JP2005017810A - Projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画素ごとに変調可能なミラーアレイ素子や、液晶パネルを反射、若しくは、透過型のライトバルブとして使用し、そのライトバルブに光を照射する光源と、ライトバルブで反射、若しくは、透過し画素ごとに変調された光束をスクリーンに拡大投写する投写レンズを備え、光源からの光束を一部若しくは全てを遮る可動式の絞り板が設けられた投写型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この手の投写型表示装置において、輝度を出来るだけ低下させずに高コントラスト比を実現する方法として、特許文献1に記載されたものが知られている。
【0003】
図6に従来のこの手の投写型表示装置において、コントラスト比を悪化させずに高輝度化可能になる非対称開口の例が説明してある。図中ミラーアレイ素子101は画素数分の微小ミラー102を持ち、その微小ミラー102は回動軸103に対し所定角度任意に回動可能である。このミラーアレイ素子101を照明する照明光は開口形状104に示す非対称開口形状としている。具体的な実施方法としてはミラーアレイに光を照射する照明光学系の光路中に所定形状の絞りを設置したり、構成するレンズに歪像レンズを用いる方法等が開示されている。さらに、照明光路中にその光束の一部を遮光する可動式の絞り板を設け、映像の種類(例えばパソコンからのプレゼンテーション画像や映画等の映像など)や、外光強度の応じ駆動モータを用い絞り板の挿入量を調整し、高輝度と高コントラスト比を両立させる技術が知られている。
【0004】
【特許文献1】
特表平9−500738号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来の方法の固定式の非対称開口の例では、コントラスト比を向上できるものの円形の開口形状に比較して輝度の低下は避けられない。また、駆動モータを用いるものについては、使用者が好みに応じて選択、調整するなどの比較的低速の切り替えでは問題無いものの、映像の急激な変化等に対応することは応答速度の点から困難であるという問題点を有していた。また、絞り板が光路中に挿入された状態で駆動装置の故障や、駆動回路の故障が発生した場合そのままの状態で停止してしまい、輝度が出ない状態になってしまい、絞り板を光路から退避させるには、サービスマン等が分解して対応する必要がある等という問題点をさらに有していた。
【0006】
本発明は上記問題点を解決するもので、入力情報を基に、照明光の光束を遮る量を決定し、それに応じて照明光の光束を遮る絞り板の高速駆動を可能にする絞り板の駆動機構を備え、絞り板が光路中に挿入された状態で駆動装置の故障や、駆動回路の故障が発生した場合絞り板を光路中から退避させる手段を有し、引き続き使用しても高輝度状態を維持できる投写型表示装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の投写型表示装置には、入力情報に応じ画素ごとに変調可能なライトバルブと、そのライトバルブに照射する光を発する光源と、その光源から出た光を集光しライトバルブに照射するための複数の光学素子からなる照明光学系と、ライトバルブからの反射、若しくは透過光を投写する投写レンズと、前記照明光学系内に位置し、光束の一部を遮る位置と遮らない位置に移動可能な絞り板と、その絞り板を光束の一部を遮る位置と遮らない位置の間を移動させるボイスコイルモータと、その絞り板の位置を検出できる検出手段とを備えている。さらに、前記絞り板を光束を遮らない位置に移動させうる付勢手段と、前記付勢手段が前記絞り板に作用しない位置で保持できる保持手段を備えている。これらにより入力情報を基に、照明光の光束を遮る量を決定し、それに応じて絞り板を高速に駆動し、絞り板が光路中に挿入された状態で駆動装置の故障や、駆動回路の故障が発生した場合絞り板を光路中から退避させる手段を有することで引き続き使用しても高輝度状態を維持できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図5を用いて説明する。
【0009】
(実施の形態1)
図1は本発明の投写型表示装置の一実施の形態の主要部である絞り板駆動機構1を示す正面図で、図2はその絞り板駆動機構1を含む投写型表示装置全体を示す平面図である。光源としてのランプ2と、その光を集光する楕円面鏡3と、赤、緑、青の光を選択的に透過するフィルタで構成され、駆動モータにより回転駆動されるカラーホィール装置4と、カラーホィール装置4を透過した所定の広がり角を持つ光束を平行光にし、かつ、ライトバルブに集光、照射する照明光学系5としてのコンデンサーレンズ6、第1レンズアレイ7、第2レンズアレイ8、折り返しミラー9、フィールドレンズ10と、照明光学系5からの光束をライトバルブ側に反射させ、ライトバルブからの反射光を真直ぐ透過させるTIRプリズム11と、ライトバルブとしてのミラーアレイ素子12と、そのミラーアレイ素子で所定方向に反射された光を装置外のスクリーン等に拡大投写する投写レンズ13とから構成される。ミラーアレイ素子12は図3に示すように微小ミラー14とその回動軸15が規則正しく配列されており、斜め方向から光束のうちONさせたい画素のみの微小ミラーを光の入射方向に回動させその反射光が投写レンズ13で投写できる方向に反射させる、OFFさせたい画素に対応した微小ミラーはその反対方向に回動させその反射光が投写レンズ13でけられる方向に反射させる、このことによりミラーアレイ素子はライトバルブとして作用する。また、第2レンズアレイ(投写レンズ12の絞り位置と共役な位置)のランプ側近傍に照明光を一方向から任意の位置まで遮る絞り板16を有する絞り板駆動機構1が設けられている。駆動方式はボイスコイルモータ(以降VCMと称す)の形式で、その詳細は図1に示す、可動側は絞り板16とその絞り板16が取り付けられ、回動可能なアクチュエータハブ17と、そのアクチュエータハブ17にはコイル18と、そのアクチュエータハブ17の回動角度を検出するためのセンサープレート19が一体となって取り付けられている。固定側には高温マグネット20と、そのマグネット20が取り付けられたヨーク21と、コイル18を挟んで反対側に設けられたヨーク22と、アクチュエータハブ17の回動支軸23と、センサープレート19の反射光を基にアクチュエータハブ17の回動角度を検出可能な反射式センサ24から構成されている。また、回動支軸23には、アクチュエータハブ17の係合部25と係合し、所定位置に鉄心26が固定されたアーム27が回動自在に取り付けられるとともに、固定側のヨーク21との間に引っ張りばね28が張架され、常に矢印A方向に付勢されている。さらに固定側には通電により、アーム27の鉄心26が接触若しくはごく近傍まで来たとき引っ張りばね28の付勢力に抗し、吸着することが可能な電磁石29を備えている。詳細を図5に示す。
【0010】
以上説明した絞り板駆動機構1はその絞り板16で照明光を直接的に遮るため100℃以上の高温になることが知られており、使用するVCMの部品も高温環境下での使用に耐える必要がある。例えばマグネット20に関しても、サマリュームコバルト磁石やアルニコ磁石などを使用している、また、コイル18に関しても高温使用に耐えられる巻線を例えばポリイミドイミド銅線等を使用している。
【0011】
以上のように構成された投写型表示装置について、以下、その動作を述べる。光学的な基本動作としてはランプ2からの白色光を楕円面鏡3で集光しスポット状にして、カラーホィール装置4に照射する。カラーホィール装置4は回転するフィルターを備え、赤、緑、青の光を時分割で透過させる。この光束をコンデンサレンズ6の作用で平行光にし、第1レンズアレイ7、第2レンズアレイ8の作用で、ミラーアレイ素子12の面が均一に照明される。このミラーアレイ素子12では微小ミラーを入力情報に応じ回動させることで、それぞれの色の画像を所定タイミングで投写レンズ13を通し、外部のスクリーンに投写することでフルカラーの画像を投写させることが出来る。
【0012】
次に照明光学系の途中に配置された絞り板駆動機構1の動作を図4を用いて説明する。この絞り板駆動機構1の基本構成はVMCでありマグネット20と、ヨーク21、22で形成される磁界中のコイル18に図示しないドライブ回路から通電することでアクチュエータハブ17に回動支軸23回りのモーメントを発生させることで、高速動作が可能である。実際の使用時は図4(d)の状態で使用し、この状態で映像信号から投写画像の明るさの成分を取り出し、明るいシーンでは絞り板16が照明光路から退避した位置に、また、暗いシーンでは照明光路を遮る位置に制御される。これはVCMに取り付けられた反射式センサ24とセンサプレート19により、アクチュエータハブ17の角度検出し、サーボ回路で高速に位置制御することで実現している。
【0013】
次に電源ON、OFF時、回路が故障を起こした場合について述べる。電源OFF時に図4(a)状態(絞り板16が照明光束30から退避した状態)で引っ張りばね28の付勢力により矢印A方向に付勢されて固定されている。動作開始後、VMCによりアーム27はアクチュエータハブ17の係合部25により矢印B方向に回動し、図4の(b)を経て、(c)の状態になる。このとき電磁石29に通電することで、アーム27の鉄心26が吸着される。その後、図4(d)の状態でアクチュエータハブ17には引っ張りばね28の付勢力は作用せず高速に回動可能になる。使用中何らかの原因でドライブ回路が故障を起こした場合、電磁石29への導通が遮断される回路としておくことで、電磁石29の吸引力が無くなりアーム27の鉄心26が開放され結果引っ張りばね28によりアーム27が矢印A方向に回動し、途中アクチュエータハブ17の係合部25を引っ掛けた状態で移動し、再び図4(a)の状態になる。なお、特許請求の範囲に記載した第1の位置とは例えば図4(c)の位置のような光束の一部を遮るような位置をいう。
【0014】
第2の位置とは例えば図4(a)の位置のような光束を遮らないような位置をいう。
【0015】
このように、絞り板を高速に回動可能に構成することで、入力情報を基にコントラストと輝度が最適になるよう照明光束30を遮る量を決定し、かつ、それに応じ絞り板16を駆動することが可能になる。また、絞り板16が照明光束30に挿入された状態でドライブ回路が故障を起こしても、速やかに絞り板16を照明光束30を遮らないよう退避させることが可能になる。また、輸送中においても絞り板16が一方向に固定され、大変有用である。
【0016】
なお、以上の説明では、ミラーアレイ素子を1個使った方式について説明したが、ミラーアレイ素子を複数使用する方式にも同様に実施可能である。
【0017】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、投写型表示装置の照明光路中の所定位置で光束の一部を遮ることが可能で、かつ、その遮る量を高速に変化させることが可能になる。結果、入力情報、または、ユーザーの好みにより輝度重視や、コントラスト比重視に画質を高速に変化させることが可能になるという顕著な効果が得られる。また、使用中に駆動回路の故障等が発生した場合は、絞り板が光路を遮らない位置に速やかに退避することが可能で、継続して使用しても高輝度の映像を引き続き投写出来るという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の絞り板駆動機構の正面図
【図2】投写型表示装置全体の構成を示す平面図
【図3】ミラーアレイ素子の構造を示す図
【図4】絞り板駆動機構の動作を示す図
【図5】アクチュエータハブの係合部の詳細を示す斜視図
【図6】従来技術のミラーアレイ素子に対する固定開口形状の図
【符号の説明】
1 絞り板駆動機構
2 ランプ
3 楕円面鏡
4 カラーホィール装置
5 照明光学系
6 コンデンサーレンズ
7 第1レンズアレイ
8 第2レンズアレイ
9 折り返しミラー
10 フィールドレンズ
11 TIRプリズム
12 ミラーアレイ素子
13 投写レンズ
14 微小ミラー
15 回動軸
16 絞り板
17 アクチュエータハブ
18 コイル
19 センサープレート
20 マグネット
21、22 ヨーク
23 回動支軸
24 反射式センサ
25 係合部
26 鉄心
27 アーム
28 引っ張りばね
29 電磁石
30 照明光束
101 ミラーアレイ素子
102 微小ミラー
103 回動軸
104 開口形状[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a mirror array element that can be modulated for each pixel or a liquid crystal panel as a reflective or transmissive light valve, a light source that irradiates light to the light valve, and a light valve that reflects or transmits light. The present invention relates to a projection display device that includes a projection lens that enlarges and projects a light beam modulated for each pixel onto a screen and is provided with a movable diaphragm plate that blocks part or all of the light beam from a light source.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of projection display device, a method described in
[0003]
FIG. 6 illustrates an example of an asymmetric aperture that can increase the brightness without degrading the contrast ratio in the conventional projection display device of this type. In the figure, the mirror array element 101 has as
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese National Patent Publication No. 9-500738
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described example of the fixed asymmetric opening of the conventional method, although the contrast ratio can be improved, the luminance is unavoidably reduced as compared with the circular opening shape. Also, for those using a drive motor, there is no problem with switching at a relatively low speed, such as the user selecting and adjusting according to his / her preference, but it is difficult to respond to sudden changes in the image from the viewpoint of response speed. It had the problem of being. Also, if a drive device failure or drive circuit failure occurs with the diaphragm plate inserted in the optical path, it will stop as it is, leaving no brightness, and the diaphragm plate will be placed in the optical path. In order to evacuate from the service, there is a further problem that it is necessary for the service person to disassemble and deal with it.
[0006]
The present invention solves the above-described problems, and determines the amount of blocking the illumination light beam based on the input information, and accordingly, a diaphragm plate that enables high-speed driving of the diaphragm plate that blocks the illumination light beam. It has a drive mechanism and has a means to retract the diaphragm plate from the optical path when a drive device failure or drive circuit failure occurs with the diaphragm plate inserted in the optical path. An object of the present invention is to provide a projection display device capable of maintaining the state.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the projection display device of the present invention includes a light valve that can be modulated for each pixel according to input information, a light source that emits light to irradiate the light valve, and light emitted from the light source. An illumination optical system composed of a plurality of optical elements for condensing light and irradiating the light valve, a projection lens for projecting reflected or transmitted light from the light valve, and an illumination optical system positioned in the illumination optical system. A diaphragm plate that can be moved to a position where it is blocked or not blocked, a voice coil motor that moves the diaphragm plate between a position where it blocks a part of the light beam, and a position where it is not blocked, and detection that can detect the position of the diaphragm plate Means. Furthermore, urging means that can move the diaphragm plate to a position that does not block the light beam, and holding means that can hold the urging means at a position where the urging means does not act on the diaphragm plate are provided. Based on the input information, the amount of the illumination light beam is determined, and the diaphragm plate is driven at a high speed accordingly.If the diaphragm plate is inserted in the optical path, the drive device malfunctions or the drive circuit By having means for retracting the aperture plate from the optical path when a failure occurs, a high luminance state can be maintained even if it is continuously used.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0009]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view showing a diaphragm
[0010]
The diaphragm
[0011]
The operation of the projection display apparatus configured as described above will be described below. As a basic optical operation, the white light from the
[0012]
Next, the operation of the
[0013]
Next, a description will be given of a case where a circuit has failed at power ON / OFF. When the power is turned off, it is urged in the direction of arrow A by the urging force of the
[0014]
The second position refers to a position that does not block the light beam, such as the position shown in FIG.
[0015]
In this way, by configuring the diaphragm plate so as to be able to rotate at high speed, the amount of shielding the
[0016]
In the above description, the method using one mirror array element has been described. However, the present invention can be similarly applied to a method using a plurality of mirror array elements.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a part of the light beam can be blocked at a predetermined position in the illumination optical path of the projection display apparatus, and the blocking amount can be changed at high speed. As a result, it is possible to obtain a remarkable effect that the image quality can be changed at high speed with emphasis on luminance or contrast ratio depending on input information or user preference. In addition, if a drive circuit failure occurs during use, it is possible to quickly retreat to a position where the aperture plate does not block the optical path, and it is possible to continue projecting high-intensity images even if it is used continuously. An effect is also obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a diaphragm drive mechanism according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a configuration of an entire projection display apparatus. FIG. 3 is a diagram showing a structure of a mirror array element. FIG. 5 is a perspective view showing details of the engaging portion of the actuator hub. FIG. 6 is a view of a fixed aperture shape with respect to a conventional mirror array element.
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ライトバルブに照射する光を発する光源と、
前記光源から出射した光を集光し前記ライトバルブに照射する複数の光学素子からなる照明光学系と、
前記ライトバルブの反射、若しくは透過光を投写する投写レンズと、
前記照明光学系内に位置し、前記照明光学系内の光束の一部を遮る第1の位置と、前記光束を遮らない第2の位置に移動可能な絞り板と、
前記絞り板を前記第1の位置と前記第2の位置の間を移動させるボイスコイルモータと、
前記絞り板の位置を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする投写型表示装置。A light valve that can be modulated for each pixel according to the input information,
A light source that emits light to irradiate the light valve;
An illumination optical system comprising a plurality of optical elements that collect light emitted from the light source and irradiate the light valve;
A projection lens for projecting reflected or transmitted light of the light valve;
A first plate located in the illumination optical system and blocking a part of the light beam in the illumination optical system; and a stop plate movable to a second position not blocking the light beam;
A voice coil motor that moves the diaphragm plate between the first position and the second position;
A projection display device comprising: a detecting unit that detects a position of the diaphragm plate.
前記ライトバルブに照射する光を発する光源と、
前記光源から出射した光を前記ライトバルブに照射する複数の光学素子からなる照明光学系と、
前記ライトバルブの反射、若しくは透過光を投写する投写レンズと、
前記照明光学系内に位置し、前記照明光学系内の光束の一部を遮る第1の位置と、前記光束を遮らない第2の位置の間を移動可能な絞り板と、
前記絞り板を前記第1の位置と前記第2の位置の間を移動させる駆動手段と、
前記絞り板を第1の位置から第2の位置に移動させるように付勢する付勢手段とを備え、
正常動作時には前記付勢手段が前記絞り板に作用しないように保持する保持手段とを備えたことを特徴とする投写型表示装置。A light valve that can be modulated for each pixel according to the input information,
A light source that emits light to irradiate the light valve;
An illumination optical system comprising a plurality of optical elements that irradiate the light valve with light emitted from the light source;
A projection lens for projecting reflected or transmitted light of the light valve;
A diaphragm plate that is located in the illumination optical system and is movable between a first position that blocks a part of the light beam in the illumination optical system and a second position that does not block the light beam,
Drive means for moving the diaphragm plate between the first position and the second position;
Urging means for urging the diaphragm plate to move from the first position to the second position;
A projection display device comprising: holding means for holding the urging means so as not to act on the diaphragm plate during normal operation.
通電状態では前記付勢手段が前記絞り板に作用しないように保持し、
通電が停止した状態では前記絞り板を保持しないことを特徴とする請求項2記載の投写型表示装置。The holding means uses electromagnetic action, and
In an energized state, the biasing means is held so as not to act on the diaphragm plate,
3. The projection display device according to claim 2, wherein the diaphragm plate is not held in a state where energization is stopped.
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