KR20080015064A - 투사형 표시장치 - Google Patents

Abstract

세트 외형 사이즈의 증대 등을 억제할 수 있고, 콘트라스트 향상을 도모할 수 있고, 또한, 정음성에 우수한 투사형 표시장치로서, 입력되는 화상 정보에 의거하여 입사되는 조명광을 변조하여 출사하는 광변조부(122)(R, G, B)와, 광원(101)으로부터의 조명광을 광변조부에 입사시키는 조명 광학 장치(109)와, 광변조부로부터 출사되는 조명광을 투사하는 투사 광학계(125)를 가지며, 투사 광학계(125)의 동공 위치 부근에, 가변 개구 조리개 장치(200)가 배치되고, 조리개 장치(200)는, 광변조부의 콘트라스트 특성과 조리개 개폐시의 조리개 형상을 맞추도록 배치되어 있다.

투사형 표시 장치

Description

투사형 표시장치{PROJECTION TYPE DISPLAY UNIT}

본 발명은, 예를 들면 액정 프로젝터 등의 투사형 표시장치에 관한 것이다.

액정 프로젝터는, 액정 재료를 이용한 공간 광변조기(이하, 액정 패널이라고 한다)를 이용하는 프로젝터 장치이다.

액정 프로젝터에서는, 액정 패널 자체는 발광하지 않는다. 그래서, 액정 프로젝터에서는, 액정 패널과 광원을 조합시켜서, 액정 패널에 광을 조사하여 조명한다.

그리고, 액정 패널에 영상 신호를 인가하고, 액정 패널에 의해 형성되는 상(像)을, 투사 렌즈에 의해 스크린에 투사한다.

이와 같은 구성을 갖는 액정 프로젝터에 의해, 소형으로 효율의 양호한 프로젝터 장치를 실현할 수 있다.

그런데, 액정 재료 중에는, 인가 전계에 따라, 입사광의 편광을 변화시키는 성질(선광성)을 갖는 것이 있다.

액정 패널에는, 이 성질을 이용하여 광변조를 행하는 것이 많다.

이 때문에, 액정 패널에 입사하는 광은, 어떤 한 방향의 직선 편광(p편광 또는 s편광)으로 할 필요가 있다. 그래서, 액정 패널을 출사하는 광은, 액정 패널에 인가되는 영상 신호에 따라 편광 방향이 회전한다.

그래서, 광변조를 행하기 위해 액정 패널의 출사측에 검광자(檢光子)로서 편광자(偏光子)가 배치된다.

또한, 편광 변환 광학 장치를 채용한 액정 프로젝터로서는, 스크린이 놓여진 환경에 응하여 보다 보기 쉬운 표시 화상을 얻을 수 있도록, 조리개 온·오프 모드(조리개를 적용하는지 여부의 모드)의 전환을 갖는 프로젝터가 제안되어 있다. 그리고, 조명 광학계 또는 투사 광학계에 조리개를 갖는 프로젝터에 관해서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재되어 있다.

특허 문헌 1 : 특개평8-106090호 공보

그런데, 편광 변환 광학계를 이용하여 광원광의 이용 효율 향상을 도모한 액정 프로젝터 광학계에 있어서, 액정 패널에 입사하는 조명광은 조명 설계에 응한 유한 각도 분포를 갖기 때문에, 액정 패널에 대해 비스듬하게 입사한 광의 편광 특성이 액정 분자의 배향(프리틸트)에 의해 혼란(직선 편광이 장원 편광으로 되어), 검광자로부터 누설된 광에 의해 콘트라스트가 저하된다.

조명 광학계의 F넘버를 크게 하면(즉 조리개 지름을 작게 하면), 광 출력이 저하되지만, 액정 패널에의 입사각이 수직에 가까워지기 때문에 편광 특성이 양호해지고 콘트라스트가 상승한다.

한편, 조명 광학계의 F넘버를 크게 취한 경우는 광로 길이가 길어져서 조명 장치의 점유 체적이 증가한다. 그 결과, 세트 외형 사이즈의 증대, 재료 비용의 상승이라는 단점을 겸비한다.

또한, 조리개 온/오프 모드 전환 기능을 갖는 프로젝터에서는, 성능 향상에 한계가 있다.

조리개 온/오프의 2모드 전환에 의해, 영화 등의 어두운 장면이 많은 프로그램 재생일 때에 램프 구동 전압을 Lo 모드로 전환하고, 또한 조리개 온(예 : 차광률 20%) 상태로함에 의해, 흑(黑) 레벨을 내려서 콘트라스트 향상을 도모하고 있다(시네마 블랙 Pro 등의 모드).

감상(鑑賞)중에는 조리개 온으로서 일부 차광 상태이며 동시에 백(白) 레벨도 내려가기 때문에, 밝은 장면에서의 휘도도 그에 응하여 저하된다. 위화감이 없는 차광률 설정으로 한 결과, 콘트라스트 향상도 약 20% 업으로 그처서 대폭적인 향상은 바랄 수 없다.

또한, 일반적으로 홍채형(虹彩型) 조리개에서는, 제어 방법이 간단하기 때문에 스테핑 모터가 많이 이용되지만, 투영하는 화면의 조도에 응하여 연속적으로, 또한 고속으로 동작시키면, 작동중에 귀에 거슬린 여자(勵磁) 소음을 발하기 때문에 정음성(靜音性)이 요구되는 가정용 프로젝터에서는 노이즈원이 되어 사용상 부적절하다.

본 발명은, 세트 외형 사이즈의 증대, 재료 비용의 상승을 억제할 수 있고, 게다가 콘트라스트 향상을 도모할 수 있고, 또한, 조리개 동작시에 소음이 작아 정음성에 우수한 투사형 표시장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1의 관점의 투사형 표시장치는, 입력되는 화상 정보에 의거하여 입사되는 조명광을 변조하여 출사하는 광변조 수단과, 상기 광원으로부터의 조명광을 상기 광변조 수단에 입사시키는 조명 광학 장치와, 상기 광변조 수단으로부터 출사되는 조명광을 투사하는 투사 광학계를 가지며, 상기 투사 광학계의 동공(瞳) 위치 부근에, 가변 개구 조리개 장치가 배치되고, 상기 조리개 장치는, 상기 광변조 수단의 콘트라스트 특성과 조리개 개폐시의 조리개 형상을 맞추도록 배치되어 있다.

알맞게는, 상기 조리개 장치는, 2개의 조리개 날개를 구동계에 의해 슬라이딩시켜서 조리개 영역을 형성한다.

알맞게는, 상기 조리개 날개의 적어도 상기 조리개 영역을 형성하는 연부(緣部)는, 곡선형상부를 포함한다.

알맞게는, 상기 조리개 날개의 적어도 조리개 영역을 형성하는 연부는, 소정의 곡률을 갖은 형상으로 형성되어 있다.

알맞게는, 상기 2개의 조리개 날개의 곡률 형상부는, 조일 때에 장원형(長圓形) 형상이 되도록 형성되어 있다.

알맞게는, 상기 조리개 장치는, 상기 투사 광학계의 렌즈 경통부에 대해 탈착 가능하게 형성되어 있다.

알맞게는, 상기 투사 광학계에 배치되는 조리개 장치에 대한 순환 냉각풍의 송풍 경로가 형성되어 있다.

알맞게는, 상기 조리개 장치는, 개구 동작을 연접(連接) 링크 기구에 의해 구동하는 액추에이터를 갖는다.

알맞게는, 상기 액추에이터는, 홀 소자를 갖는 갈바노미터를 포함하고, 상기 홀 소자는 2단자 출력이고, 상기 홀 소자의 제1의 출력과 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 홀 전압으로서 상기 홀 소자에 공급하는 제1의 차동 증폭 회로와, 상기 홀 소자의 제2의 출력과 상기 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 제2의 차동 증폭 회로를 갖는다.

알맞게는, 상기 조명 광학 장치는, 조명광을 출사하는 광원과, 상기 광원으로부터 발하여지는 조명광을 균일화하는, 광축상에 소정 간격을 띠우고 배치된 한 쌍의 제1의 멀티렌즈 렌즈 및 제2의 멀티렌즈 어레이를 갖는다.

알맞게는, 상기 조리개 장치는, 전폐 상태에서도 차광률이 100% 이외가 되도록 형성되어 있다.

알맞게는, 상기 조리개 장치는, 복수의 조리개 날개를 포함하고, 상기 복수의 조리개 날개가 동기적(同期的)으로 개폐된다.

본 발명의 제2의 관점의 투사형 표시장치는, 입력되는 화상 정보에 의거하여 입사되는 조명광을 변조하여 출사하는 액정 패널과, 상기 광원으로부터의 조명광을 상기 광변조 수단에 입사시키는 조명 광학 장치와, 상기 광변조 수단으로부터 출사되는 조명광을 투사하는 투사 광학계를 가지며, 상기 투사 광학계의 동공 위치 부근에, 가변 개구 조리개 장치가 배치되고, 상기 액정 패널의 광 입사 각도 특성 분포에 있어서의 소망하는 고(高) 콘트라스트역(域)이 장원형의 형상을 가지며, 상기 장원의 장축이 2 차원적인 분포 특성의 직교 축에 대해 소정의 각도를 가진 경사 방향에 있고, 상기 조리개 장치는, 소정의 곡률의 형상을 갖는 2개의 조리개 날개부를 가지며, 상기 2개의 조리개 날개부가 대향하는 연부에 의해 형성되는 조리개 개구 형상이 장원형 조리개 형상이고, 상기 조리개의 장원형 형상이 상기 액정 패널의 고 콘트라스트역의 장원형 형상에 맞추도록 배치되어 있다.

본 발명에 의하면, 조리개 장치를 소정의 장소에 설치하면 투사 광학계의 광학 설계를 바꾸는 일 없이, 스크린상에 투사되는 영상 콘트라스트를 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

본 조리개 장치를 설치함에 의한 투사 광학계의 점유 체적의 증가는 조리개 장치 부착부 주변뿐이므로, 상품성을 손상시키는 일 없이 대폭적으로 성능 향상을 달성할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 관한 광학 장치를 채용한 액정 프로젝터(투사형 표시장치)를 원리적으로 도시하는 도면.

도 2는 본 실시예에 관한 광학 장치를 채용한 액정 프로젝터(투사형 표시장치)의 실장 형태를 도시하는 도면.

도 3은 본 실시예에 관한 액정 프로젝터의 광축을 직선으로 배치하고, 광선을 도시하지 않은 경우의 광학계 배치를 도시하는 도면.

도 4는 본 실시예에 관한 조리개 장치의 개방시의 구성예를 도시하는 도면.

도 5는 본 실시예에 관한 조리개 장치의 최소 조리개 지름 시의 구성예를 도시하는 도면.

도 6A 및 도 6B는 본 실시예에 관한 조리개 장치의 기체(基體)의 구성을 설 명하기 위한 도면.

도 7A부터 도 7C는 알맞은 조리개 형상의 한 예를 설명하기 위한 도면.

도 8A부터 도 8C는 알맞은 조리개 형상의 다른 예를 설명하기 위한 도면.

도 9는 본 실시예에서의 조리개 장치의 렌즈 경통부에의 부착 구조예를 도시하는 도면.

도 10A 및 도 10B는 패널에의 조명광 각도 분포와 패널 콘트라스트의 조명광 각도 의존성을 도시하는 도면.

도 11A부터 도 11C는 패널 콘트라스트의 조명광 각도 의존성을 도시하는 도면을 설명하기 위한 도면.

도 12는 패널 콘트라스트 특성과 조리개 개폐시의 캐츠아이 형상에 맞추는 배치예를 설명하기 위한 도면.

도 13은 광선 각도의 대소와 콘트라스트 및 밝기와의 관계를 도시하는 도면.

도 14는 액정 패널의 광 입사 각도 특성에 있어서의 소망하는 고 콘트라스트역의 형상에 관해 설명하기 위한 도면.

도 15는 소망하는 조건을 만족하는 조리개 형상예를 도시하는 도면.

도 16A부터 도 16C는 검증으로 채용한 패널 콘트라스트의 조리개 배치예를 도시하는 도면.

도 17은 각 조리개 형상 타입의 콘트라스트 상승률을 도시하는 도면.

도 18은 본 실시예에 관한 갈바노미터의 한 예를 도시하는 회로도.

도 19는 본 실시예에 관한 홀 소자 증폭계 회로의 제1의 예를 도시하는 회로 도.

도 20은 본 실시예에 관한 홀 소자 증폭계 회로의 제2의 예를 도시하는 회로도.

도 21은 본 실시예에 관한 액정 프로젝터의 조리개 장치에 대한 냉각 구조를 도시하는 도면.

도 22는 본 실시예에 관한 액정 프로젝터의 조리개 장치에 대한 냉각 구조를 도시하는 도면.

(부호의 설명)

100 : 액정 프로젝터

101 : 광원부

102 : 콜리메이터 렌즈

103 : 광학 필터

104 : 제1의 멀티렌즈 어레이(MLA)

105 : 제2의 MLA

106 : 편광 변환 소자

107 : 집광 렌즈

108 : 조명 광학 장치

110R, 110G : 다이크로익 미러

111, 112, 113 : 반사 미러

120R, 120G, 120B : 집광 렌즈

121R, 121G, 121B : 편광판

122R, 122G, 122B : 액정 패널

123R, 123G, 123B : 편광판

124 : 다이크로익 프리즘

125 : 투사 광학계

130, 131 : 릴레이 렌즈

200 : 조리개 장치

201 : 기체

202, 203 : 조리개 날개

이하, 본 발명의 실시예를, 첨부 도면에 관련시켜 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 광학 장치를 채용한 액정 프로젝터(투사형 표시장치)를 원리적으로 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 관한 광학 장치를 채용한 액정 프로젝터(투사형 표시장치)를 도시하는 도면이다.

본액정 프로젝터(100)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 광원부(101), 콜리메이터 렌즈(102), 광학 필터(103), 제1의 멀티렌즈 어레이(MLA)(104), 제2의 MLA(105), 편광 변환 소자(106), 집광 렌즈(107), 다이크로익 미러(110R, 110G), 반사 미러(111, 112, 113), 집광 렌즈(120R, 120G, 120B), 편광판(121R, 121G, 121B), 액정 패널(122R, 122G, 122B), 편광판(123R, 123G, 123B), 다이크로익 프리 즘(124), 조리개 장치(200)를 포함하는 투사 광학계(125), 릴레이 렌즈(130, 131) 등으로 구성된다.

그리고, 광원부(101), 콜리메이터 렌즈(102), 광학 필터(103), 제1의 MLA(104), 제2의 MLA(105), 편광 변환 소자(106), 및 집광 렌즈(107)에 의해 조명 광학계(108)가 구성된다.

본 실시예의 특징 부분인 조리개 장치(200)는, 조명 광학계(108)가 아니라, 투사 광학계(125)의 이른바 렌즈 동공 위치(RGB 공통)의 부근에 배치되어 있다.

본 실시예의 액정 프로젝터(100)는, 영상 신호의 APL(average picture level)에 연동하여 조리개 장치(200)의 조리개 지름을 변동시킴과 함께, 영상 신호의 진폭을 제어한다.

조리개 장치(200)는, 후에 상세히 기술하는 바와같이, 2장의 판날개(板羽根)를 슬라이드시키는 심플한 구조를 가지며, 또한, 이하의 특징을 갖는다.

·조명 광학계가 아니라 투사 광학계(125)에 배치하고, 아이리스 기구의 소형화를 도모하고 있다.

· 2개의 판날개에 소정의 곡률을 갖는 R형상을 형성한 R이 붙은 개구 슬라이드로서, 사각형 개구의 고스트 방향성을 배제하고 있다. 이 소정의 곡률을 갖는 R형상의 2개의 판날개의 서로 대향하는 연부에 의해 이른바 고양이 눈(캐츠아이) 형상이 형성된다. 제1의 MLA(104), 제2의 MLA(105)의 프라이 아이의 형상에 대응하여 조리개를 개폐하고, 광량이 균일하게 되도록 하고 있다.

·패널 콘트라스트 특성과 조리개 개폐시의 장원형의 형상인 고양이 눈(캐츠 아이) 형상을 맞추도록 배치하고 있다.

·조리개 장치(200)를 투사 광학계(125)의 렌즈 경통부에 탈착 가능한 기구로 하여 서비스성의 향상을 도모하고 있다.

·판날개, 슬라이드 가이드 기구의 핀의 재질, 지름의 최적화를 도모하고 있다.

·렌즈 내의 조리개에 순환 냉각풍의 송풍 경로를 형성하고 있다.

·구동 장치로서 스테핑 모터가 아니라 갈바노미터를 채용하고 있다.

이하, 액정 프로젝터(100)의 각 구성 요소의 구성 및 기능에 관해 설명하고, 계속해서 조리개 장치(105)의 구체적인 구성 및 기능에 관해 설명하고, 또한 액정 프로젝터의 냉각 구조에 관해 설명한다.

광원부(101)는, 방전 램프(101a) 및 반사 집광경(101b)으로 구성되어 있고, 이 방전 램프(101a)로부터 출사된 광을 반사 집광경(101b)이 집광하여 콜리메이터 렌즈(102)를 향하여 출사한다.

콜리메이터 렌즈(102)는, 광원부(101)로부터 출사된 조명광(L)을, 평행속(平行束)으로 하여 광학 필터(103)를 향하여 출사한다.

광학 필터(103)는, 광원부(101)로부터 출사되고, 콜리메이터 렌즈(102)를 통한 조명광(L)에 포함되는 적외선 영역 및 자외선 영역의 불필요한 광을 제거한다.

제1의 MLA(104)는, 광원부(101)로부터의 조명광(L)을 복수로 분할하고, 그들의 광학상(光學像)을 제2의 MLA(105)의 광 입사면 부근에 배치시킨다.

보다 구체적으로는, 제1의 MLA(104)는, 복수의 렌즈가 어레이형상으로 배치 되고, 조명광(L)을 복수의 광속(光束)으로 분할하여 집광하고, 각 분할상(分割像)의 광스폿을 소정의 위치(제2의 MLA(105)의 광 입사면 부근)에 레이아웃시킨다.

그리고 제2의 MLA(105)에 집광하여 형성된 광원부(101)의 상(像)은, 투사 광학계(125)의 조리개 장치(200)의 배치 위치 부근, 즉 렌즈의 동공 위치 부근에 투영된다.

제2의 MLA(105)는, 제1의 MLA(104)에 의한 분할 광원상(光源像)상을, 액정 패널(122R, 122G, 122B)의 조명광으로서 이용 가능하게 되도록 편광 변환 소자(106)에 입사시킨다.

제2의 MLA(105)에는, 제1의 MLA(104)에 의해 집광되는 복수의 광스폿에 대응하는 복수의 렌즈가 배치된다. 제2의 MLA(105)의 각 렌즈는 제1의 MLA(104)에 의한 분할상을, 집광 렌즈(107)를 통하여 액정 패널(122R, 122C, 122B)상에 중첩하여 결상시켜서, 광원부(101)로부터 출사되는 광을 균일화한다.

편광 변환 소자(106)는, 예를 들면, 꼬리표형상(短冊狀)으로 배열된 편광빔 스플리터와, 이에 대응하여 간헐적으로 마련된 위상차판(位相差板)으로 구성되고, 입사한 조명광(L)의 p편광 성분을 s편광 성분으로 변환하여, 전체로서 s편광 성분을 많이 포함하는 편광 방향이 정돈된 조명광을 출력한다.

집광 렌즈(107)는, 편광 변환 소자(106)를 통과한 조명광(L)이 액정 패널(122R, 122G, 122B)에서 맞겹치도록 집광한다.

다이크로익 미러(110R)는, 집광 렌즈(107)를 통과한 편광 방향이 정돈된 조명광(L)의 광축에 대해 45도 경사하고 있고, 조명광(L)중, 적색의 파장 영역의 광 (적색광이라고 말하는 경우도 있다)(LR)만 반사 미러(111)를 향하여 반사하고, 그 밖의 파장역의 광(LGB)을 투과한다.

반사 미러(111)는, 다이크로익 미러(110R)에서 반사된 광(LR)의 광축에 대해 45도 경사하고 있고, 광(LR)을 집광 렌즈(120R)를 향하여 반사한다.

다이크로익 미러(110G)는, 다이크로익 미러(110R)를 투과한 광(LGB)의 광축에 대해 45도 경사하고 있고, 다이크로익 미러(110R)를 투과한 광(LGB)중 녹색의 파장역의 광(녹색광이라고 말하는 경우도 있다)(LG)만을 집광 렌즈(120G)를 향하여 반사하고, 그 밖의 파장역(청색의 파장역)의 광(LB)을 투과한다.

릴레이 렌즈(130 및 131)는, 청색의 파장역의 광(청색광이라고 말하는 경우도 있다)(LB)의 다이크로익 미러(110G)로부터 액정 패널(122B)까지의 광로 길이가 비교적 길기 때문에, 광로 도중에 청색광(LB)을 다시 결상하기 위해 마련되어 있다.

다이크로익 미러(110G)를 통과한 청색의 파장역의 광(LB)은, 릴레이 렌즈(130 및 131)를 통과하고, 반사 미러(113)에 의해 집광 렌즈(120G)를 향하여 반사된다.

각 집광 렌즈(120R, 120G, 120B) 및 액정 패널(122R, 122G, 122B)은, 육면체 형상의 다이크로익 프리즘(124)의 3개의 측면에 대해 소정의 위치에 각각 배치되어 있다.

또한, 액정 패널(122R, 122G, 122B)의 입사측과 출사측에는, 편광자로서의 편광판(121R, 121G, 121B)과, 검광자로서의 편광판(123R, 123G, 123B)이 각각 배치 되어 있다.

편광판(121R, 121G, 121B)은, 집광 렌즈(120R, 120G, 120B)의 출사측에 각각 고정되어 있고, 편광판(123R, 123G, 123B)은 다이크로익 프리즘(124)의 입사측의 3면에 각각 고정되어 있다.

액정 패널(122R, 122G, 122B)은, 인가되는 적색, 녹색, 청색의 삼원색에 대응하는 영상 신호에 의해, 집광 렌즈(120R, 120G, 120B)를 통하여 입사하는 각 색광(LR, LG, LB)의 강도를 변조한다.

즉, 편광판(121R, 121G, 121B)을 투과한 소정의 편광 방향의 색광(LR, LG, LB)은, 액정 패널(122R, 122G, 122B)에 인가된 영상 신호에 의거하여, 편광면이 회전한다.

편광면의 회전을 받은 광의 소정의 편광 성분이, 편광판(123R, 123G, 123B)을 투과하고, 다이크로익 프리즘(124)에 입사된다.

다이크로익 프리즘(124)은, 예를 들면, 복수의 유리 프리즘을 접합함에 의해 구성되어 있고, 각 유리 프리즘의 접합면에는, 소정의 광학 특성을 갖는 간섭 필터(124a, 124b)가 형성되어 있다.

간섭 필터(124a)는 청색광(LB)을 반사하고 적색광(LR) 및 녹색광(LG)을 투과한다. 간섭 필터(124b)는 적색광(LR)을 반사하고 녹색광(LG) 및 청색광(LB)을 투과한다.

따라서 액정 패널(122R, 122G, 122B)에 의해 변조된 각 색광(LR, LG, LB)은 합성되고 투사 광학계(125)에 입사한다.

투사 광학계(125)는, 예를 들면, 다이크로익 프리즘(124)으로부터 입사된 영상광을 스크린 등의 투영면을 향하여 투사한다. 스크린에는 컬러 영상이 투영된다.

도 3은 본 실시예에 관한 액정 프로젝터의 광축을 직선으로 배치하고, 광선을 도시하지 않은 경우의 광학계 배치를 도시하는 도면이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 투사 광학계(125)는, 제1의 렌즈군(1251), 제2의 렌즈군(1252), 및 제3 렌즈군(1253)을 포함하여 구성되어 있다.

그리고, 조리개 장치(200)는 제2의 렌즈군(1252)의 광 입사측에 배치되어 있다.

이하에, 조리개 장치(200)의 구체적인 구성 및 기능에 관해, 도면에 관련시켜 설명한다.

도 4는, 본 실시예에 관한 조리개 장치의 개방시의 구성예를 도시하는 정면도이다. 또한, 도 5는 본 실시예에 관한 조리개 장치의 최대 조임(최소 조리개 지름)시의 구성예를 도시하는 정면도이다. 또한, 도 6A 및 도 6B는 본 실시예에 관한 조리개 장치의 기체(基體)의 이면측에서 본 도면이다.

본 실시예의 조리개 장치(200)는, 소정 두께의 개략 직육면체를 이루는 판형상의 기체(201)와, 기체(201)의 표면측에 서로 일부 겹쳐지도록 배치되고, 갈바노미터의 회전에 응하여 기체(201)의 길이 방향으로 슬라이드하는 2개의 조리개 날개(202, 203)를 갖고 있다.

기체(201)의 개략 중앙으로부터 길이 방향의 한 측부측에 원형의 조리개 개구(2011)가 형성되어 있다. 기체(201)의 이면측의 다른 측부측에는, 갈바노미 터(300)가 탑재되고, 갈바노미터(300)의 정부(頂部)에는 기판(400)이 배치되어 있다. 기판(400)은, 갈바노미터(300)의 홀 소자, 제동(制動) 코일, 구동 코일의 단자부를 조리개 장치(200)로부터 이간한 위치에 배치되는 도시하지 않은 제어계 회로 기판에 리드 선을 통하여 접속된다.

기체(201)의 표면(201a)에는, 개구(2011)를 끼우고 길이 방향의 측부에 2개의 조리개 날개(202, 203)를 슬라이드시키기 위한 계지(係止) 핀(2012, 2013, 2014, 2015)이 형성되어 있다.

또한, 기체(201)에는, 원호형상의 2개의 회전 안내 구멍(2016, 2017)이 형성되어 있다. 이들 2개의 회전 안내 구멍(2016, 2017)은, 기체(201)의 갈바노미터(300)의 2개의 회전 출력축(301, 302)을 안내하고, 또한, 갈바노미터(300)의 회전 출력축(301, 302)의 회전 범위를 소정 범위로 규제하기 위한 안내 구멍이고, 원통형상을 한 갈바노미터(300)의 원통축을 중심으로 하여 약 180도 대향하는 위치에 형성되어 있다.

조리개 날개(202)는, 계지 핀(2012, 2013)이 계지하고, 소정의 길이로서 슬라이드 범위을 규제하는 길이 방향에 따라 형성된 직선형상이고 긴구멍형상의 피계지(被係止) 구멍(2021, 2022)과, 일단부측에서, 피계지 구멍(2021, 2022)의 안내 방향과 개략 직교하도록 직선 선형상으로 형성되고, 기체(201)의 회전 안내 구멍(2016)에 삽통된 갈바노미터(300)의 회전 출력축(301)의 단부를 계지시켜서 안내하는 피계지 구멍(2023)이 형성되어 있다.

조리개 날개(202)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 일단부가 피계지 구멍(2023)에 출력 회전축(301)이 계지되고, 일단부로부터 개략 중앙부에서, 피계지 구멍(2021)에 계지 핀(2012)이 계지되고, 피계지 구멍(2022)에 계지 핀(2013)이, 조리개 날개(203)의 피계지 구멍과 함께 계지된다.

조리개 날개(202)의 일단부로부터 중앙부에 걸쳐서는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 기체(201)의 조리개 개구(2011)의 도면중 우측부에 위치하고, 중앙부로부터 타단부가, 기체(201)의 한 측부측으로부터 조리개 개구(2011)의 주연부(周緣部)에 따라, 또한, 조리개 개구(2011)의 도면중 좌측부에 이르는 형상으로서 아이리스 날개부(202a)가 형성되어 있다.

그리고, 조리개 날개(202)의 조리개 개구(2011)의 도면중의 좌측부측에 위치하는 부분에, 계지 핀(2015)이, 조리개 날개(203)의 피계지 구멍과 함께 계지되는 피계지 구멍(2024)이 길이 방향에 따라 직선형상이고 긴구멍형상으로 형성되어 있다.

이 아이리스 날개부(202a)는, 갈바노미터(300)의 회전에 응하여 조리개 개구(2011)의 개략 반분을 개폐하도록 동작 제어된다.

조리개 날개(203)는, 계지 핀(2014, 2015)이 계지하고, 소정의 길이로서 슬라이드 범위를 규제하는 길이 방향에 따라 형성된 직선형상이고 긴구멍형상의 피계지 구멍(2031, 2032)과, 일단부측에서, 피계지 구멍(2031, 2032)의 안내 방향과 개략 직교하도록 직선 선형상으로 형성되고, 기체(201)의 회전 안내 구멍(2017)에 삽통된 갈바노미터(300)의 회전 출력축(302)의 단부를 계지시켜서 안내하는 피계지 구멍(2033)이 형성되어 있다.

조리개 날개(203)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 일단부가 피계지 구멍(2033)에 출력 회전축(302)이 계지되고, 일단부로부터 개략 중앙부에서, 피계지 구멍(2031)에 계지 핀(2014)이 계지되고, 피계지 구멍(2032)에 계지 핀(2015)이, 조리개 날개(202)의 피계지 구멍(2024)과 함께 계지된다.

조리개 날개(202)의 일단부로부터 중앙부에 걸쳐서는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 기체(201)의 조리개 개구(2011)의 도면중 좌측부에 위치하고, 중앙부에서 분기(分岐)되도록, 기체(201)의 다른 측부측으로부터 조리개 개구(2011)의 주연부에 따르며, 또한, 조리개 개구(2011)의 도면중 우측부에 이르는 형상으로서 아이리스 날개부(203a)가 형성되어 있다.

그리고, 조리개 날개(203)의 조리개 개구(2011)의 도면중의 우측부측에 위치하는 부분에, 계지 핀(2013)이, 조리개 날개(202)의 피계지 구멍(2022)과 함께 계지되는 피계지 구멍(2034)이 길이 방향에 따라 직선형상이고 긴구멍형상으로 형성되어 있다.

이 아이리스 날개부(203a)는, 갈바노미터(300)의 회전에 응하여 조리개 개구(2011)의 개략 반분을 개폐하도록 동작 제어된다.

또한, 본 실시예가 조리개 장치(200)는, 전술한 바와 같이, 투사 광학계(125)의 렌즈 경통부에 탈착 가능한 기구로 하여 서비스성의 향상을 도모하고 있다.

그를 위해, 기체(201)의 주연부에는, 렌즈 경통부에 나사에 의해 탈착 가능하게 하기 위한, 나사 삽입 구멍이 형성된 부착편(2018, 2019)이 형성되어 있다.

또한, 기체(201)의 길이 방향의 일단부에는, 렌즈 경통부가 형성된 위치 결정부에 삽입 가능한 위치 결정용 노치부(2020)가 형성되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 조리개 날개(202, 203)와 계지 핀(2012 내지 2015)(기체(201))의 재질로서는, 이하의 재료를 채용하는 것이 가능하다.

조리개 날개(202, 203)와 계지 핀(2012 내지 2015)(기체(201))의 전부를 금속(SUS)으로 형성한다. 이 경우, 고온, 예를 들면 140℃의 온도 조건하에서 1000만회 이상 계속해서 사용하는 것이 가능해지고, 내구성에 우수한 조리개 장치(200)를 형성하는 것이 가능하다.

이 밖에도, 예를 들면 조리개 날개(202, 203)를 플라스틱(PET)으로 형성하고, 계지 핀(2012 내지 2015)(기체(201))을 알루미늄 등의 금속으로 형성하는 것도 가능하다. 이 경우도 충분한 내구성을 얻을 수 있다.

또한, 조리개 날개(202, 203)의 재료로서, SK재로 이루어지는 금속을 채용하고, 핀 재료로서 알루미늄 등의 금속을 채용하는 것도 가능하다.

조리개 날개(202, 203)는, 서로 맞겹치는 영역을 갖고 있는데, 상기한 재료를 적절히 선택 등을 함에 의해, 개폐시의 마찰 저항을 줄이고, 스무스한 개폐 동작을 실현하고 있다.

본 실시예의 조리개 장치(200)는, 전폐 상태에서도 차광률 100%가 아니라 약 80%까지로 멈추고 있다.

최소 조임 개구경은, 유니포미티가 목표 규격 내이고, 또한, 날개 표면의 이상(異常) 온도 상승에 의한 발연(發煙) 등의 시스템 트러블을 상정하여 결정된다.

이와 같이 구성함에 의해, 어떠한 시스템 이상에 의해, 조리개 장치의 강제 냉각이 정지된 경우에도 광원광(조명광(L))의 일부가 투과하기 때문에, 현저하게 고온이 될 위험성으로부터 회피된다.

또한, 조리개 날개(202)의 아이리스 날개부(202a)와 조리개 날개(203)의 아이리스 날개부(203a)로 형성되는 조리개 영역을 도 4 및 도 5에 예에서는, 개략 사각형 형상으로 형성되는 예를 나타내고 있지만, 이 구성예에서는, 사각형의 개구에 의해 고스트가 발현하기 쉬워질 우려가 있기 때문에, 도 7A 및 도 7B에 도시하는 바와 같이, 아이리스 날개부(202a, 203a)가 소정의 R형상부(개략 원호형상 형상의 부분)를 가지며, 아이리스 날개부(202a, 202b)의 서로 대향하는 연부에 의해 형성되는 작은 조리개 개구 형상이, 이른바 캐츠아이 형상이 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 개구 형상으로서 직선이 교차하여 이루어지는 에지부가 형성되지 않아서, 투영된 영상의 주위에 고스트가 발현하는 것을 억제할 수 있다.

이 경우, 개방 개구 형상은, 도 7C에 도시하는 바와 같이, 개략 원형 형상이 된다.

또한, 도 7의 예와 같이, 아이리스 날개부(202a, 202b)에 소정의 R형상을 갖게 하여, 작은 조리개 개구 형상을 캐츠아이 형상이 되도록 형성하는 것이 바람직하지만, 고스트의 발현을 억제하기 위한 구성으로서는 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 도 8A, 도 8B, 및 도 8C에 도시하는 바와 같이, 조리개의 개구로서, 사각형의 각 변부(邊部)에 이른바 정현파 형상의 곡선부를 형성함에 의해서도, 고스트의 발현을 충분히 억제할 수 있다.

다음에, 본 실시예에서의 조리개 장치(200)의 마련 구조에 관해 설명한다.

도 9는, 본 실시예에서의 조리개 장치(200)의 렌즈 경통부에의 부착 구조예를 도시하는 도면이다.

조리개 장치(200)는, 렌즈 경통부(500)의 조리개 부착부(501)의 위치 결정부(502)에 대해 노치부(2020)를 삽입하여 위치 결정하고 부착편(2018, 2019)을 사이에 두고 나사체결한다.

이 경우, 조리개 개구(2011)의 개략 중심부가 렌즈 경부(500)의 광축과 거의 일치하도록 부착 가능하다.

또한, 본 실시예에서는, 패널 콘트라스트 특성과 조리개 개폐시의 고양이 눈(캐츠아이) 형상을 맞추도록, 조리개 장치(200)를 렌즈 경통부(500)에 대해 비스듬히, 예를 들면 약 45도(또는 135도)로 기울어지도록 비스듬하게 배치하고 있다.

이하에, 이 경사 배치에 관해 설명한다.

도 10A는 패널에의 조명광 각도 분포를 도시하는 도면이고, 도 10B는 패널 콘트라스트의 조명광(입사광) 각도 의존성을 도시하는 도면이다.

우선, 본 실시예에 관한 패널 콘트라스트 및 도 10B에 관해 설명한다.

투과형 액정 패널로 대표되는 광강도 변조 소자는, 그 소자에 대한 조명광선의 광 입력 각도에 의해 변조 특성(투과형 액정인 경우, 투과 특성)가 다르다.

따라서 하기에서 정의되는 콘트라스트비(比)(CNTR)의 값도 광 입사 각도에 의존한다.

CNTR=BRT-W/BRT-B

여기서, BRT-W는 백 표시시의 밝기를 나타내고, 이 밝기(BRT-W)는 백 표시시의 투과율에 비례한다. BRT-B는 흑 표시시의 밝기를 나타내고, 이 밝기(BRT-B)는 흑 표시시의 투과율에 비례한다.

이 콘트라스트비(CNTR)는, 도 10B에서, 우측의 종축 부분에 붙인 값으로 나타내고 있다.

또한, 도 10B의 패널 콘트라스트의 조명광(입사광) 각도 의존성을 나타내는 원형의 분포도(分布圖)에 붙인 각도 0도(360도) 내지 330도에 관해, 도 11A 내지 도 11C에 관련시켜 설명한다.

도 11A에 도시하는 바와 같이, 표시 소자로서의 액정 패널(122)(R, G, B)의 면에 대한 법선(ν)에 대한 입사광(IL)이 이루는 각도를 θ로 하고, 패널면(122a)에 대한 입사광(IL)이 이루는 각도를 φ로 한다.

그리고, 도 11B에 도시하는 바와 같이, 각도(θ)의 동축(同軸) 방향을 기준으로 한 동경(同徑) 방향의 각도(φ)로서, 도 11C에 도시하는 바와 같이 도면에 붙이고 있다.

조명 광학계(109)의 제1의 MLA(104)는, 도 10A에 도시하는 바와 같이, 광원부(101)로부터의 조명광(L)을 복수로 분할하여 집광하고, 각 분할상의 광스폿을 소정의 위치(제2의 MLA(105)의 광 입사면 부근)에 레이아웃 시킨다.

그리고, 제2의 MLA(105)에 집광하여 형성된 광원부(101)의 상은, 투사 광학계(125)의 조리개 장치(200)의 배치 위치 부근, 즉 렌즈의 동공 위치 부근에 투영된다.

도 10A중의 동그라미(CRC)가 조리개 지름, 즉 광선 각도의 제어 기능부로서 작용한다.

또한, 패널 콘트라스트 특성은, 도 10B에 도시하는 바와 같은 특성을 나타내기 때문에, 본 실시예에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 패널 콘트라스트 특성과 조리개 개폐시의 고양이 눈(캐츠아이) 형상을 맞추도록 배치하고 있다.

이것은, 고 콘트라스트역은 광선 각도가 작고, 광선을 죄이면 콘트라스트가 향상한다. 즉, 도 13에 도시하는 바와 같이, 광선 각도가 작은 경우에는, 콘트라스트는 높아지고, 밝기는 낮아지는 한편, 광선 각도가 큰 경우에는, 콘트라스트는 낮아지고 밝기는 높아지는 것에 대응하여, 최적의인 특성을 얻기 위해서이다.

여기서, 조리개 형상 및 경사 배치의 타당성에 관해 고찰한다.

도 14는, 액정 패널의 광 입사 각도 특성을 도시하는 도면이다.

도 14에서, 편의적으로 콘트라스트비(CNTR)가 200 이상의 범위를 고 콘트라스트역이라고 하면, 도 14중의 파선으로 둘러싸는 영역(ARA)이 고 콘트라스트역이 되고, 다음의 특징을 갖는다(이하의 방향의 규정은 도 11 참조).

1) 영역(ARA)은 장원형의 형상이다.

2) 장원의 장축은 135도 방향이다.

3) 액정의 카이럴이 반대인 경우에는 장원의 장축은 45도 방향이다.

이들의 조건을 만족하는 조리개 형상은, 도 15에 도시하는 바와 같은 장원형 형상의 캐츠아이 형상이다.

이와 같은 관계로부터, 본 실시예에서는, 예를 들면 TN 액정을 이용한 액정 패널의 광 입사 각도 특성 분포에서의 소망하는 고 콘트라스트역이 장원형의 형상을 가지며, 이 장원의 장축이 2차원적인 분포 특성의 직교 축에 대해 소정의 각도를 가진 경사 방향에 있고, 조리개 장치(200)는, 상술한 바와 같이, 2개의 아이리스 날개부(202a, 203a)의 대향하는 연부에 의해 형성되는 조리개 개구 형상이 장원형 조리개 형상(캐츠아이 형상)이고, 조리개의 장원형 형상이 상기 액정 패널의 고 콘트라스트역의 장원형 형상에 맞추도록 배치되어 있다.

다음에, 패널 콘트라스트와 조리개 형상의 관계의 검증예(檢證例)에 관해 기술한다.

예를 들면 패널상에서 조리개의 개구에 의해 규정되어 있는 영역을 취하고, 그 영역에 대한 도 10A와 같은 패널에의 소정의 입사광의 각도 성분 및 그 광량과, 도 10B이나 도 14와 같은, 소정의 입사광의 각도에 대해 나타낸, 이른바 경계선(등고선)상의 소정의 콘트라스트 값을 파라미터로 하여 시뮬레이션이 가능하다. 이 시뮬레이션에 의해 이하에 나타내는 검증을 행하는 것이 가능하다.

이하의 예에서는, 본 실시예에서 채용한 구성이 심플하고 신뢰성이 높은 슬라이드 방식의 조리개를 이용한 경우에, 장치로서 최적의 콘트라스트를 얻을 수 있는 조리개의 배치를 검증한 결과이다.

이 예에서는, 도 15의 캐츠아이 형상의 조리개 형상을, 도 16A에 도시하는 바와 같은 종배치 타입, 도 16B에 도시하는 바와 같은 경사배치 타입, 도 16C에 도시하는 바와 같은 횡배치 타입에서 검증하였다.

콘트라스트 분포에 조리개 형상 패턴을 맞겹처서 조임율(絞率)에 의한 콘트 라스트의 상승률을 시산(試算)하였다.

조임율(AR)은 다음 식으로 주어진다.

AR=BRT-C/BRT-O

여기서, BRT-C는 조리개 폐쇄시의 밝기를 나타내고, BRT-O는 조리개 개방시의 밝기를 나타내고 있다.

이 경우, 폐쇄상태는 임의로 변화 가능하지만, 대표점으로서 조임율 50%, 40%, 30%, 25%가 되는 크기에서 시산하였다.

그리고, 콘트라스트 상승률(CNTUR)은 다음 식으로 주어진다.

CNTUR=CNTR-C/CNTR-O

여기서, CNTR-C는 조리개 폐쇄시의 콘트라스트비를 나타내고, CNTR-O는 조리개 개방시의 콘트라스트비를 나타내고 있다.

도 17은 이 검증 결과를 도시하는 도면이다.

도 17에 도시하는 바와 같이, 조임율 50%인 경우, 종배치 타입(형)의 콘트라스트 상승률이 1.46, 경사배치 타입에서 콘트라스트 상승률이 1.50, 횡배치 타입의 콘트라스트 상승률이 1.31이다.

조임율 40%인 경우, 종배치 타입의 콘트라스트 상승률이 1.51, 경사배치 타입에서 콘트라스트 상승률이 1.60, 횡배치 타입의 콘트라스트 상승률이 1.42이다.

조임율 30%인 경우, 종배치 타입의 콘트라스트 상승률이 1.89, 경사배치 타입에서 콘트라스트 상승률이 1.80, 횡배치 타입의 콘트라스트 상승률이 1.75이다.

조임율 25%인 경우, 종배치 타입의 콘트라스트 상승률이 1.93, 경사배치 타 입에서 콘트라스트 상승률이 1.99, 횡배치 타입의 콘트라스트 상승률이 1.97이다.

이상의 평균을 취하면, 종배치 타입의 콘트라스트 상승률이 1.70, 경사배치 타입에서 콘트라스트 상승률이 1.72, 횡배치 타입의 콘트라스트 상승률이 1.61이고, 본 실시예에서 채용한 경사배치 타입의 콘트라스트 상승률이 가장 높다고 시산된다.

즉, 조리개 형상을 소자의 콘트라스트 특성과 맞춤으로써, 콘트라스트 향상의 정도를 높게 유지할 수 있다.

콘트라스트 향상을 취하는 다른 방법으로서는, 조명 광학계의 조리개를 배치하는, 또는 조리개 이외의 광학 보상 기능 등을 이용하는 방법이 있다. 그러나, 조명 광학계에 조리개를 배치하는 구성에서는, 조명 광학계의 설계 변경이 필요하고, 또한, 대형화한다는 불이익이 있고, 광학 보상 기능 등을 이용하는 구성에서는, 콘트라스트 향상의 정도가 낮고, 또한 설계 변경이 필요하여, 신뢰성에 모자란다는 불이익이 있다.

따라서 본 실시예와 같이, 조리개 형상을 소자의 콘트라스트 특성과 맞춤으로써, 콘트라스트 향상의 정도를 높게 유지할 수 있는 것이, 소형화, 설계 변경의 적음에 기여하고 있다.

또한, 조리개 형상을 액정 패널의 긴변 방향에 대해 경사된 장원으로 하는 실시예에 관해 설명했지만, 이 조리개 형상을 소자의 콘트라스트 특성과 맞추는 것에는, 또한, 투사 렌즈의 광축에 대해 조리개를 편심(오프셋)하여 배치 하거나, 소자의 콘트라스트 특성에 맞추어서, 조리개의 형상을 다시 장원으로부터 최적화하는 것도 포함된다.

이와 같이, 조리개를 경사 배치함에 의해 콘트라스트 향상에 크게 기여할 수 있는 표시 패널로서는, 예를 들면 비틀림 방향이 수평 또는 수직 방향인 TN(트위스트 네마틱) 액정을 이용한 액정 패널을 들 수 있다.

본 실시예에서는, 갈바노미터(300)의 출력축(301, 302)과 조리개 날개(202, 203)는 계지 관계로써 연접하고 있고, 갈바노미터(300)에 대해 소정의 조리개 개구를 얻기 위한 컨트롤 전압을 인가하면, 갈바노미터 출력축(301, 302)의 회전력이 조리개 날개(202, 203)의 피계지 구멍(2023, 2033)을 통하여 직선적인 움직임으로 변환되고 조리개 날개(202, 203)가 슬라이드하고, 이 때, 외부(이 경우 프로젝터의 컨트롤측)로부터의 컨트롤 전압치에 의해 임의의 조리개 개구를 얻을 수 있다.

도 18은, 본 실시예에 관한 갈바노미터의 한 예를 도시하는 회로도이다.

이 갈바노미터(300)는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 홀 소자(310), 제동 코일(311), 구동 코일(312), 오퍼레이팅 앰프(313 내지 315), 저항 소자(R301 내지 R319), 커패시터(C301 내지 C305)를 갖는다. 저항 소자(R309, R314)는 가변 저항 소자이다.

갈바노미터(300)의 컨트롤 신호으로서 목표가 되는 조임 구경(口徑)의 위치 신호가 입력되면, 구동 코일(312)에 전류가 흘러서 가노레바노메타의 출력축이 회전한다.

축 회전에 수반하여, 갈바노미터(300) 내부에 설치된 홀 소자(310)로부터 회전 위치 신호가 출력되고, 입력 컨트롤 신호와 평형 상태가 되는 점에서 출력축이 정지한다.

제동 코일(311)은 구동 코일(312)의 픽업 센서로서 작용하고, 급격한 변화에는 브레이크로서 작용하도록 항상 피드백을 건 평형 상태를 유지한다.

갈바노미터(300)를 구성하는 주로 홀 소자(310)의 개체차(個體差)에 의한 컨트롤 전압과 요동각(搖動角)의 개체차(편차)를 없애기 위해, 전원 온 시에 프로젝터측에 마련한 도시하지 않은 제어용 마이크로 컴퓨터(마이콘)에 의해 이니셜라이즈 동작을 행한다.

홀 소자(310)의 출력 전압에 의해, 오픈 단(端)과 클로즈 단(端)에서의 전압을 샘플링하고, 조리개 장치(200)의 오픈 단과 클로즈 단까지의 출력 전압의 절대량을 제어측에 준비한 메모리에 기억한다.

갈바노미터(300)의 최대 요동각과 상기 출력 전압의 절대량으로부터, 요동각과 출력 전압의 관계를 알고 출력축의 절대 회전각을 임의의 각도로 위치 결정할 수 있다.

다음에, 구동원으로서 갈바노미터(300)를 이용하는 이유에 관해 설명한다.

갈바노미터(300)는, 동작시의 소음이 매우 작아서 무음에 가까운 고속 동작(전개(全開)부터 전폐까지 약 50 내지 70ms)이 가능하다.

조리개 장치(200)는, 조리개 날개(202, 203)를 소정의 속도와 정밀도로 목표 위치에 위치 결정할 필요가 있다.

일반적으로 홍채형 조리개 등에서는 제어 방법이 간단하기 때문에 스테핑 모터가 많이 이용되지만, 투영하는 화면의 조도에 응하여 연속적이며, 또한 고속으로 동작시키면, 작동중에 귀에 거슬린 여자 소음을 발하기 때문에 정음성이 요구되는 홈용 프로젝터에서는 노이즈 원이 되어 사용상 부적절하다.

이에 대해, 갈바노미터(300)는, 소음원이 되는 기어를 통하지 않고 연접 링크만에 의해 구동하기 때문에 기계 소음을 억제할 수 있다. 구동 코일(312)과 제동 코일(311)에 흐르는 전류치를 최적화하고, 시동과 정지시의 가속도 커브를 최적화하고, 가감속시의 기구부 관성과 백래시에 의한 충격음을 내지 않도록 제어한다.

갈바노미터(300)의 출력축은 기계적인 종단(終端) 위치에서는 메커니컬 충돌음이 발생한다. 실제의 제어에서는 요동 한계인 종단 위치보다 내측에서의 사용으로 하여, 종단 위치에서의 충돌음을 내지 않도록 제어한다.

여기서, 홀 소자(310)의 출력측에 배치되는 증폭계 회로에 관해 고찰한다.

도 18의 회로에서의 홀 소자 증폭계 회로는, 등가적으로 도 19에 도시하는 바와 같이 나타내는 것이 가능하다.

이 회로는, 홀 소자(310)의 소자 전압의 1/2의 동상(同相) 전압이 존재하기 때문에, 차동 증폭 회로(OP1)로 증폭한다.

그 게인(A)은, R2/(R1+Rh)로 주어진다. 여기서, Rh은 홀 소자(310)의 내부 저항을 나타내고 있다.

이 경우, Rh의 편차가 크고, 또한, 온도 특성이 있기 때문에, 홀 소자(310)의 출력의 편차가 커지는 경향이 있지만, 차동 증폭 회로이기 대문에, 노이즈의 영향을 받기 어렵고, 부품 갯수가 적다는 이점이 있다.

또한, 홀 소자 증폭계 회로는, 도 20에 도시하는 바와 같은 구성을 채용하는 것이 가능하다.

이 회로는, 차동 증폭 회로(OP2)에서 홀 소자(310)의 동상 전압을 캔슬하고, 비반전 증폭 회호(OP1)로 증폭하도록 구성되어 있다.

제1의 증폭 회로로서의 차동 증폭 회로(OP2)에는 반전 입력(-)에 홀 소자(310)의 한 출력을 입력시키고, 비반전 입력(+)에 레퍼런스 전압(Vref)을 공급하고 있다. 또한, 제2의 증폭 회로로서의 증폭 회로(OP1)의 비반전 입력(+)에 홀 소자(310)의 다른쪽의 출력을 입력시키고, 반전 입력(-)에 레퍼런스 전압(Vref)를 공급하고 있다.

여기서, 레퍼런스 전압 변동분을 ΔVref, 홀 소자의 출력을 ΔVref+Vh(=Vh(+)-Vh(-))로 하면, 다음 관계를 만족한다.

ΔVref : (ΔVref+Vh)=R3//R4 : R3//R4+R1

따라서,(ΔVref+Vh)=(R3//R4/R1+1)×Vh

즉, 홀 소자(310)의 출력이 (R3//R4/Rl+1)배가 된다.

또한, 게인(A)은 다음 식으로 주어진다.

A=[1+R2/(R1+R3//R4)]×(R3//R4/R1+1)

이와 같이, 도 20의 회로는, 비반전 증폭 회로이기 때문에, 홀 소자(301)의 내부 저항(Rh)의 영향을 받지 않는다. 따라서 온도 특성이 좋고. 홀 소자 출력의 편차가 작다. 그리고, 홀 소자(310)의 출력을 크게 함으로써, 노이즈의 영향을 받기 어렵게 할 수 있다.

본 실시예에서는, 조리개 장치(200)를 구동하는 갈바노미터(300)는, 홀 소 자(310), 제동 코일(311), 구동 코일(312)의 단자부를 조리개 장치(200)로부터 이간한 위치에 배치되는 도시하지 않은 제어계 회로 기판에 기판(400)에 접속되는 리드 선을 통하여 접속되어, 리드선 부분에서 노이즈 등의 영향을 받기 쉬운 경향에 있기 때문에, 홀 소자 증폭계 회로로서는, 도 19의 회로보다 도 20의 회로의 쪽이 적합하다.

본 실시예의 조리개 장치(200)는, APL(average picture level) 변동에 응하여, 조리개의 개구경을 다이내믹하게 변화시킨다.

프로젝터측의 제어계는, 조리개 온(0N)/오프(0FF)/자동(AUT0)의 3종류의 설정 모드를 갖는다.

조리개 0FF 모드에서는 조리개 전개 상태에서 차광률 0%, 조리개 0N에서는 차광률 50%, 조리개 AUT0에서는 차광률 0 내지 80%의 사이에서 최적의 조리개 개구가 되도록 가변 제어된다.

여기서, AUT0 모드에서의 조리개 개구률의 제어 방법에 관해 설명한다.

액정 패널 드라이브 회로에서는 입력 신호 포맷을 출력 포맷에 걸맞은 화면 사이즈, 영상 신모 타이밍, 해상도 등으로 변환하기 위해, 최저 1프레임분은 일단 프레임 버퍼에 축적한 후 패널 드라이버로부터 출력된다.

조리개 장치 제어용의 마이콘은, 출력 전의 1프레임에 포함되는 화상 데이터의 평균휘도 레벨을 나타내는 APL 정보를 받아들이고, 그 값을 인식한다.

인식한 APL 정보에 의거하여 최적의 조리개 개구를 얻기 위한 컨트롤 신호로 디지털·아날로그(DA) 변환된다.

액정 패널에의 화상 신호 출력과 동기하여, APL 정보로부터) 최적화된 이 컨트롤 신호를 조리개 장치 구동 회로에 인가하고, 최적의 조리개 개구를 얻는다.

영상 신호의 APL 정보에 의거하여, 조리개의 개구와 함께 액정 패널(122R, 122G, 122B)을 구동하는 신호 레벨이 제어된다.

예를 들면, 영상 신호로서 어두운 화면이 입력되는 때는, 조리개의 개구를 작게 하여 광출력을 제한하고, 역으로 액정 패널(122R, 122G, 122B)을 구동하는 신호 레벨을 높게 하여 소정의 계조 레벨의 영상을 표시한다.

이와 같은 제어를 행함으로써 액정 패널(122R, 122G, 122B)이 표시 가능한 다이내믹 레인지를 보다 넓게 활용하게 되고, 어두운 영상에서도 우수한 계조 표현을 행할 수가 있다. 또한, 개구를 작게 조임에 의해 액정 패널(122R, 122G, 122B)에 입사하는 광속각(光束角)이 작아저서 입사각 특성(시야각 의존성)이 개선되고 콘트라스트비가 향상한다.

조리개 장치 제어용의 마이콘은, 전후 프레임의 APL 변동을 비교하고 그 차분을 인식한다.

프레임 사이에서의 APL 변동이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우는, 컨트롤 신여에 대해 1 이하의 계수를 곱하여 조리개 장치를 구동함으로써 조리개 개구의 급격한 변화를 억제한다.

감상자인 인간의 눈은 급격한 밝기 변화에 대해서는 그 밝기의 절대치에 있어서 둔감하다. 예를 들면, 일반적으로 갑자기 어두운 곳으로부터 밝은 곳으로 이동한 때에, 주위의 밝기에 눈이 길들때까지는 약 40초의 시간을 필요로 한다.

이러한 눈의 특성에 입각하고 감상자가 불쾌감을 느끼지 않는 계수를 구하고, 조리개 장치 구동에 관련된 모든 파라미터를 결정한다.

다음에, 본 실시예에서의 조리개 장치(200)의 내열 대책에 관해 기술한다.

도 21은, 본 실시예에 관한 액정 프로젝터(100)의 조리개 장치에 대한 냉각 구조를 도시하는 도면이다.

액정 프로젝터(100)에서는, 도시하지 않지만, 냉각 구조로서, 램프 밸러스트 및 조리개 장치 냉각 전용 시로코 팬, 프리즘 및 조리개 장치 냉각 전용 시로코 팬, 프리즘 냉각용 송풍구(送風口) 등을 구비하고 있다.

본 실시예에서는, 프리즘 냉각 덕트의 바람의 일부를 내기(內氣)로 실 된 메인 플레이트의 구멍 경유로 조리개 냉각 덕트(600)에 연결하고, 투사 광학계(125) 내의 조리개 날개(202, 203)를 강제 냉각한다.

구체적으로는, 도 22에 도시하는 바와 같이, 투사 광학계(125)의 구멍(125a)을 형성하고, 덕트(600)를 통하여 내기의 바람을 보내넣는다. 또한, 구멍(125a)의 형성 위치의 대각측에도 바람의 릴리프 구멍을 형성한다.

이와 같이, 본 실시예에서는, 투사 광학계(125)측이 좁히고 냉각에 대해, 내기 순환 덕트측으로부터 조리개 냉각 덕트를 경유하고, 바람을 끌고 다닌다.

따라서 내기의 바람을 이용하기 때문에, 투사 렌즈가 티끌의 영향을 받지 않는다.

또한, 전용 팬을 마련할 필요가 없기 때문에, 비용 저감을 도모할 수 있고, 형상의 최소화를 도모할 수 있다.

또한, 이른바 핀포인트로 바람을 맞힐 수가 있어서, 최소의 풍량으로 큰 냉각 효과를 얻는 것이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 세트 외형 사이즈의 증대 등을 억제할 수 있고, 콘트라스트 향상을 도모할 수 있고, 또한, 정음성에 우수한 투사형 표시장치를 실현하는 것이 가능해진다.

본 실시예에 의한 조명 조리개 장치(200)를 소정의 장소에 설치하면 종래의 조명 광학계의 광학 설계를 바꾸는 일 없이 편광 효율을 향상할 수 있기 때문에, 스크린상에 투사되는 영상 콘트라스트를 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

본 조리개 장치(200)를 설치함에 의한 투사 광학계의 점유 체적의 증가는 조리개 장치 마련 부분 주변뿐이여서, 상품성을 손상시키는 일 없이 대폭적으로 성능 향상을 달성할 수 있다.

또한, 조리개 장치(200)는, 구동용 액추에이터를 강제 냉각하는 구조를 가지며, 조리개 장치의 날개 및 그 주변부를 강제 냉각하는 구조를 갖기 때문에, 구동 액추에이터 등의 각 부분이 고열의 영향으로 오동작하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 투사형 표시장치는, 세트 외형 사이즈의 증대 등을 억제할 수 있고, 콘트라스트 향상을 도모할 수 있고, 또한, 정음성이 우수하기 때문에, 프로젝터로서 적용할 수 있음은 물론이고, 리어 프로젝션형 텔레비전 등에 적용 가능하다.

Claims (17)

1. 입력되는 영상 신호에 의거하여 광원으로부터의 조명광을 변조하여 출사하는 광변조 수단과,

   상기 광원으로부터의 조명광을 상기 광변조 수단에 입사시키는 조명 광학 장치와,

   상기 광변조 수단으로부터 출사되는 광을 투사하는 투사 광학계를 가지며,

   상기 투사 광학계에는, 개구 형상이 가변인 조리개와 상기 조리개를 구동하는 구동부가 하나의 기체에 마련된 조리개 장치가 배치되고,

   상기 조리개 장치는,

   상기 광변조 수단의 콘트라스트 특성과 조리개 개폐시의 조리개 형상을 맞추도록 상기 기체를 통하여 상기 투사 광학계에 대해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 조리개 장치는, 상기 투사 광학계의 동공 위치 부근에 배치된 2개의 조리개 날개를 상기 구동부에 의해 슬라이딩시켜서 조리개 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 조리개 날개의 적어도 상기 조리개 영역을 형성하는 연부는, 곡선형상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 조리개 날개의 적어도 조리개 영역을 형성한 연부는, 소정의 곡률을 갖은 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 2개의 조리개 날개의 곡률 형상부는, 조임시에 장원형 형상이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 조리개 장치는, 상기 투사 광학계의 렌즈 경통부에 대해 탈착 가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 투사 광학계에 배치되는 조리개 장치에 대한 순환 냉각풍의 송풍 경로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 조리개 장치는, 상기 구동부로서 상기 조리개의 개폐 동작을 연접 링크 기구에 의해 구동하는 액추에이터를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 액추에이터는 홀 소자를 갖는 갈바노미터를 포함하고,

   상기 홀 소자는 2단자 출력이고,

   상기 홀 소자의 제1의 출력과 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 홀 전압으로서 상기 홀 소자에 공급하는 제1의 차동 증폭 회로와,

   상기 홀 소자의 제2의 출력과 상기 레퍼런스 전압을 차동 증폭하여 출력하는 제2의 차동 증폭 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 조명 광학 장치는,

    조명광을 출사하는, 상기 광원으로부터 발하여진 광을 균일화하는, 광축상에 소정 간격을 띠우고 배치된 한 쌍의 제1의 멀티렌즈 어레이 및 제2의 멀티렌즈 어레이를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 조리개 장치는, 전폐 상태에서도 차광률이 100% 이외가 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
12. 제1항에 있어서,

    상기 조리개 장치는, 복수의 조리개 날개를 포함하고, 상기 복수의 조리개 날개가 동기적으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
13. 제1항에 있어서,

    상기 영상 신호의 APL(average picture level)에 연동하여 상기 조리개 장치의 조리개의 개구를 변동시킴과 함께, 상기 영상 신호의 진폭을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
14. 입력되는 영상 정보에 의거하여 광원으로부터의 조명광을 변조하여 출사하는 액정 패널과,

    상기 광원으로부터의 조명광을 상기 광변조 수단에 입사시키는 조명 광학 장치와,

    상기 광변조 수단으로부터 출사되는 광을 투사하는 투사 광학계를 가지며,

    상기 투사 광학계에는, 개구 형상이 가변인 조리개를 갖는 조리개 장치가 배치되고,

    상기 액정 패널의 광 입사 각도 특성 분포에 있어서의 소망하는 고 콘트라스트역이 장원형의 형상을 가지며, 상기 장원의 장축이 2차원적인 분포 특성의 직교축에 대해 소정의 각도를 가진 경사 방향에 있고,

    상기 조리개 장치는,

    소정의 곡률의 형상을 갖는 2개의 조리개 날개부를 가지며, 상기 2개의 조리개 날개부의 대향한 연부에 의해 형성되는 조리개 개구 형상이 장원형 조리개 형상이고, 상기 조리개의 장원형 형상이 상기 액정 패널의 고 콘트라스트역의 장원형 형상에 맞추도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
15. 제1항에 있어서,

    상기 조리개 장치의 구동부는, 갈바노미터를 포함하는 액추에이터에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
16. 제13항에 있어서,

    상기 제어부는, 상기 영상 신호의 APL(average picture level)이 감소한 경우에, 상기 구동부에서 구동함에 의해 상기 조리개 장치의 조리개의 개구를 작게 함과 함께, 상기 영상 신호의 진폭을 크게 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
17. 제13항에 있어서,

    상기 조리개 장치의 구동부는, 갈바노미터를 포함하는 액추에이터에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.

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