JP4669668B2

JP4669668B2 - Projection display

Info

Publication number: JP4669668B2
Application number: JP2004157905A
Authority: JP
Inventors: 勉岩下; 英策庄司
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: JP2005338489A

Description

本発明は、投射型表示装置に関し、特に、表示される映像のコントラスト向上させるための技術に関する。 The present invention relates to a projection display device, and more particularly to a technique for improving the contrast of a displayed image.

光源から出射された光（白色光）をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の少なくとも３色の色光に分離し、それら色光を光変調手段によって変調し、変調された色光をスクリーンに向けて拡大投射する投射型表示装置が知られている。さらに、上記光変調手段としては、液晶ライトバルブと、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device（登録商標））とが知られている。 The light emitted from the light source (white light) is separated into at least three color lights of R (red), G (green), and B (blue), and these color lights are modulated by the light modulation means, and the modulated color light is 2. Description of the Related Art Projection display devices that perform enlarged projection toward a screen are known. Furthermore, as the light modulation means, a liquid crystal light valve and a digital mirror device (DMD: Digital Mirror Device (registered trademark)) are known.

上記のような投射型表示装置の分野においては、スクリーン上に表示される映像のコントラストを高めるための技術が各種開発されている。例えば、特許文献１には、光源に印加されるランプ電圧を平均輝度レベルに応じて変化させることによって、映像のコントラストを調整する技術が記載されている。また、特許文献２には、光源と液晶ライトバルブ（光変調手段）との間の光路上に、透過率が可変な調光用液晶素子を配置してコントラストの調整を図る技術が開示されている。特許文献２記載の技術では、調光用液晶素子の透過率を変化させることによって、液晶ライトバルブに照射される光の光量を変化させて、コントラストを調整している。
特開平３−１７９８８６号公報特開２００３−１６２００２号公報 In the field of the projection display device as described above, various techniques for increasing the contrast of an image displayed on a screen have been developed. For example, Patent Document 1 describes a technique for adjusting the contrast of an image by changing a lamp voltage applied to a light source according to an average luminance level. Patent Document 2 discloses a technique for adjusting the contrast by arranging a light-modulating liquid crystal element having a variable transmittance on an optical path between a light source and a liquid crystal light valve (light modulation means). Yes. In the technique described in Patent Document 2, the contrast of the liquid crystal light valve is adjusted by changing the transmittance of the light control liquid crystal element to adjust the contrast.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-179886 JP 2003-162002 A

従来のコントラスト調整手段には次のような課題があった。
（１）投射型表示装置の光源には高圧放電灯が用いられている。従って、特許文献１記載の技術のように、ランプ電圧をリアルタイムで変化させて発光輝度を調整すると、ランプ寿命の低下や信頼性の低下を招くことになる。
（２）液晶素子を通過できるのは直線偏光光のみである。従って、特許文献２記載の技術のように、調光用液晶素子の透過率を変化させてコントラストを調整しようとすると、光の利用効率が低下し、映像の輝度低下を招く。 The conventional contrast adjusting means has the following problems.
(1) A high pressure discharge lamp is used as a light source of the projection display device. Therefore, if the light emission luminance is adjusted by changing the lamp voltage in real time as in the technique described in Patent Document 1, the lamp life and the reliability are reduced.
(2) Only linearly polarized light can pass through the liquid crystal element. Therefore, when the contrast is adjusted by changing the transmittance of the light control liquid crystal element as in the technique described in Patent Document 2, the light use efficiency is lowered, and the luminance of the image is lowered.

本発明の目的は、光源の発光輝度を変化させず、かつ、光の利用効率を低下させることなく、表示される映像のコントラストを調整可能な投射型表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a projection display device capable of adjusting the contrast of a displayed image without changing the light emission luminance of the light source and without reducing the light use efficiency.

上記目的を達成する本発明の投射型表示装置は、光源から出射された光を光変調手段によって変調し、光変調手段によって変調された光を投射手段によって投射する投射型表示装置であって、光源から投射手段に至る光路上に配置された反射率可変ミラーと、反射率可変ミラーの反射率を変化させることによって、投射手段から出射される光の光量を調整する調光手段とを有する。従って、光源の発光輝度を変化させなくとも、反射率可変ミラーの反射率を変化させれば、投射光の光量が変化する。また、反射率可変ミラーの反射率が変更されても、その時々の反射率に従って入射光の全可視波長成分が反射されるので、光の利用効率が低下して映像の輝度が低下するような不都合がない。 The projection display device of the present invention that achieves the above object is a projection display device that modulates the light emitted from the light source by the light modulation means, and projects the light modulated by the light modulation means by the projection means, It has a reflectivity variable mirror disposed on the optical path from the light source to the projection means, and a light control means for adjusting the amount of light emitted from the projection means by changing the reflectivity of the reflectivity variable mirror. Therefore, even if the light emission luminance of the light source is not changed, the amount of the projection light is changed by changing the reflectance of the reflectivity variable mirror. In addition, even if the reflectivity of the reflectivity variable mirror is changed, all visible wavelength components of incident light are reflected according to the reflectivity at that time, so that the light use efficiency decreases and the brightness of the image decreases. There is no inconvenience.

上記調光手段は、映像データ中の輝度情報に基づいて動画像の１フレームを構成する２以上のフィールドの輝度を求める輝度計測回路と、輝度計測回路によって求められた輝度を記憶する輝度メモリ回路と、輝度メモリ回路に記憶されている輝度に基づいて１フレームを構成する２以上のフレームの平均輝度を演算する輝度演算回路と、輝度演算回路の演算結果に応じて反射率可変ミラーの反射率を変化させるミラー制御回路とを有することが望ましい。 The dimming means includes a luminance measuring circuit for determining the luminance of two or more fields constituting one frame of the moving image based on luminance information in the video data, and a luminance memory circuit for storing the luminance calculated by the luminance measuring circuit A luminance calculation circuit for calculating an average luminance of two or more frames constituting one frame based on the luminance stored in the luminance memory circuit, and the reflectance of the reflectivity variable mirror according to the calculation result of the luminance calculation circuit It is desirable to have a mirror control circuit that changes

Ｐ偏光光またはＳ偏光光のいずれか一方を光変調手段に入射させる必要がある場合、例えば光変調手段が液晶ライトバルブである場合などは、Ｐ偏光光を出射する偏光変換手段を設け、その偏向変換手段と光変調手段との間に反射率可変ミラーを配置することが望ましい。 When it is necessary to make either P-polarized light or S-polarized light incident on the light modulation means, for example, when the light modulation means is a liquid crystal light valve, a polarization conversion means for emitting P-polarized light is provided. It is desirable to arrange a reflectivity variable mirror between the deflection conversion means and the light modulation means.

本発明によれば、光源の発光輝度を固定したまま投射光を調光して映像のコントラストを調整することができるので、コントラスト調整に伴う光源寿命の低下や信頼性の低下を招くことがない。さらに、液晶素子の透過率を変化させてコントラスト調整を行なう場合のように、光の利用効率が低下して映像の輝度が低下するような不都合もない。 According to the present invention, it is possible to adjust the contrast of an image by adjusting the projection light while fixing the light emission luminance of the light source, so that the lifetime of the light source and the reliability are not lowered due to the contrast adjustment. . Further, unlike the case where contrast adjustment is performed by changing the transmittance of the liquid crystal element, there is no inconvenience that the light use efficiency is lowered and the luminance of the image is lowered.

（実施形態１）
以下、本発明の投射型表示装置の実施形態の一例について説明する。本例の投射型表示装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色光毎に透過型の液晶ライトバルブが設けられた３板式のカラー液晶プロジェクタである。本例の投射型表示装置においては、メタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプなどの高圧放電灯からなる光源から発せられた光（白色光）は、反射鏡によって反射され、２枚のインテグレータレンズによって輝度分布の均一化が図られた後に２枚のダイクロイックミラーによって、赤色光、緑色光及び青色光に色分離され、各色光別に用意されている液晶ライトバルブにそれぞれ照射される。 (Embodiment 1)
Hereinafter, an example of an embodiment of the projection display device of the present invention will be described. The projection type display apparatus of this example is a three-plate type color liquid crystal projector in which a transmissive liquid crystal light valve is provided for each of different color lights of R (red), G (green), and B (blue). In the projection display device of this example, light (white light) emitted from a light source composed of a high pressure discharge lamp such as a metal halide lamp, a xenon lamp, or a high pressure mercury lamp is reflected by a reflecting mirror and is reflected by two integrator lenses. After the luminance distribution is made uniform, the light is separated into red light, green light and blue light by two dichroic mirrors, and each liquid crystal light valve prepared for each color light is irradiated.

図１を参照しながらより詳しく説明すると、光源１０から発せられた白色光はリフレクタ１２で反射されて、インテグレータレンズ１４に入射し、インテグレータレンズ１４、１６を透過することによって輝度分布の均一化が図られる。次に、インテグレータレンズ１６から出射された光は、偏光変換素子１８による偏光分離及び偏光変換によってＳ偏光光とされた後に、集光レンズ（フィールドレンズ２０）によって反射ミラー２２の反射面上に集光され、ダイクロイックミラー２４に向けて反射される。その後、ダイクロイックミラー２４によって白色光から青色光が分離され、さらにダイクロイックミラー２６によって緑色光と赤色光とに分離される。各色光のうち青色光は、反射ミラー２８とコンデンサーレンズ３０を経て液晶ライトバルブ３２Ｂに入射し、光変調を受ける。また、緑色光はコンデンサーレンズ３４を経て液晶ライトバルブ３２Ｇに入射し、光変調を受ける。さらに、赤色光は２枚のリレーレンズ３６、３８と２枚の反射ミラー４０、４２とで構成されたリレー光学系と、コンデンサーレンズ４４を経て液晶ライトバルブ３２Ｒに入射し、光変調を受ける。尚、各液晶ライトバルブ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの入射側には、入射側偏光板４６が配置され、出射側には出射側偏光板４８がそれぞれ配置され、各液晶ライトバルブ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂで光変調された偏光光の偏光面が揃えられる。具体的には、一対の入射側偏光板４６及び出射側偏光板４８は、互いの透過軸が直交するように（クロスニコルに）配置され、偏光方向が出射側偏光板４８の透過軸と平行な光のみが出射側偏光板４８を透過し、それ以外の光は吸収される。各出射側偏光板４８を透過した色光は、クロスダイクロイックプリズム５０によって色合成され、投射レンズ５２によって不図示のスクリーン上に拡大投射される。 Describing in more detail with reference to FIG. 1, white light emitted from the light source 10 is reflected by the reflector 12, enters the integrator lens 14, and passes through the integrator lenses 14 and 16, thereby uniformizing the luminance distribution. Figured. Next, the light emitted from the integrator lens 16 is converted to S-polarized light by polarization separation and polarization conversion by the polarization conversion element 18, and then collected on the reflection surface of the reflection mirror 22 by the condenser lens (field lens 20). The light is reflected and reflected toward the dichroic mirror 24. Thereafter, blue light is separated from white light by the dichroic mirror 24, and further separated into green light and red light by the dichroic mirror 26. Of each color light, blue light is incident on the liquid crystal light valve 32B through the reflection mirror 28 and the condenser lens 30, and is subjected to light modulation. Further, the green light enters the liquid crystal light valve 32G through the condenser lens 34 and undergoes light modulation. Further, the red light is incident on the liquid crystal light valve 32R via the relay optical system constituted by the two relay lenses 36 and 38 and the two reflection mirrors 40 and 42 and the condenser lens 44, and is subjected to light modulation. Incidentally, an incident side polarizing plate 46 is arranged on the incident side of each liquid crystal light valve 32R, 32G, 32B, and an outgoing side polarizing plate 48 is arranged on the outgoing side, respectively, and the liquid crystal light valves 32R, 32G, 32B The polarization planes of the light-modulated polarized light are aligned. Specifically, the pair of incident side polarizing plates 46 and the outgoing side polarizing plates 48 are arranged so that their transmission axes are orthogonal to each other (crossed Nicols), and the polarization direction is parallel to the transmission axis of the outgoing side polarizing plate 48. Only light passes through the exit-side polarizing plate 48, and other light is absorbed. The color light transmitted through each output side polarizing plate 48 is color-combined by the cross dichroic prism 50 and enlarged and projected on a screen (not shown) by the projection lens 52.

さらに本例の投射型表示装置では、反射ミラー２２が図２に示す構造を有する反射率可変ミラーとされている。この反射率可変ミラー２２は、基板ガラス６０の表面に、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）などからなる透明導電膜６２、調光膜６４、及びアルミニウムなどからなる反射導電膜６６が順次形成されている。尚、これら膜は、イオンプレーティング等の成膜技術によって形成されたものである。さらに、基板ガラス６０には、透明導電膜６２に接続された電極６８ａと、反射導電膜６６に接続された電極６８ｂとが形成されている。また、透明導電膜６２、調光膜６４及び反射導電膜６６は、封止樹脂７０を介して装着されたガラス板７２によって保護されている。 Further, in the projection display device of this example, the reflection mirror 22 is a reflectivity variable mirror having the structure shown in FIG. In this variable reflectivity mirror 22, a transparent conductive film 62 made of ITO (Indium-Tin-Oxide) or the like, a light control film 64, and a reflective conductive film 66 made of aluminum or the like are sequentially formed on the surface of the substrate glass 60. Yes. These films are formed by a film forming technique such as ion plating. Furthermore, an electrode 68 a connected to the transparent conductive film 62 and an electrode 68 b connected to the reflective conductive film 66 are formed on the substrate glass 60. Further, the transparent conductive film 62, the light control film 64 and the reflective conductive film 66 are protected by a glass plate 72 mounted via a sealing resin 70.

図１に示すフィールドレンズ２０から出射した光は、図２に示す基板ガラス６０側から（図中左側から）入射し、透明導電膜６２及び調光膜６４を透過し、反射導電膜６６で反射されて入射経路を戻り、基板ガラス６０から出射される。ここで、調光膜６４は、その両面に設けられた導電膜（電極層）６２、６６に電圧を印加して得られる可逆的な酸化・還元反応によって着色状態と消色状態とに変化する。具体的には、調光膜６４は、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）や酸化ニッケル（ＮｉＯ）などの酸化発色材層、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）などの固体電解質、及び三酸化タングステン（ＷＯ₃）や三酸化モリブデン（ＭｏＯ₃）などの還元発色材層からなる三層構造を有し、着色状態時には消色状態時に比べて反射率が低く、消色状態時には着色状態時に比べて反射率が高くなる。従って、導電膜６２、６６に印加される電圧を制御して、反射率可変ミラー２２の反射率を変化させれば、光源１０の発光輝度を固定したまま各液晶ライトバルブ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに入射する光の光量を調整（増減）し、スクリーンに表示される映像のコントラストを向上させることができる。 The light emitted from the field lens 20 shown in FIG. 1 enters from the substrate glass 60 side shown in FIG. 2 (from the left side in the figure), passes through the transparent conductive film 62 and the light control film 64, and is reflected by the reflective conductive film 66. Then, the light returns from the incident path and is emitted from the substrate glass 60. Here, the light control film 64 changes between a colored state and a decolored state by a reversible oxidation / reduction reaction obtained by applying a voltage to the conductive films (electrode layers) 62 and 66 provided on both surfaces thereof. . Specifically, the light control film 64 includes an oxidation coloring material layer such as iridium oxide (IrOx) or nickel oxide (NiO), a solid electrolyte such as tantalum pentoxide (Ta ₂ O ₅ ), and tungsten trioxide (WO _3). ) And molybdenum trioxide (MoO ₃ ), etc., and has a three-layer structure, and in the colored state, the reflectance is lower than in the decolored state, and in the decolored state, the reflectance is higher than in the colored state Get higher. Therefore, by controlling the voltage applied to the conductive films 62 and 66 to change the reflectance of the reflectivity variable mirror 22, the liquid crystal light valves 32R, 32G, and 32B are fixed with the light emission luminance of the light source 10 fixed. The contrast of the image displayed on the screen can be improved by adjusting (increasing or decreasing) the amount of incident light.

ここで、入力される映像信号（映像データ）の種類（ＲＧＢ、ＮＴＳＣ、ＰＡＬなど）に係わらず、動画像の１フレームは１秒当たり６０個のフィールドで構成されている。従って、映像データに示される輝度を各フィールドごとに測定し、その度に投射光の輝度を変化させると、６０Ｈｚで輝度が変化することとなり、フリッカーを伴った映像となってしまう。従って、表示映像の輝度変化タイミングを主に数秒単位のタイミングで変化する動画像の輝度変化に合わせることが望ましい。さらに、過去に表示された映像と、現在表示されている映像と、これから表示される映像とを違和感なく連続させるためには、過去、現在及び未来の映像の輝度を連続的に変化させることが重要である。そこで本例の投射型表示装置は、図３に示すように、映像データ中の輝度情報に基づいて動画像の１フレームを構成する各フィールドの輝度を求める輝度計測回路７０と、輝度計測回路７０によって求められた輝度（輝度データ）を記憶する輝度メモリ回路７２と、輝度メモリ回路７２に記憶されている輝度データに基づいて１フレームの平均輝度を求める輝度演算回路７４と、当該フレームの輝度が輝度演算回路７４の演算によって得られた輝度と一致するか、それになるべく近くなるように、反射率可変ミラー２２の反射率を変化させるミラー制御回路７６とから構成される調光部７８を備えている。尚、輝度演算回路７４に輝度平均を演算させる場合には、各フィールドに関する輝度データに重み付けを行ない、過去のフィールドの輝度ほど重みを小さくして平均を求めさせることが、映像を違和感なく連続させる上で効果的である。また、輝度演算回路７４の演算結果に基づく反射率可変ミラー２２の制御方法は特に限定されない。例えば、輝度演算回路７４の演算結果と調光膜６４への電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ（或いは印加される電圧値）とを対応させたテーブルを予め不図示のメモリに記憶させておき、ミラー制御回路７６が上記テーブルに示されているデータに従って調光膜６４を制御する方法が考えられる。 Here, regardless of the type (RGB, NTSC, PAL, etc.) of the input video signal (video data), one frame of the moving image is composed of 60 fields per second. Therefore, if the luminance shown in the video data is measured for each field and the luminance of the projected light is changed each time, the luminance changes at 60 Hz, resulting in an image with flicker. Therefore, it is desirable to match the luminance change timing of the display image with the luminance change of the moving image which changes mainly at a timing of several seconds. Furthermore, in order to continue the video displayed in the past, the video currently displayed, and the video displayed in the future without any sense of incongruity, it is possible to continuously change the brightness of the past, current and future video. is important. Therefore, as shown in FIG. 3, the projection display device of this example includes a luminance measurement circuit 70 for obtaining the luminance of each field constituting one frame of a moving image based on luminance information in the video data, and the luminance measurement circuit 70 A luminance memory circuit 72 that stores the luminance (luminance data) obtained by the above, a luminance calculation circuit 74 that obtains the average luminance of one frame based on the luminance data stored in the luminance memory circuit 72, and the luminance of the frame A dimming unit 78 including a mirror control circuit 76 that changes the reflectivity of the reflectivity variable mirror 22 so as to match or be as close as possible to the brightness obtained by the calculation of the brightness calculation circuit 74 is provided. Yes. When the luminance calculation circuit 74 calculates the luminance average, the luminance data relating to each field is weighted, and the average is obtained by reducing the weight as the luminance of the past field makes the video continuous without a sense of incongruity. Effective above. Further, the control method of the reflectivity variable mirror 22 based on the calculation result of the luminance calculation circuit 74 is not particularly limited. For example, a table that associates the calculation result of the luminance calculation circuit 74 with ON / OFF (or applied voltage value) of voltage application to the light control film 64 is stored in advance in a memory (not shown), and mirror control is performed. A method in which the circuit 76 controls the dimming film 64 according to the data shown in the table is conceivable.

尚、着色状態の調光膜６４では、反射率が低下した分だけ光の吸収率が高くなり、吸収された光は最終的に熱となる。よって、調光膜６４が着色状態のときには、反射率可変ミラー２２が発熱するので、反射率可変ミラー２２を効率よく冷却することが必要である。従って、基板ガラス６０に熱伝導率の高い材料を使用して冷却効率を高めたり、水冷や空冷などの強制冷却手段を設けたりすることが望ましい。熱伝導率の観点からは、溶融石英よりも単結晶サファイア、水晶、マグネシアなどが基板ガラス６０の材料として望ましい。特にマグネシアは光学的に等方なので入射光の偏光状態に左右されず、偏光起因の損失がないことが特徴である。 In the colored light control film 64, the light absorptance increases as much as the reflectance decreases, and the absorbed light eventually becomes heat. Therefore, when the light control film 64 is in a colored state, the reflectivity variable mirror 22 generates heat. Therefore, it is necessary to cool the reflectivity variable mirror 22 efficiently. Therefore, it is desirable to increase the cooling efficiency by using a material having high thermal conductivity for the substrate glass 60 or to provide forced cooling means such as water cooling or air cooling. From the viewpoint of thermal conductivity, single crystal sapphire, crystal, magnesia, etc. are preferable as the material of the substrate glass 60 rather than fused quartz. In particular, since magnesia is optically isotropic, it is not affected by the polarization state of incident light, and there is no loss due to polarization.

これまでの説明から明らかなように、反射率可変ミラー２２の設置位置は図１に示す位置（フィールドレンズ２０とダイクロイックミラー２４との間）に限定されない。すなわち、光源１０から投射レンズ５２に至る光路上に反射率可変ミラー２２が設置されていれば本発明の目的を達成することができる。もっとも、ダイクロイックミラー２４とクロスダイクロイックプリズム５０との間に反射率可変ミラー２２設置する場合は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光の光路上に反射率可変ミラー２２をそれぞれ設置する必要がある。光源１０から投射レンズ５２に至る光路上における反射率可変ミラー２２の設置位置のバリエーションを図４〜図７に示す。図４は、光源１０とインテグレータレンズ１４と間に反射率可変ミラー２２が設置された例を示す。図５は、インテグレータレンズ１４と１６の間に反射率可変ミラー２２が設置された例を示す。図６は、インテグレータレンズ１６と偏光変換素子１８との間に反射率可変ミラー２２が設置された例を示す。図７は、偏光変換素子１８とフィールドレンズ２０との間に反射率可変ミラー２２が設置された例を示す。これら図４〜図７に示される以外の位置に反射率可変ミラー２２を設置した場合も、その反射率可変ミラー２２の反射率を変化させれば、光源１０の発光輝度を固定したまま液晶ライトバルブ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに入射する光の光量を調整し、スクリーンに表示される映像のコントラストを向上させることができる。 As apparent from the above description, the installation position of the reflectivity variable mirror 22 is not limited to the position shown in FIG. 1 (between the field lens 20 and the dichroic mirror 24). That is, the object of the present invention can be achieved if the reflectivity variable mirror 22 is installed on the optical path from the light source 10 to the projection lens 52. However, when the reflectivity variable mirror 22 is installed between the dichroic mirror 24 and the cross dichroic prism 50, it is necessary to install the reflectivity variable mirror 22 on the optical path of each color light of R, G, B. Variations in the installation position of the reflectivity variable mirror 22 on the optical path from the light source 10 to the projection lens 52 are shown in FIGS. FIG. 4 shows an example in which a reflectivity variable mirror 22 is installed between the light source 10 and the integrator lens 14. FIG. 5 shows an example in which the reflectivity variable mirror 22 is installed between the integrator lenses 14 and 16. FIG. 6 shows an example in which a reflectivity variable mirror 22 is installed between the integrator lens 16 and the polarization conversion element 18. FIG. 7 shows an example in which a reflectivity variable mirror 22 is installed between the polarization conversion element 18 and the field lens 20. Even when the reflectivity variable mirror 22 is installed at a position other than those shown in FIGS. 4 to 7, if the reflectivity of the reflectivity variable mirror 22 is changed, the light emission luminance of the light source 10 is fixed and the liquid crystal light is fixed. The amount of light incident on the valves 32R, 32G, and 32B can be adjusted to improve the contrast of the image displayed on the screen.

さらに、図７に示す場合などのように、偏光変換素子１８よりも後段に反射率可変ミラー２２を設置する際には、偏光変換素子１８から出射される光をＳ偏光光ではなく、Ｐ偏光光とすることによって次のような利点が得られる。図２に示す反射率可変ミラー２２の構造からもわかるように、光は一度基板ガラス６０を透過し、透明導電膜６２、調光膜６４を経由した後に反射導電膜６６によって反射される。ここで問題となる現象が基板ガラス６０の表面反射である。光が屈折率の異なる媒質Ｉを通過する場合、媒質Ｉの表面で光の一部が反射する現象が起
こる。この現象により、基板ガラス６０の表面で反射された光と反射導電膜６６で反射された光が各液晶パネル３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを２重に照明することにより、光の均一性が損なわれる虞がある。一方、入射面（各液晶パネル面に垂直な面）に対して垂直なＳ偏光光、及び入射面に対して平行なＰ偏光光の基板ガラス６０の表面における反射率は、次式で表される。 Further, as shown in FIG. 7 and the like, when the reflectivity variable mirror 22 is installed after the polarization conversion element 18, the light emitted from the polarization conversion element 18 is not S-polarized light but P-polarized light. By using light, the following advantages can be obtained. As can be seen from the structure of the reflectivity variable mirror 22 shown in FIG. 2, the light once passes through the substrate glass 60, passes through the transparent conductive film 62 and the light control film 64, and then is reflected by the reflective conductive film 66. A phenomenon that becomes a problem here is the surface reflection of the substrate glass 60. When light passes through the medium I having a different refractive index, a phenomenon occurs in which part of the light is reflected on the surface of the medium I. Due to this phenomenon, the light reflected by the surface of the substrate glass 60 and the light reflected by the reflective conductive film 66 may illuminate each of the liquid crystal panels 32R, 32G, and 32B twice, and the uniformity of the light may be impaired. There is. On the other hand, the reflectance at the surface of the substrate glass 60 of S-polarized light perpendicular to the incident surface (surface perpendicular to each liquid crystal panel surface) and P-polarized light parallel to the incident surface is expressed by the following equation. The

ＲsはＳ偏光の光の反射率、ＲpはＰ偏光の光の反射率、ｎ₁は入射側の屈折率、ｎ₂は屈折側の屈折率、ｉは入射角、ｒは屈折角である。

Rs is the reflectance of S-polarized light, Rp is the reflectance of P-polarized light, n ₁ is the refractive index on the incident side, n ₂ is the refractive index on the refractive side, i is the incident angle, and r is the refractive angle.

図８は、空気中にある光学ガラス（ＢＫ７）にＳ偏光光及びＰ偏光光を入射させたときの反射率の入射角依存性を示したものである。ここでは、ｎ₁＝1（空気）、ｎ₂＝１．５２（ＢＫ７）とした。図８より、Ｐ偏光光にはＳ偏光光よりも反射率が低くなる入射角度が存在することが分かる。ここで、液晶パネルを用いた投写型表示装置の光学系の一部をなす反射ミラーは、主に入射光の光軸に対して４５°の傾きで設置されており、多くの光は４５°で反射ミラー面に入射する。そこで、入射角４５°におけるＰ偏光光及びＳ偏光光の反射率を比較してみると、Ｐ偏光光はＳ偏光光に比べて約１０％も反射率が低いことがわかる。 FIG. 8 shows the incident angle dependence of the reflectance when S-polarized light and P-polarized light are incident on the optical glass (BK7) in the air. Here, n ₁ = 1 (air) and n ₂ = 1.52 (BK7). From FIG. 8, it can be seen that there is an incident angle for the P-polarized light that has a lower reflectance than the S-polarized light. Here, the reflection mirror which forms a part of the optical system of the projection display device using the liquid crystal panel is mainly installed at an inclination of 45 ° with respect to the optical axis of the incident light, and most of the light is 45 °. Is incident on the reflecting mirror surface. Therefore, comparing the reflectances of P-polarized light and S-polarized light at an incident angle of 45 °, it can be seen that the reflectance of P-polarized light is about 10% lower than that of S-polarized light.

以上より、図７に示す場合などのように、偏光変換素子１８よりも後段に反射率可変ミラー２２を設置する際には、偏光変換素子１８から出射される光をＰ偏光光とし、その入射角を４５°とすれば、基板ガラス６０（図２）の表面反射が１％未満にまで抑制され、各液晶パネルをより均一に照明することができるといった利点が得られる。 As described above, when the reflectivity variable mirror 22 is installed after the polarization conversion element 18 as in the case shown in FIG. 7, the light emitted from the polarization conversion element 18 is P-polarized light, and its incidence When the angle is set to 45 °, the surface reflection of the substrate glass 60 (FIG. 2) is suppressed to less than 1%, and there is an advantage that each liquid crystal panel can be illuminated more uniformly.

（実施形態２）
以下、本発明の投射型表示装置の実施形態の他例について説明する。本例の投射型表示装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光をＤＭＤに順次照射して光変調を行なう単板式のＤＭＤプロジェクタである。本例の投射型表示装置においては、光源から発せられた光（白色光）はカラーホイールによってＲ、Ｇ、Ｂの各色光に時分割で分離され、ロッドレンズによって輝度分布の均一化が図られた後にコンデンサーレンズによって光束断面が拡大されてから反射ミラー及びレンズを経てＤＭＤに照射される。 (Embodiment 2)
Hereinafter, other examples of the embodiment of the projection display device of the present invention will be described. The projection display device of this example is a single-plate DMD projector that performs light modulation by sequentially irradiating each color light of R (red), G (green), and B (blue) to the DMD. In the projection display device of this example, light (white light) emitted from a light source is separated into R, G, and B color lights by a color wheel in a time-sharing manner, and a luminance distribution is made uniform by a rod lens. After that, the cross section of the light beam is enlarged by the condenser lens, and then the DMD is irradiated through the reflecting mirror and the lens.

図９を参照しながらより詳しく説明すると、図９に示す光源１１から発せられた白色光はリフレクタ１３で反射されて、カラーホイール１５に入射する。カラーホイール１５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光を選択的に通過させるカラーフィルタが円周方向に沿って配置された円盤であり、所定速度で円周方向に回転する。従って、カラーホイール１５に入射した光（白色光）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光に時分割で分離されてロッドレンズ１７に入射し、ロッドレンズ１７内を全反射しながら進行する間に輝度分布の均一化が図られる。次に、ロッドレンズ１７から出射された光は、その先のコンデンサーレンズ１９、２１に入射し、ロッドレンズ１７の出射端面における輝度分布を保持したたままで光束断面が拡大され、反射ミラー２３によって進行方向が偏向される。光路偏向された光は、コンデンサーレンズ２５によって平面波とされてからコンデンサーレンズ２５の像面側焦点近傍に配置されているＤＭＤ２７に照射され、光強度分布が空間的に変調された後に、投射レンズ２９によって不図示のスクリーン上に拡大投射される。 Describing in more detail with reference to FIG. 9, white light emitted from the light source 11 shown in FIG. 9 is reflected by the reflector 13 and enters the color wheel 15. The color wheel 15 is a disk in which color filters that selectively pass each color light of R, G, and B are arranged along the circumferential direction, and rotates in the circumferential direction at a predetermined speed. Accordingly, the light (white light) incident on the color wheel 15 is separated into R, G, and B color lights in a time-sharing manner, enters the rod lens 17, and travels while totally reflecting inside the rod lens 17. The luminance distribution is made uniform. Next, the light emitted from the rod lens 17 is incident on the condenser lenses 19 and 21 ahead thereof, and the cross section of the light beam is enlarged while maintaining the luminance distribution on the emission end face of the rod lens 17, and travels by the reflection mirror 23. Direction is deflected. The light deflected by the optical path is converted into a plane wave by the condenser lens 25 and then irradiated to the DMD 27 disposed in the vicinity of the focal point on the image plane side of the condenser lens 25. After the light intensity distribution is spatially modulated, the projection lens 29 Is enlarged and projected on a screen (not shown).

さらに、本例の投射型表示装置では、反射ミラー２３が図２に示す構造を有する反射率可変ミラーとされている。従って、実施形態１で説明したのと同様の原理によって反射率可変ミラー２３の反射率を変化させることによって、光源１１の発光輝度を固定したままＤＭＤ２７に照射される光の光量を調整し、スクリーンに表示される映像のコントラストを向上させることができる。尚、本例の投射型表示装置も、図３に示す調光部７８を備えている。 Further, in the projection type display device of this example, the reflection mirror 23 is a reflectivity variable mirror having the structure shown in FIG. Therefore, by changing the reflectivity of the reflectivity variable mirror 23 according to the same principle as described in the first embodiment, the light intensity of the light irradiated to the DMD 27 is adjusted while the light emission luminance of the light source 11 is fixed, and the screen The contrast of the video displayed on the screen can be improved. In addition, the projection type display apparatus of this example is also provided with the light control part 78 shown in FIG.

本例の投射型表示装置においても、反射率可変ミラー２３の設置位置は図９に示す位置（コンデンサーレンズ２１と２５との間）に限定されない。すなわち、光源１１から投射レンズ２９に至る光路上に反射率可変ミラー２３が設置されていれば本発明の目的を達成することができる。光源１１から投射レンズ２９に至る光路上における反射率可変ミラー２３の設置位置のバリエーションを図１０〜図１４に示す。図１０は、光源１１とカラーホイール１５との間に反射率可変ミラー２３が設置された例を示す。図１１は、ロッドレンズ１７とコンデンサーレンズ１９との間に反射率可変ミラー２３が設置された例を示す。図１２は、コンデンサーレンズ１９と２１との間に反射率可変ミラー２３が設置された例を示す。図１３は、コンデンサーレンズ２５とＤＭＤ２７との間に反射率可変ミラー２３が設置された例を示す。図１４は、ＤＭＤ２７と投射レンズ２９との間に反射率可変ミラー２３が設置された例を示す。これら図１０〜図１４に示される以外の位置に反射率可変ミラー２３を設置した場合も、その反射率可変ミラー２３の反射率を変化させれば、光源１１の発光輝度を固定したまま投射レンズ２９から出射される投射光の光量を調整し、スクリーンに表示される映像のコントラストを向上させることができる。 Also in the projection display device of this example, the installation position of the reflectivity variable mirror 23 is not limited to the position shown in FIG. 9 (between the condenser lenses 21 and 25). That is, the object of the present invention can be achieved if the reflectivity variable mirror 23 is installed on the optical path from the light source 11 to the projection lens 29. Variations in the installation position of the reflectivity variable mirror 23 on the optical path from the light source 11 to the projection lens 29 are shown in FIGS. FIG. 10 shows an example in which a reflectivity variable mirror 23 is installed between the light source 11 and the color wheel 15. FIG. 11 shows an example in which a reflectivity variable mirror 23 is installed between the rod lens 17 and the condenser lens 19. FIG. 12 shows an example in which a reflectivity variable mirror 23 is installed between the condenser lenses 19 and 21. FIG. 13 shows an example in which the reflectivity variable mirror 23 is installed between the condenser lens 25 and the DMD 27. FIG. 14 shows an example in which the reflectivity variable mirror 23 is installed between the DMD 27 and the projection lens 29. Even when the reflectivity variable mirror 23 is installed at a position other than those shown in FIGS. 10 to 14, if the reflectivity of the reflectivity variable mirror 23 is changed, the projection lens with the light emission luminance of the light source 11 fixed is changed. It is possible to improve the contrast of the image displayed on the screen by adjusting the light amount of the projection light emitted from 29.

本発明の投射型表示装置の実施形態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of embodiment of the projection type display apparatus of this invention. 反射率可変ミラーの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a reflectance variable mirror. 調光部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a light control part. 光源とインテグレータレンズと間に配置された反射率可変ミラーを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflectance variable mirror arrange | positioned between a light source and an integrator lens. ２枚のインテグレータレンズの間に配置された反射率可変ミラーを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflectance variable mirror arrange | positioned between two integrator lenses. インテグレータレンズと偏光変換素子との間に配置された反射率可変ミラーを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflectance variable mirror arrange | positioned between an integrator lens and a polarization conversion element. 偏光変換素子とフィールドレンズとの間に配置された反射率可変ミラーを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflectance variable mirror arrange | positioned between a polarization converting element and a field lens. Ｓ偏光光およびＰ偏光光の入射角と反射率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the incident angle of S polarized light, and P polarized light, and a reflectance. 本発明の投射型表示装置の実施形態の他例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of embodiment of the projection type display apparatus of this invention. 光源とカラーホイールとの間に配置された反射率可変ミラーを示す模式ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the reflectance variable mirror arrange | positioned between a light source and a color wheel. ロッドレンズとコンデンサーレンズとの間に配置された反射率可変ミラーを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflectance variable mirror arrange | positioned between the rod lens and the condenser lens. ２枚のコンデンサーレンズの間に配置された反射率可変ミラーを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflectance variable mirror arrange | positioned between two condenser lenses. コンデンサーレンズとＤＭＤとの間に配置された反射率可変ミラーを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflectance variable mirror arrange | positioned between a condenser lens and DMD. ＤＭＤと投射レンズとの間に配置された反射率可変ミラーを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflectance variable mirror arrange | positioned between DMD and a projection lens.

Explanation of symbols

１０、１１光源
１２、１３リフレクタ
１４、１６インテグレータレンズ
１５カラーホイール
１７ロッドレンズ
１８偏光変換素子
２０フィールドレンズ
２２、２３反射率可変ミラー
２４、２６ダイクロイックミラー
２７ＤＭＤ
２８、４０、４２反射ミラー
１９、２１、２５、３０、３４、４４コンデンサーレンズ
３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ液晶ライトバルブ３２Ｂ
３６、３８リレーレンズ
４６入射側偏光板
４８出射側偏光板
５０クロスダイクロイックプリズム
２９、５２投射レンズ
７８調光部 10, 11 Light source 12, 13 Reflector 14, 16 Integrator lens 15 Color wheel 17 Rod lens 18 Polarization conversion element 20 Field lens 22, 23 Reflectivity variable mirror 24, 26 Dichroic mirror 27 DMD
28, 40, 42 Reflection mirror 19, 21, 25, 30, 34, 44 Condenser lens 32R, 32G, 32B Liquid crystal light valve 32B
36, 38 Relay lens 46 Incident side polarizing plate 48 Outgoing side polarizing plate 50 Cross dichroic prism 29, 52 Projection lens 78 Light control unit

Claims

A projection type display device that modulates light emitted from a light source by light modulation means and projects light modulated by the light modulation means by projection means,
A polarization conversion unit disposed on an optical path from the light source to the light modulation unit, and polarization-converting the light emitted from the light source to emit P-polarized light;
A reflectivity variable mirror disposed on an optical path between the polarization conversion unit and the light modulation unit;
Dimming means for adjusting the amount of light incident on the light modulation means by changing the reflectance of the reflectivity variable mirror;
A projection display device in which the reflectivity variable mirror is arranged so that an incident angle of the reflectivity variable mirror of P-polarized light emitted from the polarization conversion unit is 45 degrees.

The dimming means includes a luminance measuring circuit for determining the luminance of two or more fields constituting one frame of the moving image based on luminance information in the video data, and a luminance memory for storing the luminance calculated by the luminance measuring circuit A circuit, a luminance calculation circuit for calculating an average luminance of one frame based on the luminance stored in the luminance memory circuit, and a reflectance of the reflectivity variable mirror is changed according to a calculation result of the luminance calculation circuit. The projection display device according to claim 1, further comprising a mirror control circuit.

The variable reflectance mirror comprises a substrate glass, the substrate glass is a transparent conductive film laminated on the surface of, and a dimming film and the reflective conductive film, the light control film, when a voltage is applied to The projection display device according to claim 1, wherein the reflectance is relatively low, and the reflectance is relatively high when no voltage is applied.