專利名稱：照明裝置，顯示裝置和投影型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置，顯示裝置和投影型顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為在直視型顯示裝置或投影型顯示裝置中所使用的調(diào)制裝置，可以舉出液晶板或液晶光閥等液晶顯示元件。液晶顯示元件通過控制每單位時間的透射光量來進(jìn)行強度調(diào)制，是所謂保持型(hold)的顯示元件。因此，在顯示活動畫面圖像之際在圖像的輪廓部感覺到‘模糊’是公知的，正在研究其改善措施(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。
在作為保持型的顯示元件的液晶顯示元件中，為了改善活動畫面質(zhì)量，采用(1)例如，通過液晶材料的改良或在驅(qū)動電路上采取措施提高顯示元件的響應(yīng)速度等的以達(dá)到液晶顯示元件本身的顯示特性的改善，(2)例如，在時間軸上間歇地點亮照明光，結(jié)果縮短顯示時間等的達(dá)到照明液晶顯示元件的照明方法的改善，這兩種手段是有效的。
雖然當(dāng)前，液晶顯示裝置中的活動畫面質(zhì)量的改善以液晶材料的改良或在驅(qū)動電路上采取措施為中心而進(jìn)行，但是僅靠這些努力是不充分的，照明裝置或照明方法的改善也有必要積極地研究。在直視型顯示裝置或投影型顯示裝置的光源中廣泛使用的放電燈因為不適于間歇點亮，故研究在照明光路上配置控制照明光的某種機構(gòu)以實現(xiàn)間歇照明的光學(xué)系統(tǒng)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2001-296841號公報非專利文獻(xiàn)1粟田泰市郎，保持型顯示器的顯示方式與活動畫面顯示中的圖像質(zhì)量，‘第1章LCD論壇預(yù)稿集’，液晶學(xué)會，1998年8月，第1～6頁。
在上述專利文獻(xiàn)1中，公開了在照明光路上使在圓周方向上具有多個開口部的狹縫板旋轉(zhuǎn)，間歇地照明作為照明對象的液晶顯示元件的照明裝置，或預(yù)先生成帶狀的照明光后，使棱柱反射鏡旋轉(zhuǎn)而掃描該帶狀照明光，間歇照明(掃描照明)液晶顯示裝置的照明裝置等。
如果用上述照明裝置，則可以實現(xiàn)活動畫面質(zhì)量的改善，另一方面，因為照明液晶顯示元件的時間減少，故存在著所顯示的圖像的亮度降低這樣的問題。
此外，在用棱柱反射鏡的照明裝置中，雖然原理上沒有亮度的損失，但是實際上在生成帶狀照明光的過程中光損失的發(fā)生不可避免，因此所顯示的圖像的亮度降低。
因為活動畫面質(zhì)量的改善效果與上述帶狀照明光的寬度有關(guān)，故如果根據(jù)所顯示的活動畫面圖像的動的程度優(yōu)化帶狀照明光的寬度，則可以既保證活動畫面質(zhì)量的改善效果又把所顯示的圖像的亮度的降低抑制到最小限度。但是在上述的照明裝置中，因為靠形狀固定的狹縫板等遮擋從光源所射出的照明光而形成帶狀照明光，故存在著與所顯示的活動畫面圖像的動的程度無關(guān)，始終產(chǎn)生大的光損失而只能顯示暗的圖像這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，目的在于提供一種防止從光源所射出的光的利用效率的降低，并且適于顯示高圖像質(zhì)量的活動畫面圖像的照明裝置、用該照明裝置的顯示裝置和投影型顯示裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的照明裝置，其特征在于具有射出光的光源；使從光源射出的光的強度分布均一化的均一導(dǎo)光機構(gòu)；配置于均一導(dǎo)光機構(gòu)的光入射端面?zhèn)?，形成使光入射于均一?dǎo)光機構(gòu)內(nèi)的開口部，并且在開口部以外的區(qū)域中，把從均一導(dǎo)光機構(gòu)所射出的光反射到均一導(dǎo)光機構(gòu)內(nèi)的反射機構(gòu)；配置于均一導(dǎo)光機構(gòu)的光出射端面?zhèn)龋纬墒构鈴木粚?dǎo)光機構(gòu)射出的開口區(qū)域的面積變化的可變開口部，并且在開口區(qū)域以外的區(qū)域中，把從均一導(dǎo)光機構(gòu)所射出的光反射到均一導(dǎo)光機構(gòu)內(nèi)的反射可變光闌機構(gòu)；以及使從反射可變光闌機構(gòu)所射出的光在照明對象上掃描的光掃描機構(gòu)。
也就是說，因為在本發(fā)明的照明裝置中具有可以使射出光的開口部的面積變化的反射可變光闌機構(gòu)與光掃描機構(gòu)，故可以改變照明照明對象的照明光的大小或形狀，并且通過使具有該形狀的照明光掃描可以基本均一地照明照明對象的整個表面。結(jié)果，可以改變對照明對象的間歇照明的程度(照明時間占每單位時間的比率)。
此外，例如，在本發(fā)明的照明裝置中在照明具有液晶顯示元件等的保持型的顯示模塊的顯示元件的情況下，液晶顯示裝置顯示動作快的圖像時，減小可變開口部的開口面積，形成寬度窄的矩形狀改變間歇照明的程度，借此可以實現(xiàn)接近于所謂脈沖型的顯示模式的特性，可以顯示高圖像質(zhì)量的活動畫面圖像。相反，在顯示動作少的圖像時通過擴大可變開口部的開口面積，增加照明時間占每單位時間的比率，可以顯示明亮的圖像。
因為在均一導(dǎo)光機構(gòu)上，在其光入射端面?zhèn)扰渲梅瓷錂C構(gòu)，在光出射端面?zhèn)仍O(shè)置反射可變光闌機構(gòu)，故可以提高從均一導(dǎo)光機構(gòu)所射出的光的照明效率。
也就是說，未從反射可變光闌機構(gòu)的可變開口部射出而被反射的光的一部分一邊在均一導(dǎo)光機構(gòu)內(nèi)反射一邊朝光入射端面方向傳播，被反射機構(gòu)再次朝光出射端面方向反射。被反射機構(gòu)所反射而在均一導(dǎo)光機構(gòu)內(nèi)傳播的光當(dāng)中，入射于可變開口部的光向照明對象射出，入射于可變開口部以外區(qū)域的光再次反射到反射機構(gòu)方向，重復(fù)前述循環(huán)。因此，從光源入射于均一導(dǎo)光機構(gòu)內(nèi)的光以高的概率向照明對象射出。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，優(yōu)選使均一導(dǎo)光機構(gòu)的光出射端面的形狀是與照明對象的形狀大致相似的形狀。
如果用此構(gòu)成，則由于上述光出射端面與照明對象大致相似，所以通過例如在均一導(dǎo)光機構(gòu)與照明對象之間配置預(yù)定的光學(xué)系統(tǒng)，在取為不靠反射可變光闌機構(gòu)遮擋來自光出射端面的光的設(shè)定的情況下，而可以不掃描照明光地使來自光出射端面的出射光入射于照明對象的整個表面。因此，在這樣的設(shè)定中，可以防止照明裝置的照明效率降低。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是具有把可變開口部的開口形狀控制成預(yù)定的形狀、不靠光掃描機構(gòu)進(jìn)行光的掃描而照明照明對象的構(gòu)成。
如果用該構(gòu)成，則例如在僅照明照明對象的預(yù)定區(qū)域時，把上述開口形狀控制成與預(yù)定區(qū)域的形狀相似的形狀，可以僅照明預(yù)定區(qū)域。此時，未從可變開口部射出的光的一部分，被反射可變光闌機構(gòu)反射并在均一導(dǎo)光機構(gòu)內(nèi)向反射機構(gòu)傳播，進(jìn)而被反射機構(gòu)向反射可變光闌機構(gòu)反射，從可變開口部射出。因此，可以提高從光源所射出的光的利用效率，可以更明亮地僅照明照明對象的預(yù)定區(qū)域。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是使反射可變光闌機構(gòu)有能夠接近離開地配置的一對遮光板，使照明對象上的光的寬度靠一對遮光板變化的方向是與光掃描機構(gòu)引起的照明對象上的光的掃描方向大致同一方向。
如果用該構(gòu)成，則具有照明對象上的所需的截面形狀的照明光，其光掃描方向上的寬度變化，與光掃描方向正交方向上的寬度不變化。因此，例如在用本發(fā)明的照明裝置照明具有液晶顯示元件等保持型的顯示模塊的顯示元件的情況下，在液晶顯示裝置顯示動作快的圖像時，通過使一對遮光板接近收窄照明光的掃描方向上的寬度而進(jìn)行掃描，借此可以實現(xiàn)接近于所謂脈沖型的顯示模式的特性，可以顯示高圖像質(zhì)量的活動畫面圖像。相反，在顯示動作少的圖像時，通過使一對遮光板離開加寬照明光的掃描方向上的寬度而進(jìn)行掃描，借此增加照明時間的每單位時間的比率，可以顯示明亮的圖像。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是光掃描機構(gòu)具有通過旋轉(zhuǎn)而變化光路的位置，掃描光的旋轉(zhuǎn)棱鏡。
如果用該構(gòu)成，則通過使旋轉(zhuǎn)棱鏡旋轉(zhuǎn)，在照明對象上掃描從均一導(dǎo)光機構(gòu)所射出的照明光，可以以均一的照度照明照明光所照射的區(qū)域。在旋轉(zhuǎn)棱鏡進(jìn)行的照明光的掃描中，對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)棱鏡的一個方向的旋轉(zhuǎn)照明光沿一個方向在一照明對象掃描上。此外，因為掃描照明對象上的光的速度可以通過旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)速度容易地控制，故比通過像例如檢流計反射鏡那樣使反射鏡左右擺動掃描反射光的方法更易于得到均一的照度分布。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是反射可變光闌機構(gòu)有能夠接近離開地配置的兩對遮光板，各對遮光板的接近離開的方向大致正交，使照明對象上的光的寬度靠兩對遮光板變化的方向是與光掃描機構(gòu)引起的照明對象上的光的掃描方向大致同一方向。
如果用該構(gòu)成，則具有照明對象上的所需的截面形狀的照明光，在正交的兩個方向上光的寬度變化。因此，例如在用本發(fā)明的照明裝置照明具有液晶顯示元件等保持型的顯示模塊的顯示元件的情況下，在液晶顯示裝置顯示動作快的圖像時，通過分別使配置于兩處的一對遮光板接近進(jìn)一步收窄照明區(qū)域而在大致正交的方向上進(jìn)行掃描，借此可以實現(xiàn)更接近于所謂脈沖型的顯示模式的特性，可以顯示更高圖像質(zhì)量的活動畫面圖像。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是光掃描機構(gòu)具有通過旋轉(zhuǎn)變化光路的位置，掃描光的兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡，將旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)軸大致正交地配置。
如果用該構(gòu)成，則通過使兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡旋轉(zhuǎn)，可以在照明對象上，在至少大致正交的兩個方向上掃描從光源所射出的光。此外，通過分別控制旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)，可以針對上述兩個方向分別控制光的掃描，可以像例如光柵掃描那樣二維地掃描光。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是光掃描機構(gòu)對光的路徑能夠插入脫離地配置。
如果用該構(gòu)成，則可以在照明對象上掃描從光源所射出的光時，把光掃描機構(gòu)插入光的路徑，在不掃描光時使光掃描機構(gòu)從光的路徑脫離。結(jié)果，例如，在用本發(fā)明的照明裝置照明具有液晶顯示元件等保持型的顯示模塊的顯示元件的情況下，通過使光掃描機構(gòu)插入脫離，可以進(jìn)行掃描光的活動畫面質(zhì)量改善模式與不掃描的重視亮度模式的切換，可以擴大作為照明裝置的適用范圍。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是在均一導(dǎo)光機構(gòu)的光出射端面?zhèn)染哂蟹瓷湫推駲C構(gòu)。
如果用該構(gòu)成，則可以使從光源所射出的隨機的偏振光當(dāng)中，正交的直線偏振光的一方的直線偏振光從反射型偏振機構(gòu)射出，使另一方的直線偏振光被反射型偏振機構(gòu)反射。因此，可以由一方的直線偏振光照明照明對象。
例如在照明對象為調(diào)制(控制透射率或反射率)一方的直線偏振光的液晶顯示元件時，液晶顯示元件可以僅由可調(diào)制的一方的直線偏振光照明，可以效率高地進(jìn)行照明。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是在反射機構(gòu)與反射可變光闌機構(gòu)之間具有λ/4波長板。
如果用該構(gòu)成，則例如，由上述反射型偏振機構(gòu)所反射的另一方的直線偏振光在反射機構(gòu)與反射可變光闌機構(gòu)之間反復(fù)反射期間，其偏振方向因λ/4波長板與反射機構(gòu)和反射可變光闌機構(gòu)而旋轉(zhuǎn)，變換成一方的直線偏振光。所變換的一方的直線偏振光可以透射反射型偏振機構(gòu)，可以照明照明對象。
也就是說，可以把被反射型偏振機構(gòu)反射而未照明照明對象的另一方的直線偏振光變換成一方的直線偏振光而照明照明對象。結(jié)果，可以靠一方的直線偏振光更明亮地照明照明對象。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是光掃描機構(gòu)配置于均一導(dǎo)光機構(gòu)的光出射端面的附近區(qū)域。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是光掃描機構(gòu)配置于與反射可變光闌機構(gòu)的可變開口部光學(xué)上共軛的區(qū)域。
本發(fā)明的照明裝置，更具體地說，最好是光掃描機構(gòu)配置于與反射可變光闌機構(gòu)的可變開口部光學(xué)上共軛的區(qū)域的附近區(qū)域。
如果用這些構(gòu)成，則通過在照明照明對象的光束的重疊區(qū)域或其附近配置光掃描機構(gòu)，可以精度更好地控制照明對象上的光束的掃描。
此外，因為在與可變開口部光學(xué)上共軛的位置上配置光掃描機構(gòu)，故可以減少因光掃描機構(gòu)引起的光學(xué)像差的發(fā)生，可以在照明對象上成像具有與可變開口部相似形狀的截面形狀的照明光束(照明光束的形狀不失真)。
因此，可以均一對照明對象的整個表面的間歇照明的程度(均一每單位時間的光強度分布(照度))。
在本發(fā)明的照明裝置中，也可以使前述光掃描機構(gòu)由兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡構(gòu)成，將前述兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡夾置與前述反射可變光闌機構(gòu)的可變開口部光學(xué)上共軛的位置地配置于前后兩個部位。
如果用該構(gòu)成，則因為可以夾置共軛位置地接近配置兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡，故容易抑制光學(xué)像差的發(fā)生，可以實現(xiàn)正確而高效的照明光的掃描。此外，接近配置兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡的結(jié)果，還可以得到可以縮短后級的旋轉(zhuǎn)棱鏡的長度方向的尺寸(對應(yīng)于通過前級旋轉(zhuǎn)棱鏡實現(xiàn)的照明光的掃描方向的方向上的長度)這樣的優(yōu)點。
進(jìn)而，也可以在前述共軛位置上配置修正光傳遞時的光學(xué)像差的，或者整形照明光的形狀的光學(xué)元件。如果用該構(gòu)成，則由光學(xué)元件修正光傳遞時的光學(xué)像差，可以實現(xiàn)傳遞效率的提高或照明對象上的照明帶的形狀整形。此外，通過新的光學(xué)元件的引入，還可以省略配置于旋轉(zhuǎn)棱鏡的前后的透鏡的一部分。
本發(fā)明的顯示裝置是具有射出光的光源和調(diào)制來自光源的光的光調(diào)制機構(gòu)的顯示裝置，其特征在于，其中光源是上述本發(fā)明的照明裝置。
也就是說，本發(fā)明的顯示裝置，通過具有上述本發(fā)明的照明裝置，可以顯示在輪廓部等處沒有‘模糊’的高質(zhì)量的活動畫面圖像，并且可以顯示明亮的圖像。
本發(fā)明的投影型顯示裝置是具有射出光的光源、調(diào)制來自光源的光的光調(diào)制機構(gòu)以及投影由光調(diào)制機構(gòu)所調(diào)制的光的投影機構(gòu)的投影型顯示裝置，其特征在于，其中光源是上述本發(fā)明的照明裝置。
也就是說，本發(fā)明的投影型顯示裝置，通過具有上述本發(fā)明的照明裝置，可以投影在輪廓部等處沒有‘模糊’的高質(zhì)量的活動畫面圖像，并且即使靠投影機構(gòu)放大投影也可以顯示明亮的圖像。
為了實現(xiàn)上述的構(gòu)成，更具體地說，最好是根據(jù)輸入該顯示裝置或該投影型顯示裝置的圖像信號來控制光源與反射可變光闌機構(gòu)。
如果用此構(gòu)成，則由于可以根據(jù)輸入該顯示裝置或該投影型顯示裝置的圖像信號的內(nèi)容(圖像的動作速度)控制反射可變光闌機構(gòu)的可變開口部的開口面積或其形狀，可以控制照明對象上的照明光的照明面積或其形狀，所以可以對所輸入的圖像信號提供最佳的活動畫面質(zhì)量改善效果。此外，由于根據(jù)上述所輸入的圖像信號控制從光源所射出的光的強度，所以即使光調(diào)制機構(gòu)上的每單位時間的亮度因上述開口面積或其形狀的控制而變化，也可以將其修正而使光調(diào)制機構(gòu)上的每單位時間的亮度保持恒定。
也就是說，例如如果上述所輸入的圖像信號是例如動作快的圖像，則收窄反射型可變光闌機構(gòu)的可變開口部的開口面積，可以顯示接近于所謂脈沖型的顯示模式的高圖像質(zhì)量的活動畫面圖像。此外，通過同時提高從光源所射出的光的強度，補償因收窄上述開口面積而降低的光調(diào)制機構(gòu)中的每單位時間的亮度的降低，可以使光調(diào)制機構(gòu)中的每單位時間的亮度保持恒定。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第1實施形態(tài)所涉及的投影型顯示裝置的概略圖。
圖2是該投影型顯示裝置的可變開口反射縫隙的示意圖。
圖3是表示該投影型顯示裝置的照明帶的掃描方向的圖。
圖4是說明通過該投影型顯示裝置的旋轉(zhuǎn)棱鏡進(jìn)行的照明光的掃描的圖。
圖5是說明通過該投影型顯示裝置的旋轉(zhuǎn)棱鏡進(jìn)行的照明光的掃描的圖。
圖6是說明通過該投影型顯示裝置的旋轉(zhuǎn)棱鏡進(jìn)行的照明光的掃描的圖。
圖7是說明通過該投影型顯示裝置的旋轉(zhuǎn)棱鏡進(jìn)行的照明光的掃描的圖。
圖8是表示該投影型顯示裝置的控制方法的圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第1實施形態(tài)的變形例所涉及的投影型顯示裝置的概略圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的第2實施形態(tài)所涉及的投影型顯示裝置的概略圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第3實施形態(tài)涉及的投影型顯示裝置的概略圖。
圖12是表示在根據(jù)第3實施形態(tài)涉及的投影型顯示裝置中，照明帶的掃描方向的圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的第4實施形態(tài)涉及的投影型顯示裝置的概略圖。
圖14是表示根據(jù)第4實施形態(tài)涉及的投影型顯示裝置中，照明帶的掃描方向的圖。
標(biāo)號的說明10...光源，20...棒狀透鏡(均一導(dǎo)光機構(gòu))，21a...光入射端面，21b...光出射端面，25...入射側(cè)反射鏡(反射機構(gòu))，25a...開口部，30、30X、30Y...可變開口反射縫隙(反射可變光闌機構(gòu))，30a...遮光板，31、31xy...可變開口部，40...反射型起偏器(反射型偏振機構(gòu))，45...λ/4波長板，50、50X、50Y...旋轉(zhuǎn)棱鏡(光掃描機構(gòu))，80...液晶光閥(被照明對象，光調(diào)制機構(gòu))，100、120、130、140...投影型顯示裝置具體實施方式
[第1實施形態(tài)]下面，參照圖1至圖9就根據(jù)本發(fā)明的第1實施形態(tài)進(jìn)行說明。
圖1是本實施形態(tài)中的投影型顯示裝置(投影機)的概略圖。
投影型顯示裝置100，如圖1中所示，由射出照明光(光)的光源10、使從光源10所射出的光的強度分布均一化的棒狀透鏡(均一導(dǎo)光機構(gòu))20，掃描光的旋轉(zhuǎn)棱鏡(光掃描機構(gòu))50，調(diào)制光的液晶光閥(光調(diào)制機構(gòu))80，以及投影所調(diào)制的光的投影透鏡(投影機構(gòu))90概略構(gòu)成。
光源10具有射出光的金屬鹵化物燈等的燈11和沿圖1中的Z軸方向反射從燈11所射出的光使其聚光于后述的開口部25a的反射鏡12a。
棒狀透鏡20由例如玻璃或透明樹脂等具有透光性并且折射率高于周圍的空氣的材料來形成，并且形成為四方棱柱狀。此外，棒狀透鏡20配置成其縱長中心軸與光軸L一致，形成與光源10相對的光入射端面21a和其相反側(cè)的光出射端面21b。光出射端面21b的輪廓形狀形成為與后述的液晶光閥80的顯示區(qū)域大致相似的形狀，例如圖中的Y軸方向長度對X軸方向長度之比為3比4。
再者，棒狀透鏡20，如上所述，既可以由具有透光性的材料的實心料形成，也可以由四個反射鏡形成中空的四方棱柱并且使反射鏡的反射面朝內(nèi)側(cè)而形成。
在棒狀透鏡20的光入射端面21a上，如圖1中所示，具有與光入射端面21a同一形狀的輪廓形狀的入射側(cè)反射鏡(反射機構(gòu))25，其反射面與棒狀透鏡20相對地配置。在入射側(cè)反射鏡25的中央設(shè)有圓形的開口部25a，構(gòu)成為使光可以從開口部25a入射于光入射端面21a。再者，開口部25a的形狀可以如上所述為圓形，也可以形成為其他橢圓形或方形等各種各樣的形狀。因為由反射鏡12a所聚光的光入射于開口部25a，故最好是設(shè)定成大致近似于入射光的截面形狀，不擋住入射光，而且，成為最小的開口面積的形狀。
此外，在光入射端面21a與入射側(cè)反射鏡25之間，配置具有與光入射端面21a同一形狀的輪廓形狀的λ/4波長板45。λ/4波長板45由例如水晶板或單軸拉伸高分子材料的相位差膜等來形成。
圖2是投影型顯示裝置的棒狀透鏡和可變開口反射縫隙的模式圖。
在棒狀透鏡20的光出射端面21b上，如圖1和圖2中所示，配置著可變開口反射縫隙(反射可變光闌機構(gòu))30?？勺冮_口反射縫隙30由一對遮光板30a和滑動移動遮光板30a的滑動裝置(未畫出)概略構(gòu)成。遮光板30a形成為長方形形狀，其X軸方向長度形成為至少與光出射端面21b的X軸方向長度同一長度，并且其Y軸方向長度形成為至少光出射端面21b的Y軸方向長度的一半的長度。此外，在遮光板30a的對著光出射端面21b的面上，形成反射照明光的反射面。
進(jìn)而，遮光板30a配置成其縱向軸線成為與圖中的X軸方向平行，并且配置成在Y軸方向上離開，且對光軸L對稱。進(jìn)而，一對遮光板30a配置成能夠沿著光出射端面21b沿Y軸方向?qū)ΨQ地滑動移動，并且配置成一對遮光板30a同時接近離開，而形成長方形形狀的可變開口部31。也就是說，構(gòu)成為能夠隨著一對遮光板30a的移動，而改變可變開口部31的Y軸方向上的開口寬度。而且，一對遮光板30a至少能夠滑動移動到可變開口部31的面積成為等于光出射端面21b的面積。此外，可變開口反射縫隙30，通過控制其長方形形狀的可變開口部31，可以控制成像于液晶光閥80之上的照明帶85的圖中的Y軸方向長度(縱向長度)。
再者，滑動裝置靠眾所周知的滑動機構(gòu)使遮光板30a滑動移動，可以用例如小齒輪與齒條的組合等，不特別限定其機構(gòu)、結(jié)構(gòu)。
再者，一對遮光板30a，如上所述，既可以對光軸L對稱地滑動移動(兩個遮光板30a同時滑動移動)，也可以僅使一個遮光板30a滑動移動，不特別限定。
在可變開口反射縫隙30與光出射端面21b之間，配置具有與光出射端面21b同一形狀的輪廓形狀的反射型起偏器(反射型偏機)40。作為反射型起偏器40，可以舉出例如線光柵陣列。
再者，可變開口反射縫隙30和反射型起偏器40的配置關(guān)系，如上所述既可以從光出射端面21b側(cè)按反射型起偏器40、可變開口反射縫隙30的順序依次配置，也可以從光出射端面21b側(cè)按可變開口反射縫隙30、反射型起偏器40的順序依次配置。
旋轉(zhuǎn)棱鏡50，如圖1中所示，由例如玻璃或透明樹脂等具有大于周圍的空氣的折射率的透光性材料形成，與旋轉(zhuǎn)軸51正交的截面(圖1中的YZ平面)的形狀起碼形成為正四棱柱形狀。此外，旋轉(zhuǎn)棱鏡50配置成其旋轉(zhuǎn)軸51與圖中的X軸平行，并且配置成與光軸L交叉。因此，旋轉(zhuǎn)棱鏡50可以沿其縱向(圖中的Y軸方向)掃描成像于液晶光閥80之上的照明帶85。
此外，在旋轉(zhuǎn)棱鏡50上具有旋轉(zhuǎn)裝置(未畫出)，旋轉(zhuǎn)裝置以旋轉(zhuǎn)棱鏡50的旋轉(zhuǎn)軸51為中心沿圖中的箭頭方向旋轉(zhuǎn)控制。再者，作為旋轉(zhuǎn)裝置可以用公開的技術(shù)，可以用例如把能夠旋轉(zhuǎn)控制的電磁電動機直接連接于旋轉(zhuǎn)棱鏡50等各種各樣的機構(gòu)、結(jié)構(gòu)。
在液晶光閥80中，作為像素開關(guān)用元件使用用薄膜晶體管(Thin FilmTransistor，以下簡稱為TFT)的TN(扭曲向列)模式的有源矩陣方式的透射型液晶單元。
在可變開口反射縫隙30與旋轉(zhuǎn)棱鏡50之間配置聚光透鏡60，在旋轉(zhuǎn)棱鏡50與液晶光閥80之間從旋轉(zhuǎn)棱鏡50側(cè)依次配置中繼透鏡65、70和平行化透鏡75。
接下來，就由上述構(gòu)成組成的投影型顯示裝置100的作用進(jìn)行說明。
首先，就從光源所射出的照明光直到投影于屏幕的作用進(jìn)行說明。
電力一供給到光源10的燈11就從燈11射出作為雜散偏振光的照明光，從燈11所射出的照明光由反光鏡12a聚光于入射側(cè)反射鏡25的開口部25a，從光入射端面21a透射λ/4波長板45入射于棒狀透鏡20內(nèi)。
因為入射于棒狀透鏡20內(nèi)的照明光是雜散偏振光，故即使透射λ/4波長板45也照樣射出雜散偏振光。入射于棒狀透鏡20內(nèi)并傳播的照明光通過在棒狀透鏡20內(nèi)反復(fù)全反射而使其強度分布均一化，到達(dá)配置反射型起偏器40的光出射端面21b。
入射于反射型起偏器40的照明光當(dāng)中的P偏振光(一方的偏振光)照原樣透射反射型起偏器40向可變開口反射縫隙30射出，s偏振光(另一方的偏振光)被反射型起偏器40所反射。
所反射的s偏振光一邊在棒狀透鏡20內(nèi)反射一邊傳播，入射于λ/4波長板45。入射于λ/4波長板45的s偏振光被變換成例如右旋的圓偏振光向入射側(cè)反射鏡25射出，被入射側(cè)反射鏡25所反射。右旋的圓偏振光在被反射之際被變換成左旋的圓偏振光，再次入射于λ/4波長板45。左旋的圓偏振光在透射λ/4波長板45之際被變換成p偏振光，透射反射型起偏器40向可變開口反射縫隙30射出。通過這種過程，被反射型起偏器40所反射的s偏振光的一部分，被偏振變換而成為能夠通過反射型起偏器40的p偏振光。
如圖1和圖2中所示，入射于可變開口反射縫隙30的照明光(p偏振光)當(dāng)中，入射于作為未配置遮光板30a的區(qū)域的可變開口部31的照明光照原樣沿圖中的Z軸方向射出，入射于配置遮光板30a的區(qū)域的照明光向入射側(cè)反射鏡25反射。
所反射的照明光一邊在棒狀透鏡20內(nèi)重復(fù)全反射一邊傳播，入射于入射側(cè)反射鏡25并再次向可變開口反射縫隙30反射。被入射側(cè)反射鏡25反射的照明光再次入射可變開口反射縫隙30，一部分光從可變開口部31作為照明光射出，其余的光被遮光板30a所反射。通過這種過程，被遮光板30a所反射的光的一部分從可變開口反射縫隙30射出，成為能夠利用的照明光。
從可變開口反射縫隙30所射出的照明光透射聚光透鏡60入射于旋轉(zhuǎn)棱鏡50。
旋轉(zhuǎn)棱鏡50的旋轉(zhuǎn)相位，如圖4中所示，在照明光入射的面與光軸L成為垂直的相位的情況下，從圖中左側(cè)入射于旋轉(zhuǎn)棱鏡50的照明光不折射地直線前進(jìn)向圖中右側(cè)射出。再者，雖然這里為了簡化說明而把照明光表示成平行于光軸L的光線，但是即使是對光軸L非平行的光如果與光軸L的交角很小，則與平行的光線幾乎同樣地處理。此外，在以下的說明中，同樣把照明光表示成光線進(jìn)行說明。
圖5示出旋轉(zhuǎn)棱鏡50從圖4中所示的旋轉(zhuǎn)相位沿圖中的箭頭方向在從0°到45°的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)之際的中途的一個狀態(tài)。在該情況下，從圖中左側(cè)入射于旋轉(zhuǎn)棱鏡50的照明光在旋轉(zhuǎn)棱鏡的透光性材料與空氣的界面折射，在圖中下側(cè)大致平行地移位光路向圖中右側(cè)射出。
圖6示出旋轉(zhuǎn)棱鏡50從圖4中所示的旋轉(zhuǎn)相位沿圖中的箭頭方向在從45°到90°的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)的中途的一個狀態(tài)。在該情況下，在與圖5相反方向上大致平行地移位光路，照明光向圖中右側(cè)射出。
圖7示出旋轉(zhuǎn)棱鏡50從圖4中所示的旋轉(zhuǎn)相位沿圖中的箭頭的方向旋轉(zhuǎn)90°的狀態(tài)。在該情況下，與圖4的情況下同樣，從圖中左側(cè)入射于旋轉(zhuǎn)棱鏡50的照明光不折射地直線前進(jìn)，向圖中右側(cè)射出。
像以上這樣，照明光隨著旋轉(zhuǎn)棱鏡50的旋轉(zhuǎn)，一邊使其光軸對光軸L大致平行地移位光路一邊射出。再者，圖5和圖6中的照明光的從光軸L的移位量(向Y軸方向的位移量)取決于形成棱鏡的透光性材料的折射率與尺寸以及棱鏡的旋轉(zhuǎn)角等。
從旋轉(zhuǎn)棱鏡50所射出的照明光透射中繼透鏡65、70、平行化透鏡75，在作為照明對象的液晶光閥80之上，成像成圖3中所示的那種帶狀的照明帶85。這里，因為可變開口部31與液晶光閥80的光入射端面(顯示區(qū)域)設(shè)定成光學(xué)上共軛的位置關(guān)系，故所形成的照明帶85成為與可變開口部31相似的形狀。照明帶85通過旋轉(zhuǎn)棱鏡50的旋轉(zhuǎn)向圖中的從上到下掃描(移動)。此外，照明帶85一到達(dá)液晶光閥80的下端，就再次向液晶光閥80從上端到下掃描。
照射于液晶光閥80的照明光，基于輸入投影型顯示裝置100的圖像信號被調(diào)制，由投影透鏡90投影到屏幕(未畫出)。
接下來，就基于輸入到投影型顯示裝置100的圖像信號所進(jìn)行的光源10和可變開口反射縫隙的控制，參照圖8進(jìn)行說明。
輸入到投影型顯示裝置100的圖像信號，如圖8中所示，首先，輸入到接收部S1。然后，圖像信號被送到圖像用預(yù)存儲器S2與動作檢測部S3。送到圖像用預(yù)存儲器S2的圖像信號，被儲存在一幀間，然后被送到動作檢測部S3。也就是說，圖像用預(yù)存儲器S2被用作圖像信號的緩存器。
在動作檢測部S3中，提取從接收部S1送來的圖像信號與從圖像用預(yù)存儲器S2送來的前一幀的圖像信號之間的差分信息而檢測圖像信號的動作信息。
所檢測的動作信息被送到控制信息運算部S4，控制信息運算部S4基于動作信息生成縫隙控制部S5和光源控制部S6的控制信號?？p隙控制部S5基于從控制信息運算部S4送來的控制信號控制可變開口反射縫隙30，并驅(qū)動控制遮光板30a。光源控制部S6同樣基于從控制信息運算部S4送來的控制信號控制供給到燈11的電力而控制從燈11所射出的照明光的強度。
例如，如果輸入動作快的圖像信號，則控制信息運算部S4對縫隙控制部S5生成使遮光板30a相互接近而收窄可變開口部31的面積的控制信號。進(jìn)而，為了修正收窄可變開口部31的面積引起的對液晶光閥80的每單位時間的照明光量的降低，對光源控制部S6生成提高從燈11所射出的照明光的強度的控制信號。
相反，如果輸入動作慢的圖像信號，則控制信息運算部S4對縫隙控制部S5生成使遮光板30a相互離開而加寬可變開口部31的面積的控制信號。進(jìn)而，為了修正加寬可變開口部31的面積引起的對液晶光閥80的每單位時間的照明光量的增加，對光源控制部S6生成降低從燈11所射出的照明光的強度的控制信號。
再者，在根據(jù)圖像信號的內(nèi)容(動作成分量的多少)實時地控制可變開口部31的面積的情況下，最好是對應(yīng)于可變開口部31的面積變化也改變來自光源10的照明光的強度。例如，因為如果在可變開口部31的面積窄的情況下增大照明光的強度，相反在面積寬的情況下削弱照明光的強度，則可以不受可變開口部31的面積變化的影響而以一定的強度照明照明對象，故在投影圖像上不產(chǎn)生閃爍等而不降低圖像質(zhì)量。此外，即使取為沒有照明光的強度變化，對應(yīng)于可變開口部31的面積變化使寫入液晶光閥80的圖像數(shù)據(jù)的輝度值變化的構(gòu)成，也可以實現(xiàn)同樣的效果。例如，在可變開口部31的面積窄的情況下使寫入液晶光閥80的圖像數(shù)據(jù)的輝度值向明亮側(cè)變化，相反在面積寬的情況下使寫入的圖像數(shù)據(jù)的輝度值向暗側(cè)變化就可以了。進(jìn)而，也可以兼用上述兩種構(gòu)成。再者，也可以具有與可變開口部31的面積變化無關(guān)地改變來自光源10的照明光的強度(或者不變化)的控制模式。例如，對根據(jù)視聽者的喜好控制圖像質(zhì)量(輪廓部的鮮明度或亮度)等的情況下適用的控制模式。
此外，在沒有動作的圖像信號的情況下，控制信息運算部S4對縫隙控制部S5生成使遮光板30a進(jìn)一步離開使可變開口部31的面積至少成為與光出射端面21b相等面積的控制信號。
再者，在該情況下，旋轉(zhuǎn)棱鏡50既可以如上所述繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，也可以在圖4所示的旋轉(zhuǎn)相位靜止并停止照明帶85的掃描，進(jìn)而，還可以使旋轉(zhuǎn)棱鏡50從照明光的路徑脫離，停止照明帶85的掃描。
此外，對具有光出射端面21b的輪廓形狀為3比4(縱對橫的比率)的棒狀透鏡20的投影型顯示裝置100，在所輸入的圖像信號為例如電影之類橫長圖像的信號(縱對橫的比率9比16)的情況下，控制信息運算部S4對縫隙控制部S5生成使可變開口部31的形狀成為與有效圖像顯示區(qū)域(除了未顯示畫面上下所顯示的黑色帶狀的圖像的區(qū)域的，顯示有意義的圖像的區(qū)域)相似的形狀(電影的情況下為9比16)的控制信號。
在該情況下，因為照明光不能照射液晶光閥80的圖像的顯示區(qū)域以外，故可以提高從光源10所射出的照明光的利用效率。
再者，如上所述，令可變開口部31的形狀為9比16，既可以照明上述有效圖像顯示區(qū)域整個面，也可以使照明帶85的掃描區(qū)域僅在上述有效圖像顯示區(qū)域上變更。作為變更掃描區(qū)域的方法，可以舉出分別使用掃描區(qū)域不同的旋轉(zhuǎn)棱鏡的方法。
例如，對光軸L直列配置掃描區(qū)域不同的旋轉(zhuǎn)棱鏡，使進(jìn)行照明光的掃描的旋轉(zhuǎn)棱鏡旋轉(zhuǎn)，使不進(jìn)行掃描的旋轉(zhuǎn)棱鏡在不折射照明光的旋轉(zhuǎn)相位(參照圖4)靜止，借此可以選擇掃描照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡?；蛘?，把掃描區(qū)域不同的旋轉(zhuǎn)棱鏡形成為共有旋轉(zhuǎn)軸，且使旋轉(zhuǎn)棱鏡在旋轉(zhuǎn)軸方向上滑動移動，借此可以選擇掃描照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡。
在該情況下，成為間歇照明液晶光閥80，還可以提高活動畫面的顯示質(zhì)量。
如果用上述構(gòu)成，則因為具有可以改變射出照明光的可變開口部31的面積的可變開口反射縫隙30與旋轉(zhuǎn)棱鏡50，故可以改變照明液晶光閥80的照明帶85的寬度(改變Y軸方向的寬度)，并且通過掃描照明帶85可以照明液晶光閥80的整個面。結(jié)果，可以改變向液晶光閥80的間歇照明的程度(每單位時間的照明時間的比率)。
因此，在投影型顯示裝置100顯示動作快的圖像時，通過減小可變開口部31的開口面積(Y軸方向的開口寬度)，可以實現(xiàn)接近于所謂脈沖型的顯示的特性，即使是動作快的圖像也可以顯示輪廓部等處不產(chǎn)生模糊或洇染的高圖像質(zhì)量的活動畫面圖像。相反，在顯示動作少的圖像時，通過加寬可變開口部31的開口面積(加大Y軸方向的開口寬度)，可以增加每單位時間的照明時間的比率，顯示明亮的圖像。
因為在棒狀透鏡20上，在其光入射端面21a側(cè)配置著入射側(cè)反射鏡25，在光出射端面21b側(cè)配置著可變開口反射縫隙30，故可以提高從光源10所射出的照明光的利用效率，提高從可變開口反射縫隙30所射出的照明光的照明效率。
也就是說，未從可變開口反射縫隙30的可變開口部31射出而被反射的照明光，可以靠入射側(cè)反射鏡25再次向光出射端面21b反射，從可變開口部31照射液晶光閥80。
因為在棒狀透鏡20上，在其光入射端面21a側(cè)配置著λ/4波長板45，在光出射端面21b側(cè)配置著反射型起偏器40，故在從光源10所射出的雜散偏振光當(dāng)中，可以從反射型起偏器40射出p偏振光，可以靠反射型起偏器40反射s偏振光。因為s偏振光靠入射側(cè)反射鏡25與λ/4波長板45變換成p偏振光，故在圖像顯示之際可以用一種偏振光高效率地照明利用偏振光的液晶光閥80，可以實現(xiàn)明亮的顯示圖像。
通過使旋轉(zhuǎn)棱鏡50旋轉(zhuǎn)，可以掃描從棒狀透鏡20所射出的照明光。因此，掃描液晶光閥80上的照明光的速度可以由旋轉(zhuǎn)棱鏡50的旋轉(zhuǎn)速度來控制，可以比像例如檢流計反射鏡那樣使反射鏡左右擺動掃描反射光的方法更容易地控制。
由于根據(jù)輸入到投影型顯示裝置100的圖像信號的內(nèi)容(圖像的動作速度)可以控制可變開口反射縫隙30的可變開口部31的開口面積，所以對于所輸入的圖像信號可以提供最佳的活動畫面質(zhì)量改善效果。此外，由于可以根據(jù)上述所輸入的圖像信號控制從光源10所射出的光的強度，所以即使液晶光閥80上的每單位時間的亮度因上述開口面積的控制而變化，也可以校正它而使液晶光閥80上的每單位時間的亮度保持恒定。
再者，既可以如上所述，在棒狀透鏡20上配置λ/4波長板45和反射型起偏器40等，以便在液晶光閥80上僅照明p偏振光，也可以如圖9中所示，在棒狀透鏡20上僅配置入射側(cè)反射鏡25和可變開口反射縫隙30，使雜散偏振光原封不動照射液晶光閥80地構(gòu)成投影型顯示裝置110。在該情況下，作為液晶光閥80在圖像顯示之際采用不利用偏振光而利用例如高分子散射型液晶(PDLC)等的顯示元件是合適的。當(dāng)然，也可以像本實施形態(tài)這樣是利用偏振光的顯示元件。
再者，既可以如上所述，基于輸入到控制信息運算部S4的圖像信號生成縫隙控制部S5和光源控制部S6的控制信號，也可以在控制信息運算部S4上設(shè)置輸入視聽者的圖像質(zhì)量的喜好的輸入部，基于輸入到輸入部的信息生成縫隙控制部S5和光源控制部S6的控制信號。
〔第2實施形態(tài)〕接下來，參照圖10就本發(fā)明的第2實施形態(tài)進(jìn)行說明。
本實施形態(tài)中的投影型顯示裝置的基本構(gòu)成，雖然與第1實施形態(tài)是同樣的，但是與第1實施形態(tài)在旋轉(zhuǎn)棱鏡周邊部上不同。由此，在本實施形態(tài)中，用圖10僅說明旋轉(zhuǎn)棱鏡周邊，省略光源等的說明。
圖10是本實施形態(tài)中的投影型顯示裝置的概略圖。
投影型顯示裝置120，如圖10中所示，由射出光的光源10、均一化從光源10所射出的光的強度分布的棒狀透鏡20、掃描光的旋轉(zhuǎn)棱鏡50、調(diào)制光的液晶光閥80以及投影所調(diào)制的光的投影透鏡90概略構(gòu)成。
在棒狀透鏡20的光入射端面21a和光出射端面21b上分別配置著入射側(cè)反射鏡25與可變開口反射縫隙30。再者，也可以在光入射端面21a與入射側(cè)反射鏡25之間配置λ/4波長板，在可變開口反射縫隙30與光出射端面21b之間配置反射型起偏器40。
在可變開口反射縫隙30與旋轉(zhuǎn)棱鏡50之間，配置入射側(cè)透鏡60、中繼透鏡66、出射側(cè)透鏡67。這些透鏡群60、66、67構(gòu)成為把從可變開口反射縫隙30所射出的照明光引導(dǎo)到旋轉(zhuǎn)棱鏡50中，在旋轉(zhuǎn)棱鏡50的大致中心部高效率且正確地成像可變開口部31的光強度分布(光學(xué)像)。也就是說，旋轉(zhuǎn)棱鏡50配置成其大致中心部與可變開口反射縫隙30的可變開口部31成為光學(xué)上共軛的位置關(guān)系。
在旋轉(zhuǎn)棱鏡50與液晶光閥80之間，配置其它的入射側(cè)透鏡68、中繼透鏡70、射出側(cè)透鏡75。這些透鏡群68、70、75具有與上述透鏡群60、66、67同樣的功能，也就是說，構(gòu)成為把從旋轉(zhuǎn)棱鏡50所射出的照明光引導(dǎo)到液晶光閥80，在液晶光閥80的光入射端面(顯示區(qū)域)上高效率且正確地成像旋轉(zhuǎn)棱鏡50的大致中心部的光強度分布(光學(xué)像)。也就是說，旋轉(zhuǎn)棱鏡50配置于與液晶光閥80的光入射端面(顯示區(qū)域)光學(xué)上共軛的位置。
接下來，就由上述構(gòu)成形成的投影型顯示裝置120的作用進(jìn)行說明。
照明光從光源10射出，靠棒狀透鏡20均一化強度分布，直到從可變開口反射縫隙30射出，因為與第1實施形態(tài)相同故省略其說明。
從可變開口反射縫隙30的可變開口部31所射出的照明光，靠入射側(cè)透鏡60、中繼透鏡66、射出側(cè)透鏡67，傳遞到旋轉(zhuǎn)棱鏡50，成像成與可變開口部31大致相似形狀的照明帶。
旋轉(zhuǎn)棱鏡50與第1實施形態(tài)同樣，沿圖中的箭頭方向旋轉(zhuǎn)，照明光根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡50的旋轉(zhuǎn)角與折射率等的關(guān)系一邊使光軸移位一邊透射旋轉(zhuǎn)棱鏡50(參照圖4至圖7)。
從旋轉(zhuǎn)棱鏡50射出的照明光，靠入射側(cè)透鏡68、中繼透鏡70、射出側(cè)透鏡75，照射到液晶光閥80，成像成照明帶85。由于照明帶85靠旋轉(zhuǎn)棱鏡50掃描，所以在液晶光閥80的光入射端面上向圖中從上到下掃描。
由于照明光入射到液晶光閥80后，作用效果與第1實施形態(tài)相同所以省略說明。
如果用上述構(gòu)成，則因為把來自棒狀透鏡20的照明光所重疊的重疊區(qū)域取為旋轉(zhuǎn)棱鏡50的大致中心部(旋轉(zhuǎn)中心)，因此把一旦重疊的照明光傳遞到液晶光閥80，就可以高精度地控制液晶光閥80上的照明帶85的掃描。
此外，因為把旋轉(zhuǎn)棱鏡50配置于與可變開口部31光學(xué)上共軛的位置，故可以降低旋轉(zhuǎn)棱鏡50引起的光學(xué)像差，所以可以在液晶光閥80上正確且高效率地成像成與可變開口部31的形狀相似的形狀的照明帶85(照明帶85的形狀不失真)。
根據(jù)以上，因為可以使對液晶光閥80的整個面的間歇照明的程度均一(使每單位時間的光強度分布均一)，故可以針對所投影的圖像整個面使亮度分布均一，并且可以針對整個圖像均一地提高活動畫面質(zhì)量的顯示質(zhì)量。
〔第3實施形態(tài)〕接下來，參照圖11和圖12就本發(fā)明的第3實施形態(tài)進(jìn)行說明。
本實施形態(tài)中的投影型顯示裝置的基本構(gòu)成，雖然與第1實施形態(tài)是同樣的，但是與第1實施形態(tài)在旋轉(zhuǎn)棱鏡周邊部上不同。由此，在本實施形態(tài)中，用圖11和圖12僅說明旋轉(zhuǎn)棱鏡周邊，省略光源等的說明。
圖11是本實施形態(tài)中的投影型顯示裝置的概略圖。
投影型顯示裝置130，如圖11中所示，由射出光的光源10，均一化從光源10所射出的光的強度分布的棒狀透鏡20，掃描光的旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y，調(diào)制光的液晶光閥80以及投影所調(diào)制的光的投影透鏡90概略構(gòu)成。
在棒狀透鏡20的光出射端面21b上配置可變開口反射縫隙30X、30Y，在可變開口反射縫隙30X、30Y與光出射端面21b之間配置反射型起偏器40。
可變開口反射縫隙30X、30Y由一對遮光板30a與另一對遮光板30b，以及滑動移動這些遮光板30a、30b的滑動裝置(未畫出)概略構(gòu)成。
在可變開口反射縫隙30X中，一對遮光板30a配置成其縱向軸線成為平行于圖中的Y軸方向，并且沿著X軸方向?qū)ΨQ地離開地且對光軸L對稱地配置。進(jìn)而，一對遮光板30a配置成沿著光出射端面21b能夠向X軸方向滑動移動。也就是說，成為能夠隨著一對遮光板30a的移動，改變可變開口部31xy的X軸方向上的開口寬度的構(gòu)成。而且，一對遮光板30a能夠至少滑動移動到可變開口部31xy的X軸方向上的開口寬度與光出射端面21b的X軸方向上的開口寬度相等。此外，可變開口反射縫隙30X通過控制其長方形形狀的可變開口部31xy的X軸方向上的開口寬度，可以控制成像于液晶光閥80之上的照明帶85的圖12中的Z軸方向長度。
在可變開口反射縫隙30Y中，一對遮光板30b配置成其縱向軸線與圖中的X軸方向平行，并且沿Y軸方向?qū)ΨQ地分開地且相對于光軸L對稱地配置。進(jìn)而，一對遮光板30b配置成可沿光出射端面21b向Y軸方向滑動移動。即，形成為可隨著一對遮光板30b的移動而變開口部31xy的Y軸方向的開口寬度的結(jié)構(gòu)。此外，一對遮光板30b至少可滑動移動到可變開口部31xy的Y軸方向的開口寬度與光出射端面21b的Y軸方向的開口寬度相等。此外，可變開口反射窄縫30Y通過控制其長方形形狀的可變開口部31xy的Y軸方向的開口寬度而可以控制成像于液晶光閥80上的照明帶85的圖12中的Y軸方向的長度。
旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y由例如玻璃或透明樹脂等具有大于周圍的空氣的折射率的透光性材料形成，與旋轉(zhuǎn)軸51正交的截面(在旋轉(zhuǎn)棱鏡50X的情況下為YZ平面，在旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y的情況下為XY平面)的形狀成為至少正四棱柱狀。旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y從棒狀透鏡20側(cè)按旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y的順序配置，在旋轉(zhuǎn)棱鏡50X與旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y之間配置反射鏡52。
旋轉(zhuǎn)棱鏡50X，其旋轉(zhuǎn)軸51X配置成與圖中Y軸平行，旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y，其旋轉(zhuǎn)軸51Y配置成與圖中Z軸平行。因此，旋轉(zhuǎn)棱鏡50X可以使成像于液晶光閥80之上的照明帶85在Z軸方向(在旋轉(zhuǎn)棱鏡50X的位置上為X軸方向)上掃描，旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y可以使成像于液晶光閥80之上的照明帶85在Y軸方向(在旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y的位置上為Y軸方向)上掃描。
再者，反射鏡52只不過在中途折曲照明光路且以小型化照明裝置為目的而用，故也可以省略。
在可變開口反射縫隙30Y與旋轉(zhuǎn)棱鏡50X之間配置聚光透鏡60，在旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y與液晶光閥80之間配置中繼透鏡65、70，平行化透鏡75。
接下來就由上述構(gòu)成組成的投影型顯示裝置130的作用進(jìn)行說明。
作為雜散偏振光的照明光從光源10射出，靠反射型起偏器40分離成p偏振光、s偏振光，直到僅射出p偏振光，因為與第1實施形態(tài)相同故省略其說明。
從反射型起偏器40射出而入射于可變開口反射縫隙30X和30Y的照明光當(dāng)中，入射于作為未配置遮光板30a和遮光板30b的區(qū)域的可變開口部31xy的照明光原封不動沿圖中的Z軸方向作為p偏振光射出，入射于配置遮光板30a和遮光板30b沿的區(qū)域的照明光向入射側(cè)反射鏡25反射。
所反射的照明光入射于入射側(cè)反射鏡25并再次向可變開口反射縫隙30反射。被入射側(cè)反射鏡25所反射的照明光再次入射于可變開口反射縫隙30，一部分光從可變開口部31xy作為照明光(p偏振光)射出，其余的光被遮光板30a反射。
從可變開口反射縫隙30X和30Y所射出的照明光，首先入射于旋轉(zhuǎn)棱鏡50X。旋轉(zhuǎn)棱鏡50X以與圖中的Y軸平行的旋轉(zhuǎn)軸51X為中心旋轉(zhuǎn)，照明光根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡50X的旋轉(zhuǎn)角與折射率等的關(guān)系，一邊使光軸向X軸方向大致平行地移位一邊透射旋轉(zhuǎn)棱鏡50X(參照圖4至圖7)。然后，照明光被反射鏡51所反射，入射于旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y。旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y以與圖中的Z軸平行的旋轉(zhuǎn)軸51Y為中心旋轉(zhuǎn)，照明光根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y的旋轉(zhuǎn)角與折射率等的關(guān)系，一邊使光軸向Y軸方向移位一邊透射旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y(參照圖4至圖7)。
從旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y所射出的照明光，靠中繼透鏡65、70，平行化透鏡75，照射于作為照明對象的液晶光閥80的光入射端面(顯示區(qū)域)。在液晶光閥80的顯示區(qū)域面上，如圖11和圖12中所示，成像作為可變開口部31xy的像的照明帶85。照明帶85靠旋轉(zhuǎn)棱鏡50X在X軸方向上掃描，靠旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y在Y軸方向上掃描。
由于照明光入射于液晶光閥80后，與第1實施形態(tài)的作用效果相同，因此省略說明。
如果用上述的構(gòu)成，則液晶光閥80上的照明帶85可以改變圖12中的X軸方向和Y軸方向的長度。因此，投影型顯示裝置130在顯示動作快的圖像時，通過使可變開口反射縫隙30X、30Y的一對遮光板30a和一對遮光板30b接近而進(jìn)一步收窄照明帶85，可以實現(xiàn)更接近于所謂脈沖型的顯示的特性，可以顯示更高圖像質(zhì)量的活動畫面圖像。
此外，通過使兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y旋轉(zhuǎn)，可以使從光源10所射出的照明光在液晶光閥80上，在圖12中的X軸方向和Y軸方向上掃描。此外，通過分別控制旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y的旋轉(zhuǎn)，可以針對圖中的X軸方向和Y軸方向分別控制照明帶85的掃描，可以按例如在X軸方向與Y軸方向上使掃描速度不同等的各種各樣的模式使照明帶85掃描，在活動畫面圖像的圖像質(zhì)量改善上是有效的。
〔第4實施形態(tài)〕接下來，參照圖13和圖14就本發(fā)明的第4實施形態(tài)進(jìn)行說明。
本實施形態(tài)中的投影型顯示裝置140，與第3實施形態(tài)不同，如圖13中所示，在沿一條直線延伸的光軸L上接近地配置兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y。來自棒狀透鏡20的可變開口部31xy的射出光(照明光)，靠由入射側(cè)透鏡60、中繼透鏡66、射出側(cè)透鏡67組成的第1中繼光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由旋轉(zhuǎn)棱鏡50X傳遞到共軛位置95，進(jìn)而，經(jīng)由旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y靠由入射側(cè)透鏡68、中繼透鏡70、射出側(cè)透鏡75組成的第2中繼光學(xué)系統(tǒng)傳遞到液晶光閥80(照明對象)上。因而，可變開口部31xy與共軛位置95，和共軛位置95與液晶光閥80相互形成光學(xué)上共軛的位置關(guān)系。再者，兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y最好是隔著共軛位置盡可能接近地配置。
在照明帶的正確且高效率地掃描之際，在可以抑制光學(xué)像差的發(fā)生這一點上，最好是旋轉(zhuǎn)棱鏡(部分)盡可能靠近光束的重疊位置(或者與之光學(xué)上共軛的位置)地配置。例如，在第1實施形態(tài)的圖1中，雖然最好是在棒狀透鏡20的可變開口部31上配置旋轉(zhuǎn)棱鏡50，但是因為物理上不可能，故靠近可變開口部31地配置。此外在第2實施形態(tài)的圖10中，把旋轉(zhuǎn)棱鏡50配置于通過追加中繼光學(xué)系統(tǒng)而產(chǎn)生的共軛位置。因而，如果用本實施形態(tài)的圖13的構(gòu)成，則因為可以隔著共軛位置95地接近配置兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y，故容易抑制光學(xué)像差的發(fā)生，可以實現(xiàn)正確且高效率的照明光的掃描。此外，接近配置兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡50X、50Y的結(jié)果，還有可以縮短后級的旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y的長度方向的尺寸(對應(yīng)于通過前級的旋轉(zhuǎn)棱鏡50X進(jìn)行的照明光的掃描方向的方向(圖13的Y軸方向)上的長度)這樣的優(yōu)點。
進(jìn)而，作為本實施形態(tài)的變形例可以采用以下的構(gòu)成。
(a)在共軛位置95上配置新的光學(xué)元件以校正光傳遞時的光學(xué)像差，可以實現(xiàn)傳遞效率的提高或照明對象上的照明帶的形狀整形。作為光學(xué)元件，可以使用球面透鏡、非球面透鏡、波面校正板等。
(b)通過(a)的新的光學(xué)元件的引入，也可以省略透鏡67與透鏡68。
(c)也可以在共軛位置95上配置整形照明帶的形狀的遮光縫隙。在該情況下，雖然發(fā)生光損失，但是可以得到想要的形狀的照明帶。
接下來，就本實施形態(tài)的照明帶的二維掃描的方法進(jìn)行說明。再者，針對第3實施形態(tài)也可以按照以下的方法來進(jìn)行。
作為向多個像素配置成矩陣狀的液晶光閥的圖像數(shù)據(jù)的寫入方法，一般是線順序?qū)懭?。也就是說，X方向(行方向)的像素列被選擇，對該所選擇的像素列寫入一行量的圖像信息，接著，選擇該像素列的相鄰的新的像素列，對該新選擇的像素列寫入一行量的圖像信息，重復(fù)這樣的順序，可以實現(xiàn)一個畫面(幀)量的圖像寫入，情況就是這樣。而且，在X方向上并列的一行量的像素列的選擇中，垂直同步信號用作定時信號。
如圖14中所示，在使照明帶85在二維平面上掃描的情況下，以垂直同步信號作為定時信號使一方的旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度后，使之靜止，設(shè)定照明帶85的Y軸方向上的掃描位置，然后，使另一方的旋轉(zhuǎn)棱鏡50X旋轉(zhuǎn)而使照明帶85在X軸方向上掃描，重復(fù)這樣的順序，最終實現(xiàn)跨越液晶光閥的整個顯示區(qū)域的掃描照明。因而，一方的旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y的旋轉(zhuǎn)動作是間歇的，此外，另一方的旋轉(zhuǎn)棱鏡50X的旋轉(zhuǎn)動作是間歇的或連續(xù)的。(在連續(xù)旋轉(zhuǎn)的情況下，例如，采用把另一方的旋轉(zhuǎn)棱鏡50X的掃描范圍設(shè)定成比液晶光閥的顯示區(qū)域的總寬度要長的范圍，利用照明光不照射顯示區(qū)域期間進(jìn)行一方的旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y的旋轉(zhuǎn)動作等的掃描方法就可以了)。此外，最好是取為基于一方的旋轉(zhuǎn)棱鏡50Y的旋轉(zhuǎn)動作的信息(例如旋轉(zhuǎn)、停止的信息)控制另一方的旋轉(zhuǎn)棱鏡50X的旋轉(zhuǎn)動作的構(gòu)成。
再者，本發(fā)明的技術(shù)范圍不限定于上述實施形態(tài)，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)加以種種的變更是可能的。
例如，雖然在上述實施形態(tài)中，對把本發(fā)明運用于投影型顯示裝置進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限于投影型顯示裝置，也可以運用于用液晶光閥的直觀型的顯示裝置等，以及其他的采用具有各種保持型的顯示模式的液晶光閥的(沒有投影機構(gòu))顯示裝置。
此外，也可以把本發(fā)明中的具有保持型的顯示模式的光閥、投影透鏡等另外地構(gòu)成，把本發(fā)明作為照明光閥等的照明裝置來運用。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，其特征在于具有射出光的光源；使從前述光源射出的光的強度分布均勻化的均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)；配置于前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)的光入射端面?zhèn)?，形成使光入射于前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)內(nèi)的開口部，并且在前述開口部以外的區(qū)域中，把從前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)射出的光反射到前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)內(nèi)的反射機構(gòu)；配置于前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)的光出射端面?zhèn)龋纬墒箒碜郧笆鼍鶆驅(qū)Ч鈾C構(gòu)的光射出的開口區(qū)域的面積變化的可變開口部，并且在前述開口區(qū)域以外的區(qū)域中，把從前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)射出的光反射到前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)內(nèi)的反射可變光闌機構(gòu)；以及使從前述反射可變光闌機構(gòu)射出的光在照明對象上掃描的光掃描機構(gòu)。
2.權(quán)利要求1中所述的照明裝置，其特征在于，前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)的光出射端面的形狀是與前述照明對象的形狀相似的形狀。
3.權(quán)利要求1或2中所述的照明裝置，其特征在于，把前述可變開口部的開口形狀控制成預(yù)定的形狀，不靠前述光掃描機構(gòu)進(jìn)行光的掃描而照明前述照明對象。
4.權(quán)利要求1至3中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，前述反射可變光闌機構(gòu)有能夠接近離開地配置的一對遮光板，通過前述一對遮光板，前述照明對象上的光的寬度變化的方向是與通過前述光掃描機構(gòu)進(jìn)行的在前述照明對象上的光的掃描方向基本同一方向。
5.權(quán)利要求1至4中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，前述光掃描機構(gòu)具有通過旋轉(zhuǎn)使光路的位置變化掃描光的旋轉(zhuǎn)棱鏡。
6.權(quán)利要求1至3中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，前述反射可變光闌機構(gòu)有能夠接近離開地配置的兩對遮光板，各對遮光板的接近離開的方向基本正交，通過前述兩對遮光板前述照明對象上的光的寬度變化的方向是與通過前述光掃描機構(gòu)進(jìn)行的在前述照明對象上的光的掃描方向基本同一方向。
7.權(quán)利要求6中所述的照明裝置，其特征在于，前述光掃描機構(gòu)具有通過旋轉(zhuǎn)使光路的位置變化掃描光的兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡，前述旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)軸基本正交地配置。
8.權(quán)利要求1至7中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，前述光掃描機構(gòu)對光的路徑能夠插入脫離地配置。
9.權(quán)利要求1至8中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，在前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)的光出射端面?zhèn)染哂蟹瓷湫推駲C構(gòu)。
10.權(quán)利要求1至9中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，在前述反射機構(gòu)與前述反射可變光闌機構(gòu)之間具有λ/4波長板。
11.權(quán)利要求1至10中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，前述光掃描機構(gòu)配置于前述均勻?qū)Ч鈾C構(gòu)的光出射端面的附近區(qū)域。
12.權(quán)利要求1至10中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，前述光掃描機構(gòu)配置于與前述反射可變光闌機構(gòu)的可變開口部光學(xué)上共軛的區(qū)域。
13.權(quán)利要求1至10中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，前述光掃描機構(gòu)配置于與前述反射可變光闌機構(gòu)的可變開口部光學(xué)上共軛的區(qū)域的附近區(qū)域。
14.權(quán)利要求1至10中的任何一項中所述的照明裝置，其特征在于，前述光掃描機構(gòu)由兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡構(gòu)成，前述兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡夾著與前述反射可變光闌機構(gòu)的可變開口部光學(xué)上共軛的位置地配置于前后兩個部位。
15.權(quán)利要求14中所述的照明裝置，其特征在于，在與前述反射可變光闌機構(gòu)的可變開口部光學(xué)上共軛的位置上，配置著修正光傳遞時的光學(xué)像差的或者整形照明光的形狀的光學(xué)元件。
16.一種具有射出光的光源和調(diào)制來自該光源的光的光調(diào)制機構(gòu)的顯示裝置，其特征在于，前述光源是權(quán)利要求1至權(quán)利要求15中的任何一項中所述的照明裝置。
17.權(quán)利要求16中所述的顯示裝置，其特征在于，根據(jù)輸入該顯示裝置的圖像信號來控制前述光源與前述反射可變光闌機構(gòu)。
18.一種投影型顯示裝置，具有射出光的光源，調(diào)制來自該光源的光的光調(diào)制機構(gòu)以及投影由該光調(diào)制機構(gòu)所調(diào)制的光的投影機構(gòu)，其特征在于，前述光源是權(quán)利要求1至權(quán)利要求15中的任何一項中所述的照明裝置。
19.權(quán)利要求18中所述的投影型顯示裝置，其特征在于，根據(jù)輸入該投影型顯示裝置的圖像信號來控制前述光源與前述反射可變光闌機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供防止從光源所射出的光利用率低并適于顯示高質(zhì)量活動畫面圖像的照明裝置、用該照明裝置的顯示裝置和投影型顯示裝置。其特征在于具有光源(10)；使入射的光的強度分布均一化的均一導(dǎo)光機構(gòu)(20)；配置于均一導(dǎo)光機構(gòu)(20)的光入射端面(21a)側(cè)，形成使光入射的開口部(25a)，并在開口部(25a)以外的區(qū)域中，把光反射到均一導(dǎo)光機構(gòu)(20)內(nèi)的反射機構(gòu)(25)；配置于均一導(dǎo)光機構(gòu)(20)的光出射端面(21b)側(cè)，形成使開口區(qū)域面積變化的可變開口部(31)，并在開口區(qū)域以外的區(qū)域，把光反射到均一導(dǎo)光機構(gòu)(20)內(nèi)的反射可變光闌機構(gòu)(30)；及使從反射可變光闌機構(gòu)(30)所射出的光在照明對象(80)上掃描的光掃描機構(gòu)(50)。
文檔編號G02F1/13357GK1648765SQ200510004808
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者伊藤嘉高 申請人:精工愛普生株式會社