專利名稱：投影透鏡裝置和投影儀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投射經(jīng)由顯示設(shè)備所調(diào)制的光的投影儀裝置的投影透鏡裝置和投影儀裝置。
背景技術(shù)：
以往公知的投影儀裝置，經(jīng)照明光學(xué)系統(tǒng)將從光源照射的光導(dǎo)向液晶屏等顯示設(shè)備，經(jīng)投影透鏡裝置將經(jīng)由該顯示設(shè)備調(diào)制后的光投射到屏幕上(例如參考專利文獻(xiàn)1)。這里，關(guān)于該投影儀裝置的投影透鏡裝置，為實(shí)現(xiàn)對(duì)比度提高，考慮設(shè)置位于透鏡群之間、具有圓形開口的光圈裝置的結(jié)構(gòu)。
另一方面，使用液晶屏等顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，為確保該顯示設(shè)備與投影透鏡裝置之間的遠(yuǎn)心性，通過整個(gè)投影透鏡裝置調(diào)整用于保持各透鏡的透鏡架的孔徑，抑制遠(yuǎn)心性的降低并且提高對(duì)比度。
專利文獻(xiàn)1特開平8-43729號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，像以往那樣，用整個(gè)投影透鏡裝置調(diào)整保持各透鏡的透鏡架的孔徑具有設(shè)定繁雜，制造成本降低困難的問題。
本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，目的是提供一種容易提高畫質(zhì)的投影透鏡裝置和投影儀裝置。
權(quán)利要求1所述的投影透鏡裝置是一種投射由顯示設(shè)備調(diào)制并射出的光的投影儀裝置的投影透鏡裝置，具有光圈裝置，投影透鏡裝置相對(duì)于從上述顯示設(shè)備射出的光成遠(yuǎn)心地布置，光圈裝置在從上述顯示設(shè)備射出的光的主光線與光軸的交叉位置上配置開口部。
這樣，該結(jié)構(gòu)通過設(shè)置光圈裝置，增大F值(光圈數(shù))，即減小視場角，遮住受透鏡像差影響大的透過透鏡周圍的光，由透鏡像差影響小的透鏡中心側(cè)的光形成投影像，從而可提高投影像的對(duì)比度。投影透鏡裝置相對(duì)于從顯示設(shè)備射出的光形成遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)，所以從顯示設(shè)備的各位置射出的投射光的主光線會(huì)聚為一點(diǎn)，與光軸交叉。因此，光圈裝置通過根據(jù)這些主光線與光軸交叉的位置來設(shè)置開口部，可相對(duì)于光軸對(duì)稱地遮住來自顯示設(shè)備的各位置的光，從而抑制遠(yuǎn)心性的降低。這樣，容易兼顧確保遠(yuǎn)心性和提高對(duì)比度。
權(quán)利要求2所述的投影透鏡裝置是根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影透鏡裝置，光圈裝置的開口部形狀根據(jù)相對(duì)于顯示設(shè)備的入射方向和入射角度的對(duì)比度特性，對(duì)應(yīng)設(shè)置在對(duì)比度高的位置上。
這樣，該結(jié)構(gòu)與把開口部作成圓形的結(jié)構(gòu)相比，抑制投射的圖像的照度降低，并且容易提高對(duì)比度。
權(quán)利要求3所述的投影透鏡裝置是根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投影透鏡裝置，光圈裝置的開口部面積被設(shè)置成可調(diào)整狀態(tài)。
這樣，該結(jié)構(gòu)容易調(diào)整投影像的對(duì)比度和明亮度。
權(quán)利要求4所述的投影儀裝置具有光源；調(diào)制從該光源照射的光的顯示設(shè)備；經(jīng)上述顯示設(shè)備投射上述光源的光的權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的投影透鏡裝置。
這樣，該結(jié)構(gòu)中，由于包括權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的投影透鏡裝置，所以容易兼顧確保遠(yuǎn)心性和提高對(duì)比度。
權(quán)利要求5所述的投影儀裝置具有光源；調(diào)制從該光源照射的光的顯示設(shè)備；投射通過上述顯示設(shè)備的上述光源的光、同時(shí)具有光圈裝置的投影透鏡裝置；檢測輸入到上述顯示設(shè)備的圖像信號(hào)、判斷該圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平的圖像信號(hào)強(qiáng)度檢測單元；通過該圖像信號(hào)強(qiáng)度檢測單元判斷為上述圖像信號(hào)比規(guī)定的強(qiáng)度電平低時(shí)，驅(qū)動(dòng)該光圈裝置以減小上述光圈裝置的開口部的面積的光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制單元；通過該圖像信號(hào)強(qiáng)度檢測單元判斷為上述圖像信號(hào)比規(guī)定的強(qiáng)度電平低時(shí)，提高上述圖像信號(hào)的電平的圖像信號(hào)控制單元。
這樣，該結(jié)構(gòu)在輸入到顯示設(shè)備的圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平低時(shí)，減小光圈裝置的開口部的開口量，同時(shí)通過提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，既可維持投影像的照度，又可提高對(duì)比度。
權(quán)利要求6所述的投影儀裝置具有光源；調(diào)制從該光源照射的光的顯示設(shè)備；把通過上述顯示設(shè)備的上述光源的光投射在屏幕上、同時(shí)具有光圈裝置的投影透鏡裝置；檢測存在于這些投影透鏡裝置與屏幕之間的物體的物體檢測傳感器；通過該物體檢測傳感器檢測出投影透鏡裝置與屏幕之間有物體存在時(shí)，驅(qū)動(dòng)上述光圈裝置以減小上述光圈裝置的開口部的面積的光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制單元。
這樣，該結(jié)構(gòu)在投影透鏡裝置與屏幕之間有物體存在時(shí)，通過減小光圈裝置的開口部，可抑制光對(duì)物體的影響。
權(quán)利要求7所述的投影儀裝置具有光源；調(diào)制從該光源照射的光的顯示設(shè)備；把通過上述顯示設(shè)備的上述光源的光投射在屏幕上、同時(shí)具有光圈裝置的投影透鏡裝置；檢測周圍的照度的周圍照度檢測單元；檢測上述屏幕上的投影像的照度的投影像照度檢測單元；比較上述周圍照度檢測單元檢測出的照度和上述投影像照度檢測單元檢測出的照度的照度比較單元；根據(jù)該照度比較單元的比較結(jié)果，控制上述光圈裝置的開口部面積和輸入到上述顯示設(shè)備的圖像信號(hào)的強(qiáng)度的光圈裝置圖像信號(hào)控制單元。
這樣，該結(jié)構(gòu)在屏幕上的投影像的照度相對(duì)于室內(nèi)的照度不夠明亮?xí)r，通過減小光圈裝置的開口量提高投影像的對(duì)比度的同時(shí)，通過把圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平設(shè)定得較高，可抑制投影像的照度降低。
權(quán)利要求8所述的投影儀裝置是根據(jù)權(quán)利要求5到7之一所述的投影儀裝置，投影透鏡裝置具有光圈裝置，投影透鏡裝置相對(duì)于從上述顯示設(shè)備射出的光成遠(yuǎn)心地布置，光圈裝置在從上述顯示裝置射出的光的主光線與光軸的交叉位置上配置開口部。
這樣，該結(jié)構(gòu)的投影透鏡裝置，相對(duì)于從顯示設(shè)備射出的光形成遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)，所以從顯示設(shè)備的各位置射出的投射光的主光線會(huì)聚為一點(diǎn)，與光軸交叉。因此，光圈裝置通過在這些主光線與光軸交叉的位置來設(shè)置開口部，可相對(duì)于光軸對(duì)稱地遮住來自顯示設(shè)備的各位置的光，從而抑制遠(yuǎn)心性的降低。這樣，容易兼顧確保遠(yuǎn)心性和提高對(duì)比度。
權(quán)利要求9所述的投射儀裝置是根據(jù)權(quán)利要求8所述的投射儀裝置，光圈裝置的開口部形狀根據(jù)相對(duì)于顯示設(shè)備的入射方向和入射角度的對(duì)比度特性，對(duì)應(yīng)設(shè)置在對(duì)比度高的位置上。
這樣，該結(jié)構(gòu)與把開口部作成圓形的結(jié)構(gòu)相比，抑制投射的圖像的照度降低，并且容易提高對(duì)比度。
權(quán)利要求10所述的投影儀裝置是根據(jù)權(quán)利要求4到9中任一項(xiàng)所述的投影儀裝置，顯示設(shè)備是液晶屏。
這樣，該結(jié)構(gòu)對(duì)于對(duì)比度特性相對(duì)于入射方向和入射角度偏移的液晶屏，通過確保遠(yuǎn)心性和提高對(duì)比度，容易提高畫質(zhì)。


圖1是表示本發(fā)明的投影透鏡裝置和投影儀裝置的一個(gè)實(shí)施例的局部截面圖。
圖2是表示該投影透鏡裝置的光圈裝置的第一實(shí)施例的說明圖。
圖3是表示本發(fā)明的投影儀裝置的第三實(shí)施例的說明圖。
圖4是表示本發(fā)明的投影儀裝置的第四實(shí)施例的說明圖。
圖5是表示本發(fā)明的投影儀裝置的第五實(shí)施例的說明圖。
圖6是測定該投影儀裝置具有的液晶屏的視場角特性的測定系統(tǒng)。
圖7是測定該液晶屏的視場角特性的測定系統(tǒng)。
圖8是測定該液晶屏的視場角特性的測定系統(tǒng)。
圖9是表示入射到該液晶屏的光角度和相對(duì)光強(qiáng)度的關(guān)系的曲線圖。
圖10是表示該液晶屏的視場角特性的測定結(jié)果的曲線圖。
圖11是表示本發(fā)明的投影儀裝置的第六實(shí)施例的光圈裝置的說明圖。
圖12是表示本發(fā)明的投影儀裝置的第七實(shí)施例的光圈裝置的說明圖。
圖13是表示本發(fā)明的投影儀裝置的第八實(shí)施例的光圈裝置的說明圖。
圖14是表示本發(fā)明的投影儀裝置的第九實(shí)施例的光圈裝置的說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參考

本發(fā)明的投影透鏡裝置和投影儀裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖1中，1是投影儀裝置，該投影儀裝置1具有未圖示的光源、調(diào)制從該光源照射的光的調(diào)制單元即作為顯示設(shè)備的3塊液晶屏(LCD)3、經(jīng)液晶屏3將光源的照射光投射到屏幕S的光學(xué)系統(tǒng)。并且，該光學(xué)系統(tǒng)具有具備將光源照射的光導(dǎo)向各液晶屏3的分色鏡等的照明光學(xué)系統(tǒng)、作為將從光源射出的光線投射到屏幕S的投射光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡裝置6。并且，該投影透鏡裝置6具有合成從多個(gè)液晶屏3射出的R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的各色光的分色棱鏡8，和放大并投射從該分色棱鏡8射出的光的投影透鏡10。
并且，該投影透鏡10具有鏡筒11，沿著光軸B從該鏡筒11的屏幕S側(cè)順序配置第一到第五透鏡L1～L5、光圈裝置14和第六到第十一透鏡L6～L11。
并且，這些透鏡L1～L11相對(duì)于從液晶屏3射出的光成遠(yuǎn)心地布置，即，透過液晶屏3的各位置，也就是透過各像素的光中，與液晶屏3的面方向垂直的光，即，作為與光軸B平行地射出的光的主光線A會(huì)聚在光軸B上的一個(gè)點(diǎn)G，也就是說，在一個(gè)點(diǎn)G和光軸B交叉。
而且，該投影透鏡10的光圈裝置14如圖1和圖2所示，具有不透過光的遮蔽部15、透過光的開口部16和操作部件18等。而且，該開口部16通過光軸B、并配置在主光線A會(huì)聚的點(diǎn)G處。該開口部16的形狀不是圓形，而是根據(jù)液晶屏3視場角特性，即相對(duì)于入射方向和入射角度的對(duì)比度特性設(shè)定，本實(shí)施例是形成等邊三角形形狀。此外，通過自動(dòng)或手動(dòng)操作操作部件18變化遮蔽部15和開口部16，例如，開口部16的大小按相似形狀變化，可調(diào)整開口量。
這樣，根據(jù)本實(shí)施例，由于在投影透鏡10設(shè)置光圈裝置14，增大投影透鏡10的F值，即通過減小視場角，鏡筒11內(nèi)的散亂光，即照明光經(jīng)鏡筒11里面反射后的光大多入射進(jìn)來，遮住從受透鏡像差影響大的透鏡周圍通過的光，由散亂光入射和透鏡像差影響小的透鏡中心側(cè)的光形成投影像，從而可提高對(duì)比度。通過用光圈裝置14限制光量，使投影像變暗。
并且，用于調(diào)整該對(duì)比度的光圈裝置14配置在主光線A和光學(xué)系統(tǒng)的光軸B交叉的位置上，因此，可不喪失遠(yuǎn)心性地配置光圈裝置14。即，投影型顯示裝置，尤其是將液晶屏3用作顯示設(shè)備的投影儀裝置1，確保顯示設(shè)備和投影透鏡10之間的光的遠(yuǎn)心性很重要，因此在形成投影透鏡10時(shí)，使從液晶屏3的各個(gè)像素射出的光形成為各射出光的主光線A和光軸B平行(遠(yuǎn)心)的狀態(tài)，但由于光圈裝置14配置在主光線A和光學(xué)系統(tǒng)的光軸B交叉的位置上，可相對(duì)于光軸B對(duì)稱地遮住來自各像素的光，例如，可相對(duì)于光軸B對(duì)稱地遮住來自各像素的光的上光線和下光線，從而抑制遠(yuǎn)心性的降低并提高投影像的對(duì)比度。
這樣，用1個(gè)光圈裝置14可增大F的值，不需要用整個(gè)透鏡裝置調(diào)整每個(gè)透鏡架的孔徑，容易兼顧F值設(shè)定，即對(duì)比度設(shè)定和確保遠(yuǎn)心性，可降低制造成本。
另外，光圈裝置14設(shè)有可調(diào)整開口部16的開口量的操作部件18，在使用狀態(tài)下，或制造過程中等的調(diào)整時(shí)等，容易調(diào)整對(duì)比度和像的明亮度的平衡，容易得到希望的畫質(zhì)。該操作部件18例如可設(shè)置為沿著鏡筒11的圓周方向旋轉(zhuǎn)操作的操作桿。
光圈裝置14的開口部16的形狀根據(jù)液晶屏3的視場角特性，即相對(duì)于入射方向和入射角度的對(duì)比度特性而設(shè)定，本實(shí)施例是形成等邊三角形形狀，因此，可抑制投影像的照度降低，并且提高對(duì)比度。
光圈裝置14具有電機(jī)等驅(qū)動(dòng)部件，通過該驅(qū)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)力也可調(diào)整開口部16的開口量。下面，說明具有這種驅(qū)動(dòng)光圈裝置14的驅(qū)動(dòng)部件的第二到第五結(jié)構(gòu)。
第二實(shí)施例雖然沒有圖示，但投影儀裝置1的操作員邊識(shí)別投射到屏幕S上的投影像邊操作未示出的作為驅(qū)動(dòng)部件的電機(jī)驅(qū)動(dòng)開關(guān)，以使該投影像達(dá)到希望的明亮度和對(duì)比度，進(jìn)行該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)畫質(zhì)提高。
第三實(shí)施例是根據(jù)圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平和屏幕S上的投影像的明亮度，自動(dòng)調(diào)整光圈裝置14的開口部16的面積和圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，實(shí)現(xiàn)畫質(zhì)提高。
并且，第三實(shí)施例中，如圖3所示，投影儀裝置1具有作為控制輸入到顯示設(shè)備即液晶屏3的圖像信號(hào)的圖像信號(hào)控制單元的圖像信號(hào)控制電路21、作為控制光圈裝置14以改變開口部16的面積的光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制單元的光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制電路22、作為檢測輸入到液晶屏3的圖像信號(hào)并判斷該圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平的圖像信號(hào)強(qiáng)度檢測單元的圖像信號(hào)強(qiáng)度檢測電路23、和作為通過感光部件即感光元件24檢測屏幕S上的投影像的明亮度的投影像照度檢測單元的投影像照度檢測電路25等。并且，根據(jù)該投影像照度檢測電路25檢測的圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，圖像信號(hào)控制電路21可以控制輸入液晶屏3的圖像信號(hào)的強(qiáng)弱，同時(shí)光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制電路22驅(qū)動(dòng)光圈裝置14所具有的電機(jī)，從而可以調(diào)整開口部16的開口量。
這里，該結(jié)構(gòu)中，關(guān)于輸入液晶屏3的圖像信號(hào)，在用于形成屏幕S的全黑部分以外的部分的投影像的圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平比一定的電平低時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)使開口部16的開口量減小，同時(shí)進(jìn)行控制提高輸入液晶屏3的圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，以使因開口部16的開口量減小而降低的投影像的照度達(dá)到減小開口量前的照度。
這里，全黑部分是指與液晶屏3中透過液晶單元的光不能透過檢偏鏡、即所謂的黑色顯示部分對(duì)應(yīng)的屏幕S上的部分。并且，在液晶屏的黑色顯示部分中，可完全遮住來自光源的光時(shí)，該全黑部分形成為依賴于屏幕S周圍的明亮度的照度，例如室內(nèi)光等。但是實(shí)際上，液晶屏3即便是在黑色顯示狀態(tài)下也不能完全遮住光，泄露光投射到屏幕S上。因此，全黑部分形成由投射光照明的稍微模糊的狀態(tài)。
例如，由圖像信號(hào)控制電路21判斷為圖像信號(hào)的大概95％以上、即由圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)的液晶單元的95％以上，是由強(qiáng)度電平的最大電平小于等于70％的圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，圖像信號(hào)控制電路21存儲(chǔ)在該時(shí)刻即將開口部16變窄之前的投影像的照度，同時(shí)光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制電路22驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以使開口部16的開口量達(dá)到全打開狀態(tài)時(shí)的70％。并且，開口部16的開口量達(dá)到全打開狀態(tài)時(shí)的70％后，圖像信號(hào)控制電路21提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，使得由投影像照度檢測電路25檢測出的投影像的照度為與減小開口部16的開口量前的照度相同的照度。
不管投影像照度如何，可將圖像信號(hào)的電平整體提高圖像信號(hào)的平均強(qiáng)度電平的10％。
在提高圖像信號(hào)電平時(shí)，超出最大電平的部分可限定在圖像信號(hào)的5％以下。整體提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平時(shí)，原來強(qiáng)度電平高的部分成為最高電平。因此，由透射過與該部分對(duì)應(yīng)的液晶單元的光形成的投影像成為沒有色調(diào)的白色的所謂光暈狀態(tài)，投影像惡化。因此，為減少光暈狀態(tài)并抑制投影像惡化，圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平超出最大電平的部分要少(如上所述，例如在投影像的5％以內(nèi))。
這樣，輸入液晶屏3的圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平低時(shí)，通過將光圈裝置14的開口部16的開口量減小，同時(shí)提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，既可把投影像照度維持在同等于減小開口量前的照度狀態(tài)下，又可提高對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)畫質(zhì)提高。
即，開口部16的開口量變狹窄時(shí)，經(jīng)液晶屏3到達(dá)屏幕S的光的光量降低，全黑部分的黑度與投影像的照度一起都增加。因此，保持該開口量而提高輸入液晶屏3的圖像信號(hào)的電平時(shí)，結(jié)果，全黑部分以外的部分的投影像的照度增高，可得到對(duì)比度高的投影像。
為提高包含對(duì)比度等的總體畫質(zhì)，圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平相對(duì)于最大電平降低多少時(shí)，將開口部16的面積減小多少，將圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平提高多少是否適的，例如是受圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平分布和作為光源的燈的明亮度等因素影響，例如由官能試驗(yàn)決定，不限于上述結(jié)構(gòu)。
接著參考圖4說明第四實(shí)施例。
該結(jié)構(gòu)是檢測出投影透鏡10與屏幕S之間的物體，根據(jù)該物體的存在，開閉控制光圈裝置14的開口部16。
并且，該結(jié)構(gòu)中，控制光圈裝置14以改變開口部16的面積的光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制電路22連接物體檢測傳感器27，光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制電路22接收來自該物體檢測傳感器27的信號(hào)。作為該物體檢測傳感器27，例如使用由紅外線的投光部件和感光部件構(gòu)成的所謂紅外線三角測距裝置。并且，若來自物體檢測傳感器27的信號(hào)例如是在投影透鏡10前方50cm以內(nèi)有物體的信號(hào)，則光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制電路22驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以減小光圈裝置14的開口部16，進(jìn)而關(guān)閉它。
這樣，投影透鏡10與屏幕S之間存在物體時(shí)，通過關(guān)閉光圈裝置14的開口部16，可抑制光對(duì)物體的影響，例如在人觀察處于投射狀態(tài)的投影透鏡10的情況下，由于光圈裝置14關(guān)閉開口部16，抑制投射光直接進(jìn)入人的眼睛，可抑制光對(duì)人的眼睛等的影響。
接著參考圖5說明第五實(shí)施例。
該結(jié)構(gòu)是對(duì)比投影儀裝置1的周圍照度，例如室內(nèi)照度和屏幕S上的投影像的照度，根據(jù)該照度差決定光圈裝置14的開口部16的開口量和輸入液晶屏3的圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，實(shí)現(xiàn)畫質(zhì)提高。
并且，該結(jié)構(gòu)具有作為測定周圍即進(jìn)行投射的室內(nèi)的照度的周圍照度檢測單元的第一感光元件31、作為測定屏幕S上的投影像的照度的投影像照度檢測單元的第二感光元件32、作為比較第一感光元件31檢測的照度和第二感光元件32檢測的照度的照度比較單元的照度比較電路33、作為根據(jù)該照度比較電路33的比較結(jié)果而控制光圈裝置14的開口部16的面積和輸入液晶屏3的圖像信號(hào)的強(qiáng)度的光圈裝置圖像信號(hào)控制單元的電機(jī)圖像信號(hào)控制電路35。并且，該電機(jī)圖像信號(hào)控制電路35兼用作作為圖像信號(hào)控制單元的圖像信號(hào)控制電路21和作為光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制單元的光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制電路22，同時(shí)，具有預(yù)先存儲(chǔ)的根據(jù)光圈裝置14的開口部16的開口量和圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平相對(duì)于作為對(duì)比結(jié)果的照度差，對(duì)應(yīng)于照度差進(jìn)行光圈裝置14和液晶屏3的控制的對(duì)應(yīng)表。
并且，根據(jù)來自2個(gè)感光元件31，32的信號(hào)，并根據(jù)在照度比較電路33將室內(nèi)照度和屏幕S上的投影像的照度進(jìn)行比較后的照度差，電機(jī)圖像信號(hào)控制電路35根據(jù)對(duì)應(yīng)表決定光圈裝置14的開口部16的開口量和圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，進(jìn)行光圈裝置14的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平的變更。這里，對(duì)應(yīng)表的內(nèi)容是如下設(shè)定的，例如，當(dāng)投影像在屏幕S上的照度相對(duì)于室內(nèi)光的照度不夠充分明亮的情況下，提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，同時(shí)在減小光圈裝置14的開口量的方向上驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
即，屏幕S上的投影像的照度相對(duì)于室內(nèi)的照度不十分明亮?xí)r，由于投影像和全黑部分的照度差變小，所以投影像的對(duì)比度降低。因此，該狀態(tài)下，可減小光圈裝置14的開口量，以實(shí)現(xiàn)投影像的對(duì)比度提高，同時(shí)通過將圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平設(shè)定得較高，使得即便光圈裝置14的開口面積減小時(shí)，投影像的照度也不降低，從而可提高畫質(zhì)。
投影像的對(duì)比度除鏡筒11的內(nèi)部的散亂光、透鏡的像差等的多個(gè)因素外，還依賴于觀察者對(duì)室內(nèi)的照度和屏幕S上的投影像的照度的視覺明暗反應(yīng)等官能因素。因此，確定光圈裝置14的開口面積和圖像信號(hào)的電平的關(guān)系的對(duì)應(yīng)表的具體內(nèi)容，是在也考慮了官能試驗(yàn)等結(jié)果的基礎(chǔ)上決定的。
上述實(shí)施例中，檢測出室內(nèi)的照度和屏幕S的投影像的照度二者，但由于與屏幕S的投影像的照度相比，室內(nèi)照度是對(duì)投影像的對(duì)比度產(chǎn)生大的影響的原因，因此可僅檢測出室內(nèi)的照度，根據(jù)該室內(nèi)光的照度，設(shè)定光圈裝置14的開口面積和圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，也可實(shí)現(xiàn)投影像的對(duì)比度提高和照度的維持。
另外，投影像的對(duì)比度隨著室內(nèi)的照度增高、該室內(nèi)照度與投影像的照度差減小而降低。因此，室內(nèi)照度比預(yù)先確定的照度高時(shí)，或室內(nèi)照度與投影像的照度的差比預(yù)先確定的值小時(shí)，通過增大光圈裝置14的開口面積、提高投影像的照度也可實(shí)現(xiàn)投影像的對(duì)比度的提高。這里，增大光圈裝置14的開口面積時(shí)，投影像的對(duì)比度有降低傾向，但通過根據(jù)液晶屏3的視場角特性來設(shè)定光圈裝置14的開口部16的形狀，可抑制對(duì)比度降低的程度。
即，這些第二和第五實(shí)施例中，投影透鏡10相對(duì)于從液晶屏3射出的光成遠(yuǎn)心地布置，通過在主光線A和光軸B的交叉位置來設(shè)置光圈裝置14的開口部16，可相對(duì)于光軸B對(duì)稱地遮住來自液晶屏3的各位置的光，抑制遠(yuǎn)心性的降低，容易兼顧確保遠(yuǎn)心性和提高對(duì)比度。此外，通過根據(jù)相對(duì)于液晶屏3的入射方向和入射角的對(duì)比度特性，將光圈裝置14的開口部16的形狀對(duì)應(yīng)設(shè)置在對(duì)比度高的位置上，與開口部形狀為圓形的結(jié)構(gòu)相比，可抑制投射的圖像的照度降低，并且容易提高對(duì)比度。
接著說明液晶屏3的視場角特性。圖6到圖9表示測定方法，圖10表示測定結(jié)果。
基本測定條件是，把測定電壓設(shè)定為HVDD＝15.5V、VVDD＝15.5V、VVC＝7.0V、Vcom＝6.6V。測定溫度為25℃，測定點(diǎn)是畫面中央的1點(diǎn)，測定儀器是下面的測定系統(tǒng)I和測定系統(tǒng)II、視頻輸入信號(hào)電壓Vsig相對(duì)于信號(hào)振幅VAC，為Vsig＝7.0±VAC[V]。
圖6表示測定系統(tǒng)I，經(jīng)亮度計(jì)41用測定裝置42測定向離開投影儀裝置1有A＝2000mm的位置上配置的屏幕S上投影的圖像。并且，屏幕S是增益為2.8的玻璃珠型。投影儀裝置1的投影透鏡10是焦點(diǎn)距離80mm、F1.9，光源是155W的色溫為7500K±500的金屬鹵化物燈，放大率為24倍，測定直徑為Φ7mm。偏光板為商品名EG-1224DU(日東制造)或商品名SKN-18242T(株式會(huì)社ポラテクノ制造)或類似商品。
圖7和圖8表示測定系統(tǒng)II，驅(qū)動(dòng)電路44驅(qū)動(dòng)液晶屏3的同時(shí)，使從可移動(dòng)的光源W照射的光透過液晶屏3，由以液晶屏3的中央部為中心、相對(duì)于光源W可移動(dòng)的受光透鏡46來受光。該受光透鏡46經(jīng)光纖47連接光檢測裝置48，此外，該光檢測裝置48連接測定裝置49。
圖8中，3a是液晶屏的主體部，3b是包圍主體部的框架，3c是柔性布線，3d是標(biāo)記。
圖9是表示入射到液晶屏3的光角度(度)和相對(duì)光強(qiáng)度的關(guān)系的曲線圖。
圖10中，CR表示對(duì)比度(比率)，該CR在測定系統(tǒng)I中，測定在輸入信號(hào)振幅(VAC)為0.5V時(shí)的屏幕S的中央部的表面亮度L(白)、和輸入信號(hào)振幅(VAC)為4.5V時(shí)的表面亮度L(黑)，按CR＝L(白)/L(黑)的公式算出。
并且，作為通過控制液晶分子的排列、將該排列變化與偏光板組合進(jìn)行識(shí)別的光閘(shutter)的液晶屏3，其特性因光的入射角度而不同，尤其是透過液晶屏3的光的對(duì)比度，不僅因入射角度而不同，其特性還因入射方向而不同。即，作為整體的傾向，入射到液晶屏的光的入射角越高，即接近正交(相對(duì)于Z軸的θ越小)，對(duì)比度越高。因此，一般地，通過減小圓形的開口部直徑，遮住入射角降低、對(duì)比度降低的光，提高對(duì)比度。但是，液晶屏3的特性也根據(jù)入射方向(相對(duì)于Y軸的φ)而不同，如作為測定結(jié)果的圖10所示，對(duì)比度比較高的部分中，對(duì)比度相等的部分的連接線大致形成三角形，在對(duì)比度比較低的部分中，對(duì)比度相等的部分的連接線形成各邊彎曲的四角形。
因此，圖2所示的第一實(shí)施例中，關(guān)注對(duì)比度比較高的部分的形狀，形成大致三角形的開口部16。這樣，將光圈裝置14的開口部16的形狀作成與視場角特性對(duì)應(yīng)的形狀，即開口部16的形狀為對(duì)應(yīng)對(duì)比度高的光線通過的位置開口的形狀，即將該開口部16作成使僅對(duì)比度高的光線通過的比例提高的形狀，從而可兼顧投射的圖像的對(duì)比度提高和照度的提高。即，僅使對(duì)比度高的光通過時(shí)，與不得已而減小光圈直徑、降低照度的圓形光圈相比，既可確保使光圈裝置14的光通過面積即開口直徑較大，又可多通過對(duì)比度高的光線，可兼顧對(duì)比度提高和照度的提高，容易提高投影儀裝置的性能。
換言之，從以往利用的圓形的中央部分沿著對(duì)比度高的部分設(shè)置突出部C，因此可抑制對(duì)比度降低，并且提高照度，兼顧對(duì)比度提高和照度提高，容易提高投影儀裝置的性能。
上述圖2所示的第一實(shí)施例中，關(guān)注對(duì)比度比較高的部分的形狀，并且，盡可能提高照度，同時(shí)為了使形狀簡單，降低制造成本，而形成突出部C在3個(gè)方向上突出的大致三角形的開口部16，但不限于該結(jié)構(gòu)，開口部16可以是其他形狀。
即，如圖11所示的第六實(shí)施例所示，關(guān)注對(duì)比度比較高的部分的形狀，并且，使對(duì)比度提高優(yōu)先于照度提高，同時(shí)，為了使形狀簡單，降低制造成本，也可形成突出部C在3個(gè)方向上突出的大致三角形的開口部51。
如圖12所示的第七實(shí)施例所示，還關(guān)注對(duì)比度比較低的部分的形狀，并且，為了盡可能提高照度，可形成突出部C在4個(gè)方向上突出的大致梯形的開口部53。
如圖13所示的第八實(shí)施例所示，還關(guān)注對(duì)比度比較低的部分的形狀，并且，為了盡可能提高對(duì)比度和照度，可形成使突出部C大致沿著對(duì)比度相等的部分的連接線在4個(gè)方向上突出的各邊向內(nèi)側(cè)彎曲的曲線狀大致梯形的開口部55。
如圖14所示的第九實(shí)施例所示，還關(guān)注對(duì)比度比較低的部分的形狀，并且，為了盡可能提高對(duì)比度和照度，實(shí)現(xiàn)投射的圖像的光量的平均化，可形成使突出部C大致沿著對(duì)比度相等的部分的連接線在4個(gè)方向上突出的各邊向內(nèi)側(cè)彎曲的曲線狀大致正方形的開口部57。
如果作為顯示設(shè)備的液晶屏3的視場角特性不同，可對(duì)應(yīng)各種特性改變光圈裝置14的開口部16的形狀。
作為顯示設(shè)備，說明了透過型的液晶屏3，但不限于該結(jié)構(gòu)，可適用于使用多個(gè)像素的種種顯示設(shè)備。
發(fā)明效果根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影透鏡裝置，通過設(shè)置光圈裝置，增大F值，即減小視場角，遮住通過受透鏡像差的影響大的透鏡周圍的光，由透鏡像差影響小的透鏡中心側(cè)的光形成投影像，從而可提高投影像的對(duì)比度。投影透鏡裝置相對(duì)于從顯示設(shè)備射出的光成遠(yuǎn)心地布置，所以從顯示設(shè)備的各位置射出的投射光的主光線會(huì)聚為一點(diǎn)，與光軸交叉。因此，光圈裝置在這些主光線與光軸交叉的位置來設(shè)置開口部，可相對(duì)于光軸對(duì)稱地遮住來自顯示設(shè)備的各位置的光，從而抑制遠(yuǎn)心性的降低。這樣，容易兼顧確保遠(yuǎn)心性和提高對(duì)比度。
根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影透鏡裝置，除權(quán)利要求1所述的效果外，光圈裝置的開口部形狀根據(jù)相對(duì)于顯示設(shè)備的入射方向和入射角度的對(duì)比度特性，對(duì)應(yīng)設(shè)置在對(duì)比度高的位置上，因此與形成圓形開口部的結(jié)構(gòu)相比，抑制投射的圖像的照度降低，并且容易提高對(duì)比度。
根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影透鏡裝置，除權(quán)利要求1或2所述的效果外，光圈裝置的開口部面積設(shè)置成可調(diào)整狀態(tài)，因此容易調(diào)整投影像的對(duì)比度和明亮度。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影儀裝置，由于具有權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的投影透鏡裝置，所以容易兼顧確保遠(yuǎn)心性和提高對(duì)比度。
根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影儀裝置，輸入到顯示設(shè)備的圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平低時(shí)，減小光圈裝置的開口部的開口量，同時(shí)通過提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平，既可維持投影像的照度又可提高對(duì)比度。
根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影儀裝置，投影透鏡裝置與屏幕之間存在物體時(shí)，通過減小光圈裝置的開口部，可抑制光對(duì)物體的影響。
根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影儀裝置，屏幕上投影像的照度相對(duì)于室內(nèi)的照度不夠明亮?xí)r，減小光圈裝置的開口量，提高投影像的對(duì)比度的同時(shí)，通過把圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平設(shè)定得較高，可抑制投影像的照度降低。
根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影儀裝置，除權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的效果外，投影透鏡裝置相對(duì)于從顯示設(shè)備射出的光成遠(yuǎn)心地布置，所以從顯示設(shè)備的各位置射出的投射光的主光線會(huì)聚為一點(diǎn)，與光軸交叉。因此，光圈裝置通過在這些主光線與光軸交叉的位置來設(shè)置開口部，可相對(duì)于光軸對(duì)稱地遮住來自顯示設(shè)備的各位置的光，從而抑制遠(yuǎn)心性的降低。這樣，容易兼顧確保遠(yuǎn)心性和提高對(duì)比度。
根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影儀裝置，除權(quán)利要求8所述的效果外，光圈裝置的開口部形狀根據(jù)相對(duì)于顯示設(shè)備的入射方向和入射角度的對(duì)比度特性，對(duì)應(yīng)設(shè)置在對(duì)比度高的位置上，因此與形成圓形開口部的結(jié)構(gòu)相比，抑制投射的圖像的照度降低，并且容易提高對(duì)比度。
根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影儀裝置，除權(quán)利要求4-9中任一項(xiàng)所述的效果外，對(duì)于對(duì)比度特性相對(duì)于入射方向和入射角度偏移的液晶屏，通過確保遠(yuǎn)心性和提高對(duì)比度，容易提高畫質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種投射由顯示設(shè)備調(diào)制并射出的光的投影儀裝置的投影透鏡裝置，其特征在于，具有光圈裝置，投影透鏡裝置相對(duì)于從上述顯示設(shè)備射出的光成遠(yuǎn)心地布置，光圈裝置在從上述顯示裝置射出的光的主光線與光軸的交叉位置上配置開口部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影透鏡裝置，其特征在于，光圈裝置的開口部形狀根據(jù)相對(duì)于顯示設(shè)備的入射方向和入射角度的對(duì)比度特性，對(duì)應(yīng)于對(duì)比度高的位置進(jìn)行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投影透鏡裝置，其特征在于，光圈裝置的開口部面積被設(shè)置成可調(diào)整狀態(tài)。
4.一種投影儀裝置，其特征在于，具有光源；調(diào)制從該光源照射的光的顯示設(shè)備；經(jīng)上述顯示設(shè)備投射上述光源的光的權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的投影透鏡裝置。
5.一種投影儀裝置，其特征在于，具有光源；調(diào)制從該光源照射的光的顯示設(shè)備；投射通過上述顯示設(shè)備的上述光源的光、同時(shí)具有光圈裝置的投影透鏡裝置；檢測輸入到上述顯示設(shè)備的圖像信號(hào)、判斷該圖像信號(hào)的強(qiáng)度電平的圖像信號(hào)強(qiáng)度檢測單元；通過該圖像信號(hào)強(qiáng)度檢測單元判斷為上述圖像信號(hào)比規(guī)定的強(qiáng)度電平低時(shí)，驅(qū)動(dòng)該光圈裝置以減小上述光圈裝置的開口部的面積的光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制單元；通過該圖像信號(hào)強(qiáng)度檢測單元判斷為上述圖像信號(hào)比規(guī)定的強(qiáng)度電平低時(shí)，提高上述圖像信號(hào)的電平的圖像信號(hào)控制單元。
6.一種投影儀裝置，其特征在于，具有光源；調(diào)制從該光源照射的光的顯示設(shè)備；把通過上述顯示設(shè)備的上述光源的光投射在屏幕上、同時(shí)具有光圈裝置的投影透鏡裝置；檢測存在于這些投影透鏡裝置與屏幕之間的物體的物體檢測傳感器；通過該物體檢測傳感器檢測出投影透鏡裝置與屏幕之間有物體存在時(shí)，驅(qū)動(dòng)上述光圈裝置以減小上述光圈裝置的開口部的面積的光圈裝置驅(qū)動(dòng)控制單元。
7.一種投影儀裝置，其特征在于，具有光源；調(diào)制從該光源照射的光的顯示設(shè)備；把通過上述顯示設(shè)備的上述光源的光投射在屏幕上、同時(shí)具有光圈裝置的投影透鏡裝置；檢測周圍的照度的周圍照度檢測單元；檢測上述屏幕上的投影像的照度的投影像照度檢測單元；比較上述周圍照度檢測單元檢測出的照度和上述投影像照度檢測單元檢測出的照度的照度比較單元；根據(jù)該照度比較單元的比較結(jié)果，控制上述光圈裝置的開口部面積和輸入到上述顯示設(shè)備的圖像信號(hào)的強(qiáng)度的光圈裝置圖像信號(hào)控制單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7中任一項(xiàng)所述的投影儀裝置，其特征在于，投影透鏡裝置具有光圈裝置，投影透鏡裝置相對(duì)于從上述顯示設(shè)備射出的光形遠(yuǎn)心地布置，光圈裝置在從上述顯示裝置射出的光的主光線與光軸的交叉位置上配置開口部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影儀裝置，其特征在于，光圈裝置的開口部形狀根據(jù)相對(duì)于顯示設(shè)備的入射方向和入射角度的對(duì)比度特性，對(duì)應(yīng)設(shè)置在對(duì)比度高的位置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求4到9中任一項(xiàng)所述的投影儀裝置，其特征在于，顯示設(shè)備是液晶屏。
全文摘要
通過兼顧遠(yuǎn)心性和對(duì)比度的提高，容易提高使用液晶屏的投影儀裝置的性能。由投影透鏡裝置6將透過液晶屏3的光線投射到屏幕。投影透鏡裝置6具有光圈裝置14。在光圈裝置14和液晶屏3之間具有遠(yuǎn)心的顯示設(shè)備側(cè)光學(xué)系統(tǒng)I。在從液晶屏3與光軸B平行地射出的主光線A與光軸B交叉的位置上配置光圈裝置14的開口部16。液晶屏3的對(duì)比度特性因入射角度和入射方向而不同。根據(jù)該對(duì)比度特性的形狀，在光圈裝置14形成大致三角形的開口部16。
文檔編號(hào)G02B13/22GK1499236SQ20031010347
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月7日
發(fā)明者阿部博紀(jì), 藤森知雄, 雄, 男, 高橋素男, 治, 鮫島研治 申請(qǐng)人:智能泰克株式會(huì)社, 三菱電機(jī)株式會(huì)社