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JP2003149730A - Projection display device - Google Patents

Projection display device

Info

Publication number
JP2003149730A
JP2003149730A JP2001344924A JP2001344924A JP2003149730A JP 2003149730 A JP2003149730 A JP 2003149730A JP 2001344924 A JP2001344924 A JP 2001344924A JP 2001344924 A JP2001344924 A JP 2001344924A JP 2003149730 A JP2003149730 A JP 2003149730A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
liquid crystal
display device
crystal element
projection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001344924A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideto Iizaka
英仁 飯坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2001344924A priority Critical patent/JP2003149730A/en
Publication of JP2003149730A publication Critical patent/JP2003149730A/en
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像表現力や使用環境への順応性の面で優れ
た効果を発揮することのできる投射型表示装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明の投射型表示装置1は、光源2
と、光源2から出射される光の照度分布を均一化するロ
ッドレンズ4と、ロッドレンズ4から出射される光を変
調する液晶ライトバルブ7と、液晶ライトバルブ7によ
り変調された光を投射する投射レンズ8とを有してい
る。そして、ロッドレンズ4の出射側に場所によって透
過率を変化させ得る調光用液晶素子5を備え、例えば映
像信号等の外部からの情報に基づいて調光用液晶素子5
を制御することによって光量が画面上の場所によって調
節可能となっている。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a projection display device capable of exhibiting excellent effects in terms of image expression and adaptability to a use environment. SOLUTION: The projection type display device 1 of the present invention comprises a light source 2
And a rod lens 4 for equalizing the illuminance distribution of the light emitted from the light source 2, a liquid crystal light valve 7 for modulating the light emitted from the rod lens 4, and projecting the light modulated by the liquid crystal light valve 7. And a projection lens 8. A light control liquid crystal element 5 capable of changing the transmittance depending on the location is provided on the emission side of the rod lens 4.
, The light amount can be adjusted depending on the location on the screen.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、投射型表示装置に
関し、特に映像表現力に優れ、使用環境や使用者の好み
に合った明るさの映像が得られる投射型表示装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type display device, and more particularly to a projection type display device which is excellent in image expressive power and which can obtain an image having a brightness suitable for a use environment and a user's preference.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報機器の発達はめざましく、解
像度が高く、低消費電力でかつ薄型の表示装置の要求が
高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装
置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を
変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示
装置として期待されている。このような液晶表示装置の
一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系から射
出される映像を投射レンズを通してスクリーンに拡大投
射する投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)が知ら
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, the development of information equipment has been remarkable, and the demand for thin, high-resolution, low-power-consumption display devices has been increasing, and research and development have been advanced. Among them, the liquid crystal display device is expected as a display device that can electrically control the alignment of liquid crystal molecules to change the optical characteristics and can meet the above needs. As one form of such a liquid crystal display device, there is known a projection type liquid crystal display device (liquid crystal projector) that enlarges and projects an image emitted from an optical system using a liquid crystal light valve onto a screen through a projection lens.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】投射型液晶表示装置は
光変調手段として液晶ライトバルブを用いたものである
が、投射型表示装置には、液晶ライトバルブの他、デジ
タルミラーデバイス(Digital Mirror Device,以下、D
MDと略記する)を光変調手段としたものも実用化され
ている。ところが、この種の従来の投射型表示装置は以
下のような問題点を有している。
A projection type liquid crystal display device uses a liquid crystal light valve as a light modulating means. The projection type display device includes a liquid crystal light valve and a digital mirror device (Digital Mirror Device). , Hereinafter, D
An optical modulation means (abbreviated as MD) has been put into practical use. However, this type of conventional projection display device has the following problems.

【0004】光学系を構成する様々な光学要素で生じる
光漏れや迷光のため、充分なコントラストが得られな
い。そのため、表示できる階調範囲(ダイナミックレン
ジ)が狭く、陰極線管(Cathode Ray Tube, 以下、CR
Tと略記する)を用いた既存のテレビ受像機に比較する
と、映像の品質や迫力の点で劣ってしまう。また、各種
の映像信号処理により映像の品質向上を図ろうとして
も、ダイナミックレンジが固定されているために、充分
な効果を発揮することができない。
Sufficient contrast cannot be obtained due to light leakage and stray light that occur in various optical elements constituting the optical system. Therefore, the gradation range (dynamic range) that can be displayed is narrow, and the cathode ray tube (Cathode Ray Tube, hereafter CR)
It is inferior in terms of image quality and power when compared with an existing television receiver using T). Further, even if an attempt is made to improve the quality of the image by various kinds of image signal processing, the dynamic range is fixed, so that the sufficient effect cannot be exhibited.

【0005】このような投射型表示装置の問題点に対す
る解決策、つまり映像の品質や迫力を向上させる方法と
しては、映像信号に応じて光変調手段(ライトバルブ)
に入射させる光の量を変化させることが考えられる。そ
れを実現するのに最も簡便な方法は、ランプの光出力強
度を変化させることである。投射型液晶表示装置におい
て、メタルハライドランプの出力光の制御を行う方法
が、特開平3−179886号公報に開示されている。
As a solution to the problem of such a projection type display device, that is, a method of improving the quality and power of an image, a light modulating means (light valve) is used according to an image signal.
It is conceivable to change the amount of light incident on. The simplest way to achieve this is to change the light output intensity of the lamp. Japanese Patent Laid-Open No. 3-179886 discloses a method of controlling the output light of a metal halide lamp in a projection type liquid crystal display device.

【0006】しかしながら、投射型液晶表示装置に用い
るランプとしては高圧水銀ランプが現在主流となってい
るが、高圧水銀ランプで光出力強度を制御するのは極め
て困難な状況である。さらに上記の問題点に加えて、現
行の投射型表示装置では光源の明るさが固定されている
ため、例えば映像を鑑賞する部屋の中で場所によって明
るさが異なるような場合にそれに対応することができな
い。
However, a high-pressure mercury lamp is currently the mainstream as a lamp used in a projection type liquid crystal display device, but it is extremely difficult to control the light output intensity with the high-pressure mercury lamp. Further, in addition to the above-mentioned problems, the brightness of the light source is fixed in the current projection type display device, and therefore it is necessary to cope with the case where the brightness varies depending on the place in the room where the image is viewed. I can't.

【0007】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、ランプの光出力強度を変化させる
ことなく光変調手段への入射光量を変化させることがで
き、映像表現力や使用環境への順応性の面で優れた効果
を発揮することのできる投射型表示装置を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and can change the amount of light incident on the light modulating means without changing the light output intensity of the lamp. It is an object of the present invention to provide a projection type display device capable of exerting an excellent effect in terms of adaptability to a use environment.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の投射型表示装置は、照明手段と、該照明
手段から出射される光の照度分布を均一化する均一照明
手段と、該均一照明手段から出射される光を変調する光
変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投射
する投射手段とを有する投射型表示装置であって、前記
均一照明手段がロッド状導光体を有してなり、該ロッド
状導光体の出射側で、前記光変調手段と照明光について
光学的に略共役となる位置に、光軸に対して略垂直な面
内の場所によって透過率を変化させ得る調光手段を備
え、外部からの情報に基づいて前記調光手段を制御する
ことによって前記均一照明手段から出射される光の光量
を場所によって調節可能としたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a projection type display device of the present invention comprises an illumination means and a uniform illumination means for making the illuminance distribution of the light emitted from the illumination means uniform. A projection type display device comprising: a light modulating means for modulating light emitted from the uniform illuminating means; and a projecting means for projecting the light modulated by the light modulating means, wherein the uniform illuminating means is rod-shaped. A position in a plane substantially perpendicular to the optical axis, which is provided with a light guide and is located on the exit side of the rod-shaped light guide so as to be substantially conjugate with the light modulating means and the illumination light. It is possible to adjust the light quantity of the light emitted from the uniform illuminating means depending on the location by controlling the light control means on the basis of information from the outside. And

【0009】なお、上記の「外部からの情報」には、例
えば、光変調手段に供給される映像信号に基づく情報、
使用環境下における明るさの状況に基づく情報、使用者
の好みに基づく情報などが挙げられる。
The above "information from the outside" means, for example, information based on a video signal supplied to the light modulating means,
Examples include information based on the brightness situation under the use environment and information based on the user's preference.

【0010】一般に、投射型表示装置には、被照明領域
における照度ムラの発生を防止する目的で、照明手段か
ら出射される光の照度分布を均一化するための均一照明
手段が備えられることが多い。均一照明手段にはロッド
状導光体(ロッドレンズとも呼ばれる、以下、ロッドレ
ンズと記すこともある)を用いたもの、もしくは2枚の
フライアイレンズを組み合わせたものなどが知られてい
るが、本発明は均一照明手段としてロッド状導光体を用
いたものを対象としている。ロッド状導光体を用いた均
一照明手段の特徴として、ロッド状導光体の出射面と被
照明領域とが光学的に共役な関係にあるという点があ
る。すなわち、ロッド状導光体の出射面で光がある照度
分布を持っていた場合、その照度分布が被照明領域でも
維持されるということである。
In general, the projection type display device is provided with a uniform illuminating means for making the illuminance distribution of the light emitted from the illuminating means uniform in order to prevent the occurrence of uneven illuminance in the illuminated area. Many. As the uniform illumination means, there is known one using a rod-shaped light guide (also referred to as a rod lens, sometimes referred to as a rod lens hereinafter) or one combining two fly-eye lenses. The present invention is directed to the one using a rod-shaped light guide as the uniform illumination means. A feature of the uniform illuminating means using the rod-shaped light guide is that the emission surface of the rod-shaped light guide and the illuminated region have an optically conjugate relationship. That is, when light has a certain illuminance distribution on the emission surface of the rod-shaped light guide, the illuminance distribution is maintained even in the illuminated area.

【0011】本発明者は、上記の点に着目し、ロッド状
導光体の出射側で例えば映像の明るい個所は照明光も明
るく、映像の暗い個所は照明光も暗くなるような所望の
照度分布を意図的に作ってやれば、その照度分布が被照
明領域にも反映されるため、投射される映像の迫力や表
現力が向上できることを見い出した。すなわち、本発明
の投射型表示装置は、ロッド状導光体の出射面近傍に、
場所によって透過率が調整可能な調光手段を備え、この
調光手段を外部からの情報に基づいて制御する構成とし
たことにより、被照明領域において均一照明手段から出
射される光の光量が場所によって調節可能となり、例え
ば外部からの情報が映像信号に基づく情報であれば、映
像の明るい個所は照明光も明るく、映像の暗い個所は照
明光も暗くするように調整することで映像の迫力や表現
力を向上することができる。また、映像の迫力や表現力
を向上できるばかりでなく、使用環境における明るさの
状況や使用者の好みに応じて映像の明るさを場所によっ
て変化させることができる。
The present inventor has paid attention to the above points and has a desired illuminance on the exit side of the rod-shaped light guide so that, for example, a bright part of an image has bright illumination light and a dark part of the image has dark illumination light. We have found that if the distribution is intentionally created, the illuminance distribution is reflected in the illuminated area as well, so that the power and expressiveness of the projected image can be improved. That is, the projection display device of the present invention, near the exit surface of the rod-shaped light guide,
By providing the light control means whose transmittance can be adjusted depending on the location and controlling the light control means based on the information from the outside, the light amount of the light emitted from the uniform illumination means in the illuminated area can be controlled. If the information from the outside is information based on the video signal, for example, the bright part of the image is bright and the dark part of the image is dark. The expressiveness can be improved. Further, not only the power and expressiveness of the image can be improved, but also the brightness of the image can be changed depending on the place according to the situation of the brightness in the use environment and the preference of the user.

【0012】前記光変調手段は、液晶ライトバルブで構
成することができる。この構成によれば、映像表現力に
優れるとともに、映像の場所毎の明るさに対して使用環
境や使用者の好みへの順応性の高い投射型液晶表示装置
を実現することができる。
The light modulating means may be composed of a liquid crystal light valve. According to this configuration, it is possible to realize a projection type liquid crystal display device which is excellent in image expressiveness and which is highly adaptable to the use environment and the preference of the user with respect to the brightness of each place of the image.

【0013】前記調光手段は、液晶素子で構成すること
ができる。この構成によれば、複数の電極を設けた液晶
素子を階調制御することによって場所によって透過率を
段階的に変化させ得る調光素子を容易に実現することが
できる。
The light control means may be composed of a liquid crystal element. According to this configuration, it is possible to easily realize a light control element that can change the transmittance stepwise depending on the location by controlling the gradation of a liquid crystal element provided with a plurality of electrodes.

【0014】前記液晶素子のタイプとしては、光の散乱
状態が制御可能な散乱型液晶素子を用いることができ
る。光の散乱状態が制御可能な散乱型液晶素子を用いた
場合、ロッド状導光体からの光が後段の光学系に伝達さ
れないように散乱させることで、被照明領域での透過率
を任意に制御することができる。また、透過率の制御に
偏光板が不要であるため、光の利用効率を高くすること
ができる。さらに、無散乱状態では入射光が略100%
透過する状態となるので、調光をかけない状態において
光学系内に調光手段を装入したことで映像の明るさが暗
くなることがない。
As the type of the liquid crystal element, a scattering type liquid crystal element whose light scattering state can be controlled can be used. When a scattering-type liquid crystal element whose light scattering state is controllable, the light from the rod-shaped light guide is scattered so as not to be transmitted to the optical system in the subsequent stage, so that the transmittance in the illuminated area can be arbitrarily adjusted. Can be controlled. Further, since the polarizing plate is not necessary for controlling the transmittance, it is possible to increase the light utilization efficiency. Furthermore, the incident light is almost 100% in the non-scattering state.
Since the light is transmitted, the brightness of the image does not become dark by installing the light control means in the optical system when the light control is not performed.

【0015】また、前記液晶素子のタイプとして上記散
乱型液晶素子の他、入射側および出射側にそれぞれ偏光
手段を備えたツイステッドネマティック(Twisted Nema
tic,以下、TNと略記する)型液晶素子を用いることも
できる。上記の散乱型液晶素子を用いた場合の利点を逆
に考えると、TN型液晶素子を用いた場合は偏光手段を
用いるために光の利用効率が低いように思えるが、実際
の投射型液晶表示装置は元来偏光を利用するように光学
系が組まれているので、特に光の利用効率が低いという
こともなく、TN型液晶素子からなる調光手段との相性
が良く、多くの部品を追加しなくて済むという利点を有
している。
Further, as a type of the liquid crystal element, in addition to the scattering type liquid crystal element, a twisted nematic (Twisted Nema) having polarization means on the incident side and the emission side, respectively.
tic (hereinafter abbreviated as TN) type liquid crystal element can also be used. Considering the advantage of using the above scattering type liquid crystal element, when the TN type liquid crystal element is used, it seems that the utilization efficiency of light is low because the polarizing means is used, but the actual projection type liquid crystal display Since the device originally has an optical system configured to utilize polarized light, it does not have particularly low light utilization efficiency, and has good compatibility with the light control means composed of a TN type liquid crystal element, and many parts are used. It has the advantage that it does not need to be added.

【0016】特にこの場合、前記ロッド状導光体の入射
側に偏光変換手段が備えられ、この偏光変換手段が前記
TN型液晶素子の入射側偏光手段を兼ねるとともに、前
記液晶ライトバルブの入射側偏光板が前記TN型液晶素
子の出射側偏光手段を兼ねる構成とすることが望まし
い。この構成とすれば、調光手段を構成する液晶素子用
の偏光手段が不要となり、調光手段が液晶パネルのみで
済むので、投射型液晶表示装置の構成を簡略化すること
ができる。
In this case, in particular, a polarization converting means is provided on the incident side of the rod-shaped light guide, and this polarization converting means also serves as the incident side polarizing means of the TN type liquid crystal element and the incident side of the liquid crystal light valve. It is desirable that the polarizing plate also serves as the emission side polarization means of the TN type liquid crystal element. With this configuration, the polarizing means for the liquid crystal element forming the dimming means is not required, and the dimming means only needs the liquid crystal panel, so that the structure of the projection type liquid crystal display device can be simplified.

【0017】前記調光手段と前記光変調手段の解像度に
関して言えば、前記調光手段の解像度は前記光変調手段
の解像度よりも低くてかまわない。この理由は、調光手
段は大雑把な明るさの分布を決めるために用いられるも
のであって、光変調手段が実際に表示される像を形成す
るものであるため、調光手段の方はあまり高い解像度を
必要としないからである。したがって、調光手段を液晶
素子で構成する場合には、コスト等の面からアクティブ
マトリクス型などは用いる必要はなく、パッシブマトリ
クス型やセグメント型のものを用いれば良い。
As for the resolution of the light control means and the light modulation means, the resolution of the light control means may be lower than the resolution of the light modulation means. The reason for this is that the dimming means is used to roughly determine the brightness distribution, and the light modulating means forms an image to be actually displayed, so that the dimming means is less This is because it does not require high resolution. Therefore, when the light control means is composed of a liquid crystal element, it is not necessary to use an active matrix type or the like in terms of cost and the like, and a passive matrix type or a segment type may be used.

【0018】前記外部からの情報が光変調手段に供給さ
れる映像信号である場合、調光手段のうち、映像信号に
より得られる映像の暗い領域に対応する領域は透過率が
低く、明るい領域に対応する領域は透過率が高くなるよ
うに調光手段が制御されることが望ましい。この構成に
よれば、表示画面内で映像の明るい領域と暗い領域との
コントラストをより高めることができ、表現力に優れた
映像を得ることができる。
When the information from the outside is a video signal supplied to the light modulation means, the area of the light control means corresponding to the dark area of the video obtained by the video signal has a low transmittance and a light area. It is desirable that the dimmer is controlled so that the corresponding region has high transmittance. With this configuration, it is possible to further increase the contrast between the bright area and the dark area of the image on the display screen, and it is possible to obtain an image with excellent expressiveness.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
1〜図9を参照して説明する。本実施の形態では、本発
明の投射型表示装置として光変調手段に液晶ライトバル
ブを用い、調光手段にも液晶素子を用いた投射型液晶表
示装置の例を挙げて説明する。図1は本実施の形態の投
射型表示装置を上方から見た概略構成図、図2は同、投
射型表示装置の調光用液晶素子周辺の構成図である。な
お、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の
大きさとするため、各部材毎に寸法等の縮尺を異ならせ
てある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, an example of a projection type liquid crystal display device in which a liquid crystal light valve is used as a light modulation means and a liquid crystal element is also used as a light control means will be described as the projection type display device of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the projection display device according to the present embodiment as seen from above, and FIG. 2 is a configuration diagram of the periphery of a liquid crystal element for light control of the projection display device. In each of the following drawings, in order to make each member recognizable, the scales such as dimensions are different for each member.

【0020】本実施の形態の投射型表示装置1は、図1
に示すように、光源2(照明手段)と、集光レンズ3
と、ロッドレンズ4(均一照明手段)と、調光用液晶素
子5(調光手段)と、リレーレンズ6と、液晶ライトバ
ルブ7(光変調手段)と、投射レンズ8(投射手段)と
から概略構成されている。光源2は、高圧水銀ランプ等
のランプ10と、ランプ10の光を反射するリフレクタ
11とから構成されており、光源2から出射された光は
集光レンズ3により集光されてロッドレンズ4の入射端
面4aに入射される。
The projection type display device 1 of the present embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the light source 2 (illuminating means) and the condenser lens 3
From the rod lens 4 (uniform illumination means), the light control liquid crystal element 5 (light control means), the relay lens 6, the liquid crystal light valve 7 (light modulation means), and the projection lens 8 (projection means). It is roughly configured. The light source 2 is composed of a lamp 10 such as a high pressure mercury lamp and a reflector 11 that reflects the light of the lamp 10. The light emitted from the light source 2 is condensed by a condenser lens 3 to be emitted from the rod lens 4. It is incident on the incident end face 4a.

【0021】本実施の形態の場合、ロッドレンズ4は入
射端面、出射端面ともに液晶ライトバルブ7と共役の関
係にあり、ロッドレンズ4の入射端面4aを光源2側か
ら見ると、スクリーン12の縦横比が3:4の場合には
図3(a)に示す形状、9:16の場合には図3(b)
に示す形状となっている。いずれの場合も片側半分が実
際に光が入射される入射端面4aとなっており、残りの
半分には反射ミラー14が設けられている。
In the case of this embodiment, the rod lens 4 has a conjugate relationship with the liquid crystal light valve 7 on both the incident end face and the outgoing end face, and when the incident end face 4a of the rod lens 4 is viewed from the light source 2 side, the screen 12 is vertically and horizontally oriented. When the ratio is 3: 4, the shape shown in FIG. 3A is obtained, and when the ratio is 9:16, the shape shown in FIG.
It has the shape shown in. In either case, one half is the entrance end face 4a on which light is actually incident, and the other half is provided with the reflection mirror 14.

【0022】ロッドレンズ4の構成は、図2に示すよう
に、光Lが入射される領域の内部にPBS(Polarized
Beam Splitter)膜15が設けられ、入射端面4aの側
方にロッドレンズ4の内部側が反射面14aとされた上
述の反射ミラー14が設けられている。また、反射ミラ
ー14からの反射光が到達する位置に1/2波長フィル
ム16が設けられている。これらPBS膜15、反射ミ
ラー14、1/2波長フィルム16は、光源2からの入
射光を一方向の振動方向の偏光に揃える偏光変換手段を
構成している。すなわち、本実施の形態におけるロッド
レンズ4はその入射側に偏光変換手段を備えたものであ
る。
As shown in FIG. 2, the rod lens 4 has a PBS (Polarized) inside the region where the light L is incident.
A beam splitter film 15 is provided, and the above-described reflection mirror 14 having the reflection surface 14a on the inner side of the rod lens 4 is provided on the side of the incident end surface 4a. Further, the half-wave film 16 is provided at a position where the reflected light from the reflection mirror 14 reaches. The PBS film 15, the reflection mirror 14, and the half-wavelength film 16 constitute a polarization conversion unit that aligns the incident light from the light source 2 into the polarized light in the vibration direction of one direction. That is, the rod lens 4 in the present embodiment is provided with the polarization converting means on the incident side thereof.

【0023】したがって、P偏光とS偏光が混在した不
定偏光光束Lがロッドレンズ4に入射されると、まずP
BS膜15によって偏光分離が行われ、例えばP偏光は
PBS膜15を透過し、S偏光はPBS膜15で反射さ
れる。PBS膜15で反射されたS偏光はさらに反射ミ
ラー14で反射され、1/2波長フィルム16に入射さ
れる。すると、1/2波長フィルム16では偏光が90
度回転し、S偏光がP偏光に変換される。このようにし
て、ロッドレンズ4に入射された不定偏光光束Lは全て
P偏光に揃った状態でロッドレンズ4から出射される。
なお、本実施の形態の場合、ロッドレンズ4の断面積の
うちの片側半分しか入射端面4aに利用できないが、図
3(a)、(b)に示すように、断面が略円形の光束L
1を集光レンズ3により入射端面4aの略中央に集光す
るようにすれば光のロスが発生することがない。
Therefore, when an indefinite polarized light beam L in which P-polarized light and S-polarized light are mixed is incident on the rod lens 4, first, P
Polarization separation is performed by the BS film 15, for example, P polarized light is transmitted through the PBS film 15 and S polarized light is reflected by the PBS film 15. The S-polarized light reflected by the PBS film 15 is further reflected by the reflection mirror 14 and is incident on the ½ wavelength film 16. Then, the polarized light is 90 in the half-wave film 16.
The S-polarized light is converted into the P-polarized light by rotating the same degree. In this way, the indefinitely polarized light flux L incident on the rod lens 4 is emitted from the rod lens 4 in a state in which all the P-polarized light is aligned.
In the case of the present embodiment, only one half of the cross-sectional area of the rod lens 4 can be used for the incident end face 4a, but as shown in FIGS. 3A and 3B, the light flux L having a substantially circular cross section.
If 1 is focused by the condenser lens 3 at approximately the center of the incident end face 4a, no light loss occurs.

【0024】ロッドレンズ4の後段には調光用液晶素子
5が設置されている。本実施の形態の調光用液晶素子5
は、内面に透明電極が形成された2枚のガラス基板間に
TN型液晶が挟持されたセグメント型液晶素子である。
各基板の電極構成は、図4に示すように、一方の基板上
にマトリクス状(本実施の形態では4×4)に配置され
たセグメント電極18が設けられ、他方の基板上に全面
にわたって共通電極19が設けられている。この調光用
液晶素子5は、液晶表示素子で言えばノーマリーホワイ
トモードで動作する。すなわち、電圧無印加状態で白
(明)状態、電圧印加状態で黒(暗)状態となり、その
間が階調表示されることにより、調光用液晶素子5の透
過率が16分割された各領域毎に任意に制御される。
A liquid crystal element 5 for dimming is installed at the subsequent stage of the rod lens 4. Liquid crystal element 5 for light control of the present embodiment
Is a segment type liquid crystal element in which a TN type liquid crystal is sandwiched between two glass substrates having a transparent electrode formed on the inner surface.
As shown in FIG. 4, the electrode configuration of each substrate is such that the segment electrodes 18 arranged in a matrix (4 × 4 in the present embodiment) are provided on one substrate, and common on the other substrate over the entire surface. An electrode 19 is provided. The dimming liquid crystal element 5 operates in a normally white mode as a liquid crystal display element. That is, the white (bright) state is applied when no voltage is applied, and the black (dark) state is applied when a voltage is applied, and gray scale display is performed between the areas, whereby the transmittance of the dimming liquid crystal element 5 is divided into 16 regions. It is controlled arbitrarily for each.

【0025】具体的な調光用液晶素子5の一構成例とし
て、TN型液晶には例えばΔnが0.1〜0.16で正
の誘電率異方性を有するネマティック液晶を用いること
ができる。セルギャップは2〜7μmで、カイラル剤を
添加することによりセルギャップに応じてねじれ角が約
90°になるようにカイラルピッチが調整されている。
また、上下基板それぞれに、互いに90°で交差する向
きに配向処理がなされている。液晶素子は入射する光の
偏光方向が入射側基板での液晶配向方向に一致する向き
に配置される。液晶素子を透過した光の偏光方向が90
°回転するので、ライトバルブ面での偏光方向を従来と
同様にするためには、偏光変換後の偏光面を、液晶素子
がない場合に対して90°回転させた配置にしておくこ
とが望ましい。
As a concrete example of the constitution of the liquid crystal element 5 for light control, a nematic liquid crystal having Δn of 0.1 to 0.16 and positive dielectric anisotropy can be used as the TN type liquid crystal. . The cell gap is 2 to 7 μm, and the chiral pitch is adjusted by adding a chiral agent so that the twist angle becomes about 90 ° depending on the cell gap.
Further, the upper and lower substrates are each subjected to an alignment treatment in a direction intersecting with each other at 90 °. The liquid crystal element is arranged so that the polarization direction of incident light coincides with the liquid crystal alignment direction on the incident side substrate. The polarization direction of light transmitted through the liquid crystal element is 90
In order to make the polarization direction on the light valve surface the same as the conventional one, it is desirable that the polarization surface after polarization conversion is rotated by 90 degrees with respect to the case without the liquid crystal element. .

【0026】液晶ライトバルブ7の解像度(例えば数百
×数百)に比べれば調光用液晶素子5の解像度は4×4
とはるかに低いが、調光用液晶素子5は大雑把な明るさ
分布を作り出すためのものであるため、この程度でも一
向にかまわない。よって、セグメント型液晶素子を採用
することができ、調光用液晶素子5の構成および駆動が
簡単になる。あるいは、調光用液晶素子5の解像度をも
う少し高くする場合、セグメント型液晶素子で対応する
のが難しければパッシブマトリクス型液晶素子を用いて
もよい。
Compared with the resolution of the liquid crystal light valve 7 (for example, several hundreds × several hundreds), the resolution of the dimming liquid crystal element 5 is 4 × 4.
Although it is much lower than the above, since the dimming liquid crystal element 5 is for creating a rough brightness distribution, this level does not matter. Therefore, the segment type liquid crystal element can be adopted, and the structure and driving of the dimming liquid crystal element 5 are simplified. Alternatively, when the resolution of the dimming liquid crystal element 5 is increased a little, a passive matrix type liquid crystal element may be used if it is difficult for the segment type liquid crystal element to deal with the resolution.

【0027】例えば図2に示すように、ロッドレンズ4
から出射されたP偏光が調光用液晶素子5により電圧無
印加時に90°ねじれたTN型液晶の旋光性によりS偏
光に変換され、リレーレンズ6を経て液晶ライトバルブ
7に入射される。この時、液晶ライトバルブ7の入射側
偏光板21の透過軸がS偏光を透過するように配置され
ていれば、このS偏光は入射側偏光板21を透過するの
で、液晶ライトバルブ7の照明に寄与することができる
(なお、符号22は出射側偏光板である)。このように
ノーマリーホワイトモードであれば、光源2からの光を
最大限に利用したい状態、すなわち調光をかけない状態
を電圧無印加状態で作り出すことができるので、調光用
液晶素子5の低消費電力化が図れるとともに、光の利用
効率を高めることができる。
For example, as shown in FIG. 2, the rod lens 4
The P-polarized light emitted from is converted into S-polarized light by the dimming liquid crystal element 5 due to the optical rotatory power of the TN type liquid crystal twisted by 90 ° when no voltage is applied, and enters the liquid crystal light valve 7 via the relay lens 6. At this time, if the transmission axis of the incident-side polarization plate 21 of the liquid crystal light valve 7 is arranged so as to transmit S-polarized light, this S-polarized light will pass through the incident-side polarization plate 21, and therefore the illumination of the liquid crystal light valve 7 (Note that reference numeral 22 is an outgoing-side polarization plate). In this way, in the normally white mode, it is possible to create a state in which the light from the light source 2 is desired to be utilized to the maximum, that is, a state in which no dimming is applied, in a state in which no voltage is applied. The power consumption can be reduced and the light utilization efficiency can be improved.

【0028】このように調光手段に液晶素子を用いる場
合、基本的には一方向の振動方向を持つ偏光のみを利用
して透過率の調整を行うため、調光用液晶素子5の入射
側および出射側にそれぞれ偏光板を設置してもよい。し
かしながら、投射型表示装置には通常、偏光変換手段や
液晶ライトバルブに付帯した偏光板がもともと備えられ
ているので、本実施の形態のように、ロッドレンズ4に
備えられた偏光変換手段が調光用液晶素子5の入射側偏
光板を兼ね、液晶ライトバルブ7の入射側偏光板21が
調光用液晶素子5の出射側偏光手段を兼ねる構成とすれ
ば、調光用液晶素子5の構成が液晶パネルのみで済むの
で、投射型液晶表示装置の構成を簡略化することができ
る。
When a liquid crystal element is used for the light control means as described above, basically, since the transmittance is adjusted only by using the polarized light having one vibration direction, the incident side of the liquid crystal element 5 for light control is adjusted. A polarizing plate may be installed on each of the output side and the output side. However, since the projection type display device is usually originally provided with the polarization conversion means and the polarizing plate attached to the liquid crystal light valve, the polarization conversion means provided in the rod lens 4 is adjusted as in the present embodiment. If the incident-side polarization plate 21 of the liquid crystal light valve 7 also functions as the incident-side polarization plate of the light-use liquid crystal element 5 and the emission-side polarization means of the dimming-use liquid crystal element 5, the structure of the dimming-use liquid crystal element 5 is obtained. Since only the liquid crystal panel is required, the structure of the projection type liquid crystal display device can be simplified.

【0029】なお、ここでは調光用液晶素子5にTN型
液晶を用いたが、TN型液晶に代えて垂直配向型液晶を
用いることもできる。これもノーマリーホワイトモード
を用いることが望ましい。この場合、ロッドレンズ4か
ら出射されたP偏光が電圧無印加時にP偏光のまま液晶
ライトバルブ7に入射されるので、液晶ライトバルブ7
の入射側偏光板21の透過軸がP偏光を透過するように
配置しておけば、上記と同様の動作をさせることができ
る。この場合、例えばΔnが0.1〜0.16で負の誘
電率異方性を有するネマティック液晶を用いることがで
きる。セルギャップは2〜7μmに設定し、上下基板の
少なくとも一方に有機の垂直配向膜や無機斜方蒸着膜を
形成することにより垂直配向処理を行う。透過光の偏光
方向は変化しないので、特に光学系を変更する必要はな
い。
Although the TN type liquid crystal is used for the dimming liquid crystal element 5 here, a vertical alignment type liquid crystal may be used instead of the TN type liquid crystal. It is also desirable to use the normally white mode. In this case, since the P-polarized light emitted from the rod lens 4 is incident on the liquid crystal light valve 7 as the P-polarized light when no voltage is applied, the liquid crystal light valve 7
If the transmission axis of the incident side polarization plate 21 is arranged so as to transmit P-polarized light, the same operation as described above can be performed. In this case, for example, nematic liquid crystal having Δn of 0.1 to 0.16 and negative dielectric anisotropy can be used. The cell gap is set to 2 to 7 μm, and the vertical alignment treatment is performed by forming an organic vertical alignment film or an inorganic oblique deposition film on at least one of the upper and lower substrates. Since the polarization direction of the transmitted light does not change, it is not necessary to change the optical system.

【0030】もしくは、調光用液晶素子5に散乱型液晶
素子を用いることもできる。この場合、適当な方向に配
向処理を施した基板同士を2〜15μmの間隔をもって
貼り合わせ、その中に液晶と高分子モノマーの混合物を
注入する。液晶は正の誘電率異方性を有するもの、高分
子モノマーは紫外線重合型のものを選んでおく。注入
後、基板表面から紫外線を照射し、高分子モノマーを重
合させることによって高分子ネットワークを形成する。
この液晶素子の動作についてもノーマリーホワイトモー
ドが望ましく、電界がない場合は液晶分子と高分子が同
じ方向に並んでいるので、光をそのまま透過する。電界
がある場合は高分子に対して液晶分子の向きが異なる状
態となり、そこで生じる屈折率差により光が散乱する。
光が散乱されることにより光の伝達効率が下がるので、
光量を下げることができる。
Alternatively, a scattering type liquid crystal element can be used as the dimming liquid crystal element 5. In this case, the substrates that have been subjected to the alignment treatment in an appropriate direction are attached to each other at an interval of 2 to 15 μm, and the mixture of the liquid crystal and the polymer monomer is injected therein. The liquid crystal has a positive dielectric anisotropy, and the polymer monomer is an ultraviolet polymerization type. After the injection, the surface of the substrate is irradiated with ultraviolet rays to polymerize the polymer monomer to form a polymer network.
The normally white mode is also desirable for the operation of this liquid crystal element, and when there is no electric field, the liquid crystal molecule and the polymer are arranged in the same direction, so that light is transmitted as it is. When there is an electric field, the orientation of liquid crystal molecules is different from that of the polymer, and light is scattered due to the difference in refractive index generated there.
Since the light transmission efficiency decreases due to the scattering of light,
The amount of light can be reduced.

【0031】以下、調光用液晶素子の制御方法について
図5〜図9を用いて説明する。図6は本実施の形態の投
射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図であ
る。調光機能を持たない従来の投射型液晶表示装置の場
合、入力された映像信号は適当な補正処理を経て、その
まま液晶パネルドライバに供給されるが、調光機能を有
し、かつそれを映像信号に基づいて制御する本実施の形
態の場合、基本的な構成として、以下に説明するように
デジタル信号処理ブロックであるDSP(1)、DSP
(2)などの回路が必要となる。
A method of controlling the liquid crystal element for light control will be described below with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the drive circuit of the projection type display device of this embodiment. In the case of a conventional projection-type liquid crystal display device that does not have a dimming function, the input video signal is directly supplied to the liquid crystal panel driver after undergoing appropriate correction processing. In the case of the present embodiment in which control is performed based on signals, as a basic configuration, DSP (1), DSP that are digital signal processing blocks, as described below, are used.
Circuits such as (2) are required.

【0032】本実施の形態では、図6に示すように、ア
ナログ信号として入力された映像信号がADコンバータ
31を経て第1のデジタル信号処理回路であるDSP
(1)32に入力される。DSP(1)32では、映像
信号から明るさ制御信号が決定される。DSP(2)3
3では、明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ3
4を制御し、最終的には調光素子ドライバ34が調光素
子35(本実施の形態の場合は調光用液晶素子5)を実
際に駆動する。一方、映像信号はDAコンバータ37に
より再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバ
38に入力され、パネルドライバ38から液晶ライトバ
ルブ7に供給される。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, a video signal input as an analog signal passes through an AD converter 31 and is a DSP which is a first digital signal processing circuit.
(1) Input to 32. The DSP (1) 32 determines the brightness control signal from the video signal. DSP (2) 3
3, the dimming element driver 3 based on the brightness control signal
4, and finally the dimming element driver 34 actually drives the dimming element 35 (the dimming liquid crystal element 5 in the case of the present embodiment). On the other hand, the video signal is converted into an analog signal again by the DA converter 37, input to the panel driver 38, and supplied from the panel driver 38 to the liquid crystal light valve 7.

【0033】調光用液晶素子5の制御方法に関しては、
表示映像に適応して制御する方法と使用環境や使用者の
好みに対応して制御する方法が考えられる。以下にそれ
ぞれの方法について説明する。
Regarding the control method of the liquid crystal element 5 for light control,
There are a method of controlling in accordance with the displayed image and a method of controlling in accordance with the use environment and user's preference. Each method will be described below.

【0034】[1]表示映像適応型の制御 まず、表示映像適応型の制御、すなわち一つの画面の中
の明るい個所では光量を多くし、暗い個所では光量を少
なくするような表示映像に適応した明るさ制御を行う場
合について考える。まず最初に、各ブロック毎の明るさ
制御信号を決定する前に、映像全体にわたる平均の明る
さ制御信号を決定する。この場合、上記で説明したよう
に、DSP(1)32で映像信号に基づいて明るさ制御
信号が決定されるが、その方法には例えば次の2通りが
考えられる。
[1] Display image adaptive control First, display image adaptive control is applied, that is, the display image is adapted so that the light amount is increased in a bright portion and decreased in a dark portion in one screen. Consider the case of performing brightness control. First, before determining the brightness control signal for each block, the average brightness control signal over the entire image is determined. In this case, as described above, the brightness control signal is determined by the DSP (1) 32 based on the video signal, but the following two methods are possible, for example.

【0035】(a)注目しているフレームに含まれてい
る画素データのうち、明るさが最大の階調数を明るさ制
御信号とする方法。例えば0〜255の256ステップ
の階調数を含む映像信号を想定する。連続した映像を構
成する任意の1フレームに着目した場合、そのフレーム
に含まれる画素データの階調数毎の出現数分布(ヒスト
グラム)が、図7のようになったとする。この図の場
合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が190
であるので、この階調数190を明るさ制御信号とす
る。この方法は、入力される映像信号に対し、最も忠実
に明るさを表現できる方法である。
(A) A method of using, as the brightness control signal, the number of gradations having the maximum brightness among the pixel data included in the frame of interest. For example, it is assumed that a video signal including the number of gradations of 0 to 255 in 256 steps. When attention is paid to an arbitrary one frame that forms a continuous image, it is assumed that the appearance number distribution (histogram) for each gradation number of pixel data included in the frame is as shown in FIG. 7. In the case of this figure, the number of brightest gradations included in the histogram is 190.
Therefore, the gradation number 190 is used as the brightness control signal. This method is a method capable of expressing brightness most faithfully with respect to an input video signal.

【0036】(b)注目しているフレームに含まれてい
る階調数毎の出現数分布(ヒストグラム)より、最大の
明るさから出現数について一定の割合(例えば10%)
となる階調数を明るさ制御信号とする方法。例えば映像
信号の出現数分布が図8のようであった場合、ヒストグ
ラムより明るい側から10%の領域をとる。10%に相
当するところの階調数が230であったとすると、この
階調数230を明るさ制御信号とする。図8に示したヒ
ストグラムのように、階調数255の近傍に突発的なピ
ークがあった場合でも上記(a)の方法を採用すると階
調数255が明るさ制御信号となる。しかしながら、こ
の突発的なピーク部分は画面全体における情報としては
あまり意味をなしていない。これに対して、階調数23
0を明るさ制御信号とする本方法は、画面全体の中で情
報として意味を持つ領域によって判定する方法と言うこ
とができる。なお、上記の割合は2〜50%程度の範囲
で変化させてもよい。
(B) From the distribution of the number of appearances (histogram) for each gradation number included in the frame of interest, a certain ratio (for example, 10%) of the number of appearances from the maximum brightness.
A method of using the number of gradations to be the brightness control signal. For example, when the distribution of the number of appearances of the video signal is as shown in FIG. 8, the region of 10% is taken from the brighter side than the histogram. If the number of gradations corresponding to 10% is 230, this number of gradations 230 is used as the brightness control signal. Even if there is a sudden peak in the vicinity of the number of gradations 255 as in the histogram shown in FIG. 8, if the method of (a) is adopted, the number of gradations 255 becomes the brightness control signal. However, this sudden peak portion does not make much sense as information on the entire screen. On the other hand, the number of gradations is 23
This method in which 0 is used as the brightness control signal can be said to be a method of making a determination based on a region having meaning as information in the entire screen. In addition, you may change the said ratio in the range of about 2-50%.

【0037】以上の手順により、映像全体を平均した明
るさ制御信号を決定した後、今度は個々のブロック毎に
明るさ制御信号を決定し、そのブロック間で重み付けを
行う。本実施の形態の場合、調光用液晶素子5が16分
割された領域毎に透過率を調整できるようになっている
ので、例えば図9に示すように、画面を4×4個のブロ
ックに分割し、それぞれのブロックA11,…,A44毎に
上記(a)もしくは(b)の方法により明るさ制御信号
を決定する。
By the above procedure, after determining the brightness control signal that averages the entire image, this time, the brightness control signal is determined for each individual block, and weighting is performed between the blocks. In the case of the present embodiment, since the dimming liquid crystal element 5 can adjust the transmittance for each of the 16 divided regions, for example, as shown in FIG. 9, the screen is divided into 4 × 4 blocks. The brightness control signal is divided for each of the blocks A 11 , ..., A 44 by the above method (a) or (b).

【0038】例えば、ある一つの映像が図5(a)のよ
うであったとする。この映像は画面の中の右下側が明る
く、左上側が暗い映像を示している。この映像を基に上
記の方法により画面を分割した4×4個のブロック毎に
明るさ制御信号を決定し、ブロック間で重み付けを行っ
た結果、例えば図5(b)に示す画面右下側の8個のブ
ロックが10段階評価の「8」、画面左上側の3個のブ
ロックが「2」、その間の5個のブロックが「5」であ
り、画面全体の平均の明るさが「5」に相当していたと
仮定する。
For example, assume that a certain image is as shown in FIG. In this image, the lower right side of the screen is bright and the upper left side is dark. Based on this image, the brightness control signal is determined for each 4 × 4 block obtained by dividing the screen by the above method, and weighting is performed between the blocks. For example, the lower right side of the screen shown in FIG. 8 blocks are “8” in 10-level evaluation, 3 blocks on the upper left side of the screen are “2”, 5 blocks in between are “5”, and the average brightness of the entire screen is “5”. ".

【0039】この時、画面全体の平均の明るさ制御信号
が例えば階調数128に決定された場合、最大明るさ
(階調数255)の光量を100%とすると、128/
255=50%の光量が得られるように調光素子35を
駆動する。したがって、調光用液晶素子の16個の領域
のうち、評価「5」の5個のブロックに対応する領域が
平均的な明るさと一致していた場合、この領域を透過率
が50%となるように制御する。そして、平均明るさに
対する変化幅を透過率50%の±50%に設定し、最大
明るさの評価「8」の8個のブロックに対応する領域で
は透過率が75%となるように、最小明るさの評価
「2」の3個のブロックに対応する領域では透過率が2
5%となるようにそれぞれ制御する。ここでは、平均明
るさに対する変化幅を±50%に設定したが、50%以
内とすることが望ましい。これ以上明るさの変化幅を大
きくすると、液晶ライトバルブ7で表現する以上に調光
用液晶素子5で明るさの変化が付きすぎ、感覚的に映像
が不自然に見えるからである。
At this time, when the average brightness control signal of the entire screen is determined to have the number of gradations of 128, for example, if the light amount of the maximum brightness (the number of gradations of 255) is 100%, then 128 /
The light control element 35 is driven so that a light amount of 255 = 50% is obtained. Therefore, of the 16 areas of the liquid crystal element for light control, when the areas corresponding to the 5 blocks of evaluation “5” match the average brightness, the transmittance of this area is 50%. To control. Then, the variation width with respect to the average brightness is set to ± 50% of the transmittance of 50%, and the minimum transmittance is set to 75% in the area corresponding to the eight blocks of the maximum brightness evaluation “8”. The transmittance is 2 in the area corresponding to the three blocks of the brightness evaluation “2”.
Each is controlled to be 5%. Here, the change width with respect to the average brightness is set to ± 50%, but it is desirable to set it within 50%. This is because if the width of change in brightness is made larger than this, the light adjustment liquid crystal element 5 changes too much in brightness as compared with the case where the liquid crystal light valve 7 is used, and the image looks sensuously unnatural.

【0040】このような調光を行った結果、スクリーン
上の輝度分布は図5(c)に示すようになる。上記のよ
うな明るさ制御を行うことにより、表示画面内で図5
(a)に示したような映像の明るい領域と暗い領域との
コントラストをより強調することができ、表現力に優れ
た映像を得ることができる。
As a result of such dimming, the luminance distribution on the screen is as shown in FIG. 5 (c). By performing the brightness control as described above, the display screen shown in FIG.
The contrast between the bright area and the dark area of the image as shown in (a) can be further emphasized, and an image with excellent expressiveness can be obtained.

【0041】次にDSP(2)33において、上記の方
法で決定した明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライ
バ34を制御するが、この方法には例えば次の3通りが
考えられる。
Next, in the DSP (2) 33, the light control element driver 34 is controlled based on the brightness control signal determined by the above method. The following three methods can be considered as this method.

【0042】(a)出力された明るさ制御信号に応じて
リアルタイムで制御する方法。この場合はDSP(1)
32から出力された明るさ制御信号をそのまま調光素子
ドライバ34に供給すればよいため、DSP(2)33
での信号処理は不要となる。この方法は映像の明るさに
完全に追従する点で理想的ではあるが、映像の内容によ
り画面の明暗が短い周期で変化することもあり、鑑賞時
に余計なストレスを感じるなどの問題が発生する恐れが
ある。
(A) A method of controlling in real time according to the output brightness control signal. In this case, DSP (1)
Since the brightness control signal output from 32 may be directly supplied to the dimming element driver 34, the DSP (2) 33
Signal processing in is unnecessary. This method is ideal in that it perfectly follows the brightness of the image, but the brightness of the screen may change in a short cycle depending on the content of the image, causing problems such as extra stress when viewing. There is a fear.

【0043】(b)出力された明るさ制御信号にLPF
(ローパスフィルター)をかけ、その出力で制御する方
法。例えばLPFによって1〜30秒以下の明るさ制御
信号の変化分をカットし、その出力によって制御する。
この方法によれば、細かい時間の変化分はカットされる
ため、上記のような短い周期での明暗の変化を避けるこ
とができる。
(B) LPF is applied to the output brightness control signal.
(Low-pass filter) is applied and the output is controlled. For example, the LPF cuts the change of the brightness control signal for 1 to 30 seconds or less, and controls by the output.
According to this method, since minute changes in time are cut off, it is possible to avoid changes in brightness and darkness in a short cycle as described above.

【0044】(c)明るさ制御信号の切り替わりエッジ
を検出する方法。明るさ制御信号に所定の大きさ以上
(例えば60階調以上)の変化があった場合にのみ調光
素子34を制御する。この方法によれば、シーンの切り
替わりなどのみに応じた制御を行うことができる。
(C) A method of detecting a switching edge of the brightness control signal. The dimming element 34 is controlled only when the brightness control signal changes by a predetermined magnitude or more (for example, 60 gradations or more). According to this method, it is possible to perform control according to only scene switching.

【0045】[2]外部からの制御 使用環境や使用者の好みに応じて調光素子35を制御で
きるようにする。例えば部屋の中で映像を鑑賞する際に
部屋の中でも窓際と奥側というように明るさの分布があ
る場合、周囲の環境が明るい側では光量が多く、暗い側
では光量が少なくなるように調光素子35を制御する。
もしくは、使用者の好みにより映像中の字幕の部分の明
るさを落としたい場合、例えば字幕が表示される画面下
側の領域で光量が少なくなるように調光素子35を制御
する。この場合、使用者がコントローラを用いて、もし
くは調光素子を直接操作するなどして調節する構成とし
てもよいし、明るさセンサなどを設けて自動的に制御さ
れる構成としてもよい。ただし、この制御を行うために
は、図6でDSP(1)32、DSP(2)33のよう
な回路は不要であるが、それ以外の回路構成が必要にな
る。
[2] Control from the outside The dimming element 35 can be controlled in accordance with the use environment and the preference of the user. For example, when viewing an image in a room, if there is a distribution of brightness such as near the window or inside the room, the amount of light is high on the bright side of the surrounding environment and low on the dark side. The optical element 35 is controlled.
Alternatively, if it is desired to reduce the brightness of the subtitle portion in the video according to the user's preference, the light control element 35 is controlled so that the light amount is reduced in the lower area of the screen where the subtitle is displayed, for example. In this case, the configuration may be adjusted by the user using the controller or by directly operating the light control element, or may be automatically controlled by providing a brightness sensor or the like. However, in order to perform this control, circuits such as the DSP (1) 32 and the DSP (2) 33 in FIG. 6 are unnecessary, but other circuit configurations are required.

【0046】本発明の投射型表示装置1においては、ロ
ッドレンズ4の出射側に場所によって透過率を制御し得
る調光用液晶素子5を備え、これを外部からの情報に基
づいて制御する構成としたことにより、ロッドレンズ4
から出射される光の光量が映像表示領域内の場所によっ
て調節可能となり、例えば外部からの情報が映像信号に
基づく情報であれば、映像の明るい個所は照明光も明る
く、映像の暗い個所は照明光も暗くするように調整する
ことで映像の迫力や表現力を向上することができる。ま
た、映像の迫力や表現力を向上できるばかりでなく、使
用環境における明るさの状況や使用者の好みに応じて映
像の明るさを場所によって変化させることができる。
In the projection type display device 1 of the present invention, a liquid crystal element 5 for dimming capable of controlling the transmittance depending on the location is provided on the exit side of the rod lens 4, and is controlled based on information from the outside. By doing so, the rod lens 4
The amount of light emitted from the device can be adjusted depending on the location within the image display area. For example, if the information from the outside is information based on the image signal, the bright part of the image is bright and the dark part of the image is illuminated. By adjusting the light so that it is dark, the power and expressiveness of the image can be improved. Further, not only the power and expressiveness of the image can be improved, but also the brightness of the image can be changed depending on the place according to the situation of the brightness in the use environment and the preference of the user.

【0047】本実施の形態の場合、特に16分割した領
域毎に透過率を制御し得るセグメント型液晶素子で調光
手段を構成しているため、場所によって透過率を段階的
に変化させ得る調光素子を簡単な構造で実現することが
できる。特に調光用液晶素子5にTN型液晶素子を用い
た場合、投射型液晶表示装置全体の光学系との相性が良
く、使用部品が少なくて済むという利点がある。調光用
液晶素子5に散乱型液晶素子を用いた場合、光の利用効
率が高く、調光をかけない状態で光学系内に調光素子を
装入したことで映像の明るさが暗くなることがない。
In the case of the present embodiment, since the dimming means is composed of the segment type liquid crystal element capable of controlling the transmittance in each of the 16 divided regions, the transmittance can be changed stepwise depending on the place. The optical element can be realized with a simple structure. In particular, when a TN type liquid crystal element is used as the dimming liquid crystal element 5, there is an advantage that compatibility with the optical system of the entire projection type liquid crystal display device is good and the number of parts used can be reduced. When a scattering-type liquid crystal element is used as the dimming liquid crystal element 5, the light utilization efficiency is high, and the brightness of the image becomes dark because the dimming element is inserted into the optical system without dimming. Never.

【0048】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態で例示したロッドレンズ、偏光変換
手段等の具体的な構成、調光用液晶素子の具体的な構成
等に関しては適宜変更が可能である。また、本発明の投
射型表示装置は、光変調手段に液晶ライトバルブを用い
たものだけでなく、光変調手段にDMDを用いたものに
も適用が可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the specific configurations of the rod lens, the polarization conversion unit, and the like and the specific configuration of the liquid crystal element for light control, which are exemplified in the above embodiments, can be appropriately changed. Further, the projection type display device of the present invention can be applied not only to the one using the liquid crystal light valve as the light modulating means but also to the one using the DMD as the light modulating means.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
投射型表示装置においては、ロッド状導光体の出射側に
場所によって透過率が変化可能な調光手段を備え、調光
手段を外部からの情報に基づいて制御する構成としたこ
とにより、ランプの光出力強度を変化させることなく光
変調手段への入射光量をエリアによって変化させること
ができ、例えば外部からの情報が映像信号に基づく情報
であれば、映像の明るい個所は照明光も明るく、映像の
暗い個所は照明光も暗くするように調整することで映像
の迫力や表現力を向上することができる。また、映像の
迫力や表現力を向上できるばかりでなく、使用環境にお
ける明るさの状況や使用者の好みに応じて映像の明るさ
を場所によって変化させることができる。
As described above in detail, in the projection type display device of the present invention, the rod-shaped light guide body is provided with the light control means capable of changing the transmittance depending on the location, and the light control means. By controlling the light source based on information from the outside, the amount of light incident on the light modulating means can be changed depending on the area without changing the light output intensity of the lamp. If the information is based on the above, it is possible to improve the power and expressiveness of the image by adjusting so that the illumination light is bright at the bright portion of the image and the illumination light is dark at the dark portion of the image. Further, not only the power and expressiveness of the image can be improved, but also the brightness of the image can be changed depending on the place according to the situation of the brightness in the use environment and the preference of the user.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施の形態の投射型表示装置の概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection type display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同、投射型表示装置の調光用液晶素子周辺の
構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of the periphery of a light control liquid crystal element of the projection type display device.

【図3】 同、投射型表示装置に用いるロッドレンズの
入射端面を示す正面図である。
FIG. 3 is a front view showing an incident end face of a rod lens used in the projection type display device.

【図4】 同、調光用液晶素子の電極構成を示す模式図
である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an electrode configuration of the light control liquid crystal element.

【図5】 同、調光用液晶素子の制御方法を説明するた
めの図であって、(a)映像のイメージの一例、(b)
調光用液晶素子の調光パターン、(c)スクリーン上の
輝度分布をそれぞれ示している。
FIG. 5 is a diagram for explaining the control method of the liquid crystal element for dimming, showing an example of an image of (a) and (b).
The light control pattern of the liquid crystal element for light control and (c) the brightness distribution on the screen are respectively shown.

【図6】 同、調光用液晶素子の駆動回路の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a drive circuit of the light control liquid crystal element.

【図7】 同、投射型表示装置において、映像信号から
明るさ制御信号を決定する第1の方法を説明するための
図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a first method of determining a brightness control signal from a video signal in the same projection type display device.

【図8】 同、第2の方法を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the second method of the same.

【図9】 ブロック毎に明るさ制御信号を決定する方法
を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method of determining a brightness control signal for each block.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投射型表示装置 2 光源(照明手段) 4 ロッドレンズ(均一照明手段) 5 調光用液晶素子(調光手段) 7 液晶ライトバルブ(光変調手段) 8 投射レンズ(投射手段) 1 Projection display device 2 Light source (illumination means) 4 Rod lens (uniform illumination means) 5 Liquid crystal element for light control (light control means) 7 Liquid crystal light valve (light modulator) 8 Projection lens (projection means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H088 EA13 EA33 GA02 HA18 HA20 HA21 HA24 HA28 HA30 JA05 2H089 HA21 QA16 RA05 TA15 TA16 TA17 TA18 TA20 UA05 2H091 FA10Z FA17Z FA23Z FA41Z FD21 HA07 LA17 MA07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 2H088 EA13 EA33 GA02 HA18 HA20                       HA21 HA24 HA28 HA30 JA05                 2H089 HA21 QA16 RA05 TA15 TA16                       TA17 TA18 TA20 UA05                 2H091 FA10Z FA17Z FA23Z FA41Z                       FD21 HA07 LA17 MA07

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照明手段と、該照明手段から出射される
光の照度分布を均一化する均一照明手段と、該均一照明
手段から出射される光を変調する光変調手段と、前記光
変調手段により変調された光を投射する投射手段とを有
する投射型表示装置であって、 前記均一照明手段がロッド状導光体を有してなり、該ロ
ッド状導光体の出射側で、前記光変調手段と照明光につ
いて光学的に略共役となる位置に、光軸に対して略垂直
な面内の場所によって透過率を変化させ得る調光手段を
備え、外部からの情報に基づいて前記調光手段を制御す
ることによって前記均一照明手段から出射される光の光
量を場所によって調節可能としたことを特徴とする投射
型表示装置。
1. Illuminating means, uniform illuminating means for equalizing the illuminance distribution of light emitted from the illuminating means, light modulating means for modulating the light emitted from the uniform illuminating means, and the light modulating means. And a projection means for projecting light modulated by the light source, wherein the uniform illuminating means has a rod-shaped light guide, and the light is emitted at the exit side of the rod-shaped light guide. The modulation means and a dimming means capable of changing the transmittance depending on a position in a plane substantially perpendicular to the optical axis at a position where they are substantially conjugate with each other with respect to the illumination light are provided. A projection type display device characterized in that the light quantity of the light emitted from the uniform illuminating means can be adjusted depending on the location by controlling the light means.
【請求項2】 前記光変調手段が、液晶ライトバルブか
らなることを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装
置。
2. The projection type display device according to claim 1, wherein the light modulator is a liquid crystal light valve.
【請求項3】 前記調光手段が、液晶素子からなること
を特徴とする請求項1または2に記載の投射型表示装
置。
3. The projection type display device according to claim 1, wherein the light control unit includes a liquid crystal element.
【請求項4】 前記液晶素子が、光の散乱状態が制御可
能な散乱型液晶素子であることを特徴とする請求項3に
記載の投射型表示装置。
4. The projection display device according to claim 3, wherein the liquid crystal element is a scattering liquid crystal element capable of controlling a light scattering state.
【請求項5】 前記液晶素子が、入射側および出射側に
それぞれ偏光手段を備えたツイステッドネマティック型
液晶素子であることを特徴とする請求項3に記載の投射
型表示装置。
5. The projection display device according to claim 3, wherein the liquid crystal element is a twisted nematic liquid crystal element having polarization means on each of an incident side and an emission side.
【請求項6】 前記ロッド状導光体の入射側に偏光変換
手段が備えられ、該偏光変換手段が前記ツイステッドネ
マティック型液晶素子の入射側偏光手段を兼ねるととも
に、前記液晶ライトバルブの入射側偏光板が前記ツイス
テッドネマティック型液晶素子の出射側偏光手段を兼ね
ていることを特徴とする請求項5に記載の投射型表示装
置。
6. The polarization conversion means is provided on the incident side of the rod-shaped light guide, the polarization conversion means also functions as the incidence side polarization means of the twisted nematic liquid crystal element, and the incidence side polarization of the liquid crystal light valve. The projection type display device according to claim 5, wherein the plate also serves as an emission side polarization unit of the twisted nematic liquid crystal element.
【請求項7】 前記調光手段の解像度が前記光変調手段
の解像度よりも低いことを特徴とする請求項1ないし6
のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
7. The resolution of the light control means is lower than the resolution of the light modulation means.
The projection type display device according to any one of 1.
【請求項8】 前記外部からの情報が前記光変調手段に
供給される映像信号であり、前記調光手段のうち、前記
映像信号により得られる映像の暗い領域に対応する領域
は透過率が低く、明るい領域に対応する領域は透過率が
高くなるように前記調光手段が制御されることを特徴と
する請求項1ないし7のいずれか一項に記載の投射型表
示装置。
8. The information from the outside is a video signal supplied to the light modulating means, and a region of the dimming device corresponding to a dark region of a video obtained by the video signal has a low transmittance. The projection display device according to any one of claims 1 to 7, wherein the light control unit is controlled such that a region corresponding to a bright region has a high transmittance.
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