JP4282925B2

JP4282925B2 - Projection display

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Publication number: JP4282925B2
Application number: JP2001354434A
Authority: JP
Inventors: 真也三戸
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: JP2003156711A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてライトバルブ上に形成された光学像をスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、大画面映像を得るための方法として、ライトバルブ上に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を照射し、投写レンズを用いてスクリーン上に拡大投写する方法が良く用いられている。かかる方法においては、ライトバルブとして反射型ライトバルブを用いることで、高い解像度と高い画素開口率とを両立させることができ、光利用効率の高い高輝度の投写画像を表示することが可能となる。
【０００３】
図９に、上述したような反射型ライトバルブを用いた従来の投写型表示装置における光学系の構成例示図を示す。図９において、光源としてのランプ１から放射される光を反射型ライトバルブ１０上に集光及び照明する照明光学系は、凹面鏡２、断面が反射型ライトバルブ１０の有効表示面と略同じアスペクト比を有する四角柱状のロッドプリズム４、コンデンサレンズ５、集光ミラー６によって構成されている。
【０００４】
まず、凹面鏡２は反射面の断面形状が楕円形をなしており、第１焦点と第２焦点を有している。そして、ランプ１の発光体の中心が凹面鏡２の第１焦点付近に位置するように配置されており、ロッドプリズム４の光入射面が凹面鏡２の第２焦点付近に位置するように配置されている。なお、凹面鏡２は、ガラス製機材の内面に、赤外光を透過させ、可視光を反射させる性質を有する光学多層膜を形成したものである。
【０００５】
次に、ランプ１から放射された光は、凹面鏡２によって反射及び集光され、凹面鏡２の第２焦点においてランプ１の発光体像を形成する。ランプ１の発光体像は、光軸に近い中心付近が最も明るく、周辺ほど急激に暗くなる傾向にあるため、輝度に不均一性が残ってしむという問題が生じていた。かかる問題に対し、第２焦点付近にロッドプリズム４の入射面を配置し、ロッドプリズム４の側面で入射光を多重反射させて輝度の均一化を図っている。こうすることで、ロッドプリズム４の出射面を２次面光源として、以降に配置されているコンデンサレンズ５、集光レンズ６８によって、反射型ライトバルブ１０上に結像させることにより、照明光の均一性を確保することが可能となる。
【０００６】
なお、ランプ１から出力される白色光は、凹面鏡２の第２焦点付近に配置されたカラーホイール３によって赤・緑・青の３原色に時分割される。カラーホイール３は、３原色のうち、１色のみを透過する３種類のカラーフィルタを組み合わせて構成したものであり、これを回転させることによって、順次、赤・緑・青の３原色を反射型ライトバルブ１０上に時分割で照明させ、１つの表示素子（反射型ライトバルブ１０）上においてフルカラーの投写画像を表示できるようにしている。
【０００７】
次に、反射型ライトバルブ１０の動作について、図１０を用いて説明する。図１０は、従来の投写型表示装置における反射型ライトバルブの動作説明図である。
【０００８】
一般に反射型ライトバルブ１０は、映像信号に応じて光の進行方向を制御し、反射角の変化として光学像が形成されるものである。そして、画素ごとにミラー素子２１がマトリックス状に形成され、各ミラー素子２１は白表示としてのＯＮ信号と黒表示としてのＯＦＦ信号でそれぞれ±θ゜だけ投写レンズの光軸と垂直な平面２２に対して傾斜している。そして、照明主光線２４はカバーガラス２３を透過した後、ミラー素子２１に入射及び反射され、再びカバーガラス２３から出射される。
【０００９】
具体的には、まずＯＮ信号時においては、図１０（ａ）に示すように、照明主光線２４の入射角を、ＯＮ光主光線２５が平面２２と垂直な方向、すなわち投写レンズの光軸に沿って反射及び進行するように設定する。この場合、照明主光線２４とＯＮ光主光線２５とのなす角度は２θとなる。
【００１０】
また、ＯＦＦ信号時においては、図１０（ｂ）に示すように、ＯＦＦ光主光線２６が投写レンズに入射しない方向に反射及び進行することになり、照明主光線２４とＯＦＦ光主光線２６とのなす角度は６θとなる。
【００１１】
したがって、図９に示すように、反射型ライトバルブ１０に入射する照明光１２は、ＯＮ信号時にはＯＮ光１３として投写レンズ１１に入射し、ＯＦＦ信号時にはＯＦＦ光１４として投写レンズ１１の有効径の外側へと進行することになる。このように、ＯＮ光１３とＯＦＦ光１４の時間配分を映像信号に応じて制御することにより、スクリーン上に投写画像を形成することになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示すカバーガラス２３と外部媒質である空気との界面においては反射光が必ず発生し、かかる反射光は、図９において斜線部で示す不要反射光１５として進行することになる。そして、不要反射光１５の一部は、ＯＮ／ＯＦＦいずれの信号時においても投写レンズ１１に入射することになってしまうために、特にＯＦＦ信号時における黒表示の品位に著しく悪影響を及ぼし、コントラスト性能を大きく劣化させる要因となってしまうという問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するために、色再現性等の表示性能に影響を及ぼすことなく、不要反射光を効率良くカットしてコントラストを向上させるとともに、コントラスト性能を任意に調整できる機能を有する投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかる投写型表示装置は、光源と、画像形成手段としての反射型ライトバルブと、光源の放射光を反射型ライトバルブ上に集光する照明光学系と、反射型ライトバルブからの反射光をスクリーン上に拡大投写する投写レンズと、照明光学系の光路中にあって投写レンズの入射瞳と略共役な位置に開口面積の大きさを任意に可変できる遮蔽絞りとを具備し、反射型ライトバルブは、出射側に透明部材を有し、映像信号に応じて光の反射方向を制御する複数のミラー素子がマトリックス状に配列されたものであり、遮蔽絞りは、２つの遮光部により形成されており、２つの遮光部は照明光学系の光軸に対して互いに所定の方向において軸対称であり、かつ照明光学系の光軸に対して軸対称に遮光するように可動であり、さらに２つの遮光部により遮蔽される領域の面積及び遮蔽される領域の形状が同一であり、２つの遮光部の可動方向は、放射光が透明部材の表面で反射されて生じる表面反射光の幅が、投写レンズの入射瞳上の、ミラー素子によって放射光の反射方向が変化させられる方向において増減する方向に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
かかる構成により、不要反射光の発生による明るさの低下を最小限に抑えながら、かつ色の再現性を劣化させることなく、コントラスト性能を向上させることが可能となる。
【００１６】
次に、上記目的を達成するために本発明にかかる投写型表示装置は、光源と、画像形成手段としての反射型ライトバルブと、光源の放射光を反射型ライトバルブ上に集光する照明光学系と、照明光学系からの照明光を反射型ライトバルブ側へ反射し、反射型ライトバルブからの反射光は透過するプリズムと、反射型ライトバルブからの反射光をスクリーン上に拡大投写する投写レンズと、照明光学系の光路中にあって投写レンズの入射瞳と略共役な位置に開口面積の大きさを任意に可変できる遮蔽絞りとを具備し、反射型ライトバルブは、出射側に透明部材を有し、映像信号に応じて光の反射方向を制御する複数のミラー素子がマトリックス状に配列されたものであり、遮蔽絞りは、２つの遮光部により形成されており、２つの遮光部は照明光学系の光軸に対して互いに所定の方向において軸対称であり、かつ照明光学系の光軸に対して軸対称に遮光するように可動であり、さらに２つの遮光部により遮蔽される領域の面積及び遮蔽される領域の形状が同一であり、２つの遮光部の可動方向は、放射光が透明部材の表面で反射されて生じる表面反射光の幅が、投写レンズの入射瞳上の、ミラー素子によって放射光の反射方向が変化させられる方向において増減する方向に設定されていることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成により、不要反射光の発生による明るさの低下を最小限に抑えながら、かつ色の再現性を劣化させることなく、コントラスト性能を向上させることが、よりコンパクトな構成においても可能となる。
【００１８】
次に、上記目的を達成するために本発明にかかる投写型表示装置は、光源と、画像形成手段としての３つの反射型ライトバルブと、光源の放射光を反射型ライトバルブ上に集光する照明光学系と、照明光学系からの照明光を反射型ライトバルブ側へ反射し、反射型ライトバルブからの反射光は透過する第１のプリズムと、照明光を赤・青・緑の３原色光に分解、及び３つの反射型ライトバルブからの反射光を１つ合成する第２のプリズムと、反射型ライトバルブからの反射光をスクリーン上に拡大投写する投写レンズと、照明光学系の光路中にあって投写レンズの入射瞳と略共役な位置に開口面積の大きさを任意に可変できる遮蔽絞りとを具備し、反射型ライトバルブは、出射側に透明部材を有し、映像信号に応じて光の反射方向を制御する複数のミラー素子がマトリックス状に配列されたものであり、遮蔽絞りは、２つの遮光部により形成されており、２つの遮光部は照明光学系の光軸に対して互いに所定の方向において軸対称であり、かつ照明光学系の光軸に対して軸対称に遮光するように可動であり、さらに２つの遮光部により遮蔽される領域の面積及び遮蔽される領域の形状が同一であり、２つの遮光部の可動方向は、放射光が透明部材の表面で反射されて生じる表面反射光の幅が、投写レンズの入射瞳上の、ミラー素子によって放射光の反射方向が変化させられる方向において増減する方向に設定されていることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成により、不要反射光の発生による明るさの低下を最小限に抑えながら、かつ色の再現性を劣化させることなく、コントラスト性能を向上させることができ、高精細なフルカラー画像を投写表示することが可能となる。
【００２０】
また、本発明にかかる投写型表示装置は、反射型ライトバルブは、映像信号に応じて光の反射方向を制御する複数のミラー素子がマトリックス状に配列されたものであることが好ましい。
【００２１】
また、本発明にかかる投写型表示装置は、遮蔽絞りの開口形状が、開放状態時において円形であることが好ましい。さらに、本発明にかかる投写型表示装置は、遮光部により遮蔽される領域の形状が、半円状又は三日月状であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明にかかる投写型表示装置は、遮蔽絞りにおける遮光部の表面には、入射する光が少なくとも８０％以上反射される金属又は誘電体多層膜による反射鏡が形成されていることが好ましい。輻射熱による周辺機器の破損を防止するためである。
【００２３】
また、本発明にかかる投写型表示装置は、照明光学系からの照明光が反射型ライトバルブに斜め方向から入射され、遮蔽絞りにおける遮光部が、照明光の外周と反射型ライトバルブからの反射光の外周とが最も近接する位置から照明光学系の光軸方向に向かって遮光又は開放されるように可動できることが好ましい。
【００２４】
また、本発明にかかる投写型表示装置は、遮蔽絞りによる遮光量が、装置の外部からリモートコントロールで制御できることが好ましい。投写画像のコントラスト性能と光出力性能のバランスを任意に制御することができるからである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１にかかる投写型表示装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる投写型表示装置の構成図である。図１において、１は光源としてのランプ、３はカラーホイール、３１は絞り、１０は反射型ライトバルブ、１１は投写レンズを、それぞれ示している。また、本実施の形態１において、凹面鏡２、ロッドプリズム４、コンデンサレンズ５、集光ミラー６によって構成される光学系を、総称して以後、「照明光学系」と呼ぶことにする。
【００２６】
反射型ライトバルブ１０は、図１０に示したように、画素ごとにミラー素子２１がマトリックス状に形成されており、映像信号に応じて光の進行方向を制御することによって、反射角の変化に応じて光学像が形成されるものである。
【００２７】
また凹面鏡２は、反射面の断面形状が楕円形をなす楕円面鏡で構成されており、第１焦点と第２焦点を有している。さらに、ランプ１としてはキセノンランプを用いており、発光体の中心が凹面鏡２における第１焦点付近に位置するように配置されており、またロッドプリズム４の光入射面が、凹面鏡２における第２焦点付近に位置するように配置されている。なお、凹面鏡２は、ガラス製機材の内面に、赤外光を透過させ、可視光を反射させる性質を有する光学多層膜を形成したものである。
【００２８】
また、ロッドプリズム４は、光の入射面及び出射面が反射型ライトバルブ１０の有効表示面と同じアスペクト比を有する四角柱形状を有しており、ランプ１からの放射光が集光される場所に配置されるため、材質は耐熱性に優れる石英ガラスが好ましい。そして、ロッドプリズム４の入射面付近に、凹面鏡２によって集光されたランプ１の発光体像を形成させることになる。
【００２９】
凹面鏡２によって集光されたランプ１の発光体像は、光軸に近い中心付近が最も明るく、周辺に向かうにつれて急激に暗くなる傾向にある。そのため、面内には輝度の不均一性が残ることになる。これに対し、ロッドプリズム４に入射した光線束は、ロッドプリズム４の側面で多重反射され、反射回数分だけ発光体像が細分割及び重畳されて照明されることになる。したがって、ロッドプリズム４の出射面においては輝度が均一化されることになる。
【００３０】
このように、ランプ発光体像の細分割及び重畳効果によって、ロッドプリズム４内で反射される回数が多いほど均一性が向上するので、均一性の度合いはロッドプリズム４の長さに依存することになる。本実施に形態１においては、スクリーン上の周辺照度が、中心照度に対して９０％以上となるようにロッドプリズム４の長さを設定した。
【００３１】
このように輝度が均一化されたロッドプリズム４の出射面を２次面光源とし、以降に配置されているコンデンサレンズ５と集光ミラー６によって、反射型ライトバルブ１０の有効表示面積とマッチングする倍率で結像させれば、集光効率の確保と均一性の向上を両立させることが可能となる。
【００３２】
また、ランプ１から出力される白色光は、凹面鏡２の第２焦点付近に配置されたカラーホイール３を回転させることによって、順次、赤・緑・青の３原色を反射型ライトバルブ１０上に時分割で照明させ、１つの反射型ライトバルブ１０でフルカラーの投写画像を表示できるようになっている。
【００３３】
またランプ１から放射される光は、照明光学系によって集光され、照明光３２は反射型ライトバルブ１０に入射する。反射型ライトバルブ１０に入射した照明光３２うち、白表示に相当するＯＮ光３３は、投写レンズ１１に入射してスクリーン上（図示せず）に拡大投写される。一方、黒表示に相当するＯＦＦ光３４は、投写レンズ１１の有効径の外側へと進行することから、スクリーンには到達しないことになる。
【００３４】
また、反射型ライトバルブ１０のカバーガラス界面で発生する不要反射光３５は、絞り３１によって、投写レンズ１１に入射する面積の大部分をカットできるようにしている。
【００３５】
このとき、絞り３１の遮光面積は、図２に示すように可変にすることが好ましい。図２においては、遮光板の形状が異なる絞り３１の３つ例を、それぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示している。本実施の形態１においては、いずれの構成であっても所望の効果を得ることができる。
【００３６】
投写レンズの入射瞳と略共役な位置に配置されている絞り３１は、システム全体のＦナンバ仕様とマッチングするような開口径を有し、かつ位置及び開口形状が固定である固定絞り３６と、遮光板３７及び３８との組み合わせによって構成される。
【００３７】
例えば図２（ａ）に示す絞り３１においては、少なくとも一辺が直線となっている２つの遮光板３７ａ及び３８ａを対称にスライドさせることによって、同じ面積で半円状である遮光部３９ａ及び４０ａを形成している。
【００３８】
また、図２（ｂ）に示す絞り３１においては、円形の開口を有する２つの遮光板３７ｂ及び３８ｂを対称にスライドさせることによって、同じ面積で三日月状である遮光部３９ｂ及び４０ｂを形成している。
【００３９】
さらに、図２（ｃ）に示す絞り３１においては、円形の開口を有する遮光板を２つ用いる点では図２（ｂ）と同様であるが、固定絞り３６の中心から偏心させた同じ開口を有する２つの遮光板３７ｃ及び３８ｃが、その開口径を同じ了だけ同時に変化させることにより同じ面積で三日月状である遮光部３９ｃ及び４０ｃを形成している。
【００４０】
以上のように、遮光板３７ａ、３８ａ、３７ｂ、３８ｂ、３７ｃ、及び３８ｃによって形成される遮光部３９ａ、４０ａ、３９ｂ、４０ｂ、３９ｃ、及び４０ｃの面積が変化する方向は、いずれも図１の照明光３２と不要反射光３５とが最も近接する方向から照明光学系の光軸方向に向う一方向であり、遮光部が照明光学系の光軸に対して、軸対称に遮光又は開放されるように設定されている。
【００４１】
ここで、例えば図２（ａ）に示す絞り３１の場合、遮光板３７ａを１つのみ用いる仕様であってもコントラストの向上効果を得ることは可能である。しかし、その場合には、絞りを通過する光線束のうち、図１に示したカラーホイール３を透過する光線束の角度が照明光軸に対して非対称となる。カラーホイール３を構成する赤・緑・青のカラーフィルタは、光線の入射角によって、透過後の分光スペクトルが変化する特性を有するため、遮光板３７ａを可変させることによって投写画像の色度点も変化し、色再現性が著しく劣化する場合も考えられる。これを防ぐためには、２つの遮光板３７ａと３８ａを用い、互いに軸対称となるように可変させ、遮光部の面積・形状も軸対称となるようにすることが必要となる。
【００４２】
以上のような遮光部形状となる絞り３１を用いることにより、図１に示す不要反射光３５による明るさの低下を最小限に抑えながら、色再現性を劣化させることなくコントラスト性能を向上させることができる。
【００４３】
また図１において、照明光学系の光路中に配置される絞り３１は、投写レンズ１１の瞳とほぼ共役な位置に配置される必要がある。かかる位置に配置されない場合には、スクリーン上の投写画像の一部に影が発生するおそれがある。
【００４４】
また、図２に示した遮光板３７及び３８の材質は、表面の反射率が少なくとも８０％のものを用いるのが望ましい。遮光部は高いエネルギーの光が入射するため、遮光部表面の光吸収量が大きくなると、遮光面積が大きくなるほど遮光部の温度が高温となり、場合によってはその輻射熱によって周辺の光学部品が破損するおそれもあるからである。本実施の形態１においては、表面を鏡面仕上げさせ反射率がおよそ８８％のアルミニウム板を用いているが、ステンレスなど他の金属鏡面仕上げ品や、誘電体多層膜を基板の表面に形成したミラー素子を用いてもよい。
【００４５】
図３は、本実施の形態１における可変絞りを導入した投写型表示装置における絞り遮光量と投写画像性能との関係を示した図である。図３（ａ）は、図２（ａ）に示す絞り３１において、遮光板３７ａ及び３８ａを対称にスライドさせた場合の絞り遮光量とコントラスト比との関係を、図３（ｂ）は、図２（ａ）に示す絞り３１において、遮光板３７ａ及び３８ａを対称にスライドさせた場合の絞り遮光量と光出力相対値との関係を、それぞれ示している。
【００４６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）においては、遮光板３７ａ及び３８ａを図２（ａ）に示す矢印方向に単位長さ当たりスライドさせた場合の遮光量を横軸に取っている。したがって、右へ行くほど絞り遮光量が増加することになる。
【００４７】
したがって、図３（ａ）からは、絞り遮光量が増加するにつれて、投写画像のコントラスト比が増加することがわかり、図３（ｂ）からは、絞り遮光量が増加するにつれて、光出力が減少することがわかる。以上の事実から、絞りの遮光面積をセットの外側からリモートコントロールで制御できるようにし、必要に応じてコントラストと光出力とのバランスを任意に設定することができることになる。
【００４８】
このような機能を導入することにより、使用用途に応じて、明るさを重視した投写画像にするか、あるいはコントラストを重視した投写画像にするか、任意に選択することが可能となる。
【００４９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２にかかる投写型表示装置について、図面を参照しながら説明する。図４は本発明の実施の形態２にかかる投写型表示装置の構成図である。図４において、光源としてのランプ１、カラーホイール３、反射型ライトバルブ１０、投写レンズ１１は図１に示したものと同様である。また、本実施の形態２においては、凹面鏡２、ロッドプリズム４、コンデンサレンズ５、反射ミラー４２、フールドレンズ４３、全反射プリズム４４によって構成される光学系を、総称して以後、「照明光学系」と呼ぶことにする。
【００５０】
まず凹面鏡２、カラーホイール３、ロッドプリズム４、及びコンデンサレンズ５については、実施の形態１と同様である。すなわち、凹面鏡２は反射面の断面形状が楕円形をなす楕円面鏡で構成されており、第１焦点と第２焦点を有している。さらにランプ１としてはキセノンランプを用いており、発光体の中心が凹面鏡２における第１焦点付近に位置するように配置されており、またロッドプリズム４の光入射面が、凹面鏡２における第２焦点付近に位置するように配置されている。なお、凹面鏡２は、ガラス製機材の内面に、赤外光を透過させ、可視光を反射させる性質を有する光学多層膜を形成したものである。
【００５１】
また、ロッドプリズム４は、光の入射面及び出射面が反射型ライトバルブ１０の有効表示面と同じアスペクト比を有する四角柱形状を有しており、ランプ１からの放射光が集光される場所に配置されるため、材質は耐熱性に優れる石英ガラスが好ましい。そして、ロッドプリズム４の入射面付近に凹面鏡２によって集光されたランプ１の発光体像を形成させることになる。
【００５２】
凹面鏡２によって集光されたランプ１の発光体像は、光軸に近い中心付近が最も明るく、周辺に向かうにつれて急激に暗くなる傾向にある。そのため、面内には輝度の不均一性が残ることになる。これに対し、ロッドプリズム４に入射した光線束は、ロッドプリズム４の側面で多重反射され、ロッドプリズム４の出射面においては輝度が均一化される。ロッドプリズム４内での反射される回数が多いほど均一性が向上するため、均一性の度合いはロッドプリズム４の長さに依存する。本実施の形態２においては、スクリーン上の周辺照度が、中心照度に対して９０％以上となるようにロッドプリズム４の長さを設定した。
【００５３】
このように輝度が均一化されたロッドプリズム４の出射面を２次面光源とし、以降に配置されているコンデンサレンズ５とフィールドレンズ４３によって、反射型ライトバルブ１０の有効表示面積とマッチングする倍率で結像させれば、集光効率の確保と均一性の向上を両立させることが可能となる。
【００５４】
また、ランプ１から出力される白色光は、凹面鏡２の第２焦点付近に配置されたカラーホイール３を回転させることによって、順次、赤・緑・青の３原色を反射型ライトバルブ１０上に時分割で照明させ、１つの反射型ライトバルブ１０でフルカラーの投写画像を表示できるようになっている。
【００５５】
本実施の形態２の構成では、コンデンサレンズ５を出射したのち、反射ミラー４２、フィールドレンズ４３を経て全反射プリズム４４に入射するように構成されている。ここで、全反射プリズム４４の作用について以下に説明する。
【００５６】
全反射プリズム４４は２つのプリズムから構成されており、互いのプリズムの近接面には非常に薄い空気層４５を形成している。空気層４５の角度設定は、照明光４６が空気層４５に入射する場合には、臨界角以上の角度で入射して全反射されて反射型ライトバルブ１０に斜め方向から入射するように、及びＯＮ光４７が投写画像として臨界角以下の角度で空気層４５に入射及び透過して投写レンズ１１に入射するように、設定されている。このように、全反射プリズム４４を照明光学系の光路中に設けることにより、照明光学系をコンパクトに構成することが可能となる。
【００５７】
反射型ライトバルブ１０に入射した照明光４６うち、白表示に相当するＯＮ光４７は、全反射プリズム４４及び投写レンズ１１を透過してスクリーン上（図示せず）に拡大投写される。一方、黒表示に相当するＯＦＦ光４８は、投写レンズ１１の有効径の外側へと進行することから、スクリーン上には到達しない。
【００５８】
本実施の形態２の場合、反射型ライトバルブ１０のカバーガラス界面で発生する第１の不要反射光４９に加え、全反射プリズム４４の反射型ライトバルブ１０側界面で発生する第２の不要反射光５０が、いずれも投写画像のコントラスト性能に影響を及ぼす。この場合も、遮光部の面積を可変できる絞り４１によって、投写レンズ１１に入射する第１の不要反射光４９と第２の不要反射光５０の影響度合いを任意に可変できるようにしている。
【００５９】
例えば絞り４１の開口形状を、実施の形態１と同様に、図２に例示したような対称にスライドする２つの遮光板を用いることによって可変することができる。遮光部の可変方向は、図４に示す照明光４６と第１の不要反射光４９とが最も近接する方向から照明光学系の光軸方向に向かって、一方向に遮光又は開放されるように設定している。
【００６０】
この場合も、軸対称に可変される遮光板を２つ用いることによって、カラーホイール３を透過する光線束の入射角も軸対称となり、遮光部の形状や面積が変化しても投写画像の色度点は変化しないようにすることができる。
【００６１】
図５は図４の構成に対し、絞り４１が配置されていないか、又は絞り４１の開口が開放状態の場合の構成図を示している。この場合、照明光５１は、反射型ライトバルブ１０に入射した後、白表示に相当するＯＮ光５２が全反射プリズム４４及び投写レンズ１１を透過してスクリーン上（図示せず）に拡大投写される。一方、黒表示に相当するＯＦＦ光５３は投写レンズ１１の有効径の外側へと進行することから、スクリーン上には到達しない。また、第１の不要反射光５４と第２の不要反射光５５は、いずれも投写画像のコントラスト性能を劣化させる要因となってしまう。
【００６２】
そこで、絞り４１を用いて上述した方向から開口の一部を遮光することによって、図４に示した第１の不要反射光４９と第２の不要反射光５０との光線束の太さが、図５に示す第１の不要反射光５４と第２の不要反射光５５との光線束よりも細くなっていることがわかる。
【００６３】
以上のように、図４に示すように、第１の不要反射光４９と第２の不要反射光５０は、いずれも絞り４１によって効率的にカットすることができ、同心円で面積を可変する絞りの場合に比べて、明るさの低下を最小限に抑えながら、しかも色再現性を劣化させることなくコントラスト性能を向上させることができる。
【００６４】
この場合も、照明光学系の光路中に配置される絞り４１は、投写レンズ７の瞳とほぼ共役な位置に配置される必要がある。そうでない場合は、スクリーン上の投写画像の一部に影が発生するおそれがある。
【００６５】
また、２つの遮光板の材質は、表面の反射率が少なくとも８０％のものを用いるのが望ましい。遮光部は高いエネルギーの光が入射するため、遮光部表面の光吸収量が大きくなると、遮光面積が大きくなるほど遮光部の温度が高温となり、場合によってはその輻射熱によって周辺の光学部品が破損するおそれもあるからである。本実施の形態２においては、表面を鏡面仕上げさせ、反射率がおよそ８８％のアルミニウム板を用いているが、ステンレスなど他の金属鏡面仕上げ品や、誘電体多層膜を基板の表面に形成したミラー素子を用いてもよい。
【００６６】
さらに、絞りの遮光面積をセットの外側からリモートコントロールで制御できるようにし、図３に示したコントラスト性能と光出力性能の範囲内において、必要に応じてコントラストと光出力とのバランスを任意に設定できるようにすることも考えられる。このような構成とすることで、使用用途に応じて、明るさを重視した投写画像と、コントラストを重視した投写画像とを、任意に選択することが可能となる。
【００６７】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３にかかる投写型表示装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施の形態３にかかる投写型表示装置の構成図である。図６において、光源としてのランプ１、反射型ライトバルブ１０、投写レンズ１１は図１に示したものと同様である。また、図４と同様に、凹面鏡２、ロッドプリズム４、コンデンサレンズ５、反射ミラー４２、フールドレンズ４３、全反射プリズム４４によって構成されるシステムを、総称して以後、「照明光学系」と呼ぶことにする。
【００６８】
かかる照明光学系の構成は、実施の形態２と同様であることから、特に詳細な説明を省略する。
【００６９】
本実施の形態３においては、全反射プリズム４４と反射型ライトバルブ１０との間に色分解合成プリズム６２を配置し、反射型ライトバルブ１０を３つ用いている点に特徴を有する。ここで、色分解合成プリズム６２の構成及び作用について、図７を参照しながら説明する。
【００７０】
図７は、図６に示す色分解合成プリズム６２の水平方向の断面図である。色分解合成プリズム６２は、３つのプリズムから構成されており、それぞれのプリズムの近接面には第１のダイクロイックミラー７１と第２のダイクロイックミラー７２が形成されている。本実施の形態３における色分解合成プリズム６２の場合、全反射プリズム４４から入射した光７３が、まず第１のダイクロイックミラー７１によって青色光のみ反射され、青色光７４となって青色用反射型ライトバルブ１０Ｂに入射する。次に、第２のダイクロイックミラー７２によって赤色光のみ反射され、赤色光７５となって赤色用反射型ライトバルブ１０Ｒに入射する。そして、第１のダイクロイックミラー７１と第２のダイクロイックミラー７２をいずれも透過した緑色光７６は緑色用反射型ライトバルブ１０Ｇに入射する。
【００７１】
３色の光は、それぞれ対応する反射型ライトバルブ１０Ｂ、１０Ｒ、１０Ｇによって反射された後、再び第１のダイクロイックミラー７１と第２のダイクロイックミラー７２によって１つ合成され、全反射プリズム４４に入射する。このように、白色光を赤、青、緑の３原色に分解及び合成し、それぞれの映像信号に対応する３つの反射型ライトバルブ１０Ｂ、１０Ｒ、１０Ｇを用いることで、高精細でフルカラーの投写画像を表示することが可能となる。
【００７２】
なお、ダイクロックミラー７１及び７２についても、前述したようなカラーホイールと同様に、光線の入射角によって透過後の分光スペクトルが変化する特性を有している。
【００７３】
図６に示した反射型ライトバルブ１０に入射した照明光６３うち、白表示に相当するＯＮ光６４は、色分解合成プリズム６２、全反射プリズム４４、及び投写レンズ１１を透過してスクリーン上（図示せず）に拡大投写される。一方、黒表示に相当するＯＦＦ光６５は、投写レンズ１１の有効径の外側へと進行し、スクリーン上には到達しない。
【００７４】
本実施の形態３の場合、実施の形態１及び２における反射型ライトバルブ１０のカバーガラス界面で発生する不要反射光や、全反射プリズム４４の反射型ライトバルブ１０側界面で発生する不要反射光に加え（いずれも図６においては図示せず。）、色分解合成プリズム６２の界面で発生する不要反射光６６も投写画像のコントラスト性能に影響を及ぼすことになる。この場合においても、遮光部の面積が可変できる絞り６１によって、投写レンズ１１に入射する不要反射光６６の影響度合いを任意に可変できるようになっている。
【００７５】
絞り６１の開口形状は、例えば図２に例示したような対称にスライドする２つの遮光板を用いることにより可変することができる。遮光部の可変方向は、図６の照明光６３と第１の不要反射光６６とが最も近接する方向から照明光学系の光軸方向に向かって一方向に遮光又は開放されるように設定している。
【００７６】
この場合、軸対称に可変される遮光板を２つ用いることによって、色分解合成プリズム６２のダイクロイックミラー７１及び７２を透過する光線束の入射角が軸対称となり、遮光部の形状や面積が変化しても投写画像の色度点が変化しないようにすることができる。
【００７７】
図８は、図６の構成に対し、絞り６１が配置されていないか、または絞り６１の開口が開放状態の場合の構成図を示す。この場合の照明光８１は、反射型ライトバルブ１０に入射した後、白表示に相当するＯＮ光８２が色分解合成プリズム６２、全反射プリズム４４、投写レンズ１１を透過してスクリーン上（図示せず）に拡大投写される。一方、黒表示に相当するＯＦＦ光８３は、投写レンズ１１の有効径の外側へと進行し、スクリーン上には到達しない。また、不要反射光８４は、投写画像のコントラスト性能を劣化させる要因となる。なお、図示していないが、この場合も反射型ライトバルブ１０のカバーガラス界面で発生する不要反射光や全反射プリズム４４の界面で発生する不要反射光は図１や図４に示した場合と同様の影響を及ぼしている。
【００７８】
そこで、絞り６１を用いて前述の方向から開口の一部を遮光することによって、図６に示した不要反射光６６の光線束の太さが、図８に示した不要反射光８４の光線束よりも細くなっていることがわかる。
【００７９】
以上のように、図６の不要反射光６６は、絞り６１によって効率的にカットすることができ、同心円で面積を可変する絞りの場合に比べて明るさの低下を最小限に抑えながら、色再現性を劣化させることなくコントラスト性能を向上させることができる。
【００８０】
この場合も、照明光学系の光路中に配置される絞り６１は、投写レンズ１１の瞳とほぼ共役な位置に配置される必要がある。そうでない場合は、スクリーン上の投写画像の一部に影が発生するおそれがある。
【００８１】
また、絞り遮光板の材質は、表面の反射率が少なくとも８０％のものを用いるのが望ましい。遮光部は高いエネルギーの光が入射するため、遮光部表面の光吸収量が大きくなると、遮光面積が大きくなるほど遮光部の温度が高温となり、場合によってはその輻射熱によって周辺の光学部品が破損するおそれもあるからである。本実施の形態３においては、表面を鏡面仕上げさせ、反射率がおよそ８８％のアルミニウム板を用いているが、ステンレスなど他の金属鏡面仕上げ品や、誘電体多層膜を基板の表面に形成したミラー素子を用いてもよい。
【００８２】
さらに、絞りの遮光面積をセットの外側からリモートコントロールで制御できるようにし、図３に示したコントラスト性能と光出力性能の範囲内において、必要に応じてコントラストと光出力とのバランスを任意に設定できるようにすることも考えられる。かかる構成とすることにより、使用用途に応じて、明るさを重視した投写画像と、コントラストを重視した投写画像とを、任意に選択することが可能となる。
【００８３】
なお、本実施の形態１から３において、コントラスト性能と光出力とを任意に調整できるようにするため、絞りの遮光面積を可変できるように構成したが、半円状または三日月状の遮光部形状及び面積が固定された絞りを用い、所望のコントラスト性能のみで使用するようにしてもよい。
【００８４】
また、本実施の形態１から３で用いた絞りは、投写レンズの入射瞳と略共役な照明光学系の光路中に配置したが、投写レンズの入射瞳に直接配置しても同様の効果が得られる。ただし、投写レンズ中に配置した場合は、絞りの遮光部自体による反射光や発熱が投写レンズの結像性能やスクリーン上の投写画像品位に直接悪影響を及ぼす場合があるため注意が必要である。
【００８５】
さらに、本実施の形態１から３で用いた絞りは、図１０に示した反射型ライトバルブのように、映像信号に応じて光の進行方向を制御して光学像が形成されるライトバルブに対して最も大きな効果を発揮するが、画像形成面の出射側に透明なガラス又はプラスチックを有している反射型ライトバルブであれば、変調材料として液晶などを用いた光の偏光状態や回折状態、または散乱状態の変化として光学像を形成するタイプのライトバルブを用いた場合でも、不要反射光を低減させるという効果を得ることは可能である。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように本発明にかかる投写型表示装置によれば、映像信号に応じて光の進行方向を制御することにより画像を形成する反射型ライトバルブを用いた投写型表示装置において、色再現性を損ねることなく、コントラストを向上させることが可能となる。また、絞りの遮光量を可変できるようにすることで、投写画像のコントラスト性能と光出力性能のバランスを任意に制御することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる投写型表示装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる投写型表示装置における絞り形状の説明図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる投写型表示装置におけるコントラスト及び光出力特性を示す図
【図４】本発明の実施の形態２にかかる投写型表示装置の構成図
【図５】本発明の実施の形態２にかかる投写型表示装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態３にかかる投写型表示装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態３にかかる投写型表示装置における色分解合成プリズムの構成図
【図８】本発明の実施の形態３にかかる投写型表示装置の構成図
【図９】従来の投写型表示装置の構成図
【図１０】従来の投写型表示装置における反射型ライトバルブの動作説明図
【符号の説明】
１ランプ
２凹面鏡
３カラーホイール
４ロッドプリズム
５コンデンサレンズ
６集光ミラー
１０反射型ライトバルブ
１１投写レンズ
１３、３３、４７、５２、６４、８２ＯＮ光
１４、３４、４８、５３、６５、８３ＯＦＦ光
２１ミラー素子
３１、４１、６１絞り
３５、４９、５０、５４、５５、６６、８４不要反射光
３７、３８遮光板
３９、４０遮光部
４２反射ミラー
４３フールドレンズ
４４全反射プリズム
４５空気層
４６、５１、６３、８１照明光
６２色分解合成プリズム
６８集光レンズ
７１、７２ダイクロイックミラー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection display apparatus that mainly enlarges and projects an optical image formed on a light valve on a screen.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for obtaining a large screen image, there is a method of forming an optical image corresponding to a video signal on a light valve, irradiating the optical image with light, and enlarging and projecting on a screen using a projection lens. It is often used. In such a method, by using a reflective light valve as the light valve, both high resolution and a high pixel aperture ratio can be achieved, and a high-luminance projection image with high light utilization efficiency can be displayed. .
[0003]
FIG. 9 shows a configuration example of an optical system in a conventional projection display device using the reflection type light valve as described above. In FIG. 9, the illumination optical system for condensing and illuminating the light emitted from the lamp 1 as the light source on the reflective light valve 10 has an aspect substantially the same as that of the concave mirror 2 and the effective display surface of the reflective light valve 10. A rectangular prism rod prism 4 having a ratio, a condenser lens 5 and a condenser mirror 6 are included.
[0004]
First, the concave mirror 2 has a reflecting surface having an elliptical cross section, and has a first focal point and a second focal point. The center of the light emitter of the lamp 1 is arranged near the first focal point of the concave mirror 2, and the light incident surface of the rod prism 4 is arranged near the second focal point of the concave mirror 2. Yes. The concave mirror 2 is formed by forming an optical multilayer film having properties of transmitting infrared light and reflecting visible light on the inner surface of a glass equipment.
[0005]
Next, the light emitted from the lamp 1 is reflected and collected by the concave mirror 2, and forms a light emitter image of the lamp 1 at the second focal point of the concave mirror 2. The luminous body image of the lamp 1 is brightest in the vicinity of the center near the optical axis, and tends to be darker in the periphery, so that there is a problem that unevenness in luminance remains. To solve this problem, the incident surface of the rod prism 4 is arranged near the second focal point, and the incident light is subjected to multiple reflection on the side surface of the rod prism 4 to achieve uniform brightness. As a result, the exit surface of the rod prism 4 is used as a secondary surface light source, and the condenser lens 5 and the condensing lens 68 disposed thereafter are imaged on the reflective light valve 10, thereby Uniformity can be ensured.
[0006]
The white light output from the lamp 1 is time-divided into three primary colors of red, green, and blue by the color wheel 3 disposed near the second focal point of the concave mirror 2. The color wheel 3 is configured by combining three color filters that transmit only one of the three primary colors. By rotating this, the three primary colors of red, green, and blue are sequentially reflected. The light valve 10 is illuminated in a time-sharing manner so that a full-color projection image can be displayed on one display element (reflective light valve 10).
[0007]
Next, the operation of the reflective light valve 10 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an explanatory view of the operation of the reflection type light valve in the conventional projection display apparatus.
[0008]
In general, the reflection type light valve 10 controls the traveling direction of light according to a video signal, and an optical image is formed as a change in reflection angle. A mirror element 21 is formed in a matrix for each pixel, and each mirror element 21 is on a plane 22 perpendicular to the optical axis of the projection lens by ± θ ° with an ON signal for white display and an OFF signal for black display. It is inclined with respect to it. Then, the illumination principal ray 24 passes through the cover glass 23, enters and reflects on the mirror element 21, and is emitted from the cover glass 23 again.
[0009]
Specifically, at the time of the ON signal, as shown in FIG. 10A, the incident angle of the illumination principal ray 24 is set in the direction in which the ON light principal ray 25 is perpendicular to the plane 22, that is, the optical axis of the projection lens. To reflect and travel along. In this case, the angle formed by the illumination principal ray 24 and the ON light principal ray 25 is 2θ.
[0010]
At the time of the OFF signal, as shown in FIG. 10B, the OFF light chief ray 26 is reflected and travels in a direction not incident on the projection lens, and the illumination chief ray 24 and the OFF light chief ray 26 Is an angle of 6θ.
[0011]
Therefore, as shown in FIG. 9, the illumination light 12 incident on the reflective light valve 10 enters the projection lens 11 as the ON light 13 when the signal is ON, and the effective diameter of the projection lens 11 as the OFF light 14 when the signal is OFF. It will progress to the outside. In this way, by controlling the time distribution of the ON light 13 and the OFF light 14 according to the video signal, a projection image is formed on the screen.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, reflected light always occurs at the interface between the cover glass 23 shown in FIG. 10 and the air that is the external medium, and the reflected light travels as unnecessary reflected light 15 indicated by the hatched portion in FIG. Further, a part of the unnecessary reflected light 15 is incident on the projection lens 11 in any of the ON / OFF signals, so that the quality of the black display particularly in the OFF signal is remarkably adversely affected. There has been a problem that the performance is greatly degraded.
[0013]
In order to solve the above-described problems, the present invention improves the contrast by efficiently cutting unnecessary reflected light without affecting the display performance such as color reproducibility, and can adjust the contrast performance arbitrarily. An object of the present invention is to provide a projection display device having
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a projection display device according to the present invention includes a light source, a reflective light valve as an image forming unit, an illumination optical system that condenses the light emitted from the light source on the reflective light valve, A projection lens that magnifies and projects the reflected light from the reflective light valve on the screen, and a shield that can be arbitrarily varied in aperture size at a position approximately conjugate to the entrance pupil of the projection lens in the optical path of the illumination optical system. A diaphragm, The reflection type light valve has a transparent member on the emission side, and a plurality of mirror elements that control the reflection direction of light according to a video signal are arranged in a matrix, The shielding diaphragm is formed by two light shielding portions, and the two light shielding portions are axially symmetric with respect to the optical axis of the illumination optical system in a predetermined direction, and are axially symmetric with respect to the optical axis of the illumination optical system. It is movable to shield Yes Furthermore, the area of the area shielded by the two light shielding portions and the shape of the shielded area are the same. Thus, the movable direction of the two light-shielding portions is such that the width of the surface reflected light generated by reflecting the radiated light on the surface of the transparent member is changed by the mirror element on the entrance pupil of the projection lens. Set to increase or decrease in direction It is characterized by that.
[0015]
With this configuration, it is possible to improve the contrast performance while minimizing the decrease in brightness due to the generation of unnecessary reflected light and without degrading the color reproducibility.
[0016]
Next, in order to achieve the above object, a projection display apparatus according to the present invention includes a light source, a reflective light valve as an image forming unit, and illumination optics that condenses emitted light from the light source on the reflective light valve. The projection system reflects the illumination light from the system and the illumination optical system toward the reflective light valve, transmits the reflected light from the reflective light valve, and enlarges and projects the reflected light from the reflective light valve onto the screen. A lens, and a shielding diaphragm capable of arbitrarily changing the size of the aperture area at a position substantially conjugate with the entrance pupil of the projection lens in the optical path of the illumination optical system, The reflection type light valve has a transparent member on the emission side, and a plurality of mirror elements that control the reflection direction of light according to a video signal are arranged in a matrix, The shielding diaphragm is formed by two light shielding portions, and the two light shielding portions are axially symmetric with respect to the optical axis of the illumination optical system in a predetermined direction, and are axially symmetric with respect to the optical axis of the illumination optical system. It is movable to shield Yes Furthermore, the area of the area shielded by the two light shielding portions and the shape of the shielded area are the same. Thus, the movable direction of the two light-shielding portions is such that the width of the surface reflected light generated by reflecting the radiated light on the surface of the transparent member is changed by the mirror element on the entrance pupil of the projection lens. Set to increase or decrease in direction It is characterized by that.
[0017]
With such a configuration, it is possible to improve contrast performance while minimizing a decrease in brightness due to generation of unnecessary reflected light and without deteriorating color reproducibility even in a more compact configuration.
[0018]
Next, in order to achieve the above object, a projection display device according to the present invention condenses the light source, three reflective light valves as image forming means, and the light emitted from the light source on the reflective light valve. An illumination optical system, a first prism that reflects illumination light from the illumination optical system to the reflective light valve side and transmits reflected light from the reflective light valve, and three primary colors of red, blue, and green for the illumination light A second prism that decomposes into light and combines one reflected light from the three reflective light valves, a projection lens that magnifies and projects the reflected light from the reflective light valve on the screen, and an optical path of the illumination optical system A shielding stop that can arbitrarily change the size of the aperture area at a position substantially conjugate with the entrance pupil of the projection lens, The reflection type light valve has a transparent member on the emission side, and a plurality of mirror elements that control the reflection direction of light according to a video signal are arranged in a matrix, The shielding diaphragm is formed by two light shielding portions, and the two light shielding portions are axially symmetric with respect to the optical axis of the illumination optical system in a predetermined direction, and are axially symmetric with respect to the optical axis of the illumination optical system. It is movable to shield Yes Furthermore, the area of the area shielded by the two light shielding portions and the shape of the shielded area are the same. Thus, the movable direction of the two light-shielding portions is such that the width of the surface reflected light generated by reflecting the radiated light on the surface of the transparent member is changed by the mirror element on the entrance pupil of the projection lens. Set to increase or decrease in direction It is characterized by that.
[0019]
With this configuration, it is possible to improve contrast performance while minimizing the decrease in brightness due to generation of unnecessary reflected light and without degrading color reproducibility, and project and display a high-definition full-color image. It becomes possible.
[0020]
In the projection display device according to the present invention, it is preferable that the reflection type light valve has a plurality of mirror elements arranged in a matrix to control the light reflection direction in accordance with the video signal.
[0021]
Further, in the projection display device according to the present invention, it is preferable that the opening shape of the shielding diaphragm is circular in the open state. Furthermore, in the projection display device according to the present invention, it is preferable that the shape of the area shielded by the light shielding portion is a semicircular shape or a crescent shape.
[0022]
In the projection display device according to the present invention, it is preferable that a reflecting mirror made of a metal or dielectric multilayer film that reflects at least 80% of incident light is formed on the surface of the light shielding portion of the shielding diaphragm. . This is to prevent peripheral devices from being damaged by radiant heat.
[0023]
In the projection display device according to the present invention, the illumination light from the illumination optical system is incident on the reflection type light valve from an oblique direction, and the light shielding portion of the shielding diaphragm reflects the outer periphery of the illumination light and the reflection type light valve. It is preferably movable so that it can be shielded or released from the position closest to the outer periphery of the light toward the optical axis of the illumination optical system.
[0024]
In the projection display device according to the present invention, it is preferable that the light shielding amount by the shielding diaphragm can be controlled by remote control from the outside of the device. This is because the balance between the contrast performance and the light output performance of the projected image can be arbitrarily controlled.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, a projection display apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a lamp as a light source, 3 is a color wheel, 31 is a stop, 10 is a reflective light valve, and 11 is a projection lens. In the first embodiment, the optical system constituted by the concave mirror 2, the rod prism 4, the condenser lens 5, and the condenser mirror 6 will be collectively referred to as “illumination optical system” hereinafter.
[0026]
As shown in FIG. 10, the reflection type light valve 10 has mirror elements 21 formed in a matrix for each pixel. By controlling the light traveling direction according to the video signal, the reflection angle can be changed. Accordingly, an optical image is formed.
[0027]
Further, the concave mirror 2 is composed of an ellipsoidal mirror in which the cross-sectional shape of the reflecting surface is an ellipse, and has a first focus and a second focus. Further, a xenon lamp is used as the lamp 1 and is arranged so that the center of the illuminant is located near the first focal point of the concave mirror 2, and the light incident surface of the rod prism 4 is the second of the concave mirror 2. It is arranged so as to be located near the focal point. The concave mirror 2 is formed by forming an optical multilayer film having properties of transmitting infrared light and reflecting visible light on the inner surface of a glass equipment.
[0028]
Moreover, the rod prism 4 has a quadrangular prism shape in which the light incident surface and the light emission surface have the same aspect ratio as the effective display surface of the reflective light valve 10, and the emitted light from the lamp 1 is condensed. Since the material is disposed at a place, quartz glass having excellent heat resistance is preferable. Then, a light emitter image of the lamp 1 collected by the concave mirror 2 is formed near the incident surface of the rod prism 4.
[0029]
The luminous body image of the lamp 1 collected by the concave mirror 2 tends to be brightest near the center near the optical axis and darken rapidly toward the periphery. Therefore, luminance non-uniformity remains in the plane. On the other hand, the light beam incident on the rod prism 4 is multiple-reflected on the side surface of the rod prism 4, and the illuminator image is subdivided and superimposed as many times as the number of reflections. Therefore, the luminance is made uniform on the exit surface of the rod prism 4.
[0030]
As described above, the uniformity is improved as the number of reflections in the rod prism 4 is increased due to the subdivision and superimposing effect of the lamp illuminant image. Therefore, the degree of uniformity depends on the length of the rod prism 4. become. In the first embodiment, the length of the rod prism 4 is set so that the peripheral illuminance on the screen is 90% or more with respect to the central illuminance.
[0031]
The exit surface of the rod prism 4 with uniform luminance is used as a secondary surface light source, and the effective display area of the reflective light valve 10 is matched by the condenser lens 5 and the condenser mirror 6 that are disposed thereafter. If the image is formed at a magnification, it is possible to achieve both securing the light collection efficiency and improving the uniformity.
[0032]
Further, the white light output from the lamp 1 is rotated on the reflective light valve 10 by sequentially rotating the color wheel 3 disposed in the vicinity of the second focal point of the concave mirror 2 so that the three primary colors of red, green, and blue are reflected on the reflective light valve 10. Illumination is performed in a time-sharing manner, and a full-color projection image can be displayed with one reflective light valve 10.
[0033]
The light emitted from the lamp 1 is collected by the illumination optical system, and the illumination light 32 enters the reflective light valve 10. Of the illumination light 32 incident on the reflective light valve 10, ON light 33 corresponding to white display is incident on the projection lens 11 and enlarged and projected on a screen (not shown). On the other hand, the OFF light 34 corresponding to black display travels outside the effective diameter of the projection lens 11 and therefore does not reach the screen.
[0034]
Further, the unnecessary reflected light 35 generated at the cover glass interface of the reflective light valve 10 can cut most of the area incident on the projection lens 11 by the diaphragm 31.
[0035]
At this time, the light shielding area of the diaphragm 31 is preferably variable as shown in FIG. In FIG. 2, three examples of the diaphragm 31 having different light-shielding plate shapes are shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c), respectively. In the first embodiment, a desired effect can be obtained with any configuration.
[0036]
A diaphragm 31 arranged at a position substantially conjugate with the entrance pupil of the projection lens has a fixed diaphragm 36 having an aperture diameter matching the F number specification of the entire system and having a fixed position and aperture shape, It is comprised by the combination with the light-shielding plates 37 and 38.
[0037]
For example, in the diaphragm 31 shown in FIG. 2A, the two light-shielding plates 37a and 38a having at least one side of a straight line are slid symmetrically so that the light-shielding portions 39a and 40a having the same area and semicircular shape are obtained. Forming.
[0038]
Further, in the diaphragm 31 shown in FIG. 2B, the two light shielding plates 37b and 38b having a circular opening are slid symmetrically to form the light shielding portions 39b and 40b having a crescent shape with the same area. Yes.
[0039]
Further, the diaphragm 31 shown in FIG. 2C is similar to FIG. 2B in that two light shielding plates having circular openings are used, but the same opening decentered from the center of the fixed diaphragm 36 is used. The two light-shielding plates 37c and 38c having the light-shielding portions 39c and 40c having a crescent shape with the same area are formed by simultaneously changing the opening diameters to the same extent.
[0040]
As described above, the directions in which the areas of the light shielding portions 39a, 40a, 39b, 40b, 39c, and 40c formed by the light shielding plates 37a, 38a, 37b, 38b, 37c, and 38c change are all shown in FIG. The illumination light 32 and the unnecessary reflected light 35 are one direction from the closest direction to the optical axis direction of the illumination optical system, and the light shielding portion is relative to the optical axis of the illumination optical system. Axisymmetric Are set to be shielded from light or opened.
[0041]
Here, for example, in the case of the diaphragm 31 shown in FIG. 2A, it is possible to obtain the effect of improving the contrast even if the specification uses only one light shielding plate 37a. However, in that case, the angle of the light beam passing through the color wheel 3 shown in FIG. 1 among the light beam passing through the stop becomes asymmetric with respect to the illumination optical axis. Since the red, green, and blue color filters constituting the color wheel 3 have a characteristic that the spectral spectrum after transmission changes depending on the incident angle of the light beam, the chromaticity point of the projected image can be changed by changing the light shielding plate 37a. The color reproducibility may be significantly deteriorated due to the change. In order to prevent this, it is necessary to use the two light shielding plates 37a and 38a so that the light shielding portions 37a and 38a are made to be axially symmetric with respect to each other, and the area and shape of the light shielding portion are also made to be axially symmetric.
[0042]
By using the diaphragm 31 having the light shielding part shape as described above, the contrast performance is improved without deteriorating the color reproducibility while minimizing the decrease in brightness due to the unnecessary reflected light 35 shown in FIG. Can do.
[0043]
In FIG. 1, the stop 31 disposed in the optical path of the illumination optical system needs to be disposed at a position substantially conjugate with the pupil of the projection lens 11. If it is not arranged at such a position, there is a possibility that a shadow will occur in a part of the projected image on the screen.
[0044]
Further, it is desirable to use the material of the light shielding plates 37 and 38 shown in FIG. 2 having a surface reflectance of at least 80%. Since light of high energy is incident on the light shielding part, if the amount of light absorption on the surface of the light shielding part increases, the temperature of the light shielding part increases as the light shielding area increases, and in some cases, the radiant heat may damage surrounding optical components. Because there is also. In the first embodiment, an aluminum plate having a mirror-finished surface and a reflectance of approximately 88% is used, but other metal mirror-finished products such as stainless steel or a mirror having a dielectric multilayer film formed on the surface of the substrate An element may be used.
[0045]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the amount of light blocked by the aperture and the projected image performance in the projection display apparatus in which the variable aperture is introduced in the first embodiment. FIG. 3A shows the relationship between the diaphragm light shielding amount and the contrast ratio when the light shielding plates 37a and 38a are slid symmetrically in the diaphragm 31 shown in FIG. 2A, and FIG. In the diaphragm 31 shown in FIG. 2A, the relationship between the diaphragm light shielding amount and the light output relative value when the light shielding plates 37a and 38a are slid symmetrically is shown.
[0046]
3 (a) and 3 (b), the horizontal axis indicates the light shielding amount when the light shielding plates 37a and 38a are slid per unit length in the arrow direction shown in FIG. 2 (a). Accordingly, the amount of aperture light shielding increases as it goes to the right.
[0047]
Therefore, it can be seen from FIG. 3A that the contrast ratio of the projected image increases as the aperture light shielding amount increases, and from FIG. 3B, the light output decreases as the aperture light shielding amount increases. I understand that From the above fact, the light shielding area of the stop can be controlled by remote control from the outside of the set, and the balance between contrast and light output can be arbitrarily set as required.
[0048]
By introducing such a function, it is possible to arbitrarily select a projection image that emphasizes brightness or a projection image that emphasizes contrast according to the intended use.
[0049]
(Embodiment 2)
Hereinafter, a projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the lamp 1, the color wheel 3, the reflective light valve 10, and the projection lens 11 as the light source are the same as those shown in FIG. In the second embodiment, the optical system including the concave mirror 2, the rod prism 4, the condenser lens 5, the reflection mirror 42, the field lens 43, and the total reflection prism 44 will be collectively referred to as “illumination optical system”. I will call it.
[0050]
First, the concave mirror 2, the color wheel 3, the rod prism 4, and the condenser lens 5 are the same as those in the first embodiment. That is, the concave mirror 2 is composed of an ellipsoidal mirror in which the cross-sectional shape of the reflecting surface is an ellipse, and has a first focus and a second focus. Further, a xenon lamp is used as the lamp 1 and is arranged so that the center of the light emitter is located near the first focal point of the concave mirror 2, and the light incident surface of the rod prism 4 is the second focal point of the concave mirror 2. It is arranged to be located in the vicinity. The concave mirror 2 is formed by forming an optical multilayer film having properties of transmitting infrared light and reflecting visible light on the inner surface of a glass equipment.
[0051]
Moreover, the rod prism 4 has a quadrangular prism shape in which the light incident surface and the light emission surface have the same aspect ratio as the effective display surface of the reflective light valve 10, and the emitted light from the lamp 1 is condensed. Since the material is disposed at a place, quartz glass having excellent heat resistance is preferable. Then, the luminous body image of the lamp 1 condensed by the concave mirror 2 is formed in the vicinity of the incident surface of the rod prism 4.
[0052]
The luminous body image of the lamp 1 collected by the concave mirror 2 tends to be brightest near the center near the optical axis and darken rapidly toward the periphery. Therefore, luminance non-uniformity remains in the plane. On the other hand, the light beam incident on the rod prism 4 is multiple-reflected on the side surface of the rod prism 4, and the luminance is made uniform on the exit surface of the rod prism 4. Since the uniformity improves as the number of reflections in the rod prism 4 increases, the degree of uniformity depends on the length of the rod prism 4. In the second embodiment, the length of the rod prism 4 is set so that the peripheral illuminance on the screen is 90% or more with respect to the central illuminance.
[0053]
The exit surface of the rod prism 4 with uniform brightness is used as a secondary surface light source, and the magnification that matches the effective display area of the reflective light valve 10 by the condenser lens 5 and the field lens 43 that are disposed thereafter. If the image is formed by the above, it is possible to ensure both the light collection efficiency and the improvement of uniformity.
[0054]
Further, the white light output from the lamp 1 is rotated on the reflective light valve 10 by sequentially rotating the color wheel 3 disposed in the vicinity of the second focal point of the concave mirror 2 so that the three primary colors of red, green, and blue are reflected on the reflective light valve 10. Illumination is performed in a time-sharing manner, and a full-color projection image can be displayed with one reflective light valve 10.
[0055]
The configuration of the second embodiment is configured such that after exiting the condenser lens 5, it enters the total reflection prism 44 through the reflection mirror 42 and the field lens 43. Here, the operation of the total reflection prism 44 will be described below.
[0056]
The total reflection prism 44 is composed of two prisms, and a very thin air layer 45 is formed on the adjacent surface of each prism. The angle of the air layer 45 is set so that when the illumination light 46 is incident on the air layer 45, it is incident at an angle equal to or greater than the critical angle and totally reflected and incident on the reflective light valve 10 from an oblique direction. The ON light 47 is set so as to enter and pass through the air layer 45 and enter the projection lens 11 at an angle less than the critical angle as a projection image. Thus, by providing the total reflection prism 44 in the optical path of the illumination optical system, the illumination optical system can be made compact.
[0057]
Of the illumination light 46 incident on the reflective light valve 10, the ON light 47 corresponding to white display is transmitted through the total reflection prism 44 and the projection lens 11 and enlarged and projected on the screen (not shown). On the other hand, the OFF light 48 corresponding to black display travels outside the effective diameter of the projection lens 11 and therefore does not reach the screen.
[0058]
In the case of the second embodiment, in addition to the first unnecessary reflected light 49 generated at the cover glass interface of the reflective light valve 10, the second unnecessary reflection generated at the reflective light valve 10 side interface of the total reflection prism 44. The light 50 all affects the contrast performance of the projected image. In this case as well, the degree of influence of the first unnecessary reflected light 49 and the second unnecessary reflected light 50 incident on the projection lens 11 can be arbitrarily changed by the diaphragm 41 that can change the area of the light shielding portion.
[0059]
For example, similarly to the first embodiment, the aperture shape of the diaphragm 41 can be changed by using two light shielding plates that slide symmetrically as illustrated in FIG. The variable direction of the light shielding portion is such that the illumination light 46 and the first unnecessary reflected light 49 shown in FIG. 4 are shielded or opened in one direction from the closest direction to the optical axis direction of the illumination optical system. It is set.
[0060]
Also in this case, by using two light-shielding plates that can be changed symmetrically, the incident angle of the light beam transmitted through the color wheel 3 becomes axially symmetric, and the color of the projected image changes even if the shape or area of the light-shielding part changes. The degree point can be kept unchanged.
[0061]
FIG. 5 shows a configuration diagram in the case where the diaphragm 41 is not arranged or the opening of the diaphragm 41 is in an open state with respect to the configuration of FIG. In this case, after the illumination light 51 is incident on the reflective light valve 10, the ON light 52 corresponding to white display is transmitted through the total reflection prism 44 and the projection lens 11 and is enlarged and projected on the screen (not shown). The On the other hand, the OFF light 53 corresponding to black display travels outside the effective diameter of the projection lens 11 and therefore does not reach the screen. In addition, both the first unnecessary reflected light 54 and the second unnecessary reflected light 55 are factors that deteriorate the contrast performance of the projected image.
[0062]
Therefore, by blocking a part of the opening from the above-described direction using the diaphragm 41, the thickness of the beam bundle of the first unnecessary reflected light 49 and the second unnecessary reflected light 50 shown in FIG. It can be seen that the light flux of the first unnecessary reflected light 54 and the second unnecessary reflected light 55 shown in FIG.
[0063]
As described above, as shown in FIG. 4, both the first unnecessary reflected light 49 and the second unnecessary reflected light 50 can be efficiently cut by the stop 41, and the area whose area is varied concentrically. Compared with the above case, the contrast performance can be improved without deteriorating the color reproducibility while minimizing the decrease in brightness.
[0064]
Also in this case, the stop 41 disposed in the optical path of the illumination optical system needs to be disposed at a position substantially conjugate with the pupil of the projection lens 7. If this is not the case, a shadow may occur in a part of the projected image on the screen.
[0065]
Further, it is desirable to use a material with two surface light reflectances of at least 80% as the material of the two light shielding plates. Since light of high energy is incident on the light shielding part, if the amount of light absorption on the surface of the light shielding part increases, the temperature of the light shielding part increases as the light shielding area increases, and in some cases, the radiant heat may damage surrounding optical components. Because there is also. In Embodiment 2, the surface is mirror-finished and an aluminum plate having a reflectance of approximately 88% is used. However, other metal mirror-finished products such as stainless steel and a dielectric multilayer film are formed on the surface of the substrate. A mirror element may be used.
[0066]
Furthermore, the light shielding area of the diaphragm can be controlled by remote control from the outside of the set, and the balance between contrast and light output can be set as required within the range of contrast performance and light output performance shown in FIG. It is possible to make it possible. With such a configuration, it is possible to arbitrarily select a projected image that emphasizes brightness and a projected image that emphasizes contrast according to the intended use.
[0067]
(Embodiment 3)
Hereinafter, a projection display apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 6, the lamp 1 as a light source, the reflection type light valve 10, and the projection lens 11 are the same as those shown in FIG. Similarly to FIG. 4, a system including the concave mirror 2, the rod prism 4, the condenser lens 5, the reflection mirror 42, the field lens 43, and the total reflection prism 44 is collectively referred to as an “illumination optical system”. I will decide.
[0068]
Since the configuration of the illumination optical system is the same as that of the second embodiment, a detailed description thereof is omitted.
[0069]
The third embodiment is characterized in that the color separation / combination prism 62 is disposed between the total reflection prism 44 and the reflection type light valve 10 and three reflection type light valves 10 are used. Here, the configuration and operation of the color separation / combination prism 62 will be described with reference to FIG.
[0070]
FIG. 7 is a horizontal sectional view of the color separation / combination prism 62 shown in FIG. The color separation / combination prism 62 is composed of three prisms, and a first dichroic mirror 71 and a second dichroic mirror 72 are formed on the adjacent surface of each prism. In the case of the color separation / combination prism 62 according to the third embodiment, the light 73 incident from the total reflection prism 44 is first reflected only by the blue light by the first dichroic mirror 71 to become the blue light 74 and the blue reflective light. The light enters the valve 10B. Next, only the red light is reflected by the second dichroic mirror 72, and the red light 75 is incident on the red reflective light valve 10R. The green light 76 transmitted through both the first dichroic mirror 71 and the second dichroic mirror 72 is incident on the green reflective light valve 10G.
[0071]
The three colors of light are reflected by the corresponding reflective light valves 10B, 10R, and 10G, respectively, and then again combined by the first dichroic mirror 71 and the second dichroic mirror 72, and enter the total reflection prism 44. To do. In this way, white light is decomposed and synthesized into the three primary colors of red, blue, and green, and three reflective light valves 10B, 10R, and 10G corresponding to the respective video signals are used, thereby providing high-definition and full-color projection. An image can be displayed.
[0072]
Note that the dichroic mirrors 71 and 72 also have a characteristic that the spectral spectrum after transmission changes depending on the incident angle of the light beam, similarly to the color wheel as described above.
[0073]
Of the illumination light 63 incident on the reflective light valve 10 shown in FIG. 6, the ON light 64 corresponding to white display is transmitted through the color separation / combination prism 62, the total reflection prism 44, and the projection lens 11 on the screen ( (Not shown) is enlarged and projected. On the other hand, the OFF light 65 corresponding to the black display travels outside the effective diameter of the projection lens 11 and does not reach the screen.
[0074]
In the case of the third embodiment, unnecessary reflected light generated at the cover glass interface of the reflective light valve 10 in the first and second embodiments and unnecessary reflected light generated at the reflective light valve 10 side interface of the total reflection prism 44. In addition to this (both are not shown in FIG. 6), unnecessary reflected light 66 generated at the interface of the color separation / combination prism 62 also affects the contrast performance of the projected image. Even in this case, the degree of influence of the unnecessary reflected light 66 incident on the projection lens 11 can be arbitrarily changed by the diaphragm 61 that can change the area of the light shielding portion.
[0075]
The aperture shape of the diaphragm 61 can be varied by using two light shielding plates that slide symmetrically as exemplified in FIG. The variable direction of the light shielding portion is set so that the illumination light 63 and the first unnecessary reflected light 66 in FIG. 6 are shielded or opened in one direction from the closest direction to the optical axis direction of the illumination optical system. ing.
[0076]
In this case, by using two light-shielding plates that are axially symmetric, the incident angle of the light beam that passes through the dichroic mirrors 71 and 72 of the color separation / combination prism 62 becomes axially symmetric, and the shape and area of the light-shielding portion change. Even in this case, the chromaticity point of the projected image can be prevented from changing.
[0077]
FIG. 8 shows a configuration diagram in the case where the diaphragm 61 is not arranged or the opening of the diaphragm 61 is in an open state with respect to the configuration of FIG. In this case, the illumination light 81 is incident on the reflective light valve 10, and then ON light 82 corresponding to white display is transmitted through the color separation / combination prism 62, the total reflection prism 44, and the projection lens 11 on the screen (not shown). Without zooming in). On the other hand, the OFF light 83 corresponding to black display travels outside the effective diameter of the projection lens 11 and does not reach the screen. Further, the unnecessary reflected light 84 is a factor that degrades the contrast performance of the projected image. Although not shown, unnecessary reflection light generated at the interface of the cover glass of the reflective light valve 10 and unnecessary reflection light generated at the interface of the total reflection prism 44 are the same as those shown in FIGS. Has a similar effect.
[0078]
Therefore, by blocking a part of the opening from the above-described direction using the diaphragm 61, the thickness of the light bundle of the unnecessary reflected light 66 shown in FIG. 6 becomes the light bundle of the unnecessary reflected light 84 shown in FIG. You can see that it is thinner.
[0079]
As described above, the unnecessary reflected light 66 in FIG. 6 can be efficiently cut by the diaphragm 61, and the color is reduced while minimizing the decrease in brightness as compared with the case of a diaphragm having a concentrically variable area. Contrast performance can be improved without degrading reproducibility.
[0080]
Also in this case, the stop 61 disposed in the optical path of the illumination optical system needs to be disposed at a position substantially conjugate with the pupil of the projection lens 11. If this is not the case, a shadow may occur in a part of the projected image on the screen.
[0081]
Further, it is desirable to use a material for the diaphragm light-shielding plate having a surface reflectance of at least 80%. Since light of high energy is incident on the light shielding part, if the amount of light absorption on the surface of the light shielding part increases, the temperature of the light shielding part increases as the light shielding area increases, and in some cases, the radiant heat may damage surrounding optical components. Because there is also. In Embodiment 3, the surface is mirror-finished and an aluminum plate having a reflectance of approximately 88% is used. However, other metal mirror-finished products such as stainless steel and a dielectric multilayer film are formed on the surface of the substrate. A mirror element may be used.
[0082]
Furthermore, the light shielding area of the diaphragm can be controlled by remote control from the outside of the set, and the balance between contrast and light output can be set as required within the range of contrast performance and light output performance shown in FIG. It is possible to make it possible. With such a configuration, it is possible to arbitrarily select a projected image that emphasizes brightness and a projected image that emphasizes contrast according to the intended use.
[0083]
In the first to third embodiments, the contrast performance and the light output can be arbitrarily adjusted, so that the light shielding area of the diaphragm can be varied. However, the shape of the light shielding part in a semicircular or crescent shape is used. In addition, a diaphragm having a fixed area may be used, and only a desired contrast performance may be used.
[0084]
In addition, the diaphragm used in the first to third embodiments is disposed in the optical path of the illumination optical system substantially conjugate with the entrance pupil of the projection lens. can get. However, when it is arranged in the projection lens, care must be taken because the reflected light and heat generated by the light shielding portion of the diaphragm itself may directly affect the imaging performance of the projection lens and the quality of the projected image on the screen.
[0085]
Further, the diaphragm used in the first to third embodiments is a light valve that forms an optical image by controlling the traveling direction of light according to a video signal, like the reflective light valve shown in FIG. If it is a reflection type light valve that has transparent glass or plastic on the exit side of the image forming surface, the polarization state and diffraction state of light using liquid crystal as the modulation material Even when a light valve that forms an optical image as a change in scattering state is used, it is possible to obtain an effect of reducing unnecessary reflected light.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the projection display device of the present invention, the color reproducibility in the projection display device using the reflective light valve that forms an image by controlling the traveling direction of light according to the video signal. It is possible to improve the contrast without impairing the image quality. In addition, by making the amount of light blocked by the aperture variable, it is possible to arbitrarily control the balance between the contrast performance and the light output performance of the projected image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a diaphragm shape in the projection display apparatus according to the first embodiment of the invention.
FIG. 3 is a diagram showing contrast and light output characteristics in the projection display apparatus according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to a third embodiment of the invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a color separation / combination prism in a projection display apparatus according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a configuration diagram of a projection display apparatus according to a third embodiment of the invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional projection display device.
FIG. 10 is a diagram illustrating the operation of a reflective light valve in a conventional projection display device.
[Explanation of symbols]
1 lamp
2 concave mirror
3 Color wheel
4 Rod prism
5 Condenser lens
6 Focusing mirror
10 Reflective light valve
11 Projection lens
13, 33, 47, 52, 64, 82 ON light
14, 34, 48, 53, 65, 83 OFF light
21 mirror elements
31, 41, 61 Aperture
35, 49, 50, 54, 55, 66, 84 Unnecessarily reflected light
37, 38 Shading plate
39, 40 Shading part
42 Reflection mirror
43 Field Lens
44 Total reflection prism
45 Air layer
46, 51, 63, 81 Illumination light
62 Color separation / combination prism
68 condenser lens
71, 72 Dichroic mirror

Claims

A light source, a reflective light valve as an image forming means, and an illumination optical system that condenses the emitted light of the light source on the reflective light valve;
A projection lens for enlarging and projecting the reflected light from the reflective light valve on a screen;
A shielding stop capable of arbitrarily changing the size of the aperture area at a position substantially conjugate with the entrance pupil of the projection lens in the optical path of the illumination optical system;
The reflection type light valve has a transparent member on the emission side, and a plurality of mirror elements that control the reflection direction of light according to a video signal are arranged in a matrix,
The shielding diaphragm is formed by two light shielding portions,
The two light shielding portions are axially symmetric with respect to the optical axis of the illumination optical system in a predetermined direction, and are movable so as to shield light symmetrically with respect to the optical axis of the illumination optical system. The area of the area shielded by the two light shielding portions and the shape of the shielded area are the same,
The movable direction of the two light shielding portions is such that the width of the surface reflected light generated by reflecting the emitted light on the surface of the transparent member is the reflection direction of the emitted light by the mirror element on the entrance pupil of the projection lens. the projection display equipment, characterized in that but is set in a direction to increase or decrease in the direction to be varied.

The projection display device according to claim 1, wherein an opening shape of the shielding diaphragm is circular in an open state.

The projection display device according to claim 1, wherein the shape of the region shielded by the light shielding portion is a semicircular shape or a crescent shape.

The projection display device according to claim 1, wherein a reflecting mirror made of a metal or dielectric multilayer film is formed on the surface of the light shielding portion of the shielding diaphragm so that incident light is reflected by at least 80% or more.

Illumination light from the illumination optical system is incident on the reflective light valve from an oblique direction,
The light shielding portion of the shielding diaphragm is shielded or opened from the position where the outer periphery of the illumination light and the outer periphery of the reflected light from the reflective light valve are closest to each other toward the optical axis direction of the illumination optical system. The projection display device according to claim 1, wherein the projection display device is movable.

The projection display device according to claim 1, wherein a light shielding amount by the shielding diaphragm can be controlled by remote control from outside the device.

A light source, a reflective light valve as an image forming means, and an illumination optical system that condenses the emitted light of the light source on the reflective light valve;
A prism that reflects the illumination light from the illumination optical system toward the reflective light valve, and the reflected light from the reflective light valve transmits;
A projection lens for enlarging and projecting the reflected light from the reflective light valve on a screen;
A shielding stop capable of arbitrarily changing the size of the aperture area at a position substantially conjugate with the entrance pupil of the projection lens in the optical path of the illumination optical system;
The reflection type light valve has a transparent member on the emission side, and a plurality of mirror elements that control the reflection direction of light according to a video signal are arranged in a matrix,
The shielding diaphragm is formed by two light shielding portions;
The two light shielding portions are axially symmetric with respect to the optical axis of the illumination optical system in a predetermined direction, and are movable so as to shield light symmetrically with respect to the optical axis of the illumination optical system. The area of the region shielded by the two light shielding portions and the shape of the shielded region are the same,
The movable direction of the two light shielding portions is such that the width of the surface reflected light generated by reflecting the emitted light on the surface of the transparent member is the reflection direction of the emitted light by the mirror element on the entrance pupil of the projection lens. A projection display apparatus, wherein the projection display apparatus is set to increase or decrease in a direction in which the angle is changed.

The projection display device according to claim 7, wherein an opening shape of the shielding diaphragm is circular in the open state.

The projection display device according to claim 7, wherein a shape of the region shielded by the light shielding portion is a semicircular shape or a crescent shape.

8. The projection display device according to claim 7, wherein a reflecting mirror made of a metal or dielectric multilayer film is formed on the surface of the light shielding portion of the shielding diaphragm so that incident light is reflected by at least 80%.

Illumination light from the illumination optical system is incident on the reflective light valve from an oblique direction,
The light shielding portion of the shielding diaphragm is shielded or opened from the position where the outer periphery of the illumination light and the outer periphery of the reflected light from the reflective light valve are closest to each other toward the optical axis direction of the illumination optical system. The projection display device according to claim 7, wherein the projection display device is movable.

The projection display device according to claim 7, wherein a light shielding amount by the shielding diaphragm can be controlled by remote control from outside the device.

A light source, three reflective light valves as image forming means, and an illumination optical system that condenses the light emitted from the light source on the reflective light valve;
A first prism that reflects the illumination light from the illumination optical system toward the reflective light valve and transmits the reflected light from the reflective light valve;
A second prism that divides the illumination light into three primary color lights of red, blue, and green, and combines one reflected light from the three reflective light valves;
A projection lens for enlarging and projecting the reflected light from the reflective light valve on a screen;
A shielding stop capable of arbitrarily changing the size of the aperture area at a position substantially conjugate with the entrance pupil of the projection lens in the optical path of the illumination optical system;
The reflection type light valve has a transparent member on the emission side, and a plurality of mirror elements that control the reflection direction of light according to a video signal are arranged in a matrix,
The shielding diaphragm is formed by two light shielding portions;
The two light shielding portions are axially symmetric with respect to the optical axis of the illumination optical system in a predetermined direction, and are movable so as to shield light symmetrically with respect to the optical axis of the illumination optical system. The area of the region shielded by the two light shielding portions and the shape of the shielded region are the same,
The movable direction of the two light shielding portions is such that the width of the surface reflected light generated by reflecting the emitted light on the surface of the transparent member is the reflection direction of the emitted light by the mirror element on the entrance pupil of the projection lens. A projection display apparatus, wherein the projection display apparatus is set to increase or decrease in a direction in which the angle is changed.

The projection display device according to claim 13, wherein an opening shape of the shielding diaphragm is circular in the open state.

The projection display device according to claim 13, wherein a shape of the region shielded by the light shielding portion is a semicircular shape or a crescent shape.

14. The projection display device according to claim 13, wherein a reflecting mirror made of a metal or dielectric multilayer film is formed on the surface of the light shielding portion of the shielding diaphragm so that incident light is reflected by at least 80% or more.

Illumination light from the illumination optical system is incident on the reflective light valve from an oblique direction,
The light shielding portion of the shielding diaphragm is shielded or opened from the position where the outer periphery of the illumination light and the outer periphery of the reflected light from the reflective light valve are closest to each other toward the optical axis direction of the illumination optical system. The projection display device according to claim 13, wherein the projection display device is movable.

The projection display device according to claim 13, wherein a light shielding amount by the shielding diaphragm can be controlled by remote control from outside the device.