JP4337222B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルを空間光変調素子として用いた投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像をスクリーンに拡大投影することにより大画面を実現する投射型表示装置が、屋内外用の大画面の画像表示装置として普及している。この投射型表示装置は、ＣＲＴの蛍光面からの出射光をスクリーンに投射するもの（ＣＲＴプロジェクタ装置）と、光源からの出射光を空間光変調素子で変調してスクリーンに投射するものとに大別されるが、後者では、液晶パネルを空間光変調素子として用いるもの（液晶プロジェクタ装置）が主流になっている。
【０００３】
図１３は、従来の液晶プロジェクタ装置の光学系の構成例を示す。光源５１から出射した光（非偏光）が、光源からの出射光を液晶パネルに導く光学系である照明光学系（図ではそのうちの集光レンズ５２のみを示している）を経て、ＴＮ（ツイストネマティック）液晶を用いた透過型の液晶パネル５３に入射する。液晶パネル５３では、この入射光のうちの一方の振動方向の直線偏光のみが、表面の偏光板（偏光子）を経て液晶層を通過する。この直線偏光は、映像信号のレベルに応じて液晶パネル５３に印加される駆動電圧によって変調され（振動方向が最大９０゜回転し）、液晶パネル５３の反対側の表面の偏光板（検光子）で検光される。こうして液晶パネル５３を透過した光が、液晶パネルからの出射光をスクリーンに導く光学系である投射光学系（図ではそのうちの投射レンズ５４のみを示している）を経てスクリーン（図示略）に投射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
液晶プロジェクタ装置には、ＣＲＴプロジェクタ装置と比較して、小型・軽量な装置で大画面を実現できるという利点や、光源や照明光学系を液晶パネルとは独立して設けるのでそれらの改良による高輝度化が容易であるという利点がある。
【０００５】
しかし、その反面、従来の液晶プロジェクタ装置には、低輝度部分での階調表現が劣るという欠点や、黒色の浮きが発生するのでコントラストが低いという欠点があった。
【０００６】
低輝度の部分での階調表現が劣る原因は、液晶パネルの印加電圧−透過率特性にある。液晶パネルの印加電圧−透過率特性は、図１４に例示するように、透過率が高い（図では９０％以上の）範囲（すなわち高輝度部分）では、印加電圧の変化に対する透過率の変化が緩やかであるのに対し、透過率が低い（図では１０％から９０％の）範囲（すなわち低輝度部分）では、印加電圧の変化に対する透過率の変化が急峻になっている。（図１４の横軸上において印加電圧が増大する向きは、液晶パネルの種類によって、左向きと右向きとの両方があり得る）。
【０００７】
しかも、この印加電圧−透過率特性は、液晶層の厚さ（すなわち液晶パネルのセルギャップの大きさ）と高い相関を持つので、個々の液晶パネル毎に（したがって個々の液晶プロジェクタ装置毎に）多少ばらつきがあるとともに、１つの液晶パネルでも部位によって多少ばらつきがある。そのため、低輝度部分では、印加電圧を制御することにより輝度を細かく調整することが困難である（すなわち階調表現が劣る）。
【０００８】
なお、この低輝度部分での階調表現が劣るという欠点は、もともと輝度の低い画像を表示する場合だけでなく、液晶プロジェクタ装置の輝度調整用釦を操作して輝度を下げる場合にも現れていた。すなわち、従来の液晶プロジェクタ装置では、輝度調整用釦で輝度を下げる操作が行われた場合、液晶パネルの透過率が低くなるように印加電圧を変化させていたので、図１４のような印加電圧−透過率特性から、やはり階調表現が劣ってしまう。
【０００９】
次に、黒色の浮きが発生する原因は、液晶パネルの電極基板上の配向膜にもたせたプレチルト角（配向膜と液晶分子とのなす角度）にある。液晶パネルでは、入射した直線偏光の振動方向を液晶層内で回転させない（または９０゜回転させる）ときにも、このプレチルト角の存在により、入射した直線偏光が楕円偏光になってしまうことがある。低輝度部分でこの現象が起きると、楕円偏光が部分的に検光子を通過して投射レンズに入射してしまうので、黒色の浮きが発生してコントラストが低下する。
【００１０】
そして、液晶プロジェクタ装置では、より明るい画像を表示することを目的として、照明光学系のＦナンバを小さくすることにより光源からの光の液晶パネルへの入射角を大きくする傾向にあるが、この入射角が大きくなるにつれて、プレチルトを原因とするコントラストの低下の度合いは顕著になることが知られている。図１５は、このコントラストの低下の度合いと液晶パネルへの入射角との関係（「コントラスト視野角特性」と呼ぶことにする）を例示したものである。液晶パネルのパネル面に平行な方向での光の入射方向φにかかわらず、入射角θが大きくなるほどコントラストＣＲが低くなっている。ただし、同一の入射角θの値に対するコントラストＣＲの値は入射方向φによって異なっており、全ての入射方向φに亘ってコントラストＣＲの値が等しい入射角θの値を結んだ線（「等コントラスト線」と呼ぶことにする）は、縦横比が概ね１：２程度の楕円形や長方形に近似した形状をしている。
【００１１】
このように、従来の液晶プロジェクタ装置には、低輝度部分での階調表現が劣るという欠点や、コントラストが低いという欠点があった。これに対し、こうした欠点を解消する試みも従来から全くなされていないわけではない。例えば特開平６−１０２４８４号公報には、光出力レベルの可変な光源を設け、所定期間毎に、映像信号のピークレベルが所定の基準レベルよりも低い場合に、この光源の出力レベルを小さくするとともに、映像信号のレベルを大きくして液晶パネルを駆動するようにした液晶プロジェクタ装置が開示されている。
【００１２】
この液晶プロジェクタ装置では、映像信号のピークレベルが基準レベルよりも低い場合には（すなわち低輝度部分では）、光源の出力レベルを小さくするのでスクリーンへの投射光量が減少するとともに、映像信号のレベルを大きくして液晶パネルを駆動するので液晶パネルの透過率が高くなる。したがって、低輝度部分でも、図１４の印加電圧−透過率特性特性のうち印加電圧の変化に対する透過率の変化が緩やかである範囲を利用して、輝度を細かく調整することができるようになる（すなわち階調表現が改善される）。
【００１３】
しかし、この液晶プロジェクタ装置では、スクリーンへの投射光量の減少を、出力レベルの可変な光源を設けることによって実現している。一般に液晶プロジェクタ装置では、光源として、高い発光効率を有する放電ランプ（超高圧水銀ランプ，メタルハライドランプまたはキセノンランプ等）が用いられることが多いが、こうした放電ランプの光出力レベルを可変にした場合には、放電ランプの電源部の構成が複雑になってしまう。
【００１４】
また、この液晶プロジェクタ装置では、もともと輝度の低い画像を表示する場合ではなく液晶プロジェクタ装置の輝度調整用釦を操作して輝度を下げる場合には、階調表現が改善されない。
【００１５】
また、この液晶プロジェクタ装置では、光源の出力レベルを小さくした際に、図１６に示すように、液晶パネルへの入射角が小さい光の液晶パネルへの入射光量も、この入射角が大きい光の液晶パネルへの入射光量も、均等に減少する。そのため、光源の出力レベルを小さくしても、液晶パネルへの入射角が大きい光（すなわち、図１５に示したようなコントラスト視野角特性から、コントラストを低下させる度合いの大きい光）が依然としてある程度液晶パネルに入射するので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下は抑制されない。
【００１６】
本発明は、上述の点に鑑み、液晶プロジェクタ装置において、光源の構成の複雑化を招くことなく、低輝度部分の階調表現を改善することや、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下を抑制することを課題としてなされたものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本出願人は、入射光を変調して出射する液晶パネルと、光源からの出射光をこの液晶パネルに入射させる照明光学系と、この液晶パネルからの出射光をスクリーンに導く投射光学系とを有する投射型表示装置（すなわち液晶プロジェクタ装置）において、この液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断する光シャッタを、照明光学系と投射光学系とのいずれか一方に配置し、所定期間毎に、外部から供給される映像信号のピークレベルを検出し、そのピークレベルが所定の基準レベルよりも小さい場合に、この光シャッタで光を遮断させるとともに、この映像信号のレベルを増大させてこの液晶パネルを駆動させる制御手段を備えたものを提案する。
【００１８】
この液晶プロジェクタ装置では、液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断する光シャッタが、照明光学系と投射光学系とのいずれか一方に配置される。そして、制御手段により、所定期間毎に、外部から供給される映像信号のピークレベルが検出され、そのピークレベルが所定の基準レベルよりも小さい場合に、この光シャッタで光が遮断されるとともに、この映像信号のレベルが増大されて液晶パネルが駆動されることにより液晶パネルの透過率が高くなる。
【００１９】
このように、外部から供給される映像信号のピークレベルが基準レベルよりも低い期間では（すなわち低輝度部分では）、光シャッタで光が遮断されることによりスクリーンへの投射光量が減少するとともに、液晶パネルの透過率が高くなる。
【００２０】
したがって、低輝度部分でも、出力レベルの可変な光源を設けることによる光源の構成の複雑化を招くことなく、図１４のような印加電圧−透過率特性特性のうち印加電圧の変化に対する透過率の変化が緩やかである範囲（透過率が高い範囲）を利用して、輝度を細かく調整することができる（すなわち階調表現が改善される）。
【００２１】
そして、この液晶プロジェクタ装置では、光シャッタが液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断するので、低輝度部分では、図１５のようなコントラスト視野角特性から、コントラストを低下させる度合いの大きい光のほうが、コントラストを低下させる度合いの小さい光よりも多く遮断されるようになる。これにより、コントラストを低下させる度合いの大きい光のスクリーンへの投射量が、コントラストを低下させる度合いの小さい光のスクリーンへの投射量よりも多く減少するので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制される。
【００２２】
なお、一例として、この光シャッタを、液晶パネルのコントラスト視野角特性に基づき、液晶パネルへの入射角が大きく、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断するように構成することが好適である。それにより、液晶パネルへの入射角が大きくコントラストを低下させる度合いの大きい光の順に光シャッタで遮断されてスクリーンに投射されなくなるので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が一層よく抑制されるようになる。
【００２３】
また、一例として、この光シャッタを、照明光学系の略瞳位置と投射光学系の略瞳位置とのいずれか一方に配置することが好適である。
【００２４】
ここで、光学系の瞳位置を通過する光束の断面形状と、結像位置でのその光の角度分布とには、光学系の瞳位置において任意の断面形状で光束を通過させると、結像位置でのその光の角度分布がその断面形状と相似形になるという関係がある。したがって、照明光学系の略瞳位置にこの光シャッタを配置した場合には、液晶パネルに入射（結像）する光の角度分布が、光シャッタを通過する光の断面形状と略相似形になり、その角度分布を越える入射角では液晶パネルに光が入射しなくなる。また、投射光学系の略瞳位置にこの光シャッタを配置した場合にも、液晶パネルに入射した光のうち、光シャッタを通過する光の断面形状と略相似形の角度分布を越える入射角の光は、液晶パネルから出射しても光シャッタを通過しなくなる（したがってスクリーンに投射されなくなる）。
【００２５】
したがって、いずれの場合にも、例えば円形の断面形状の光を通過させるように光シャッタを構成することにより、液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断することが容易になり、また例えば液晶パネルの等コントラスト線（図１５参照）に略等しい断面形状の光を通過させるように光シャッタを構成することにより、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断することが容易になる。
【００２６】
また、一例として、この制御手段を、ピークレベルが基準レベルよりも小さい場合に、ピークレベル，基準レベルをそれぞれＶｐ，Ｖｍａｘとして、（１−Ｖｐ／Ｖｍａｘ）の値に応じた量の光を光シャッタで遮断させるとともに、外部から供給される映像信号のレベルをＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させて液晶パネルを駆動させるように構成することが好適である。
【００２７】
液晶パネルから投射レンズを経てスクリーンに投影される画像の明るさは、この光シャッタでの光の通過率と、液晶パネルを駆動する映像信号のレベルの増大率との積によって決定される。したがって、このように（１−Ｖｐ／Ｖｍａｘ）の値に応じた量の光を光シャッタで遮断させる（すなわちＶｐ／Ｖｍａｘの値に応じた量の光を光シャッタで通過させる）とともに、液晶パネルを駆動する映像信号のレベルをＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させることにより、スクリーンに投影される画像の明るさが、この光シャッタで光を遮断しないとともにもとの映像信号のレベルのままで液晶パネルを駆動する場合の明るさからずれることが抑制される。（光シャッタでちょうど（１−Ｖｐ／Ｖｍａｘ）の量の光を遮断させた場合には、光シャッタの通過率（Ｖｐ／Ｖｍａｘ）×レベルの増大率（Ｖｍａｘ／Ｖｐ）＝１となるので、スクリーンに投影される画像の明るさを、この光シャッタで光を全く遮断しないとともにもとの映像信号のレベルのままで液晶パネルを駆動する場合と同じにすることができる。）
【００２８】
また、この光シャッタを、例えばツイストネマティック液晶を用いた液晶パネルで光を遮断するように構成するか、あるいは別の例として高分子分散液晶を用いた液晶パネルで光を遮断するように構成することが好適である。
【００２９】
こうした液晶パネルで光シャッタで光を遮断することにより、機械的に動作する部品で光を遮断するよりも、光シャッタの高速動作が可能になる。したがって、映像信号のレベルの変化にすばやく応答して、光を遮断するか否か、どの程度の量の光を遮断するかを切り換えることができるようになる。
【００３０】
また、こうした液晶パネルで光シャッタを構成する場合には、一例として、複数の同心の固定パターン電極を有する液晶パネルを用いることが好適である。それにより、液晶パネルで光シャッタを構成する場合の光シャッタの構造や制御が簡単になる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
図１は、本発明に係る液晶プロジェクタ装置の構成例を示す。この液晶プロジェクタ装置の光学系は、光源１と、照明光学系２と、空間光変調素子としての透過型の液晶パネル３と、投射光学系（図にはそのうちの投射レンズ４のみを示している）とに大別される。
【００５０】
光源１は、放電ランプ５と、放電ランプ５の光（非偏光）を一定方向に指向させる反射鏡６とで構成されている。
【００５１】
照明光学系２には、最も光源１寄りの位置に、光源１からの出射光のうちＰ偏光を通過させＳ偏光を反射するＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）７と、ＰＢＳ７で反射されたＳ偏光をＰＢＳ７からのＰ偏光の出射方向と同じ方向に反射する反射鏡８と、反射鏡８で反射されたＳ偏光が入射する１／２波長板９とが設けられている。
【００５２】
光源１からの出射光のうちのＰ偏光は、ＰＢＳ７をそのまま通過する。他方、光源１からの出射光のうちのＳ偏光は、ＰＢＳ７で反射され、反射鏡８でＰＢＳ７からのＰ偏光の出射方向と同じ方向に反射された後、１／２波長板９でＰ偏光にされる。これにより、光源１から出射した非偏光は、Ｐ偏光に変換されて、ＰＢＳ７及び１／２波長板９から同じ方向に出射する。
【００５３】
ＰＢＳ７に対する反射鏡８及び１／２波長板９の配置は、図２に示すように、ＰＢＳ７から出射したＰ偏光と１／２波長板９から出射したＰ偏光とを合わせた光束の断面形状が、液晶パネル３の等コントラスト線（図１５に示したような楕円形や長方形に近似した形状）の縦横比と略等しい縦横比（約１：２とする）の楕円形になるように決定されている。
【００５４】
図１に示すように、照明光学系２のうちＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９よりも液晶パネル３寄りの位置には、マイクロレンズアレイ１０，マイクロレンズアレイ１１，光シャッタ１２，集光レンズ１３が順に設けられている。ＰＢＳ７から出射したＰ偏光と１／２波長板９から出射したＰ偏光とは、マイクロレンズアレイ１０に入射する。
【００５５】
マイクロレンズアレイ１０，１１は、それぞれ小さな（例えば直径１〜５ｍｍ程度の）レンズ１０ａ，１１ａを複数個アレイ状に配列したものである（図では便宜上個々のレンズ１０ａ，１１ａを実際よりも大きく描いている）。
【００５６】
図２に示すように、全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状は、それぞれ縦横比約１：２（液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）の長方形になっている。マイクロレンズアレイ１０，１１は、この長方形の長辺の方向を、ＰＢＳ７から出射したＰ偏光と１／２波長板９から出射したＰ偏光とを合わせた光束の断面である略楕円形の長辺の方向と一致させてそれぞれ配置されている。
【００５７】
マイクロレンズアレイ１０のレンズ１０ａの形状は、レンズ１０ａからの光が液晶パネル３のパネル面上に集光されるようにするために、液晶パネル３のパネル面と相似形の長方形になっている。
【００５８】
マイクロレンズアレイ１１は、マイクロレンズアレイ１０のレンズ１０ａの略焦点位置に配置されている。マイクロレンズアレイ１１のレンズ１１ａの形状は、レンズ１０ａと一対一に対応して、対応するレンズ１０ａからの光をできるだけ多く入射できる形状になっている（図２では長方形になっているが、例えば円形であってもよい）。
【００５９】
ここで、この照明光学系２のように２つのマイクロレンズアレイと集光レンズとを順に配置した光学系では、２番目のマイクロレンズアレイの位置は光学系の瞳位置の近傍になる（２番目のマイクロレンズアレイよりも僅かに集光レンズ寄りの位置が瞳位置になる）。したがって、この液晶プロジェクタ装置では、マイクロレンズアレイ１１は照明光学系２の瞳位置の近傍に位置している。
【００６０】
そして、光学系の瞳位置を通過する光束の断面形状と、結像位置でのその光の角度分布とには、図３に示すように、光学系の瞳位置において任意の断面形状（例えば矩形や円形）で光束を通過させると、結像位置でのその光の角度分布がその断面形状と相似形になるという関係がある。
【００６１】
光源１からの出射光の断面形状をＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９により縦横比約１：２（液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）の略楕円形にし、且つ、マイクロレンズアレイ１０，１１の全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状をそれぞれ縦横比約１：２の長方形にしたのは、照明光学系２の瞳位置の近傍に位置するマイクロレンズアレイ１１から液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比の略楕円形の断面形状の光束を出射させることにより、この図３の関係を利用して、液晶パネル３に入射（結像）する光の角度分布を、液晶パネル３の等コントラスト線に近似した形状にするためである。
【００６２】
図１に示すように、マイクロレンズアレイ１１の各レンズ１１ａから出射した光は、光シャッタ１２に入射する。光シャッタ１２は、照明光学系２の瞳位置（マイクロレンズアレイ１１よりも僅かに集光レンズ１３寄りの位置）に配置されている。図４は、光シャッタ１２の構成例を示す。同図Ａに示すように、光シャッタ１２は、ＴＮ液晶を用いた透過型の液晶パネル（以下「シャッタ用液晶パネル」と呼ぶ）２１と、シャッタ用液晶パネル２１に駆動電圧を印加する液晶駆動回路２２とで構成されている。
【００６３】
シャッタ用液晶パネル２１は、透明な固定パターン電極群２３と透明なコモン電極２４とで液晶層２５を挟んだものである。シャッタ用液晶パネル２１の両側の表面には、Ｐ偏光のみを通過させる偏光板（偏光子，検光子）（図示略）が設けられている。
【００６４】
固定パターン電極群２３は、図４Ｂに示すように、固定パターン電極２３ａを中心として、リング状の固定パターン電極２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを互いに接するようにして同心に配列したものである。各固定パターン電極２３ａ〜２３ｅの形状は、液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状（縦横比が概ね１：２程度の楕円形や長方形に近似した形状）になっている。この形状の長辺の方向は、マイクロレンズアレイ１０，１１の長方形の長辺の方向と一致している。
【００６５】
シャッタ用液晶パネル２１は、マイクロレンズアレイ１１からの出射光が、この固定パターン電極２３ａ〜２３ｅの領域に入射するように配置されている。全ての固定パターン電極２３ａ〜２３ｅを合わせた面積は、この入射光の光束の断面積と略等しくなっている。また、各固定パターン電極２３ａ〜２３ｅの面積は互いに略等しくなっている。パネル面上の固定パターン電極２３ａ〜２３ｅの周辺の領域には、光を遮断する材料が用いられている。
【００６６】
液晶駆動回路２２には、この液晶プロジェクタ装置に外部から供給される映像信号Ｖｉｎに基づき、映像信号処理回路１４（図１）から制御信号が与えられる。図５は、この映像信号処理回路１４の構成例を示す。映像信号処理回路１４は、ピークレベル検出回路３１，ゲインレベル算出回路３２及び映像信号振幅変換回路３３で構成されている。ピークレベル検出回路３１では、１フレーム分の時間（例えばＮＴＳＣ方式の映像信号Ｖｉｎでは１／３０秒間）に入力される映像信号Ｖｉｎ毎に、そのピークレベルＶｐが検出される。このピークレベルＶｐは、スクリーンに投影される各フレーム毎の画像の明るさの最大レベルに対応するものである。
【００６７】
ゲインレベル算出回路３２では、この１フレーム分の時間毎に、ピークレベル検出回路３１で検出されたピークレベルＶｐと、基準レベルＶｍａｘとが比較される。この基準レベルＶｍａｘは、この液晶プロジェクタ装置に外部から供給される映像信号の予想される最大レベルよりも低く（例えばこの最大レベルを１００とすると８０程度に）設定されている。そしてゲインレベル算出回路３２では、Ｖｐ≧Ｖｍａｘのとき、ゲインレベルＧｓ＝１に設定され、他方、Ｖｐ＜Ｖｍａｘのとき、ゲインレベルＧｓ＝Ｖｐ／Ｖｍａｘ（すなわち０≦Ｇｓ＜１）に設定される。したがって、映像信号Ｖｉｎのうちの高輝度部分（高輝度のフレームの部分）ではゲインレベルＧｓが１になり、他方、映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度部分（低輝度のフレームの部分）ではゲインレベルＧｓがＶｐ／Ｖｍａｘになる。
【００６８】
映像信号振幅変換回路３３では、映像信号Ｖｉｎの全体のレベルを、ゲインレベル算出回路３２で設定されたゲインレベルＧｓの逆数である１／Ｇｓ倍に変換した映像信号Ｖｃが作成される。したがって、映像信号Ｖｉｎのうちの高輝度部分では、映像信号Ｖｃは映像信号Ｖｉｎそのままのレベルとなり、他方、映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度部分では、映像信号Ｖｃは映像信号Ｖｉｎの全体のレベルをＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させたものとなる。この映像信号Ｖｃは、液晶パネル３を駆動する液晶駆動回路１５（図１）に送られる。
【００６９】
図４の液晶駆動回路２２には、この映像信号処理回路１４のゲインレベル算出回路３２で設定されたゲインレベルＧｓを示す信号が、制御信号として与えられる。液晶駆動回路２２では、このゲインレベルＧｓの値に応じて、次のような場合分けをして、シャッタ用液晶パネル２１の固定パターン電極２３ａ〜２３ｅ及びコモン電極２４に駆動電圧を印加する。
【００７０】
（ａ）Ｇｓ＝１のとき、全ての固定パターン電極２３ａ〜２３ｅの部分で光を透過させるような（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が１００％になるような）駆動電圧を印加する。
（ｂ）０．７５≦Ｇｓ＜１のとき、固定パターン電極２３ａ〜２３ｄの部分では光を透過させ、固定パターン電極２３ｅの部分では光を透過させないような（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が８０％になるような）駆動電圧を印加する。
（ｃ）０．５≦Ｇｓ＜０．７５のとき、固定パターン電極２３ａ〜２３ｃの部分では光を透過させ、固定パターン電極２３ｄ及び２３ｅの部分では光を透過させないような（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が６０％になるような）駆動電圧を印加する。
（ｄ）０．２５≦Ｇｓ＜０．５のとき、固定パターン電極２３ａ及び２３ｂの部分では光を透過させ、固定パターン電極２３ｃ〜２３ｅの部分では光を透過させないような（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が４０％になるような）駆動電圧を印加する。
（ｅ）０＜Ｇｓ＜０．２５のとき、固定パターン電極２３ａの部分では光を透過させ、固定パターン電極２３ｂ〜２３ｅの部分では光を透過させないような（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が２０％になるような）駆動電圧を印加する。
（ｆ）Ｇｓ＝０のとき、全ての固定パターン電極２３ａ〜２３ｅの部分で光を透過させないような（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が０％になるような）駆動電圧を印加する。
【００７１】
したがって、光シャッタ１２では、映像信号Ｖｉｎのうちの高輝度部分では、入射光の通過率が１００％になり（上記（ａ））、他方、映像信号Ｖｉｎのうちの低い輝度部分では、輝度の低さに応じて、図６に示すように入射光が周辺部分から順に遮断されることにより、入射光の通過率が８０％，６０％，４０％，２０％，０％と減少する（上記（ｂ）〜（ｆ））。
【００７２】
そして、高輝度部分では、最も外側の固定パターン電極２３ｅの輪郭形状を断面形状とする光束が光シャッタ１２を通過する。また、低輝度部分では、輝度の低さに応じて、固定パターン電極２３ｄ，２３ｃ，２３ｂまたは２３ａの輪郭形状を断面形状とする光束（すなわち、液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状を維持しつつ、輝度の低さに応じて面積が狭くなる光束）が光シャッタ１２を通過する。
【００７３】
このように、光シャッタ１２を照明光学系２の瞳位置に配置するとともに、光シャッタ１２を通過する光束の断面形状を液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状にしたのは、やはり、図３に示した瞳位置での光束の断面形状と結像位置での光の角度分布との関係を利用して、液晶パネル３に入射（結像）する光の角度分布を、液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状にして、その角度分布を越える入射角では液晶パネル３に光を入射させないようにするためである。
【００７４】
また、映像信号Ｖｉｎの輝度の低さに応じて、光シャッタ１２を通過する光束を、液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状を維持しつつ面積が狭くなるようにしたのは、輝度の低さに応じて、コントラストを低下させる度合いの大きい入射角の光の順に（例えば図１５ではＣＲ＝５，１０，２０，…の等コントラスト線に対応する入射角の光の順に）液晶パネル３に入射させないようにするためである。
【００７５】
図１に示すように、光シャッタ１２を通過した光は、集光レンズ１３で空間的に重畳されて、液晶パネル３に入射する。液晶パネル３は、ＴＮ液晶を用いたアクティブマトリクス駆動方式のものであり、図１５に示したようなコントラスト視野角特性を有している（但し、図１５では等コントラスト線（縦横比が概ね１：２程度の楕円形や長方形に近似した形状）の長辺の方向が液晶パネルの底辺の方向と異なっているが、ここではこの２つの方向が一致しているものとする）。
【００７６】
液晶パネル３には、映像信号処理回路１４（図５）で作成された映像信号Ｖｃのレベルに応じた駆動電圧が、液晶駆動回路１５から印加される。したがって、映像信号Ｖｉｎのうちの高輝度部分では、映像信号Ｖｉｎそのままのレベルに応じた駆動電圧が液晶パネル３に印加され、他方、映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度部分では、映像信号Ｖｉｎの全体のレベルをＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させたレベルに応じた駆動電圧が液晶パネル３に印加される。
【００７７】
液晶パネル３では、液晶パネル３への入射光のうちのＰ偏光のみが、表面の偏光板（偏光子）を経て液晶層を通過する。この直線偏光は、液晶駆動回路１５から印加される駆動電圧によって変調され（振動方向が最大９０゜回転し）、液晶パネル３の反対側の表面の偏光板（検光子）で検光されることにより、図１４のような印加電圧−透過率特性で液晶パネル３を透過する。
【００７８】
図１に示すように、液晶パネル３を透過した光は、投射レンズ４に入射してスクリーン（図示略）に投射される。
【００７９】
次に、この液晶プロジェクタ装置の動作を説明する。
光源１から光が出射すると、その出射光が、ＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９により、Ｐ偏光に変換され、且つ、縦横比約１：２（液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）の略楕円形の断面形状の光束にされて、マイクロレンズアレイ１０に入射する。
【００８０】
このマイクロレンズアレイ１０への入射光は、マイクロレンズアレイ１０のレンズ１０ａ（図２）で集光されて、マイクロレンズアレイ１１の対応するレンズ１１ａ（図２）に入射する。マイクロレンズアレイ１０，１１の全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状がそれぞれ縦横比約１：２の長方形になっているので、マイクロレンズアレイ１１から出射する光束の断面形状も縦横比約１：２の略楕円形になる。
【００８１】
マイクロレンズアレイ１１からの出射光は、光シャッタ１２に入射する。
ここで、この液晶プロジェクタ装置に外部から供給される映像信号Ｖｉｎのうちの高輝度部分では、映像信号処理回路１４（図５）によりゲインレベルＧｓ＝１に設定されるので、光シャッタ１２では光が全く遮断されない。したがって、光シャッタ１２を通過する光束の断面形状は、シャッタ用液晶パネル２１（図４）の最も外側の固定パターン電極２３ｅの輪郭形状になる。
【００８２】
その結果、液晶パネル３には、図７Ａに示すように固定パターン電極２３ｅの輪郭形状と相似形の角度分布（すなわち液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状の角度分布）で光が入射する。
【００８３】
そして、この高輝度部分では、ゲインレベルＧｓ＝１なので、映像信号処理回路１４で、映像信号Ｖｉｎそのままのレベルの映像信号Ｖｃが作成される。したがって、液晶パネル３には、映像信号Ｖｉｎそのままのレベルに応じた駆動電圧（図１４のような印加電圧−透過率特性において高い透過率に対応した駆動電圧）が、液晶駆動回路１５から印加される。
【００８４】
他方、この映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度部分では、映像信号処理回路１４によりゲインレベルＧｓ＝Ｖｐ／Ｖｍａｘに設定されるので、光シャッタ１２を通過する光束の断面形状は、輝度の低さに応じて、シャッタ用液晶パネル２１（図４）の固定パターン電極２３ｄ，２３ｃ，２３ｂまたは２３ａの輪郭形状（液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状を維持しつつ、面積を狭くした形状）になる。
【００８５】
その結果、液晶パネル３には、図７Ｂに示すように固定パターン電極２３ｄ，２３ｃ，２３ｂまたは２３ａの輪郭形状と相似形の角度分布（すなわち、液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状の角度分布であるとともに、コントラストを低下させる度合いの大きい入射角の光の順に液晶パネル３に入射しなくなるような角度分布）で光が入射する。その結果、輝度の低さに応じて、コントラストを低下させる度合いの大きい入射角の光の順に、液晶パネル３に入射しなくなる（すなわちスクリーンに投射されなくなる）。
【００８６】
そして、この低輝度部分では、ゲインレベルＧｓ＝Ｖｐ／Ｖｍａｘなので、映像信号処理回路１４で、映像信号Ｖｉｎの全体のレベルをＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させた映像信号Ｖｃが作成される。したがって、液晶パネル３には、このＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させたレベルに応じた駆動電圧（やはり図１４のような印加電圧−透過率特性において高い透過率に対応した駆動電圧）が、液晶駆動回路１５から印加される。その結果、やはり液晶パネル３の透過率が高くなる。
【００８７】
このように、この液晶プロジェクタ装置では、映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度部分で、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に光シャッタ１２で遮断されることによりスクリーンに投射されなくなるとともに、液晶パネル３の透過率が高くなる。
【００８８】
これにより、低輝度部分でも、出力レベルの可変な光源を設ける場合のような光源の構成の複雑化を招くことなく、液晶パネル３の印加電圧−透過率特性特性のうちの印加電圧の変化に対する透過率の変化が緩やかである範囲を利用して、輝度を細かく調整することができるようになっている（すなわち低輝度部分の階調表現が改善されている）。
【００８９】
そして、映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度部分では、マイクロレンズアレイ１１からの出射光が、液晶パネル３の視野角特性に応じて、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に、照明光学系２の瞳位置に位置する光シャッタ１２で遮断される。
【００９０】
これにより、低輝度部分では、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に液晶パネル３に入射されなくなる（すなわちスクリーンに投射されなくなる）ので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制されている。
【００９１】
また、照明光学系２の瞳位置に光シャッタ１２を配置しているので、図４に示したように液晶パネル３の等コントラスト線に略等しい断面形状の光を通過させるように光シャッタ１２を構成することにより、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に光シャッタ１２で遮断することが容易になっている。
【００９２】
また、液晶パネル３から投射レンズ４を経てスクリーンに投影される画像の明るさは、光シャッタ１２での光の通過率と映像信号Ｖｉｎに対する映像信号Ｖｃのレベルの増大率との積によって決定されるが、低輝度部分では、Ｖｐ／Ｖｍａｘの値に応じた量の光が光シャッタ１２で通過するとともに、映像信号Ｖｃのレベルが映像信号ＶｉｎのレベルのＶｍａｘ／Ｖｐ倍になるので、スクリーンに投影される画像の明るさが、光シャッタ１２で光を全く遮断しないとともに映像信号Ｖｃのレベルを映像信号Ｖｉｎと同じにした場合の明るさからずれることが抑制されている。
【００９３】
すなわち、ゲインレベルＧｓの値がちょうど０．８，０．６，０．４，０．２になる場合には、前述の（ｂ）〜（ｅ）のようにそれぞれ光シャッタの通過率が８０％，６０％，４０％，２０％になるとともに、映像信号Ｖｃのレベルが映像信号Ｖｉｎのレベルの映像信号Ｖｉｎのレベルのそれぞれ１／０．８，１／０．６，１／０．４，１／０．２倍になることにより、この通過率×レベルの増大率＝１となるので、スクリーンに投影される画像の明るさが、光シャッタ１２で光を全く遮断しないとともに映像信号Ｖｃのレベルを映像信号Ｖｉｎと同じにした場合と同じになる。また、ゲインレベルＧｓがそれ以外の値になる場合でも、この通過率×レベルの増大率が１から大きくずれることはないので、スクリーンに投影される画像の明るさが、光シャッタ１２で光を全く遮断しないとともに映像信号Ｖｃのレベルを映像信号Ｖｉｎと同じにした場合の明るさからずれることが抑制されている。
【００９４】
また、図４に示したように液晶パネルで光を遮断するように光シャッタ１２を構成しているので、機械的に動作する部品で光を遮断する場合よりも、光シャッタ１２の高速動作が可能である。したがって、映像信号Ｖｉｎのレベルの変化にすばやく応答して、光を遮断するか否か、どの程度の量の光を遮断するかを切り換えることができるようになっている。
【００９５】
また、このシャッタ用液晶パネルとして、複数の同心の固定パターン電極を有する液晶パネルを用いているので、光シャッタ１２の構造や制御が簡単になっている。
【００９６】
しかも、この液晶プロジェクタ装置では、ＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９という３つの光学素子だけの組み合わせにより、光源１からの出射光がＰ偏光に変換される。したがって、例えば既存の偏光変換素子のような構成が複雑であるとともに高価な光学素子を用いて光源１からの出射光をＰ偏光に変換する場合と比較して、光学系の複雑化やコスト高を招くことなく、光源１からの出射光の利用効率が高まって、より明るい画像がスクリーンに表示される。
【００９７】
また、この液晶プロジェクタ装置では、ＰＢＳ７から出射したＰ偏光と１／２波長板９から出射したＰ偏光とを合わせた光束の断面形状を縦横比１：２（液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）の略楕円形にし、且つ、マイクロレンズアレイ１０，１１の全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状を縦横比１：２の長方形にすることにより、照明光学系２の瞳位置の近傍に位置するマイクロレンズアレイ１１から、縦横比約１：２の略楕円形の断面形状の光束が出射する。（したがって、仮に光シャッタ１２が存在しなかったとした場合にも、液晶パネル３への入射光の角度分布は、図７Ｃに示すように、液晶パネル３の等コントラスト線に近似した形状になる。）
【００９８】
このように、マイクロレンズアレイ１１からの出射光の断面形状が液晶パネル３の等コントラスト線に近似しているとともに、光シャッタ１２を通過する光の断面形状もこの等コントラスト線と略等しくなっているので、光シャッタ１２の全ての固定パターン電極２３ａ〜２３ｅの部分で光を透過させる場合（前述の（ａ）の場合）には、マイクロレンズアレイ１１からの出射光のほとんど全てが光シャッタ１２を通過する。したがって、この点からも、光の利用効率が高まって、明るい画像がスクリーンに表示されるようになっている。
【００９９】
なお、以上の例では、液晶パネル３の等コントラスト線の長辺の方向が、液晶パネル３の底辺の方向と一致しているものとして説明を行った。これに対し、この２つの方向が異なっている場合には、マイクロレンズアレイ１０，１１の形状を変更するとともに、液晶パネル３の配置を変更する必要がある。
【０１００】
図８は、この場合のマイクロレンズアレイ１０，１１の形状を示す。このマイクロレンズアレイ１０，１１では、レンズ１０ａ，１１ａがマイクロレンズアレイ１０，１１の底辺１０ｂ，１１ｂに対してそれぞれ斜め方向に配列されており、全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状が、それぞれ縦横比約１：２（液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）の略長方形になっている。底辺１０ｂ，１１ｂの方向に対するレンズ１０ａ，１１ａの配列方向の角度は、液晶パネル３の底辺の方向に対する液晶パネル３の等コントラスト線の長辺の方向の角度と一致した角度になっている。（図でも便宜上個々のレンズ１０ａ，１１ａを大きく描いているが、個々のレンズ１０ａ，１１ａは実際はこれよりもかなり小さいので、全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状を略長方形にすることは容易である。また、この場合にも、レンズ１１ａの形状はやはり円形であってもよい。）
【０１０１】
図９は、この場合の液晶パネル３の配置例を示している。液晶パネル３は、等コントラスト線の長辺の方向を、光シャッタ１２を通過する光束の断面形状の長辺の方向と一致させるように、パネル面に平行な面上で底辺３ａを傾けて配置されている。
【０１０２】
マイクロレンズアレイ１０，１１を図８のような形状にするとともに液晶パネル３を図９のように配置することにより、液晶パネル３の等コントラスト線の長辺の方向が液晶パネル３の底辺の方向と異なっている場合にも、液晶パネル３への入射光の角度分布が液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状になるとともに、マイクロレンズアレイ１０のレンズ１０ａからの光が液晶パネル３に集光されるようになる。
【０１０３】
また、以上の例では、光源１から出射された非偏光を、ＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９によりＰ偏光に変換している。しかし、別の例として、ＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９を設けないようにしてもよく、あるいはまた、ＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９の代わりに既存の偏光変換素子を用いて光源１からの出射光をＰ偏光に変換してもよい。その場合にもやはり、前述のような液晶駆動回路１５の制御に基づく光シャッタ１２及び液晶パネル３の動作により、低輝度部分の階調表現が改善されるとともに、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制される。
【０１０４】
また、以上の例では、照明光学系２の瞳位置の近傍に位置するマイクロレンズアレイ１１から、液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比の略楕円形の断面形状の光束が出射するようにしている。しかし、別の例として、照明光学系の瞳位置の近傍に位置するマイクロレンズアレイから、光源１から出射したままの断面形状の光束を出射させるようにしてもよい。その場合にもやはり、前述のような液晶駆動回路１５の制御に基づく光シャッタ１２及び液晶パネル３の動作により、低輝度部分の階調表現が改善されるとともに、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制される。
【０１０５】
図１０は、ＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９を設けないとともに、照明光学系の瞳位置の近傍に位置するマイクロレンズアレイから、光源１から出射したままの断面形状の光束を出射させるようにした場合の液晶プロジェクタ装置の構成例を示したものであり、図１と共通する部分には同一の符号を付している。
【０１０６】
この液晶プロジェクタ装置の照明光学系１６にはマイクロレンズアレイ１７，マイクロレンズアレイ１８，光シャッタ１２，集光レンズ１３が順に設けられており、光源１からの出射光が直接マイクロレンズアレイ１７に入射する。マイクロレンズアレイ１７，マイクロレンズアレイ１８は、全てのレンズを合わせた形状がマイクロレンズアレイ１０，１１におけるような縦横比約１：２の長方形（図２）になっていない点を除いては、マイクロレンズアレイ１０，１１と同様の構成及び配置になっている。
【０１０７】
この液晶プロジェクタ装置では、光源１から出射したままの断面形状の非偏光がマイクロレンズアレイ１８から光シャッタ１２に入射するが、やはり、液晶駆動回路１５の制御に基づく光シャッタ１２及び液晶パネル３の動作により、低輝度部分の階調表現が改善されるとともに、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制される。
【０１０８】
また、以上の例では、映像信号処理回路１４により、液晶プロジェクタ装置に外部から供給される映像信号Ｖｉｎのピークレベルを検出し、このピークレベルが基準レベルよりも小さい場合に、光シャッタ１２で光を遮断させるとともに、映像信号のレベルＶｉｎを増大させて液晶パネル３を駆動させている。しかし、別の例として、図１１に示すように、液晶プロジェクタ装置の輝度調整用釦４１で輝度を下げる操作が行われたことに基づき、その操作量に応じてゲインレベルＧｓ（０≦Ｇｓ≦１）を設定するゲインレベル算出回路４２を設け、このゲインレベルＧｓの値に応じて前述の（ａ）〜（ｆ）のように光シャッタ１２で光を遮断するようにしてもよい。
【０１０９】
それにより、輝度を下げるように輝度調整用釦４１を操作した場合に、従来のように液晶パネル３の透過率が低くなるように印加電圧（液晶駆動回路１５から液晶パネル３に印加される駆動電圧）が変化する代わりに、その操作量に応じて、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順にスクリーンに投射されなくなる。したがって、光源１の構成の複雑化を招くことなく、図１４の印加電圧−透過率特性特性のうちの印加電圧の変化に対する透過率の変化が緩やかである範囲を利用して、輝度を細かく調整することができるようになり（すなわち階調表現が改善され）、且つ、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制される。
【０１１０】
また、以上の例では、シャッタ用液晶パネル２１の固定パターン電極の数を５つにしているが、この固定パターン電極の数を例えば３つや４つにしてもよく、あるいは６つ以上にしてもよい。この固定パターン電極の数を６つ以上にした場合には、スクリーンに投影される画像の明るさが、光シャッタ１２で光を全く遮断しないとともに映像信号Ｖｃのレベルを映像信号Ｖｉｎと同じにした場合の明るさからずれることが、一層よく抑制されるようになる。
【０１１１】
また、以上の例では、ＴＮ液晶を用いた液晶パネルで光を遮断するように光シャッタ１２を構成しているが、別の例として、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）を用いた液晶パネルで光を遮断するように光シャッタ１２を構成してもよい。
【０１１２】
高分子分散液晶は、駆動電圧の非印加時には白濁になっており、駆動電圧を印加すると透明に変化するものである。駆動電圧の非印加時には、図１２に示すように、高分子分散液晶４３への入射光が、高分子分散液晶４３から拡散されて出射する。したがって、高分子分散液晶４３からの出射光のうち図１の集光レンズ１３に入射する光の割合が少なくなるので、液晶パネル３への入射光量が減少する（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が下がる）。他方、駆動電圧の印加時には、高分子分散液晶４３からの出射光が拡散されることがないので、液晶パネル３への入射光量は減少しない。
【０１１３】
この高分子分散液晶を用いた液晶パネルは、ＴＮ液晶を用いた液晶パネルと異なり、偏光子や検光子が不要である。したがって、高分子分散液晶を用いた液晶パネルで光シャッタ１２を構成すれば、偏光子や検光子で光の吸収されることがないので、より明るい画像がスクリーンに表示されるようになる。
【０１１４】
あるいはまた、液晶パネル以外で光を遮断するように光シャッタ１２を構成してもよい。特に、図１１の例のように輝度調整用釦４１の操作に応じて光シャッタ１２で光を遮断する場合には、光シャッタ１２にあまり高速動作が要求されないので、機械的に動作する部品で光を遮断するように光シャッタ１２を構成してもよい。
【０１１５】
また、以上の例では、照明光学系２の瞳位置に光シャッタ１２を配置しているが、照明光学系２の瞳位置の代わりに、投射光学系の瞳位置のほうに光シャッタ１２を配置してもよい。そうした場合にも、液晶パネル３に入射した光のうちの、光シャッタ１２を通過する光の断面形状と略相似形の角度分布を越える入射角の光は、液晶パネル３から出射しても光シャッタ１２を通過しなくなる（したがってスクリーンに投射されなくなる）ので、照明光学系２の瞳位置に光シャッタ１２を配置した場合と同様に、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制される。ただし、照明光学系２の瞳位置に光シャッタ１２を配置するほうが、液晶パネル３への入射光が減少するので、液晶パネル３の光による加熱を防止することができる。
【０１１６】
あるいはまた、照明光学系２や投射光学系のうちの瞳位置以外の位置に、液晶パネル３のコントラスト視野角特性に応じて、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断する光シャッタを設けてもよい。
【０１１７】
また、以上の例では、液晶パネル３のコントラスト視野角特性に応じて、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断する光シャッタを設けているが、液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断する光シャッタを設けてもよい。例えば光シャッタ１２のように複数の固定パターン電極を同心に配列した液晶パネルで光を遮断する光シャッタにおいて入射角の大きい光の順に遮断するためには、固定パターン電極の形状を円形にすればよい。そうした場合にも、この光シャッタで光を遮断させると、図１５のようなコントラスト視野角特性から、コントラストを低下させる度合いの大きい光のほうが、コントラストを低下させる度合いの小さい光よりも多く遮断されるようになる。したがって、コントラストを低下させる度合いの大きい光のスクリーンへの投射量が、コントラストを低下させる度合いの小さい光のスクリーンへの投射量よりも多く減少するので、やはり黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制される。
【０１１８】
また、以上の例では、１フレーム分の時間毎に映像信号処理回路１４で映像信号ＶｉｎのピークレベルＶｐを検出して基準レベルＶｐと比較しているが、１フレーム分以外の所定時間毎に映像信号処理回路１４でこの検出及び比較を行うようにしてもよい。
【０１１９】
また、以上の例では、単板透過型液晶プロジェクタ装置に本発明を適用しているが、３板透過型液晶プロジェクタ装置や、単板反射型液晶プロジェクタ装置や、３板反射型液晶プロジェクタ装置にも本発明を適用してよい。
【０１２０】
また、以上の例では、光源１からの出射光の断面形状をＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９により縦横比約１：２（液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）の略楕円形にし、且つ、マイクロレンズアレイ１０，１１の全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状をそれぞれ縦横比約１：２の長方形にすることにより、マイクロレンズアレイ１１から、液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比の略楕円形の断面形状の光束を出射させている。しかし、これに限らず、光源１からの出射光の断面形状をそれほど厳密にＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９により液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比の略楕円形にしなくてもよく、レンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状もそれほど厳密に液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比の長方形にしなくてもよい。
【０１２１】
その場合にも、ＰＢＳ７及び１／２波長板９の両方から光が出射するので、マイクロレンズアレイ１０には、一方向（ＰＢＳ７と１／２波長板９とが並んだ方向）に広がった断面形状の光束が入射する。したがって、マイクロレンズアレイ１０からマイクロレンズアレイ１１にもこの一方向に広がった断面形状の光束が入射するので、マイクロレンズアレイ１１からもこの一方向に広がった断面形状の光束が出射する。その結果、液晶パネル３に入射する光の角度分布も、一方向に広がった形状（すなわち、光源１からの出射光そのままの断面形状の光束がマイクロレンズアレイ１１から出射する場合よりも、図１４に示したような液晶パネル３の等コントラスト線に近い形状）になる。
【０１２２】
これにより、図１４に示したような液晶パネルのコントラスト視野角特性から、やはりコントラストを低下させる度合いの大きい光の液晶パネルへの入射量が減少するので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制される。
【０１２３】
また、以上の例では、光源１からの出射光をＰＢＳ７を用いてＰ偏光とＳ偏光とに分離しているが、Ｐ偏光を通過させるとともにＳ偏光を反射するＰＢＳ以外の偏光子（例えば偏光板）を用いて光源１からの出射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離してもよい。
【０１２４】
また、以上の例では、ＰＢＳ７，反射鏡８で反射されたＳ偏光を１／２波長板９に入射させているが、このＳ偏光を１／２波長板以外の移相子（すなわち直線偏光の振動方向を９０度以外の角度だけ回転させるもの）に入射させてもよい。その場合にも、このＳ偏光がこの移相子で振動方向を回転される（すなわちＰ偏光成分を含むようになる）ので、光源１から出射した非偏光が、Ｐ偏光成分を多く含む光に変換される。したがって、やはり光源１からの出射光の利用効率が高まって、より明るい画像がスクリーンに表示される。
【０１２５】
また、本発明は、以上の例に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成をとりうることはもちろんである。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る投射型表示装置によれば、外部から供給される映像信号のうちの低輝度部分でも、出力レベルの可変な光源を設けることによる光源の構成の複雑化を招くことなく、輝度を細かく調整することができる（すなわち階調表現を改善できる）という効果が得られる。
【０１２７】
そして、低輝度部分では、液晶パネルへの入射角の大きい光の順に光シャッタで遮断されてスクリーンに投射されなくなるので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下を抑制できるという効果が得られる。
【０１２８】
なお、光シャッタを、液晶パネルのコントラスト視野角特性に応じて、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断するように構成すれば、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断されてスクリーンに投射されなくなるので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下を一層よく抑制できるという効果が得られる。
【０１２９】
また、光シャッタを、照明光学系の略瞳位置と投射光学系の略瞳位置とのいずれか一方に配置すれば、液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断することや、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断することが容易になるという効果も得られる。
【０１３０】
また、制御手段を、ピークレベルが基準レベルよりも小さい場合に、ピークレベル，基準レベルをそれぞれＶｐ，Ｖｍａｘとして、（１−Ｖｐ／Ｖｍａｘ）の値に応じた量の光を光シャッタで遮断させるとともに、外部から供給される映像信号のレベルをＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させて液晶パネルを駆動させるように構成すれば、スクリーンに投影される画像の明るさが、光シャッタで光を遮断しないとともにもとの映像信号のレベルのままで液晶パネルを駆動する場合の明るさからずれることを抑制できるという効果も得られる。
【０１３１】
また、液晶パネルで光を遮断するように光シャッタを構成すれば、映像信号のレベルの変化にすばやく応答して、光を遮断するか否か、どの程度の量の光を遮断するかを切り換えることができるという効果も得られる。
【０１３２】
また、複数の同心の固定パターン電極を有する液晶パネルを用いれば、液晶パネルで光シャッタを構成する場合の光シャッタの構造や制御が簡単になるという効果も得られる。
【０１３３】
次に、本発明に係る投射型表示装置によれば、輝度を下げるように輝度調整用の操作手段が操作された際に、出力レベルの可変な光源を設けることによる光源の構成の複雑化を招くことなく、階調表現を改善できるという効果が得られる。
【０１３４】
そして、液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断されてスクリーンに投射されなくなるので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下を抑制できるという効果が得られる。
【０１３５】
次に、本発明に係る投射型表示装置によれば、液晶パネルのコントラスト視野角特性に応じてコントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断する光シャッタで光を遮断することにより、出力レベルの可変な光源を設けることによる光源の構成の複雑化を招くことなく、低輝度部分の階調表現を改善できるという効果が得られる。
【０１３６】
そして、液晶パネルのコントラスト視野角特性に応じて、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断されてスクリーンに投射されなくなるので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が非常によく抑制できるという効果が得られる。
【０１３７】
次に、本発明に係る投射型表示装置によれば、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下を抑制できるとともに、光学系の複雑化やコスト高を招くことなく、光源からの出射光の利用効率を高めて、より明るい画像をスクリーンに表示できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶プロジェクタ装置の構成例を示す図である。
【図２】図１のＰＢＳの透過光及び１／２波長板９の出射光と、図１のマイクロレンズアレイの形状及び配置とを示す図である。
【図３】光学系の瞳位置を通過する光束の断面形状と結像位置でのその光の角度分布との関係を示す図である。
【図４】図１の光シャッタの構成例を示す図である。
【図５】図１の映像信号処理回路の構成例を示す図である。
【図６】図１の光シャッタでの入射光の遮断の様子を示す図である。
【図７】図１の液晶パネルへの入射光の角度分布を示す図である。
【図８】図１のマイクロレンズアレイの変更例を示す図である。
【図９】図１の液晶パネルの配置の変更例を示す図である。
【図１０】本発明の液晶プロジェクタ装置の別の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の液晶プロジェクタ装置の別の構成例を示す図である。
【図１２】高分子分散液晶から電圧の非印加時に出射する光を示す図である。
【図１３】従来の液晶プロジェクタ装置の光学系の構成例を示す例である。
【図１４】液晶パネルの印加電圧−透過率特性特性を例示する図である。
【図１５】液晶パネルのコントラスト視野角特性を例示する図である。
【図１６】光出力レベルの可変な光源による減光の様子を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源、 ２，１６ 照明光学系、 ３ 液晶パネル、 ３ａ 液晶パネルの底辺、 ４ 投射レンズ、 ５ 放電ランプ、 ６，８ 反射鏡、 ７ ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）、 ９ １／２波長板、 １０，１１，１７，１８マイクロレンズアレイ、 １０ａ，１１ａ マイクロレンズアレイのレンズ、１２ 光シャッタ、 １３ 集光レンズ、 １４ 映像信号処理回路、 １５，２２ 液晶駆動回路、 ２１ シャッタ用液晶パネル、 ２３ 固定パターン電極群、 ２３ａ〜２３ｅ 固定パターン電極、 ２４ コモン電極、 ２５ 液晶層、 ３１ ピークレベル検出回路、 ３２，４２ ゲインレベル算出回路、 ３３ 映像信号振幅変換回路、 ４１ 輝度調整用釦、 ４３ 高分子分散液晶

Claims (7)

1. 入射光を変調して出射する液晶パネルと、光源からの出射光を前記液晶パネルに入射させる照明光学系と、前記液晶パネルからの出射光をスクリーンに導く投射光学系とを有する投射型表示装置において、
   前記液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断する光シャッタを、前記照明光学系と前記投射光学系とのいずれか一方に配置し、
   所定期間毎に、外部から供給される映像信号のピークレベルを検出し、該ピークレベルが所定の基準レベルよりも小さい場合に、前記光シャッタで光を遮断させるとともに、該映像信号のレベルを増大させて前記液晶パネルを駆動させる制御手段を備えた
   投射型表示装置。
2. 請求項１に記載の投射型表示装置において、
   前記光シャッタは、前記液晶パネルのコントラスト視野角特性に基づき、前記液晶パネルへの入射角が大きく、コントラストを低下させる度合いの大きい光の順に遮断する
   投射型表示装置。
3. 請求項１または２に記載の投射型表示装置において、
   前記光シャッタは、前記照明光学系の略瞳位置と前記投射光学系の略瞳位置とのいずれか一方に配置されている
   投射型表示装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の投射型表示装置において、
   前記制御手段は、前記ピークレベルが前記基準レベルよりも小さい場合に、該ピークレベル，該基準レベルをそれぞれＶｐ，Ｖｍａｘとして、（１−Ｖｐ／Ｖｍａｘ）の値に応じた量の光を前記光シャッタで遮断させるとともに、前記映像信号のレベルをＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させて前記液晶パネルを駆動させる
   投射型表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の投射型表示装置において、
   前記光シャッタは、ネマティック液晶を用いた液晶パネルで光を遮断する
   投射型表示装置。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の投射型表示装置において、
   前記光シャッタは、高分子分散液晶を用いた液晶パネルで光を遮断する
   投射型表示装置。
7. 請求項５または６に記載の投射型表示装置において、
   前記液晶パネルは、複数の同心の固定パターン電極を有する
   投射型表示装置。

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