專利名稱：圖像顯示裝置和投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及圖像顯示裝置和投影儀。更詳細(xì)地說，涉及使從光源發(fā)射的照明光照射到液晶光閥或傾斜鏡器件等的空間光調(diào)制器上并使由該空間光調(diào)制器進(jìn)行了調(diào)制的照明光入射到投影透鏡上以使照明光從投影透鏡投射到屏幕等上來顯示圖像的投影儀，本實(shí)用新型是在顯示活動(dòng)圖像中特別有用的技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖18是說明現(xiàn)有的投影儀的概念的圖。該投影儀1000主要具有光源110；蠅眼透鏡1021、1022；重疊透鏡1023；平行化透鏡140；光閥151；以及投影透鏡160。
蠅眼透鏡1021、1022是以矩陣狀排列了具有矩形的輪廓的微小透鏡的透鏡陣列。在從光軸方向看時(shí)，各微小透鏡的外形形狀成形為與作為空間光調(diào)制器的光閥151的圖像形成區(qū)域的外形形狀大致呈相似形。例如，在光閥151的圖像形成區(qū)域的外形形狀為縱橫比4∶3的矩形形狀的情況下，各微小透鏡的外形形狀也成形為縱橫比4∶3的矩形形狀。
蠅眼透鏡1021將從光源110發(fā)射的照明光分割為多條部分光，對(duì)于每條部分光來說，使其聚光在蠅眼透鏡1022的各微小透鏡上。蠅眼透鏡1022發(fā)射被分割為多條的每條部分光，使其入射到重疊透鏡1023上。然后，重疊透鏡1023經(jīng)平行化透鏡140使被分割為多條的部分光重疊，照射到光閥151的圖像形成區(qū)域上。此時(shí)，由于各微小透鏡的外形形狀與光閥151的圖像形成區(qū)域的縱橫比是相同的，故可使具有均勻的照度分布的照明光照射到整個(gè)光閥151的圖像形成區(qū)域上。
因而，投影儀1000將從光源110發(fā)射的照明光以均勻的照度照射到光閥151的圖像形成區(qū)域上，在由光閥151進(jìn)行了調(diào)制后，入射到作為投影裝置的投影透鏡160上，通過從投影透鏡160作為圖像光投射到未圖示的屏幕上，顯示了亮度不勻少的圖像。
此外，在光閥的一種中有使用液晶面板的液晶光閥。在這樣的投影儀中，由于使從光源發(fā)射的照明光照射到液晶光閥上，液晶光閥根據(jù)圖像信號(hào)對(duì)照明光進(jìn)行調(diào)制并利用投影透鏡放大該照明光并投射到屏幕上，故投影儀投射到屏幕上的活動(dòng)圖像的顯示性能與基于液晶光閥的響應(yīng)性能的活動(dòng)圖像的顯示性能相等。
再者，已提出了在現(xiàn)有的圖像顯示裝置中通過掃描對(duì)顯示元件照射的照明區(qū)域來進(jìn)行活動(dòng)圖像的質(zhì)量的改善的技術(shù)。已知有在某種圖像顯示裝置中通過在顯示元件的背面配置多個(gè)光源并按時(shí)間差進(jìn)行點(diǎn)亮和熄滅來掃描對(duì)顯示元件照射的照明區(qū)域的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。此外，已知有在另一種圖像顯示裝置中通過旋轉(zhuǎn)形成了規(guī)定光源的發(fā)射方向的狹縫的聚光筒來掃描對(duì)顯示元件照射的照明區(qū)域的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)2) 。
專利文獻(xiàn)1特開2000-275604號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2002-6766號(hào)公報(bào)可根據(jù)顯示方法的差別將顯示器分為脈動(dòng)型的和保持型的。脈動(dòng)型是在每個(gè)像素中只顯示在瞬間地顯示中所必要的亮度的量的光的方法，例如，作為脈動(dòng)型的顯示器，已知有CRT(陰極射線管)。此外，作為保持型的顯示器是在每個(gè)像素中只顯示在一定的時(shí)間之間在顯示中所必要的亮度的量的光的方法，例如，作為保持型的顯示器，已知有液晶顯示器。即，使用了液晶光閥的投影儀也成為保持型顯示器的一種。
一般來說，根據(jù)顯示方法的差別，脈動(dòng)型和保持型在活動(dòng)圖像的顯示性能方面存在差別。以下，利用人眼的觀看方式的差別來顯示脈動(dòng)型和保持型的顯示器中的活動(dòng)圖像的顯示性能的差別，由此來說明現(xiàn)有的投影儀的問題。
在圖19中示出說明脈動(dòng)型的顯示器中的活動(dòng)圖像的顯示性能的圖，在圖20中示出說明保持型的顯示器中的活動(dòng)圖像的顯示性能的圖。再有，在兩圖中，將活動(dòng)圖像的移動(dòng)距離取作橫軸，將時(shí)間取作縱軸。此外，在兩圖中，在縱軸方向上的顯示物的厚度表示發(fā)光時(shí)間。例如，如果在1幀的期間內(nèi)厚度為100％，則在1幀的期間內(nèi)的全部的時(shí)間內(nèi)發(fā)光，如果在1幀的期間內(nèi)厚度為50％，則在1幀的期間內(nèi)的一半的時(shí)間內(nèi)發(fā)光。
如圖19中所示，在脈動(dòng)型的顯示器的情況下，如果活動(dòng)圖像在畫面上隨時(shí)間的經(jīng)過而移動(dòng)，則對(duì)于人眼來說可看到活動(dòng)圖像的端部有一些模糊。但是，如圖20中所示，在保持型的顯示器的情況下，如果活動(dòng)圖像在畫面上隨時(shí)間的經(jīng)過而移動(dòng)，則對(duì)于人眼來說與脈動(dòng)型的顯示器相比可看到活動(dòng)圖像的端部是模糊的。
之所以保持型的顯示器的模糊程度比脈動(dòng)型的顯示器的模糊程度大，是因?yàn)樵诿}動(dòng)型的顯示器中瞬間地發(fā)出光，故因積分的緣故在人腦中的圖像殘像較少，而在保持型的顯示器中，由于在一定的時(shí)間之間持續(xù)地發(fā)出光，因積分的緣故在人腦中的圖像殘像容易較多。
在圖21和圖22中示出改善保持型的顯示器中的活動(dòng)圖像的顯示性能的方法。再有，由于縱軸和橫軸的取法和在縱軸方向上的顯示物的厚度的定義與圖19和圖20是同樣的，故省略其說明。
例如，如圖21中所示，如果加快圖像的轉(zhuǎn)換速度，則可鮮明地看到活動(dòng)圖像的端部，可減小模糊的程度。但是，在使用了液晶等的保持型的顯示器的情況下，由于顯示體的響應(yīng)速度較慢，故以這種方式加快圖像的轉(zhuǎn)換速度是非常困難的。此外，若只加快圖像的轉(zhuǎn)換速度，則也必須相應(yīng)地增加所顯示的圖像數(shù)據(jù)的量。
此外，如圖22中所示，有控制光的點(diǎn)亮以與脈動(dòng)型的顯示器相同的方式來看的方法。例如是下述的方法如果是液晶顯示器，則或是使背照光源那樣的照明光間歇地點(diǎn)亮、或是使用快門連續(xù)地遮斷照明光。但是，一般來說，由于在投影儀中作為光源使用高電壓的放電燈，故間歇地點(diǎn)亮是非常困難的。此外，在使用快門的情況下，由于不使用關(guān)閉快門的期間內(nèi)的照明光，故產(chǎn)生亮度或光的利用效率下降的問題。其次示出現(xiàn)有的圖像顯示裝置中的活動(dòng)畫質(zhì)的改善的技術(shù)的問題。按照專利文獻(xiàn)1那樣的結(jié)構(gòu)，由于必須平面地配置多個(gè)光源，故必定存在光源能瞬時(shí)地點(diǎn)亮或熄滅或能在平面上以照明均勻的方式來配置這樣的制約。當(dāng)然，會(huì)成為使用高電壓的放電燈的投影儀等上難以適應(yīng)的結(jié)構(gòu)。此外，由于必須有在原理上熄滅的光源，故存在對(duì)于原來有的光源的數(shù)目來說圖像的顯示變暗這樣的問題。再者，按照專利文獻(xiàn)2那樣的結(jié)構(gòu)，由于不是掃描從光源發(fā)射的光線本身，而是通過旋轉(zhuǎn)形成了狹縫的聚光筒使光線從光源朝向多個(gè)方向發(fā)散，該結(jié)構(gòu)既限制了所發(fā)射的光的方向，又規(guī)定了所照明的區(qū)域，故存在難以可靠地將不直接通過狹縫的光引導(dǎo)到顯示元件上來照射的問題。因此，難以提高光的利用效率。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是鑒于上述的問題而進(jìn)行的，其目的在于提供使活動(dòng)圖像的顯示性能得到提高的、亮度或光的利用效率良好的圖像顯示裝置和投影儀。
為了解決上述的課題，按照本實(shí)用新型1，可提供下述的圖像顯示裝置，其特征在于，具有光源，發(fā)射照明光；空間光調(diào)制器，具有根據(jù)電信號(hào)對(duì)上述照明光進(jìn)行調(diào)制以形成圖像光的圖像形成區(qū)域；照射光學(xué)系統(tǒng)，變換從上述光源已發(fā)射的上述照明光的光束的形狀和大小的至少一方，照射到比上述圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域上；以及照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)，可使由上述照射光學(xué)系統(tǒng)照射的上述照明光在上述圖像形成區(qū)域中掃描。
按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于在瞬間的時(shí)間內(nèi)，利用照射光學(xué)系統(tǒng)只對(duì)空間光調(diào)制器的圖像形成區(qū)域的一部分進(jìn)行照明光的照射，而在某個(gè)時(shí)間的范圍內(nèi)利用照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)能使照明光在圖像形成區(qū)域中掃描，故可對(duì)于整個(gè)圖像形成區(qū)域進(jìn)行具有均勻的照度分布的照明光的照射。因此，在直接看圖像顯示裝置的情況下，人眼可識(shí)別圖像。此外，如果著眼于圖像形成區(qū)域的一部分，則由于照明光或是照射在其上或是不照射在其上，故引起與間歇點(diǎn)亮相同的現(xiàn)象。因此，即使空間光調(diào)制器是保持型的，也可顯示鮮明的活動(dòng)圖像。再者，在從光源發(fā)射與現(xiàn)有的圖像顯示裝置相同的光量的情況下，由于光量與以往相比不變，故可顯示與以往相比不變暗的圖像。因而，可提供使活動(dòng)圖像的顯示性能得到提高的、亮度或光的利用效率良好的圖像顯示裝置和投影儀。再有，由于本實(shí)用新型是對(duì)圖像形成區(qū)域的一部分照射照明光、利用照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)掃描照明光的光線本身的結(jié)構(gòu)，故與現(xiàn)有的圖像顯示裝置那樣以時(shí)間差按順序進(jìn)行多個(gè)光源的點(diǎn)亮和熄滅的結(jié)構(gòu)或通過旋轉(zhuǎn)形成了狹縫的聚光筒使光線從光源朝向多個(gè)方向發(fā)散既限制了所發(fā)射的光的方向又規(guī)定了所照明的區(qū)域的結(jié)構(gòu)相比，在亮度或光的利用效率方面有很大的差別。
此外，按照本實(shí)用新型1的較為理想的形態(tài)，希望上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡。由此，可用旋轉(zhuǎn)棱鏡來掃描來自照射光學(xué)系統(tǒng)的光。因此，可容易地實(shí)現(xiàn)能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的結(jié)構(gòu)。
此外，按照本實(shí)用新型1的較為理想的形態(tài)，希望上述照射光學(xué)系統(tǒng)具備透鏡陣列部，將上述照明光分割為多個(gè)部分光并分別對(duì)其進(jìn)行聚光；以及重疊透鏡部，使上述部分光重疊在上述圖像形成區(qū)域上或與上述圖像形成區(qū)域共軛的面上。按照這樣的結(jié)構(gòu)，通過改變透鏡陣列部的外形形狀或重疊透鏡部的聚光倍率的組合，可容易地實(shí)現(xiàn)既與光源具有的照明分布相一致、又使照明光照射到比圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域上的照射光學(xué)系統(tǒng)。此外，也可使照明光重疊在與圖像形成區(qū)域共軛的面上。而且，利用中繼成像系統(tǒng)使朝向圖像形成區(qū)域重疊了的照明光成像。由此，可得到與使照明光重疊在圖像形成區(qū)域上同樣的效果。此外，使照明光重疊的面可以是圖像形成區(qū)域附近的面，也可以是與圖像形成區(qū)域共軛的面的附近的面。
此外，按照本實(shí)用新型1的較為理想的形態(tài)，希望上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡，將至少一個(gè)上述旋轉(zhuǎn)棱鏡配置在上述重疊透鏡部與上述空間光調(diào)制器之間。按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于可作成將通過重疊透鏡部的光集中起來用旋轉(zhuǎn)棱鏡進(jìn)行掃描的結(jié)構(gòu)，故可容易地實(shí)現(xiàn)能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的結(jié)構(gòu)。
此外，按照本實(shí)用新型1的較為理想的形態(tài)，希望上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡，與由上述透鏡陣列部進(jìn)行了分割的上述部分光對(duì)應(yīng)地配置多個(gè)上述旋轉(zhuǎn)棱鏡。按照這樣的結(jié)構(gòu)，可在圖像顯示裝置內(nèi)緊湊地配置與部分光的大小相一致的比較小型的旋轉(zhuǎn)棱鏡，可容易地實(shí)現(xiàn)能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的結(jié)構(gòu)。
此外，按照本實(shí)用新型1的較為理想的形態(tài)，希望上述照射光學(xué)系統(tǒng)具備棒部，使從入射端部入射了的上述照明光在內(nèi)壁或外壁上反射后使其從射出端部射出；以及成像透鏡部，使上述射出端部的像在上述圖像形成區(qū)域上成像。按照這樣的結(jié)構(gòu)，通過改變棒部的射出端部的形狀和成像透鏡部的聚光倍率的組合，可容易地實(shí)現(xiàn)既與光源具有的照明分布相一致、又使照明光照射到比圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域上的照射光學(xué)系統(tǒng)。
此外，按照本實(shí)用新型1的較為理想的形態(tài)，希望上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡，將至少一個(gè)上述旋轉(zhuǎn)棱鏡配置在上述棒部與上述空間光調(diào)制器之間。按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于可與從棒部射出的照明光的大小相一致地配置旋轉(zhuǎn)棱鏡，故使從棒部的射出端部射出的照明光通過旋轉(zhuǎn)棱鏡，可容易地實(shí)現(xiàn)能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的結(jié)構(gòu)。
按照本實(shí)用新型2，可提供下述的投影儀，其特征在于，具有上述的圖像顯示裝置；以及投影裝置，投射在上述圖像顯示裝置上已顯示的圖像。
按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于在瞬間的時(shí)間內(nèi)，利用照射光學(xué)系統(tǒng)只對(duì)空間光調(diào)制器的圖像形成區(qū)域的一部分進(jìn)行照明光的照射，而在某個(gè)時(shí)間的范圍內(nèi)利用照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)能使照明光在圖像形成區(qū)域中掃描，故可對(duì)于整個(gè)圖像形成區(qū)域進(jìn)行具有均勻的照度分布的照明光的照射。因此，在利用投影裝置在屏幕上投射了圖像的情況下，人眼可識(shí)別圖像。此外，如果著眼于圖像形成區(qū)域的一部分，則由于照明光或是照射在其上或是不照射在其上，故引起與間歇點(diǎn)亮相同的現(xiàn)象。因此，即使空間光調(diào)制器是保持型的，也可顯示鮮明的活動(dòng)圖像。再者，在從光源發(fā)射與現(xiàn)有的投影儀相同的光量的情況下，由于光量與以往相比不變，故可顯示與以往相比不變暗的圖像。因而，可提供使活動(dòng)圖像的顯示性能得到提高的、亮度或光的利用效率良好的投影儀。
此外，按照本實(shí)用新型2的較為理想的形態(tài)，希望具有將由上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了掃描的上述照明光分離為至少2色以上的照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)。由此，通過至少設(shè)置一種照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)，也能以全色像顯示鮮明的活動(dòng)圖像。
此外，按照本實(shí)用新型2的較為理想的形態(tài)，希望具有將上述照明光分離為至少2色以上的照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)，而且，在與由上述色分離光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了色分離的照明光中的其它的照明光相比光路長(zhǎng)的照明光的光路中配置使入射前和射出后的像的方向相同來傳遞的中繼成像裝置。按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于配置使入射前和射出后的像的方向相同來傳遞的中繼成像裝置，故不引起在單純使用了透鏡的情況下那樣的像的反轉(zhuǎn)。即，即使使用中繼成像裝置，也可避免像的掃描方向反轉(zhuǎn)的影響。因而，在屏幕的圖像中，消除了因中繼成像裝置的影響每種顏色的掃描方向不一致那樣的現(xiàn)象。由此，可作成避免進(jìn)行了色分離的各色獨(dú)立地間歇點(diǎn)亮那樣的顯示的結(jié)構(gòu)，可抑制對(duì)人眼造成不舒適的感覺的色的閃爍。同時(shí)，通過利用中繼成像裝置也可校正因光路長(zhǎng)度的差別引起的各色的成像的差。再有，作為中繼成像裝置，不限于中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，也可以是具有對(duì)像進(jìn)行中繼的功能的光學(xué)系統(tǒng)。
此外，按照本實(shí)用新型2的較為理想的形態(tài)，希望具有將上述照明光分離為至少2色以上的照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)，而且，配置了對(duì)于已被色分離的照明光的至少一種使像的掃描方向反轉(zhuǎn)用的像反轉(zhuǎn)棱鏡。按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于能利用像反轉(zhuǎn)棱鏡分別控制各色的掃描方向，故在屏幕的圖像中可使各色的掃描方向變得一致。由此，通過例如使各色的照明光的掃描方向變得一致后來照射，也可作成避免進(jìn)行了色分離的各色獨(dú)立地間歇點(diǎn)亮那樣的顯示的結(jié)構(gòu)，可抑制對(duì)人眼造成不舒適的感覺的色的閃爍。
此外，按照本實(shí)用新型3，可提供下述的投影儀，該投影儀具有上述的圖像顯示裝置和投射在上述圖像顯示裝置上所顯示的圖像的投影裝置，其特征在于具有將上述照明光分離為至少2色以上的照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)，而且，對(duì)每種顏色配置了掃描已被分離的上述照明光的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)。按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于通過改變與各色的照明光對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡的折射角可控制各色的照明光，故在屏幕的圖像中，可重疊各色的照明光來照射，或錯(cuò)開各色的照明光來照射。由此，例如通過重疊各色的照明光來照射，也可作成避免進(jìn)行了色分離的各色獨(dú)立地間歇點(diǎn)亮那樣的顯示的結(jié)構(gòu)，可抑制對(duì)人眼造成不舒適的感覺的色的閃爍。
此外，按照本實(shí)用新型3的較為理想的形態(tài)，希望上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡，上述旋轉(zhuǎn)棱鏡的至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)方向與其它的旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)方向不同。按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于可對(duì)各色的照明光控制掃描方向，故在屏幕的圖像中可使各色的掃描方向變得一致。由此，通過例如使各色的照明光的掃描方向變得一致后來照射，也可作成避免進(jìn)行了色分離的各色獨(dú)立地間歇點(diǎn)亮那樣的顯示的結(jié)構(gòu)，可抑制對(duì)人眼造成不舒適的感覺的色的閃爍。


圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施方案1的投影儀的概念圖。
圖2是旋轉(zhuǎn)棱鏡的作用的說明圖。
圖3是伴隨旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)而變化的光閥的圖像形成區(qū)域中的照明光的掃描的狀況的說明圖。
圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施方案2的投影儀的概念圖。
圖5是柱面陣列透鏡的說明圖。
圖6是本實(shí)用新型的實(shí)施方案3的投影儀的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施方案4的投影儀的概略圖。
圖8是本實(shí)用新型的實(shí)施方案5的投影儀的概略圖。
圖9是本實(shí)用新型的實(shí)施方案6的投影儀的概略圖。
圖10是本實(shí)用新型的實(shí)施方案7的投影儀的概略圖。
圖11是示出使用了1組中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中的像的狀況的圖。
圖12是示出使用了2組中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中的像的狀況的圖。
圖13是使用了2組中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的變形例的圖。
圖14是本實(shí)用新型的實(shí)施方案8的投影儀的概略圖。
圖15是示出作為像反轉(zhuǎn)棱鏡的一種的五棱鏡的圖。
圖16是示出作為像反轉(zhuǎn)棱鏡的一種的屋脊棱鏡的圖。
圖17是示出作為像反轉(zhuǎn)棱鏡的一種的道威棱鏡的圖。
圖18是現(xiàn)有的投影儀的概念的說明圖。
圖19是脈動(dòng)型顯示器的活動(dòng)圖像的顯示性能的說明圖。
圖20是保持型顯示器的活動(dòng)圖像的顯示性能的說明圖。
圖21是保持型顯示器的活動(dòng)圖像的顯示性能的改善方法的一例的說明圖。
圖22是保持型顯示器的活動(dòng)圖像的顯示性能的改善方法的一例的說明圖。
圖23是本實(shí)用新型的實(shí)施方案9的投影儀的概略圖。
圖24是本實(shí)用新型的實(shí)施方案10的投影儀的概略圖。
圖25是本實(shí)用新型的實(shí)施方案10的投影儀的另一概略圖。
圖26是本實(shí)用新型的實(shí)施方案11的圖像顯示裝置的概略圖。
具體實(shí)施方式
以下一邊參照附圖，一邊詳細(xì)地說明本實(shí)用新型。再有，本實(shí)用新型不由該實(shí)施方案來限定。
(實(shí)施方案1)圖1是說明關(guān)于本實(shí)用新型的實(shí)施方案1的投影儀的概念的圖。該投影儀100主要具有光源110；蠅眼透鏡121、122；重疊透鏡123；旋轉(zhuǎn)棱鏡130；平行化透鏡140；液晶光閥150以及投影透鏡160。
光源110由燈111和凹面鏡112構(gòu)成。燈111例如由高壓水銀燈等的放電燈構(gòu)成，此外，凹面鏡112由拋物面鏡構(gòu)成。再有，燈111和凹面鏡112不限于該結(jié)構(gòu)。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。此時(shí)，如果燈111是LED光源，則不使用凹面鏡112，而是使用聚光透鏡，可以是朝向蠅眼透鏡121、122發(fā)射照明光的結(jié)構(gòu)或以陣列狀配置多個(gè)LED光源的結(jié)構(gòu)，關(guān)于光源的種類、數(shù)目、結(jié)構(gòu)等，可作適當(dāng)?shù)淖兏?br> 蠅眼透鏡121、122是以矩陣狀排列了具有矩形的輪廓的微小透鏡的透鏡陣列。在從光軸方向看時(shí)，各微小透鏡的外形形狀與作為根據(jù)電信號(hào)調(diào)制照明光來形成圖像光的空間光調(diào)制器的液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的外形形狀改變比率地成形。在此，液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的外形形狀為縱橫比4∶3的矩形形狀，將各微小透鏡的外形形狀成形為縱橫比4∶1的矩形形狀。
蠅眼透鏡121將從光源110發(fā)射的照明光分割為多條部分光，對(duì)于每條部分光來說，使其聚光在蠅眼透鏡122的各微小透鏡上。蠅眼透鏡122發(fā)射被分割為多條的每條部分光，使其入射到重疊透鏡123上。然后，重疊透鏡123經(jīng)平行化透鏡140使被分割為多條的部分光重疊，照射到液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上。此時(shí)，由于各微小透鏡的外形形狀的縱橫比為4∶1，可使具有均勻的照度分布的照明光照射到比液晶光閥150的圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的3分之1的部分上。換言之，蠅眼透鏡121、122和重疊透鏡123具有變換從光源110射出的照明光的光束的形狀和大小的至少一方、使照明光照射到比圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域上的功能。再有，如果以本實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)為例來考慮，則即使設(shè)計(jì)成由照射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了照明的區(qū)域(比圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域)超過圖像形成區(qū)域的橫方向，只要對(duì)于縱方向的大小來說是窄的區(qū)域，也不脫離本實(shí)用新型的主旨。再者，重疊透鏡123不僅可使照明光重疊在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上，而且可使照明光重疊在與圖像形成區(qū)域共軛的面上。在使照明光重疊在與圖像形成區(qū)域共軛的面上的情況下，使用中繼光學(xué)系統(tǒng)或中繼成像裝置使已被重疊的照明光在圖像形成區(qū)域上成像。
再有，作為能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡130被配置在重疊透鏡123與液晶光閥150之間，照明光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)與折射率的關(guān)系光軸被移動(dòng)，一邊照明光通過旋轉(zhuǎn)棱鏡130，朝向液晶光閥150。再有，利用由玻璃材料構(gòu)成的四角柱的棱鏡構(gòu)成旋轉(zhuǎn)棱鏡130，利用未圖示的電機(jī)使其旋轉(zhuǎn)。
在此，在圖2中示出詳細(xì)地說明旋轉(zhuǎn)棱鏡的作用的圖。圖中，說明以與紙面垂直的軸為中心旋轉(zhuǎn)棱鏡以逆時(shí)針方式旋轉(zhuǎn)的情況。
在圖2中，(a)中示出的旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)位置顯示出處于使從圖中左側(cè)入射到旋轉(zhuǎn)棱鏡130上的照明光不折射地直接行進(jìn)而朝向圖中右側(cè)射出的位置的狀況。再有，在此為了使說明變得簡(jiǎn)單起見，將照明光作為與光軸平行的光線來標(biāo)記。此外，在以下的說明中，以相同的方式將照明光作為光線標(biāo)記來說明。
(b)中示出的旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)位置顯示出從(a)中示出的旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)位置起在逆時(shí)針的方向上在0°至45°之間的旋轉(zhuǎn)的狀況。此時(shí)，使從圖中左側(cè)入射到旋轉(zhuǎn)棱鏡130上的照明光折射到圖中上側(cè)地朝向圖中右側(cè)射出。
(c)中示出的旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)位置顯示出從(a)中示出的旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)位置起在逆時(shí)針的方向上在45°至90°之間的旋轉(zhuǎn)的狀況。此時(shí)，使從圖中左側(cè)入射到旋轉(zhuǎn)棱鏡130上的照明光折射到圖中下側(cè)地朝向圖中右側(cè)射出。
(d)中示出的旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)位置顯示出從(a)中示出的旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)位置起在逆時(shí)針的方向上旋轉(zhuǎn)了90°的狀況。此時(shí)，與(a)的情況相同，顯示出處于使從圖中左側(cè)入射到旋轉(zhuǎn)棱鏡130上的照明光不折射地直接行進(jìn)而朝向圖中右側(cè)射出的位置的狀況。如上所述，照明光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)與折射率的關(guān)系光軸被移動(dòng)，一邊通過旋轉(zhuǎn)棱鏡。
返回到圖1，通過了旋轉(zhuǎn)棱鏡130的照明光被平行化透鏡140平行化，入射到液晶光閥150上。由于照明光如上所述通過旋轉(zhuǎn)棱鏡130，故照明光一邊在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上掃描，一邊照射。
在圖3中示出伴隨旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)而變化的液晶光閥150的圖像形成區(qū)域中的照明光的掃描的狀況。圖3的(a)至(d)示出了在圖2中示出的(a)至(d)的情況下照明光從旋轉(zhuǎn)棱鏡130通過平行化透鏡140照射到液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上時(shí)的照明光的照射區(qū)域。再有，圖3(e)示出了重復(fù)地進(jìn)行圖3的(a)至(d)使照明光連續(xù)地照射到液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上的情況下在某一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了積分的照明光的狀況。
如圖3的(a)中所示，在圖2的(a)的旋轉(zhuǎn)位置上通過了旋轉(zhuǎn)棱鏡的照明光被照射到比液晶光閥150的圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的中央的圖像形成區(qū)域的3分之1的部分上。然后，如果旋轉(zhuǎn)棱鏡如圖2的(a)至(b)中所示那樣旋轉(zhuǎn)，則如圖3的(a)至(b)中所示那樣，照明光的照射區(qū)域從液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的中央起朝向上側(cè)一端遷移。再者，如果旋轉(zhuǎn)棱鏡如圖2的(b)至(c)中所示那樣旋轉(zhuǎn)，則如圖3的(b)至(c)中所示那樣，以從液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的下側(cè)一端起開始照明光的照射的方式遷移。然后，如果旋轉(zhuǎn)棱鏡如圖2的(c)至(d)中所示那樣旋轉(zhuǎn)，則如圖3的(c)至(d)中所示那樣，照明光的照射區(qū)域從液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的下側(cè)一端起朝向中央一側(cè)遷移。再有，希望使成為液晶光閥150的圖像數(shù)據(jù)的電信號(hào)的寫入方向與掃描照明光的方向一致。
按照以上所述，通過重復(fù)地高速地進(jìn)行對(duì)液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的照明光的掃描，如果取某一定時(shí)間內(nèi)的積分，則如圖3的(e)中所示，可進(jìn)行在圖像形成區(qū)域中具有均勻的照度分布的照明光的照射。此外，如果著眼于圖像形成區(qū)域的一部分，則由于照明光或是照射在其上或是不照射在其上，故引起與間歇點(diǎn)亮相同的現(xiàn)象。再有，如果以本實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)為例來考慮，則即使設(shè)計(jì)成由于照明光的掃描的緣故照射區(qū)域超過圖像形成區(qū)域的縱方向，只要照明光能在圖像形成區(qū)域中掃描，也不脫離本實(shí)用新型的主旨。
再次返回到圖1，如圖3中已說明的那樣，入射到液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上的照明光在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域內(nèi)根據(jù)電信號(hào)而被調(diào)制，朝向投影透鏡160射出。再有，液晶光閥150由液晶面板和在液晶面板的前后配置了的2片偏振片構(gòu)成。然后，入射到作為投影裝置的投影透鏡160上的照明光被投射在未圖示的屏幕上，在屏幕上作為圖像光來顯示圖像。此時(shí)的投射方式可以是從屏幕的前面投射圖像光的方式和從屏幕的背面投射圖像光的方式的任一種。此外，投影裝置可以不是投影透鏡160那樣的透鏡，而是使用了曲面鏡的裝置。
如上所述，該投影儀100具有發(fā)射照明光的光源110；作為具有根據(jù)電信號(hào)來調(diào)制該照明光以形成圖像光的圖像形成區(qū)域的空間光調(diào)制器的液晶光閥150；作為使光源110發(fā)射的照明光照射到比圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域上的照射光學(xué)系統(tǒng)的蠅眼透鏡121、121和重疊透鏡123；以及作為能使從照射光學(xué)系統(tǒng)照射的照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡130。由此，在瞬間的時(shí)間內(nèi)，利用照射光學(xué)系統(tǒng)只對(duì)空間光調(diào)制器的圖像形成區(qū)域的一部分進(jìn)行具有均勻的照度分布的照明，但在某個(gè)時(shí)間的范圍內(nèi)，由于可利用照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描，故可進(jìn)行對(duì)圖像形成區(qū)域的整體來說具有均勻的照度分布的照明光的照射。因此，在將圖像投射到屏幕上的情況下，對(duì)人眼來說可識(shí)別圖像。
此外，如果著眼于圖像形成區(qū)域的一部分，則由于照明光或是照射在其上或是不照射在其上，故引起與間歇點(diǎn)亮相同的現(xiàn)象。因此，即使空間光調(diào)制器是保持型的，也可顯示鮮明的活動(dòng)圖像。再者，在從光源發(fā)射與現(xiàn)有的投影儀相同的光量的情況下，由于光量與以往相比不變，故可顯示與以往相比不變暗的圖像。因而，可提供使活動(dòng)圖像的顯示性能得到提高的、亮度或光的利用效率良好的投影儀。
(實(shí)施方案2)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。
圖4是說明關(guān)于本實(shí)用新型的實(shí)施方案2的投影儀的概念的圖。該投影儀200主要具有光源110；柱面陣列透鏡221、222；重疊透鏡223；旋轉(zhuǎn)棱鏡130；平行化透鏡140；液晶光閥150以及投影透鏡160。
在實(shí)施方案1中，使用了蠅眼透鏡和重疊透鏡作為照射光學(xué)系統(tǒng)，但在該實(shí)施方案2中，在使用了圖5中示出的以陣列狀配置了只使單一方向的聚光倍率變化的柱面透鏡的透鏡陣列和縱橫的聚光倍率與實(shí)施方案1不同的重疊透鏡作為照射光學(xué)系統(tǒng)這一點(diǎn)上不同。由于其它的方面與實(shí)施方案1是同樣的，故省略其說明。
柱面陣列透鏡221、222和重疊透鏡223利用透鏡倍率的組合使具有均勻的照度分布的照明光照射到比液晶光閥150的圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的3分之1的部分上。在投影儀200中，將作為能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡130配置在重疊透鏡223與液晶光閥150之間，照明光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)與折射率的關(guān)系光軸被偏移，一邊通過旋轉(zhuǎn)棱鏡130。作為結(jié)果，與在實(shí)施方案1中示出的作用同樣地，一邊在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上掃描照明光，一邊以使照度分布為均勻的方式照射。
再有，在本文中，使用了采用蠅眼透鏡、柱面陣列透鏡和重疊透鏡的結(jié)構(gòu)作為照射光學(xué)系統(tǒng)的例子，但只要滿足照射光學(xué)系統(tǒng)的效果，就不限于該結(jié)構(gòu)。此外，作為透鏡陣列的蠅眼透鏡、柱面陣列透鏡的縱橫比、形狀和大小也不限定于本實(shí)施方案的例子。再者，在本文中，對(duì)于利用獨(dú)立的透鏡構(gòu)件構(gòu)成透鏡陣列部和重疊透鏡部進(jìn)行了表述，但即使是由同一構(gòu)件構(gòu)成透鏡陣列部和重疊透鏡部的情況，也意味著具有透鏡陣列部和重疊透鏡部。
如上所述，通過改變透鏡陣列部的外形形狀或重疊透鏡部的聚光倍率的組合，可得到與實(shí)施方案1同樣的效果，同時(shí)可容易地實(shí)現(xiàn)既與光源具有的照明分布相一致、又使照明光照射到比圖像形成區(qū)域的全部區(qū)域窄的區(qū)域上的照射光學(xué)系統(tǒng)。
(實(shí)施方案3)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。
圖6是說明本實(shí)用新型的實(shí)施方案3中的投影儀的概略的圖。該投影儀300主要具有光源110；蠅眼透鏡321、322；旋轉(zhuǎn)棱鏡331、332、333、334；重疊透鏡323；平行化透鏡140；液晶光閥150以及投影透鏡160。
在實(shí)施方案1中，說明了在重疊透鏡與平行化透鏡之間配置了一個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡的情況，但在該實(shí)施方案3中，在與由蠅眼透鏡321進(jìn)行了分割的各部分光對(duì)應(yīng)地在蠅眼透鏡321與322之間配置了多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡331、332、333、334這一點(diǎn)上不同。詳細(xì)地說，如圖中所示，將各旋轉(zhuǎn)棱鏡在同列中存在的部分光作為一個(gè)組，對(duì)于對(duì)應(yīng)的組分別配置一個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡。由于其它的方面與實(shí)施方案1是同樣的，故省略其說明。
此外，作為照射光學(xué)系統(tǒng)的蠅眼透鏡321、322和重疊透鏡323起到在縱方向上為2分之1的具有縱橫比為4∶3的圖像形成區(qū)域的液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的大小的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的全部區(qū)域中的2分之1的部分上照射具有均勻的照度分布的照明光的照射光學(xué)系統(tǒng)的功能。這顯示了照射照明光的區(qū)域的形狀與上述的實(shí)施方案不同的例子。
因而，在投影儀300中，由于配置了旋轉(zhuǎn)棱鏡331、332、333、334作為能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)，故由蠅眼透鏡321進(jìn)行了分割的各部分光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡331、332、333、334的旋轉(zhuǎn)與折射率的關(guān)系光軸被偏移，一邊通過旋轉(zhuǎn)棱鏡331、332、333、334。然后，利用重疊透鏡323將各部分光重疊在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的2分之1上，作為結(jié)果，與在實(shí)施方案1中示出的作用同樣地，照明光一邊在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上掃描，一邊以使照度分布為均勻的方式照射。
如上所述，由于與由蠅眼透鏡321進(jìn)行了分割的各部分光對(duì)應(yīng)地配置了多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡331、332、333、334，利用多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡對(duì)每條部分光進(jìn)行掃描，故可得到與實(shí)施方案1同樣的效果，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)在投影儀內(nèi)緊湊地配置與部分光的大小相一致的比較小型的旋轉(zhuǎn)棱鏡并能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的結(jié)構(gòu)。
(實(shí)施方案4)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。
圖7是說明本實(shí)用新型的實(shí)施方案4中的投影儀的概略的圖。該投影儀400主要具有光源110；聚光透鏡471；棒472；成像透鏡473、474；旋轉(zhuǎn)棱鏡130；平行化透鏡140；液晶光閥150以及投影透鏡160。
在實(shí)施方案1中，使用了蠅眼透鏡和重疊透鏡作為照射光學(xué)系統(tǒng)，但在該實(shí)施方案4中，在使用了聚光透鏡471、棒472、成像透鏡473、474作為照射光學(xué)系統(tǒng)這一點(diǎn)上不同。
在圖7中，從光源110發(fā)射的照明光被聚光透鏡471聚光，從作成了由玻璃材料構(gòu)成的四角柱的形狀的棒472的入射端部入射。然后，利用棒472的外壁中的界面的全反射條件，一邊在外壁上反射，一邊從射出端部射出照明光。再有，棒472不限于四角柱的形狀，可以是用反射膜形成了內(nèi)表面的中空的棒。
在從光軸方向看時(shí)，棒472的射出端部的外形形狀與作為根據(jù)電信號(hào)調(diào)制照明光來形成圖像光的空間光調(diào)制器的液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的外形形狀改變比率地成形。在此，液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的外形形狀為縱橫比4∶3的矩形形狀，將棒472的射出端部的外形形狀成形為縱橫比4∶1的矩形形狀。
然后，由于經(jīng)過棒472射出的照明光通過作為將棒472的射出端部的像在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上成像的成像透鏡部而被構(gòu)成的成像透鏡473、474和平行化透鏡140，故可在比液晶光閥150的圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的3分之1的部分上照射具有均勻的照度分布的照明光。在此，由于在棒472與液晶光閥150之間配置了旋轉(zhuǎn)棱鏡130作為能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)，故照明光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)與折射率的關(guān)系光軸被偏移，一邊通過旋轉(zhuǎn)棱鏡130。作為結(jié)果，與在實(shí)施方案1中示出的作用同樣地，照明光一邊在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上掃描，一邊照射。
再有，在本文中，將棒的射出端部的像在圖像形成區(qū)域成像的成像透鏡部不一定限于以1∶1對(duì)像的縱橫倍率進(jìn)行成像的透鏡。因而，即使是改變像的縱橫倍率，成像透鏡部中的成像這樣的意義是相同的。此外，棒的射出端部的形狀不限定于上述的縱橫比、形狀和大小。
如上所述，按照實(shí)施方案4，可得到與實(shí)施方案1同樣的效果，同時(shí)通過改變棒部的終端部的形狀和成像透鏡部的聚光倍率的組合，可容易地實(shí)現(xiàn)既與光源具有的照明分布相一致、又使照明光照射到比圖像形成區(qū)域的全部區(qū)域窄的區(qū)域上的照射光學(xué)系統(tǒng)。
(實(shí)施方案5)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。
圖8是說明本實(shí)用新型的實(shí)施方案5中的投影儀的概略的圖。該投影儀500主要具有光源110；聚光透鏡471；棒572；成像透鏡573、574；旋轉(zhuǎn)棱鏡531、532、533；平行化透鏡140；液晶光閥150以及投影透鏡160。
在實(shí)施方案4中，說明了在棒472與液晶光閥150之間配置了一個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡的情況，但在該實(shí)施方案5中，與經(jīng)棒572射出后被分割了的部分光對(duì)應(yīng)地在棒572與液晶光閥150之間配置了多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡531、532、533這一點(diǎn)上不同。詳細(xì)地說，如圖中所示，將各旋轉(zhuǎn)棱鏡在同列中存在的部分光作為一個(gè)組，對(duì)于對(duì)應(yīng)的組分別配置一個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡。由于其它的方面與實(shí)施方案4是同樣的，故省略其說明。
此外，作為照射光學(xué)系統(tǒng)的棒572、成像透鏡573、574和平行化透鏡140起到在縱方向上為3分之2的具有縱橫比為4∶3的圖像形成區(qū)域的液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的大小的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的全部區(qū)域中的3分之2的部分上照射具有均勻的照度分布的照明光的照射光學(xué)系統(tǒng)的功能。這顯示了照射照明光的區(qū)域的形狀與上述的實(shí)施方案不同的例子。
因而，在投影儀500中，配置了旋轉(zhuǎn)棱鏡531、532、533作為能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)，故經(jīng)棒572射出后被分割了的各部分光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡531、532、533的旋轉(zhuǎn)與折射率的關(guān)系光軸被偏移，一邊通過旋轉(zhuǎn)棱鏡531、532、533。然后，經(jīng)棒572射出后被分割了的各部分光由于通過作為將棒572的射出端部的像在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上成像的成像透鏡部而構(gòu)成的成像透鏡573、574和平行化透鏡140的緣故，照射到液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的3分之2上，作為結(jié)果，與在實(shí)施方案1中示出的作用同樣地，照明光一邊在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上掃描，一邊以使照度分布為均勻的方式照射。
如上所述，按照實(shí)施方案5，由于利用多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡對(duì)每條部分光進(jìn)行掃描，故可得到與實(shí)施方案1同樣的效果，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)在投影儀內(nèi)配置與部分光的大小相一致的比較小型的旋轉(zhuǎn)棱鏡、利用緊湊的結(jié)構(gòu)使用了棒的光學(xué)系統(tǒng)。
(實(shí)施方案6)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。
圖9是說明本實(shí)用新型的實(shí)施方案6中的投影儀的概略的圖。該投影儀600主要具有光源110；蠅眼透鏡621、622；重疊透鏡623；旋轉(zhuǎn)棱鏡631、632、633；分色鏡681、682；反射鏡683、684、685；平行化透鏡641、642、643；中繼透鏡644、645；液晶光閥651、652、653；分色棱鏡686以及投影透鏡160。
從光源110發(fā)射的照明光通過蠅眼透鏡621、622和重疊透鏡623，朝向作為色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡681照射。再有，作為照射光學(xué)系統(tǒng)的蠅眼透鏡621、622和重疊透鏡623起到在橫方向上為4分之1的具有縱橫比為4∶3的圖像形成區(qū)域的液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域的大小的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的全部區(qū)域中的4分之1的部分上照射具有均勻的照度分布的照明光的照射光學(xué)系統(tǒng)的功能。這顯示了照射照明光的區(qū)域的形狀與上述的實(shí)施方案不同的例子。
在圖9中，朝向作為色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡681照射的照明光中的紅色光被分色鏡681反射，經(jīng)反射鏡683和平行化透鏡641，作為在比液晶光閥651的圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的4分之1的部分上具有均勻的照度分布的照明光來照射。朝向作為色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡681照射的照明光中的綠色光和藍(lán)色光透過分色鏡681，朝向作為色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡682照射。
朝向作為色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡682照射的照明光中的綠色光被分色鏡682反射，經(jīng)平行化透鏡642，作為在比液晶光閥652的圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的4分之1的部分上具有均勻的照度分布的照明光來照射。朝向作為色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡682照射的照明光中的藍(lán)色光透過分色鏡682，經(jīng)反射鏡684、685和作為中繼光學(xué)系統(tǒng)而構(gòu)成的中繼透鏡644、645和平行化透鏡643，作為在比液晶光閥653的圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的4分之1的部分上具有均勻的照度分布的照明光來照射。
再有，之所以在藍(lán)色光的光路中配置中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，是為了校正因光路長(zhǎng)度的差別引起的各色的重疊的差。即，通過在藍(lán)色光的光路中配置中繼透鏡644、645和平行化透鏡643作為使入射前和射出后的像的大小為相同而傳遞的中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，抑制因光路長(zhǎng)度的差別引起的影響，使各色的照明光重疊在對(duì)應(yīng)的液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域上。于是，在各液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域中，可使具有均勻的照度分布的照明光照射在圖像形成區(qū)域中的區(qū)域的4分之1的部分上。
在此，由于對(duì)各色配置旋轉(zhuǎn)棱鏡631、632、633作為能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)，故各色照明光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡631、632、633的旋轉(zhuǎn)與折射率的關(guān)系光軸被偏移，一邊通過旋轉(zhuǎn)棱鏡631、632、633。
作為結(jié)果，在本實(shí)施方案中，根據(jù)照明光的形狀和旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)軸與液晶光閥的配置的關(guān)系，在圖像形成區(qū)域的4分之1的部分上被照射的照明光沿液晶光閥的圖像形成區(qū)域的長(zhǎng)邊方向掃描這一點(diǎn)上與實(shí)施方案1不同，但與在實(shí)施方案1中示出的作用同樣地，照明光一邊在液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域上掃描，一邊照射。
因而，通過重復(fù)地高速地進(jìn)行對(duì)液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域的照明光的掃描，如果取某一定時(shí)間內(nèi)的積分，則可進(jìn)行在圖像形成區(qū)域中具有均勻的照度分布的照明光的照射。此外，如果著眼于圖像形成區(qū)域的一部分，則由于照明光或是照射在其上或是不照射在其上，故引起與間歇點(diǎn)亮相同的現(xiàn)象。
再次返回到圖9，入射到液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域上的各色的照明光在液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域內(nèi)根據(jù)電信號(hào)而被調(diào)制，利用作為色合成光學(xué)系統(tǒng)的分色棱鏡686引導(dǎo)到投影透鏡160的方向。再有，在分色棱鏡686中，貼合4個(gè)三角棱鏡，在該貼合面上形成反射紅色光并透射綠色光的光學(xué)多層膜和反射藍(lán)色光并透過綠色光的光學(xué)多層膜，分色棱鏡686具有合成從3個(gè)方向分別入射的紅色光、綠色光和藍(lán)色光并朝向投影透鏡160射出的功能。然后，入射到投影透鏡160上的照明光被投射到未圖示的屏幕上并在屏幕上作為圖像光來顯示圖像。
此時(shí)，利用未圖示的控制部分別獨(dú)立地控制旋轉(zhuǎn)棱鏡631、632、633并使其旋轉(zhuǎn)。如用圖中箭頭所示那樣，通過使旋轉(zhuǎn)棱鏡632在與旋轉(zhuǎn)棱鏡631、633的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)，在照射到屏幕上的圖像光中，將照明光控制成在各色中使掃描方向一致。此外，通過改變與各色對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡的折射角，在屏幕上的圖像光中，將照明光的掃描控制成使各色重疊。
如上所述，按照實(shí)施方案6，投影儀600具有作為分離照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡681、682，而且，由于在各色中配置作為掃描照明光的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡631、632、633，故可得到與實(shí)施方案1同樣的效果。
此外，同時(shí)，在本實(shí)施方案中，通過使旋轉(zhuǎn)棱鏡的至少一個(gè)、即旋轉(zhuǎn)棱鏡632的旋轉(zhuǎn)方向與其它的旋轉(zhuǎn)棱鏡631、633的旋轉(zhuǎn)方向不同，在屏幕的圖像中，可使各色的掃描方向和照明位置達(dá)到一致，可作成避免各色獨(dú)立地間歇點(diǎn)亮那樣的顯示的結(jié)構(gòu)，可抑制對(duì)人眼造成不舒適的感覺的色的閃爍。
(實(shí)施方案7)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。
圖10是說明本實(shí)用新型的實(shí)施方案7中的投影儀的概略的圖。該投影儀700主要具有光源110；蠅眼透鏡721、722；重疊透鏡723；旋轉(zhuǎn)棱鏡730；分色鏡681、682；反射鏡683、684、685；平行化透鏡641、642、643；中繼透鏡744、745、746、747；液晶光閥651、652、653；分色棱鏡686以及投影透鏡160。
在實(shí)施方案6中，對(duì)各色配置旋轉(zhuǎn)棱鏡，使用了1組中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，在該實(shí)施方案7中，在下述方面不同在重疊透鏡的后級(jí)配置旋轉(zhuǎn)棱鏡730，使用了2組由作為中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)的中繼透鏡744、745、746構(gòu)成的系統(tǒng)和由中繼透鏡746、747和平行化透鏡643構(gòu)成的系統(tǒng)作為中繼成像裝置。
從光源110發(fā)射的照明光通過蠅眼透鏡721、722和重疊透鏡723，朝向旋轉(zhuǎn)棱鏡730照射。然后，入射到旋轉(zhuǎn)棱鏡730上的照明光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡730的旋轉(zhuǎn)與折射率的關(guān)系光軸被偏移，一邊通過旋轉(zhuǎn)棱鏡730。然后，利用作為色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡681、682將照明光分解為紅色光、綠色光、藍(lán)色光，經(jīng)在各色的光路中配置的鏡和透鏡，一邊在與各色對(duì)應(yīng)的液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域中掃描，一邊照射。這樣，在本實(shí)施方案中，在作為照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡730之后設(shè)置了色分離光學(xué)系統(tǒng)。由此，通過至少設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡730，可進(jìn)行鮮明的全色像的活動(dòng)圖像顯示。
然后，入射到液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域上的各色的照明光在液晶光閥651、652、653的圖像形成區(qū)域內(nèi)根據(jù)電信號(hào)而被調(diào)制，利用作為色合成光學(xué)系統(tǒng)的分色棱鏡686引導(dǎo)到投影透鏡160的方向。然后，入射到投影透鏡160上的照明光被投射到未圖示的屏幕上并在屏幕上作為圖像光來顯示圖像。
此時(shí)，由于在由作為色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡681、682進(jìn)行了色分離的照明光中的光路長(zhǎng)的照明光、即藍(lán)色光的光路中配置了2組由中繼透鏡744、745、746構(gòu)成的系統(tǒng)和由中繼透鏡746、747和平行化透鏡643構(gòu)成的系統(tǒng)作為使入射前和射出后的像的方向?yàn)橄嗤鴤鬟f的中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，故在屏幕上照射的圖像光中，能以在各色中掃描方向一致的方式來投射照明光。
即，在使用了1組中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)的情況下，如圖11中的箭頭方向所示，入射前的像和射出后的像的方向反轉(zhuǎn)，但在使用了2組中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)的情況下，如圖12的圖中的箭頭所示那樣，由于可使入射前的像和射出后的像的方向相同，故即使在投影儀700中，對(duì)于掃描方向的像來說，入射前的像和射出后的像的方向也相同，即使使用中繼透鏡，也可避免在屏幕上照射的圖像光中只是藍(lán)色光與紅色光和綠色光相反地掃描這樣的現(xiàn)象。
如上所述，按照實(shí)施方案7，投影儀700具有作為分離照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡681、682，而且，通過在被色分離了的照明光中的光路長(zhǎng)的照明光的光路中、在本實(shí)施方案中是藍(lán)色光的光路中配置中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)作為使入射前和射出后的像的方向?yàn)橄嗤鴤鬟f的中繼成像裝置，可得到與實(shí)施方案1同樣的效果，同時(shí)即使使用中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，也可避免因像的掃描方向反轉(zhuǎn)引起的不良影響。
再有，在本實(shí)施方案中，使用了由中繼透鏡744、745、746構(gòu)成的系統(tǒng)和由中繼透鏡746、747和平行化透鏡643構(gòu)成的系統(tǒng)作為使入射前和射出后的像的方向?yàn)橄嗤鴤鬟f的中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，但不限于此，也可如圖13中所示那樣，置換為由用中繼透鏡748、曲面鏡787和中繼透鏡749構(gòu)成的系統(tǒng)和用中繼透鏡749、曲面鏡788和平行化透鏡643構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成的中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)。
(實(shí)施方案8)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。
圖14是說明本實(shí)用新型的實(shí)施方案8中的投影儀的概略的圖。該投影儀800主要具有光源110；蠅眼透鏡721、722；重疊透鏡723；旋轉(zhuǎn)棱鏡730；分色鏡681、682；反射鏡683、685；平行化透鏡641、642、643；中繼透鏡844、845；像反轉(zhuǎn)棱鏡890；液晶光閥651、652、653；分色棱鏡686以及投影透鏡160。
在實(shí)施方案7中，使用了2組中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，在該實(shí)施方案8中，在將1組由中繼透鏡844、845和平行化透鏡643構(gòu)成的系統(tǒng)作為中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)和在該光路中配置了像反轉(zhuǎn)棱鏡890這一點(diǎn)上不同。于是，由于對(duì)紅色光和綠色光來說與實(shí)施方案7是同樣的，故省略說明，只說明被配置中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)的藍(lán)色光。
在圖14中，由于在藍(lán)色光的光路中使用了1組中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，故如果按上述的說明那樣，則像的掃描方向反轉(zhuǎn)，在屏幕上照射的圖像光中，只有藍(lán)色光在與紅色光和綠色光相反的方向上掃描。但是，由于在藍(lán)色光的光路中另外配置了使像的掃描方向反轉(zhuǎn)用的像反轉(zhuǎn)棱鏡890，故最終像的掃描方向不反轉(zhuǎn)，避免了只有藍(lán)色光在與紅色光和綠色光相反的方向上掃描這樣的現(xiàn)象。再有，在此使用的像反轉(zhuǎn)棱鏡是五棱鏡，如圖15中所示，可反轉(zhuǎn)像。
如上所述，按照實(shí)施方案8，投影儀800具有作為分離照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)的分色鏡681、682，而且，通過對(duì)被色分離了的照明光的至少一種配置使像的掃描方向反轉(zhuǎn)用的像反轉(zhuǎn)棱鏡890，可得到與實(shí)施方案1同樣的效果，同時(shí)即使使用中繼透鏡光學(xué)系統(tǒng)，也可避免因像的掃描方向反轉(zhuǎn)引起的不良影響。
再有，在本實(shí)施方案中，使用了圖15中示出的五棱鏡891作為像反轉(zhuǎn)棱鏡，但也可與光學(xué)系統(tǒng)相一致地適當(dāng)?shù)嘏渲脠D16中示出的屋脊棱鏡892或圖17中示出的道威棱鏡893。
(實(shí)施方案9)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。在上述的各實(shí)施方案中，使用了透射型的液晶光閥，而在本實(shí)施方案中在使用了反射型的液晶光閥這一點(diǎn)上不同。
圖23示出與本實(shí)用新型的實(shí)施方案9有關(guān)的投影儀900的概略結(jié)構(gòu)。從光源110發(fā)射的照明光通過蠅限透鏡921、922和重疊透鏡923，入射到平行化透鏡924上。平行化透鏡924將入射光變換為大致平行光而射出。作為照射光學(xué)系統(tǒng)的蠅眼透鏡921、922和重疊透鏡923起到在橫方向上為4分之1的具有縱橫比為4∶3的圖像形成區(qū)域的反射型的液晶光閥951R、951G、951B的圖像形成區(qū)域的大小的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的全部區(qū)域中的4分之1的部分上照射具有均勻的照度分布的照明光的照射光學(xué)系統(tǒng)的功能。
經(jīng)平行化透鏡924射出的照明光入射到旋轉(zhuǎn)棱鏡930上。旋轉(zhuǎn)棱鏡930朝向圖中的箭頭方向旋轉(zhuǎn)。按照旋轉(zhuǎn)棱鏡930的旋轉(zhuǎn)，照明光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度與折射率的關(guān)系光軸被偏移，一邊經(jīng)旋轉(zhuǎn)棱鏡930射出。經(jīng)旋轉(zhuǎn)棱鏡930射出的照明光入射到偏振棱鏡935上。在偏振棱鏡935中，以相對(duì)于照射光學(xué)系統(tǒng)的光軸大致為45°的方式形成了偏振膜935a。偏振膜935a例如透射照明光中的p偏振分量，反射s偏振分量。已被反射的s偏振分量成為不需要的光而在箭頭A的方向上被廢棄。經(jīng)偏振棱鏡935射出的照明光入射到作為色分離合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡940上。
在十字分色棱鏡940中，B光反射分色膜940a和R光反射分色膜940b分別相對(duì)于入射光軸具有45度的角度，而且以彼此正交的方式配置成X型。B光反射分色膜940a反射照明光中的藍(lán)色光，透射紅色光和綠色光。R光反射分色膜940b反射照明光中的紅色光，透射藍(lán)色光和綠色光。由此，入射到十字分色棱鏡940上的照明光被分離為彼此與入射光軸垂直的、在相反的方向上行進(jìn)的紅色光、綠色光和藍(lán)色光。
已被色分離的紅色光、綠色光和藍(lán)色光分別入射到對(duì)于各自的色光配置的反射型的液晶光閥951R、951G、951B上。入射到各液晶光閥951R、951G、951B上的p偏振光在各色中根據(jù)圖像信號(hào)被調(diào)制，作為s偏振光而射出。被各液晶光閥951R、951G、951B反射的各色光再次入射到十字分色棱鏡940上。然后，被十字分色棱鏡940進(jìn)行了色合成的光入射到偏振光束分離器935上。入射到偏振光束分離器935上的圖像光中的作為調(diào)制光的s偏振光分量被偏振膜935a朝向投影透鏡960的方向反射。此外，作為非調(diào)制光的p偏振光分量透過偏振膜935a朝向光源110的方向被廢棄。然后，投影透鏡960在未圖示的屏幕上投射全色像。
在本實(shí)施方案中，根據(jù)照明光的形狀和旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)軸與液晶光閥的配置的關(guān)系，在圖像形成區(qū)域的4分之1的部分上被照射的照明光沿液晶光閥的圖像形成區(qū)域的長(zhǎng)邊方向掃描。這樣，照明光一邊在液晶光閥951R、951G、951B的圖像形成區(qū)域上掃描，一邊照射。
因而，通過重復(fù)地高速地進(jìn)行對(duì)液晶光閥951R、951G、951B的圖像形成區(qū)域的照明光的掃描，如果取某一定時(shí)間內(nèi)的積分，則可進(jìn)行在圖像形成區(qū)域中具有均勻的照度分布的照明光的照射。此外，如果著眼于圖像形成區(qū)域的一部分，則由于重復(fù)進(jìn)行照明光的照射或非照射，故引起與間歇點(diǎn)亮相同的現(xiàn)象。
此外，在本實(shí)施方案中，使用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡930。但是，不限于此，也可如在上述的實(shí)施方案3中所述的那樣，與被蠅眼透鏡921分割了的各部分光對(duì)應(yīng)地在蠅眼透鏡921、922之間配置多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡331、332、333、334。詳細(xì)地說，如圖6中所示，將各旋轉(zhuǎn)棱鏡在同列中存在的部分光作為一個(gè)組，對(duì)于對(duì)應(yīng)的組分別配置一個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡。利用該結(jié)構(gòu)，也可使照明光在反射型的液晶光閥951R、951G、951B的圖像形成區(qū)域上掃描。
(實(shí)施方案10)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。在上述各實(shí)施方案中，使用了透射型或反射型的液晶光閥，而在本實(shí)施方案中，在使用傾斜鏡器件作為空間光調(diào)制器這一點(diǎn)上不同。作為傾斜鏡器件的代表例，使用數(shù)字微鏡器件(德州儀器公司制。以下，稱為「DMD」)。
DMD的圖像的顯示方法與液晶面板不同。在DMD中，對(duì)一定時(shí)間、例如圖像的1幀的時(shí)間內(nèi)的照明光的ON或OFF進(jìn)行時(shí)間積分來形成圖像。再有，在后面敘述DMD的工作的細(xì)節(jié)。在這樣的DMD中，如果在一定時(shí)間(1幀)中的圖像的發(fā)光時(shí)間與下一個(gè)一定時(shí)間(1幀)中的圖像的發(fā)光時(shí)間連續(xù)或接近，則發(fā)生了與上述的液晶光閥同樣的活動(dòng)圖像的活動(dòng)模糊。在本實(shí)施方案中，是能減少這樣的活動(dòng)模糊的結(jié)構(gòu)。
圖24、25是與本實(shí)用新型的實(shí)施方案10有關(guān)的投影儀1100的概略結(jié)構(gòu)。圖24中示出從光源到空間光調(diào)制器的光路。此外，圖25中示出從空間光調(diào)制器到投影透鏡的光路。首先，在圖24中，從光源110發(fā)射的照明光被聚光透鏡471聚光，從作成了由玻璃材料構(gòu)成的四角柱的形狀的棒472的入射端部入射。然后，利用棒472的外壁中的界面的全反射條件，一邊在外壁上反射，一邊從射出端部射出照明光。再有，棒472不限于四角柱的形狀，可以是用反射膜形成了內(nèi)表面的中空的棒。
在從光軸方向看時(shí)，棒472的射出端部的外形形狀與作為根據(jù)電信號(hào)調(diào)制照明光來形成圖像光的空間光調(diào)制器的圖像形成區(qū)域的外形形狀改變比率地成形。而且，后述的各色光用的DMD1151R、1151G、1151B的圖像形成區(qū)域的外形形狀為縱橫比4∶3的矩形形狀，將棒472的射出端部的外形形狀成形為縱橫比4∶1的矩形形狀。
然后，由于經(jīng)過棒472射出的照明光透過作為將棒472的射出端部的像在DMD1151R、1151G、1151B的圖像形成區(qū)域上成像的成像透鏡部1123。其結(jié)果，可在比各色光用DMD1151R、1151G、1151B的圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域、例如圖像形成區(qū)域的3分之1的部分上照射具有均勻的照度分布的照明光。在此，由于在棒472與各色光用DMD1151R、1151G、1151B之間配置了旋轉(zhuǎn)棱鏡1130作為能使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)，故照明光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)棱鏡1130的旋轉(zhuǎn)與折射率的關(guān)系光軸被偏移，一邊通過旋轉(zhuǎn)棱鏡1130。作為結(jié)果，照明光一邊在各色光用DMD1151R、1151G、1151B的圖像形成區(qū)域上掃描，一邊照射。從旋轉(zhuǎn)棱鏡1130射出的照明光入射到色分離合成分色棱鏡1140上。此外，在圖中，旋轉(zhuǎn)棱鏡1130與紙面平行，以與光軸垂直的軸為中心旋轉(zhuǎn)。
其次，說明色分離合成分色棱鏡1140將光源光分離為紅色光、綠色光和藍(lán)色光的結(jié)構(gòu)。色分離合成分色棱鏡1140中組合了形狀互不相同的3個(gè)楔形的棱鏡1140R、棱鏡1140G和棱鏡1140B而構(gòu)成。
棱鏡1140R是具有三角形的剖面形狀的柱狀的棱鏡。棱鏡1140R的與后述的棱鏡1140B相接的面上形成了反射紅色光并透過綠色光和藍(lán)色光的R光反射分色膜DR。棱鏡1140B也是具有三角形的剖面形狀的柱狀的棱鏡。棱鏡1140B的與后述的棱鏡1140G相接的面上形成了反射藍(lán)色光并透過綠色光的B光反射分色膜DB。棱鏡1140G是具有一邊作為斜邊形成的大致梯形形狀的剖面形狀的柱狀的棱鏡。使與棱鏡1140G的斜面相當(dāng)?shù)拿媾c棱鏡1140B的B光反射分色膜DB相接來配置。再有，以與棱鏡1140R之間保持極小的間隙的方式配置了棱鏡1140B。
利用上述的色分離合成分色棱鏡1140將照明光分離為紅色光、綠色光和藍(lán)色光。在色分離合成分色棱鏡1140中的各色光的射出面的附近配置了作為空間光調(diào)制器的DMD1151R、1151G、1151B。在各DMD1151R、1151G、1151B的圖像形成區(qū)域中排列了多個(gè)傾斜鏡器件。傾斜鏡器件具有能擇一地選擇第1反射位置和第2反射位置的可動(dòng)鏡部。然后，例如在可動(dòng)鏡部處于第1反射位置(ON)上時(shí)，使入射光朝向投影透鏡1160的方向反射。與此不同，在可動(dòng)鏡部處于第2反射位置(OFF)上時(shí)，通過使入射光朝向投影透鏡1160以外的方向反射而將其廢棄。
圖25示出在各DMD1151R、1151G、1151B中根據(jù)圖像信號(hào)被調(diào)制了的圖像光入射到投影透鏡1160上的光路。由各DMD1151R、1151G、1151B調(diào)制了的各色光由色分離合成分色棱鏡1140進(jìn)行色合成。然后，如上所述，利用投影透鏡1160將根據(jù)圖像信號(hào)被調(diào)制了的圖像光投射到未圖示的屏幕上。
即使在如本實(shí)施方案那樣使用了DMD作為空間光調(diào)制器的情況下，根據(jù)照明光的形狀和旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)軸與DMD的配置的關(guān)系，在圖像形成區(qū)域的例如3分之1的部分上被照射的照明光沿DMD的圖像形成區(qū)域的短邊方向掃描。這樣，照明光一邊在各DMD1151R、1151G、1151B的圖像形成區(qū)域上掃描，一邊照射。
因而，通過重復(fù)地高速地進(jìn)行對(duì)各DMD1151R、1151G、1151B的圖像形成區(qū)域的照明光的掃描，如果取某一定時(shí)間內(nèi)的積分，則可進(jìn)行在圖像形成區(qū)域中具有均勻的照度分布的照明光的照射。此外，如果著眼于圖像形成區(qū)域的一部分，則由于重復(fù)進(jìn)行照明光的照射或非照射，故引起與間歇點(diǎn)亮相同的現(xiàn)象。
(實(shí)施方案11)在以下說明的本實(shí)施方案中，對(duì)于與前面已說明的實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)附以同一標(biāo)號(hào)，省略共同的工作或作用的說明。此外，在附以同一名稱的情況下，由于即使標(biāo)號(hào)不同功能也幾乎相同，故省略基本的說明。
圖26示出與本實(shí)用新型的實(shí)施方案11有關(guān)的圖像顯示裝置1200的概略結(jié)構(gòu)。圖像顯示裝置1200與上述的實(shí)施方案1中示出的投影儀100相比，在沒有投影透鏡160這一點(diǎn)上不同。從光源110發(fā)射的照明光通過蠅眼透鏡121、122和重疊透鏡123，入射到平行化透鏡140上。平行化透鏡140將入射光變換為大致平行光而射出。作為照射光學(xué)系統(tǒng)的蠅眼透鏡121、122和重疊透鏡123起到在縱方向上為3分之1的具有縱橫比為4∶3的圖像形成區(qū)域的透射型的液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的大小的區(qū)域、即圖像形成區(qū)域的全部區(qū)域中的3分之1的部分上照射具有均勻的照度分布的照明光的照射光學(xué)系統(tǒng)的功能。
經(jīng)平行化透鏡140射出的照明光入射到旋轉(zhuǎn)棱鏡130上。旋轉(zhuǎn)棱鏡130朝向圖中的箭頭方向旋轉(zhuǎn)。按照旋轉(zhuǎn)棱鏡130的旋轉(zhuǎn)，照明光一邊根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度與折射率的關(guān)系光軸被偏移，一邊經(jīng)旋轉(zhuǎn)棱鏡130射出。射出旋轉(zhuǎn)棱鏡130的照明光，入射到液晶光閥150。
因而，通過重復(fù)地高速地進(jìn)行對(duì)液晶光閥150的圖像形成區(qū)域的照明光的掃描，如果取某一定時(shí)間內(nèi)的積分，則如上述的圖3(e)中所示，可進(jìn)行在圖像形成區(qū)域中具有均勻的照度分布的照明光的照射。此外，如果著眼于圖像形成區(qū)域的一部分，則由于重復(fù)進(jìn)行照明光的照射或非照射，故引起與間歇點(diǎn)亮相同的現(xiàn)象。
再次返回到圖26，如在上述的圖3中已說明的那樣，入射到液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上的照明光在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域內(nèi)根據(jù)電信號(hào)被調(diào)制，朝向未圖示的觀察者一側(cè)射出。由此，觀察者可直接看圖像。
此外，在本實(shí)施方案中，使用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡130，但是，不限于此，如在上述的實(shí)施方案3中已敘述的那樣，也可與由蠅眼透鏡121進(jìn)行了分割的各部分光對(duì)應(yīng)地在蠅眼透鏡121與122之間配置多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡331、332、333、334(參照?qǐng)D6)。詳細(xì)地說，如圖6中所示，將各旋轉(zhuǎn)棱鏡在同列中存在的部分光作為一個(gè)組，對(duì)于對(duì)應(yīng)的組分別配置一個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡。利用該結(jié)構(gòu)，也可使照明光在液晶光閥150的圖像形成區(qū)域上掃描。
此外，照射光學(xué)系統(tǒng)不限于蠅眼透鏡121、122和重疊透鏡123，例如，也可以是在實(shí)施方案4中示出的聚光透鏡、棒與成像透鏡的組合(參照?qǐng)D7)。再者，利用設(shè)計(jì)，可將平行化透鏡140的位置變更到光路內(nèi)的任意的位置上。另外，也可在旋轉(zhuǎn)棱鏡130與液晶光閥150之間的光路內(nèi)設(shè)置放大或縮小照明光的剖面積的透鏡系統(tǒng)或改變照明光的方向的反射鏡等。
最后，作為本實(shí)用新型的實(shí)施方案示出的透鏡陣列、重疊透鏡、棒、成像透鏡、旋轉(zhuǎn)棱鏡、液晶光閥、DMD、像反轉(zhuǎn)棱鏡等中的配置、形狀、形態(tài)、大小等不限定于在各實(shí)施方案中所使用的投影儀的光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用，在不脫離本實(shí)用新型的主旨的范圍內(nèi)，也可應(yīng)用于其它的光學(xué)系統(tǒng)。例如，在本實(shí)用新型中，在利用液晶光閥作為空間光調(diào)制器的情況下，也可與特開平8-304739等的統(tǒng)一了光的偏振那樣的光學(xué)元件組合起來，進(jìn)一步提高光的利用效率。
此外，照射光學(xué)系統(tǒng)和照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)不限定于在各實(shí)施方案中已說明的透鏡陣列、重疊透鏡、棒、成像透鏡和旋轉(zhuǎn)棱鏡，在不脫離本實(shí)用新型的主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行變更。例如，只要是照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)，也可以是使用反射面構(gòu)成表面的多面體旋轉(zhuǎn)來掃描光的多角鏡或電控制液晶分子的取向來掃描光的光學(xué)元件那樣的元件。
再者，在液晶光閥或DMD的圖像形成區(qū)域上所照射的照明光的區(qū)域、形狀和掃描方向也不限定于各實(shí)施方案中已示出的結(jié)構(gòu)，在不脫離本實(shí)用新型的主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行變更。
如以上已說明的那樣，在本實(shí)用新型的投影儀和圖像顯示裝置中，在瞬間的時(shí)間內(nèi)，利用照射光學(xué)系統(tǒng)只對(duì)空間光調(diào)制器的圖像形成區(qū)域的一部分進(jìn)行具有均勻的照度分布的照明，但在某個(gè)時(shí)間的范圍內(nèi)，由于可利用照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)使照明光在圖像形成區(qū)域上掃描，故可進(jìn)行對(duì)圖像形成區(qū)域的整體來說具有均勻的照度分布的照明光的照射。因此，在將圖像投射到屏幕上的情況下，對(duì)人眼來說可識(shí)別圖像。
此外，如果著眼于圖像形成區(qū)域的一部分，則由于照明光或是照射在其上或是不照射在其上，故引起與間歇點(diǎn)亮相同的現(xiàn)象。因此，即使空間光調(diào)制器是保持型的，也可顯示鮮明的活動(dòng)圖像。
再者，在從光源發(fā)射與現(xiàn)有的投影儀和圖像顯示裝置相同的光量的情況下，由于光量與以往相比不變，故可顯示與以往相比不變暗的圖像。
因而，可提供使活動(dòng)圖像的顯示性能得到提高的、亮度或光的利用效率良好的投影儀。
特別是，在使用了作為保持型的顯示器的一種的液晶光閥的投影儀和圖像顯示裝置中，可得到非常好的效果。
權(quán)利要求1.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有光源，發(fā)射照明光；空間光調(diào)制器，具有根據(jù)電信號(hào)對(duì)上述照明光進(jìn)行調(diào)制以形成圖像光的圖像形成區(qū)域；照射光學(xué)系統(tǒng)，變換從上述光源已發(fā)射的上述照明光的光束的形狀和大小的至少一方并照射到比上述圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域上；以及照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)，可使由上述照射光學(xué)系統(tǒng)照射的上述照明光在上述圖像形成區(qū)域中掃描。
2.如權(quán)利要求1中所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡。
3.如權(quán)利要求1中所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述照射光學(xué)系統(tǒng)具備透鏡陣列部，將上述照明光分割為多個(gè)部分光并分別對(duì)其進(jìn)行聚光；以及重疊透鏡部，使上述部分光重疊在上述圖像形成區(qū)域上或與上述圖像形成區(qū)域共軛的面上。
4.如權(quán)利要求3中所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡，將至少一個(gè)上述旋轉(zhuǎn)棱鏡配置在上述重疊透鏡部與上述空間光調(diào)制器之間。
5.如權(quán)利要求3中所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡，與由上述透鏡陣列部進(jìn)行了分割的上述部分光對(duì)應(yīng)地配置多個(gè)上述旋轉(zhuǎn)棱鏡。
6.如權(quán)利要求1中所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述照射光學(xué)系統(tǒng)具備棒部，使從入射端部入射了的上述照明光在內(nèi)壁或外壁上反射后使其從射出端部射出；以及成像透鏡部，使上述射出端部的像在上述圖像形成區(qū)域上成像。
7.如權(quán)利要求6中所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡，將至少一個(gè)上述旋轉(zhuǎn)棱鏡配置在上述棒部與上述空間光調(diào)制器之間。
8.一種投影儀，其特征在于，具有權(quán)利要求1～7的任一項(xiàng)中記載的圖像顯示裝置；以及投影裝置，投射在上述圖像顯示裝置上所顯示的圖像。
9.如權(quán)利要求8中所述的投影儀，其特征在于具有將由上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了掃描的上述照明光分離為至少2色或以上的照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求8中所述的投影儀，其特征在于具有將上述照明光分離為至少2色或以上的照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)，而且，在與由上述色分離光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了色分離的照明光中的其它的照明光相比光路長(zhǎng)的照明光的光路中配置有使入射前和射出后的像的方向相同來傳遞的中繼成像裝置。
11.如權(quán)利要求8中所述的投影儀，其特征在于具有將上述照明光分離為至少2色或以上的照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)，而且，配置了對(duì)于已被色分離的照明光的至少一種使像的掃描方向反轉(zhuǎn)用的像反轉(zhuǎn)棱鏡。
12.一種投影儀，其特征在于在具有如權(quán)利要求1、2、3、4、6或7中所述的圖像顯示裝置和投射在上述圖像顯示裝置上所顯示的圖像的投影裝置的投影儀中，具有將上述照明光分離為至少2色或以上的照明光的色分離光學(xué)系統(tǒng)，而且，對(duì)每種顏色配置了掃描已被分離的上述照明光的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求12中所述的投影儀，其特征在于上述照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)具備通過旋轉(zhuǎn)使上述照明光的折射角變化來掃描上述照明光的旋轉(zhuǎn)棱鏡，上述旋轉(zhuǎn)棱鏡的至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)方向與其它的旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)方向不同。
專利摘要本實(shí)用新型的課題是提供使活動(dòng)圖像的顯示性能得到提高的、亮度或光的利用效率良好的圖像顯示裝置和投影儀。本實(shí)用新型的圖像顯示裝置具有發(fā)射照明光的光源110；作為具有根據(jù)電信號(hào)調(diào)制照明光以形成圖像光的圖像形成區(qū)域的空間光調(diào)制器的液晶光閥150；作為變換從光源110發(fā)射的照明光的光束的形狀和大小的至少一方并照射到比圖像形成區(qū)域窄的區(qū)域上的照射光學(xué)系統(tǒng)的蠅眼透鏡121、122；重疊透鏡123；作為能使由照射光學(xué)系統(tǒng)照射的照明光在圖像形成區(qū)域上掃描的照明光掃描光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡130；以及作為投射由液晶光閥150進(jìn)行了調(diào)制的圖像光的投影裝置的投影透鏡160。
文檔編號(hào)G02B27/18GK2679709SQ0327661
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者小島英揮 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社