JP2004361856A - Projection type display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make the luminance and contrast of a projection type display device compatible with each other by mounting a variable aperture thereon and to prevent the variable aperture from being deformed or damaged by rise in temperature without increasing the weight and volume of the device as a whole. <P>SOLUTION: The projection type display device is equipped with a light source 3, a spatial light modulator which modulates incident light following an applied image signal and emits it, an illumination optical system which condenses light from the light source 3 on the spatial light modulator and makes the light illuminate it, a projection lens to project light emitted from the spatial light modulator on a screen, a light shielding means disposed either on the side of the illumination optical system or on the side of the projection lens varying the amount of shielded light and a control means which controls the amount of the light shielded with the light shielding means and an amount of light incident on the light shielding means from the light source 3 in conjunction with each other so as to reduce the amount of light incident on the light shielding means from the light source 3 in conjunction with increase of the amount of the light shielded with the light shielding means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型表示装置(プロジェクタ)に関し、特に、コントラストの改善のために絞りのような遮光手段を有するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
空間光変調素子に印加する電気信号に従い、空間光変調素子への入射光を空間変調して出射し、出射光を集めて投影することで、映像表示を行う投射型表示装置が普及している。そうした投射型表示装置は、一般的に、光源としてランプと集光鏡を持つとともに、それらから発せられた光を集光して空間光変調素子に入射させる照明光学系を持っており、空間光変調素子からの光を投影レンズによってスクリーンなどに投影する。
【0003】
現在、空間光変調素子の代表的なものとして、内部に液晶材料を持ち、液晶への印加電界により入射偏光の振動方向を回転させるタイプ(液晶タイプと呼ぶことにする)と、画素ごとに微小稼動ミラーを持ち、入射光を微小稼動ミラーで反射させ、映像信号によって微小稼動ミラーの保持角度を変えることで空間変調を行うタイプ(DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)タイプと呼ぶことにする)とがある(‘DMD’は登録商標)。
【0004】
図1は、液晶タイプの投射型表示装置(液晶プロジェクタ)の基本的構成を示す。光源21から発せられた光は、反射鏡22に向かう。反射鏡22と照明光学系23とにより、多くの光が、空間光変調素子である液晶素子(液晶パネル)25に集められる。集められた光は、液晶素子25に入射する前に偏光子24に入射し、一方向の偏光が取り出される。そして、液晶素子25に映像信号が印加されており、偏光子24を出射して液晶素子25に入射した光を空間変調し、映像信号に応じて偏光方向を回転させる。液晶素子25を出た光は検光子26に入射し、投射される光が選択される。検光子26を出射した光は投影レンズ27に入射し、スクリーン(図示略)などに投影表示される。
【0005】
次に、図2は、DMDタイプの投射型表示装置(DMDプロジェクタ)の基本的構成を示す。光源31から発せられた光は、反射鏡32に向かう。反射鏡32と照明光学系33とにより、多くの光が、空間光変調素子であるDMD素子(DMDパネル)34に集められる。DMD素子34には、映像信号が印加されており、入射光を空間変調し、映像信号に応じて微小稼動ミラーの傾きが変化し、光の出射方向を変化させる。DMD素子34により選択された光は、投影レンズ35に入射し、スクリーン(図示略)などに投影表示される。
【0006】
ところで、投射型表示装置と他の画像表示装置と画像の比較において、投射型表示装置のコントラストの低さが挙げられる。ここで述べるコントラストとは、白色画面を出したときと、黒色画面を出したときの、輝度の比である。
【0007】
図1や図2に示したような投射型表示装置では、黒色画面を表示ししょうとしても、少量だが、光の一部が、投影レンズに入射してしまう。これは、光源を常時動作させているためである。
【0008】
この欠点を解決する策として、近年、投射型表示装置において、照明光学系もしくは投影レンズに絞りを設置することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
【0009】
絞りを設置することによってコントラストが上がるのは、次の理由による。液晶プロジェクタの場合、液晶素子の特徴として、液晶パネル面に入射する光の角度が大きいほど、コントラストが劣化する。このため、図1に示した液晶プロジェクタにおいて、図3に示すように、照明光学系23内または照明光学系23近傍に絞り41を設置し、液晶パネル25に入射する光線の角度を小さくすることで、コントラストが上がる。
【0010】
あるいは、図1に示した液晶プロジェクタにおいて、図4に示すように、投影レンズ27内に絞り41を設置し、液晶パネル25を出射した光線のうちパネル入射角度が大きいものを絞り41で遮光することによっても、コントラストが上がる。
【0011】
他方、DMDプロジェクタの場合は、前述したように、黒色画面を表示したとき、DMD素子への入射光が投影レンズに入射しないようになっている。しかし、DMD素子は微小なミラーの集合体であるため、ミラーの間などで散乱光を生じてしまう。このために、本来なら投影レンズに向かわない光が、発生してしまう。これをできるだけ実際に投影しないように、投影レンズ内に絞りを設けることで、コントラストを上げることが可能となる。
【0012】
【特許文献1】
特開2001−264728公報(段落番号0049〜0054、図1)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の投射型表示装置には、絞りを設置することによってコントラストを上げるようにしたものがあった。しかし、この絞りとして遮光量が一定のもの(例えば開口形状が固定された開口絞り)を用いることには、白色画面を表示したときの輝度が下がってしまうという弊害もある。
【0014】
この弊害を防止する方策は、可変絞り(遮光量を可変な絞り)を用いて、絞り開放時と遮蔽時の複数の状態が可能であるようにすることである。投影画像のコントラストが問題になるのは、投影する環境の明るさによる。明るい部屋では、部屋の明るさ(照明や太陽など)によって、投射型表示装置の有無にかかわらず、スクリーンに、光が当たっている。このために、黒色画面を表示しても、外光のために、装置による黒色部分の浮きは問題にならない。外光を打ち消すだけの、白色画面の輝度が必要である。
【0015】
逆に、外光がない場合は、黒色画面の浮きが目だってしまう。逆に、暗い場所であることから、白色画面の輝度はそれほど必要ではない。人間の目が慣れてしまうためである。
【0016】
このことから、外光のある環境では、絞りを開け、白色を明るくして高輝度な映像表現を行う。他方外光がない環境では、絞りを閉じ、白色を抑えてコントラストを上げる。このように、可変絞りによって、輝度とコントラストの両立を図ることができる。
【0017】
しかし、このように可変絞りを設けることには、以下のような問題が存在している。それは、可変絞りを閉じた際に、遮蔽する光の一部を吸収することで可変絞りに温度上昇が起こり、可変絞りの変形や破損が起こる可能性があるということである。可変絞りは、動作部があることから、耐光性・耐熱性を持たせることが困難である。また、可変絞りで発生する熱を下げるために、可変絞りを冷やす空冷ファンなどを設置した場合には、投射型表示装置全体の重量や体積の増大を招いてしまう。
【0018】
本発明は、上述の点に鑑み、輝度とコントラストを両立するために可変絞りのような遮光量を可変な遮光手段を設置するとともに、装置全体の重量や体積を増大させることなく、遮光手段の遮光量を増加させた際の温度上昇による遮光手段の変形や破損を防止できるようにした投射型表示装置を提供することを課題としてなされたものである。
【0019】
【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、光源と、印加映像信号に従い入射光を変調して出射する空間光変調素子と、光源からの光を空間光変調素子に集光照明する照明光学系と、空間光変調素子からの出射光を投影する投影レンズと、照明光学系,投影レンズのいずれかの側に配置された、遮光量を可変な遮光手段と、この遮光手段の遮光量の増加に伴って光源からこの遮光手段への入射光量を減少させるように、この遮光手段の遮光量と光源からこの遮光手段への入射光量とを連動して制御する制御手段とを備えた投射型表示装置を提案する。
【0020】
この投射型表示装置では、外光のある環境では、遮光手段の遮光量を減少させ、白色を明るくして高輝度な映像表現を行うことができ、他方外光がない環境では、遮光手段の遮光量を増加させ、白色を抑えてコントラストを上げることができるので、輝度とコントラストの両立を図ることができる。
【0021】
そして、この投射型表示装置には、遮光手段の遮光量の増加に伴って光源から遮光手段への入射光量を減少させるように、遮光手段の遮光量と光源から遮光手段への入射光量とを連動して制御する制御手段が備えられている。したがって、外光がない環境で、コントラストを上げるために遮光手段の遮光量を増加させる際には、それに連動して、光源から遮光手段への入射光量が減少する。
【0022】
このように、遮光手段の遮光量を増加させた際に、光源から遮光手段への入射光量が減少するので、遮光手段での光吸収量が減少する。これにより、遮光手段の温度上昇が抑えられるので、遮光手段の変形や破損が防止される。また、空冷ファンなどを設置する場合と異なり、投射型表示装置全体の重量や体積の増大を招くこともない。
【0023】
しかも、このように遮光手段の遮光量の増加に伴って光源から遮光手段への入射光量を減少させると、遮光手段の遮光量を増加させた際に、「遮光手段の遮光量の増加によって投影画像の光量が減少する」ことや「遮光手段の遮光量の増加によってコントラストが上がるので黒色投影画面の輝度が低下する」ことに加えて、「遮光手段への入射光量そのものの減少によって投影画像の光量の減少する」ことで、黒色投影画像の輝度が大きく下がる。これにより、外光がない環境で、全黒投影画像の浮き(輝度)が抑えられ、高品質な映像表現が可能となる。
【0024】
なお、この投射型表示装置において、一例として、制御手段は、遮光手段の遮光量の増加に伴って電源から光源への供給電力を減少させるように、遮光手段の遮光量と光源への供給電力とを連動して制御することが好適である。
【0025】
既存の投射型表示装置には電源から光源への供給電力を可変設定できるものが存在しているので、そうした投射型表示装置において、遮光手段の遮光量の増加に伴って光源への供給電力を減少させることにより、遮光手段の遮光量を増加させた際に、光源からの出射光量が減少するので、光源から遮光手段への入射光量が減少する。これにより、新たな回路や光学素子を追加することなく、遮光手段の遮光量の増加に伴って光源から遮光手段への入射光量を減少させることができるようになる。
【0026】
また、この投射型表示装置において、一例として、投射型表示装置の周囲の光量を検出する光検出手段をさらに備え、制御手段は、この光検出手段の検出結果に基づき、遮光手段の遮光量と遮光手段への入射光量とを連動して制御することが好適である。
【0027】
それにより、外光がない環境になったことをこの光検出手段の検出結果から自動的に検知して、遮光手段の遮光量を増加させるとともに遮光手段への入射光量を減少させることができるようになる。
【0028】
そして、こうした光検出手段を備える場合には、この光検出手段による検出時に投影レンズからの光の投影を中断させる手段をさらに備えることが一層好適である。
【0029】
それにより、例えば投影レンズからの投影光が入射しやすい位置に光検出手段が設置されている場合にも、検出時に光検出手段に投影光が入射することがなくなるので、外光がない環境になったか否かを正確に検知できるようになる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を用いて具体的に説明する。図5は、本発明を適用した液晶プロジェクタの構成例を示すものであり、図1と共通する部分には同一符号を付している。光源21から発せられた光は、反射鏡22向かう。反射鏡22と照明光学系23とにより、多くの光が、空間光変調素子である液晶素子(液晶パネル)25に集められる。
【0031】
照明光学系23の近傍には、可変絞り1が設置されている。可変絞り1は、開口部の面積を可変にしたメカニカルシャッターであり、可変絞り駆動部2(可変絞り1の動作部を変位させるモーターや、モーターを駆動するモータードライバ等)によってこの開口部の面積が増減されるようになっている。
【0032】
反射鏡22と照明光学系23とによって集められた光は、液晶素子25に入射する前に、この可変絞り1を経て偏光子24に入射し、一方向の偏光が取り出される。そして、液晶素子25に映像信号が印加されており、偏光子24を出射して液晶素子25に入射した光を空間変調し、映像信号に応じて偏光方向を回転させる。液晶素子25を出た光は検光子26に入射し、投射される光が選択される。検光子26を出射した光は投影レンズ27に入射し、スクリーン(図示略)などに投影表示される。
【0033】
光源21には、光源電源3の出力電力が供給される。光源電源調整回路4は、光源電源3の出力電力を例えば200Wから40Wの間で調整する回路である。
【0034】
この液晶プロジェクタの本体の操作パネルやリモートコントローラには、図示は省略するが、可変絞り1を開閉する(開口部の面積を大・小の2段階に調整する)操作を行うための絞り調整釦が設けられている。CPU5は、液晶プロジェクタ内の各部を制御するものであり、この絞り調整釦の操作による信号も供給される。
【0035】
CPU5は、この供給された信号に基づき、次の(a),(b)の処理を実行する。
(a)可変絞り1を開く操作が行われた場合には、可変絞り駆動部2を制御して可変絞り1を開放させる(開口部の面積を最大にする)とともに、光源電源調整回路4を制御して光源電源3から所定の第1の大きさ(例えば200W)の電力を出力させる。
【0036】
(b)可変絞り1を閉じる操作が行われた場合には、可変絞り駆動部2を制御して可変絞り1を絞る(開口部の面積を、最大面積よりも狭くする)とともに、光源電源調整回路4を制御して光源電源3から上記第1の電力よりも小さい第2の大きさ(例えば40W)の電力を出力させる。
【0037】
次に、この液晶プロジェクタの動作を説明する。
ユーザーは、外光のある環境でこの液晶プロジェクタを使用する場合には、前述の絞り調整釦で、可変絞り1を開く操作を行う。すると、CPU5の制御に基づいて可変絞り1の開口部の面積が最大になることにより、可変絞り1での遮光量が減少するので、白色が明るくなり、高輝度な映像表現が行われる。
【0038】
他方、ユーザーは、外光がない環境でこの液晶プロジェクタを使用する場合には、前述の絞り調整釦で、可変絞り1を閉じる操作を行う。すると、CPU5の制御に基づいて可変絞り1の開口部の面積が減少することにより、可変絞り1の遮光量が増加するので、白色が抑えられてコントラストが上がる。このようにして、輝度とコントラストの両立を図ることができる。
【0039】
そして、可変絞り1を閉じる操作を行った際には、C5の制御に基づいて光源電源3の出力電力が減少することにより、光源21からの出射光量が減少するので、光源21から可変絞り1への入射光量が減少する。
【0040】
これにより、可変絞り1を閉じた際に、可変絞り1の光吸収量が減り、可変絞り1の温度上昇が抑えられるので、可変絞り1の変形や破損が防止される。また、空冷ファンなどを設置する場合と異なり、液晶プロジェクタの全体の重量や体積の増大を招くこともない。
【0041】
しかも、このように可変絞り1での遮光量の増加に伴って光源3から可変絞り1への入射光量を減少させると、可変絞り1の遮光量を増加させた際に、「可変絞り1の遮光量の増加によって投影画像の光量が減少する」ことや「可変絞り1の遮光量の増加によってコントラストが上がるので黒色投影画面の輝度が低下する」ことに加えて、「可変絞り1への入射光量そのものの減少によって投影画像の光量の減少する」ことで、黒色投影画像の輝度が大きく下がる。これにより、外光がない環境で、全黒投影画像の浮き(輝度)が抑えられ、高品質な映像表現が可能となる。
【0042】
さらに、既存の液晶プロジェクタには、光源電源調整回路4に相当する回路を有しているもの(電源から光源への供給電力を可変設定できるもの)が存在しているので、そうした液晶プロジェクタに適用することにより、新たな回路や光学素子を追加することなく、可変絞り1の遮光量の増加に伴って可変絞り1への入射光量を減少させることができる。
【0043】
次に、図6は、本発明を適用した液晶プロジェクタの別の構成例を示すものであり、図1,図5と共通する部分には同一符号を付している。この例では、可変絞り1が投影レンズ27内に設置されており、それ以外の構成は図5の例と同一である。
【0044】
この例でも、図5の例について説明したのと全く同様にして、輝度とコントラストの両立を図ることができるとともに、装置全体の重量や体積を増大させることなく、可変絞り1を閉じた際の温度上昇による可変絞り1の変形や破損が防止され、しかも外光がない環境で、全黒投影画像の浮き(輝度)が抑えられて高品質な映像表現が可能となる。
【0045】
次に、図7は、本発明を適用した液晶プロジェクタのさらに別の構成例を示すものであり、図1,図5と共通する部分には同一符号を付している。この例では、液晶プロジェクタ6の表面に、液晶プロジェクタ6の周囲の光量を検出する光センサー7が設置されており、この光センサー7の出力信号が、A/D変換器8を経てCPU5に送られる。
【0046】
CPU5は、この光センサー7からの信号に基づき、図5の例の(a),(b)の処理に代えて、次の(c),(d)の処理を実行する。この液晶プロジェクタのそれ以外の部分の構成は、図5の例と同一である。
【0047】
(c)光センサー7で検出された周囲の光量が一定量以上である(外光のある環境である)場合には、可変絞り駆動部2を制御して可変絞り1を開放させる(開口部の面積を最大にする)とともに、光源電源調整回路4を制御して光源電源3から所定の第1の大きさ(例えば200W)の電力を出力させる。
【0048】
(d)光センサー7で検出された周囲の光量が上記一定量未満である(外光のない環境である)場合には、可変絞り駆動部2を制御して可変絞り1を絞る(開口部の面積を、最大面積よりも狭くする)とともに、光源電源調整回路4を制御して光源電源3から上記第1の電力よりも小さい第2の大きさ(例えば40W)の電力を出力させる。
【0049】
この例でも、図5の例について説明したのと全く同様にして、輝度とコントラストの両立を図ることができるとともに、装置全体の重量や体積を増大させることなく、可変絞り1を閉じた際の温度上昇による可変絞り1の変形や破損が防止され、しかも外光がない環境で、全黒投影画像の浮き(輝度)が抑えられて高品質な映像表現が可能となる。
【0050】
さらに、この例では、外光がない環境になったことをCPU5が光センサー7の検出結果から自動的に検知して、可変絞り1の遮光量を増加させるとともに可変絞り1への入射光量を減少させることができる。
【0051】
次に、図8は、本発明を適用した液晶プロジェクタのさらに別の構成例を示すものであり、図1,図7と共通する部分には同一符号を付している。この例では、図7の例において、黒信号を発生する黒信号発生回路9と、この黒信号と映像信号とのうちの一方を選択して液晶素子25に印加するためのセレクタ10とが追加されている。
【0052】
CPU5は、一定期間(例えば数秒〜数分)毎に、セレクタ10を制御して一瞬のタイミングだけ黒信号発生回路9からの黒信号を選択させるとともに、そのタイミングだけで図7の例の(c),(d)の処理を実行する。そして、それ以外のタイミングでは、セレクタ10を制御して映像信号を選択させるとともに、図7の例の(c),(d)の処理を実行しない。この液晶プロジェクタのそれ以外の部分の構成は、図7の例と同一である。
【0053】
この例では、CPU5が光センサー7の検出結果から外光のない環境になったか否かを検知する際には、セレクタ9で黒信号が選択されることにより、液晶素子25に黒信号が供給されるので、投影レンズ27からの光の投影が中断される。
【0054】
これにより、図7の例と全く同様な作用効果が得られることに加えて、例えば投影レンズ27からの投影光が入射しやすい位置に光センサー7が設置されている場合にも、外光がない環境になったか否かを正確に検知することができる。
【0055】
なお、以上の各例において、投影画像の一部または全部に表示する装置動作表内に、可変絞り1の現在の開閉状態を表示するようにしてもよい。
【0056】
また、以上の各例では、常に可変絞り1の開閉に連動して光源3への供給電力を増減させるようになっている。しかし、別の例として、このように可変絞り1の開閉と光源3への供給電力とを連動させるモード(例えば「シネマモード」という名称のモード)と、可変絞り1の開閉と光源3への供給電力とを連動させないモードとの2通りのモードを用意し、ユーザーが、操作パネルやリモートコントローラの操作によって所望のモードを選択できるようにしてもよい。
【0057】
また、以上の各例では液晶プロジェクタに本発明を適用しているが、それ以外の投射型表示装置にも本発明を適用してよい。例えばDMDプロジェクタに本発明を適用する場合には、投射レンズ内に可変絞り1を設置すればよい。
【0058】
また、以上の各例では、遮光手段として可変絞り1(メカニカルシャッター)を用いている。しかし、別の例として、透過型液晶素子から成る液晶シャッターを遮光手段として用いてもよい。
【0059】
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。
【0060】
【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、外光のある環境では、遮光手段の遮光量を減少させ、白色を明るくして高輝度な映像表現を行うことができ、他方外光がない環境では、遮光手段の遮光量を増加させ、白色を抑えてコントラストを上げることができるので、輝度とコントラストの両立を図ることができるという効果が得られる。
【0061】
また、このように輝度とコントラストの両立を図りつつ、遮光手段の遮光量を増加させた際の温度上昇による遮光手段の変形や破損を、装置全体の重量や体積を増大させることなく防止することができるという効果が得られる。
【0062】
しかも、遮光手段の遮光量を増加させた際には、「遮光手段の遮光量の増加によって投影画像の光量が減少する」ことや「遮光手段の遮光量の増加によってコントラストが上がるので黒色投影画面の輝度が低下する」ことに加えて、「遮光手段への入射光量そのものの減少によって投影画像の光量の減少する」ことで、黒色投影画像の輝度が大きく下がるので、外光がない環境で、全黒投影画像の浮き(輝度)が抑えられ、高品質な映像表現が可能となるという効果も得られる。
【0063】
また、電源から光源への供給電力を可変設定できる既存の投射型表示装置において、遮光手段の遮光量の増加に伴って光源への供給電力を減少させることにより、新たな回路や光学素子を追加することなく、遮光手段の遮光量の増加に伴って遮光手段への入射光量を減少させることができるという効果も得られる。
【0064】
また、外光がない環境になったことを光検出手段の検出結果から自動的に検知して、遮光手段の遮光量を増加させるとともに遮光手段への入射光量を減少させることができるという効果も得られる。
【0065】
また、例えば投影レンズからの投影光が入射しやすい位置に光検出手段が設置されている場合にも、外光がない環境になったか否かを正確に検知できるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶プロジェクタの基本構成を示す図である。
【図2】DMDプロジェクタの基本構成を示す図である。
【図3】絞りを設置した従来の液晶プロジェクタを示す図である。
【図4】絞りを設置した従来の液晶プロジェクタを示す図である。
【図5】本発明を適用した液晶プロジェクタの構成例を示す図である。
【図6】本発明を適用した液晶プロジェクタの別の構成例を示す図である。
【図7】本発明を適用した液晶プロジェクタの別の構成例を示す図である。
【図8】本発明を適用した液晶プロジェクタの別の構成例を示す図である。
【符号の説明】
1 可変絞り、 2 可変絞り駆動部、 3 光源電源、 4 光源電源調整回路、 5 CPU、 7 光センサー、 9 黒信号発生回路、 10 セレクタ、 21 光源、 22 反射鏡、 23 照明光学系、 25 液晶素子、 27 投影レンズ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection type display device (projector), and more particularly to a projection type display device having a light blocking means such as an aperture for improving contrast.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Projection display devices that perform image display by widely modulating and spatially modulating light incident on a spatial light modulator in accordance with an electric signal applied to the spatial light modulator and collecting and projecting the emitted light have become widespread. . Such a projection display device generally has a lamp and a condenser mirror as a light source, and has an illumination optical system that collects light emitted from the lamp and makes it incident on a spatial light modulator. Light from the modulation element is projected on a screen or the like by a projection lens.
[0003]
At present, as typical examples of the spatial light modulator, there are a type in which a liquid crystal material is contained inside, and the direction of oscillation of incident polarized light is rotated by an electric field applied to the liquid crystal (referred to as a liquid crystal type). A type that has a working mirror, reflects incident light with a small working mirror, and performs spatial modulation by changing the holding angle of the small working mirror according to video signals (referred to as a DMD (digital micromirror device) type). ('DMD' is a registered trademark).
[0004]
FIG. 1 shows a basic configuration of a liquid crystal type projection display device (liquid crystal projector). Light emitted from the light source 21 travels to the reflecting mirror 22. A large amount of light is collected by a reflection mirror 22 and an illumination optical system 23 to a liquid crystal element (liquid crystal panel) 25 which is a spatial light modulation element. The collected light is incident on the polarizer 24 before being incident on the liquid crystal element 25, and one-way polarized light is extracted. Then, a video signal is applied to the liquid crystal element 25, and the light emitted from the polarizer 24 and incident on the liquid crystal element 25 is spatially modulated, and the polarization direction is rotated according to the video signal. The light exiting the liquid crystal element 25 enters the analyzer 26, and the light to be projected is selected. The light emitted from the analyzer 26 enters a projection lens 27 and is projected and displayed on a screen (not shown).
[0005]
Next, FIG. 2 shows a basic configuration of a DMD type projection display device (DMD projector). Light emitted from the light source 31 travels to the reflecting mirror 32. A large amount of light is collected by a reflecting mirror 32 and an illumination optical system 33 to a DMD element (DMD panel) 34 which is a spatial light modulation element. An image signal is applied to the DMD element 34, spatially modulates incident light, and the tilt of the micro-operation mirror changes according to the image signal, thereby changing the light emission direction. The light selected by the DMD element 34 enters the projection lens 35 and is projected and displayed on a screen (not shown).
[0006]
In comparison of images between the projection display device and another image display device, the contrast of the projection display device is low. The contrast described here is a ratio of luminance between when a white screen is displayed and when a black screen is displayed.
[0007]
In the projection type display device as shown in FIGS. 1 and 2, even if an attempt is made to display a black screen, a small amount of light is incident on the projection lens. This is because the light source is constantly operated.
[0008]
As a measure to solve this drawback, in recent years, in a projection display device, a stop is provided in an illumination optical system or a projection lens (for example, see Patent Document 1).
[0009]
The reason why the contrast is increased by setting the aperture is as follows. In the case of a liquid crystal projector, as a characteristic of the liquid crystal element, the contrast is degraded as the angle of light incident on the liquid crystal panel surface increases. Therefore, in the liquid crystal projector shown in FIG. 1, as shown in FIG. 3, a stop 41 is provided in or near the illumination optical system 23 to reduce the angle of a light beam incident on the liquid crystal panel 25. The contrast increases.
[0010]
Alternatively, in the liquid crystal projector shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4, an aperture 41 is provided in the projection lens 27, and among rays emitted from the liquid crystal panel 25, those having a large panel incident angle are shielded by the aperture 41. This also increases the contrast.
[0011]
On the other hand, in the case of a DMD projector, as described above, when a black screen is displayed, light incident on the DMD element does not enter the projection lens. However, since the DMD element is an aggregate of minute mirrors, scattered light is generated between the mirrors. For this reason, light that does not normally go to the projection lens is generated. By providing a stop in the projection lens so that this is not actually projected as much as possible, it is possible to increase the contrast.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2001-264728 A (paragraphs 0049 to 0054, FIG. 1)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, there is a conventional projection display device in which the contrast is increased by installing a stop. However, using a stop having a constant light blocking amount (for example, an aperture stop having a fixed opening shape) as the stop has a disadvantage that the luminance when displaying a white screen is reduced.
[0014]
A measure to prevent this adverse effect is to use a variable aperture (a variable amount of light blocking) to enable a plurality of states when the aperture is opened and when the aperture is blocked. The problem of the contrast of the projected image depends on the brightness of the environment in which the image is projected. In a bright room, the screen shines on the screen depending on the brightness of the room (lighting, the sun, etc.) regardless of the presence or absence of the projection display device. For this reason, even if a black screen is displayed, floating of the black portion by the device does not pose a problem due to external light. It is necessary to have a white screen luminance that only cancels out external light.
[0015]
Conversely, when there is no external light, the floating of the black screen is noticeable. Conversely, the brightness of a white screen is not so necessary because it is a dark place. This is because human eyes get used to it.
[0016]
For this reason, in an environment with external light, the aperture is opened to brighten white and express a high-luminance image. On the other hand, in an environment without external light, the aperture is closed to suppress the white color and increase the contrast. In this way, both the brightness and the contrast can be achieved by the variable aperture.
[0017]
However, providing such a variable aperture has the following problems. That is, when the variable aperture is closed, a part of the light to be shielded is absorbed so that the temperature of the variable aperture rises, and the variable aperture may be deformed or damaged. It is difficult for the variable diaphragm to have light resistance and heat resistance since it has an operating part. Further, if an air-cooling fan or the like that cools the variable aperture is installed in order to reduce the heat generated by the variable aperture, the weight and volume of the entire projection display apparatus increase.
[0018]
In view of the above, the present invention provides a light-shielding unit having a variable light-shielding amount such as a variable aperture in order to achieve both luminance and contrast, and without increasing the weight and volume of the entire apparatus, It is an object of the present invention to provide a projection display device capable of preventing deformation and breakage of light shielding means due to a rise in temperature when the amount of light shielding is increased.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present applicant has developed a light source, a spatial light modulator that modulates incident light in accordance with an applied video signal, and emits the light, and illumination optics that condenses and illuminates light from the light source to the spatial light modulator. System, a projection lens for projecting the light emitted from the spatial light modulator, a light-shielding unit arranged on either side of the illumination optical system or the projection lens, the light-shielding amount being variable, and a light-shielding amount of the light-shielding unit. A projection type including a control unit that controls the amount of light shielding from the light source and the amount of incident light from the light source to the light shielding unit so that the amount of light incident on the light shielding unit from the light source decreases with the increase. A display device is proposed.
[0020]
In this projection display device, in an environment with external light, the amount of light shielding by the light shielding unit can be reduced, and white can be brightened to perform high-luminance image expression. Since the contrast can be increased by suppressing the white color by increasing the amount of light shielding, it is possible to achieve both luminance and contrast.
[0021]
The projection type display device includes a light-shielding amount of the light-shielding unit and an incident light amount from the light source to the light-shielding unit such that the amount of incident light from the light source to the light-shielding unit decreases with an increase in the amount of light-shielding of the light-shielding unit. Control means for controlling in conjunction with each other is provided. Therefore, when the light blocking amount of the light blocking unit is increased in order to increase the contrast in an environment where there is no external light, the amount of light incident on the light blocking unit from the light source decreases in conjunction with the increase.
[0022]
As described above, when the light blocking amount of the light blocking unit is increased, the amount of light incident on the light blocking unit from the light source is reduced, so that the amount of light absorbed by the light blocking unit is reduced. This suppresses a rise in the temperature of the light shielding means, thereby preventing deformation and breakage of the light shielding means. Further, unlike the case where an air-cooling fan or the like is installed, the weight and volume of the entire projection display device are not increased.
[0023]
Moreover, if the amount of light incident from the light source to the light-shielding means is reduced in accordance with the increase in the amount of light-shielded light by the light-shielding means, when the amount of light-shielded light from the light-shielding means is increased, the “projection due to the increase in the amount of light-shielded light by the light-shielding means In addition to the fact that the amount of light in the image decreases, and that the brightness of the black projection screen decreases as the contrast increases due to the increase in the amount of light shielding by the light shielding means, the image projection By "decreasing the amount of light", the luminance of the black projected image is greatly reduced. Thus, in an environment where there is no external light, floating (luminance) of the all-black projected image is suppressed, and high-quality image expression is possible.
[0024]
In this projection display device, as an example, the control unit controls the light-shielding amount of the light-shielding unit and the power supplied to the light source so that the power supplied from the power supply to the light source decreases as the light-shielding amount of the light-shielding unit increases. Is preferably controlled in conjunction with.
[0025]
Some existing projection display devices can variably set the power supplied from the power supply to the light source.Therefore, in such a projection display device, the power supplied to the light source is increased with an increase in the amount of light blocking of the light blocking means. When the amount of light is reduced, the amount of light emitted from the light source is reduced when the amount of light blocked by the light shielding means is increased, so that the amount of light incident on the light shielding means from the light source is reduced. As a result, the amount of light incident from the light source to the light shielding unit can be reduced as the light shielding amount of the light shielding unit increases without adding a new circuit or optical element.
[0026]
In addition, in the projection display device, as an example, the projection display device further includes a light detection unit that detects a light amount around the projection display device, and the control unit determines a light shielding amount of the light shielding unit based on a detection result of the light detection unit. It is preferable to control the amount of light incident on the light shielding unit in conjunction with the light amount.
[0027]
Thereby, it can be automatically detected from the detection result of the light detecting means that the environment has become free from external light, so that the light shielding amount of the light shielding means can be increased and the light quantity incident on the light shielding means can be reduced. become.
[0028]
When such a light detecting means is provided, it is more preferable to further comprise means for interrupting the projection of the light from the projection lens upon detection by the light detecting means.
[0029]
Thereby, for example, even when the light detection means is installed at a position where the projection light from the projection lens is likely to be incident, the projection light does not enter the light detection means at the time of detection, so that there is no external light. It becomes possible to accurately detect whether or not it has become.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 5 shows a configuration example of a liquid crystal projector to which the present invention is applied, and portions common to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Light emitted from the light source 21 travels to the reflecting mirror 22. A large amount of light is collected by a reflection mirror 22 and an illumination optical system 23 to a liquid crystal element (liquid crystal panel) 25 which is a spatial light modulation element.
[0031]
The variable stop 1 is provided near the illumination optical system 23. The variable diaphragm 1 is a mechanical shutter having a variable opening area. The variable diaphragm driving unit 2 (a motor for displacing the operation unit of the variable diaphragm 1, a motor driver for driving the motor, and the like) has an area of the opening. Is increased or decreased.
[0032]
The light collected by the reflecting mirror 22 and the illumination optical system 23 enters the polarizer 24 through the variable stop 1 before entering the liquid crystal element 25, and one-way polarized light is extracted. Then, a video signal is applied to the liquid crystal element 25, and the light emitted from the polarizer 24 and incident on the liquid crystal element 25 is spatially modulated, and the polarization direction is rotated according to the video signal. The light exiting the liquid crystal element 25 enters the analyzer 26, and the light to be projected is selected. The light emitted from the analyzer 26 enters a projection lens 27 and is projected and displayed on a screen (not shown).
[0033]
The output power of the light source power supply 3 is supplied to the light source 21. The light source power supply adjustment circuit 4 is a circuit that adjusts the output power of the light source power supply 3 from, for example, 200 W to 40 W.
[0034]
Although not shown, an aperture adjustment button for opening and closing the variable aperture 1 (adjusting the area of the opening in two stages, large and small) is provided on an operation panel and a remote controller of the main body of the liquid crystal projector. Is provided. The CPU 5 controls each unit in the liquid crystal projector, and is also supplied with a signal by operating the aperture adjustment button.
[0035]
The CPU 5 executes the following processes (a) and (b) based on the supplied signal.
(A) When the operation of opening the variable aperture 1 is performed, the variable aperture drive unit 2 is controlled to open the variable aperture 1 (to maximize the area of the opening), and the light source power supply adjustment circuit 4 is operated. Under control, the light source power supply 3 outputs a power of a predetermined first magnitude (for example, 200 W).
[0036]
(B) When the operation of closing the variable aperture 1 is performed, the variable aperture drive unit 2 is controlled to narrow the variable aperture 1 (to make the area of the opening smaller than the maximum area) and to adjust the light source power supply. The circuit 4 is controlled to output a power of a second magnitude (for example, 40 W) smaller than the first power from the light source power supply 3.
[0037]
Next, the operation of the liquid crystal projector will be described.
When using the liquid crystal projector in an environment with external light, the user performs an operation of opening the variable aperture 1 with the above-described aperture adjustment button. Then, the area of the opening of the variable diaphragm 1 is maximized under the control of the CPU 5, so that the amount of light blocking at the variable diaphragm 1 is reduced, so that white is bright and high-luminance video expression is performed.
[0038]
On the other hand, when using this liquid crystal projector in an environment where there is no external light, the user performs an operation of closing the variable aperture 1 with the above-described aperture adjustment button. Then, the area of the opening of the variable aperture 1 is reduced based on the control of the CPU 5, and the amount of light shielding of the variable aperture 1 is increased, so that white color is suppressed and the contrast is increased. In this way, it is possible to achieve both luminance and contrast.
[0039]
Then, when the operation of closing the variable aperture 1 is performed, the output power of the light source power supply 3 is reduced based on the control of C5, so that the amount of light emitted from the light source 21 is reduced. The amount of light incident on the light source decreases.
[0040]
Accordingly, when the variable aperture 1 is closed, the amount of light absorbed by the variable aperture 1 is reduced, and a rise in the temperature of the variable aperture 1 is suppressed, so that the variable aperture 1 is prevented from being deformed or damaged. Unlike the case where an air-cooling fan or the like is installed, the total weight and volume of the liquid crystal projector do not increase.
[0041]
In addition, if the amount of light incident on the variable diaphragm 1 from the light source 3 is reduced in accordance with the increase in the amount of light blocked by the variable diaphragm 1, when the amount of light blocked by the variable diaphragm 1 is increased, the “ In addition to the fact that the amount of light in the projected image decreases due to an increase in the amount of light blocking, and that the contrast increases due to an increase in the amount of light blocking of the variable aperture 1, the brightness of the black projection screen decreases. The brightness of the black projected image is greatly reduced by "the light amount of the projected image is reduced by the reduction in the light amount itself". Thus, in an environment where there is no external light, floating (luminance) of the all-black projected image is suppressed, and high-quality image expression is possible.
[0042]
Further, some existing liquid crystal projectors have a circuit corresponding to the light source power supply adjustment circuit 4 (one that can variably set the power supplied from the power supply to the light source). By doing so, it is possible to reduce the amount of light incident on the variable aperture 1 with an increase in the amount of light blocking of the variable aperture 1 without adding a new circuit or optical element.
[0043]
Next, FIG. 6 shows another configuration example of the liquid crystal projector to which the present invention is applied, and the same reference numerals are given to portions common to FIGS. In this example, the variable stop 1 is installed in the projection lens 27, and the other configuration is the same as the example in FIG.
[0044]
In this example as well, it is possible to achieve both luminance and contrast in exactly the same manner as described with reference to the example of FIG. 5, and it is possible to reduce the weight when the variable aperture 1 is closed without increasing the weight or volume of the entire apparatus. Deformation and breakage of the variable diaphragm 1 due to a rise in temperature are prevented, and in an environment where there is no external light, floating (brightness) of the all-black projected image is suppressed, and high-quality image expression is possible.
[0045]
Next, FIG. 7 shows still another example of the configuration of the liquid crystal projector to which the present invention is applied, and portions common to FIGS. 1 and 5 are denoted by the same reference numerals. In this example, an optical sensor 7 for detecting the amount of light around the liquid crystal projector 6 is provided on the surface of the liquid crystal projector 6, and an output signal of the optical sensor 7 is sent to the CPU 5 via the A / D converter 8. Can be
[0046]
The CPU 5 executes the following processes (c) and (d) based on the signal from the optical sensor 7 instead of the processes (a) and (b) in the example of FIG. The other parts of the configuration of the liquid crystal projector are the same as those in the example of FIG.
[0047]
(C) When the amount of ambient light detected by the optical sensor 7 is equal to or more than a predetermined amount (in an environment with external light), the variable aperture driving unit 2 is controlled to open the variable aperture 1 (opening section). And the light source power supply adjusting circuit 4 is controlled so that the light source power supply 3 outputs a power of a predetermined first magnitude (for example, 200 W).
[0048]
(D) When the amount of ambient light detected by the optical sensor 7 is less than the above-mentioned fixed amount (in an environment without external light), the variable aperture driving unit 2 is controlled to reduce the variable aperture 1 (opening). Is made smaller than the maximum area) and the light source power supply adjustment circuit 4 is controlled to output a second power (for example, 40 W) smaller than the first power from the light source power supply 3.
[0049]
In this example as well, it is possible to achieve both luminance and contrast in exactly the same manner as described with reference to the example of FIG. 5, and it is possible to reduce the weight when the variable aperture 1 is closed without increasing the weight or volume of the entire apparatus. Deformation and breakage of the variable diaphragm 1 due to a rise in temperature are prevented, and in an environment where there is no external light, floating (brightness) of the all-black projected image is suppressed, and high-quality image expression is possible.
[0050]
Further, in this example, the CPU 5 automatically detects from the detection result of the optical sensor 7 that the environment has become free from external light, increases the light blocking amount of the variable diaphragm 1 and reduces the amount of light incident on the variable diaphragm 1. Can be reduced.
[0051]
Next, FIG. 8 shows still another example of the configuration of the liquid crystal projector to which the present invention is applied, and portions common to FIGS. 1 and 7 are denoted by the same reference numerals. In this example, a black signal generating circuit 9 for generating a black signal and a selector 10 for selecting one of the black signal and the video signal and applying the selected signal to the liquid crystal element 25 are added to the example of FIG. Have been.
[0052]
The CPU 5 controls the selector 10 to select the black signal from the black signal generating circuit 9 only for a momentary timing every fixed period (for example, several seconds to several minutes), and only the timing (c) in the example of FIG. ) And (d) are executed. At other times, the selector 10 is controlled to select a video signal, and the processes (c) and (d) in the example of FIG. 7 are not executed. The other parts of the configuration of the liquid crystal projector are the same as those in the example of FIG.
[0053]
In this example, when the CPU 5 detects from the detection result of the optical sensor 7 whether or not the environment is free of external light, the selector 9 selects a black signal, so that the black signal is supplied to the liquid crystal element 25. Therefore, the projection of light from the projection lens 27 is interrupted.
[0054]
Thus, in addition to obtaining the same operation and effect as the example of FIG. 7, even when the optical sensor 7 is installed at a position where the projection light from the projection lens 27 is likely to enter, for example, It is possible to accurately detect whether or not the environment has become empty.
[0055]
In each of the above examples, the current open / closed state of the variable aperture 1 may be displayed in a device operation table displayed on part or all of the projection image.
[0056]
In each of the above examples, the power supply to the light source 3 is increased or decreased in conjunction with the opening and closing of the variable aperture 1. However, as another example, a mode in which the opening and closing of the variable aperture 1 and the power supply to the light source 3 are linked in this manner (for example, a mode named “cinema mode”); Two modes, i.e., a mode in which supply power is not linked, may be prepared so that a user can select a desired mode by operating an operation panel or a remote controller.
[0057]
In each of the above examples, the present invention is applied to a liquid crystal projector. However, the present invention may be applied to other projection display devices. For example, when the present invention is applied to a DMD projector, the variable aperture 1 may be provided in the projection lens.
[0058]
In each of the above examples, the variable aperture 1 (mechanical shutter) is used as the light blocking means. However, as another example, a liquid crystal shutter composed of a transmissive liquid crystal element may be used as the light blocking means.
[0059]
Further, the present invention is not limited to the above-described example, and it is needless to say that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the projection display device of the present invention, in an environment with external light, the amount of light shielding by the light shielding unit can be reduced, white can be brightened, and high-luminance image expression can be performed. In an environment where there is no external light, the amount of light blocking by the light blocking means can be increased, and white can be suppressed to increase contrast, so that an effect of achieving both luminance and contrast can be obtained.
[0061]
It is also desirable to prevent the deformation and breakage of the light-shielding means due to a rise in temperature when the light-shielding amount of the light-shielding means is increased without increasing the weight and volume of the entire apparatus, while achieving both the luminance and the contrast in this way. Is obtained.
[0062]
In addition, when the light shielding amount of the light shielding means is increased, the "light amount of the projected image is reduced by increasing the light shielding amount of the light shielding means" or "the contrast is increased by increasing the light shielding amount of the light shielding means. In addition to the fact that the brightness of the projected image decreases due to the decrease in the amount of light incident on the light-shielding means itself, the brightness of the black projected image greatly decreases. The effect of suppressing floating (luminance) of the all-black projection image and enabling high-quality video expression is also obtained.
[0063]
In addition, in existing projection display devices that can variably set the power supplied from the power supply to the light source, new circuits and optical elements are added by reducing the power supplied to the light source as the amount of light blocking by the light blocking means increases. Without this, it is possible to obtain an effect that the amount of light incident on the light shielding means can be reduced with an increase in the light shielding amount of the light shielding means.
[0064]
In addition, it is possible to automatically detect the environment where there is no external light from the detection result of the light detecting means, thereby increasing the amount of light shielding of the light shielding means and reducing the amount of light incident on the light shielding means. can get.
[0065]
In addition, for example, even when the light detection means is installed at a position where the projection light from the projection lens is likely to be incident, an effect of accurately detecting whether or not the environment is free of external light can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration of a liquid crystal projector.
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a DMD projector.
FIG. 3 is a diagram showing a conventional liquid crystal projector provided with a stop.
FIG. 4 is a diagram showing a conventional liquid crystal projector provided with a stop.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal projector to which the present invention has been applied.
FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of a liquid crystal projector to which the present invention has been applied.
FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of a liquid crystal projector to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of a liquid crystal projector to which the present invention has been applied.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 variable aperture, 2 variable aperture drive, 3 light source power supply, 4 light source power supply adjustment circuit, 5 CPU, 7 optical sensor, 9 black signal generation circuit, 10 selector, 21 light sources, 22 reflecting mirror, 23 illumination optical system, 25 liquid crystal Element, 27 projection lens

Claims (4)

光源と、
印加映像信号に従い入射光を変調して出射する空間光変調素子と、
前記光源からの光を前記空間光変調素子に集光照明する照明光学系と、
前記空間光変調素子からの出射光を投影する投影レンズと、
前記照明光学系,前記投影レンズのいずれかの側に配置された、遮光量を可変な遮光手段と、
前記遮光手段の遮光量の増加に伴って前記光源から前記遮光手段への入射光量を減少させるように、前記遮光手段の遮光量と前記光源から前記遮光手段への入射光量とを連動して制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
A light source,
A spatial light modulator that modulates and emits incident light according to an applied video signal,
An illumination optical system that condenses and illuminates light from the light source onto the spatial light modulator,
A projection lens that projects light emitted from the spatial light modulator,
Light-shielding means arranged on either side of the illumination optical system and the projection lens, the light-shielding amount being variable;
The amount of light incident on the light-shielding unit and the amount of light incident on the light-shielding unit are controlled in conjunction with each other so that the amount of light incident on the light-shielding unit from the light source decreases with an increase in the amount of light-shielding of the light-shielding unit. A projection type display device comprising:
請求項1に記載の投射型表示装置において、
前記制御手段は、前記遮光手段の遮光量の増加に伴って電源から前記光源への供給電力を減少させるように、前記遮光手段の遮光量と前記光源への供給電力とを連動して制御する
ことを特徴とする投射型表示装置。
The projection display device according to claim 1,
The control unit controls the light-blocking amount of the light-blocking unit and the power supplied to the light source in conjunction with each other so as to reduce the power supplied from the power supply to the light source with an increase in the light-blocking amount of the light-blocking unit. A projection type display device characterized by the above-mentioned.
請求項1または2に記載の投射型表示装置において、
投射型表示装置の周囲の光量を検出する光検出手段
をさらに備え、
前記制御手段は、前記光検出手段の検出結果に基づき、前記遮光手段の遮光量と前記遮光手段への入射光量とを連動して制御することを特徴とする投射型表示装置。
The projection display device according to claim 1, wherein
Further comprising light detection means for detecting the amount of light around the projection display device,
The projection type display device, wherein the control means controls the amount of light shielding of the light shielding means and the amount of light incident on the light shielding means in conjunction with each other based on a detection result of the light detecting means.
請求項3に記載の投射型表示装置において、
前記光検出手段による検出時に、前記投影レンズからの光の投影を中断させる手段
をさらに備えたことを特徴とする投射型表示装置。
The projection display device according to claim 3,
A projection display apparatus, further comprising means for interrupting the projection of light from the projection lens upon detection by the light detection means.
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