JP2011150222A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像表示装置、特に、光変調素子へ供給する照明光量を調整可能な画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device, and more particularly to an image display device capable of adjusting the amount of illumination light supplied to a light modulation element.
従来、光変調素子を冷却するための冷却機構を備えるプロジェクターが知られている。例えば、プロジェクターの光変調素子が、液晶表示パネルと液晶表示パネルに対向させて設けられた偏光板を含む場合において、偏光フィルムの熱収縮による位相差のばらつきを低減させるために、液晶表示パネルを透過した光が入射する偏光板が略一定温度となるように冷却するための技術が提案されている。これにより、位相差のばらつきに起因する表示ムラを低減させる。偏光板を略一定とするための第1の方法として、例えば特許文献1に提案されるように、画像信号に含まれる黒信号或いは輝度レベルによって、ファンの回転を制御する方法が知られている。また、第2の方法として、特許文献2に提案されるように、複数の光源を備えるプロジェクターにおいて、点灯させる光源の数に応じて冷却機構を制御する方法が知られている。
Conventionally, a projector including a cooling mechanism for cooling a light modulation element is known. For example, when the light modulation element of the projector includes a liquid crystal display panel and a polarizing plate provided so as to face the liquid crystal display panel, the liquid crystal display panel is used to reduce the variation in phase difference due to thermal contraction of the polarizing film. A technique for cooling a polarizing plate on which transmitted light is incident so as to have a substantially constant temperature has been proposed. As a result, display unevenness due to variations in phase difference is reduced. As a first method for making the polarizing plate substantially constant, for example, as proposed in
また、プロジェクターとしては、例えば特許文献3に提案されるように、光変調素子へ入射させる照明光量を、画像信号に応じて調整する、いわゆる適応調光機能付きのプロジェクターが知られている。適応調光は、例えば画面全体が暗い場面では照明光量を低下させる。照明光量を低下させるとともに、画像信号の伸長処理を実施することで、コントラストを強調させ、暗いシーンの画像を明確に表現するとともに、明るいシーンとの動的なコントラストも向上させることが可能となる。 As a projector, for example, as proposed in Patent Document 3, a projector with a so-called adaptive dimming function that adjusts the amount of illumination light incident on a light modulation element according to an image signal is known. Adaptive dimming reduces the amount of illumination light in a scene where the entire screen is dark, for example. By reducing the amount of illumination light and extending the image signal, it is possible to enhance the contrast, clearly express the image of the dark scene, and improve the dynamic contrast with the bright scene. .
適応調光機能付きのプロジェクターに対して、上記の第1の方法のように輝度信号のみによって冷却機構を制御すると、例えば、照明光量を低下させてもファンの回転数が高くなるような場合が生じ、過冷却の原因となり得ることが課題となる。また、複数の光源を用いる場合であっても、照明光量の高低が偏光板の温度へ大きく影響を及ぼすこととなるため、上記の第2の方法を採用しても偏光板の温度の制御が困難な場合があることが課題となる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、冷却対象要素である光学素子が所望の温度となるような冷却を可能とし、効率的な冷却と表示ムラの低減とを可能とする画像表示装置を提供することを目的とする。 For a projector with an adaptive dimming function, if the cooling mechanism is controlled only by the luminance signal as in the first method, for example, the fan speed may increase even if the illumination light quantity is reduced. It is a problem that it may occur and cause overcooling. Even in the case of using a plurality of light sources, the amount of illumination light greatly affects the temperature of the polarizing plate. Therefore, even if the second method is adopted, the temperature of the polarizing plate can be controlled. The challenge is that it can be difficult. The present invention has been made in view of the above-described problems, and enables cooling so that an optical element that is a cooling target element has a desired temperature, thereby enabling efficient cooling and reduction of display unevenness. An object is to provide an image display device.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る画像表示装置は、照明光を射出する光源と、前記光源から射出された前記照明光を画像信号に応じて変調する光変調素子と、前記画像信号を解析することにより、前記光変調素子に入射する前記照明光の光量を調整する調光処理と、前記調光処理に応じた前記画像信号の伸長処理と、を実施する表示情報処理部と、冷却対象要素である光学素子へ冷却風を供給する冷却機構と、を有し、前記光学素子へ供給される前記冷却風の風速が、前記表示情報処理部での前記調光処理によって調整された前記照明光の光量に応じて制御されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an image display device according to the present invention includes a light source that emits illumination light, and light modulation that modulates the illumination light emitted from the light source according to an image signal. A light control process for adjusting the amount of the illumination light incident on the light modulation element by analyzing the element and the image signal, and a process for expanding the image signal in accordance with the light control process A display information processing unit and a cooling mechanism that supplies cooling air to the optical element that is a cooling target element, and the speed of the cooling air supplied to the optical element is adjusted by the display information processing unit. It is controlled according to the light quantity of the illumination light adjusted by light processing.
画像信号の解析によって得られた照明光量に応じて冷却風の風速を制御することにより、光学素子が所望の温度で略一定になるような冷却を可能とする。光学素子に適した強度での冷却を可能とすることで、熱収縮等に起因する表示ムラを低減させるとともに、過冷却の低減により効率的な冷却が可能となる。これにより、効率的な冷却と表示ムラの低減とが可能となる。 By controlling the wind speed of the cooling air according to the amount of illumination light obtained by analyzing the image signal, it is possible to cool the optical element so as to be substantially constant at a desired temperature. By enabling cooling at an intensity suitable for the optical element, display unevenness due to heat shrinkage and the like can be reduced, and efficient cooling can be achieved by reducing overcooling. This makes it possible to efficiently cool and reduce display unevenness.
また、本発明の好ましい態様としては、前記光学素子へ供給される前記冷却風の前記風速が、さらに、前記表示情報処理部で解析された前記画像信号に応じて制御されることが望ましい。例えば、光学素子が、液晶表示パネルと液晶表示パネルに対向させて設けられた偏光板を含む光変調素子である場合は、光変調素子に入射する照明光量が同じであっても、光変調素子の射出側の偏光板で遮蔽される(吸収される)光量が多くなるほど、発生する熱量は多くなる。このようにして生じる熱量を表示情報処理部での画像信号の解析に応じて判断し、冷却風の風速を制御することで、光学素子の温度をさらに一定にさせることができる。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wind speed of the cooling air supplied to the optical element is further controlled according to the image signal analyzed by the display information processing unit. For example, when the optical element is a light modulation element including a liquid crystal display panel and a polarizing plate provided so as to face the liquid crystal display panel, the light modulation element even if the amount of illumination light incident on the light modulation element is the same As the amount of light shielded (absorbed) by the exit side polarizing plate increases, the amount of heat generated increases. The amount of heat generated in this way is determined according to the analysis of the image signal in the display information processing unit, and the temperature of the optical element can be made more constant by controlling the wind speed of the cooling air.
また、本発明の好ましい態様としては、前記風速が、前記表示情報処理部での前記伸長処理を経た輝度値のヒストグラムに応じて制御されることが望ましい。これにより、冷却風の風速を、画像信号に応じて制御する。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wind speed is controlled in accordance with a histogram of luminance values that have undergone the expansion processing in the display information processing unit. Thereby, the wind speed of the cooling air is controlled according to the image signal.
また、本発明の好ましい態様としては、前記冷却機構は、前記冷却風を送出するファンを備え、前記表示情報処理部は、前記ファンの駆動を制御するための冷却駆動信号を生成することが望ましい。これにより、照明光量に応じて、或いは照明光量及び画像信号に応じて、冷却風の風量を制御する。また、ファンの回転数を制御することで、冷却強度に応じて消費電力を低減させることができる。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the cooling mechanism includes a fan that sends out the cooling air, and the display information processing unit generates a cooling drive signal for controlling driving of the fan. . Thereby, the air volume of the cooling air is controlled according to the illumination light quantity or according to the illumination light quantity and the image signal. Further, by controlling the number of rotations of the fan, power consumption can be reduced according to the cooling intensity.
また、本発明の好ましい態様としては、前記冷却機構は、前記冷却風を送出するファンと、前記ファンから送出された前記冷却風を通過させて、前記光学素子へ供給するダクトと、を備え、前記ダクトは、通過する前記冷却風の前記風速を調整可能な調整機構を備え、前記表示情報処理部は、前記調整機構を制御するための冷却駆動信号を生成することが望ましい。これにより、照明光量に応じて、或いは照明光量及び画像信号に応じて、冷却風の風量を制御する。ファンの駆動音が一定となることで、安定した音響環境での映像視聴が可能となる。 Moreover, as a preferred aspect of the present invention, the cooling mechanism includes a fan that sends out the cooling air, and a duct that passes the cooling air sent from the fan and supplies the cooling air to the optical element, The duct preferably includes an adjustment mechanism capable of adjusting the wind speed of the cooling air passing therethrough, and the display information processing unit preferably generates a cooling drive signal for controlling the adjustment mechanism. Thereby, the air volume of the cooling air is controlled according to the illumination light quantity or according to the illumination light quantity and the image signal. Since the fan drive sound is constant, video viewing in a stable acoustic environment is possible.
また、本発明の好ましい態様としては、前記風速調整機構は、前記冷却風の吹出口の開口面積を変化させることが望ましい。これにより、吹出口を通過する冷却風の風速を調整する。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the wind speed adjusting mechanism changes an opening area of the cooling air outlet. Thereby, the wind speed of the cooling wind which passes a blower outlet is adjusted.
また、本発明の好ましい態様としては、前記風速調整機構は、開閉可能な開閉部を備え、前記開閉部は、前記ダクトの側壁に設けられることが望ましい。これにより、光学素子へ向けて進行させる冷却風の風量を調整する。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wind speed adjusting mechanism includes an openable / closable opening / closing part, and the opening / closing part is provided on a side wall of the duct. Thereby, the air volume of the cooling air to be advanced toward the optical element is adjusted.
また、本発明の好ましい態様としては、前記風速調整機構は、前記冷却風の遮蔽量を変化可能な遮蔽部を備え、前記遮蔽部は、前記ダクトの内部に設けられることが望ましい。これにより、ダクトの内部を通過する冷却風の風量を調整する。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the wind speed adjusting mechanism includes a shielding part capable of changing a shielding amount of the cooling air, and the shielding part is provided inside the duct. Thereby, the air volume of the cooling air passing through the inside of the duct is adjusted.
また、本発明の好ましい態様としては、前記冷却対象要素である前記光学素子は、前記光変調素子を構成する偏光板を含むことが望ましい。これにより、偏光フィルムの熱収縮による位相差のばらつきを低減させ、表示ムラを低減させる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is preferable that the optical element that is the element to be cooled includes a polarizing plate constituting the light modulation element. Thereby, the dispersion | variation in the phase difference by the heat shrink of a polarizing film is reduced, and a display nonuniformity is reduced.
また、本発明の好ましい態様としては、前記光源は、色光ごとに設けられ、前記光学素子へ供給される前記冷却風の風速が、前記調光処理によって調整された前記色光ごとに制御されることが望ましい。色光ごとに光源を設けることで、色光ごとの光量調整を可能とする。調光処理によって調整された色光ごとに冷却風の風速を制御可能とすることで、色光ごとに、さらに最適な強度で光学素子を冷却することができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, the light source is provided for each color light, and the air velocity of the cooling air supplied to the optical element is controlled for each color light adjusted by the light control processing. Is desirable. By providing a light source for each color light, it is possible to adjust the amount of light for each color light. By making it possible to control the speed of the cooling air for each color light adjusted by the light control processing, the optical element can be cooled with an optimum intensity for each color light.
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る画像表示装置であるプロジェクター1の概略構成を示す図である。光源10は、例えば、超高圧水銀ランプであって、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光を含む照明光を射出する。第1インテグレーターレンズ11及び第2インテグレーターレンズ12は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第1インテグレーターレンズ11は、光源10からの光束を複数に分割する。第1インテグレーターレンズ11の各レンズ素子は、光源10からの光束を第2インテグレーターレンズ12のレンズ素子近傍にて集光させる。第2インテグレーターレンズ12のレンズ素子は、第1インテグレーターレンズ11のレンズ素子の像を液晶表示パネル19R、19G、19Bに形成する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
偏光変換素子13は、第2インテグレーターレンズ12からの光を所定の直線偏光、例えばs偏光に変換させる。照明光量調整装置14は、偏光変換素子13から入射する照明光の光量を調整する。照明光量調整装置14は、例えば、機械的に光量を調整可能な絞り機構や、光源10に供給する電力を調整可能な光源の駆動回路、電気的に透過光量を調整可能なエレクトロクロミックガラス等、光量を調整可能ないずれのものであっても良い。本実施例では、照明光量調整装置14は、液晶表示パネル19R、19G、19Bへ供給する照明光量を、例えば100%から0%まで調整する。
The
第1ダイクロイックミラー15は、照明光量調整装置14で光量が調整された照明光のうち、R光を透過させ、G光及びB光を反射させる。第1ダイクロイックミラー15を透過したR光は、反射ミラー17で反射され、1/2波長板(図示省略)でp偏光に変換される。入射側偏光板18は、p偏光を透過させる。液晶表示パネル19Rは、画像信号に応じて、p偏光をs偏光に変換させる。射出側偏光板20は、液晶表示パネル19Rからのs偏光を透過させる。入射側偏光板18、液晶表示パネル19R及び射出側偏光板20は、R光を画像信号に応じて変調する光変調素子として機能する。
The first
第2ダイクロイックミラー16は、第1ダイクロイックミラー15からのG光を反射させ、B光を透過させる。第2ダイクロイックミラー16で反射したG光は、s偏光を透過させる入射側偏光板18を経て、液晶表示パネル19Gへ入射する。液晶表示パネル19Gは、画像信号に応じて、s偏光をp偏光に変換させる。射出側偏光板20は、液晶表示パネル19Gからのp偏光を透過させる。入射側偏光板18、液晶表示パネル19G及び射出側偏光板20は、G光を画像信号に応じて変調する光変調素子として機能する。
The second
第2ダイクロイックミラー16を透過したB光は、リレーレンズ22、24、反射ミラー23、25を経て、1/2波長板(図示省略)でp偏光に変換される。入射側偏光板18は、p偏光を透過させる。液晶表示パネル19Bは、画像信号に応じて、p偏光をs偏光に変換させる。射出側偏光板20は、液晶表示パネル19Bからのs偏光を透過させる。入射側偏光板18、液晶表示パネル19B及び射出側偏光板20は、B光を画像信号に応じて変調する光変調素子として機能する。色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム21は、それぞれ射出側偏光板20を透過した各色光を合成する。投写レンズ26は、クロスダイクロイックプリズム21で合成された光をスクリーン27へ投写させる。
The B light transmitted through the second
図2は、プロジェクター1の断面構成例を示す模式図である。ここでは、図1に示すプロジェクター1の一部の要素を示して説明することとし、説明に不要な要素の図示を省略する。図中、白抜き矢印は、冷却風が流動する主な向きを表している。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional configuration example of the
図示する構成のうち、光源10、偏光変換素子13、入射側偏光板18、液晶表示パネル19(19R、19G、19B)及び射出側偏光板20は、冷却対象要素である主な光学素子である。第1冷却機構31は、入射側偏光板18、液晶表示パネル19及び射出側偏光板20へ冷却風を供給する。第1冷却機構31は、ファン34及びダクト35を備える。ファン34は、冷却風を送出する。ダクト35は、ファン34から送出された冷却風を通過させて、入射側偏光板18、液晶表示パネル19及び射出側偏光板20へ供給する。なお、第1冷却機構31は、色光ごとに設けられている。
In the configuration shown in the drawing, the
第2冷却機構32は、偏光変換素子13へ冷却風を供給する。第2冷却機構32は、ファン34と、冷却風を通過させて偏光変換素子13へ供給するダクト35とを備える。第3冷却機構33は、光源10へ冷却風を送出するファンである。
The
図3は、液晶表示パネル19、第1冷却機構31及び照明光量調整装置14の制御のための構成を示すブロック図である。表示情報入力部41は、画像信号が入力される。表示情報処理部42は、表示情報入力部41へ入力された画像信号を解析し、表示駆動信号、光量調整信号及び冷却駆動信号を生成する。R光用の表示駆動部43Rは、表示情報処理部42からの表示駆動信号に応じて、R光用の液晶表示パネル19Rを駆動する。G光用の表示駆動部43Gは、表示情報処理部42からの表示駆動信号に応じて、G光用の液晶表示パネル19Gを駆動する。B光用の表示駆動部43Bは、表示情報処理部42からの表示駆動信号に応じて、B光用の液晶表示パネル19Bを駆動する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration for controlling the liquid
照明光量調整駆動部45は、表示情報処理部42からの光量調整信号に応じて、照明光量調整装置14を駆動する。照明光量調整装置14が絞り機構である場合、照明光量調整駆動部45は、絞り機構を動作させて絞りの大きさを調整する。照明光量調整装置14がエレクトロクロミックガラスである場合、照明光量調整駆動部45は、エレクトロクロミックガラスへ印加する電圧を変化させて、透過光量を調整する。
The illumination light amount
冷却機構駆動部44は、表示情報処理部42からの冷却駆動信号に応じて、第1冷却機構31(R光用の第1冷却機構31R、G光用の第1冷却機構31G、B光用の第1冷却機構31B)を駆動する。冷却駆動信号に応じた回転数で第1冷却機構31のファン34を駆動することによって、冷却風の風速、即ち、冷却対象要素へ供給される単位時間当たりの冷却風の風量が制御される。
The cooling
図4から図11は、表示情報処理部42による調光処理及び伸長処理について説明する図である。プロジェクター1は、画像信号の解析により、明るいシーンの映像については照明光量を多くし、暗いシーンの映像については照明光量を少なくするような適応調光を実施する。表示情報処理部42は、表示情報入力部41から入力された画像信号に基づいて表示駆動信号の輝度値を決定する。
4 to 11 are diagrams for explaining the light control processing and the expansion processing by the display information processing unit 42. Based on the analysis of the image signal, the
図4は、画像信号の伸長処理前における輝度値の出現量分布(ヒストグラム)の第1の例を表すグラフである。グラフの横軸は画像信号の輝度値、縦軸は画素数を表している。i(max)は、画像信号の輝度値の最大値とする。第1の例では、画像信号の輝度値i1〜i2は、最大値i(max)の半分に近い値以下の範囲で分布している。図4に示す分布は、映像全体が最大輝度の半分程度以下となるような暗いシーンであることを表している。輝度値のヒストグラムは、表示情報処理部42における画像信号の解析によって得られる。 FIG. 4 is a graph showing a first example of an appearance amount distribution (histogram) of luminance values before image signal decompression processing. The horizontal axis of the graph represents the luminance value of the image signal, and the vertical axis represents the number of pixels. i (max) is the maximum luminance value of the image signal. In the first example, the luminance values i1 to i2 of the image signal are distributed in a range of values not more than half of the maximum value i (max). The distribution shown in FIG. 4 represents a dark scene in which the entire video is about half or less of the maximum luminance. The histogram of luminance values is obtained by analyzing the image signal in the display information processing unit 42.
図5は、第1の例における表示情報処理部42の処理例を説明するグラフである。グラフの横軸は表示駆動信号の輝度値を表し、縦軸は液晶表示パネル19からの出力光量を表している。第1の例では、表示情報処理部42は、調光処理の実施により、最大値の半分程度にまで照明光量を低下させるような光量調整信号を出力する。
FIG. 5 is a graph for explaining a processing example of the display information processing unit 42 in the first example. The horizontal axis of the graph represents the luminance value of the display drive signal, and the vertical axis represents the amount of light output from the liquid
また、表示情報処理部42は、調光処理に応じた画像信号の伸長処理を実施する。この例では、表示情報処理部42は、輝度値のダイナミックレンジを、i1〜i2に対して二倍程度のi’1〜i’2にまで伸長させるような表示駆動信号を出力する。照明光量を低下させるとともに画像信号の伸長処理を実施することで、出力光量o1〜o2を変化させずに、表現可能な階調数を増加させる。これにより、暗いシーンにおいてコントラストを強調させ、画像を明確に表現するとともに、明るいシーンとの動的なコントラストも向上させることが可能となる。また、後述するように射出側偏光板20で遮蔽される(吸収される)光量を少なくできることで、射出側偏光板20で発生する熱量を低減させることができる。
The display information processing unit 42 performs an image signal expansion process corresponding to the light control process. In this example, the display information processing unit 42 outputs a display drive signal that extends the dynamic range of the luminance value to i′1 to i′2 that is about twice as large as i1 to i2. The number of gradations that can be expressed is increased without changing the output light amounts o1 to o2, by reducing the illumination light amount and performing the image signal expansion process. As a result, it is possible to enhance contrast in a dark scene and express an image clearly, and to improve dynamic contrast with a bright scene. Moreover, since the light quantity shielded (absorbed) by the exit
表示情報処理部42は、調光処理によって調整された照明光量と、伸長処理を経た輝度値のヒストグラムとに応じて、第1冷却機構31からの冷却風の風速を制御する。この例では、表示情報処理部42は、調光処理によって照明光量を最大値から半減させることに応じて、最大風速に対して風速を低下させる制御を行う。さらに、表示情報処理部42は、画像信号の伸長処理によって射出側偏光板20で発生する熱量を低減できるため、画像信号の解析によって実施された伸長処理にも応じて、さらに風速を低下させる制御を行う。
The display information processing unit 42 controls the wind speed of the cooling air from the
図6は、画像信号の伸長処理前における輝度値の出現量分布(ヒストグラム)の第2の例を表すグラフである。第2の例は、映像の大半が最大輝度の半分程度以下で暗く、映像の一部が最大輝度を含んで明るいように、画像信号の輝度値i1〜i2が二分して分布する場合の例である。 FIG. 6 is a graph showing a second example of the appearance amount distribution (histogram) of luminance values before the image signal decompression processing. The second example is an example in which the luminance values i1 to i2 of the image signal are bisected and distributed so that most of the video is dark at about half or less of the maximum luminance and part of the video is bright including the maximum luminance. It is.
図7は、第2の例における表示情報処理部42の処理例を説明するグラフである。第2の例は映像に最大輝度が含まれることから、表示情報処理部42は、照明光量を低下させる調光処理を実施せず、照明光量を最大値のままとする光量調整信号を出力する。調光処理がなされないことから、表示情報処理部42は、画像信号の伸長処理も実施せず、輝度値のダイナミックレンジを、i1〜i2と同じi’1〜i’2とする表示駆動信号を出力する。 FIG. 7 is a graph illustrating a processing example of the display information processing unit 42 in the second example. In the second example, since the maximum luminance is included in the video, the display information processing unit 42 outputs a light amount adjustment signal that keeps the illumination light amount at the maximum value without performing the dimming process for reducing the illumination light amount. . Since the dimming process is not performed, the display information processing unit 42 does not perform the image signal expansion process, and the display drive signal sets the dynamic range of the luminance value to i′1 to i′2 that is the same as i1 to i2. Is output.
一般に、光変調素子が液晶表示パネルと吸収型の偏光板を含む場合、光変調素子に入射する光量が一定であっても、表示される画像が暗いと射出側の偏光板で遮蔽される(吸収される)光量が大きくなる。その結果、射出側の偏光板で吸収される熱量が大きくなるため、射出側の偏光板の温度が高くなる。一方、表示される画像が明るいと射出側の偏光板で遮蔽される(吸収される)光量が少ないので、射出側の偏光板で吸収される熱量は小さくなり、射出側の偏光板の温度は低くなる。 In general, when the light modulation element includes a liquid crystal display panel and an absorption-type polarizing plate, even when the amount of light incident on the light modulation element is constant, the displayed image is shielded by the polarizing plate on the emission side ( The amount of light absorbed is increased. As a result, the amount of heat absorbed by the exit-side polarizer increases, and the temperature of the exit-side polarizer increases. On the other hand, if the displayed image is bright, the amount of light absorbed by the exit-side polarizing plate is small because the amount of light shielded (absorbed) by the exit-side polarizing plate is small, and the temperature of the exit-side polarizing plate is Lower.
第2の例の場合、照明光量を最大値のままとするとともに、ヒストグラムの大半が最大値i(max)の半分以下に分布していることから、射出側偏光板20で発生する熱量は高くなる。このような状況に対して、表示情報処理部42は、第1の例の場合に比較して、第1冷却機構31からの冷却風の風速を高くする制御を行う。表示情報処理部42は、照明光量が高いほど、またヒストグラムが低い輝度範囲に偏るほど、冷却風の風速を高くする。これにより、射出側偏光板20で発生する熱量を低減させることができる。
In the case of the second example, the illumination light amount is kept at the maximum value, and most of the histogram is distributed to half or less of the maximum value i (max). Become. In such a situation, the display information processing unit 42 performs control to increase the speed of the cooling air from the
図8は、画像信号の伸長処理前における輝度値の出現量分布(ヒストグラム)の第3の例を表すグラフである。第3の例は、画像信号の輝度値i1〜i2は、最大値i(max)を含み、かつ大半が最大値i(max)の半分以上において分布している。図8に示す分布は、映像全体が最大輝度の半分程度以上となるような明るいシーンであることを表している。 FIG. 8 is a graph showing a third example of luminance value appearance amount distribution (histogram) before image signal decompression processing. In the third example, the luminance values i1 to i2 of the image signal include the maximum value i (max), and most of the luminance values are distributed in half or more of the maximum value i (max). The distribution shown in FIG. 8 represents a bright scene in which the entire video is about half or more of the maximum luminance.
図9は、第3の例における表示情報処理部42の処理例を説明するグラフである。第3の例は映像に最大輝度が含まれることから、表示情報処理部42は、照明光量を低下させる調光処理を実施せず、照明光量を最大値のままとする光量調整信号を出力する。調光処理がなされないことから、表示情報処理部42は、画像信号の伸長処理も実施せず、輝度値のダイナミックレンジを、i1〜i2と同じi’1〜i’2とする表示駆動信号を出力する。 FIG. 9 is a graph for explaining a processing example of the display information processing unit 42 in the third example. In the third example, since the maximum luminance is included in the video, the display information processing unit 42 outputs a light amount adjustment signal that keeps the illumination light amount at the maximum value without performing the dimming process for reducing the illumination light amount. . Since the dimming process is not performed, the display information processing unit 42 does not perform the image signal expansion process, and the display drive signal sets the dynamic range of the luminance value to i′1 to i′2 that is the same as i1 to i2. Is output.
第3の例の場合、ヒストグラムの大半が最大値i(max)の半分以上に分布していることから、第2の例の場合よりも射出側偏光板20で遮蔽される(吸収される)光量は少なく、発生する熱量は低くなる。このような状況に対して、表示情報処理部42は、第2の例の場合に比較して、第1冷却機構31からの冷却風の風速を低くする制御を行う。表示情報処理部42は、ヒストグラムが高い輝度範囲に偏るほど、冷却風の風速を低くする。これにより、射出側偏光板20の過冷却を低減させることができる。
In the case of the third example, since most of the histogram is distributed over half of the maximum value i (max), the histogram is shielded (absorbed) by the emission
図10は、画像信号の伸長処理前における輝度値の出現量分布(ヒストグラム)の第4の例を表すグラフである。第4の例は、第3の例と近いヒストグラムであるが、画像信号の輝度値i2が最大値i(max)より低い場合の例とする。 FIG. 10 is a graph showing a fourth example of the appearance amount distribution (histogram) of luminance values before the image signal expansion processing. The fourth example is a histogram close to the third example, but is an example in which the luminance value i2 of the image signal is lower than the maximum value i (max).
図11は、第4の例における表示情報処理部42の処理例を説明するグラフである。第4の例は、最大輝度より若干低い輝度までのヒストグラムであることから、表示情報処理部42は、照明光量を若干低下させる調光処理を実施する。また、表示情報処理部42は、輝度値のダイナミックレンジを、i1〜i2からi’1〜i’2に若干伸長させるような表示駆動信号を出力する。表示情報処理部42は、調光処理によって照明光量を最大値から若干低下させること、画像信号を若干伸長させることにより、第3の例の場合に比較して、冷却風の風速を若干低下させる制御を行う。 FIG. 11 is a graph illustrating a processing example of the display information processing unit 42 in the fourth example. Since the fourth example is a histogram up to a luminance slightly lower than the maximum luminance, the display information processing unit 42 performs a dimming process that slightly reduces the amount of illumination light. Further, the display information processing unit 42 outputs a display drive signal that slightly expands the dynamic range of the luminance value from i1 to i2 to i'1 to i'2. The display information processing unit 42 slightly reduces the air velocity of the cooling air by slightly reducing the amount of illumination light from the maximum value by dimming processing and slightly expanding the image signal as compared with the case of the third example. Take control.
以上のように、表示情報処理部42は、調光処理後の照明光量の高低、及び伸長処理後の輝度値のヒストグラムに応じて、冷却風の風速を調整する。光学素子へ供給される冷却風の風速は、表示情報処理部42での調光処理によって調整された照明光の光量、伸長処理を経た輝度値のヒストグラムに応じて制御される。プロジェクター1は、表示情報処理部42による冷却風の風量調整により、光学素子を所望の温度で略一定とするように冷却することができる。光学素子に適した強度での冷却を可能とすることで、熱収縮等に起因する表示ムラを低減させるとともに、過冷却の低減により効率的な冷却が可能となる。本実施例では、色光ごとに第1冷却機構31(31R、31G、31B)を設けることで、色光ごとに最適な強度で光学素子を冷却することができる。また、ファン34の回転数を制御することで、冷却強度に応じて消費電力を低減させることができる。
As described above, the display information processing unit 42 adjusts the wind speed of the cooling air according to the level of the illumination light amount after the dimming process and the luminance value histogram after the extension process. The wind speed of the cooling air supplied to the optical element is controlled in accordance with the amount of illumination light adjusted by the dimming process in the display information processing unit 42 and the histogram of the luminance values after the extension process. The
図12は、本実施例の変形例に係るプロジェクター1の断面構成例を示す模式図である。本変形例では、冷却機構50は、ファン51、主ダクト52、液晶表示パネル/偏光板用ダクト53及び偏光変換素子用ダクト54を備える。主ダクト52は、ファン51から送出された冷却風を通過させる。液晶表示パネル/偏光板用ダクト53は、主ダクト52を通過する冷却風の一部を分岐させて、入射側偏光板18、液晶表示パネル19及び射出側偏光板20へ供給する。偏光変換素子用ダクト54は、主ダクト52を通過した冷却風を偏光変換素子13へ供給する。本変形例では、偏光変換素子13と、入射側偏光板18、液晶表示パネル19及び射出側偏光板20とへは、共通のファン51から冷却風が供給される。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional configuration example of the
本変形例では、表示情報処理部42は、画像信号の解析により、各色光のうち最も強い冷却が必要である色光を判断し、その色光の光学素子が所望の温度となるように、冷却風の風速を調整する。本変形例の場合も、照明光量に応じた最適な強度で光学素子を冷却することができる。 In this modification, the display information processing unit 42 determines the color light that needs the strongest cooling among the respective color lights based on the analysis of the image signal, and the cooling air flow so that the optical element of the color light has a desired temperature. Adjust the wind speed. In the case of this modification as well, the optical element can be cooled with an optimum intensity corresponding to the amount of illumination light.
図13は、本発明の実施例2に係るプロジェクターについて説明する図である。本実施例は、調整機構の制御により、冷却風の風速を調整することを特徴とする。上記の実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。冷却機構60は、入射側偏光板18、液晶表示パネル19及び射出側偏光板20へ冷却風を供給する。冷却機構60は、ファン34及びダクト61を備える。ダクト61は、ファン34から送出された冷却風を通過させて、入射側偏光板18、液晶表示パネル19及び射出側偏光板20へ供給する。なお、冷却機構60は、色光ごとに設けられている。
FIG. 13 is a diagram illustrating the projector according to the second embodiment of the invention. The present embodiment is characterized in that the wind speed of the cooling air is adjusted by the control of the adjusting mechanism. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The
ダクト61は、冷却風の吹出口62の開口面積を変化可能な可動部を備える。かかる可動部は、吹出口62から射出させる冷却風の風速を調整可能な風速調整機構として機能する。図13中の右側には、吹出口62の開口面積が最大であるときの冷却機構60の断面構成と、吹出口62側から見たダクト61の上面構成とを表している。図13中の左側には、吹出口62の開口面積が最小であるときの冷却機構60の断面構成と、吹出口62側から見たダクト61の上面構成とを表している。なお、冷却機構60は、冷却風の進行方向に沿う断面構成とする。
The
例えば、図13中左側に示す状態において、ダクト61は、ファン34側から吹出口62側へ向かうに従って漸次狭められた形状をなしている。これに対して、図13中右側に示す状態において、ダクト61は、ファン34側から吹出口62側へ向かうに従って若干広げられた形状をなしている。ダクト61は、吹出口62の開口面積が最大である状態と最小である状態との間で適宜変形可能に構成されている。
For example, in the state shown on the left side in FIG. 13, the
冷却機構60は、ファン34の回転数を一定としたまま吹出口62の開口面積を広げることで冷却風を低速にさせ、吹出口62の開口面積を狭めることで冷却風を高速にさせる。表示情報処理部42(図3参照)は、冷却機構60の調整機構を制御するための冷却駆動信号を生成する。冷却風の風速は、吹出口62が冷却駆動信号に応じた開口面積となるように風量調整機構が駆動されることによって制御される。
The
本実施例も、冷却対象要素である光学素子が所望の温度となるような冷却を可能とし、効率的な冷却と表示ムラの低減とを可能にできる。また、本実施例は、ファン34の回転数を一定として冷却風の風速を調整することが可能である。ファン34の回転数を一定とし、駆動音の変化を低減可能とすることで、安定した音響環境での映像視聴が可能となる。音響環境を安定させることが可能な冷却機構は、例えば、プロジェクターをホームシアター等に応用する場合に有用である。なお、調整機構は、吹出口62の開口面積を変化させることが可能であれば良く、本実施例で説明する態様でダクト61を変形させる場合に限られない。
Also in this embodiment, it is possible to perform cooling so that the optical element that is a cooling target element has a desired temperature, and it is possible to efficiently cool and reduce display unevenness. Further, in this embodiment, it is possible to adjust the speed of the cooling air while keeping the rotation speed of the
図14は、本実施例の変形例1について説明する図である。本変形例は、開閉可能な開閉部67を備える。開閉部67は、ダクト66の側壁に設けられ、風速調整機構として機能する。例えば、図14中右側に示す状態では、二つの開閉部67が開かれている。このとき、開閉部67を通過した冷却風は、入射側偏光板18、液晶表示パネル19及び射出側偏光板20以外の方向へ進行する。これに対して、図14中左側に示す状態では、開閉部67はいずれも閉じられている。冷却機構65は、ファン34の回転数を一定としたまま開閉部67を開くことで、光学素子へ供給する冷却風を低速にさせ、開閉部67を閉じることで、光学素子へ供給する冷却風を高速にさせる。
FIG. 14 is a diagram illustrating a first modification of the present embodiment. This modification includes an opening / closing
冷却機構65は、全ての開閉部67を全開とした状態と、全ての開閉部67を閉じた状態との間において、開閉部67の開閉を調整することにより、冷却風の風速を制御する。冷却風の風速は、開かれる開閉部67の数及び開き度合いの少なくとも一方が調整されることにより、制御される。本変形例においても、冷却風の風速を制御することで、冷却対象要素である光学素子が所望の温度となるように冷却することができる。なお、ダクト66に設けられる開閉部67は少なくとも一つであれば良く、いくつであっても良い。
The
図15及び図16は、本実施例の変形例2に係るプロジェクター70の断面模式図である。本変形例は、冷却風の遮蔽量を変化可能な遮蔽部76を備える。遮蔽部76は、ダクトの内部に設けられ、風量調整機構として機能する。冷却機構71は、ファン72、主ダクト73、液晶表示パネル/偏光板用ダクト74及び偏光変換素子用ダクト75を備える。本変形例では、偏光変換素子13と、入射側偏光板18、液晶表示パネル19及び射出側偏光板20とへは、共通のファン72から冷却風が供給される。
15 and 16 are schematic cross-sectional views of a
遮蔽部76は、主ダクト73の内部に設けられている。遮蔽部76は、冷却風の進行方向に垂直な回転軸を中心として回転可能な板部材により構成されている。図15に示す遮蔽部76は、板部材の平面が冷却風の進行方向に平行になるように配置されている。このとき、遮蔽部76における冷却風の遮蔽量は最小となる。図15に示す状態から遮蔽部76を回転させると、遮蔽部76は、図16に示すように、冷却風の進行方向に対して傾けられた状態となる。遮蔽部76による冷却風の遮蔽量は、冷却風の進行方向に対して遮蔽部76の平面が垂直に近くなるにつれて大きくなり、垂直となったときに最大となる。
The shielding
冷却機構71は、冷却風の進行方向に対する遮蔽部76の傾きを変化させることにより、冷却風の風速を制御する。本変形例においても、冷却風の風速を制御することで、冷却対象要素である光学素子が所望の温度となるように冷却することができる。なお、遮蔽部76を設ける位置は、図示する位置に限られず、ダクト内のいずれの位置であっても良い。また、遮蔽部76は、冷却風の遮蔽量を変化させるものであれば良く、回転軸を中心として板部材を回転させるものに限られない。遮蔽部76は、例えば、ダクト内を開閉させる開閉構造や、絞り構造等を採用しても良い。
The
図17は、本発明の実施例3に係るプロジェクター80の概略構成を示す図である。プロジェクター80は、色光ごとの光源81R、81G、81Bを備えることを特徴とする。上記の実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。R光用の光源81R、G光用の光源81G、B光用の光源81Bは、それぞれ複数のLEDを備える。
FIG. 17 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
図18は、液晶表示パネル19、第1冷却機構31及び照明光量調整装置82R、82G、82Bの制御のための構成を示すブロック図である。R光用の照明光量調整装置82Rは、R光用の光源81Rから射出された照明光であるR光の光量を調整する。G光用の照明光量調整装置82Gは、G光用の光源81Gから射出された照明光であるG光の光量を調整する。B光用の照明光量調整装置82Bは、B光用の光源81Bから射出された照明光であるB光の光量を調整する。照明光量調整駆動部45は、表示情報処理部42からの光量調整信号に応じて、照明光量調整装置82R、82G、82Bを駆動する。
FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration for controlling the liquid
プロジェクター80は、光源81R、81G、81Bから供給される色光ごとに、照明光の光量を調整する。入射側偏光板18、液晶表示パネル19及び射出側偏光板20へ供給される冷却風の風速は、調光処理によって調整された色光ごとに制御される。本実施例は、調光処理によって調整された色光ごとに冷却風の風速を制御可能とすることで、色光ごとに、さらに最適な強度で光学素子を冷却することが可能となる。なお、光源81R、81G、81Bは、LEDにより構成されるものに限られず、例えばLED以外の固体光源や、レーザー光源により構成されるものであっても良い。
The
プロジェクター1は、空間光変調装置として透過型の液晶表示パネルを用いる構成に限られない。空間光変調装置は、反射型液晶表示装置(Liquid Crystal On Silicon;LCOS)、DMD(Digital Micromirror Device)、GLV(Grating Light Valve)等を用いるものであっても良い。さらに、本発明に係る画像表示装置は、プロジェクターに限られない。画像表示装置は、例えば、いわゆる直視型のディスプレイであっても良い。
The
1 プロジェクター、10 光源、11 第1インテグレーターレンズ、12 第2インテグレーターレンズ、13 偏光変換素子、14 照明光量調整装置、15 第1ダイクロイックミラー、16 第2ダイクロイックミラー、17、23、25 反射ミラー、18 入射側偏光板、19R、19G、19B、19 液晶表示パネル、20 射出側偏光板、21 クロスダイクロイックプリズム、22、24 リレーレンズ、26 投写レンズ、27 スクリーン、31、31R、31G、31B 第1冷却機構、32 第2冷却機構、33 第3冷却機構、34 ファン、35 ダクト、41 表示情報入力部、42 表示情報処理部、43R、43G、43B 表示駆動部、44 冷却機構駆動部、45 照明光量調整駆動部、50 冷却機構、51 ファン、52 主ダクト、53 液晶表示パネル/偏光板用ダクト、54 偏光変換素子用ダクト、60 冷却機構、61 ダクト、62 吹出口、65 冷却機構、66 ダクト、67 開閉部、70 プロジェクター、71 冷却機構、72 ファン、73 主ダクト、74 液晶表示パネル/偏光板用ダクト、75 偏光変換素子用ダクト、76 遮蔽部、80 プロジェクター、81R、81G、81B 光源、82R、82G、82B 照明光量調整装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projector, 10 Light source, 11 1st integrator lens, 12 2nd integrator lens, 13 Polarization conversion element, 14 Illumination light quantity adjustment apparatus, 15 1st dichroic mirror, 16 2nd dichroic mirror, 17, 23, 25 Reflection mirror, 18 Incident side polarizing plate, 19R, 19G, 19B, 19 Liquid crystal display panel, 20 Exit side polarizing plate, 21 Cross dichroic prism, 22, 24 Relay lens, 26 Projection lens, 27 Screen, 31, 31R, 31G, 31B First cooling Mechanism, 32 Second cooling mechanism, 33 Third cooling mechanism, 34 Fan, 35 Duct, 41 Display information input unit, 42 Display information processing unit, 43R, 43G, 43B Display drive unit, 44 Cooling mechanism drive unit, 45 Illumination light quantity Adjustment drive unit, 50 cooling mechanism, 51 52, main duct, 53 liquid crystal display panel / polarizing plate duct, 54 polarization conversion element duct, 60 cooling mechanism, 61 duct, 62 outlet, 65 cooling mechanism, 66 duct, 67 opening / closing part, 70 projector, 71 Cooling mechanism, 72 fan, 73 main duct, 74 liquid crystal display panel / polarizing plate duct, 75 polarization conversion element duct, 76 shielding unit, 80 projector, 81R, 81G, 81B light source, 82R, 82G, 82B illumination light quantity adjusting device
Claims (10)
前記光源から射出された前記照明光を画像信号に応じて変調する光変調素子と、
前記画像信号を解析することにより、前記光変調素子に入射する前記照明光の光量を調整する調光処理と、前記調光処理に応じた前記画像信号の伸長処理と、を実施する表示情報処理部と、
冷却対象要素である光学素子へ冷却風を供給する冷却機構と、を有し、
前記光学素子へ供給される前記冷却風の風速が、前記表示情報処理部での前記調光処理によって調整された前記照明光の光量に応じて制御されることを特徴とする画像表示装置。 A light source that emits illumination light;
A light modulation element that modulates the illumination light emitted from the light source according to an image signal;
Display information processing for performing dimming processing for adjusting the amount of the illumination light incident on the light modulation element by analyzing the image signal, and expansion processing for the image signal in accordance with the dimming processing And
A cooling mechanism for supplying cooling air to the optical element that is a cooling target element,
An image display device characterized in that a wind speed of the cooling air supplied to the optical element is controlled according to a light amount of the illumination light adjusted by the light control processing in the display information processing unit.
前記表示情報処理部は、前記ファンの駆動を制御するための冷却駆動信号を生成することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の画像表示装置。 The cooling mechanism includes a fan that sends out the cooling air,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the display information processing unit generates a cooling drive signal for controlling driving of the fan.
前記冷却風を送出するファンと、
前記ファンから送出された前記冷却風を通過させて、前記光学素子へ供給するダクトと、を備え、
前記ダクトは、通過する前記冷却風の前記風速を調整可能な風速調整機構を備え、
前記表示情報処理部は、前記風速調整機構を制御するための冷却駆動信号を生成することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の画像表示装置。 The cooling mechanism is
A fan for sending out the cooling air;
A duct for passing the cooling air sent from the fan and supplying it to the optical element,
The duct includes a wind speed adjusting mechanism capable of adjusting the wind speed of the cooling air passing therethrough,
5. The image display apparatus according to claim 1, wherein the display information processing unit generates a cooling drive signal for controlling the wind speed adjusting mechanism.
前記開閉部は、前記ダクトの側壁に設けられることを特徴とする請求項5に記載の画像表示装置。 The wind speed adjusting mechanism includes an openable / closable opening / closing part,
The image display device according to claim 5, wherein the opening / closing portion is provided on a side wall of the duct.
前記遮蔽部は、前記ダクトの内部に設けられることを特徴とする請求項5に記載の画像表示装置。 The wind speed adjusting mechanism includes a shielding part capable of changing a shielding amount of the cooling air,
The image display device according to claim 5, wherein the shielding portion is provided inside the duct.
前記光学素子へ供給される前記冷却風の風速が、前記調光処理によって調整された前記色光ごとに制御されることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の画像表示装置。 The light source is provided for each color light,
10. The image display device according to claim 1, wherein an air velocity of the cooling air supplied to the optical element is controlled for each of the color lights adjusted by the dimming process. .
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