本发明专利技术的投射式显示装置，具有：光源（１）；根据输入信号控制出射光的行进方向的反射式光阀（９）；将来自光源的光作为照明光聚焦到反射式光阀上的照明光学系统（２、３、４、６ａ）；投射来自反射式光阀的出射光的投射透镜（１０）；配置在照明光学系统的光瞳位置上并遮挡来自光源的光的一部分的第一光阑（７）；配置在投射透镜的光瞳位置上并遮挡来自反射式光阀的出射光的一部分的第二光阑（８）。利用第一光阑和第二光阑的组合，遮挡照明光中的、被反射式光阀的表面反射的光入射到投射透镜的光瞳中的不必要光。第一光阑的遮光区域与用弦方向的线对照明光学系统的光瞳的与不必要光的范围相对应的区域进行分割所得到的外周侧的分割区域相对应，第二光阑的遮光区域设定为与中心侧的分割区域相对应的形状和配置。高效率地遮挡入射到投射透镜中的不必要光，得到高的亮度性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将形成在光阀上的光学像放大并投射到屏幕上的投射式显示 装置。
技术介绍
作为用于得到大画面影像的方法，己知有在光阀上形成与影像信号相应 的光学像，对该光学像照射光，并使用投射透镜将其放大并投射到屏幕上的 投影机等投射式显示装置。在这种投射式显示装置中，通过使用反射式光阀作为光阀，就能够兼顾 高清晰度和高像素数值孔径，能显示光利用效率高的高亮度的投射图像。'图4中示出使用了如上所述的反射式光阀的现有投射式显示装置中的光 学系统的结构图。这种结构例如已在专利文献l中公开。在图4中，从作为光源的灯l所放射的光，利用由凹面镜2、棒状棱镜3 和聚光透镜4构成的照明光学系统，经全反射棱镜6a聚焦在反射式光阀9上。 棒状棱镜3的截面是方形柱状，具有与反射式光阀9的有效显示面大致相同 的宽高比。在凹面镜2与棒状棱镜3之间配置有色盘5。由反射式光阀9反射 的光，经过色分离合成光学系统即分色棱镜6b，由投射透镜10投射到屏幕(未 图示)上。凹面镜2的反射面的横截面形状形成椭圆形，具有第一焦点和第二焦点。 并且配置成灯1的发光体的中心位于凹面镜2的第一焦点附近，棒状棱镜3 的光入射面位于第二焦点附近。凹面镜2由在玻璃制机械材料的内面形成光 学多层膜的部件构成，该光学多层膜具有使红外光透射并使可见光反射的性 质。从灯1放射的光被凹面镜2反射并聚焦，在凹面镜2的第二焦点形成灯1 的发光体像。由于灯1的发光体像具有在靠近光轴的中心附近最亮，越往周 边越急剧变暗的趋势，因此其亮度不均匀。对于该问题，在第二焦点附近配置棒状棱镜3的入射面，使入射光在棒状棱镜3的侧面进行多重反射来实现亮度的均匀化。通过这样做，就将棒状 棱镜3的出射面作为二次面光源，通过利用以后配置的聚光透镜4使其成像 在反射式光阀9上，由此来确保照明光的均匀性。色盘5组合有仅透射三原色中的1种颜色的3种滤色器来构成。利用配 置在凹面镜2的第二焦点附近的色盘5，将从灯1输出的白色光按时间分割成 红、绿、蓝的三原色。g卩，通过使色盘5旋转，以按时间分割的方式依次向 反射式光阀9上照射红、绿、蓝三原色的光。这样，就能够使用1个显示元 件(反射式光阀9)来显示全彩色的投射图像。为了去掉后面说明的不必要光，在照明光学系统的光瞳位置设置光阑U。 将光阑11配置成其开口重心相对于照明光学系统的光轴偏心。其理由是因为 在抑制必要光的遮光来将亮度的降低抑制到最小限度的同时，提高了对比度 性能。下面，参照图5A 图5C，关于反射式光阀9的结构和动作进行说明。 一般的反射式光阀9是根据影像信号控制光的行进方向，以反射角的变化的 方式来形成光学像。图5A 图5C是用于说明现有的投射式显示装置中的反 射式光阀的结构和动作的剖面图。该反射式光阔9被称作DMD (数字微镜器件)，每个像素矩阵状地形成 有反射镜元件12。分别按照用于白显示的ON信号和用于黑显示的OFF信号 来控制各反射镜元件12相对于与投射透镜10 (参照图4)的光轴相垂直的基 准平面13的倾斜角。此外，照明主光线15在透射了外罩玻璃14之后，入射 到反射镜元件12并反射，再透射外罩玻璃14后射出。在ON信号时，如图5A所示，将反射镜元件12控制成相对于基准平面 13具有+ e。的角度。将照明主光线15的入射角设定为，这时ON光主光线16 向沿着与基准平面13垂直的方向、即投射透镜10光轴的方向进行反射。从 而，照明主光线15与ON光主光线16所构成的角度成为29。在OFF信号时，如图5B所示，将反射镜元件12控制成相对于基准平面 13具有一e。的角度。这时，照明主光线15与OFF光主光线17所构成的角度 成为6e。这样，OFF光主光线17就向不入射到投射透镜10中的方向反射并 行进。此外，如图5C所示，还产生照明光被外罩玻璃14表面反射的平面(flat) 光18。与0N、 OFF信号时无关，照明主光线15与平面光18的主光线所构 成的角度成为40。平面光18在ON、 OFF的哪个信号时，其一部分都入射到 投射透镜10中。因此，特别是在黑显示的OFF信号时，具有平面光18使对 比度性能降低很多的问题。下面，参照图6的照明光学系统的入反射说明图，关于平面光18成为降 低对比度的原因的理由进行说明。在图6中，在入射到反射式光阀9中的光 线中，将与照明光光轴的倾斜最大的光线的角度设为照射角6a。 g口，照明光 从以照明主光线15为中心的照射角的范围向反射式光阀9射入。19示出 照明光学系统的光瞳，20示出投射透镜10的光瞳。21示出与投射透镜10的 光瞳20相对应的位置的平面光18的光点。被反射式光阀9向与照明主光线15之间构成角度29的方向反射的ON 光主光线16，经光瞳20入射到投射透镜10中，并在屏幕上映出。另一方面， 平面光18从反射式光阀9向与照明主光线15之间构成角度49的方向反射。在此，在照射角为6以上的情况下，平面光18的一部分作为不必要 光22而入射到投射透镜10中。平面光18的光点21与投射透镜10的光瞳20 相重叠的范围对应于不必要光22。不必要光22特别是在OFF信号时使对比 度性降低很多。 '一般在具有反射式光阀的投射式影像装置中，为了得到高的光利用效率而减小照明光学系统的照明F值，因此，照明角ea成为大于e的值。因此，为了遮断不必要光22，如图4所示，将光阑11配置在照明光学系 统的光瞳的位置上。如图6所示，将照明光学系统的光瞳19中的光阑11的 遮光区域23的配置设定为，在被反射式光阀9反射为平面光18的光点21中， 与不必要光22的区域相对应。光阑11的遮光区域23的形状与不必要光22的区域的形状相对应。不必 要光22的区域是平面光18的光点21与投射透镜10的光瞳20重叠的范围， 即2个圆相交的区域。从而，遮光区域23如图7所示，具有被与照明光学系 统的光瞳19的外周相同曲率的2个圆弧包围的双凸透镜的形状。在以下记载 中，将该形状只称作"透镜形状"。 ，光瞳19中的遮光区域23的配置结构如下。g卩，沿着光瞳19区域的外周配置遮光区域23的透镜形状的一个圆弧。透镜形状的对称轴向着包含照明主 光线15和ON光主光线16的面与光瞳19的交线方向。并且，在光瞳19的 直径两端中，在入射到反射式光阀9中之前的位置，在靠近ON光主光线16 的一侧配置上述透镜形状的对称轴。利用该遮光区域23，能够排除不必要光22入射到投射透镜10的光瞳20。 即，这是因为利用光阑11的遮光区域23来阻止以照明主光线15为中心的照 射角ea的照明光中的、成为不必要光22的范围的照明光入射到反射式光阀9。 专利文献l:日本特开2004 — 94262号公报 ' 光瞳中的亮度分布具有靠近光轴的中心附近最亮，越往周边越急剧变暗 的特性。从而，具有上述透镜形状的光阑11的遮光区域23，如图7的遮光状 态说明图所示地遮挡了光轴附近的高亮度分布的光束。因此，产生了很大的 亮度损耗。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，其目的在于提供一种投射式显示装置，它的 光阑形状最优化，既高效率地截止了入射到投射透镜中的平面光的不必要光， 又具有高的亮度性能。本专利技术的投射式显示装置具有光源；反射式光阀，根据输入信号来控 制出射光的行进方向本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种投射式显示装置，具有： 光源； 反射式光阀，根据输入信号来控制出射光的行进方向相对于入射光的关系； 照明光学系统，将来自上述光源的光作为照明光聚焦到上述反射式光阀上； 投射透镜，投射来自上述反射式光阀的出射光；以 及 第一光阑，配置在上述照明光学系统的光瞳的位置上，遮挡来自上述光源的光的一部分， 上述第一光阑具有针对上述照明光学系统的光瞳区域的一部分的遮光区域，所述遮光区域与上述照明光中的被上述反射式光阀的表面所反射的光作为不必要光而入射 到上述投射透镜的光瞳中的范围相对应， 上述投射式显示装置的特征在于， 进一步具有第二光阑，所述第二光阑配置在上述投射透镜的光瞳位置上，遮挡来自上述反射式光阀的出射光的一部分， 上述第一光阑的遮光区域与用弦方向的线对上述照明 光学系统的光瞳的与上述不必要光的范围相对应的区域进行分割所得到的２个分割区域中的、外周侧的上述分割区域相对应， 上述第二光阑的遮光区域具有与中心侧的上述分割区域相对应的形状，并且配置在与该中心侧的分割区域相对应的位置上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：加藤健太郎，伏见吉正，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。