CN1700085A - 照明装置、显示装置和投影机 - Google Patents

Abstract

提供能够显示轮廓鲜明而模糊少的高质量的动图像的投影机。具有光源(10)、根据从光源(10)射出的光束生成带状的照明光束的模拟矩形光束生成装置(20)、以及使从模拟矩形光束生成装置(20)射出的上述照明光束在光调制装置(80)上进行扫描的光扫描装置(60)，其中，在从模拟矩形光束生成装置20射出的照明光束的光路上具有用于将该照明光束整形为所期望的形状的照明光束的照明光束整形元件(50)。

Description

照明装置、显示装置和投影机

技术领域

本发明涉及使用具有保持型显示模式的光调制元件形成图像的显示装置和投影机(投影型显示装置)以及用于这些显示装置最佳的照明装置。

背景技术

在液晶面板、液晶光阀、微反射镜阵列(DMD)等的通过控制每单位时间的透过光量或反射光量而进行光的强度调制的保持型的光调制元件中，在显示动图像时图像不鲜明，特别是会感觉到在轮廓部分出现“模糊”，因此人们正在研究改善的对策(例如，参见非专利文献1)。

例如，在作为保持型的显示元件的液晶显示元件中，为了改善动图像质量，采用如下的方法是有效的。

(1)通过液晶材料的改良或驱动电路的改进提高显示元件的响应速度。(2)通过使照明光间歇点亮来实现脉冲型的显示模式。

现在，液晶显示元件的动图像质量的改善，虽然是以液晶材料的改良或驱动电路的改进((1)的方法)为中心进行的，但仅此是很不够的，还需要积极地研究照明装置或照明方法的改善((2)的方法)。由于直视型显示装置或投影型显示装置(投影机)的光源所广泛使用的放电灯不适于间歇点亮，所以正在研究将控制照明光的某种装置配置在照明光路上而实现间歇照明的光学系统。例如，在专利文献1中，提出了事先利用积分器光学系统生成细长的带状的照明光(照明带)，使棱柱反射镜旋转而扫描该带状照明光，从而将液晶显示元件间歇照明(扫描照明)的照明光学系统。

专利文献1：特开2001-296841号公报

非专利文献1：栗田泰巿郎、ホ一ルド型デイスプレイの表示方式と動画表示における画質、「第一回LCDフオ一ラム予稿集」、液晶学会、1998年8月、P.1-6(栗田太市郎，保持型显示器的显示方式和动图像显示的图像质量“第1次LCD研讨会文集”，液晶学会，1998年，p.1-6)

在上述照明光学系统中，为了显示“模糊”少的鲜明的动图像，需要形成与照明对象相比在扫描方向上宽度窄的细长形状的照明带。具有代表性的2种积分器光学系统的照明带的形成方法大致如下。在使用2个透镜阵列的透镜阵列方式的积分器光学系统中，将构成第1透镜阵列的矩形透镜的形状设置成与要形成的照明带的形状相似。此外，在使用具有全反射面的棒状或具有反射面的管状的导光体的棒透镜方式的积分器光学系统中，将导光体的射出端面的形状设置成与要形成的照明带的形状相似。由此，能够形成具有期望的形状的照明带。

但是，在要形成带宽度窄而细长的形状的照明带时，由于从有限长的光源发射的光无法成为完全的平行光，所以在透镜阵列方式的积分器光学系统的情况下用矩形透镜不能充分聚光，在(与照明带的扫描方向对应的)照明带的短边方向上光束扩展，从而无法获得所期望的尺寸或形状的照明带。即，虽然当要获得上述的照明带时需要使图9所示的第1透镜阵列21的各矩形透镜21a形成得细长，但随着使y轴方向的宽度变窄，从矩形透镜21a射出的部分光束不仅入射到对应的第2透镜阵列22的传播透镜22a而且也入射到相邻的上下的传播透镜22b1、b2上。由于通过了上下传播透镜22b1、b2的光束相对于通过传播透镜21a的光束以不同的角度射向重叠位置，所以如图10所示，在重叠位置上，通过了原来的传播透镜22a的光束与通过了上下相邻的传播透镜22b1、b2的光束在y轴方向上相互错开，不是重叠在一处。结果，照明带85在照明对象80上成为在矩形透镜21a的宽度窄的方向上扩展的形状(参见图11)。即，在这样的光学系统中，能够狭窄化的照明带的宽度是有限的，即使想使带宽度变窄而带的轮廓部也将模糊而扩展，从而无法获得所期望的细的照明带。此外，在棒透镜方式的积分器光学系统的情况下，由于从光源向棒透镜的入射效率大幅降低、从射出端面的射出角度变得非常大而作为其后配置的聚光元件需要大口径的聚光元件，所以存在无法高效率地获得所期望的尺寸的照明带的问题。

当扫描这样的照明带时，由于在某一时间照明光将照射到不应照明的区域，所以无法减小“照明的区域”相对于“整个照明对象区域”的比例，从而将降低间歇照明的效果。因此，尽管要使用非常细长的形状的照明带进一步地进行动图像质量的改善，但却无法得到期待程度的改善效果。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供能够显示轮廓鲜明而模糊少的高质量的动图像的显示装置和投影机(投影型显示装置)以及用于这些显示装置最佳的照明装置。

为了解决上述问题，本发明的照明装置，是与具有保持型的显示模式的光调制装置的写入动作同步地在该光调制装置上选择位置地扫描并照射形成的带状照明光束的照明装置，其特征在于，具有：光源；由从上述光源射出的光束生成带状照明光束的模拟矩形光束生成装置；以及使从上述模拟矩形光束生成装置射出的上述照明光束在上述光调制装置上扫描的光扫描装置；其中，在从上述模拟矩形光束生成装置射出的照明光束的光路上，具有用于将该照明光束整形为所期望的形状的照明光束的照明光束整形元件。

在本发明的照明装置中，首先，由模拟矩形光束生成装置生成细长的带状的第1照明光束，其次，由照明光束整形元件将不需要的扩展的光束(感觉轮廓部模糊的上述第1照明光束的外周部分)遮挡，最终生成所期望的带状的第2照明光束。因此，得到具有鲜明的轮廓的细长的照明光束，例如在显示动作快的动图像时，也能够获得“模糊”少的鲜明的显示。

作为上述照明光束整形元件，例如能够使用具有狭缝状的开口部的遮光板。在这种情况下，上述遮光板的开口部的形状能够采用与在作为照明对象的上述光调制装置上进行扫描的照明光束的形状大致相似的形状。

此外，在上述结构中，上述遮光板的开口部的形状也能够采用生成使得扫描方向上的上述照明光束的宽度与光束内的辉度的乘积在与上述扫描方向正交的方向上成为大致一致的状态的照明光束的形状。该结构以在照明光束整形元件上一旦形成的上述第1照明光束在光束剖面内具有辉度分布为前提，以与扫描方向正交的方向的亮度成为均匀的方式决定遮光板的开口形状。在该结构中，由于在扫描的方向积分的光量在与扫描方向正交的方向上成为均匀，所以能够获得无辉度不均匀的显示。

另外，在这些结构中，优选地在上述遮光板的上述开口部以外的区域形成将入射光向上述光源侧反射的反射面。这样，通过使被遮挡的光返回到光源侧而循环利用，能够提高光的利用效率。

在本发明的照明装置中，能够采用将上述遮光板配置在上述光扫描装置的入射侧而由上述遮光板整形的上述照明光束利用上述光扫描装置进行扫描的结构。在该结构中，由于能够将遮光板的开口部的位置固定在上述模拟矩形光束生成装置的上述第1照明光束的生成位置上，所以结构变得简单，能够实现装置的小型化。此外，在本结构中，由于由照明光束整形元件整形的第2照明光束利用光扫描装置以后的光学系统导向照明对象，所以，即使在具有多个光调制装置的投影机应用本发明的照明装置的情况下，所需要的照明光束整形元件用1个即可。

此外，在本发明的照明装置中，能够采用将上述遮光板配置在上述光扫描装置的射出侧而由上述光扫描装置扫描的上述照明光束利用上述遮光板进行整形的结构。在该结构中，虽然由于需要用于驱动遮光板的机构(即，使上述遮光板的开口部与上述照明光束的扫描位置对应地移动的机构)，所以结构变得复杂，但由于将遮光板配置在光调制装置的附近，所以能够将照明光束可靠地整形为目标形状，从而获得“模糊”少的鲜明的显示。在该投影机中，作为上述遮光板，能够使用与上述照明光束的扫描同步地旋转的旋转式的遮光板。此外，作为上述遮光板，也可以使用开口部与光扫描装置的扫描对应地在上下方向上平行地滑动的遮光板。但是，从驱动机构比较简单、容易实现装置的小型化这一点上考虑，优选为旋转遮光板。

此外，在本发明的照明装置中，上述光扫描装置可以采用具有通过旋转使光路的位置改变而扫描光的旋转棱镜的装置。在该结构中，照明光与旋转棱镜的1个方向的旋转对应地在照明对象上沿1个方向扫描。此外，扫描的光的速度容易利用旋转棱镜的旋转速度进行控制。因此，按照本结构，能够使从模拟矩形光束生成装置或照明光束整形元件射出的照明光束无损失地照射到光调制装置上。此外，利用例如电流计反射镜那样使反射镜左右摆动而使反射光扫描的方法也能够获得均匀的照度分布。

本发明的显示装置的特征在于：具有上述的本发明的照明装置和调制从该照明装置射出的照明光束的具有保持型的显示模式的光调制装置。此外，本发明的投影机的特征在于：具有上述的本发明的照明装置；调制从该照明装置射出的照明光束的具有保持型的显示模式的光调制装置；以及投影由该光调制装置调制的光的投影装置。按照这些结构，能够显示“模糊”少的鲜明的动图像。

附图说明

图1是本发明的实施例1的投影机的概要图。

图2是用于说明照明光束整形元件的结构和作用的图，(a)表示照明光束整形元件的结构，(b)表示对于光调制装置的照明带的形状。

图3是用于说明第2照明带的形成状态的图，(a)表示对于光调制装置的第2照明带的形状，(b)表示剖面AB的光强度分布。

图4是用于说明光扫描装置的照明光的扫描的图，(a)表示旋转棱镜的旋转相位为0°的情况，(b)表示旋转棱镜的旋转相位为0°～45°的情况，(c)表示旋转棱镜的旋转相位为45°～90°的情况，(d)表示旋转棱镜的旋转相位为90°的情况。

图5是用于说明变形例的照明光束整形元件的形状和作用的图，(a)表示照明光束整形元件的结构，(b)表示对于光调制装置的照明带的形状，(c)表示照明带内的辉度分布。

图6是用于说明别的变形例的照明光束整形元件的形状和作用的图，(a)表示照明光束整形元件的结构，(b)表示对于光调制装置的照明带的形状。

图7是本发明的实施例2的投影机的概要图。

图8是用于说明照明光束整形元件的结构和作用的图。

图9是说明在现有的投影机中要形成细长照明带时的部分光束的传播状态的图。

图10是表示部分光束的重叠状态的图。

图11是表示现有的投影机的照明带的形状和辉度分布的图，(a)表示对于光调制装置的第2照明带的形状，(b)表示剖面AB的光强度分布。

标号说明

1、2-投影机，10-光源，20-模拟矩形光束生成装置，60-旋转棱镜(光扫描装置)，50-遮光板(照明光束整形元件)，51-开口部，52-遮光部，55-旋转遮光板(照明光束整形元件)，80-光调制装置，85-照明光束，90-投影透镜(投影装置)。

具体实施方式

下面，说明本发明的实施例。在以下的所有的附图中，为了便于看图而适当地使各结构要素的膜厚或尺寸的比例等不同。

实施例1.

首先，使用图1～图4说明本发明的实施例1。

图1是表示本实施例的投影机1的概要结构的图。该投影机1主要由光源10、由从光源10射出的光束生成细长的带状的照明光束(照明带)的模拟矩形光束生成装置20、对从模拟矩形光束生成装置20射出的照明带(第1照明光束)的形状进行整形的照明光束整形元件50、使整形的照明带(第2照明光束)在照明对象(后述的光调制装置80)上进行扫描的光扫描装置60、调制从光扫描装置60射出的光束的光调制装置80和投影调制的光的投影透镜(投影装置)90构成。

光源10包括发射状地射出光线的光源灯11和使从光源灯11发射的光线向一个方向(图1的z轴方向)射出的反射器12。另外，作为光源灯11，可以使用高压水银灯、金属卤化物灯、卤素灯、氙灯等，此外，作为反射器12，可以使用抛物面反射器、椭圆面反射器、球面反射器等。

模拟矩形光束生成装置20包括作为积分器光学系统的第1透镜阵列(光束分割元件)21、第2透镜阵列(聚光光学元件)22、重叠透镜(重叠元件)23等。此外，如后述，在本实施例中，由于光调制装置80使用了液晶光阀，所以在第2透镜阵列22的射出侧，根据需要可以配置具有用于将入射光中所包含的2种偏振光束(S偏振光束、P偏振光束)进行空间分离的偏振光束分离器阵列(偏振分离元件)和用于将分离的一方的偏振光束变换为另一方的偏振光束的相位差片阵列(偏振变换元件)等的偏振变换光学系统。

透镜阵列21、22分别由多个矩形的单位透镜21a、22a构成。第1透镜阵列21的单位透镜21a与第2透镜阵列22的单位透镜22a分别对应，由第1透镜阵列21的各单位透镜21a分割的部分光束分别由第2透镜阵列22的对应的单位透镜22a聚光。在该模拟矩形光束生成装置20中，为了形成与作为照明对象的光调制装置80的形状相比在x轴方向上细长(在y轴方向上宽度窄)的形状的照明带85，第1透镜阵列21由与照明带85大致相似形状的在x轴方向上细长的矩形透镜21a构成。第2透镜阵列22的作用是将由第1透镜阵列21形成的部分光束传播到重叠位置。因此，虽然对于构成第2透镜阵列22的传播透镜22a的形状没有限制，但可以使用与第1透镜阵列21相同的透镜阵列。由第1透镜阵列21分割的多个部分光束利用重叠透镜23在大致一处位置上重叠，而成为1条细长的第1照明带(第1照明光束)。

由矩形透镜21a生成的部分光束，理想的情况是利用对应的传播透镜22a传播到重叠位置上，而形成与矩形透镜21a相似的轮廓形状的照明带。但是，如用图9～图11说明的那样，在矩形透镜21a为细长的形状时，在矩形透镜21a的宽度窄的方向(在图1中为y轴方向)上不能将部分光束充分地聚光，而经过与原来的传播透镜不同的传播透镜(即，在y轴方向上相邻的别的传播透镜)传播到重叠位置。为此，在光扫描装置60上不能实现部分光束的完全的重叠，如图11所示，成为在y轴方向扩展的照明带。在照明带的(光扫描装置60的扫描方向的)宽度扩展到所需要的以上时，则作为间歇照明的效果将降低。因此，在本实施例中，为了根据在y轴方向扩展的第1照明带(参见图11)生成具有所期望的y轴方向的宽度的第2照明带(第2照明光束)，将照明光束整形元件50配置在部分光束的重叠位置或其附近。为了利用光扫描装置60进行精度更高的照明带的扫描，优选地构成为部分光束在光扫描装置60处重叠。因此，在重视照明带的扫描精度时，也可以将照明光束整形元件50配置在比部分光束重叠的位置稍微靠近光源10的位置上。

如图2(a)所示，照明光束整形元件50是具有狭缝状的开口部51的一种遮光板，成为将入射到开口部51以外的区域(遮光部52)的光遮挡。开口部51可以是物理的开口，也可以是具有光学透光性的开口。此外，遮光部52可以是吸收不需要的光的光吸收面，也可以是将不需要的光向光源10侧反射的反射面。在采用反射面时，由于使不需要的光返回光源10而能够作为照明光再次利用，所以能够提高光的利用效率。

开口部51的形状采用与图2(b)所示的最终的照明带85的形状相等或大致相似的形状，利用在照明光束整形元件50上重叠的光束通过开口部51，遮挡在矩形透镜21a的宽度窄的方向上扩展的不需要的光束(感觉为轮廓部的模糊的第1照明带的外周部分)，从而成为具有所期望的形状的第2照明带。虽然开口部51的形状基本上设想为矩形形状，但只要考虑在从照明光束整形元件50到照明对象80的传播过程中产生的光学象差，不一定限定为矩形形状。在此意义上，将照明光束整形元件50的开口部51设定为与所期望的照明带大致相似的形状(在与完全的相似形状对比的情况下)。

由照明光束整形元件50进行了形状整形的第2照明带在由配置在照明光束整形元件50附近的光扫描装置60使其光路连续地在y轴方向上移位之后，由中继透镜70和平行化透镜76传播到作为照明对象的光调制装置80上。该传播过程可以是等倍系统，也可以是像的大小变化的变倍系统。另外，配置在照明光束整形元件50的前面的平行化透镜24是具有提高向照明光束整形元件50和配置在其后的光学元件(例如光扫描装置60)的照明光的入射效率的功能的透镜，虽然优选地配置在该位置上，但不是必须的。此外，入射侧透镜75是具有提高向中继透镜70的照明光的入射效率的功能的透镜，虽然优选地配置在该位置上，但不是必须的。

光扫描装置60由以旋转轴61为中心能够旋转的旋转棱镜构成。该旋转棱镜60由例如玻璃或透明树脂等具有比周围的空气大的折射率的透光性材料构成，与旋转轴61正交的剖面(在图1中为yz平面)的形状至少形成为正四棱柱形状。此外，旋转棱镜60配置成其旋转轴61与图中的x轴平行并且与光轴L相交。因此，旋转棱镜60能够使在光调制装置80上成像的照明带85在其纵方向(图中的y轴方向)上进行扫描。此外，在旋转棱镜60上具有旋转装置(图中未示出)，旋转装置以旋转棱镜60的旋转轴61为中心沿图中的箭头方向进行旋转控制。作为旋转装置可以使用公知的技术，例如，可以使用直接将可以旋转控制的电磁电机与旋转棱镜60连接的各种各样的机构、结构。另外，旋转棱镜60的位置可以在例如中继透镜70与平行化透镜76之间。但是，为了实现准确的照明带的扫描，优选地配置在照明光束整形元件50或作为照明对象的光调制装置80的附近。

光调制装置80由作为保持型的光调制元件的一种的液晶光阀构成。在本实施例中，虽然作为液晶光阀80使用了作为像素开关用元件使用薄膜晶体管(Thin Fi1m Transistor)的TN(Twisted Nematic)模式的有源矩阵方式的透过型的液晶单元，但本发明不限定于此。

下面，说明本实施例的投影机1的作用。

在图1中，从光源10射出的光由第1透镜阵列21的各矩形透镜21a分割为多个部分光束，入射到对应的第2透镜阵列22的各传播透镜22a上。并且，通过各传播透镜22a和重叠透镜23而重叠成为细长的第1照明带。但是，实际上由于从有限长的光源10发射的光不是完全的平行光，所以即使想使透镜21a、22a的y轴方向的宽度变窄而形成细长的形状的照明带，但使用矩形透镜21a不能充分进行y轴方向的聚光，因而第1照明带相对于所期望的形状的照明带，将成为在图11所示的y轴方向上宽度扩展的轮廓部模糊的形状。

该第1照明带通过平行化透镜24入射到配置在部分光束的重叠位置或其附近的照明光束整形元件50上。于是，由该照明光束整形元件50遮挡该大致重叠的光束的外周部分(即，形成感觉模糊的在y轴方向上宽度扩展的轮廓部的不需要的光束)，而整形为具有图3所示的鲜明的轮廓的所期望的第2照明带。并且，整形的第2照明带通过入射侧透镜75入射到作为光扫描装置的旋转棱镜60上。

如图4(a)所示，在旋转棱镜60的旋转相位成为照明光入射的面与光轴L垂直的相位时，从图中左侧入射到旋转棱镜60上的照明光不发生折射直线前进向图中右侧射出。另外，虽然其中为了简单地进行说明而将照明光表示为与光轴L平行的光线，但即使是相对于光轴L非平行的光而只要与光轴L的夹角小，就可以表现为与平行的光线大致相同。此外，在以下的说明中，同样地将照明光作为光线表示来进行说明。

图4(b)表示旋转棱镜60从图4(a)所示的旋转相位沿图中的箭头方向在0°～45°的范围内旋转过程中的1个状态。这时，从图中左侧入射到旋转棱镜60上的照明光在旋转棱镜的透光性材料与空气的界面上折射，在图中下侧大致平行地使光路移位而向图中右侧射出。图4(c)表示旋转棱镜60从图4(a)所示的旋转相位沿图中的箭头方向在45°～90°的范围内旋转过程中的1个状态。这时，在与图4(b)相反的方向大致平行地使光路移位而照明光向图中右侧射出。图4(d)表示旋转棱镜60从图4(a)所示的旋转相位沿图中的箭头方向旋转90°的状态。这时，与4(a)的情况一样，从图中左侧入射到旋转棱镜60上的照明光不发生折射而直线前进向图中右侧射出。

如上所述，照明光伴随旋转棱镜60的旋转，使其光路相对于光轴L在大致平行的状态下在y轴方向上连续地移位而射出。另外，从图4的照明光的光轴L移位的移位量(向y轴方向的位移量)依赖于形成棱镜的透光性材料的折射率、尺寸以及棱镜的旋转角等。

从旋转棱镜60射出的照明光透过中继透镜70、平行化透镜76在作为照明对象的光调制装置80上作为轮廓鲜明的细长的照明带85成像(参见图3)。照明带85利用旋转棱镜60的旋转从图中的上向下进行扫描(移动)。此外，当照明带85到达光调制装置80的下端时，再次从光调制装置80的上端向下端进行扫描。照射到光调制装置80上的照明光根据输入投影机1的图像信号而被调制并由投影透镜90投影到屏幕(图中未示出)上。

如上所述，在本实施例中，首先由模拟矩形光束生成装置20生成细长的带状的第1照明带(第1照明光束)，其次由照明光束整形元件50将在照明带的宽度窄的方向上扩展的不需要的光束(感觉为轮廓部模糊的上述第1照明带的外周部分)遮挡而最终生成所期望的带状的第2照明带(第2照明光束)。因此，能够得到具有鲜明的轮廓的细长的照明带，即使在例如显示动作快的动图像时也能够获得“模糊”少的鲜明的显示。

此外，在本实施例中，由于采用将照明光束整形元件50配置在光扫描装置60的入射侧，由光扫描装置60扫描由模拟矩形光束生成装置20整形的第2照明带的结构，所以构结简单，能够实现装置的小型化。即，当将照明光束整形元件50配置在光扫描装置60的射出侧时，虽然需要使照明光束整形元件50的开口部51的位置与由光扫描装置60扫描的照明带对应地移动的机构，但如果采用本实施例的结构，则不需要这样的驱动机构。此外，在该结构中，由于利用照明光束整形元件50整形的第2照明带由光扫描装置60以后的光学系统向作为照明对象的光调制装置导引，所以即使投影机是具有多个光调制装置的结构，所需要的照明光束整形元件50只用1个即可。

此外，在本实施例中，由于作为光扫描装置60采用了旋转棱镜，所以能够由使模拟矩形光束生成装置20和照明光束整形元件50生成的照明带无损失地照射到光调制装置80上。例如，利用如电流计反射镜那样使反射镜左右摆动而扫描反射光的方法能够获得均匀的照度分布。

另外，在本实施例中，虽然将照明光束整形元件50的开口部51的形状采用与最终在照明对象上扫描的照明带的形状大致相似的形状，但本发明不限定于此。例如，如果将变换照明带的形状的光学系统配置在照明光束整形元件50的入射侧或射出侧，也可以将照明光束整形元件50的开口形状采用与最终所需要的照明带的形状不相似的形状。但是，按照本实施例的结构，由于不需要特别的光学系统，所以结构简单。

变形例.

下面，使用图5和图6说明本发明的实施例1的变形例。

如前所述，当使用细长的形状的矩形透镜构成透镜阵列方式的积分器(在棒透镜方式时，将射出端面的形状采用细长的形状)时，构成积分器的矩形透镜的列方向和行方向的排列数大不相同，有可能难以得到辉度分布均匀的照明带。在这种情况下，假设形成细长的形状的照明带，但如果照明带的辉度分布不均匀，则间歇照明的效果也随画面上的位置而不同，因而动图像质量的改善效果仍然降低。为了提高动图像质量，照明带内的辉度分布均匀且呈矩形形状的照明带是最佳的。但是，由于照明带在照明对象上沿1个方向扫描，所以当辉度分布不均匀时，优选地以该扫描方向的照明带的宽度与辉度的乘积在与扫描方向正交的方向上是均匀的方式对照明带的形状进行整形。在本变形例中，以照明带在光束剖面内具有辉度分布为前提，以整形后的照明带的辉度在与扫描方向正交的方向上成为均匀的方式规定照明光束整形元件50的开口形状。

使用图5说明一例。在图5(c)所示的照明带中，在带的中央部辉度最小，随着向两端部发展辉度增大。符号L1表示带端部的辉度最大的部分，符号L2表示带中央部的辉度最小的部分。当在照明带内存在这样的辉度分布时，为了使在扫描照明时按时间平均的辉度在与扫描方向正交的方向上均匀，如图5(a)所示，优选地将照明光束整形元件50的开口部51采用中央部的宽度相对宽而端部的宽度相对狭窄的桶型的开口形状。在这种情况下，在照明对象上扫描的第2照明带85具有图5(b)所示的桶型的外形形状。

图6(a)表示具有与图5(c)相反的辉度分布(即，在带的中央部辉度最大而随着向两端侧发展辉度减小的辉度分布)时的照明光束整形元件50的开口形状。当在照明带内存在这样的辉度分布时，根据同样的观点，如图6(a)所示，优选地将照明光束整形元件50的开口部51采用中央部的宽度相对窄而端部的宽度相对宽的绕线轴型的开口形状。在这种情况下，在照明对象上扫描的第2照明带85具有图6(b)所示的绕线轴型的外形形状。

即使在具有除此以外的辉度分布的情况下，也能够根据同样的想法决定照明光束整形元件50的开口形状。在这些结构中，由于照明带85的宽度不会随照明带上的x轴方向的位置大幅度变化而成为实现有效的间歇照明的条件，所以优选地最大带宽度与最小带宽度之差为不超过平均带宽度的程度。

如上所述，如果采用由照明光束整形元件50形成不一定是矩形形状的照明带的结构，则积分器的设计变得容易，而且也提高积分器的光利用效率(传播效率和重叠效率)。

实施例2.

下面，使用图7、图8说明本发明的实施例2。另外，在本实施例中，对于与上述实施例1相同的部件或部位标以相同的符号，并省略详细的说明。

图7是表示本实施例的投影机的概要结构的图。该投影机2主要由光源10、根据从光源10射出的光束生成细长的带状的照明光束(照明带)的模拟矩形光束生成装置20、使从模拟矩形光束生成装置20射出的照明带(第1照明光束)在照明对象上(光调制装置80)上进行扫描的光扫描装置60、对从光扫描装置60射出的照明带的形状进行整形的照明光束整形元件55、调制整形的照明带(第2照明光束)的光调制装置80和投影调制的光的投影透镜(投影装置)90构成。

本实施例的投影机2的基本结构与上述实施例1相同，不同的地方仅是照明光束整形元件的结构和配置。因此，下面，仅说明照明光束整形元件55。

如图8所示，照明光束整形元件55是具有以旋转轴57为中心有规则地配置的多个狭缝状的开口部51的旋转式的遮光板，形成将入射到开口部51以外的区域(遮光部52)的光遮挡。该旋转遮光板55利用电机56能够与光扫描装置60的照明带的扫描同步地进行旋转。利用光扫描装置60在照明对象80上进行扫描的剖面形状主要在y轴方向上扩展的第1照明带(第1照明光束)通过该照明光束整形元件55的开口部51整形剖面形状，形成具有所期望的剖面形状的第2照明带(第2照明光束)而传播到作为照明对象的光调制装置80上。在该照明光束整形元件55中，由于开口部51以旋转轴57为中心旋转，所以虽然由其所整形的第2照明带85的形状越靠近旋转轴57侧在y轴方向上越窄，但如果预先由模拟矩形光束生成装置20等生成具有与该变窄的宽度成反比地光强度变大的辉度分布的光束，则能够获得按时间平均而均匀的照度。当然，由于照明带的剖面形状极端地偏离矩形形状难以实现有效的间歇照明，所以优选地y轴方向的最大光束剖面的带宽度与最小光束剖面的带宽度之差为不超过平均光束剖面的带宽度的程度。

如上所述，在本实施例中，采用将作为照明光束整形元件的旋转遮光板55配置在光扫描装置60的射出侧，由光扫描装置60扫描的第1照明带利用该旋转遮光板55整形的结构。在该结构中，由于需要用于驱动照明光束整形元件55的机构(即，用于使旋转遮光板55的开口部51与第1照明带的扫描位置对应地移动的电机和其他驱动机构)，所以结构变得复杂。但是，由于将遮光板55配置在光调制装置80的附近，所以能够根据第1照明带可靠地整形具有所期望的形状的第2照明带，与实施例1相比，能够获得“模糊”更少的鲜明的显示。

另外，在本实施例中，虽然将照明光束整形元件55采用旋转式的遮光板，但代替它也可以使用遮光板的开口部与光扫描装置的扫描对应在上下方向上平行地滑动的遮光板。这时，虽然驱动机构变得更复杂，但由于能够容易地得到矩形的第2照明带，所以是对于动图像的质量改善有效的结构。

此外，在本实施例中，虽然将照明光束整形元件55配置在光调制装置80的入射侧，但照明光束整形元件55的位置在光调制装置80的入射侧或射出侧都可。但是当考虑降低对光调制装置80的热负荷时，优选地配置在光调制装置80的入射侧。

以上，虽然参照附图说明了本发明的最佳的实施例，但当然本发明不限定于这些实施例。上述实施例中所示的各结构部件的各种形状及组合等只是一例，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以根据设计要求等进行各种变更。例如，对于使用棒透镜的积分器光学系统也可以应用本发明。能够采用将照明光束整形元件配置在使从棒透镜射出的多个部分光束重叠的位置或其附近从而使被整形为所期望的形状的照明带传播到照明对象上并进行扫描的结构。

此外，虽然在上述实施例中表示了将本发明应用于投影型的显示装置的例子，但本发明不限于这样的投影型的显示装置，也可以应用于直视型的显示装置。此外，也可以将从光源10到光调制装置80的入射侧的结构与光调制装置80以后的结构分离，而作为用于照明上述光调制装置80的照明装置利用。

Claims (11)

1.一种照明装置，是与具有保持型的显示模式的光调制装置的写入动作同步地在该光调制装置上选择位置地扫描并照射形成的带状照明光束的照明装置，其特征在于，具有：光源；由从上述光源射出的光束生成带状照明光束的模拟矩形光束生成装置；以及使从上述模拟矩形光束生成装置射出的上述照明光束在上述光调制装置上扫描的光扫描装置；其中，在从上述模拟矩形光束生成装置射出的照明光束的光路上，具有用于将该照明光束整形为所期望的形状的照明光束的照明光束整形元件。

2.按权利要求1所述的照明装置，其特征在于：上述照明光束整形元件由具有狭缝状的开口部的遮光板构成。

3.按权利要求2所述的照明装置，其特征在于：上述遮光板的开口部的形状是与在上述光调制装置上扫描的照明光束的形状大致相似的形状。

4.按权利要求2所述的照明装置，其特征在于：上述遮光板的开口部的形状是生成使得扫描方向上的上述照明光束的宽度与光束内的辉度的乘积在与上述扫描方向正交的方向上成为大致一致的状态的照明光束的形状。

5.按权利要求2～4的任意一项所述的照明装置，其特征在于：在上述遮光板的上述开口部以外的区域形成有将入射光向上述光源侧反射的反射面。

6.按权利要求2～5的任意一项所述的照明装置，其特征在于：上述遮光板配置在上述光扫描装置的入射侧，由上述遮光板整形的上述照明光束利用上述光扫描装置进行扫描。

7.按权利要求2～5的任意一项所述的照明装置，其特征在于：上述遮光板配置在上述光扫描装置的射出侧，利用上述光扫描装置扫描的上述照明光束由上述遮光板进行整形。

8.按权利要求7所述的照明装置，其特征在于：上述遮光板由与上述照明光束的扫描同步地旋转的旋转式的遮光板构成。

9.按权利要求1～8的任意一项所述的照明装置，其特征在于：上述光扫描装置具有通过旋转使光路的位置变化而进行光的扫描的旋转棱镜。

10.一种显示装置，其特征在于，具有：权利要求1～9的任意一项所述的照明装置；以及调制从该照明装置射出的照明光束的具有保持型的显示模式的光调制装置。

11.一种投影机，其特征在于，具有：权利要求1～9的任意一项所述的照明装置；调制从该照明装置射出的照明光束的具有保持型的显示模式的光调制装置；以及投影由该光调制装置调制的光的投影装置。

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