分離光學系，依此則，至少設 旋轉棱鏡7 3 0可以進行鮮明之全彩動畫影像顯示。 射入液晶光閥6 5 1、6 5 2、6 5 3之影像形成區域 照明光，係於液晶光閥651、652、-65 3之影像形成 依電氣信號被調變，經由色合成光學系之分色稜鏡 導入投射透鏡160方向。射入投射透鏡160之照明 射於螢幕（未圖示），於螢幕上作爲影像光顯示影 此時，經由色分離光學系之分色鏡681、682 分離之照明光之中光路長較長之照明光、亦即藍色 路中，配置使射入前與射出後之影像方向朝同一方 之中繼透鏡光學系，亦即配置中繼透鏡744、745、 以及中繼透鏡746、747和平行透鏡643等之2組 被照射於螢幕上之影像光之各色掃描方向可以成爲 透射照明光。 亦即，使用1組中繼透鏡光學系時，如圖1 1 所示射入前影像與射出後影像之方向成爲反轉，但 組中繼透鏡光學系時，如圖1 2之箭頭所示射入前 射出後影像之方向成爲相同，因此於投影機700， 對於掃描方向之影像可使射入前影像與射出後影像 一致，即使使用中繼透鏡時螢幕上被照射之影像光 迴避藍色光之掃描與紅色光或綠色光之掃描成爲相 對應之 照射。 之旋轉 置1個 的各色 區域內 686被 光被透 [象。 施予色 光之光 向傳送 746， ，因此 一致地 之箭頭 使用2 影像與 同樣地 之方向 亦可以 反之現 -31 - 1228634 (29) 象。 如上述說明，依第7實施形態，投影機700具有分離 照明光之色分離光學系之分色鏡6 8 1、6 8 2，且於經由色 分離之照明光之中光路長較長之照明光、本實施形態中爲 藍色光之光路中，配置使射入前與射出後之影像方向朝同 一方向傳送之中繼透鏡光學系作爲中繼成像手段，因此可 得和第1實施形態同樣之效果之同時，即使使用中繼透鏡 光學系時亦可以迴避影像之掃描方向反轉之不良影響。 又，本實施形態中，使用中繼透鏡7 4 4、7 4 5、7 4 6， 以及中繼透鏡746、747和平行透鏡643等之2組作爲使 射入前與射出後之影像方向朝同一方向傳送之中繼透鏡光 學系，但部不限於此，亦可如圖1 3所示，使用中繼透鏡 748、曲面鏡787及中繼透鏡749，以及中繼透鏡749、曲 面鏡7 8 8、及平行透鏡643等2組所構成之中繼透鏡光學 系。 (第8實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相同之構成被 附加同一符號，並省略共通動作或作用之說明。又，同一 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同故省略基本 說明。 圖1 4爲本發明第8實施形態之投影機之槪略構成圖 。該投影機800主要具有··光源11〇，飛眼透鏡721、722 ，重疊透鏡72 3，旋轉稜鏡7 3 0，分色鏡6 8 1、6 8 2，反射 -32- (30) 1228634 鏡683、685，平行透鏡641、642、643，中繼透鏡844、 8 4 5，影像反轉稜鏡890，液晶光閥651、652、6 5 3，分色 稜鏡6 8 6，及投射透鏡160。 於第7實施形態係使用2組中繼透鏡光學系，本第8 實施形態和第7實施形態不同點在於，使用中繼透鏡844 、845及平行透鏡643之1組中繼透鏡光學系，並於該光 路中配置影像反轉棱鏡8 9 0。因此紅色光及綠色光和第7 實施形態之說明相同而予以省略，僅說明中繼透鏡光學系 之被配置茲藍色光。 於圖14，於藍色光光路中，使用1組中繼透鏡光學 系，因此如上述說明般，影像之掃描方向被反轉，螢幕上 被照射之影像光中僅有藍色光之掃描方向與紅色光或綠色 光之掃描方向相反。但是於藍色光光路中另外配置使影像 掃描方向反轉之影像反轉稜鏡890，因此最終之影像掃描 方向未被反轉，可以迴避藍色光之掃描方向與紅色光或綠 色光之掃描方向相反之現象。又此處使用之影像反轉稜鏡 爲如圖1 5所示可使影像反轉之五角稜鏡。 如上述，依第8實施形態，投影機8 0 0具有分離照明 光之色分離光學系之分色鏡681、682，且對於色分離之 照明光之中至少1個照明光配置使影像掃描方向反轉之影 像反轉棱鏡，因此可得和第1實施形態同樣之效果之同時 ’即使使用中繼透鏡光學系時亦可以迴避影像之掃描方向 反轉之不良影響。 又，本實施形態中，影像反轉稜鏡系使用圖1 5之五 -33- 1228634 (31) 角稜鏡8 9 1，但亦可將圖1 6之屋脊式稜鏡8 9 2或圖1 7之 雙稜鏡8 93適當地配合光學系予以配置而構成。 (第9實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相同之構成被 附加同一符號，並省略共通動作或作用之說明。又，同一 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同故省略基本 說明。上述各實施形態係使用透過型液晶光閥，相對於此 ’本實施形態使用反射型液晶光閥，此爲不同點。 圖23爲本發明第9實施形態之投影機900之槪略構 成圖。光源1 1〇放射之照明光通過飛眼透鏡921、922與 重疊透鏡9 2 3，射入平行透鏡9 2 4。平行透鏡9 2 4將射入 光轉換爲略平行光而射出。照射光學系之飛眼透鏡92 1、 922與重疊透鏡923，可將具有照明度均勻分布之照明光 照射至，具有橫縱比4 : 3之影像形成區域之反射型液晶 光閥951R、951G、951B的影像形成區域於橫向被分爲1 / 4大小之區域、亦即影像形成區域之全區域中1 / 4之 部分。 射出平行透鏡924之照明光被射入旋轉稜鏡93 0。旋 轉稜鏡93 0朝圖中箭頭方向旋轉。依旋轉稜鏡93 0之旋轉 使照明光之光軸隨旋轉角度與折射率之關係被移位之同時 ，射出旋轉稜鏡93 0。射出旋轉稜鏡93 0之照明光被射入 偏光稜鏡93 5。偏光棱鏡93 5之偏光膜93 5 a對於照射光 學系之光軸成爲略45度。偏光膜9 3 5 a，可透過例如照明 -34- 1228634 (32) 光中之P偏光成分，可反射s偏光成分。被反射之s偏光 成分不用而如箭頭A方向被廢棄。射出偏光稜鏡935之 照明光，係被射入色分離合成光學系之交叉分色稜鏡940 〇 交叉分色稜鏡940，係將B光反射分色膜940a，及R 光反射分色膜940b以對於射入光軸分別具有45度角度， 且互爲正交地配置成X型者。B光反射分色膜94 0a，用 於反射照明光中之藍色光，並使紅色光及綠色光透過。R 光反射分色膜940b，用於反射照明光中之紅色光，並使 藍色光及綠色光透過。依此則射入交叉分色稜鏡940之照 明光，被施予色分離而成爲互相對射入光軸爲垂直，而朝 相反方向進行之紅色光、綠色光、藍色光。 被施予色分離之紅色光、綠色光、藍色光分別射入依 各色光配置之反射型液晶光閥9 5 1 R、9 5 1 G、9 5 1 B，射入 各反射型液晶光閥951R、951G、951B之p偏光成分，係 依各色對應影像信號被調變作爲s偏光成分予以射出。於 各反射型液晶光閥951R、951G、951B被反射之各色光則 再度射入交叉分色稜鏡940。之後，於交叉分色稜鏡940 被施予色合成之光則射入偏光稜鏡93 5。射入偏光稜鏡 93 5之影像光中之調變光、亦即s偏光成分於偏光膜93 5 a 被反射至投射透鏡960方向，又，非調變光之p偏光成分 則透過偏光膜93 5 a，朝光源110方向被廢棄。因此投射 透鏡960將全彩影像投射於螢幕（未圖示）上。 本實施形態中，藉由照明光形狀及旋轉稜鏡之旋轉軸 -35- 1228634 (33) 與液晶光閥之配置關係，使照射至影像形成區域之1 / 4 部分之照明光沿著長邊方向被掃描。如上述，照明光於反 射型液晶光閥951R、951G、951B之影像形成區域被掃描 而照射。 因此，藉由對反射型液晶光閥9 5 1 R、9 5 1 G、9 5 1 B之 影像形成區域重複、高速進行照明光之掃描，取得某一定 期間之積分即可於影像形成區域進行具有照明度均勻分布 之照明光之照射。著眼於影像形成區域之一部分時照明光 之照射與非照射被重複進行，因此產生和間歇式點亮相同 之現象。 又，本實施形態中使用1個旋轉棱鏡9 3 0，但不限於 此，如上述第3實施形態所示，使旋轉稜鏡3 3 1、3 3 2、 3 3 3、3 3 4 (參照圖6 )和飛眼透鏡92 1所分割之各部分光 對應地於飛眼透鏡921、922間被配置多數個亦可。詳言 之爲，如圖6所示，以各旋轉稜鏡存在同一列之部分光爲 1組，於對應之組分別配置1個旋轉稜鏡。依此構成可使 照明光於反射型液晶光閥951 R、951 G、95 1B之影像形成 區域上被掃描。 (第1 〇實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相同之構成被 附加同一符號，並省略共通動作或作用之說明。又，同一 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同故省略基本 說明。上述各實施形態係使用透過型或反射型液晶光閥’ -36- 1228634 (34) 相對於此，本實施形態使用傾斜鏡構件作爲空間光調變器 ，此爲不同點。傾斜鏡構件之代表例可用數位微鏡片構件 (德州儀器公司製造，以下稱「DMD」）。 DMD之影像顯示方法不同於液晶面板。DMD係對一 定期間、例如影像之一圖框時間內之照明光之ON或OFF 進行時間積分而形成影像。DMD之動作詳細如後述。於 DMD，當一定期間（一圖框時間內〇之影像發光時間，與 次一定期間（一圖框時間內）之影像發光時間連續或接近 時，將發生和上述液晶光閥同樣之動畫影像之移動模糊現 象。本實施形態之構成可以減少該移動模糊現象。 圖24、25爲本發明第10實施形態之投影機1 100之 槪略圖。圖24表示光源至空間光調變器之光路，圖25表 示空間光調變器至投射透鏡之光路。首先於圖24，光源 1 1 〇放射之照明光經由聚光透鏡4 7 1聚光之後，射入由玻 璃材料構成之四角柱形狀桿部472之射入端部。又，利用 桿部472外壁接面之全反射條件於外壁反射之同時，由射 出端部射出照明光。又，桿部472不限於四角柱形狀，亦 可爲內面以反射膜形成之中空桿部。 桿部472之射出端部之外形形狀，由光軸方向看時’ 係變化其和依據電氣信號調變照明光而形成影像光之空間 光調變器之影像形成區域之外形形狀間比例而成形。於此 ，後述各色光用 DMD1151R、1151G、1151B之影像形成 區域之外形形狀爲橫縱比4 : 3之矩形狀，桿部472之射 出端部之外形形狀成形爲橫縱比4 : 1之矩形狀。 -37- (35) 1228634 射出桿部4 7 2之照明光’係通過將桿部4 7 2之射出端 部之影像成像於各色光用DMD1151R、1151G、1151B之 影像形成區域的成像透鏡部丨丨2 3。因此可照射具有照明 度均勻分布之照明光至較各色光用DMD1151R、1151G、 1 1 5 1 B之影像形成區域更窄之區域、例如影像形成區域之 1 / 3部分。於此，可於影像形成區域掃描照明光之作爲 照明光掃描光學系之旋轉稜鏡1 1 3 0係配置於桿部4 7 2與 各色光用DMD1151R、1151G、1151B間，因此照明光之 光軸隨旋轉棱鏡11 3 0之旋轉與折射率之關係被移位之同 時，通過旋轉稜鏡1 13 〇。結果，照明光可於各色光用 DMD115 1R、1151G、1151B之影像形成區域被掃描之同 時被照射。射出旋轉稜鏡1 1 3 0之照明光，係被射入色分 離合成分色棱鏡1 1 40。又，於圖中，旋轉稜鏡1丨3 〇係以 對於紙面平行、且對於光軸以垂直軸爲中心進行旋轉。 以下說明色分離合成分色稜鏡1 1 4 0對光源光進行色 分離產生紅色光、綠色光、藍色光之構成。色分離合成分 色稜鏡1 140係將形狀互異之3個楔形稜鏡1 140R、1 140 G 、1 140B組合而構成。 稜鏡1140R爲具有三角形斷面形狀之柱狀稜鏡。稜鏡 1 140R之與後述稜鏡1 140B近接之面上，形成有可反射紅 色光、透過綠色光與藍色光之R光反射分色膜DR。稜鏡 1 140B爲具有三角形斷面形狀之柱狀稜鏡。稜鏡1 140B之 與後述稜鏡 U40G近接之面上，形成有可反射藍色光、 透過綠色光之B光反射分色膜DB。稜鏡1140G爲具有以 -38- (36) 1228634 一邊爲斜邊而形成之略梯形斷面形狀之柱狀稜鏡。將和稜 鏡1 1 4 0 G之斜面相當之面頂接於棱鏡1 1 4 Ο B之B光反射 分色膜DB予以配置。又，稜鏡1140B，係和稜鏡1140R 間僅保持微小間隙而被配置。 藉由色分離合成分色稜鏡1140將照明光分離爲紅色 光、綠色光、藍色光。於色分離合成分色稜鏡1140之各 色光射出面附近，配置空間光調變器之各色光用 DMD1 151R、1 151G、1 151B。於各色光用 DMD1151R、 1 1 5 1 G、1 1 5 1 B之影像形成區域配列多個傾斜鏡構件。傾 斜鏡構件具有可動鏡片部用於選擇性選擇第1反射位置與 第2反射位置之任一。例如，當可動鏡片部位於第1反射 位置（ON )時，射入光被朝投射透鏡1 1 60方向反射。相 對於此，當可動鏡片部位於第2反射位置（OFF )時，射 入光被朝投射透鏡1 1 60以外方向反射而被廢棄。 圖25表示於各色光用DMD1151R、1151G、1151B依 影像信號被調變之影像光射入投射透鏡1 1 60爲止之光路 。於各色光用 DMD1 151R、1 151G、1 151B被調變之各色 光，係於色分離合成分色稜鏡1140被進行色合成。之後 ，如上述說明，依影像信號被調變之影像光藉由投射透鏡 1 160被投射至螢幕（未圖示）。 如上述本實施形態般，即使使用DMD作爲空間光調 變器時，藉由照明光形狀及旋轉稜鏡之旋轉軸與DMD之 配置關係，使照射至影像形成區域之例如1 / 3部分之照 明光沿著DMD之影像形成區域短邊方向被掃描。如上述 -39- 1228634 (37) ，照明光可於各色光用DMD1151R、1151G、1151 像形成區域被掃描而照射。 因此，藉由對各色光用 DMD1151R、1151G、 之影像形成區域重複、高速進行照明光之掃描’取 定期間之積分即可於影像形成區域進行具有照明度 布之照明光之照射。著眼於影像形成區域之一部分 光之照射與非照射被重複進行，因此產生和間歇式 同之現象。 (第1 1實施形態） 以下說明之實施形態中和上述實施形態相同之 附加同一符號，並省略共通動作或作用之說明。又 名稱時即使符號不同情況下，機能亦大略相同故省 說明。 圖26爲本發明第11實施形態之影像顯示裝g 之槪略構成圖。影像顯示裝置1 200，和第1實施 較不同點爲不具有投射透鏡1 60。光源1 1 0放射之 通過飛眼透鏡121、122與重疊透鏡923，射入平 140。平行透鏡140將射.入光轉換爲略平行光而射 射光學系之飛眼透鏡121、122與重疊透鏡123, 有照明度均勻分布之照明光照射至，具有橫縱比4 影像形成區域之透過型液晶光閥1 5 0的該影像形成 縱向被分爲1 / 3大小之區域、亦即影像形成區域 域中1 / 3之部分。 B之影 1 1 5 1 B 得某一 均勻分 時照明 點壳相 構成被 ，同一 略基本 I 1200 形態比 照明光 行透鏡 出.。照 可將具 :3之 區域於 之全區 -40- 1228634 (38) 射出平订透鏡1 4 0之照明光被射入旋轉棱鏡i 轉稜鏡1 3 0朝圖中箭頭方向旋轉。依旋轉稜鏡1 3 0 使照明光之光軸隨旋轉角度與折射率之關係被移位 ，射出旋轉稜鏡1 3 0。射出旋轉稜鏡1 3 0之照明光 液晶光閥1 5 0。 因此，藉由對液晶光閥1 5 0之影像形成區域重 速進行照明光之掃描，取得某一定期間之積分，則 (e )所示，可於影像形成區域進行具有照明度均 之照明光之照射。著眼於影像形成區域之一部分時 之照射與非照射被重複進行，因此產生和間歇式點 之現象。 再度回至圖2 6，如上述圖3之說明，射入液 1 5 0之影像形成區域之照明光，係於液晶光閥丨5 〇 形成區域內依電氣信號被調變之後，朝觀察者側（ )射出。依此則，觀察者可以直視影像。 又，本實施形態中使用1個旋轉稜鏡1 3 0，但 此，如上述第3實施形態所示，使旋轉棱鏡3 3 1、 3 3 3、3 3 4 (參照圖6 )和飛眼透鏡1 2 1所分割之各 對應地於飛眼透鏡121、122間被配置多數個亦可 之爲，如圖6所示，以各旋轉棱鏡存在同一列之部 1組，於對應之組分別配置1個旋轉稜鏡。依此構 照明光於液晶光閥1 5 0之影像形成區域上被掃描。 又，照射光學系不限於飛眼透鏡121、122與 鏡1 2 3，例如第4實施形態所示組合聚光透鏡與桿 30。旋 之旋轉 之同時 被射入 複、高 如圖 3 勻分布 照明光 売相同 晶光閥 之影像 未圖示 不限於 3 3 2、 部分光 。詳言 分光爲 成可使 重疊透 部與成 -41 - (39) 1228634 像透鏡（參照圖）亦可。另外，平行透 設計變更光路內任意位置。另外，於旋 光閥1 5 0間之光路內，亦可設置擴大或 面積的透鏡系，或變化照明光方向之反 最後，本發明實施形態所示透鏡陣 部、成像透鏡、旋轉棱鏡、液晶光閥、 鏡等之配置、形狀、形態、大小等·，並 態使用之投影機光學系，於不脫離本發 適用其他光學系。例如，本發明中作爲 液晶光閥時，將其與特開平8 — 3 0473 9 光學元件予以組合，則更能提升光之使 又，照射光學系及照明光掃描光學 施形態說明之透鏡陣列、重疊透鏡、桿 轉稜鏡、在不脫離本發明要旨情況下可 照明光掃描光學系亦可構成爲，使表面 面體旋轉而掃描光之多角鏡片，或對液 制而進行光掃描的光學元件。 又，照射至液晶光閥或DMD之影 光之區域、形狀及掃描方向，亦不限於 成，形態、大小等，並不限用於各實施 光學系，在不脫離本發明要旨情況下可 如上述說明，於本發明之投影機及 於瞬間之時間內，藉由照射光學系僅空 形成區域之一部分被進行照明光之照射 鏡140之位置可依 轉稜鏡1 3 0與液晶 縮小照明光之斷面 射鏡等。 列、重疊透鏡、桿 DMD、影像反轉稜 不限用於各實施形 明要旨範圍內亦可 空間光調變器使用 等之光偏光統一用 用效率。 系，並不限於各實 部、成像透鏡及旋 做各種變更，例如 以反射面構成之多 晶分子配向施予控 像形成區域的照明 各實施形態所示構 形態使用之投影機 做各種變更。 影像顯示裝置中， 間光調變器之影像 ，但於某一時間範 -42- 1228634 (40) 圍內，可藉由照明光掃描光學系於影像形成區域掃描照明 光，因此對影像形成區域全體可進行具有照明度均勻分布 之照明光之照射。因此投射影像於螢幕上時人眼可辨識影 像。 另外，僅著眼於影像形成區域之一部分時照明光成爲 或有照射或無照射，產生和間歇式點亮相同之現象。依此 則即使空間光調變器爲保持型情況下亦可顯示淸晰之動畫 影像。 另外，由光源放射出和習知投影機及影像顯示裝置相 同之光量時，該光量亦不會變少，顯示之亮度和習知比較 不會變暗。 因此可以提升動畫影像之顯示特性，可以提供淸晰度 或光利用效率較佳之投影機及影像顯示裝置。 特別是使用保持型顯示裝置之一之液晶光閥的投影機 及影像顯示裝置中，可得極佳效果。 【圖式簡單說明】 圖1 :本發明第1實施形態之投影機槪念圖。 圖2 :旋轉稜鏡之作用說明圖。 圖3 :伴隨旋轉稜鏡之旋轉而變化之光閥於影像形成 區域之照明光之掃描模式說明圖。 圖4 :本發明第2實施形態之投影機槪念圖。 圖5 :圓筒形陣列透鏡說明圖。 圖6 :本發明第3實施形態之投影機之槪略構成圖。 •43- (41) 1228634 圖7 :本發明第4實施形態之投影機之槪略圖。 圖8 :本發明第5實施形態之投影機之槪略圖。 圖9 :本發明第6實施形態之投影機之槪略圖。 圖1 0 : 本發明第7實施形態之投影機之槪略圖。 圖 11: 〇 :使用1組中繼透鏡光學系構成之影像模式圖 圖 12 ： 〇 :使用2組中繼透鏡光學系構成之影像模式圖 圖 13 : 〇 :使用2組中繼透鏡光學系構成之變形例之圖 圖14: 本發明第8實施形態之投影機之槪略圖。 圖1 5 : 影像反轉稜鏡之一種之五角稜鏡之圖。 圖16 : 影像反轉稜鏡之一種之屋脊式稜鏡之圖。 圖17 : 影像反轉稜鏡之一種之雙稜鏡之圖。 圖1 8 : 習知投影機之槪念說明圖。 圖 19 :脈衝型顯示裝置之動畫影像顯示特性說明圖 圖 20 〇 :保持型顯示裝置之動畫影像顯示特性說明圖 圖 2 1 :保持型顯示裝置之動畫影像顯示特性改善方 法之一例說明圖。 圖22 :保持型顯示裝置之動畫影像顯示特性改善方 法之一例說明圖。 圖23 :本發明第9實施形態之投影機之槪略圖。 -44- (42) 1228634 圖24 :本發明第1 0實施形態之投影機之槪略圖。 圖2 5 :本發明第1 0實施形態之投影機之另一槪略圖 〇 圖2 6 :本發明第1 1實施形態之影像顯示裝置之槪略 圖。 (符號說明） ^ 100、 200、 300、 400、 500、 600、 700、 800、 1000: 投影機 1 1 0 :光源 1 1 1 :燈管 1 1 2 :凹面鏡 121、 122、 321、 322、 621、 622、 721、 722、 1021、 1 022 :飛眼透鏡 123、223 ;、3 23、623、723、1 023 :重疊透鏡 130、 331、 332、 333、 334、 531、 532、 533、 631、 6 3 2、6 3 3 :旋轉稜鏡 140、641、642、643 :平行透鏡 1 50、65 1、6 5 2、65 3 :液晶.光閥 1 5 1 :光閥 160 :投射透鏡 2 2 1、2 2 2 :圓筒形陣列透鏡 471 :聚光透鏡 4 7 2、5 7 2 :桿部 -45 - 844 (43) 1228634 473、474、5 7 3、574:成像透鏡 644、 645、 744、 745、 746、 747、 748、 749、 8 4 5 :中繼透鏡 681、682:分色鏡 6 8 6 :分色稜鏡 787、788:曲面鏡 8 9 0 :影像反轉稜鏡 - 8 9 1 :五角棱鏡 8 9 2 :屋脊式棱鏡 8 9 3 :雙稜鏡 900 :投影機 921、922:飛眼透鏡 9 2 3 :重疊透鏡 9 2 4 :平行透鏡 9 3 0 :旋轉稜鏡 9 3 5 :偏光稜鏡 9 3 5 a :偏光膜 940 :交叉分色稜鏡 940a : B光反射分色膜 940b : R光反射分色膜 9 5 1 R、9 5 1 G、9 5 1 B :反射型液晶光閥 9 6 0 :投射透鏡 1100 :投影機 1 1 2 3 :成像透鏡部 -46- (44) 1228634 1 1 3 Ο :旋轉稜鏡 1140:色分離合成分色棱鏡 1140R、 1140G、 1140B:稜鏡

1151R、1151G、1151B:各色光用 DMD DR : R光反射分色膜 DB : B光反射分色膜 1 160 :投射透鏡 1 2 0 0 :影像顯示裝置 -47-

Claims (1)

1228634 (1) 拾、申請專利範圍 1·一種影像顯示裝置’其特徵爲具備： 光源，用於照射照明光； 空間光調變器，其依電氣信號調變上述照明光，具有 形成影像光之影像形成區域； 照射光學系’用於轉換上述光源所放射上述照明光之 光束形狀及大小之至少一方，並照射於較上述影像形成區 域爲窄之區域；及 照明光掃描光學系，可於上述影像形成區域掃描上述 照射光學系所照射上述照明光。 2.如申請專利範圍第1項之影像顯示裝置，其中 上述照明光掃描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變 化上述照明光之折射角而掃描上述照明光。 3 ·如申請專利範圍第.1項之影像顯示裝置，其中 上述照射光學系具備： 透鏡陣列部，用於將上述照明光分割爲多數之部分光 分別予以聚光；及 重疊透鏡部，用於將上述部分光重疊於上述影像形成 區域上或上述影像形成區域之共軛面上。 4.如申請專利範圍第3項之影像顯示裝置，其中 上述照明光掃描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變 化上述照明光之折射角而掃描上述照明光； 將上述旋轉稜鏡至少1個配置於上述重疊透鏡部與上 述空間光調變器之間。 -48- 1228634 (2) 5 .如申請專利範圍第3項之影像顯示裝置，其中 上述照明光掃描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變 化上述照明光之折射角而掃描上述照明光； 將上述旋轉稜鏡對應上述透鏡陣列部所分割之上述部 分光予以配置多數個。 6 .如申請專利範圍第1項之影像顯示裝置，其中 上述照射光學系具備： 桿部，其可使射入端部射入之上述照明光反射至內壁 或外壁而由射出端部予以射出；及 成像透鏡部’其可使上述射出端部之影像成像於上述 影像形成區域。 7 ·如申請專利範圍第6項之影像顯示裝置，其中 上述照明光掃描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變 化上述照明光之折射角而掃描上述照明光； 將上述旋轉稜鏡至少1個配置於上述桿部與上述空間 光調變器之間。 8 . —種投影機，其特徵爲具備： 申請專利範圍第1至7項中任一項之影像顯示裝置； 及 將上述影像顯示裝置所顯示影像予以投射的投射手段 〇 ’ 9.如申請專利範圍第8項之投影機，其中 具備色分離光學系，用於將上述照明光掃描光學系所 掃描上述照明光，分離爲至少2色以上之照明光。 -49- 1228634 (3) 1 〇.如申請專利範圍第8項之投影機，其中 具備色分離光學系，用於將上述照明光分離爲至少2 色以上之照明光；而且於經由上述色分離光學系施予色分 離之照明光之中相較於其他照明光之光路爲較長之照明光 之光路中，配置可使射入前與射出後影像之方向以同一方 向傳送的中繼成像手段。 1 1 ·如申請專利範圍第8項之投-影機，其中 具備色分離光學系，用於將上述照明光分離爲至少2 色以上之照明光；而且配置影像反轉稜鏡可使被施予色分 離之照明光之至少之一之影像之掃描方向反轉。 1 2 . —種投影機，係具備： 申請專利範圍第1、2、3、4、6或7項之影像顯示裝 置；及 將上述影像顯示裝置所顯示影像予以投射的投射手段 者；其特徵爲： 具有色分離光學系，用於將上述照明光分離爲至少2 色以上之照明光，而且依各色配置照明光掃描光學系可對 分離之上述照明光施予掃描。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之投影機，其中 上述照明光掃描光學系具備旋轉稜鏡，可藉由旋轉變 化上述照明光之折射角而掃描上述照明光； 上述旋轉棱鏡之至少1個，其旋轉方向與其他旋轉稜 鏡之旋轉方向不同。 -50-