JPH0659233A

JPH0659233A - 投影型表示装置

Info

Publication number: JPH0659233A
Application number: JP4210179A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Adachi; 昌浩足立; Shigeto Yoshida; 茂人吉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1994-03-04
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JP2887187B2

Abstract

(57)【要約】【目的】使用環境に応じて明るさ及びコントラストを
調整することが可能で、しかも装置の大きさも小型な投
影型表示装置を低廉なコストで提供する。【構成】光源から出射された光束は、平凸レンズ３に
より集光された後、ライトバルブ４に入射する。ライト
バルブ４から出射した光は、投影レンズ５に入射する。
投影レンズ５には、開口絞り６が設けられており、投影
レンズ５は該投影レンズ５の開口絞り６の位置、すなわ
ち入射瞳に光源の像を結ぶように配置されている。ここ
でこの開口絞り６は、虹彩絞りとし、開口径を連続的に
変化できるようにした。投影レンズ５を出た光をスクリ
ーン７に結像させ、投影画像表示を行った

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光散乱型ライトバルブ
を用いた投影型表示装置に関し、より詳細には明るさ及
びコントラストの調整が可能な投影型表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光散乱型ライトバルブは、図４に示すよ
うに電界、磁界、熱などにより、光源４０からの入射光
４１を透過する状態（ａ）と、散乱する状態（ｂ）との
間で状態変化を生じさせることにより、画像情報をこの
ライトバルブ４２の後に配置する投影レンズ４３に伝達
するものである。

【０００３】この種の光散乱型ライトバルブの一例とし
ては、ポリマー分散型液晶表示装置があり、これはポリ
マーの担体中に液晶材料が分散した層を、薄膜トランジ
スタアレイにより、多数の画素を一画素毎に電界で制御
するものである。このライトバルブを用いた投影光学系
は、ＳＩＤ′９０で報告されており（１９９０Ｓｏｃ
ｉｅｔｙｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐ
ｌａｙＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｉｍｐｏｓｉ
ｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａ
ｐｅｒｓ，ｐｐ．２２７−２３０）、これは図５に示
す光学系であった。この図で５０は光源であり、レンズ
５１がライトバルブ５２からの出射光５３を集光するた
めに配置されている。この集光点に絞り５４が設けられ
ている。この絞り５４はライトバルブ５２が散乱状態に
なったときに、散乱光が投影レンズ５５に入射するのを
制限し、これにより、スクリーン５６上で黒の投影表示
を行うことができる。従って、絞り５４の径を小さくす
れば、黒が暗くなり、投影画像のコントラスト比が上が
る。しかしながら、絞り５４の径を小さくすれば、ライ
トバルブ５２が透過状態になったとき、透過光が絞りに
より制限される度合いが増すので、投影画像の白が暗く
なり、全体に暗い画像となる。この為、絞り径の大きさ
を最適化して、第６図に示す集光角６１を約６度に固定
していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】上記の従来技術に
は、次の２点の問題がある。

【０００５】第一に図５で投影レンズ５５とは別に設け
ているレンズ５１は、ライトバルブ５２の像側に配置さ
れているから、このレンズの持つ収差は投影画像に影響
を及ぼす。従ってレンズの設計において、別配置の投影
レンズ５５との組み合わせを考慮して収差の低減を図る
必要があり、現在市販されている偏光を利用したツイス
ティッドネマティック方式の液晶表示装置をライトバル
ブとして用いた投影型表示装置に使っている投影レンズ
を流用することが困難となり、コストアップの問題が生
じる。さらにレンズ５１及び絞り５４を追加配置する必
要があり、光学系のサイズが大きくなることから、装置
の小型化に支障をきたす問題が生じる。

【０００６】第２に投影型表示装置を使用する環境を考
慮すると、周囲が明るい場所では投影画像が明るい必要
があり、逆に周囲が暗い場合には、投影画像の黒表示が
暗く、コントラスト比が高い必要がある。従って、従来
技術のように絞り径を固定して最適化した場合、最適化
を行った周囲光下以外の周囲光条件の下では、必ずしも
画像の最適化が充分でない問題がある。

【０００７】そこで本発明の目的は、使用環境に応じて
明るさ及びコントラストを調整することが可能で、しか
も装置の大きさも小型な投影型表示装置を低廉なコスト
で提供することにある。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】上記目的は、本発明に
よれば、光源と、この光源からの光を画像情報によって
変調するための、光散乱状態と透過状態の間で状態変化
する光散乱型のライトバルブと、このライトバルブの像
をスクリーンに拡大投影する投影レンズとから成る投影
型表示装置であって、光源とライトバルブの間にフィー
ルドレンズを有し、かつ投影レンズの内部に口径可変型
の虹彩絞りを有し、この虹彩絞りの口径を変えることに
より、投影画像のコントラスト比及び明るさを調整する
ことが可能なことを特徴とする投影型表示装置によって
達成される。

【０００９】さらに、上記の投影型表示装置は、前記虹
彩絞りの口径を変化させる虹彩絞り駆動手段と、周囲光
の明るさを検知する光センサーと、該光センサの出力信
号により前記虹彩絞り駆動手段を制御し、周囲光の明る
い場合には、虹彩絞りの口径を大きくすることにより、
投影画像の明るさを明るくし、周囲光の暗い場合には、
虹彩絞りの口径を小さくすることにより、投影画像の黒
表示を暗くすることを自動的に行う制御手段とを具備し
てもよい。

【００１０】また、前記ライトバルブは、ポリマーの担
体中に液晶材料が分散した層を電界で制御する、ポリマ
ー分散型液晶表示装置であってもよい。

【００１１】

【作用】上記構成にてなる投影型表示装置によれば、光
源から出射された光束は、フィールドレンズにより集光
された後、ライトバルブに入射する。ライトバルブから
出射した光は投影レンズの虹彩絞りの位置に光源の像を
結ぶ。投影レンズを出た光はスクリーン上に結像され
る。虹彩絞りの口径を変えることにより、投影画像のコ
ントラスト比及び明るさを調整することが可能となる。

【００１２】また、虹彩絞り駆動手段と、光センサー
と、制御手段とをさらに備える場合は、光センサの出力
信号により前記虹彩絞り駆動手段を制御し、周囲光の明
るい場合には、虹彩絞りの口径を大きくすることによ
り、投影画像の明るさを明るくし、周囲光の暗い場合に
は、虹彩絞りの口径を小さくすることにより、投影画像
の黒表示を暗くすることを自動的に行う。

【００１３】本発明により、投影レンズとして、従来広
く用いられているレンズを流用することができ、コスト
を抑制することができる。また、装置のサイズを大きく
する要因を除くことができる。

【００１４】さらに周囲光の条件に応じた投影画像の画
質の最適化が自動的に行なうことができ、使用環境に適
合した投影画像を得ることができる。

【００１５】

【実施例】本発明による投影型表示装置の光学系の模式
図を図１に示す。光源はランプ１と、該ランプ１の近傍
に設けられた放物面鏡２とから成り、この光源から出射
された光束は、この光束の進行路上に配置された平凸レ
ンズ３により集光された後、平凸レンズ３の近傍に配置
されたライトバルブ４に入射する。

【００１６】ライトバルブ４としては、ポリマー分散型
液晶表示装置を用いた。

【００１７】ライトバルブ４から出射した光は、光束の
進行路上に配置された投影レンズ５に入射する。投影レ
ンズ５には、開口絞り６が設けられており、投影レンズ
５は該投影レンズ５の開口絞り６の位置、すなわち入射
瞳に光源の像を結ぶように配置されている。ここでこの
開口絞り６は、虹彩絞りとし、開口径を連続的に変化で
きるようにした。投影レンズ５を出た光をスクリーン７
に結像させ、投影画像表示を行った。

【００１８】ポリマー分散型液晶表示装置において、電
圧印加状態、即ち光透過状態にある画素からの射出光
は、図２（ａ）に示すように、そのほとんどが入射光の
光軸上を直進し、開口絞り６を通過し、スクリーン７に
到達する。従って、開口絞り６の開口径を大きくするこ
とにより、白表示の明るさを増大することができる。一
方、ポリマー分散型液晶表示装置のある画素が、電圧無
印加状態で、即ち光散乱状態にあるとき、ライトバルブ
からの出射光の内、入射光の光軸上を直進する成分は減
少する。従って図２（ｂ）に示すように、光散乱状態に
ある画素からの出射光の大部分は、投影レンズ５内の開
口絞り６を通過しない。よってスクリーン７に到達する
光量は減少し、黒表示となる。このことから開口絞り６
の開口径を小さくすることによって、黒表示の明るさを
低減することができる。

【００１９】尚、開口絞りを通過する光量は、ライトバ
ルブが透過状態の場合、開口径の二乗にほぼ比例する
が、ライトバルブが散乱状態の場合、一般にその開口径
に対する依存度は二乗より大きく、従って、開口径を小
さくするほど投影画像の白表示と黒表示の明るさの比で
あるコントラスト比は大きくなる。

【００２０】このように、開口絞り６の開口径の大小に
より、投影画像全体の明るさは低減するが、黒表示を暗
くすることで黒を際立たせたコントラスト比の高い表示
とするか、黒表示は明るくなるが、白表示を明るくする
ことで全体に明るい画像とするかを調整することができ
た。

【００２１】この様な画質の選択は、投影型表示装置の
使用環境の明るさ、即ち周囲光の明るさによって最適化
すれば良い。具体的には周囲光が明るい場合、スクリー
ン上の投影画像には明るさが求められるため、開口径を
大きくし、白表示を重視した投影表示とする。逆に周囲
光が暗い場合には、開口径を小さくし、黒表示を重視し
た投影表示とする。

【００２２】さらに図３に示すように、図１に示した投
影型表示装置に虹彩絞りを駆動する虹彩絞り駆動系と、
この駆動系を制御する制御系とを付加し、さらに明るさ
を検出するセンサ３２をスクリン７の近傍に配置し、こ
の検出信号を制御系に入力することにより、制御系によ
って周囲光の明るい場合には、虹彩絞りの口径を大きく
することにより、投影画像の明るさを明るくし、周囲光
の暗い場合には、虹彩絞りの口径を小さくするように虹
彩絞り駆動系を制御した。この方式により、使用環境に
応じて、投影画像の画質を自動調整することができた。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、使用環境に応じて明るさ
及びコントラストを自動制御する投影型表示装置のコス
トを抑制し、かつ装置の大きさもコンパクトに保ちなが
ら実現することができ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影型表示装置の実施例の光学系
を説明するための概略図である。

【図２】本発明による投影型表示装置の一実施例におい
て光透過状態にある画素及び光散乱状態にある画素から
の出射光の光路をそれぞれ説明するための概略図であ
る。

【図３】本発明による投影型表示装置の他の実施例を説
明するための概略図である。

【図４】光散乱型ライトバルブを用いた投影型表示装置
の概念を説明するための概略図である。

【図５】光散乱型ライトバルブを用いた従来の投影型表
示装置の光学系を説明するための概略図である。

【図６】図５に示す投影型表示装置の集光角を示すため
の概略図である。

【符号の説明】

１ランプ２放物面鏡３平凸レンズ４ライトバルブ５投影レンズ６開口絞り７スクリーン３１センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、この光源からの光を画像情報に
よって変調するための、光散乱状態と透過状態の間で状
態変化する光散乱型のライトバルブと、このライトバル
ブの像をスクリーンに拡大投影する投影レンズとから成
る投影型表示装置であって、光源とライトバルブの間に
フィールドレンズを有し、かつ投影レンズの内部に口径
可変型の虹彩絞りを有し、この虹彩絞りの口径を変える
ことにより、投影画像のコントラスト比及び明るさを調
整することが可能なことを特徴とする投影型表示装置。
【請求項２】前記虹彩絞りの口径を変化させる虹彩絞
り駆動手段と、周囲光の明るさを検知する光センサー
と、該光センサの出力信号により前記虹彩絞り駆動手段
を制御し、周囲光の明るい場合には、虹彩絞りの口径を
大きくすることにより、投影画像の明るさを明るくし、
周囲光の暗い場合には、虹彩絞りの口径を小さくするこ
とにより、投影画像の黒表示を暗くすることを自動的に
行う制御手段とを具備してなる請求項１に記載の投影型
表示装置。
【請求項３】前記ライトバルブは、ポリマーの担体中
に液晶材料が分散した層を電界で制御する、ポリマー分
散型液晶表示装置であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の投影型表示装置。