JP2003186111A - 照明装置ならびにプロジェクタとその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプの光出力強度を変化させることなく光
変調手段への入射光量を変化させることができ、映像表
現力や使用環境への順応性の面で優れた効果を発揮し得
るプロジェクタに用いる照明装置を提供する。 【解決手段】 本発明の照明装置１は、光源２と、均一
照明手段を構成する２枚のフライアイレンズ３，４と、
均一照明手段により得られた複数の光源像（部分光束）
を略透過可能な開口部５ａを有する遮光板５とを備えて
いる。そして、外部からの情報に基づいて遮光板５を移
動または回転させることにより、遮光板５を通過する光
量が調節できる構成になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置ならびに
プロジェクタとその駆動方法に関し、特に映像表現力に
優れ、使用環境や使用者の好みに合った明るさの映像が
得られるプロジェクタとそれに用いる照明装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報機器の発達はめざましく、解
像度が高く、低消費電力でかつ薄型の表示装置の要求が
高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装
置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を
変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示
装置として期待されている。このような液晶表示装置の
一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系からな
る映像源から射出される映像を投射レンズを通してスク
リーンに拡大投射するプロジェクタ（液晶プロジェク
タ）が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶プロジェクタは光
変調手段として液晶ライトバルブを用いたものである
が、プロジェクタには、液晶ライトバルブの他、デジタ
ルミラーデバイス（Digital Mirror Device、以下、Ｄ
ＭＤと略記する）を光変調手段としたものも実用化され
ている。ところが、この種の従来のプロジェクタは以下
のような問題点を有している。

【０００４】（１）光学系を構成する様々な光学要素で
生じる光漏れや迷光のため、充分なコントラストが得ら
れない。そのため、表示できる階調範囲（ダイナミック
レンジ）が狭く、陰極線管（Cathode Ray Tube）を用い
た既存のテレビ受像機と比較すると、映像の品質や迫力
の点で劣ってしまう。

【０００５】（２）各種の映像信号処理により映像の品
質向上を図ろうとしても、ダイナミックレンジが固定さ
れているために、充分な効果を発揮することができな
い。

【０００６】このようなプロジェクタの問題点に対する
解決策、つまりダイナミックレンジを拡張する方法とし
ては、映像信号に応じて光変調手段（ライトバルブ）に
入射させる光の量を変化させることが考えられる。それ
を実現するのに最も簡便な方法は、ランプの光出力強度
を変化させることである。プロジェクタにおいて、メタ
ルハライドランプの出力光の制御を行う方法が、特開平
３−１７９８８６号公報に開示されている。

【０００７】しかしながら、プロジェクタに用いるラン
プとしては高圧水銀ランプが現在主流となっており、高
圧水銀ランプで光出力強度を制御するのは極めて困難な
状況にある。したがって、ランプの光出力強度自体を変
化させることなく、光変調手段への入射光量を映像信号
に応じて変化させ得る技術が求められている。

【０００８】さらに上記の問題点に加えて、現行のプロ
ジェクタでは光源の明るさが固定されているため、例え
ば暗めの鑑賞環境においては画面が明るくなりすぎた
り、また、投射距離や投射レンズのズーミングにより投
射スクリーンサイズを変化させた際に、それに応じて画
面の明るさが変化してしまうという問題点もあった。こ
の種の問題はプロジェクタに共通の問題ではあるが、光
変調手段にコントラストが充分でない液晶素子を使用す
る場合に特に顕著な問題となっている。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、ランプの光出力強度を変化させる
ことなく光変調手段への入射光量を変化させることがで
き、映像表現力や使用環境への順応性の面で優れた効果
を発揮することのできるプロジェクタとこれに用いる照
明装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の照明装置は、プロジェクタの光変
調手段を照明するために用いられる照明装置であって、
光源と、光源から入射する光を複数の部分光束に分割す
る過程を経て被照明領域における照明光の照度分布を略
均一化する均一照明手段と、複数の部分光束を略透過可
能な光透過部を有し、移動または回転可能に設置された
調光手段とを備え、外部からの情報に基づいて調光手段
を移動または回転させることにより調光手段を通過する
光束量を調節可能としたことを特徴とする。

【００１１】本発明者らは、光源の光出力強度を変化さ
せることなく、映像に応じて被照明領域に入射される光
の量を調節するための手段として、従来の照明装置に対
して外部からの情報に基づいて自身が移動または回転す
ることで光透過量を変化させることのできる調光手段を
付加すればよいことを見い出した。なお、上記の「外部
からの情報」には、例えば、光変調手段に供給される映
像信号に基づく情報、投射拡大率に基づく情報、使用環
境下における明るさの状況に基づく情報、使用者の好み
に基づく情報などを例示することができる。

【００１２】すなわち、本発明の照明装置によれば、複
数の部分光束を略透過可能な光透過部を有する調光手段
を備え、この調光手段が外部からの情報に基づいて移動
または回転する構成となっているため、プロジェクタに
用いたときに、例えば外部からの情報が映像信号に基づ
く情報の場合、その時の映像シーンが明るい場面であれ
ば調光手段における透過光量が多くなるように、暗い場
面であれば透過光量が少なくなるように調光手段を透過
する光束量を調節し、被照明領域（例えば、液晶ライト
バルブなどの光変調手段）に至る照明光束量を調節する
ことができる。光変調手段に入射する照明光束の調光量
に応じて、映像情報を加工して光変調手段で表示すれ
ば、光源の光出力強度が一定のままでも、プロジェクタ
のダイナミックレンジの拡張に寄与することができる。
同様に、投射拡大率、使用環境下における明るさの状
況、もしくは使用者の好み等に応じた明るさの光を得る
ことができる。

【００１３】具体的には、複数の部分光束を入射させて
偏光変換を行う偏光変換手段を更に備え、調光手段によ
りこの偏光変換手段に入射する光束量を調節可能とする
ことができる。

【００１４】調光手段の具体的な構成としては、例え
ば、複数の開口部を有する遮光板で構成することができ
る。この構成によれば、上記の作用を有する調光手段を
容易に作製することができる。

【００１５】また、この遮光板は、光反射性を有する遮
光部を備えていてもよい。この構成によれば、遮光板に
よって反射された不要な照明光束は光源に戻りリフレク
タで反射されて、再び利用可能な照明光束となって光源
から射出されるため、照明光束の利用効率を高めること
ができる。

【００１６】各開口部の形状は、例えば個々の部分光束
の外形形状に対応した形状、もしくは一方向に並ぶ複数
の部分光束の外形形状を包含する形状とすることができ
る。この時、均一照明手段の設計によって複数の部分光
束を照明光軸側から見てマトリクス状に配列させたり、
照明光軸を略中心として放射状に配列させたりすること
が可能である。

【００１７】特に複数の部分光束をマトリクス状に配列
させた場合、各開口部を複数の部分光束の列方向または
行方向に延在する形状とすることができる。また複数の
部分光束を照明光軸を略中心として放射状に配列させた
場合、各開口部を複数の部分光束の放射方向に延在する
形状とすることができる。

【００１８】調光手段の移動のさせ方としては、（１）
照明光軸と略平行な方向に移動させる、（２）照明光軸
を略中心として回転させる、（３）照明光軸と略直交す
る方向に移動させる、の３通りが考えられる。勿論、調
光手段を回転させる場合には、照明光軸以外の場所に回
転軸を設定することもできる。この場合、回転に応じて
照明光束の角度分布は非対称に変化するが、光変調手段
の表示特性が照明光の入射角依存性を有する場合には、
入射角依存性とこの非対称な変化との組み合わせを最適
化すれば、表示特性を向上できる可能性がある。これら
調光手段の移動のさせ方は開口部の形状に応じて好まし
い組み合わせがある。

【００１９】例えば開口部が個々の部分光束の外形形状
に対応した形状である場合、上記（１）、（２）、
（３）の全てが可能である。

【００２０】部分光束がマトリクス状に配置されてお
り、開口部が複数の部分光束の列方向または行方向に延
在する形状である場合も、上記（１）、（２）、（３）
の全てが可能である。特に（２）の回転の場合、一定角
度回転させたときに照明光軸から離れた周辺部を通る部
分光束（による光源像）の方が中央部を通る部分光束
（による光源像）よりも先に遮光されるように設定でき
る。液晶ライトバルブのような光変調手段では表示特性
が照明光に対して入射角依存性を有する場合が多く、照
明光軸から離れた周辺部を通る部分光束は光変調手段に
対して大きな角度を伴って入射するため、プロジェクタ
においてはコントラストを低下させる要因となる。した
がって、この構成はコントラストを向上し易いという点
で好ましい。また（３）の照明光軸と略直交する方向に
移動させる場合には、小さな移動距離でも確実に遮光で
きるように開口部の長手方向と略直交する方向に移動さ
せることが好ましい。

【００２１】次に、本発明の第２の照明装置は、光源
と、光源から入射される光の照度分布を被照明領域にお
いて略均一化する棒状または管状の導光体を有する均一
照明手段と、導光体に入射される光束の外形形状に対応
した形状であって光束を略透過可能な光透過部を有し、
光源と均一照明手段との間に照明光軸に略平行な方向も
しくは照明光軸に略垂直な方向に移動可能に設置された
調光手段とを備え、外部からの情報に基づいて調光手段
を照明光軸に略平行な方向もしくは照明光軸に略垂直な
方向に移動させる、或いは調光手段を照明光軸と略直交
する方向に設定された回転軸を中心に回転させることに
より調光手段を通過する光束量を調節可能としたことを
特徴とする。

【００２２】本発明の第１の照明装置においては、均一
照明手段によって形成される複数の部分光束を調光手段
で調光する構成としたのに対し、本発明の第２の照明装
置は、棒状または管状の導光体を有する均一照明手段、
いわゆるロッドレンズを用いた均一照明系においてロッ
ドレンズに入射される光束の外形形状に対応した形状の
光透過部を有する調光手段を照明光軸に略平行な方向に
移動させる構成とした。この構成においても、調光手段
が入射光束の外形に対応した形状の光透過部を有してい
るため、調光手段を照明光軸に略平行な方向に移動させ
ることで調光手段の透過光量を調節することができ、本
発明の第１の照明装置と同様、光源の光出力強度が一定
のままでも被照明領域において外部からの情報に応じた
明るさの光を得ることができる。

【００２３】この場合、調光手段の具体的な構成として
は、例えば、開口部を有する遮光板からなり、この遮光
板は、光反射性を有する遮光部を備えた構成とすること
ができる。この構成によれば、遮光板によって反射され
た不要な照明光束は光源に戻りリフレクタで反射され
て、再び利用可能な照明光束となって光源から射出され
るため、照明光束の利用効率を高めることができる。

【００２４】次に、本発明の第３の照明装置は、光源
と、光源から入射される光を複数の部分光束に分割する
光束分割と、複数の部分光束を入射させて偏光変換を行
う移動可能に設置された偏光変換手段と、被照明領域の
入射側に配置された偏光選択手段とを備え、外部からの
情報に基づいて偏光変換手段を移動させることにより偏
光変換手段からの射出光の偏光状態が制御可能とされた
ことを特徴とする。

【００２５】本発明者らは、上記本発明の第１、第２の
照明装置の構成のように調光手段を設けて光源からの透
過光量を調節するだけでなく、偏光変換手段を備えた照
明装置において偏光変換手段を外部からの情報によって
移動させ、偏光変換手段からの射出光の偏光状態を変化
させることによっても、偏光選択手段（例えば偏光子）
を備えた液晶ライトバルブを光変調手段とするプロジェ
クタに用いる場合には結果的に液晶セルに到達する光量
を調節することができることに思い至った。

【００２６】例えば偏光変換手段が偏光ビームスプリッ
タアレイからなり、偏光ビームスプリッタアレイからは
例えばＰ偏光の状態で光が射出されるように設定されて
いる場合、偏光ビームスプリッタアレイを偏光分離方向
に移動させることで、一部或いは全部の偏光をＳ偏光の
状態で射出させるようにすることができる。すなわち、
偏光ビームスプリッタアレイを偏光分離方向に移動させ
ることで所望の偏光方向に対して９０°回転した偏光方
向の光を得ることができる。そして、光変調手段に備え
られた偏光子がＰ偏光を透過するように透過軸方向が設
定されていたとすれば、偏光ビームスプリッタアレイが
移動してＳ偏光を射出している状態ではこの光は偏光子
を透過できず、液晶ライトバルブに到達しなくなる。こ
のようにして、本発明の第３の照明装置においても、外
部の情報に基づいて被照明領域（光変調手段）における
照明光量を調節することができる。

【００２７】本発明のプロジェクタは、照明手段と、前
記照明手段から射出される光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段
とを有するプロジェクタであって、照明手段として、上
記本発明の照明装置を備えたことを特徴とする。

【００２８】この構成によれば、光源の光出力強度が一
定のままでも被照明領域において所望の明るさの光が得
られる照明装置を備えているため、プロジェクタにおけ
る表示画像のダイナミックレンジを拡張することがで
き、映像表現力や使用環境への順応性に優れたプロジェ
クタを実現することができる。

【００２９】上記本発明のプロジェクタの駆動手段とし
ては、映像を構成する１フレームあたりの映像信号に基
づいて調光手段を制御する制御信号を決定する制御信号
決定手段と、制御信号に基づいて調光手段の移動または
回転を制御する調光制御手段と、映像信号を制御信号に
基づいて伸張する映像信号伸張手段とを備えることが望
ましい。

【００３０】この構成によれば、まず制御信号決定手段
において映像を構成する１フレームあたりの映像信号に
基づいて調光手段を制御するための制御信号が決定さ
れ、調光制御手段がこの制御信号に基づいて調光手段の
移動または回転の度合いを制御することにより映像に応
じて明るさが変化する光を光変調手段に供給する一方、
映像信号伸張手段が制御信号に基づいて映像信号を伸張
する。この動作によって、プロジェクタにおける表示画
像のダイナミックレンジを拡張することができ、映像表
現力や使用環境への順応性に優れたプロジェクタを実現
することができる。

【００３１】本発明のプロジェクタの駆動方法は、上記
本発明のプロジェクタの駆動方法であって、調光手段を
制御する制御信号を、映像を構成する１フレームあたり
の映像信号に基づいて決定し、制御信号に基づいて調光
手段の移動または回転を制御することにより光変調手段
を照明する光の光量を調節するとともに、映像信号を制
御信号に基づいて伸張し、この伸張した映像信号を光変
調手段に供給することによって映像を生成することを特
徴とする。

【００３２】この構成によれば、プロジェクタにおける
表示画像のダイナミックレンジを拡張することができ、
映像表現力が高い映像を得ることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】［プロジェクタ］以下、本発明の
一実施の形態を、図面を参照して説明する。まず最初
に、本発明の照明装置を備えたプロジェクタの一例であ
る液晶プロジェクタについて図１〜図５を用いて説明す
る。本実施の形態の液晶プロジェクタ３０は、Ｒ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に透過型液晶
ライトバルブを備えた３板式のカラー液晶プロジェクタ
である。図１はこの液晶プロジェクタ３０を示す概略構
成図であって、図中、符号１は照明装置、２は光源、
３，４は第１及び第２のフライアイレンズ、５は遮光板
（調光手段）、６は偏光ビームスプリッタアレイ（偏光
変換手段。以下、ＰＢＳアレイと略記する）、７は１／
２波長板アレイ、１３，１４はダイクロイックミラー、
１５，１６，１７は反射ミラー、２２，２３，２４は液
晶ライトバルブ（光変調手段）、２５はクロスダイクロ
イックプリズム、２６は投射レンズ（投射手段）を示し
ている。

【００３４】本実施の形態における照明装置１は、光源
光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブ２
２，２３，２４において均一化させるための均一照明手
段として、光源２側から第１のフライアイレンズ３、第
２のフライアイレンズ４、重畳レンズ８を備えている。
また、光源２から放射された不定偏光光束を偏光方向が
ほぼ揃った偏光光束に変換するための偏光変換手段とし
て、ＰＢＳアレイ６とその射出側に１／２波長板アレイ
を備えている。ＰＢＳアレイ６の詳細な構造について
は、例えば、特開平８−３０４７３９公報に開示されて
いる。なお、照明装置の構成については後で詳しく説明
する。

【００３５】以下に照明装置１の後段の構成を各構成要
素の作用とともに説明する。青色光・緑色光反射用のダ
イクロイックミラー１３は、光源２からの光束のうちの
赤色光ＬＲを透過させるとともに、青色光ＬＢと緑色光
ＬＧとを反射させるものである。ダイクロイックミラー
１３を透過した赤色光ＬＲは反射ミラー１７で反射さ
れ、平行化レンズ９を経て赤色光用液晶ライトバルブ２
２に入射する。一方、ダイクロイックミラー１３で反射
した色光のうち、緑色光ＬＧは緑色光反射用のダイクロ
イックミラー１４によって反射され、平行化レンズ９を
経て緑色光用液晶ライトバルブ２３に入射する。一方、
青色光ＬＢはダイクロイックミラー１４も透過し、集光
レンズ１８、反射ミラー１５、リレーレンズ１９、反射
ミラー１６、平行化レンズ９からなるリレー系２１を経
て青色光用液晶ライトバルブ２４に入射する。

【００３６】各液晶ライトバルブ２２，２３，２４で
は、図示しない外部からの映像情報に基づいて光変調を
行い、各色光に映像情報を含ませる。各液晶ライトバル
ブ２２，２３，２４によって変調された３つの色光は、
クロスダイクロイックプリズム２５に入射する。このプ
リズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面
に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘
電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電
体多層膜によって３つの色光が合成されてカラー画像を
表す光が形成される。合成された光は投射光学系である
投射レンズ２６によりスクリーン２７上に投射され、拡
大された画像が表示される。

【００３７】次に、本実施の形態の液晶プロジェクタ３
０の駆動方法について説明する。図２は本実施の形態の
液晶プロジェクタ３０の駆動回路の構成を示すブロック
図である。調光機能を持たない従来の液晶プロジェクタ
の場合、入力された映像信号は適当な補正処理を経て、
そのまま液晶パネルドライバに供給されるが、調光機能
を有し、かつそれを映像信号に基づいて制御する本実施
の形態の場合、基本的な構成として、以下に説明する様
なデジタル信号処理ブロックであるＤＳＰ（１）〜ＤＳ
Ｐ（３）などの回路が必要となる。

【００３８】本実施の形態では、図２に示すように、ア
ナログ信号として入力された映像信号がＡＤコンバータ
３１を経て第１のデジタル信号処理回路３２（以下、Ｄ
ＳＰ（１）と略記する、制御信号決定手段）に入力され
る。ＤＳＰ（１）３２では映像信号から明るさ制御信号
が決定される。次に、明るさ制御信号が第２のデジタル
信号処理回路３３（以下、ＤＳＰ（２）と略記する、調
光制御手段）に入力されると、ＤＳＰ（２）３３が明る
さ制御信号に基づいて調光素子ドライバ３４を制御し、
最終的には、調光素子ドライバ３４が調光素子３５（本
実施の形態の場合は遮光板５）を実際に駆動する。

【００３９】一方、ＤＳＰ（１）３２で決定された明る
さ制御信号は、映像信号とともに第３のデジタル信号処
理回路３６（以下、ＤＳＰ（３）と略記する、映像信号
伸張手段）にも入力される。ＤＳＰ（３）３６では明る
さ制御信号に基づいて映像信号を適当な階調範囲に伸張
する。そして、ＤＳＰ（３）３６で伸張処理が行われた
映像信号がＤＡコンバータ３７により再びアナログ信号
に変換された後、パネルドライバ３８に入力され、パネ
ルドライバ３８から赤色光用液晶ライトバルブ２２（図
１中のＲパネル）、緑色光用液晶ライトバルブ２３
（同、Ｇパネル）、青色光用液晶ライトバルブ２４
（同、Ｂパネル）のそれぞれに供給される。

【００４０】ここで、照明装置１の制御方法に関して
は、[１]表示映像適応型の制御、[２]投射拡大率による
制御、[３]外部からの制御、などが考えられる。以下
に、それぞれの方法について説明する。 [１]表示映像適応型の制御 まず、表示映像適応型の制御、すなわち明るい映像シー
ンでは光量が多くなり、暗いシーンでは光量が少なくな
るような表示映像に適応した明るさ制御を行う場合につ
いて考える。この場合、上述したように、映像信号に基
づいた明るさ制御信号がＤＳＰ（１）３２で決定される
が、その方法には例えば次の３通りが考えられる。

【００４１】（ａ）注目しているフレームに含まれてい
る画素データのうち、明るさが最大の階調数を明るさ制
御信号とする方法。例えば８ビットで表される階調数が
０〜２５５の映像信号を想定する。連続した映像を構成
する任意の１フレームに着目した場合、そのフレームに
含まれる画素データの階調数毎の出現数分布（ヒストグ
ラム）が図３（ａ）のようになったとする。この場合、
ヒストグラムの最も明るい側の階調数（１９０）の映像
信号を明るさ制御信号とする。この方法は、入力される
映像信号に対して最も忠実に明るさを表現できる方法で
ある。

【００４２】（ｂ）注目しているフレームに含まれてい
る画素データの階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）
において、最大の明るさを基準に、そこから一定の割合
（例えば１０％）となる階調数を明るさ制御信号とする
方法。例えば映像信号の出現数分布が図４のようであ
り、最大の明るさを示す階調数からヒストグラムの面積
で１０％の領域を排除したところの階調数が２３０であ
ったとすると、本方法では階調数２３０の映像信号を明
るさ制御信号とする。図４に示したヒストグラムのよう
に、階調数２５５の近傍に突発的なピークがあった場
合、上記（ａ）の方法を採用すると、階調数２５５の映
像信号が明るさ制御信号となる。しかしながら、この突
発的なピークの部分は画面全体における情報としてはあ
まり意味をなしていない。これに対して、階調数２３０
の映像信号を明るさ制御信号とする本方法は、画面全体
の中で情報として意味を持つ領域によって判定する方法
と言うことができる。なお、上記の割合は２〜５０％程
度の範囲で変化させてもよい。

【００４３】（ｃ）画面を複数のブロックに分割し、ブ
ロック毎に含まれている画素の階調数の平均値を求め、
それらの平均値のうちの最大のものを明るさ制御信号と
する方法。例えば図５に示すように、画面をｍ×ｎ個の
ブロックに分割し、それぞれのブロックＡ１１，…，Ａ
ｍｎ毎の明るさ（階調数）の平均値を算出し、そのうち
で最大のものを明るさ制御信号とする。なお、画面の分
割数は６〜２００程度とすることが望ましい。この方法
は、画面全体の雰囲気を損なうことなく、明るさを制御
できる方法である。上記（ａ）から（ｃ）の方法につい
て、明るさ制御信号の判定を、表示領域全体に対して行
う他に、例えば表示領域の中央部分など、特定の部分だ
けに上記方法を適用することもできる。この場合、視聴
者が注目している部分から明るさを決定するような制御
の仕方が可能となる。

【００４４】次にＤＳＰ（２）３３において、上記の方
法で決定した明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライ
バ３４を制御するが、この方法にも例えば次の３通りが
考えられる。

【００４５】（ａ）出力された明るさ制御信号に応じて
リアルタイムで制御する方法。この場合はＤＳＰ（１）
３２から出力された明るさ制御信号をそのまま調光素子
ドライバ３４に供給すればよいため、ＤＳＰ（２）３３
での信号処理は不要となる。この方法は映像の明るさに
完全に追従する点で理想的ではあるが、映像の内容によ
っては画面の明暗が短い周期で変化することもあり、鑑
賞時にストレスを感じるなどの問題が発生する恐れがあ
る。

【００４６】（ｂ）出力された明るさ制御信号にＬＰＦ
（ローパスフィルター）をかけ、その出力で制御する方
法。例えばＬＰＦによって１〜３０秒以下の明るさ制御
信号の変化分をカットし、その出力によって制御する。
この方法によれば、細かい時間の変化分はカットされる
ため、上記のような短い周期での明暗の変化を避けるこ
とができる。

【００４７】（ｃ）明るさ制御信号の切り替わりエッジ
を検出する方法。明るさ制御信号に所定の大きさ以上
（例えば６０階調以上）の変化があった場合にのみ、調
光素子３５を制御する。この方法によれば、シーンの切
り替わりなどに応じた制御を行うことができる。

【００４８】このようにして、例えば階調数１９０の映
像信号が明るさ制御信号に決定された場合、最大明るさ
（階調数２５５）の光量を１００％とすると、１９０／
２５５＝７５％の光量が得られるように調光素子３５を
駆動する。本実施の形態の場合、調光素子３５は具体的
には遮光板５であるから、透過率が７５％（遮光率が２
５％）となるように遮光板５を移動させる。同様に、階
調数２３０の映像信号が明るさ制御信号である場合、２
３０／２５５＝９０％の光量が得られるように調光素子
３５を駆動する。

【００４９】一方、ＤＳＰ（３）３６では、ＤＳＰ
（１）３２で決定された明るさ制御信号と映像信号とに
基づいて映像信号を適当な階調範囲まで伸張する。例え
ば、表示可能な最大階調範囲にまで伸張する場合、上記
の例では表示可能な最大階調数が２５５であるから、図
３（ａ）の例で明るさ制御信号が階調数１９０の場合、
階調数０〜１９０までの映像信号を図３（ｂ）に示すよ
うに階調数０〜２５５まで伸張する。このような照明光
量の制御と映像信号の伸張処理によって、映像のダイナ
ミックレンジを拡張しつつ、滑らかな階調表現を実現す
ることができる。

【００５０】[２]投射拡大率による制御 投射レンズ２６のズーミングに対応させて制御する。通
常は液晶ライトバルブ（被照明領域）における単位面積
あたりの光量が一定であるから、拡大率が高くなるほど
画面は暗くなる。したがって、これを補正するように、
拡大率を大きくした場合には光量が増えるように、拡大
率を小さくした場合には光量が減るように調光素子３５
を制御することができる。

【００５１】[３]外部からの制御 使用者が好みに応じて調光素子３５を制御できるように
する。例えば暗い鑑賞環境においては光量が少なく、明
るい鑑賞環境においては光量が多くなるように調光素子
３５を制御する。この場合、使用者がコントローラなど
を用いて、もしくは調光素子を直接操作するなどして調
節する構成としてもよいし、明るさセンサなどを設けて
自動的に制御される構成としてもよい。ただし、これら
[２]、[３]の制御を行う場合には、図２で示した以外の
回路構成が必要になる。

【００５２】[照明装置−１]次に、本発明の第１の実施
の形態の照明装置について図６〜図１１、図１４〜図１
５用いて説明する。本実施の形態では、均一照明手段を
構成するフライアイレンズとＰＢＳアレイとの間に遮光
板を装入した照明装置の例を示す。図６は本実施の形態
の照明装置の概略構成を示す水平断面図、図８は遮光板
の部分を示す（ａ）水平断面図、（ｂ）正面図である。

【００５３】本実施の形態の照明装置１は、図６に示す
ように、光源２、２つのフライアイレンズ３，４、遮光
板５、ＰＢＳアレイ６、１／２波長板アレイ７、重畳レ
ンズ８、平行化レンズ９などを備えて構成されている。
光源２は高圧水銀ランプ等のランプ１０とランプ１０の
光を反射するリフレクタ１１とから構成されている。ま
た、光源２に近い側から第１のフライアイレンズ３、第
２のフライアイレンズ４が順次設置されている。各フラ
イアイレンズ３，４は、複数個のレンズが配列されたも
のであり、光源２から射出された光の照度分布を被照明
領域である液晶ライトバルブにおいて均一化させるため
の均一照明手段として機能する。

【００５４】本実施の形態の場合、光源２から射出され
た光の光量を調節する調光手段として、図８（ａ）、
（ｂ）に示すように、複数の矩形状の開口部５ａ（光透
過部）を有する遮光板５が第２のフライアイレンズ４と
ＰＢＳアレイ６との間に移動可能な状態で設置されてい
る。そして、ＰＢＳアレイ６の射出側には１／２波長板
アレイ７が設置され、その後段には重畳レンズ８、平行
化レンズ９が順次設置されている。

【００５５】均一照明手段を構成するフライアイレンズ
３（光束分割手段）によって、光源２から射出された光
束は複数の部分光束に分割されると共に集光され、例え
ば図１４に示すように、複数の光源像１００（部分光
束）を略マトリックス状に、かつ離散的に形成する。し
たがって、光源像が形成される位置の近傍で、部分光束
の断面寸法は略最小となる。これに対して、本実施の形
態の場合、遮光板５の各開口部５ａは、図１０、図１１
に示すように、列方向（図１０、図１１におけるｙ方
向）に並ぶ複数の光源像１００を略透過できるように形
成されている。ここで、ｙ方向に細長い形状の開口部５
ａをｘ方向に並べている理由は、ＰＢＳアレイ６におけ
る偏光分離（図６に示すように、一つの不定偏光光束か
ら２つの偏光光束を生成し、ｘ方向に分離した状態でＰ
ＢＳアレイから射出する）の方向と対応させているため
である。また、開口部５ａのｘ方向の幅は、ＰＢＳアレ
イ６の入射端面における偏光分離膜５１と反射膜５２と
の配置間隔に等しいか、或いはそれ以上の幅に設定され
ることが望ましい。この様な設定とすれば、ＰＢＳアレ
イ６に入射する光を不必要に遮光することがない。もち
ろん、ｘ方向に細長い形状の開口部５ａをｙ方向に並べ
た遮光板を用いることもできる。但し、その場合には、
ｙ方向における光源像の配置間隔を考慮して、開口部の
幅を決定することが望ましい。

【００５６】ここで、遮光板５の外形はどのような形状
であってもかまわない。また、遮光板５は不透明な基板
内に物理的な開口部を有するものの他に、光学的に不透
明な基板内に透明な部分を有するものであっても良い。
さらに、遮光板５の不透明な部分の全部或いは少なくと
も一部は、光反射性を有するものであってもよい。遮光
板５によって反射された不要な照明光束は第１のフライ
アイレンズ３を経て光源２に戻りリフレクタ１１で反射
されて、再び利用可能な照明光束となって光源２から射
出されるため、照明光束の利用効率を高められるメリッ
トがある。特に、放物面リフレクタを用いた場合、照明
光軸Ｌから離れた周辺部を通って遮光板５で反射された
光束は、光源２から再び射出される時点で照明光軸に近
い側を通る光束となる。照明光軸に近い側を通る光束は
被照明領域（液晶ライトバルブ）を照明する場合の照明
角が小さいため、表示特性が照明光に対する入射角依存
性を有する場合には、この様な照明角が小さな照明光束
の割合を増大させることによって、表示画像のコントラ
ストを向上できる可能性がある。例えば、表示画像がビ
デオ映像の場合を想定すると、一般的な傾向としてビデ
オ映像は暗めの映像が多いので、表示画像のコントラス
トを重視するのであれば常に照明光量を落とした使い方
が好ましい。ここで、リアルタイム性は有さないが調光
可能な光源の併用を考えると、照明光束の再利用によっ
て照明効率が向上する分、光源のパワーを低下させるこ
とができるので、消費電力の低減や光源を含めた装置の
長寿命化が期待できる。さらに、遮光板に光反射性を持
たせれば、遮光板の帯熱を防止でき、耐熱性を向上させ
ることができるというメリットもある。

【００５７】遮光板５に設ける開口部５ａの形状は、上
述の細長い矩形形状に限定されない。例えば、図１４に
示した個々の光源像１００の形状（部分光束の外形形
状）に合わせた形状としてもよい（図１５参照）。もし
くは均一照明手段のフライアイレンズ３，４の設計によ
っては、複数の光源像１００を照明光軸Ｌを中心として
放射状に配列させることもできるので、その場合、各開
口部５ａが複数の光源像１００の放射方向に延在する形
状としてもよい。

【００５８】遮光板５の移動のさせ方としては、（１）
照明光軸Ｌと略平行な方向に移動させる、（２）照明光
軸Ｌを略中心として回転させる、（３）照明光軸Ｌと略
直交する方向に移動させる、の３通りが考えられる。こ
れら遮光板５の移動のさせ方は開口部５ａの形状に応じ
て好ましい組み合わせがある。

【００５９】図１０、図１１に示したように、光源像１
００の配列に対応して開口部５ａが複数の光源像１００
の列方向（ｙ方向、ｘ方向である行方向の場合も同様）
に延在する形状である場合、図９に矢印Ａ１で示すよう
に、上記（１）の照明光軸Ｌと略平行な方向に移動させ
る構成を採ることができる。遮光板５を光源２側に移動
させれば、開口部５ａに対して部分光束の外形寸法が相
対的に大きくなるため、光源２からＰＢＳアレイ６に向
かう光の一部は遮光され、ＰＢＳアレイ６に入射する光
束量は減少する。逆に、遮光板５をＰＢＳアレイ６側に
移動させれば、開口部５ａに対して部分光束の外形寸法
が相対的に小さくなるため、光源２からＰＢＳアレイ６
に向かう光は遮られることが無くなり、ＰＢＳアレイ６
に入射する光束量は減少しない。この場合、遮光板５の
移動に対して、光源像の遮光の仕方は対称性を有するた
め被照明領域における照度分布が変化しづらく、照明光
強度の調節に際して照度ムラを生じにくい利点がある。

【００６０】もしくは、図１１に矢印Ａ４で示すよう
に、上記（２）の照明光軸Ｌを略中心に回転させる構成
を採ることができる。遮光板５が回転することによっ
て、光源像１００（を形成する部分光束）と開口部５ａ
との重なり具合が変化するため、遮光板５の回転角を制
御することによって、ＰＢＳアレイ６に入射する光束量
を制御することができる。ところで、照明光軸Ｌから離
れた周辺部の光源像１００からの照明光束は、被照明領
域（液晶ライトバルブ）を照明する場合の照明角が大き
くなるため、表示特性が照明光に対する入射角依存性を
有する液晶ライトバルブを使用したプロジェクタにおい
ては、投射画像のコントラストを低下させる要因となる
光であるが、特に（２）の回転の場合、一定角度だけ回
転させたときに照明光軸Ｌから離れた周辺部の光源像１
００の方が照明光軸Ｌに近い中央部の光源像１００より
も先に遮光されやすいため、この構成は照明光強度の調
節を行いながら投写画像のコントラストを向上できると
いう点で好ましい。

【００６１】また、図１０に矢印Ａ２、Ａ３で示すよう
に、（３）の照明光軸と略直交する方向に移動させる構
成を採ることもできる。この場合も上記（２）の場合と
同様に、光源像１００（を形成する部分光束）と遮光板
５の開口部５ａとの重なり具合を制御することによっ
て、ＰＢＳアレイ６に入射する光束量を制御することが
できる。この場合、最適な移動方向を選択すれば、上記
の２つの移動様式に対して、遮光板５の僅かな移動量で
照明光強度を大幅に調節することができる。したがっ
て、小さな移動距離でも大きな遮光量を確保できるよう
に開口部の長手方向と略直交する方向（矢印Ａ２の方
向）に移動させることが好ましい。

【００６２】一方、光源像が放射状に配列され、開口部
５ａがそれに応じて放射状に形成されている場合、遮光
板５の移動のさせ方としては、上記（１）の照明光軸と
略平行な方向に移動、上記（２）の照明光軸を略中心に
回転、を採ることが最も望ましい。さらに、開口部５ａ
を個々の光源像の形状に合わせた形状とした場合、上記
（１）、（２）、（３）の全てが可能である。

【００６３】遮光板５を移動させるための具体的な手段
としては、例えば遮光板５にボールネジなどを連結して
おき、そのボールネジをステッピングモータ等の駆動手
段で回転させることによって遮光板５を移動させること
ができる。また、遮光板５に回転軸を設けておき、これ
をステッピングモータ等の駆動手段で回転させることに
よって遮光板５を回転させることができる。例えば、図
１１に示す構成では、照明光軸Ｌに回転軸を設定し、円
形状の遮光板の外周部をギアを介してステッピングモー
タなどで回転する機構とすれば、回転時のモーメントを
小さく抑えることができるため、高速応答性を容易に実
現できる。いずれにしろ、遮光板５を高速応答で移動ま
たは回転させることができる構成であればよい。

【００６４】本実施の形態の照明装置１においては、均
一照明手段を構成する第２のフライアイレンズ４とＰＢ
Ｓアレイ６との間に移動可能もしくは回転可能な遮光板
５が備えられ、この遮光板５が映像信号に基づいて高速
に駆動される構成となっているため、例えばプロジェク
タの映像シーンが明るい場面であればＰＢＳアレイ６へ
の入射光量が多くなるように、暗い場面であれば少なく
なるように入射光量が調節される。これにより、映像シ
ーンが暗い場面の場合には、液晶ライトバルブへの照明
光束量を減少させ、その減少量に応じて液晶ライトバル
ブの透過率を上げることによって、液晶ライトバルブを
透過する最大光量をほぼ一定に保ちながら、透過光量を
細かく制御することができるため、液晶ライトバルブで
の階調表現性を高められる。これにより、光出力強度の
制御が困難な高圧水銀ランプ等からなる光源２を用いて
いても、液晶ライトバルブにおいて映像に応じた明るさ
の照明光を得ることができるため、液晶ライトバルブの
階調表現におけるダイナミックレンジを有効に活用し、
プロジェクタにおける投写画像のダイナミックレンジの
拡張に寄与することができる。

【００６５】なお、本実施の形態では、均一照明手段と
して２枚のフライアイレンズを用いた例を示したが、そ
の他、ロッドレンズ（棒状または管状の導光体）を用い
ることもできる。ロッドレンズは、入射した光束を、そ
の入射角度に応じて複数の部分光束に分割して射出する
光束分割手段としての機能を有する。図７がその場合の
構成の一例を示しており、照明装置１Ｂは、光源２、ロ
ッドレンズ１２、集光レンズ４０、リレーレンズ４１、
遮光板５（調光手段）、ＰＢＳアレイ６、１／２波長板
アレイ７、重畳レンズ４２、平行化レンズ４３などを備
えて構成されている。均一照明手段としてロッドレンズ
１２を用いた場合も複数の光源像が形成されることか
ら、照明装置１と同様に、光源像が形成される位置の近
傍に遮光板５を配置することによって所望の調光を行う
ことができる。もちろん、遮光板５は不透明な基板内に
物理的な開口部を有するものの他に、光学的に不透明な
基板内に透明な部分を有するものであっても良い。

【００６６】上記の各実施の形態では、遮光板５をＰＢ
Ｓアレイ６の直前に配置する構成を示したが、遮光板５
を第２のフライアイレンズ４やリレーレンズ４１の直前
に配置する構成としても良い。要するに、ＰＢＳアレイ
６の入射側であれば、遮光板５の配置場所は限定されな
い。但し、光源像１００の大きさ、すなわち光源像１０
０を形成する部分光束の断面寸法が略最小となる位置に
遮光板５を配置した方が照明光の調光範囲を大きくでき
るため、ＰＢＳアレイ６の直前に配置する構成が適して
いる。また、本実施の形態では偏光変換手段としてＰＢ
Ｓアレイ６を備えた場合の例を示したが、偏光変換手段
を備えない均一照明手段を用いた照明装置に対しても、
同様の遮光板を配置することで、上記と同様の効果を得
ることができる。その場合には、形成される光源像の最
大寸法に合わせて開口部５ａの寸法を設定することが望
ましい。要するに、複数の光源像を形成するプロセスを
有する照明装置であれば、それらの光源像が形成される
位置の近傍に、外部からの情報によって制御可能な遮光
板を配置することによって、本発明と同様の効果を実現
することができる。

【００６７】[照明装置−２]次に、本発明の第２の実施
の形態の照明装置について図１２を用いて説明する。本
実施の形態の照明装置は、均一照明手段として特にロッ
ドレンズを用いた場合に有効な構成である。

【００６８】本実施の形態の照明装置４５は、図１２に
示すように、光源２とロッドレンズ１２（棒状または管
状の導光体）との間に遮光板４４が設置されている。こ
の遮光板４４は、ロッドレンズ１２に入射する光束の外
形形状に対応した形状の開口部４４ａ（光透過部）を有
しており、照明光軸Ｌに沿う方向（図１２中の矢印Ａ
１）に移動できる構成となっている。

【００６９】すなわち、第１の実施の形態の照明装置に
おいては、均一照明手段によって形成される複数の光源
像（を形成する部分光束）を遮光板で遮光する構成であ
ったのに対し、本実施の形態の照明装置４５は、複数の
部分光束を形成する以前の段階であるロッドレンズ１２
に入射する一つの光束を遮光板で遮光する構成となって
いる。遮光板４４を光源２側に移動させれば、開口部４
４ａに対して光束の外形寸法が相対的に大きくなるた
め、光源２からロッドレンズ１２に大きな角度で入射す
る光は遮光され、ロッドレンズ１２に入射する光束量は
減少する。逆に、遮光板４４をロッドレンズ１２側に移
動させれば、開口部４４ａに対して光束の外形寸法が相
対的に小さくなるため、光源２からロッドレンズ１２に
入射する光は遮られることが無くなり、ロッドレンズ１
２に入射する光束量は減少しない。この構成において
も、外部からの情報に応じて遮光板４４を照明光軸Ｌに
沿う方向に移動させることで遮光板４４での透過光量を
調節することができ、本発明の第１の照明装置と同様
に、光源２からの光出力強度が一定のままであっても、
被照明領域（液晶ライトバルブ）に入射する照明光束量
を制御することができる。

【００７０】なお、この遮光板４４は、照明光軸Ｌに沿
う方向だけでなく、照明光軸Ｌに垂直な方向に移動する
構成としてもよい。或いは、開口部４４ａの略中心を通
って照明光軸Ｌと直交する軸Ｌｙ（例えばｙ軸）を中心
に、矢印Ａ５で示すように遮光板４４を回転させる構成
としてもよい。後者の場合には、遮光板４４を回転させ
ることによって、照明光軸Ｌと直交するｘｙ平面におけ
る開口部４４ａの実質的な開口断面面積が減少するた
め、遮光板４４を通過する光束量を減少させられる。こ
の場合、照明光軸Ｌに沿って別の遮光板４４を新たに配
置し、互いの回転軸を直交する方向（例えばｘ軸とｙ
軸）に設定して回転角を同期させて駆動すれば、調光時
に照明光の照度分布の維持がしやすいという点で優れて
いる。要するに、何れの場合でも、遮光板４４での透過
光量を調節することができる。

【００７１】[照明装置−３]次に、本発明の第３の実施
の形態の照明装置について図１３を用いて説明する。第
１、第２の実施の形態の照明装置が遮光板を備えていた
のに対し、本実施の形態の照明装置は遮光板を備えてお
らず、遮光板の作用によって調光を行うものではない点
で上記実施の形態と異なっている。ただし、本実施の形
態の場合は、偏光変換手段を備えていることが必須であ
る。図１３では偏光変換手段であるＰＢＳアレイの部分
のみを図示している。

【００７２】本実施の形態の照明装置は、光源と、ロッ
ドレンズやフライアイレンズ等の光束分割手段と、光束
分割手段により得られた複数の部分光束が入射し偏光変
換されるＰＢＳアレイ６（偏光変換手段）とを備えてい
る。ＰＢＳアレイ６は照明光軸Ｌに略平行な方向もしく
は照明光軸Ｌに略垂直な方向に移動可能に設置されてお
り、外部からの情報に基づいてＰＢＳアレイ６が移動す
ることによりＰＢＳアレイ６からの射出光の偏光状態を
制御可能な構成となっている。特にＰＢＳアレイ６を照
明光軸Ｌに垂直な方向に移動させる構成の場合には、Ｐ
ＢＳアレイ６の偏光分離方向（図１３における矢印Ｂ１
の方向）に沿った方向に移動させる構成となっている。

【００７３】図１３（ａ）、（ｂ）は、例えばＰＢＳア
レイ６を偏光分離方向Ｂ１に移動させた場合の偏光状態
の変化を説明するための図であり、図中、符号７は１／
２波長板アレイ、２１は液晶ライトバルブ、５０は液晶
ライトバルブ２１の入射側偏光子（偏光選択手段）であ
る。通常の状態（調光をかけない状態）では、図１３
（ａ）に示すように、不定偏光光束の大部分がＰＢＳア
レイ６の偏光分離膜５１に入射し、ミラー５２にはほと
んど光束が入射しない設定となっている。偏光分離膜５
１に入射した不定偏光光束は、偏光方向が異なる２種類
の偏光光束に分離され、例えば、図１３（ａ）において
は偏光方向が紙面に平行な偏光（以下の説明ではこの光
をＰ偏光とする）は偏光分離膜５１をそのまま透過して
ＰＢＳアレイ６からＰ偏光として射出される。一方、偏
光方向が紙面に垂直な偏光（以下の説明ではこの光をＳ
偏光とする）は偏光分離膜５１で反射し、ミラー５２で
再度反射した後、１／２波長板アレイ７で偏光方向を９
０°回転してＰ偏光に変換されて、ＰＢＳアレイ６から
射出される。すなわち、図１３に示したＰＢＳアレイ６
の構成に依れば、不定偏光光束の大部分が最初に偏光分
離膜５１に入射することによって、ＰＢＳアレイ６から
射出される光束の大部分はＰ偏光光束となる。液晶ライ
トバルブ２１の入射側偏光子５０は紙面に平行な方向が
透過軸の方向（図１３において矢印Ｐで示す）となるよ
うに配置されているので、ＰＢＳアレイ６から射出され
たＰ偏光はこの偏光子５０を透過することができ、液晶
ライトバルブ２１の照明に寄与することができる。

【００７４】次に、調光をかける場合には、例えば、偏
光分離膜５１とミラー５２のピッチ分だけＰＢＳアレイ
６を偏光分離方向Ｂ１に移動させる。すると、図１３
（ｂ）に示すように、不定偏光状態の光束がＰＢＳアレ
イ６のミラー５２に最初に入射することになる。する
と、光は不定偏光状態のままミラー５２で反射され、図
１３（ｂ）における紙面の下側から偏光分離膜５１に入
射するが、この偏光分離膜５１はＰ偏光を透過させ、Ｓ
偏光を反射させるものであるから、偏光分離膜５１で反
射されたＳ偏光はＰＢＳアレイ６からＳ偏光として射出
される。一方、偏光分離膜５１を透過したＰ偏光は、偏
光分離膜５１の上側のミラー５２で再度反射された後、
１／２波長板アレイ７で偏光方向を９０°回転してＳ偏
光に変換され、ＰＢＳアレイ６からＳ偏光として射出さ
れる。すなわち、不定偏光光束の大部分が最初にミラー
５２に入射することによって、ＰＢＳアレイ６から射出
される光束の大部分はＳ偏光光束となる。ところが、液
晶ライトバルブ２１の入射側偏光子５０は紙面に平行な
方向が透過軸方向となるように配置されているので、Ｐ
ＢＳアレイ６から射出されたＳ偏光は入射側偏光子５０
を透過することができず、液晶ライトバルブ２１の照明
には寄与しない。なお、ここで言う調光とは、液晶ライ
トバルブに入射する特定の偏光光束の光束量をＰＢＳア
レイ６の移動によって制御することを意味している。

【００７５】以上、偏光分離膜５１とミラー５２のピッ
チ分だけＰＢＳアレイ６を移動させた場合の偏光状態の
変化について説明した。この場合は理論上は１００％透
過と０％透過の場合となるが、ＰＢＳアレイ６の移動量
を適宜調節することにより液晶ライトバルブ２１の入射
側偏光子５０における光透過量を０〜１００％の間で任
意に設定することができる。このようにして、第３の実
施の形態の照明装置においては、調光操作、すなわちＰ
ＢＳアレイ６の移動を行うことによって照明装置から射
出される照明光束の偏光状態を変化させられるため、入
射側偏光子５０を介して、結果的に液晶ライトバルブに
到達する光量を外部からの情報に基づいて調節すること
ができる。

【００７６】また、一般的に、ＰＢＳアレイ６は部分光
束によって形成される光源像が、略最小の大きさになる
位置に配置されるため、ＰＢＳアレイ６を照明光軸Ｌと
略平行な方向に移動させる構成の場合には、ＰＢＳアレ
イ６の移動によって、偏光分離膜５１に対応する入射端
面５１ａと光源像（部分光束の断面寸法）との相対的な
大きさの関係が変化する。したがって、調光をかけない
状態では入射光束（不定偏光光束）の大部分が直接偏光
分離膜５１に入射するのに対して、調光をかけた状態で
は入射光束の一部が直接ミラー５２に入射することとな
り、上述したメカニズムによって、照明装置から射出さ
れる照明光束の偏光状態を変化させ、結果的に液晶ライ
トバルブに到達する光量を外部からの情報に基づいて調
節することができる。

【００７７】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば遮光板の開口部の形状や数、配置等に関しては上記
実施の形態に限ることなく、適宜変更が可能である。ま
た、映像情報に応じてリアルタイム的に調光を行う様態
以外にも、視聴者の好みや明るさなどの視聴環境に応じ
て非リアルタイム的に調光を行う様態に対しても、本発
明の構成を適用することができる。さらに、上記実施の
形態では光変調手段として液晶ライトバルブを用いた液
晶プロジェクタの例を挙げたが、その他の電気光学素子
（例えばＤＭＤ）を光変調手段として用いたプロジェク
タに対しても本発明を適用することが可能である。

【００７８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
照明装置によれば、光源の光出力強度が一定のままでも
被照明領域において映像に応じた明るさの光が得られ、
プロジェクタにおける投写画像のダイナミックレンジの
拡張に寄与することができる。そして、この照明装置の
使用により、映像表現力や使用環境への順応性の面で優
れた効果を持つプロジェクタを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の液晶プロジェクタ
の概略構成を示す図である。

【図２】 同、液晶プロジェクタの駆動回路の構成を示
すブロック図である。

【図３】 同、液晶プロジェクタにおいて、（ａ）映像
信号から明るさ制御信号を決定する第１の方法を説明す
るための図、（ｂ）映像信号の伸張処理の方法を説明す
るための図である。

【図４】 同、第２の方法を説明するための図である。

【図５】 同、第３の方法を説明するための図である。

【図６】 本発明の第１の実施形態の照明装置の概略構
成を示す水平断面図である。

【図７】 ロッドレンズを用いた場合の照明装置の概略
構成を示す水平断面図である。

【図８】 同、照明装置の遮光板の構成を示す図であっ
て、（ａ）水平断面図、（ｂ）正面図である。

【図９】 同、遮光板の移動方向の一例を示す図であ
る。

【図１０】 同、遮光板の移動方向の他の例を示す図で
ある。

【図１１】 同、遮光板の移動方向のさらに他の例を示
す図である。

【図１２】 本発明の第２の実施形態の照明装置の概略
構成を示す水平断面図である。

【図１３】 本発明の第２の実施形態の照明装置におけ
るＰＢＳアレイの作用を説明するための図である。

【図１４】 均一照明手段によって形成される光源像の
様子を示す図である。

【図１５】 他の遮光板の一例を示す図である。

【符号の説明】

１，１Ｂ，４５ 照明装置 ２ 光源 ３ 第１のフライアイレンズ（均一照明手段） ４ 第２のフライアイレンズ（均一照明手段） ５，４４ 遮光板（調光手段） ５ａ，４４ａ 開口部（光透過部） ６ ＰＢＳアレイ（偏光変換手段） １２ ロッドレンズ（均一照明手段） ２１ リレー系 ２２，２３，２４ 液晶ライトバルブ（光変調手段） ２６ 投射レンズ（投射手段） ３０ 液晶プロジェクタ（プロジェクタ） ３２ ＤＳＰ（１）（制御信号決定手段） ３３ ＤＳＰ（２）（調光制御手段） ３５ 調光素子 ３６ ＤＳＰ（３）（映像信号伸張手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｆ２１Ｙ 101:00 1/13357 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｔ Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆターム(参考） 2H088 EA14 EA15 HA06 HA13 HA14 HA20 HA24 HA28 MA04 2H091 FA05 FA10 FA14 FA23 FA26 FA34 FA41 FD22 LA18 MA07 3K042 AA00 AA01 AC06 BE09 CB01 CB02 CB06 CB12 5C058 BA07 BA08 BA23 BA29 EA01 EA02 EA11 EA51

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロジェクタの光変調手段を照明するた
   めに用いられる照明装置であって、 光源と、該光源から入射する光を複数の部分光束に分割
   する過程を経て被照明領域における照明光の照度分布を
   略均一化する均一照明手段と、前記複数の部分光束を略
   透過可能な光透過部を有し、移動または回転可能に設置
   された調光手段とを備え、外部からの情報に基づいて前
   記調光手段を移動または回転させることにより前記調光
   手段を通過する光束量を調節可能としたことを特徴とす
   る照明装置。
2. 【請求項２】 前記複数の部分光束を入射させて偏光変
   換を行う偏光変換手段を更に備え、前記調光手段により
   前記偏光変換手段に入射する光束量を調節可能としたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 【請求項３】 前記調光手段が、複数の開口部を有する
   遮光板からなることを特徴とする請求項１または２に記
   載の照明装置。
4. 【請求項４】 前記遮光板は、光反射性を有する遮光部
   を備えていることを特徴とする請求項３に記載の照明装
   置。
5. 【請求項５】 前記開口部の各々が、個々の部分光束の
   外形形状に対応した形状とされたことを特徴とする請求
   項３または４に記載の照明装置。
6. 【請求項６】 前記開口部の各々が、一方向に並ぶ複数
   の部分光束の外形形状を略包含する形状とされたことを
   特徴とする請求項３または４に記載の照明装置。
7. 【請求項７】 前記均一照明手段により前記複数の部分
   光束がマトリクス状に配列される構成とされ、前記開口
   部の各々が前記複数の部分光束の列方向または行方向に
   延在する形状とされたことを特徴とする請求項６に記載
   の照明装置。
8. 【請求項８】 前記均一照明手段により前記複数の部分
   光束が照明光軸を略中心として放射状に配列される構成
   とされ、前記開口部の各々が前記複数の部分光束の放射
   方向に延在する形状とされたことを特徴とする請求項６
   に記載の照明装置。
9. 【請求項９】 前記調光手段が、照明光軸と略平行な方
   向に移動可能とされたことを特徴とする請求項５ないし
   ８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 【請求項１０】 前記調光手段が、照明光軸を略中心と
    して回転可能とされたことを特徴とする請求項５ないし
    ８のいずれか一項に記載の照明装置。
11. 【請求項１１】 前記調光手段が、照明光軸と略直交す
    る方向に移動可能とされたことを特徴とする請求項５な
    いし７のいずれか一項に記載の照明装置。
12. 【請求項１２】 前記調光手段が、照明光軸と略直交
    し、かつ前記開口部の長手方向と略直交する方向に移動
    可能とされたことを特徴とする請求項６または７に記載
    の照明装置。
13. 【請求項１３】 プロジェクタの光変調手段を照明する
    ために用いられる照明装置であって、 光源と、前記光源から入射する光の照度分布を被照明領
    域において略均一化する棒状または管状の導光体を有す
    る均一照明手段と、前記導光体に入射される光束の外形
    形状に対応した形状であって前記光束を略透過可能な光
    透過部を有し、前記光源と前記均一照明手段との間に照
    明光軸に略平行な方向もしくは前記照明光軸に略垂直な
    方向に移動可能に設置された調光手段とを備え、外部か
    らの情報に基づいて前記調光手段を前記照明光軸に略平
    行な方向もしくは前記照明光軸に略垂直な方向に移動さ
    せる、或いは前記調光手段を前記照明光軸と略直交する
    方向に設定された回転軸を中心に回転させることにより
    前記調光手段を通過する光束量を調節可能としたことを
    特徴とする照明装置。
14. 【請求項１４】 前記調光手段が、開口部を有する遮光
    板からなり、前記遮光板は、光反射性を有する遮光部を
    備えていることを特徴とする請求項１３に記載の照明装
    置
15. 【請求項１５】 プロジェクタの光変調手段を照明する
    ために用いられる照明装置であって、 光源と、前記光源から入射される光を複数の部分光束に
    分割する光束分割手段と、前記複数の部分光束を入射さ
    せて偏光変換を行う移動可能に設置された偏光変換手段
    と、被照明領域の入射側に配置された偏光選択手段とを
    備え、外部からの情報に基づいて前記偏光変換手段を移
    動させることにより前記偏光変換手段からの射出光の偏
    光状態が制御可能とされたことを特徴とする照明装置。
16. 【請求項１６】 前記偏光変換手段が偏光ビームスプリ
    ッタアレイからなり、該偏光ビームスプリッタアレイを
    偏光分離方向に移動させることを特徴とする請求項１５
    に記載の照明装置。
17. 【請求項１７】 照明手段と、前記照明手段から射出さ
    れる光を変調する光変調手段と、前記光変調手段により
    変調された光を投射する投射手段とを有するプロジェク
    タであって、 前記照明手段として、請求項１ないし１６のいずれか一
    項に記載の照明装置を備えたことを特徴とするプロジェ
    クタ。
18. 【請求項１８】 映像を構成する１フレームあたりの映
    像信号に基づいて前記調光手段を制御する制御信号を決
    定する制御信号決定手段と、前記制御信号に基づいて前
    記調光手段の移動または回転を制御する調光制御手段
    と、前記映像信号を前記制御信号に基づいて伸張する映
    像信号伸張手段とを備えたことを特徴とする請求項１７
    に記載のプロジェクタ。
19. 【請求項１９】 請求項１７に記載のプロジェクタの駆
    動方法であって、 映像を構成する１フレームあたりの映像信号に基づいて
    前記調光手段を制御する制御信号を決定し、前記制御信
    号に基づいて前記調光手段の移動または回転を制御する
    ことにより前記光変調手段を照明する光の光量を調節す
    るとともに、前記映像信号を前記制御信号に基づいて伸
    張し、この伸張した映像信号を前記光変調手段に供給す
    ることによって映像を生成することを特徴とするプロジ
    ェクタの駆動方法。