專利名稱：照明裝置、圖像顯示裝置和投影機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及照明裝置、圖像顯示裝置和投影機。更詳細地，涉及使照明光以均一的照度向液晶光閥或傾斜反射鏡器件等的空間光調制裝置照射的照明裝置、具備該照明裝置的圖像顯示裝置、向投影透鏡入射被該圖像顯示裝置調制后的照明光而從投影透鏡向屏幕等上投射照明光以顯示圖像的投影機。
背景技術：
作為在向圖像顯示裝置等供給照明光的照明裝置中使照明光的亮度變化的方法，人們提出了借助于可變光圈限制光束以使照明光的亮度變化的方法(例如，特開2002-72361號公報)、借助于液晶面板之類的光調制器使亮度變化的方法(例如，特開2001-100689號公報)、采用使光源的燈本身的亮度變化的辦法來使照明光的亮度變化的方法(例如，特開平6-102484號公報)的方案。
一般地說，可變光圈采用從周邊部分限制要通過的光束的辦法進行遮光。為此，例如在使用照明裝置照明空間光調制裝置的情況下，要在使空間光調制裝置的被照射面保持均一的照度分布的狀態(tài)下使照明光的亮度變化是困難的。
因此，在公開于上述特開2002-72361號公報中的構成中，使用了將照明光分割成多個光束，然后使所分割的光束重疊地進行照明的積分器。此外，在特開2002-72361號公報中，從周邊部分對分割后的光束進行遮光。在該情況下，被遮光的光束和未被遮光的光束就在被照射面上重疊。借助于此，就可以某種程度地緩和被照射面上邊的照度分布不均一化這樣的現(xiàn)象。但是，積分器一般地說是設想使完全未被遮光的多個光束進行重疊以得到均一的照度分布而光學性地進行設計的。為此，若在一般的積分器中，對分割后的光束的一部分進行遮光，則照度分布的平衡就會遭到破壞，不會變成為均一的照度。特別是當對于分割后的光束要進行遮光的區(qū)域變大時，則照度分布的破壞就變得更加顯著。
此外，在公開于特開2001-100689號公報中的方法中，要采用借助于液晶面板之類的光調制器使光束的整個截面的光量變化的辦法使照明光的亮度變化。因此，就難于發(fā)生被照射面上邊的照度分布的不均一化的問題。但是，由于照明光總是要變成為向光調制器照射的狀態(tài)，故即便是使光量完全不減光那樣地變化的情況下，亮度也會相應于光調制器的透過率減少。特別是在使用液晶面板的情況下，由于還存在著透過率或耐熱性的問題，所以存在不適于作為被需要高輝度化的投影機所利用的照明裝置的情況。
此外，在特開平6-102484號公報所公開的方法中，通過使燈自身的亮度變化來改變照明光的亮度。在該情況下，需要可瞬時地變化成所希望的亮度的燈。特別地，在投影機所利用的照明裝置中，使用著高輝度的高壓放電燈。在這樣的高壓放電燈中，要瞬時地將燈本身控制成所希望的亮度是困難的，這是一個問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是鑒于上述而完成的，目的在于提供可以保持均一的照度分布地使照明光的亮度變化的照明裝置、動態(tài)范圍寬而且高畫質圖像的圖像顯示裝置和投影機。
為了解決上邊所說的課題而實現(xiàn)目的，根據第1發(fā)明，提供一種照明裝置，其特征在于，具有發(fā)射照明光的光源；控制照明光的光量的可變光圈；以及使通過了可變光圈的照明光在被照射面上進行掃描的照明光掃描裝置；其中，在被照射面中照明光進行掃描的方向的軸與可變光圈控制照明光的方向的軸大體上一致。
在第1發(fā)明中，由可變光圈對光量進行了控制的照明光，借助于照明光掃描裝置在被照射面上掃描。在這里，所謂“光量的控制”，指的是借助于可變光圈對照明光進行遮光以減少光量，和從減少了光量后的狀態(tài)打開可變光圈以增加要通過的光量。因此，可以借助于可變光圈增減照明光的光量。此外，照明光由于可借助于照明光掃描裝置在被照射面上掃描，故如果在被照射面對照明光進行描的區(qū)域進行時間平均，則可以得到大體上均一的照度分布。此外，這時，重要的是在被照射面中照明光進行掃描的方向的軸與在同一被照射面上可變光圈控制照明光的方向的軸大體上一致。在這里。所謂“可變光圈控制照明光的方向的軸”，就是采用或者借助于可變光圈對照明光遮光或者打開可變光圈以增減要通過的光量的辦法，在被照射面上照明光的光量不斷增減的方向的軸。此外，所謂“軸一致”，具體地講，意味著例如在垂直的xy平面內，照明光在被照射面上向+x方向進行掃描的情況下，向+x方向、向-x方向以及同時向±x方向控制照明光這樣的3種控制。因此，在由可變光圈控制光量的情況下，采用使被照射面中照明光要進行掃描的方向的軸和可變光圈控制照明光的方向的軸大體上一致的辦法，就可以以大體上均一的照度分布僅僅使亮度變化而在被照射面處照明光進行掃描的區(qū)域的大小幾乎不變化。
此外，根據第1發(fā)明的優(yōu)選的方式，理想的是可變光圈被設置在被照射面的共軛面或共軛面的附近位置上。一般地說，被照射面的共軛面或其附近的照明光的截面形狀，成為與向被照射入射的照明光的截面形狀大體上的相似形。因此，如果用可變光圈對被照射面的共軛面或其附近的照明光進行遮光，就可以大體上同樣地控制該照明光的截面形狀。因此，就可以容易地而且可靠地使向被照射面照射的照明光的亮度變化。此外，最終對于在被照射面上照明光進行掃描的區(qū)域，用大體上均一的照度分布僅僅使亮度變化就變得容易起來。
此外，根據第1發(fā)明的優(yōu)選的方式，理想的是可變光圈僅僅對包含于上述照明光內的特定的波長區(qū)域控制光量。例如，光量的控制可以不使用機械方式地由快門葉片遮光，而代之以使用對特定的波長區(qū)域改變光的透過率的濾色片。而且，可以在照明光的光束內使濾色片的位置移動以使在要向濾色片入射的照明光中特定的波長區(qū)域光量變化。此外，由于該照明光借助于照明光掃描裝置在被照射面上掃描，故若對在被照射面上照明光進行掃描的區(qū)域進行時間平均，則可以得到大體上均一的照度分布。借助于此，就可以最終地對在被照射面上照明光進行掃描的區(qū)域，用大體上均一的照度分布使亮度和色純度同時變化。
此外，根據第1發(fā)明的優(yōu)選方式，理想的是還具有使從入射端面入射進來的照明光在內壁或外壁反射并從出射端面射出的棒；以及使棒的出射端面的像在被照射面或被照射面的共軛面上成像的成像透鏡；其中，可變光圈被設置在棒的出射端面的附近、出射端面的共軛面或出射端面的共軛面的附近。為了在被照射面中得到均一的照度分布，可以使用所謂的棒型的積分器。這時，在棒的出射端面上，就成為來自多個2次光源的光重疊起來的狀態(tài)。此外，成像透鏡使射出端面的像在被照射面上成像。倘采用這樣的構成，采用改變棒的出射端部的形狀和成像透鏡的聚光倍率的組合的辦法，在可以與光源所具有的照明分布相匹配的同時，還可以向被照射面的任意的區(qū)域上照射均一的照度分布的照明光。這時，也可以使用中繼透鏡使出射端面的像向被照射面進行中繼。中繼透鏡可以為擴大系列或縮小系列中的任何一者。此外，由中繼透鏡進行的成像次數也有一次或多次的成像。在本方式中，在棒的出射端面的附近或出射端面的共軛面或出射端面的共軛面的附近設置有可變光圈。如此，就可以借助于可變光圈大體上同樣地控制被重疊到被照射面上的所有光束。其結果是，可以容易而且可靠地使向被照射面上照射的照明光的亮度變化。此外，由于具有作為積分器的功能，所以就可以非常容易地進行光量的增減的調整以獲得與用可變光圈對大體上均一的照度分布的照明光進行遮光相同的效果。此外，照射這樣的大體上均一的照度分布的照明光，由于可借助于照明光掃描裝置在被照射面上進行掃描，故最終地對在被照射面上照明光進行掃描的區(qū)域，用大體上均一的照度分布僅僅使亮度變化就變得容易起來。
此外，根據第1發(fā)明的優(yōu)選方式，理想的是還具有將照明光分割成多個部分光并由分別進行聚光的多個蠅眼透鏡構成的透鏡陣列部；使部分光重疊到被照射面或與被照射面共軛的面上的重疊透鏡部；其中，可變光圈被設置在蠅眼透鏡的附近或蠅眼透鏡的共軛面或蠅眼透鏡的共軛面的附近。倘采用這樣的構成，采用改變透鏡陣列部的外形形狀和重疊透鏡的聚光倍率的組合的辦法，在可以與光源所具有的照明分布相匹配的同時，還可以向被照射面的任意的區(qū)域上照射均一的照度分布的照明光。此外，也可以使照明光重疊到與被照射面共軛的面上。此外，借助于中繼成像系統(tǒng)使重疊到圖像形成區(qū)域上的照明光成像。借助于此，就可以得到與使照明光重疊到被照射面上同樣的效果。此外，使照明光進行重疊的面，也可以是與被照射面共軛的面。此外，在本方式中，在蠅眼透鏡的附近或蠅眼透鏡的共軛面或蠅眼透鏡的共軛面的附近設置有可變光圈。如此，就可以借助于可變光圈大體上同樣地控制已重疊到被照射面上的所有光束。其結果是，可以容易而且可靠地使向被照射面照射的照明光的亮度變化。此外，由于具有作為積分器的功能，所以就可以非常容易地進行光量的增減的調整以獲得與用可變光圈對大體上均一的照度分布的照明光進行遮光相同的效果。此外，照射這樣的大體上均一的照度分布的照明光，由于還可借助于照明光掃描裝置在被照射面上進行掃描，故最終地對在被照射面上照明光進行掃描的區(qū)域，用大體上均一的照度分布僅僅使亮度變化就變得容易起來。
此外，根據第1發(fā)明的優(yōu)選方式，理想的是上述照明光掃描裝置具有通過旋轉使上述照明光的折射角變化以使上述照明光進行掃描的旋轉棱鏡。借助于此，就可以用旋轉棱鏡使用可變光圈對光量進行了控制的照明光進行掃描。為此，就可以容易地實現(xiàn)可以使照明光在被照射面上進行掃描的構成。因此，最終地對在被照射面上照明光進行掃描的區(qū)域，用大體上均一的照度分布僅僅使亮度變化就變得容易起來。
此外，根據第2發(fā)明，則可以這樣一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有上述的照明裝置和根據圖像信號調制來自照明裝置的照明光的空間光調制裝置。借助于此，采用將圖像顯示裝置設置在上述照明裝置的被照射面附近的辦法，就可以以均一的照度照明圖像顯示裝置。然后，采用根據圖像信號增減被照射面的光量的辦法，就可以使用寬的動態(tài)范圍。例如，與輸入進來的圖像信號的輝度的峰值相匹配地控制(增減)照明光的亮度。在該情況下，由于和輝度的峰值相匹配地對照明光的亮度進行了控制，故可以維持白色電平等全體的灰度等級的狀態(tài)下，在圖像顯示裝置中展寬接近黑色電平的灰度等級的表現(xiàn)區(qū)域。借助于此，就可以展寬動態(tài)范圍。除此之外，在全體性地暗的圖像中少量地含有輝度峰值高的信號的情況下，由于和接近白色電平的地方相比接近黑色電平的表現(xiàn)是重要的，故即便是比輝度的峰值稍微小地對照明光的亮度進行控制、而使得接近白色電平的灰度等級成為與輸入信號不同的灰度等級，采用展寬與黑色電平接近的灰度等級的表現(xiàn)區(qū)域的辦法，也可以展寬動態(tài)范圍。另外，照明光的照度，除去根據圖像信號可變之外，也可以根據使用環(huán)境或視聽者而固定為任意的照度來使用。即，若在暗的環(huán)境中使用，由于即便沒有需要以上的亮度也可以視聽，故可以降低照明光的亮度，或者反過來若在亮的環(huán)境中使用，由于若照明光過暗則不能視聽，故可以提升照明光的亮度。此外，亮度的調整手動或自動都可以。
其次，作為第2發(fā)明的除此之外的效果，說明可以減少動畫的模糊不清的情況。顯示器取決于顯示方法的不同可以分為脈沖型和保持型。脈沖型是使每個像素以瞬間顯示所需要的亮度來顯示光的方法，例如，作為脈沖型的顯示器，已知有CRT(陰極射線管)。此外，保持型的顯示器，是使每一個像素以在一定時間的期間內進行顯示所需要的亮度來顯示光的方法，例如，作為保持型顯示器，已知有液晶顯示器。即，使用液晶光閥的投影機，也是保持型顯示器的一種。一般地說，脈沖型和保持型，由于顯示方法是不同的，故在動畫的顯示性能上就存在著差異。例如，保持型的顯示器這一方的模糊不清的程度比脈沖型的顯示器要大。
之所以如上所述保持型的顯示器這一方的模糊不清程度比脈沖型的顯示器要大，是因為在脈沖型的顯示器中是瞬間性地發(fā)光，故由積分形成的在大腦中的圖像的殘像減少，相對于此，在保持型的顯示器中，由于光在一定時間的期間內持續(xù)發(fā)光，故由積分形成的大腦的圖像殘像易于增大。
于是，倘采用第2發(fā)明的構成，由于要借助于可變光圈對照明光進行遮光之類的處理，故在瞬間性的時間中，由照明裝置只能向空間光調制裝置的圖像形成區(qū)域的一部分進行照明光的照射。但是，在某一時間的范圍內，由于可以借助于照明裝置的照明光掃描裝置使照明光在圖像形成區(qū)域中進行掃描，故可以向圖像形成區(qū)域的全體進行具有均一的照度分布的照明光的照射。借助于此，在直視圖像顯示裝置的情況下，在可以由人眼識別圖像的同時，當注目于圖像形成區(qū)域的一部分時，由于照明光的照射到和未照射到，結果就會產生與間歇亮燈相同的現(xiàn)象。為此，即便空間光調制裝置是保持型，也可以顯示鮮明的動畫。
此外，根據第3發(fā)明，則可以提供其特征在于具有上述的圖像顯示裝置和投影由圖像顯示裝置顯示的圖像的投影裝置的投影機。借助于此，就可以向屏幕上擴大投影在圖像顯示裝置上顯示的動態(tài)范圍寬、降低了動畫模糊不清的圖像。特別是在利用于投影機的照明裝置中，雖然使用的是高輝度的高壓放電燈，但是，在本方式中，由于即便是這樣的燈也可以應用，故成為適合于投影機的構成。
此外，根據第3發(fā)明的優(yōu)選方式，理想的是具有檢測由上述投影裝置投影的上述圖像的照度和色度中的至少一方的光學傳感器，能夠利用從光學傳感器檢測的數據使由可變光圈進行控制的光量和由空間光調制裝置進行調制的照明光的調制量這兩方變化。借助于此，就可以進行考慮到了外光或屏幕的顏色等對投影到屏幕上的圖像的影響的校正。為此，就可以得到適應于外光或屏幕的顏色等的環(huán)境的最佳的圖像。
此外，根據第3發(fā)明的優(yōu)選方式，理想的是具有將通過了可變光圈的照明光至少分離成2色或2色以上的色分離光學系統(tǒng)。借助于此，就可以借助于至少1個的可變光圈得到動態(tài)范圍寬的高品質的全彩色圖像。
此外，根據第3發(fā)明的優(yōu)選方式，理想的是具有將照明光分離成至少2色或2色以上的照明光的色分離光學系統(tǒng)；可變光圈被設置在分離后的照明光的至少1個色光的光路內。借助于此，就可以對特定的色光進行光量的控制。


圖1是示出了實施例1的照明裝置的概略構成的圖；圖2-1是用來說明旋轉棱鏡的作用的圖；圖2-2是用來說明旋轉棱鏡的作用的圖；圖2-3是用來說明旋轉棱鏡的作用的圖；圖2-4是用來說明旋轉棱鏡的作用的圖；圖3-1是用來說明照明光的掃描的圖；圖3-2是用來說明照明光的掃描的圖；圖3-3是用來說明照明光的掃描的圖；圖3-4是用來說明照明光的掃描的圖；圖3-5是用來說明照明光的掃描的圖；圖4-1是示出實施例2的圖像顯示裝置的概略構成的圖；圖4-2是示出了可變光圈的概略構成的圖；圖5是示出了實施例3的圖像顯示裝置的概略構成的圖；圖6是示出了實施例4的投影機的概略構成的圖；圖7是示出了修正電路的概略構成的圖；圖8是示出了實施例5的投影機的概略構成的圖；圖9是示出了實施例6的投影機的概略構成的圖；圖10-1是用來說明實施例6的投影機的圖；圖10-2是用來說明實施例6的投影機的圖；圖11是示出了實施例7的投影機的概略構成的圖；圖12是示出了可變光圈的變形例的圖。
具體實施例方式
以下根據圖面詳細地說明本發(fā)明的實施例。另外，本發(fā)明并不受該實施例限定。
實施例1
圖1示出了實施例1的照明裝置100的概略構成。照明裝置100具有光源110，蠅眼透鏡121、122，重疊透鏡123，平行化透鏡(成像透鏡)124，可變光圈170，旋轉棱鏡130，再成像用透鏡141、142、143。
光源110由燈111和凹面鏡112構成，燈111例如由高壓水銀燈等的放電燈構成，而凹面鏡112由拋物面鏡構成。另外，燈111和凹面鏡112并不限于該構成。在該光源110中，燈111發(fā)出照明光，凹面鏡112反射該照明光，朝向蠅眼透鏡121、122發(fā)射具有照度分布的照明光。這時，如果燈111是LED光源，則也可以是使用聚光透鏡而不是凹面鏡112的朝向蠅眼透鏡121、122發(fā)射照明光的構成或將多個LED光源配置成陣列狀的構成，至于光源的種類、個數，構成等，是可以適宜變更的。
蠅眼透鏡121、122是將具有矩形形狀的輪廓的微小透鏡排列成矩陣狀的透鏡陣列。各個微小透鏡的外形形狀被成形為與被照射面150的外形形狀的比率不同。在這里，被照射面150的外形形狀是橫縱比為4∶3的矩形形狀，各個微小透鏡的外形形狀則成形為橫縱比4∶1的矩形形狀。
蠅眼透鏡121將從光源110發(fā)射出來的照明光分割成多個部分光，使每一個部分光聚光到蠅眼透鏡122的各個微小透鏡上。蠅眼透鏡122射出已被分割成多個的部分光中的每一部分光并使之向重疊透鏡123入射。重疊透鏡123，通過平行化透鏡124，對已分割成多個的部分光進行聚光，使得用蠅眼透鏡121的微小透鏡的外形形狀規(guī)定的像在旋轉棱鏡130的內部成像。在圖1中，在含有旋轉棱鏡130的旋轉軸(軸線)的平面上的共軛面CNJ上結成了像。
其次，再成像用透鏡141、142、143，是使借助于蠅眼透鏡121、122，重疊透鏡123，平行化透鏡124成像的像在被照射面150上成像的再成像裝置。因此，共軛面CNJ就成為被照射面150的共軛面。另外，再成像裝置，由于目的為使得用成像裝置所成像的像在被照射面150上成像，故可以是將曲面鏡而不是透鏡組合起來的裝置。此外，至于透鏡或曲面鏡的個數以及像的擴大倍數或縮小倍數，適宜變更是可能的。
如上所述，借助于包括蠅眼透鏡121、122，重疊透鏡123，平行化透鏡124以及作為再成像裝置的再成像用透鏡141、142、143的照射光學系統(tǒng)，就可以對被照射面150的一部分照射照明光。即由于相對于被照射面150的像素形成區(qū)域為4∶3，蠅眼透鏡121的外形形狀的橫縱比為4∶1，故結果就變成為可以向被照射面150的1/3的部分照射具有均一的照度分布的照明光。
換句話說，蠅眼透鏡121、122，重疊透鏡123，平行化透鏡124以及作為再成像裝置的再成像用透鏡141、142、143，具有對從光源110射出的照明光的光束的形狀和大小中的至少一方進行變換，向比被照射面150更窄的區(qū)域照射照明光的功能。另外，如果以本實施例為例進行考慮，也可以設計成用照明裝置100照明的區(qū)域沿±y軸方向超出被照射面150。此外，重疊透鏡123，如本實施例所示，也可以使照明光重疊到被照射面150上而不是被照射面150的共軛面CNJ上。
其次，對可變光圈170進行說明?？勺児馊?70被設置在被照射面150的共軛面CNJ或共軛面CNJ的附近位置上。被照射面150具有規(guī)定大小的區(qū)域。借助于此，在被照射面150的共軛面CNJ或共軛面CNJ的附近，照明光的截面形狀為與被照射面150的整個區(qū)域的形狀的相似形。在本實施例中，將可變光圈170配置到了在照明光不是一點而是某種程度的大小的位置上。為此，為了正確地對所希望的光量平滑地進行遮光，可以用通常的分辨率(分辨能力)控制可變光圈170的動作。借助于此，就可以減輕可變光圈170的驅動機構的機械方面的負擔。
而且，可變光圈170使具有直線狀的邊沿的快門進行將照明光遮擋起來那樣的移動以減少光量。此外，可變光圈170的快門，要進行使得照明光在被照射面150上進行掃描的方向的軸與可變光圈170控制照明光的方向的軸一致那樣的移動。例如，在圖1中，考慮在照明光在被照射面150上向+x軸方向掃描的情況。在該情況下，照明光被遮光的方向，指的是并不限于+x軸方向，也包括向-x軸方向進行的遮光。即，在被照射面150中在照明光向+x軸方向掃描的情況下，可變光圈170具有以下的(1)～(3)這3個控制方式。
(1)向+x軸方向進行遮光(2)向-x軸方向進行遮光(3)同時向±x軸方向進行遮光即，結果變成為可變光圈170的快門，在被照射面150中進行使得從+x軸方向或-x軸方向中的至少一個方向大體上直線狀地對照明光進行遮光那樣的移動。另外，在本實施例中，可變光圈170的刀刃狀的快門要從向上述(3)的±x方向這2個方向同時遮光。因此，在某一瞬間中，本照明裝置100要向被照射面150進行照明的區(qū)域，即便是已被可變光圈遮光后的狀態(tài)，也將變成為具有均一的照度分布的大體上矩形形狀的區(qū)域。因此，通過沿圖1的x軸方向掃描這種照明光，若作為被照射面全體進行時間平均，則可以得到均一的照度分布。
其次，對使已用可變光圈170對光量進行了控制的照明光進行掃描的機構進行說明。作為使照明光在被照射面150上進行掃描的照明光掃描裝置的旋轉棱鏡130，被配置在平行化透鏡124與再成像用透鏡141之間。照明光在根據旋轉棱鏡130的旋轉與折射率之間的關系使光軸移動的同時通過旋轉棱鏡130朝向被照射面150前進。另外，旋轉棱鏡130用由玻璃材料構成的四方柱的棱鏡構成。此外，旋轉棱鏡130，被連接到未示出的電磁電機上，在旋轉速度被控制的同時進行旋轉。
在這里，在圖2-1～2-4中示出了詳細地說明旋轉棱鏡130的作用的說明圖。在圖中，對于旋轉棱鏡以相對紙面垂直的軸為中心逆時針地進行旋轉的情況進行說明。圖2-1所示的旋轉棱鏡130的旋轉位置，示出了位于從圖中左側入射旋轉棱鏡130的照明光不進行折射地直線前進而向圖中右側射出的位置上的樣子。另外，在這里為了使說明簡化起見將照明光表記為與光軸平行的光線。此外，在以下的說明中，同樣地將照明光表記為光線進行說明。
圖2-2所示的旋轉棱鏡130的旋轉位置，示出了從圖2-1所示的旋轉位置在逆時針方向上在0～45度之間的旋轉的樣子。在該情況下，使從圖中左側向旋轉棱鏡130入射的照明光向圖中上側折射后再向圖中右側射出。
圖2-3所示的旋轉棱鏡130的旋轉位置，示出了從圖2-1所示的旋轉位置在逆時針方向上在45～90度之間的旋轉的樣子。在該情況下，使從圖中左側向旋轉棱鏡130入射的照明光向圖中下側折射后再向圖中右側射出。
圖2-4所示的旋轉棱鏡130的旋轉位置，示出了從圖2-1所示的旋轉位置在逆時針方向上旋轉了90度后的樣子。在該情況下，與圖2-1的情況下同樣，示出了位于從圖中左側向旋轉棱鏡130入射的照明光不進行折射地直線前進后再向圖中右側射出的位置上的樣子。如上所述，結果就變成為照明光在根據旋轉棱鏡的旋轉與折射率之間的關系使光軸進行移動的同時通過旋轉棱鏡。
返回到圖1，旋轉棱鏡130配置在借助于重疊透鏡123、平行化透鏡124使照明光進行重疊的共軛面CNJ上。通過了旋轉棱鏡130后的照明光，借助于再成像用透鏡141、142、143向被照射面150入射。照明光，由于如上所述要透過旋轉棱鏡130，故結果就變成為邊在被照射面150上掃描邊進行照射。
圖3-1～圖3-4示出了在伴隨著旋轉棱鏡130的旋轉而變化的被照射面150上的照明光的掃描的樣子。圖3-1～3-4示出了在圖2-1～2-4的情況下從旋轉棱鏡130通過再成像用透鏡141、142、143向被照射面150照射照明光時的照明光的照射區(qū)域。此外，為了使說明簡化，最初先說明未用可變光圈170遮光的狀態(tài)。另外，由于像因通過再成像用透鏡141、142、143而進行了反轉，故比較圖2-1～2-4和圖3-1～3-4可知掃描方向也已反轉。此外，圖3-5示出了反復進行圖3-1～3-4連續(xù)地向被照射面150照射照明光的情況下，某一定時間積分后的照明光的樣子。
如圖3-1所示，在未用可變光圈170對照明光遮光的情況下，在圖2-1的旋轉位置上，通過了轉棱鏡后的照明光，就要向比被照射面150更窄的區(qū)域即被照射面150的中央的1/3的部分照射。此外，當旋轉棱鏡從圖2-1到圖2-1那樣地進行旋轉時，就如從圖3-1～圖3-2所示的那樣，照明光的照射區(qū)域就要從被照射面150的中央朝向下側端遷移。然后，當旋轉棱鏡從圖2-2～圖2-3那樣地進行旋轉時，就如圖3-2～3-3所示的那樣，就要進行使得照明光的照射從被照射面150的上側端開始那樣的遷移。然后，當旋轉棱鏡如圖2-3～2-4所示進行旋轉時，就如圖3-3～3-4所示的那樣，照明光的照射區(qū)域就要從被照射面150的上側端朝向中央側進行遷移。
如上所述，采用反復而且高速地進行照明光向被照射面150的掃描的辦法，如果進行某一定時間的積分，則如圖3-5所示，就可以向被照射面150進行具有均一的照度分布的照明光的照射。因此，即便是處于已被可變光圈遮光后的狀態(tài)，也可通過僅僅使矩形形狀的±x軸方向的寬度變窄而成為具有均一的照度分布的大體上的矩形形狀的區(qū)域。因此，同樣地對于照明光要在被照射面上掃描的區(qū)域，在進行具有均一的照度分布的照明光的照射的同時僅僅使亮度變化也是可能的，此外，當注目于被照射面150的一部分時，由于照明光的照射到和未照射到，結果就變成為會產生與間歇亮燈相同的現(xiàn)象。另外，如果以本實施例為例進行考慮，則也可以設計成借助于照明光的掃描使得照射區(qū)域沿±x軸方向超過被照射面150。
此外，在本實施例的照明裝置100中可以采用將空間光調制裝置配置在被照射面150的位置或其附近的辦法構成顯示裝置。作為空間光調制裝置，例如可以使用液晶光閥。在該情況下，只要使液晶光閥的圖像形成區(qū)域與被照射面150大體上一致即可。
此外，在本實施例中，雖然相對于被照射面150的橫縱比為4∶3，預先將照明光形成為橫縱比為4∶1的形狀，但是，由于橫縱比的比率可借助于光學系統(tǒng)自由地進行設計變更，即便是在橫縱比的比率與本實施例不同的情況下，也可以得到同樣的效果，故橫縱比的關系并不受限于此。因此，即便是照明光在橫縱比4∶3的狀態(tài)，即在完全不遮光的情況下照射被照射面150的全體，然后，從進行掃描的狀態(tài)再用可變光圈170使照明光的橫縱比收縮起來進行掃描，也可以在進行具有均一的照度分布的照明光的照射的同時，僅僅使亮度變化。
此外，在照明裝置100中，也可以設置對被照射面150的照度進行檢測的照度傳感器。根據來自照度傳感器的檢測結果控制可變光圈170。借助于此，就可以正確地對被照射面150的照度進行校準(校正)。再有，即便是在具有外光的影響的情況下，也可以進行考慮到了外光的影響的光量控制。另外，在本實施例中，可變光圈170雖然從相對光軸垂直的方向對照明光進行遮光，但是，即便是對于光軸從斜向方向對照明光進行遮光，只要在被照射面上照明光進行掃描的方向的軸與可變光圈控制照明光的方向的軸大體上一致，就不會偏離本發(fā)明的主旨。此外，在本實施例中，可變光圈170雖然用具有直線狀的邊沿的2個快門從照明光的兩側進行遮光，但是即便是用至少任何一方的快門進行遮光，只要在被照射面中照明光進行掃描的方向的軸與可變光圈控制照明光的方向的軸大體上一致，就不會偏離本發(fā)明的主旨。
實施例2圖4-1示出了實施例2的照明裝置200的從光源110到重疊透鏡123為止的構成。對于那些與上述實施例1相同的部分賦予同一標號而省略重復的說明。
此外，從平行化透鏡124到被照射面150為止的構成以及xyz坐標軸的對應關系，由于是與實施例1相同的故圖示從略。本實施例的可變光圈270的構成與實施例1不同。圖4-2示出了透視可變光圈270的一部分的構成?？勺児馊?70，將以旋轉軸210為中心可動的2塊快門葉片270a、270b作為1組，由多組構成。然后，2塊快門葉片270a、270b以旋轉軸201為中心，在圖4-2的上下方向(沿著x軸的方向)上進行開閉。當2塊快門葉片270a、270b進行使得彼此接近那樣的移動時，遮光量就會增多。與此相反地進行2塊快門葉片270a、270b彼此離開那樣的移動時通過光量就要增多。
此外，可變光圈270被構成在，如圖4-1所示，1組的快門葉片270a、270b可以對沿著y軸方向排列的蠅眼透鏡121的各個元件進行遮光的位置上。即，將可變光圈270配置在蠅眼透鏡121的附近。倘采用這樣的構成，只要借助于可變光圈270對由蠅眼透鏡121分割的部分光束進行遮光，在最終地照射到被照射面上的進行照明的區(qū)域中，與實施例1同樣，通過僅僅使矩形形狀的±x軸方向上寬度變窄而成為具有均一的照度分布的大體上矩形形狀的區(qū)域。因此，只要在被照射面上使照明光沿著x軸方向進行掃描，就可以在對于照明光要在被照射面上進行掃描的區(qū)域進行具有均一的照度分布的照明光的照射的同時僅僅使亮度變化。另外，雖然可變光圈270是2塊1組的構成，但是，也可以是改變快門葉片的大小而成為將1塊作為1組的構成進行遮光的構成。
實施例3圖5示出了本發(fā)明的實施例3的圖像顯示裝置500的概略構成。對于與上述實施例1相同的部分賦予同一標號而省略重復的說明。圖像顯示裝置500主要具有光源110，聚光透鏡571，棒572，可變光圈570，成像透鏡573、574，旋轉棱鏡130和平行化透鏡540、液晶光閥550。在上述實施例1中使用了蠅眼透鏡和重疊透鏡，但是，在本實施例3中，在使用聚光透鏡571、棒572、成像透鏡573、574這一點，以及在被照射面上設置有作為空間光調制裝置的液晶光閥550這一點上，(與實施例1)不同。此外，可變光圈570用與實施例1的可變光圈相同的機構對照明光進行遮光。
在圖5中，從光源110發(fā)射出來的照明光，借助于聚光透鏡571進行聚光，從做成為由玻璃材料構成的四方柱形狀的棒572的入射端部進行入射。然后，利用在棒572的外壁上的界面的全反射條件一邊在外壁反射一邊從射出端部射出照明光。另外，棒572并不限于四方柱的形狀，也可以是用反射膜形成內面的中空的棒。
此外，棒572的射出端部的外形形狀，在從光軸方向看的情況下，被成形為與作為空間光調制裝置的液晶光閥550的圖像形成區(qū)域的外形形狀的比率不同。在這里，液晶光閥550的圖像形成區(qū)域的外形形狀是橫縱比為4∶3的矩形形狀，棒572的射出端部的外形形狀則成形為橫縱比4∶1的矩形形狀。
此外，從棒572射出的照明光，由于要通過作為使棒572的射出端部的像在液晶光閥550的圖像形成區(qū)域上成像的成像透鏡部而構成的成像透鏡573、574和平行化透鏡540，故只要可變光圈570不對照明光進行遮光，就可以向圖像形成區(qū)域的1/3的部分上照射具有均一的照度分布的照明光。在這里，由于作為可以使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描裝置將旋轉棱鏡130配置在棒572與液晶光閥550之間，故結果就變成為照明光根據旋轉棱鏡130的旋轉與折射率的關系邊使光軸進行移動邊通過旋轉棱鏡130。作為結果，與實施例1所示的作用同樣，照明光可以邊在液晶光閥550的圖像形成區(qū)域上掃描邊用均一的照度分布進行照射。
此外，液晶光閥550的構造是在液晶光閥的前后具備2塊的偏振片，此外，在形成液晶光閥550的圖像形成區(qū)域的多個像素內對每一個像素都規(guī)則地配置有紅色、綠色、藍色的濾色片。因此，當入射到液晶光閥550的圖像形成區(qū)域內的照明光，根據作為圖像數據的電信號對每一個像素都進行了調制后，最終就可以在液晶光閥550上顯示全彩色的圖像。
在這樣的構成中，可變光圈570，如圖5所示，要配置在棒572的附近。因此，只要用可變光圈570對從棒572的射出端部發(fā)射的部分光束進行遮光，則最終照射到被照射面上的進行照明的區(qū)域上，就會與實施例1同樣，通過僅僅使矩形形狀的±x軸方向上寬度變窄而成為具有均一的照度分布的大體上矩形形狀的區(qū)域。因此，只要在被照射面上使照明光沿著x軸方向進行掃描，就可以對于照明光要在被照射面上進行掃描的區(qū)域進行具有均一的照度分布的照明光的照射，同時僅僅使亮度變化。另外，將多個成像透鏡組合起來，在出射端面與液晶光閥550之間重新形成出射端面的共軛面的情況下，如本構成所示，即便是在出射端面的附近以外將可變光圈570配置在出射端面的共軛面或出射端面的共軛面附近的構成，也可以得到同樣的效果。
此外，在本實施例中，相對于液晶光閥550的圖像形成區(qū)域的外形形狀的橫縱比為4∶3，預先將照明光形成為橫縱比為4∶1的形狀，但是，由于橫縱比的比率可借助于光學系統(tǒng)自由地進行設計變更，即便是在橫縱比的比率與本實施例不同的情況下，也可以得到同樣的效果，所以橫縱比并不受限于此。例如，即便是在照明光橫縱比為4∶3的狀態(tài)，即，在完全不遮光的情況下，對液晶光閥550的圖像形成區(qū)域的全體進行照射，然后，從進行掃描的狀態(tài)再用可變光圈170使照明光的橫縱比收縮起來進行掃描，也可以在進行具有均一的照度分布的照明光的照射的同時，僅僅使亮度變化。
如上所述，倘采用實施例3，則作為與實施例1同樣的效果，將成為具有可以進行具有均一的照度分布的照明光的照射，同時僅僅使亮度變化的照明裝置的圖像顯示裝置。
因此，在本實施例中，采用由可變光圈570進行控制以增減照明光的光量的辦法，就可以擴展顯示圖像的動態(tài)范圍。在這里，簡單地說明目的為擴展動態(tài)范圍的具體的例子。例如，考慮根據在某圖像中各像素的亮度的條方圖或平均輝度判斷為是整體性地暗的情況。在該情況下，只要可在白色電平附近表現(xiàn)正確的灰度等級即可。為此，使可變光圈570變窄以減低照明光的光量，而且使灰度特性變化以改善黑色電平的灰度等級表現(xiàn)。借助于此，就可以提高黑色電平附近的區(qū)域的表現(xiàn)特性以擴展動態(tài)范圍。
與此相反，也有時根據在某圖像中的各個像素的條方圖或平均輝度判斷為整體性地亮的圖像。在該情況下，只要在黑色電平附近可以表現(xiàn)正確的灰度等級即可。為此，就要打開可變光圈570以增加照明光的光量，而且使灰度特性變化以改善白色電平的灰度等級表現(xiàn)。借助于此，就可以提高白色電平附近的區(qū)域的表現(xiàn)特性以擴展動態(tài)范圍。
此外，在本實施例中，在瞬間性的時間中，由照明裝置100向作為空間光調制裝置的液晶光閥550的圖像形成區(qū)域的一部分進行具有均一的照度分布的照明。如上所述，在某時間的范圍內，就可以由作為照明光掃描裝置的旋轉棱鏡130在圖像形成區(qū)域內使照明光進行掃描。為此，就可以向圖像形成區(qū)域的全體進行具有均一的照度分布的照明光的照射。為此，在觀察者直視液晶光閥550的情況下，觀察者就可以識別圖像。此外，當注目于圖像形成區(qū)域的一部分時，由于照明光的照射到和未照射到，結果就產生與間歇亮燈相同的現(xiàn)象。為此，即便空間光調制裝置是保持型，也可以顯示鮮明的動畫。這對于將液晶光閥等的空間光調制元件組合到實施例1或2的照明裝置內的圖像顯示裝置，也可以得到同樣的效果。這時，作為液晶光閥550的圖像數據的電信號的寫入方向，理想的是與使照明光進行掃描的方向一致。此外，理想的是作為圖像數據的電信號的寫入的周期與掃描的周期大體上是相同的，而且要在圖像數據充分地寫入之后再使光進行照明。
此外，在圖像顯示裝置500中，也可以設置檢測作為被照射面的液晶光閥550的照度和色度中的至少一方的光學傳感器，從而根據來自光學傳感器的檢測結果，控制可變光圈170或液晶光閥550的驅動。借助于此，就可以正確地校正被照射面150的照度或色度。再有，即便是在有外光的影響的情況下，也可以進行考慮到了外光的影響的光量控制。
除此之外，理想的是可變光圈570的射出一側(液晶光閥550這一側)的面的反射率比照明光的入射一側(光源110這一側)的面的反射率低。例如，在可變光圈570的照明光的入射一側的面上形成反射鏡與此相反，預先對可變光圈570的照明光射出一側面施行涂黑。借助于此，即便是通過了可變光圈570后的光變成為返回光返回到可變光圈570上的情況下，由于要向涂黑面入射，故也可以減少雜散光的發(fā)生。此外，入射一側的面由于光要進行反射而可以抑制熱的吸收，所以就變得易于避免可變光圈因熱而變形。
實施例4圖6示出了本發(fā)明的實施例4的投影機600的概略構成。對于與上述各個實施例相同的部分都賦予同一標號而省略重復的說明。在本實施例的投影機600中，從光源110到再成像用透鏡143的構成與上述實施例1是同樣的。此外，還將被照射面150的位置和作為空間光調制裝置的液晶光閥550的圖像形成區(qū)域配置為使得它們一致。液晶光閥550根據圖像信號調制照明光。被調制后的光借助于作為投影裝置的投影透鏡660向屏幕670進行擴大投影。
另外，本實施例的投影方式，既可以是從屏幕670的前方進行投影的方式也可以是從屏幕670的背面進行投影的方式。此外，投影裝置也可以是使用曲面反射鏡而不是投影透鏡660那樣的透鏡的裝置。
在本實施例中，如上述實施例3所述，可以采用由可變光圈170根據圖像信號控制照明光的光量的辦法擴展顯示圖像的動態(tài)范圍。此外，除去根據圖像信號內以增減照明光量之外，還可以根據使用環(huán)境將照明光的光量控制為使得長時間地固定光量。例如，在比較暗的鑒賞環(huán)境中，也可以將亮度調整并固定為使得圖像不會變成為超過需要地明亮。此外，在要借助于投影距離或投影透鏡的變焦距變更投影屏幕的尺寸的情況下，在圖像的亮度與屏幕尺寸相對應地出現(xiàn)了不同時，也可以調整并固定亮度。
此外，旋轉棱鏡130使長方形形狀的照明光在液晶光閥550的圖像形成區(qū)域上掃描。為此，與上述實施例3同樣，當注目于圖像形成區(qū)域的一部分時，由于照明光的照射到和未照射到，結果產生與間歇亮燈相同的現(xiàn)象。為此，即便是空間光調制裝置是液晶光閥550那樣的保持型，也可以顯示鮮明的動畫。因此，可以提高動畫的顯示性能。
其次，對采用控制可變光圈170改變照明光的光量的辦法提高動態(tài)范圍的步驟進行說明。來自于已連接到投影機600上的未示出的外部設備的圖像信號向修正電路681輸入。修正電路681，如圖7所示，具備峰值電平檢測電路701，增益導出電路702，可變光圈驅動信號產生電路703、修正圖像信號產生電路704和比較電路705。峰值電平檢測電路701在所輸入的圖像信號中檢測每一幀的輝度的峰值電平。增益導出電路702根據所檢測到的峰值電平導出增益。例如，考慮在所輸入的圖像信號中峰值電平為最大白色電平的10％的情況。在該情況下，增益導出電路702，將導出增益＝0.1?？勺児馊︱寗有盘柈a生電路703，根據所導出的增益，產生可變光圈驅動信號SA。例如，在增益＝0.1的情況下，就要將驅動可變光圈170的可變光圈驅動信號SA產生為使得將照明光的光量減少到約1/10。另外，用來產生可變光圈驅動信號SA的運算表，也可以預先存儲到存儲器(未示出)內。可變光圈驅動信號產生電路682，根據可變光圈驅動信號SA驅動可變光圈170，控制照明光的光量。
此外，向修正圖像信號產生電路704輸入來自增益導出電路702的增益和原來的圖像信號。修正圖像信號產生電路704根據增益修正原來的圖像信號。例如，在增益＝0.1的情況下，修正圖像信號產生電路704，使圖像信號的電平變成為大約10倍而產生修正圖像信號SB。
返回圖6，光調制元件驅動電路680根據修正圖像信號SB驅動液晶光閥550。倘采用這樣的電路構成，就可以用照明光的光量和液晶光閥550這兩方控制顯示圖像的灰度等級。借助于此，由于可以維持白色電平附近的灰度等級的原狀不變而在圖像顯示裝置中擴展黑色電平附近的灰度等級的表現(xiàn)，故可以提高投影圖像的動態(tài)范圍。
此外，投影機600具有光電二極管或二維CCD之類的光學傳感器690。光學傳感器690檢測已投影到屏幕670上的圖像的照度(輝度信息)和色度(顏色信息)中的至少一方。在本實施例中要檢照度和色度這兩方。用光學傳感器690所檢測到的照度和色度，向照度/色度檢測電路683輸入。
就照度來說，修正電路681內的比較電路705對預先準備好的基準照度和所檢測到照度進行比較。借助于該比較結果，就可以例如判斷外光的影響，例如，在判斷為外光少的情況下，可變光圈170就可以減少照明光的光量，抑制所謂的黑色漂浮現(xiàn)象，得到清晰的圖像。在這里，所謂黑色漂浮現(xiàn)象，指的是在液晶光閥的情況下，在進行黑色顯示時發(fā)生漏泄光的現(xiàn)象。此外，在判斷為外光多的情況下，為了防止投影圖像因外光而遭到破壞，可變光圈170就要使照明光的光量增加到最佳的值。這時，修正電路681也要使灰度特性等變化。
此外，就色度來說，采用對預先準備好的基準色數據和所檢測到的色度進行比較的辦法就可以進行色信息的校正。例如，為了進行校正，向屏幕670上僅僅投影紅色的色光，并用光學傳感器690檢測色度。然后對預先準備好的紅色的色光的基準色分布和所檢測到的紅色的色光的色度進行比較。將該比較結果反饋給可變光圈170和液晶光閥550以進行驅動。對于綠色的色光、藍色的色光來說也要進行同樣的校正。借助于此，就可以得到高品質的全彩色像。如上所述，就可以根據用光學傳感器690所檢測到的照度或色度進行校正。借助于此，在外光不是白色的情況下或屏幕不是白色的情況下，就可以對基準照度數據和后述的基準色分布進行比較以再現(xiàn)所設想的顏色。
此外，在修正電路681中，也可以不設置峰值電平檢測電路701而代之以設置亮暗圖像判別電路。亮暗圖像判別電路對所輸入的圖像信號的1幀的量的各個像素的亮度的條方圖或平均輝度進行運算。然后，亮暗圖形判別電路判別圖像全體的亮暗的平衡。實際上，只要有條方圖或平均輝度中的任何一方的數據就可以進行判別。以下，給出了借助于條方圖和平均輝度判別圖像的亮暗的例子。另外，所謂白色電平100％，意味著可顯示的最大的白色的輝度。
(條方圖的判別例)(1)在白色電平為90％或以上并占畫面全體的50％或以上的情況下......特別亮。
(2)在白色電平為75％或以上并占畫面全體的50％或以上的情況下......稍微亮。
(3)在白色電平為25％或以下并占畫面全體的50％或以上的情況下......稍微暗。
(4)在白色電平為10％或以下并占畫面全體的50％或以上的情況下......特別暗。
(5)在不滿足上述(1)～(4)的情況下......平均的亮度(平均輝度的判別例)。
(6)平均白色電平為白色電平80％或以上的情況下......特別亮。
(7)平均白色電平為白色電平60％或以上的情況下......稍微亮。
(8)平均白色電平為白色電平40％或以下的情況下......稍微暗。
(9)平均白色電平為白色電平20％或以下的情況下......特別暗。
(10)在不滿足上述(6)～(9)的情況下......平均的亮度。
其次，增益導出電路702根據預先決定好的設定導出增益。例如，以下示出了亮暗圖形判別電路的圖像全體的判別結果與增益之間的關系。
(判別結果與增益之間的關系)在特別亮的情況下......增益＝1.0在稍微亮的情況下......增益＝0.9
在平均亮度的情況下......增益＝0.8在稍微暗的情況下......增益＝0.7在特別暗的情況下......增益＝0.6根據上述那樣地設定的增益，進行上述的可變光圈控制處理。此外，在畫面全體為亮的情況下(增益高的情況下)，也可以將使灰度特性變化的修正圖像信號SB產生為使得提高白色電平的灰度等級表現(xiàn)。此外，在圖像全體為暗的情況下(增益低的情況下)，則要將使灰度特性變化的修正圖像信號SB產生為使得提高黑色電平的灰度等級表現(xiàn)。
另外，就本實施例的電路構成或光學傳感器來說，即便是適宜組合到將液晶光閥等的空間光調制元件組合到實施例1或2的照明裝置內的圖像顯示裝置、或再將作為投影裝置的投影透鏡組合到這些圖像顯示裝置或實施例3的圖像顯示裝置內的投影機內，也可以得到同樣的效果。
實施例5在以下要說明的本實施例中，對于那些與在前邊所說明的實施例同一的構成，賦予同一的標號，至于共同的動作或作用的說明則從略。此外，由于在已賦予了同一名稱的情況下，即便是標號不同功能也幾乎是同一的，故基本的說明從略。
圖8示出了本發(fā)明的實施例5的投影機800的概略構成。投影機800具有光源110，蠅眼透鏡121、122，重疊透鏡123，平行化透鏡124，可變光圈170，旋轉棱鏡130，色分離用分色棱鏡871，反射鏡881R、882R、881B、882B，再成像用透鏡841R、842R、843R、841G、842G、843G、841B、842B、843B，液晶光閥850R、850G、850B，色合成用分色棱鏡872，投影透鏡860。另外，為了使說明簡單起見，用色分離的各個色光表示從光源發(fā)射的照明光的成分，此外，在圖中將各個色光表記為與光軸平行的光線。
首先，從光源110發(fā)射出來的照明光，要通過蠅眼透鏡121、122和重疊透鏡123。另外，蠅眼透鏡121、122的微小透鏡的外形形狀，在從光軸方向看的情況下，成形為與作為空間光調制裝置的液晶光閥850R、850G、850B的圖像形成區(qū)域的外形形狀的比率不同。在這里，液晶光閥850R、850G、850B的圖像形成區(qū)域的外形形狀是橫縱比4∶3的矩形形狀，蠅眼透鏡121的微小透鏡的外形形狀則成形為橫縱比4∶1的矩形形狀。此外，重疊透鏡123，對已分割成多個的部分光進行聚光，并通過平行化透鏡124，使由蠅眼透鏡121的微小透鏡的外形形狀規(guī)定的像在旋轉棱鏡130的內部成像。另外，圖8雖然從光源到旋轉棱鏡(的構成)與圖1是相同的，但是，在將光軸作為旋轉軸進行了90度旋轉的方向看的構成這一點上與圖1是不同的。
在旋轉棱鏡130的光源100這一側附近設置有可變光圈170。此外，投影機800具有與上述實施例4同樣的光學傳感器690(未示出)和修正電路681(未示出)。由此，就可以借助于在實施例4中所述的可變光圈驅動信號SA驅動可變光圈170。此外，液晶光閥850R、850G、850B根據修正圖像信號SB而被驅動。
光量用可變光圈170進行控制，通過了旋轉棱鏡130后的照明光向色分離用分色棱鏡871入射。色分離用分色棱鏡871的構成為將4個三角棱鏡彼此粘接起來。然后，在其彼此粘接面上，形成反射紅色的色光而透過綠色的色光的光學多層膜和反射藍色的色光而透過綠色的色光的光學多層膜。借助于此，色分離用分色棱鏡871，就具有將所入射進來的照明光分離成紅色的色光、綠色的色光和藍色的色光，并從3個方向單獨射出的功能。為此，入射到色分離用分色棱鏡871的照明光，就被分離成紅色的色光890R和綠色的色光890G和藍色的色光890B。因此，結果就變成為在通過了作為照明光掃描裝置的旋轉棱鏡130后至少被分離成2個或以上的色光。另外，色分離用分色棱鏡，也可以置換成既是使具有同樣的光學多層膜的板狀玻璃進行交叉的形狀而且具備同樣的色分離的功能的光學部件。
首先，紅色的色光890R，借助于反射鏡881R、882R和再成像用透鏡841R、842R、843R，被引導到液晶光閥850R。這時，再成像用透鏡841R、842R、843R使借助于作為成像裝置的蠅眼透鏡121、122、重疊透鏡123、平行化透鏡124結成像的像在作為顯示元件的液晶光閥850R上成像。
此外，綠色的色光890G，借助于再成像用透鏡841G、842G、843G，被引導到液晶光閥850G。這時，再成像用透鏡841G、842G、843G使借助于作為成像裝置的蠅眼透鏡121、122、重疊透鏡123、平行化透鏡124結成像的像在作為顯示元件的液晶光閥850G上成像。
然后，藍色的色光890B，借助于反射鏡881B、882B和再成像用透鏡841B、842B、843B，被引導至液晶光閥850B。這時，再成像用透鏡841B、842B、843B使借助于作為成像裝置的蠅眼透鏡121、122、重疊透鏡123、平行化透鏡124結成像的像在作為顯示元件的液晶光閥850B上成像。
借助于此，只要可變光圈170不對照明光進行遮光，在液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域上，就可以與實施例1的形態(tài)同樣，向像素形成區(qū)域中的區(qū)域的1/3的部分照射具有均一照度分布的照明光。此外，由于作為照明光掃描裝置配置有旋轉棱鏡130，故照明光就將根據旋轉棱鏡的旋轉與折射率的關系邊使光軸移動邊通過旋轉棱鏡130。因此，色分離后的各個色光，就可以一邊對相對應的各自的液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域全體進行掃描、一邊對像素形成區(qū)域全體均一地進行照射。
因此，向液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域內進行的照明光的掃描，只要采用反復高速地進行的辦法，進行某一定時間的積分，就可以向像素形成區(qū)域內進行具有均一的照度分布的照明光的照射。此外，若注目于圖像形成區(qū)域的一部分，由于照明光的照射到和未照射到，結果就產生與間歇亮燈相同的現(xiàn)象。
然后，入射到液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域內的各個色光的照明光，在液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域內根據電信號進行調制，并借助于色合成用分色棱鏡872被導往作為投影裝置的投影透鏡860的方向。另外，色合成用分色棱鏡872的構成為將4個三角棱鏡彼此粘接起來，在其彼此粘接面上，形成反射紅色的色光而透過綠色的色光的光學多層膜和反射藍色的色光而透過綠色的色光的光學多層膜。借助于此，就具有將從3個方向分別入射進來的紅色的色光、綠色的色光和藍色的色光進行合成而向投影透鏡860射出的功能。
此外，液晶光閥850R、850G、850B雖然是將2塊的偏振片配置到液晶光閥的前后的構造，但是，如實施例3所示，并未在每一個像素中特別配置紅色、綠色、藍色的濾色片。
然后，將入射到投影透鏡860上的照明光投影到未示出的屏幕上，在屏幕上顯示圖像。這時，由于對紅色的色光和綠色的色光和藍色的色光進行調制的液晶光閥850R、850G、850B的像在屏幕上重疊地進行顯示，故全彩色的顯示就成為可能。此外，在已投影到屏幕上的像中，與再成像用透鏡組所成像的各個色光中的每一者對應的像的位置，已分別一致。即，結果變成為與各個色光中的每一者對應的像的掃描方向也已分別一致。
此外，在作為被照射面的液晶光閥850R、850G、850B中照明光進行掃描的方向的軸，和可變光圈170控制照明光的方向的軸(沿著圖8的x軸的方向)是一致的。因此，可變光圈170至少從一個方向大體上直線狀地對照明光進行遮光。在本實施例中，可變光圈170是從±x方向對照明光遮光的機構。因此，只要由可變光圈170進行遮光，則在最終照射到被照射面上的進行照明的區(qū)域中，與實施例1同樣，通過僅僅使矩形形狀的±軸方向的寬度變窄而成為具有均一的照度分布的大體上的矩形形狀的區(qū)域。因此，只要在被照射面中使照明光沿著x軸方向進行掃描，就可以邊對照明光要在被照射面上掃描的區(qū)域進行具有均一的照度分布的照明光的照射，邊僅僅使亮度變化。另外，在本實施例中，液晶光閥850R、850G、850B的共軛面，是旋轉棱鏡130的大體上的中心位置。為此，可變光圈170雖然被配置在作為共軛面的附近的旋轉棱鏡130的光源110這一側空間內，但是，即便是采用改變光學系統(tǒng)的設計的辦法將可變光圈170配置在共軛面的位置上，也可以得到同樣的效果。再有，即便是不配置可變光圈170而代之以配置實施例2那樣的可變光圈的構成，也可以得到同樣的效果。
如上所述，倘采用實施例5，則設置有作為將通過了可變光圈170后的照明光至少分離成2色或以上的照明光的色分離光學系統(tǒng)的色分離用分色棱鏡871。借助于此，借助于至少1個可變光圈170，就可以實現(xiàn)改善動畫畫質的效果高、對光源的制約少、光的利用率高而且動態(tài)范圍寬的可進行全彩色的顯示的投影機。
實施例6在以下所要說明的本實施例中，對于那些與前邊所說明的實施例同一的構成，賦予同一標號，至于共同的動作或作用的說明則從略。此外，由于在已賦予了同一名稱的情況下，即便是標號不同功能也幾乎是同一的，故基本的說明從略。
圖9是本發(fā)明的實施例6的投影機900的透視圖。投影機900具有光源燈110，蠅眼透鏡121、122，重疊透鏡123，平行化透鏡124，可變光圈170，旋轉棱鏡130，色分離用分色棱鏡871，反射鏡981R、982R、981G、982G、981B、982B，再成像用透鏡941、942R、943R、942G、943G、942B、943B，液晶光閥850R、850G、850B，色合成用分色棱鏡872，投影透鏡860。
在實施例6中，以使得將色分離用分色棱鏡871的色分離面進行交叉的軸和色合成用分色棱鏡872的進行交叉的軸配置在同一個軸上的方式上下重疊了起來這一點，以及對各個色光中的每一者配置的再成像用透鏡的一部分是共有的這一點，與實施例5大不相同。
用圖10-1、10-2詳細地說明投影機900的構成。另外，圖10-1是以包括圖9的平面A的平面為基準的投影機900的剖面圖。而圖10-2是以包括圖9的平面B的平面為基準的投影機900的剖面圖。另外，為了使說明簡單起見，用被進行色分離的各個色光表示從光源發(fā)射的照明光的成分，此外，在圖中將各個色光表記為與光軸平行的光線。
首先，從光源110發(fā)射出來的照明光，要通過蠅眼透鏡121、122和重疊透鏡123。另外，蠅眼透鏡121、122的微小透鏡的外形形狀，在從光軸方向看的情況下，成形為與作為空間光調制裝置的液晶光閥850R、850G、850B的圖像形成區(qū)域的外形形狀的比率不同。在這里，液晶光閥850R、850G、850B的圖像形成區(qū)域的外形形狀是橫縱比4∶3的矩形形狀，蠅眼透鏡121的微小透鏡的外形形狀則成形為橫縱比4∶1的矩形形狀。此外，重疊透鏡123，對分割成多個的部分光進行聚光，并通過平行化透鏡124，使由蠅眼透鏡121的微小透鏡的外形形狀規(guī)定的像在旋轉棱鏡130的內部成像。
此外，還設置有作為將通過了可變光圈170后的照明光至少分離成2色或以上的照明光的色分離光學系統(tǒng)的色分離用分色棱鏡871。因此，借助于至少一個可變光圈170，就可以得到動態(tài)范圍寬的高品質的全彩色圖像。
通過了旋轉棱鏡130后的照明光，通過再成像用透鏡941，向色分離用分色棱鏡871入射。然后，入射到色分離用分色棱鏡871的照明光，被分離成紅色的色光990R和綠色的色光990G和藍色的色光990B。
然后，紅色的色光990R借助于反射鏡981R、982R和再成像用透鏡942R、943R，由以大體上日文字母コ形的光路導往液晶光閥850R。這時，再成像用透鏡941、942R、943R，使借助于作為成像裝置的蠅眼透鏡121、122、重疊透鏡123、平行化透鏡124結成像的像在作為顯示元件的液晶光閥850R上成像。
綠色的色光990G借助于反射鏡981G、982G和再成像用透鏡942G、943G，以大體上日文字母コ形的光路導往液晶光閥850G。這時，再成像用透鏡941、942G、943G，使借助于作為成像裝置的蠅眼透鏡121、122、重疊透鏡123、平行化透鏡124結成像的像在作為顯示元件的液晶光閥850G上成像。
藍色的色光990B借助于反射鏡981B、982B和再成像用透鏡942B、943B，以大體上日文字母コ形的光路導往液晶光閥850B。這時，再成像用透鏡941、942B、943B，使借助于作為成像裝置的蠅眼透鏡121、122、重疊透鏡123、平行化透鏡124結成像的像在作為顯示元件的液晶光閥850G上成像。
因此，只要可變光圈170不對照明光進行遮光，與實施例1同樣，就可以向液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域上的區(qū)域的1/3的部分上，照射具有均一的照度分布的照明光。此外，作為照明光掃描裝置配置有旋轉棱鏡130。為此，照明光就將根據旋轉棱鏡130的旋轉與折射率的關系邊使光軸移動邊通過旋轉棱鏡130。因此，色分離后的各個色光，就可以一邊對相對應的各自的液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域全體進行掃描、一邊對像素形成區(qū)域全體均一地進行照射。因此，向液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域內進行的照明光的掃描，只要采用反復高速地進行的辦法，進行某一定時間的積分，就可以向像素形成區(qū)域內進行具有均一的照度分布的照明光的照射。此外，若注目于圖像形成區(qū)域的一部分，由于照明光的照射到和未照射到，結果就產生與間歇亮燈相同的現(xiàn)象。
返回圖9，入射到液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域內的各個色光的照明光，在液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域內根據電信號進行調制，并借助于色合成用分色棱鏡872導往作為投影裝置的投影透鏡860的方向。
入射到投影透鏡860上的照明光，被投影到未示出的屏幕上，在屏幕上顯示圖像。這時，由于對紅色的色光和綠色的色光和藍色的色光進行調制的液晶光閥850R、850G、850B的像在屏幕上重疊地進行顯示，故全彩色的顯示就成為可能。此外，在已投影到屏幕上的像中，與再成像用透鏡組所成像的各個色光中的每一者對應的像的位置，已分別一致。即，結果變成為與各個色光中的每一者對應的像的掃描方向也已分別一致。
此外，在作為被照射面的液晶光閥850R、850G、850B中照明光進行掃描的方向的軸，和可變光圈170控制照明光的方向的軸(沿著圖8的x軸的方向)是一致的。因此，可變光圈170至少從一個方向大體上直線狀地對照明光進行遮光。在本實施例中，可變光圈170是從±x方向對照明光遮光的機構。因此，只要借助于可變光圈170進行遮光，則在最終照射到被照射面上的進行照明的區(qū)域中，與實施例1同樣，通過僅僅使矩形形狀的±軸方向的寬度變窄而成為具有均一的照度分布的大體上的矩形形狀的區(qū)域。因此，只要在被照射面中使照明光沿著x軸方向進行掃描，就可以邊對照明光要在被照射面上掃描的區(qū)域進行具有均一的照度分布的照明光的照射，邊僅僅使亮度變化。另外，在本實施例中，液晶光閥850R、850G、850B的共軛面，是旋轉棱鏡130的大體上的中心位置。為此，可變光圈170雖然被配置在作為共軛面的附近的旋轉棱鏡130的光源110這一側空間內，但是，即便是采用改變光學系統(tǒng)的設計的辦法將可變光圈170配置在共軛面的位置上，也可以得到同樣的效果。再有，即便是不配置可變光圈170而代之以配置實施例2那樣的可變光圈的構成，也可以得到同樣的效果。
此外，還設置有作為將通過了可變光圈170后的照明光至少分離成2色或以上的照明光的色分離光學系統(tǒng)的色分離用分色棱鏡871。因此，借助于至少1個可變光圈170，就可以得到動態(tài)范圍寬的高品質全彩色圖像。
投影機900具有與上述實施例4同樣的光學傳感器690(未示出)和修正電路681(未示出)。借助于此，可變光圈170就可以用在實施例4中所述的可變光圈驅動信號SA進行驅動。此外，液晶光閥850R、850G、850B則可根據修正圖像信號SB進行驅動。借助于此，就可以提高投影圖像的動態(tài)范圍。
如上所述，倘采用實施例6，則投影機900具有發(fā)射照明光的光源；具有可以調制照明光的多個像素的液晶光閥850R、850G、850B；對液晶光閥850R、850G、850B的一部分像素照射光源所發(fā)射的照明光的照射光學系統(tǒng)；使由照射光學系統(tǒng)照射的照明光進行掃描的旋轉棱鏡130；控制照明光的可變光圈170。此外，照射光學系統(tǒng)，作為使光源所發(fā)射的照明光進行聚光并成像的成像裝置具備蠅眼透鏡121、122，重疊透鏡123，平行化透鏡124，此外，作為使得用成像裝置成像的像在液晶光閥上成像的再成像裝置具備再成像用透鏡941、942R、943R、942G、943G、942B、943B。借助于此，與實施例5同樣，就可以實現(xiàn)改善動畫畫質的效果高、對光源的制約少、動態(tài)范圍寬的可進行全彩色的顯示的投影機。
此外，由于從光源到與各個色光對應的液晶光閥850R、850G、850B的距離或從用成像裝置成像的各個色光的像的位置到液晶光閥850R、850G、850B的距離，在各個色光中的每一者中都大體上相等，故已分離成各個色光的照明光就可以用同一大小的照明區(qū)域的形狀分別對各個液晶光閥的一部分像素進行照射。因此，即便在共有作為再成像裝置的一部分的再成像用透鏡941的情況下，由于各個色光的再成像用透鏡的特性都是相似的，故基本上沒有問題。當然，采用使未共有的各個色光的再成像用透鏡942R、943R、942G、943G、942B、943B最佳化的辦法，依賴于各個色光的波長的不同的成像狀態(tài)的偏移在各個色光中的每一者中都得到了修正。此外，由于成為再成像裝置的設計變地容易起來的構成，故可以對各個顯示元件的一部分像素可靠地照射照明光，變成為減輕動畫的模糊不清的效果或光的利用率高的構成。
此外，要將色分離用分色棱鏡871的色分離面進行交叉的軸和色合成用分色棱鏡872的進行交叉的軸配置在同一個軸上。為此，只要在各個色光中配置大體上相同的光學部件，則在可以使各個色光的照明區(qū)域的形狀大體上相同的同時，還可以使照明光的掃描方向相同。因此，由于不再另外需要用來使掃描方向變成為相同的光學部件，故可以簡單而且緊湊地構成光學系統(tǒng)。
另外，在本實施例中雖然在各個色光中共有再成像用透鏡941，但是，也可以像實施例5那樣是不共有的構成。此外，也可以在光源110與色分離用分色棱鏡871之間將使光路拐彎那樣的反射鏡適宜配置為使得從投影透鏡860投影出來的光不會被光源110等遮擋住。
此外，也可以是不配置液晶光閥850R、850G、850B和反射鏡982R、982G、982B，而代之以分別配置反射型液晶面板和具有選擇性地透過或反射特定偏振光的偏振光分離面的偏振光棱鏡的構成。但是，再成像用透鏡的放大倍數或配置，必須與構成一致地進行變更。
實施例7在以下要說明的本實施例中，對于那些與前邊所說明的實施例同一的構成，賦予同一標號，至于共同的動作或作用的說明則從略。此外，由于在已賦予了同一名稱的情況下，即便是標號不同功能也幾乎是同一的，故基本的說明從略。
圖11示出了本發(fā)明的實施例7的投影機1100的概略構成。投影機1100具有光源110，蠅眼透鏡1121、1122，重疊透鏡1123，平行化透鏡1124R、1124G、1124B旋轉棱鏡1130R、1130G、1130B，可變光圈170R、170G、170B，色分離用分色棱鏡1171、1172，反射鏡1181、1182、1183、1184、1185，再成像用透鏡1141R、1142R、1143R、1141G、1142G、1143G、1141B、1142B、1143B，液晶光閥850R、850G、850B，色合成用分色棱鏡872，投影透鏡860。另外，為了使說明簡單起見，用色分離的各個色光表示從光源發(fā)射的照明光的成分，此外，還將各個色光表記為與光軸平行的光線。此外，可變光圈170R、170G、170B以與實施例1的方式的可變光圈相同的機構對照明光進行遮光。
首先，從光源110發(fā)射出來的照明光，要通過蠅眼透鏡1121、1122和重疊透鏡1123。另外，蠅眼透鏡1121、1122的微小透鏡的外形形狀，在從光軸方向看的情況下，成形為與作為空間光調制裝置的液晶光閥850R、850G、850B的圖像形成區(qū)域的外形形狀的比率不同。在這里，液晶光閥850R、850G、850B的圖像形成區(qū)域的外形形狀是橫縱比4∶3的矩形形狀，蠅眼透鏡1121的微小透鏡的外形形狀則成形為橫縱比4∶1的矩形形狀。此外，通過了重疊透鏡1123后的照明光，向色分離用分色棱鏡1171入射，被分離成紅色的色光1190R、綠色的色光1190G和藍色的色光1190B。色分離用分色棱鏡1171，形成有反射紅色的色光而透過綠色和藍色的色光的光學多層膜，具有將入射進來的照明光分離成紅色的色光和綠色、藍色的色光的功能。
紅色的色光，在被反射鏡1181、1182反射后，通過平行化透鏡1124R，向可變光圈170R和旋轉棱鏡1130R入射。此外，綠色和藍色的色光，在被反射鏡1183反射后，向色分離用分色棱鏡1172入射，被分離成綠色的色光和藍色的色光。色分離用分色棱鏡1172，形成有反射綠色的色光而透過藍色的色光的光學多層膜，具有將入射進來的照明光分離成綠色的色光和藍色的色光的功能。
綠色的色光，通過平行化透鏡1124G向可變光圈170G和旋轉棱鏡1130R入射。藍色的色光，通過平行化透鏡1124B向可變光圈170B和旋轉棱鏡1130R入射。因此，重疊透鏡1123使由蠅眼透鏡1121的微小透鏡的外形形狀規(guī)定的像分別在旋轉棱鏡1130R、1130G、1130B的內部成像。
然后，在旋轉棱鏡1130R、1130G、1130B的光源110這一側附近分別設置有可變光圈170R、170G、170B。此外，投影機1100具有與上述實施例4同樣的光學傳感器690(未示出)或修正電路681(未示出)。借助于此，可變光圈170R、170G、170B就可以借助于在實施例4中所述的可變光圈驅動信號SA進行驅動。此外，液晶光閥850R、850G、850B根據修正圖像信號SB進行驅動。
然后，通過了旋轉棱鏡1130R后的紅色的色光1190R，借助于再成像用透鏡1141R、1142R、1143R和反射鏡1184，被引導至液晶光閥850R。這時，成像用透鏡1141R、1142R、1143R使借助于作為成像裝置的蠅眼透鏡1121、1122、重疊透鏡1123、平行化透鏡1124R成像的像在作為顯示元件的液晶光閥850R上成像。
而且，通過了旋轉棱鏡1130G后的綠色的色光1190G，借助于再成像用透鏡1141G、1142G、1143G和反射鏡1181，被引導至液晶光閥850G。這時，成像用透鏡1141G、1142G、1143G使借助于作為成像裝置的蠅眼透鏡1121、1122、重疊透鏡1123、平行化透鏡1124G成像的像在作為顯示元件的液晶光閥850G上成像。
而且，通過了旋轉棱鏡1130B后的藍色的色光1190B，借助于再成像用透鏡1141B、1142B、1143B和反射鏡1185，被引導至液晶光閥850B。這時，再成像用透鏡1141B、1142B、1143B使借助于作為成像裝置的蠅眼透鏡1121、1122、重疊透鏡1123、平行化透鏡1124B成像的像在作為顯示元件的液晶光閥850B上成像。
借助于此，只要可變光圈170R、170G、170B不對照明光進行遮光，在液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域上，就可以向像素形成區(qū)域中的區(qū)域的1/3的部分照射具有均一照度分布的照明光。此外，由于作為照明光掃描裝置配置有旋轉棱鏡1130R、1130G、1130B，故已分離成各個色光的照明光就將根據旋轉棱鏡的旋轉與折射率的關系邊使光軸移動邊通過旋轉棱鏡。因此，色分離后的各個色光，就可以一邊對相對應的各自的液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域全體進行掃描、一邊對像素形成區(qū)域全體均一地進行照射。為此，向液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域內進行的照明光的掃描，只要采用反復高速地進行的辦法，進行某一定時間的積分，就可以向像素形成區(qū)域內進行具有均一的照度分布的照明光的照射。此外，若注目于圖像形成區(qū)域的一部分，由于照明光的照射到和未照射到，結果就產生與間歇亮燈相同的現(xiàn)象。
然后，入射到液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域內的各個色光的照明光，在液晶光閥850R、850G、850B的像素形成區(qū)域內根據電信號進行調制，并借助于色合成用分色棱鏡872被導往作為投影裝置的投影透鏡860的方向。
將入射到投影透鏡860上的照明光投影到未示出的屏幕上，在屏幕上顯示圖像。這時，由于對紅色的色光和綠色的色光和藍色的色光進行調制的液晶光閥850R、850G、850B的像在屏幕上重疊地進行顯示，故全彩色的顯示就成為可能。此外，還對旋轉棱鏡1130R、1130G、1130B的旋轉位置或旋轉速度或旋轉方向進行了控制，以使得在已投影到屏幕上的像中，與再成像用透鏡組所成像的各個色光中的每一者對應的像的位置分別一致。即，結果變成為與各個色光中的每一者對應的像的掃描方向也一致。
此外，在作為被照射面的液晶光閥850R、850G、850B中照明光進行掃描的方向的軸，和可變光圈170R、170G、170B控制照明光的方向的軸(沿著圖11的x軸的方向)是一致的。因此，可變光圈170R、170G、170B至少從一個方向大體上直線狀地對照明光進行遮光。在本實施例中，可變光圈170R、170G、170B是從±x方向對照明光遮光的機構。因此，可變光圈170是從±x方向對照明光遮光的機構。只要借助于可變光圈170進行遮光，則在最終照射到被照射面上的進行照明的區(qū)域中，與實施例1同樣，通過僅僅使矩形形狀的±軸方向的寬度變窄而成為具有均一的照度分布的大體上的矩形形狀的區(qū)域。因此，只要在被照射面中使照明光沿著x軸方向進行掃描，就可以邊對照明光要在被照射面上掃描的區(qū)域進行具有均一的照度分布的照射，邊僅僅使亮度變化。另外，在本實施例中，液晶光閥850R、850G、850B的共軛面，是旋轉棱鏡130的大體上的中心位置。為此，可變光圈170雖然被配置在作為共軛面的附近的旋轉棱鏡1130R、1130G、1130B的光源110這一側空間內，但是，即便是采用改變光學系統(tǒng)的設計的辦法分別將可變光圈170R、170G、170B配置在共軛面的位置上，也可以得到同樣的效果。如上所述，在本實施例中，具有作為將照明光至少分離成2色或以上的照明光的色分離光學系統(tǒng)的色分離用分色棱鏡1171、1172。此外，在分離的照明光中的至少一個色光、在本實施例中是在3個色光的光路內設置有可變光圈170R、170G、170B。借助于此，就可以對每一特定色光控制光量。借助于此，就可以實現(xiàn)改善動畫畫質的效果高、對光源的制約少、光的利用率高而且對各個色光中的每一者都進行了最佳化而使得動態(tài)范圍寬的可進行全彩色顯示的投影機。
其次，根據圖12說明可變光圈的變形例。另外，在這里，為了使說明簡單起見，將照明光表記為與光軸平行的光束。上邊所說的可變光圈雖然不論哪一者都采用對照明光進行遮光的辦法控制光量，但是，本變形例的可變光圈170D使用的是僅僅對包含于照明光內的特定的波長區(qū)域控制光量的分色濾色片。即，光量的控制，不使用機械方式地用快門葉片進行遮光，而代之以使用對特定的波長區(qū)域改變光的透過率的濾色片。此外，在照明光的光束內使濾色片的位置移動以使向濾色片入射的光量變化。借助于此，就可以在均一的光量分布的狀態(tài)下改變照明光的色純度。例如，若假設上述實施例7的綠色的色光是混合進黃色成分的綠色光，則可變光圈170D就具有遮掉黃色成分的透過特性。在該情況下，透過了可變光圈170D后的、圖12的畫上了斜線的光，就成為遮掉了黃色成分的綠色的色光。不透過可變光圈170D而直接通過的成分，是混合有黃色成分的綠色的色光。采用使旋轉棱鏡1130G進行旋轉的辦法，這樣的色光就可以高速地在屏幕670上邊掃描。其結果是，觀察者可認識別顏色混合而色純度變化的照明光。因此，就如本變形例所示，就可以將黃綠色系的照明光變換成深綠色系的照明光。此外，若還與可變光圈170D組合，進行用修正電路進行的圖像處理，則還可以得到最佳的投影圖像。另外像這樣地僅僅對特定的波長區(qū)域控制光量的可變光圈，并不限定于本實施例的波長區(qū)域，是可以變更的。此外，也并不限于投影機，對于圖像形成裝置或照明裝置也可以應用。因此，除去紅色或綠色或藍色等的色光之外，對于白色的色光也可以應用。例如，取決于光源燈的發(fā)射特性，有時候除去白色的色光之外還含有不需要的橙色的區(qū)域的發(fā)光光譜。在這樣的情況下，只要將具有遮掉橙色的波長區(qū)域的光的特性的分色濾色片用做可變光圈，就可以得到遮掉了不要的橙色的光的照明光。
本發(fā)明并不限于在各個實施例中使用的照明裝置、圖像顯示裝置和投影機的光學系統(tǒng)，在不偏離本發(fā)明的主旨的范圍內也可以在其它的照明裝置、圖像顯示裝置和投影機的光學系統(tǒng)中應用。即，進行色分離的光學元件的配置或透鏡的配置等，在不偏離本發(fā)明的主旨的范圍內是可以變更的。此外，旋轉棱鏡除去正四方柱以外，也可以是其它的正多角柱的形狀。再者，只要具有作為照明光掃描裝置的功能，也可以是旋轉棱鏡以外的構成。此外，就電路構成或光學傳感器或可變光圈來說，也可以組合到照明裝置、圖像顯示裝置和投影機內利用。此外，在本實施例中，作為空間光調制裝置，雖然使用的是透過型的液晶光閥，但是，并不限于此。例如，即便是反射型的液晶光閥或DMD(テキサス·インスッルメンツト社制造)在不偏離本發(fā)明的主旨的范圍內也可以利用。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明的照明裝置，對于圖像顯示裝置的照明是有用的。此外還適用于投影圖像顯示裝置的顯示圖像的投影機。
權利要求
1.一種照明裝置，其特征在于，具有發(fā)射照明光的光源；控制上述照明光的光量的可變光圈；以及使通過了上述可變光圈的照明光在被照射面上進行掃描的照明光掃描裝置；其中，在被照射面中上述照明光進行掃描的方向的軸與上述可變光圈控制上述照明光的方向的軸大體上一致。
2.根據權利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述可變光圈被設置在上述被照射面的共軛面或上述共軛面的附近位置上。
3.根據權利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述可變光圈僅僅對包含于上述照明光內的特定的波長區(qū)域控制光量。
4.根據權利要求2所述的照明裝置，其特征在于，還具有使從入射端面入射進來的上述照明光在內壁或外壁反射并從出射端面射出的棒；以及使上述棒的上述出射端面的像在上述被照射面或上述被照射面的共軛面上成像的成像透鏡；其中，上述可變光圈被設置在上述棒的出射端面的附近、上述出射端面的共軛面或上述出射端面的共軛面的附近。
5.根據權利要求2所述的照明裝置，其特征在于，還具有將上述照明光分割成多個部分光并由分別進行聚光的多個蠅眼透鏡構成的透鏡陣列部；使上述部分光重疊到上述被照射面或與上述被照射面共軛的面上的重疊透鏡部；其中，上述可變光圈被設置在上述蠅眼透鏡的附近或上述蠅眼透鏡的共軛面或上述蠅眼透鏡的共軛面的附近。
6.根據權利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述照明光掃描裝置具有通過旋轉使上述照明光的折射角變化以使上述照明光進行掃描的旋轉棱鏡。
7.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有權利要求1～6中的任何一項所述的照明裝置；以及根據圖像信號調制來自上述照明裝置的照明光的空間光調制裝置。
8.一種投影機，其特征在于，具有權利要求7所述的圖像顯示裝置；以及投影由上述圖像顯示裝置顯示的圖像的投影裝置。
9.根據權利要采8所述的投影機，其特征在于具有檢測由上述投影裝置投影的上述圖像的照度和色度中的至少一方的光學傳感器，能夠利用從上述光學傳感器檢測的數據使由上述可變光圈進行控制的光量和由上述空間光調制裝置進行調制的照明光的調制量這兩方變化。
10.根據權利要求8所述的投影機，其特征在于具有將通過了上述可變光圈的上述照明光至少分離成2色或2色以上的色分離光學系統(tǒng)。
11.根據權利要求8所述的投影機，其特征在于具有將上述照明光分離成至少2色或2色以上的照明光的色分離光學系統(tǒng)；上述可變光圈被設置在分離后的上述照明光的至少1個色光的光路內。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供可以保持均一的照度分布不變地增減光量的照明裝置、動態(tài)范圍寬而且高畫質圖像的圖像顯示裝置和投影機。照明裝置(100)的特征在于具有由燈(111)和凹面鏡(112)構成、發(fā)射照明光的光源(110)；作為控制照明光的光量的具有例如直線狀的邊沿的快門的可變光圈(170)；作為使通過了可變光圈(170)后的照明光在被照射面(150)上掃描的照明光掃描裝置的旋轉棱鏡(130)，在被照射面(150)中照明光進行掃描的方向的軸，與可變光圈(170)控制照明光的方向的軸一致。在這里，軸一致，具有例如向+x軸方向、－x軸方向和±x軸方向進行控制的控制方式。
文檔編號G03B21/14GK1856735SQ20048002782
公開日2006年11月1日 申請日期2004年9月24日 優(yōu)先權日2003年9月24日
發(fā)明者小島英揮 申請人:精工愛普生株式會社