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JP2007256830A - Projection display - Google Patents

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JP2007256830A
JP2007256830A JP2006083705A JP2006083705A JP2007256830A JP 2007256830 A JP2007256830 A JP 2007256830A JP 2006083705 A JP2006083705 A JP 2006083705A JP 2006083705 A JP2006083705 A JP 2006083705A JP 2007256830 A JP2007256830 A JP 2007256830A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
projection display
illumination optical
projection
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006083705A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunsuke Kimura
俊介 木村
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006083705A priority Critical patent/JP2007256830A/en
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Abstract

【課題】投写型表示装置の画質を向上させる。
【解決手段】投写型表示装置100は、光源105と、光源105からの光を照明光に変調する照明光学系104と、照明光学系104からの光を映像信号に応じた光学像に変調する表示パネル102と、表示パネル102からの光を拡大投写する投写レンズ101とを備えている。照明光学系104は、マトリックス状に配置され映像信号に応じて表示パネル102に入射する光を変調する複数の可動ミラー121を含む光変調素子120を有している。
【選択図】図1
An image quality of a projection display device is improved.
A projection display apparatus includes a light source, an illumination optical system that modulates light from the light source to illumination light, and modulates light from the illumination optical system into an optical image corresponding to a video signal. A display panel 102 and a projection lens 101 for enlarging and projecting light from the display panel 102 are provided. The illumination optical system 104 includes a light modulation element 120 that includes a plurality of movable mirrors 121 that are arranged in a matrix and modulate light incident on the display panel 102 in accordance with a video signal.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、投写型表示装置、特に液晶パネルや電気信号により動作する複数のミラーを搭載する半導体デバイスなどのライトバルブを用いた投写型表示装置に関する。   The present invention relates to a projection display device, and more particularly to a projection display device using a light valve such as a liquid crystal panel or a semiconductor device equipped with a plurality of mirrors operated by electrical signals.

投写型表示装置は画面の大型化が容易であるため、プレゼンテーションやホームシアターなどに用いられている。この種の投写型表示装置は、主に、光源と、光源からの光を均一化するための照明光学系と、照明光学系からの光を映像信号に応じた光学像に変調する液晶パネルなどのライトバルブと、ライトバルブにより形成された光学像を拡大投写する投写レンズと、投写レンズからの光が投写されるスクリーンとから構成されている(例えば、特許文献1を参照)。
特開平3−111806号
Projection-type display devices are used for presentations, home theaters, and the like because their screens can be easily enlarged. This type of projection display device mainly includes a light source, an illumination optical system for making light from the light source uniform, and a liquid crystal panel that modulates the light from the illumination optical system into an optical image corresponding to a video signal. The light valve, a projection lens for enlarging and projecting an optical image formed by the light valve, and a screen on which light from the projection lens is projected (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-3-111806

この種のライトバルブ方式の投写型表示装置では、照明光学系からの均一な光がライトバルブに照射され、ライトバルブの透過率や反射率を映像信号に応じて変化させている。これにより、映像信号に応じた光学像がライトバルブにより形成され、投写レンズを介してスクリーン上に映像が再現される。すなわち、この投写型表示装置では、均一な照明光を部分的に絞ることで輝度分布としての光学像を形成し映像を再現している。
このような構成においては、例えば黒地に小さい面積の白パターンを表示したときも、全面にわたり白パターンを表示したときも、スクリーン上に再現された白パターンの輝度は等しくなる。このため、スクリーン上に再現される映像のコントラストが低い傾向にある。
それに対して、例えばブラウン管を用いたCRTディスプレイでは、黒地に小さい面積の白パターンを表示したときの輝度を、全面にわたり白パターンを表示したときの輝度よりも明るくすることができる。なぜなら、ブラウン管の場合は映像信号の輝度情報に応じて電子ビームのビーム強度を変化させることができるためである。
このような特性の違いにより、CRTディスプレイは投写型表示装置に比べてコントラストの高い美しい映像を再現できる。
In this type of light valve type projection display apparatus, the light valve is irradiated with uniform light from the illumination optical system, and the transmittance and reflectance of the light valve are changed in accordance with the video signal. As a result, an optical image corresponding to the video signal is formed by the light valve, and the video is reproduced on the screen via the projection lens. That is, in this projection display device, an optical image as a luminance distribution is formed by partially narrowing uniform illumination light to reproduce an image.
In such a configuration, for example, when a white pattern with a small area is displayed on a black background and when a white pattern is displayed over the entire surface, the luminance of the white pattern reproduced on the screen is equal. For this reason, the contrast of the image reproduced on the screen tends to be low.
On the other hand, for example, in a CRT display using a cathode ray tube, the luminance when a white pattern with a small area is displayed on a black background can be made brighter than the luminance when a white pattern is displayed over the entire surface. This is because in the case of a cathode ray tube, the beam intensity of the electron beam can be changed according to the luminance information of the video signal.
Due to the difference in characteristics, the CRT display can reproduce a beautiful image having a higher contrast than the projection display device.

しかしながら、CRTディスプレイに比べて、投写型表示装置は大型化が比較的容易であり、前述のようにプレゼンテーションやホームシアターなどに用いられることから需要が増大しており、コントラストなどを含めた画質の向上が期待されている。
本発明の課題は、投写型表示装置において画質の向上を図ることにある。
However, as compared with CRT displays, projection display devices are relatively easy to increase in size, and as described above, they are used in presentations, home theaters, etc., and demand is increasing, and image quality including contrast is improved. Is expected.
An object of the present invention is to improve image quality in a projection display device.

第1の発明に係る投写型表示装置は、光源と、光源からの光を照明光に変調する照明光学系と、照明光学系からの光を映像信号に応じた光学像に変調するライトバルブと、ライトバルブからの光を拡大投写する投写光学系とを備えている。照明光学系は、マトリックス状に配置され映像信号に応じてライトバルブに入射する光を変調する複数の可動ミラーを含む変調光学系を有している。
この投写型表示装置では、光源からの光が照明光学系を介してライトバルブに入射し、ライトバブルにより映像信号に応じた光学像に変調される。この光学像は投写光学系により拡大投写され映像が再現される。
ここでは、照明光学系の変調光学系により映像信号に応じて光が変調されライトバルブに入射する。例えば、小さい面積の白パターンを表示する場合に、変調光学系の複数の可動ミラーが映像信号に応じて駆動され、光源からの光をライトバルブ上の白パターンに対応する領域に集めることができる。すなわち、従来であれば映像の再現に寄与しないはずの光を映像の再現に寄与させることができる。これにより、従来に比べて映像のコントラストを高めることができ、画質の向上を図ることができる。
第2の発明に係る投写型表示装置は、第1の発明の装置において、照明光学系が光源からの光を変調光学系の各可動ミラーに対して略均一に集光する少なくとも1つのレンズを含むレンズ群をさらに有している。
A projection display device according to a first aspect of the present invention includes a light source, an illumination optical system that modulates light from the light source into illumination light, and a light valve that modulates light from the illumination optical system into an optical image according to a video signal. And a projection optical system for enlarging and projecting light from the light valve. The illumination optical system has a modulation optical system including a plurality of movable mirrors that are arranged in a matrix and modulate light incident on the light valve in accordance with a video signal.
In this projection display device, light from a light source enters a light valve via an illumination optical system and is modulated into an optical image corresponding to a video signal by a light bubble. This optical image is enlarged and projected by a projection optical system to reproduce an image.
Here, light is modulated in accordance with the video signal by the modulation optical system of the illumination optical system and is incident on the light valve. For example, when displaying a white pattern with a small area, a plurality of movable mirrors of the modulation optical system are driven in accordance with the video signal, and light from the light source can be collected in an area corresponding to the white pattern on the light valve. . That is, light that should not contribute to the reproduction of the image in the past can be contributed to the reproduction of the image. As a result, the contrast of the video can be increased as compared with the conventional case, and the image quality can be improved.
A projection display device according to a second invention is the projection display device according to the first invention, wherein the illumination optical system includes at least one lens for collecting light from the light source substantially uniformly on each movable mirror of the modulation optical system. The lens group further includes.

これにより、各可動ミラーに入射する光がほぼ等しくなり、映像に応じて可動ミラーの動作の制御が安定する。
第3の発明に係る投写型表示装置は、第2の発明の装置において、照明光学系のレンズ群がロットレンズを含んでいる。
第4の発明に係る投写型表示装置は、第1から第3の発明のいずれかの装置において、投写光学系のFナンバーが可動ミラーにより変化する照明光学系の出射側のFナンバーの最小値以下である。
これにより、投写型表示装置全体の光利用効率がさらに向上する。
第5の発明に係る投写型表示装置は、第2または第3の発明の装置において、照明光学系が変調光学系からの光をライトバルブ上に集光する少なくとも1つのレンズを含む第2レンズ群をさらに有している。
第6の発明に係る投写型表示装置は、第5の発明の装置において、ライトバルブと変調光学系とが第2レンズ群によって略共役関係にある。
これにより、変調光学系による光の変調が再現される映像に反映されやすくなる。
第7の発明に係る投写型表示装置は、第1から第6の発明のいずれかの装置において、可動ミラーの角度と高さとは任意の値に可変である。
Thereby, the light incident on each movable mirror becomes substantially equal, and the control of the operation of the movable mirror is stabilized according to the image.
A projection display device according to a third aspect of the present invention is the device of the second aspect, wherein the lens group of the illumination optical system includes a lot lens.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a projection display apparatus according to any one of the first to third aspects of the invention, wherein the F number of the exit side of the illumination optical system in which the F number of the projection optical system is changed by a movable mirror. It is as follows.
This further improves the light utilization efficiency of the entire projection display apparatus.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a projection display apparatus according to the second or third aspect, wherein the illumination optical system includes at least one lens for condensing light from the modulation optical system onto the light valve. It further has a group.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a projection display apparatus according to the fifth aspect, wherein the light valve and the modulation optical system are substantially conjugate with each other by the second lens group.
Thereby, the modulation of light by the modulation optical system is easily reflected in the reproduced image.
In a projection display device according to a seventh aspect of the present invention, in any of the first to sixth aspects of the invention, the angle and height of the movable mirror are variable to arbitrary values.

本発明に係る投写型表示装置では、照明光学系が複数の可動ミラーを含む変調光学系を有しているため、従来であれば映像の再現に寄与しないはずの光を映像の再現に寄与させることができる。これにより、映像のコントラストを向上させることができ、画質の向上を図ることができる。   In the projection display device according to the present invention, since the illumination optical system has a modulation optical system including a plurality of movable mirrors, light that should not contribute to image reproduction in the past is contributed to image reproduction. be able to. Thereby, the contrast of an image can be improved and the image quality can be improved.

図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
<第1実施形態>
〔1〕全体構成
図1に本発明の第1実施形態としての投写型表示装置100の概略構成図の一例を示す。なお、ここでは単板式(カラーフィルタ方式)の投写型表示装置を例に説明する。
この投写型表示装置100は、主に、光源105と、光源105からの光を照明光に変調する照明光学系104と、照明光学系104からの光を映像信号に応じた光学像に変調するライトバルブとしての表示パネル102と、表示パネル102からの光を拡大投写する投写光学系としての投写レンズ101と、投写レンズ101からの光が投写されるスクリーン106とから構成されている。
光源105は、電圧の印可により発光するランプ115と、ランプ115からの光を集光するリフレクタ116とから構成されている。ランプ115としては、例えば超高圧水銀ランプなどが挙げられる。
この投写型表示装置100は、照明光学系104において映像信号に応じて照明光が変調されることに特徴を有している。具体的には、照明光学系104は、光源105からの光を取り込むレンズ群111と、レンズ群111から出射した光を映像信号に応じて変調する変調光学系としての光変調素子120とから構成されている。レンズ群111は、全体として正のパワーを有しており、例えば2枚のフライアイレンズやロットレンズなどから構成されている。レンズ群111からの光により、光変調素子120は全体あるいは一部の領域を均一に照明されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
[1] Overall Configuration FIG. 1 shows an example of a schematic configuration diagram of a projection display apparatus 100 as a first embodiment of the present invention. Here, a single-plate type (color filter type) projection display device will be described as an example.
The projection display apparatus 100 mainly modulates a light source 105, an illumination optical system 104 that modulates light from the light source 105 into illumination light, and a light from the illumination optical system 104 into an optical image corresponding to a video signal. A display panel 102 as a light valve, a projection lens 101 as a projection optical system for enlarging and projecting light from the display panel 102, and a screen 106 on which light from the projection lens 101 is projected.
The light source 105 includes a lamp 115 that emits light when a voltage is applied, and a reflector 116 that collects light from the lamp 115. Examples of the lamp 115 include an ultrahigh pressure mercury lamp.
The projection display apparatus 100 is characterized in that illumination light is modulated in the illumination optical system 104 in accordance with a video signal. Specifically, the illumination optical system 104 includes a lens group 111 that captures light from the light source 105, and a light modulation element 120 as a modulation optical system that modulates light emitted from the lens group 111 according to a video signal. Has been. The lens group 111 has a positive power as a whole, and includes, for example, two fly-eye lenses and a lot lens. With the light from the lens group 111, the entire or a part of the light modulation element 120 is illuminated uniformly.

光変調素子120は、レンズ群111からの光を変調し表示パネル102に導くための素子であり、レンズ群111と表示パネル102との間の光路上に配置されている。光変調素子120の構成については後述する。
表示パネル102は、照明光学系104からの光を映像信号に応じた光学像に変調するための素子であり、例えば透過型液晶パネルなどが挙げられる。投写レンズ101は、表示パネル102により形成された光学像をスクリーン106に拡大投写する。
〔2〕光変調素子120について
ここで図2および図3を用いて、光変調素子120について説明する。図2に光変調素子120の平面概略図、図3に光変調素子120を構成する可動ミラー121の動作説明図を示す。
図2に示すように、光変調素子120は、マトリックス状に配置された複数の可動ミラー121と、可動ミラー121を支持および駆動する機構を含む基板122とから構成されている。可動ミラー121は、微小な矩形の平面ミラーから構成されており、例えば表示パネル102の画素数と同じだけ設けられている。なお、図2では、便宜上、可動ミラー121の数量は実際考えられる数量よりも少なくしている。
The light modulation element 120 is an element for modulating the light from the lens group 111 and guiding it to the display panel 102, and is disposed on the optical path between the lens group 111 and the display panel 102. The configuration of the light modulation element 120 will be described later.
The display panel 102 is an element for modulating light from the illumination optical system 104 into an optical image corresponding to a video signal, and includes, for example, a transmissive liquid crystal panel. The projection lens 101 enlarges and projects the optical image formed by the display panel 102 onto the screen 106.
[2] Light Modulating Element 120 Here, the light modulating element 120 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a schematic plan view of the light modulation element 120, and FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the movable mirror 121 constituting the light modulation element 120.
As shown in FIG. 2, the light modulation element 120 includes a plurality of movable mirrors 121 arranged in a matrix and a substrate 122 including a mechanism for supporting and driving the movable mirror 121. The movable mirror 121 is composed of a minute rectangular plane mirror, and is provided in the same number as the number of pixels of the display panel 102, for example. In FIG. 2, for the sake of convenience, the number of movable mirrors 121 is set to be smaller than the actually conceivable quantity.

図3に示すように、個々の可動ミラー121は、所定の範囲内で基板122に対する角度および高さを任意の値に調節可能である。レンズ群111からの光を表示パネル102のいずれの画素へも反射可能なように、可動ミラー121の角度および高さの可動範囲は決定されている。
各可動ミラー121の角度および高さが任意の値に可変であるため、従来とは異なり照明光学系104の焦点距離や照明範囲が変化する。このため、照明光学系104の出射側のFナンバーは光変調素子120の可動ミラー121により可変となる。本実施形態では、投写レンズ101のFナンバーは、照明光学系104の出射側のFナンバーの最小値以下に設定されている。
以上の構成により、この光変調素子120は、任意に全体の反射面形状を変化させることができ、照明範囲や照度を任意に調節することができる。例えば、光変調素子120により、レンズ群111からの光を表示パネル102上の任意の領域に集光することができる。
なお、光変調素子120などの変調光学系については、例えば特許第3657259号などに記載されているものが考えられる。このため、ここでは可動ミラー121や基板122などの詳細な説明については省略する。
As shown in FIG. 3, each movable mirror 121 can adjust the angle and height with respect to the substrate 122 to arbitrary values within a predetermined range. The movable range of the angle and height of the movable mirror 121 is determined so that the light from the lens group 111 can be reflected to any pixel of the display panel 102.
Since the angle and height of each movable mirror 121 are variable to an arbitrary value, the focal length and illumination range of the illumination optical system 104 change unlike the conventional case. For this reason, the F number on the exit side of the illumination optical system 104 is variable by the movable mirror 121 of the light modulation element 120. In the present embodiment, the F number of the projection lens 101 is set to be equal to or less than the minimum value of the F number on the exit side of the illumination optical system 104.
With the above configuration, the light modulation element 120 can arbitrarily change the shape of the entire reflecting surface, and can arbitrarily adjust the illumination range and illuminance. For example, the light from the lens group 111 can be condensed on an arbitrary region on the display panel 102 by the light modulation element 120.
As for the modulation optical system such as the light modulation element 120, one described in, for example, Japanese Patent No. 3657259 can be considered. Therefore, detailed description of the movable mirror 121 and the substrate 122 is omitted here.

〔3〕各駆動部について
図1に示すように、投写型表示装置100は、光源105を駆動するランプ駆動部151と、光変調素子120の可動ミラー121を駆動する光変調素子駆動部152と、表示パネル102を駆動する表示パネル駆動部153と、各駆動部の動作の制御や演算を行うためのCPU154,ROM155,RAM156とをさらに備えている。
ランプ駆動部151は、ランプ115に接続されており、ランプ115に電圧を印可してランプ115を発光させる。光変調素子駆動部152は、光変調素子120の基板122に接続されており、可動ミラー121の支持部に電圧を印可して個々の可動ミラー121の角度や高さを別個に調節する。表示パネル駆動部153は、外部から順次送られてくる映像信号に応じて表示パネル102の各画素に電圧を印可し照明光学系104からの光を光学像に変調する。表示パネル駆動部153は、例えば順次送られてくる映像信号を記憶するための表示メモリなどを有している。
CPU154は、各駆動部151,152,153の動作を制御する回路、あるいは外部から取得した情報に基づいて演算を行う回路などを有しており、バス158を介してROM155,RAM156,各駆動部151,152,153に接続されている。バス158には、例えば映像信号を出力可能な映像出力機器157が接続されている。
[3] Regarding Each Drive Unit As shown in FIG. 1, the projection display apparatus 100 includes a lamp drive unit 151 that drives the light source 105, a light modulation element drive unit 152 that drives the movable mirror 121 of the light modulation element 120, and the like. The display panel driving unit 153 that drives the display panel 102 and a CPU 154, a ROM 155, and a RAM 156 for controlling and calculating the operation of each driving unit are further provided.
The lamp driving unit 151 is connected to the lamp 115 and applies a voltage to the lamp 115 to cause the lamp 115 to emit light. The light modulation element driving unit 152 is connected to the substrate 122 of the light modulation element 120 and applies a voltage to the support part of the movable mirror 121 to adjust the angle and height of each movable mirror 121 separately. The display panel driving unit 153 applies a voltage to each pixel of the display panel 102 in accordance with video signals sequentially sent from the outside, and modulates light from the illumination optical system 104 into an optical image. The display panel driving unit 153 has a display memory for storing, for example, sequentially sent video signals.
The CPU 154 includes a circuit that controls the operation of each of the driving units 151, 152, and 153, or a circuit that performs an operation based on information acquired from the outside, and the ROM 155, RAM 156, and each driving unit via the bus 158. 151, 152, and 153. For example, a video output device 157 capable of outputting a video signal is connected to the bus 158.

〔4〕動作
投写型表示装置100の動作について説明する。
図1に示すように、光源105からの光は、照明光学系104のレンズ群111により均一な光に変換され、光変調素子120に対して均一に照射される。光変調素子120に入射した光は、個々の可動ミラー121により反射される。可動ミラー121により反射された光は、表示パネル102に入射する。例えば表示パネル102が透過型の液晶パネルの場合は、映像信号に応じて表示パネル駆動部153からの電圧が液晶層に印可され、光変調素子120からの光は表示パネル102上において輝度分布としての光学像に変調される。表示パネル102を透過した光は投写レンズ101によりスクリーン106に拡大投写され、スクリーン106上に映像が再現される。
一方、制御部150では、例えば映像格納部に格納された映像信号に基づいて各フレーム毎の輝度分布情報がCPUにより取得され、各フレーム毎の輝度分布情報がRAMに順次格納される。この輝度分布情報に基づいて光変調素子120の各可動ミラー121の角度および高さが調節される。具体的には、例えば、CPUにおいて輝度分布情報から1フレームの輝度の合計値が算出され、輝度分布情報および輝度の合計値から画素ごとの輝度の割合が算出される。前述のように、1つの可動ミラー121で反射する光量はほぼ同一であるため、各画素の輝度の割合および当該画素の表示パネル102上の位置に応じて、各画素へ光を反射させる可動ミラー121およびその角度や高さが決定される。例えば、黒地に小さい面積の白パターンが写し出された映像の場合、表示パネル102上の白パターンに対応する領域に光が均一に集まるように、各可動ミラー121の角度および高さが調節される。また、映像信号の水平同期パルスおよび垂直同期パルスがCPUにより取得される。この同期パルス情報に基づいて、可動ミラー121の動作と表示パネル102の動作との同期がとられる。そして、光変調素子120により変調された照明光がさらに表示パネル102により光学像に変調され、投写レンズ101を介してスクリーン106上に再現される。
[4] Operation The operation of the projection display apparatus 100 will be described.
As shown in FIG. 1, the light from the light source 105 is converted into uniform light by the lens group 111 of the illumination optical system 104, and the light modulation element 120 is uniformly irradiated. The light incident on the light modulation element 120 is reflected by each movable mirror 121. The light reflected by the movable mirror 121 enters the display panel 102. For example, when the display panel 102 is a transmissive liquid crystal panel, the voltage from the display panel driving unit 153 is applied to the liquid crystal layer according to the video signal, and the light from the light modulation element 120 is distributed as a luminance distribution on the display panel 102. The optical image is modulated. The light transmitted through the display panel 102 is enlarged and projected onto the screen 106 by the projection lens 101, and an image is reproduced on the screen 106.
On the other hand, in the control unit 150, for example, the luminance distribution information for each frame is acquired by the CPU based on the video signal stored in the video storage unit, and the luminance distribution information for each frame is sequentially stored in the RAM. Based on the luminance distribution information, the angle and height of each movable mirror 121 of the light modulation element 120 are adjusted. Specifically, for example, the CPU calculates a total luminance value of one frame from the luminance distribution information, and calculates a luminance ratio for each pixel from the luminance distribution information and the total luminance value. As described above, since the amount of light reflected by one movable mirror 121 is substantially the same, the movable mirror that reflects light to each pixel according to the luminance ratio of each pixel and the position of the pixel on the display panel 102. 121 and its angle and height are determined. For example, in the case of a video in which a white pattern with a small area is projected on a black background, the angle and height of each movable mirror 121 are adjusted so that light is uniformly collected in a region corresponding to the white pattern on the display panel 102. . Further, the horizontal synchronization pulse and the vertical synchronization pulse of the video signal are acquired by the CPU. Based on this synchronization pulse information, the operation of the movable mirror 121 and the operation of the display panel 102 are synchronized. The illumination light modulated by the light modulation element 120 is further modulated into an optical image by the display panel 102 and reproduced on the screen 106 via the projection lens 101.

〔4〕効果
以上に述べたように、この投写型表示装置100では、照明光学系104の光変調素子120により映像信号に応じて変調された光が表示パネル102に入射する。この変調された光は、映像信号の輝度分布情報に基づいて表示パネル102上の光が必要な領域に集められる。すなわち、従来であれば映像の再現に寄与しないはずの光を映像の再現に寄与させることができる。これにより、この投写型表示装置100では、従来に比べて映像のコントラストを高めることができ、画質の向上を図ることができる。
また、この投写型表示装置100では、光源105からの限られた光を映像信号に応じて積極的に変調させて、装置全体の光利用効率を高めることができる。このため、映像のコントラストを高める必要がない場合には、光源105として低出力のランプ115を採用することができ、投写型表示装置100のランニングコストの低減を図ることができる。また、投写レンズ101のFナンバーが可動ミラー121により変化する照明光学系104の出射側のFナンバーの最小値以下であるため、投写型表示装置100全体の光利用効率がさらに向上する。
さらに、レンズ群111により各可動ミラー121にほぼ等しく光が入射するため、光変調素子120による映像信号に応じて変調された光の状態が安定する。
[4] Effect As described above, in the projection display apparatus 100, the light modulated according to the video signal by the light modulation element 120 of the illumination optical system 104 is incident on the display panel 102. The modulated light is collected in an area where light is necessary on the display panel 102 based on the luminance distribution information of the video signal. That is, light that should not contribute to the reproduction of the image in the past can be contributed to the reproduction of the image. Thereby, in the projection display apparatus 100, the contrast of the image can be increased as compared with the conventional case, and the image quality can be improved.
Further, in the projection display apparatus 100, the limited light from the light source 105 can be positively modulated according to the video signal, so that the light utilization efficiency of the entire apparatus can be improved. For this reason, when it is not necessary to increase the contrast of the image, the low-output lamp 115 can be employed as the light source 105, and the running cost of the projection display apparatus 100 can be reduced. Further, since the F number of the projection lens 101 is less than or equal to the minimum value of the F number on the exit side of the illumination optical system 104 that is changed by the movable mirror 121, the light utilization efficiency of the projection display apparatus 100 as a whole is further improved.
Furthermore, since the light is substantially equally incident on each movable mirror 121 by the lens group 111, the state of the light modulated according to the video signal by the light modulation element 120 is stabilized.

以上のように、この投写型表示装置100では、従来に比べてコントラストの高い高画質の映像を再現することができる。
なお、本実施形態では、照明光学系104のレンズ群111が2枚のフライアイレンズから構成されているが、全体として正のパワーを有していれば、ロットレンズやその他のレンズにより構成されていてもよい。
また、画質の向上の観点から考えて、可動ミラー121の数は表示パネル102の画素数と同じかあるいは表示パネル102の画素数よりも多く設けられることが望ましいが、これに限定されるものではない。
また、投写型表示装置100としては単板式のカラーフィルタ方式のものに限られず、例えば単板式の色順次方式(ロットレンズおよびカラーホイールを備えたもの)や3板式の投写型表示装置であってもよい。なお、単板式の色順次方式の場合は、光変調素子120の可動ミラー121の動作をR,G,Bの色変調のタイミングに同調させる。3板式の場合は、R,G,Bの各成分ごとに表示パネルおよび光変調素子が設けられる。
<第2実施形態>
前述の第1実施形態に係る投写型表示装置100は、ライトバルブとして透過型の表示パネル102を搭載しているが、反射型の表示パネルを搭載していてもよい。図4を用いて、本発明の第2実施形態としての投写型表示装置200について説明する。図4に本発明の第2実施形態としての投写型表示装置200の概略構成図の一例を示す。なお、第1実施形態と異なる構成を中心に説明することとし、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を用いる。
As described above, the projection display apparatus 100 can reproduce a high-quality image with high contrast as compared with the related art.
In this embodiment, the lens group 111 of the illumination optical system 104 is composed of two fly-eye lenses. However, if the lens group 111 has a positive power as a whole, it is composed of a lot lens or other lenses. It may be.
From the viewpoint of improving image quality, it is desirable that the number of movable mirrors 121 be the same as the number of pixels of the display panel 102 or more than the number of pixels of the display panel 102. However, the present invention is not limited to this. Absent.
Further, the projection display device 100 is not limited to a single plate type color filter type, for example, a single plate type color sequential method (with a lot lens and a color wheel) or a three plate type projection display device. Also good. In the case of the single-plate color sequential method, the operation of the movable mirror 121 of the light modulation element 120 is synchronized with the timing of R, G, B color modulation. In the case of the three-plate type, a display panel and a light modulation element are provided for each of R, G, and B components.
Second Embodiment
The projection display device 100 according to the first embodiment described above includes the transmissive display panel 102 as a light valve, but may include a reflective display panel. A projection display apparatus 200 as a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example of a schematic configuration diagram of a projection display apparatus 200 as the second embodiment of the present invention. Note that the description will focus on the configuration different from the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same configuration as the first embodiment.

図4に示すように、第2実施形態に係る投写型表示装置200は、主に、光源105と、光源105からの光を映像信号に応じて変調する照明光学系204と、照明光学系204からの光を映像信号に応じた光学像に変調する反射型の表示パネル202と、投写レンズ101と、スクリーン106とから構成されている。
表示パネル202としては、例えば反射型の液晶パネルや電気信号に応じて動作する複数のミラーを搭載する半導体デバイスなどが挙げられる。このように投写型表示装置200では反射型の表示パネル202を搭載するため、照明光学系204の構成が第1実施形態と異なる。
具体的には、照明光学系204は、光源105からの光の均一化を図るロットレンズ213と、ロットレンズ213からの光を時系列的に順次色変調するカラーホイール212と、色変調された光を光変調素子120に導くレンズ211と、レンズ211からの光を映像信号に応じて変調して表示パネル202に入射させる光変調素子120とから構成されている。
カラーホイール212は、R,G,Bの3色の色フィルタを円周方向に並べた円盤状の部材であり、カラーディスクとも呼ばれる部材である。カラーホイール212が回転することにより、ロットレンズ213からの光の色変調が順次行われる。
As shown in FIG. 4, the projection display apparatus 200 according to the second embodiment mainly includes a light source 105, an illumination optical system 204 that modulates light from the light source 105 according to an image signal, and an illumination optical system 204. Is composed of a reflective display panel 202 that modulates the light from the light into an optical image corresponding to the video signal, a projection lens 101, and a screen 106.
Examples of the display panel 202 include a reflective liquid crystal panel and a semiconductor device on which a plurality of mirrors that operate in response to an electric signal are mounted. As described above, since the reflective display panel 202 is mounted on the projection display apparatus 200, the configuration of the illumination optical system 204 is different from that of the first embodiment.
Specifically, the illumination optical system 204 is color-modulated with a lot lens 213 for uniformizing light from the light source 105, a color wheel 212 for sequentially color-modulating light from the lot lens 213 in time series. A lens 211 that guides light to the light modulation element 120 and a light modulation element 120 that modulates light from the lens 211 in accordance with a video signal and enters the display panel 202 are configured.
The color wheel 212 is a disk-shaped member in which three color filters of R, G, and B are arranged in the circumferential direction, and is also a member called a color disk. As the color wheel 212 rotates, the color modulation of light from the lot lens 213 is sequentially performed.

この投写型表示装置200では、光源105からの光がロットレンズ213により均一化される。この均一化された光は、カラーホイール212により順次色変調され、レンズ211を介して光変調素子120に入射する。このとき、色変調された均一な光により、光変調素子120の各可動ミラー121が照明される。光変調素子120に入射した光は、色変調のタイミングおよび映像信号に応じて可動ミラー121が駆動され、第1実施形態と同様に映像信号の輝度分布情報に応じて変調される。光変調素子120により変調された光は、表示パネル202で反射し、映像信号に応じた光学像が形成される。この光学像が投写レンズ101により拡大投写され、スクリーン106上に映像が再現される。
この投写型表示装置200では、照明光学系204が光変調素子120を有しているため、前述の第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、投写型表示装置200は、色順次方式に限られず、例えば表示パネル202が反射型液晶パネルの場合はカラーフィルタ方式であってもよい。
<第3実施形態>
また、第2実施形態に係る投写型表示装置200の照明光学系204の構成として、以下のような場合も考えられる。図5に本発明の第3実施形態に係る投写型表示装置300の概略構成図を示す。なお、第2実施形態と異なる構成を中心に説明することとし、第1および第2実施形態と同じ構成については同じ符号を用いる。
In the projection display device 200, the light from the light source 105 is made uniform by the lot lens 213. The uniformed light is sequentially color-modulated by the color wheel 212 and enters the light modulation element 120 through the lens 211. At this time, each movable mirror 121 of the light modulation element 120 is illuminated by the color-modulated uniform light. The movable mirror 121 is driven according to the timing of color modulation and the video signal, and the light incident on the light modulation element 120 is modulated according to the luminance distribution information of the video signal as in the first embodiment. The light modulated by the light modulation element 120 is reflected by the display panel 202, and an optical image corresponding to the video signal is formed. This optical image is enlarged and projected by the projection lens 101, and an image is reproduced on the screen 106.
In the projection display apparatus 200, since the illumination optical system 204 includes the light modulation element 120, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above.
The projection display device 200 is not limited to the color sequential method, and may be a color filter method when the display panel 202 is a reflective liquid crystal panel, for example.
<Third Embodiment>
In addition, as a configuration of the illumination optical system 204 of the projection display apparatus 200 according to the second embodiment, the following cases may be considered. FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of a projection display apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention. Note that the description will focus on the configuration different from the second embodiment, and the same reference numerals are used for the same configurations as in the first and second embodiments.

図5に示すように、この投写型表示装置300は、照明光学系304が第2レンズ群としての第2レンズ314をさらに有している。第2レンズ314は、光変調素子120と表示パネル202との間の光路上に配置されており、光変調素子120により変調された光を表示パネル202上に集光する。また、光変調素子120と表示パネル202とは第2レンズ314によって略共役関係にある。
この投写型表示装置300では、第2実施形態と同様の効果が得られることに加え、第2レンズ314を配置することにより、光変調素子120による光の変調が映像に反映されやすくなる。すなわち、映像のコントラストをより高めることができ、映像の画質をさらに向上させることができる。
<その他の実施形態>
本発明は上記の実施形態に限られず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更または修正が可能である。
As shown in FIG. 5, in the projection display apparatus 300, the illumination optical system 304 further includes a second lens 314 as a second lens group. The second lens 314 is disposed on the optical path between the light modulation element 120 and the display panel 202, and condenses the light modulated by the light modulation element 120 on the display panel 202. Further, the light modulation element 120 and the display panel 202 are in a substantially conjugate relationship by the second lens 314.
In the projection display apparatus 300, in addition to the same effects as those of the second embodiment, the second lens 314 is disposed, so that the light modulation by the light modulation element 120 is easily reflected in the image. That is, the contrast of the video can be further increased, and the image quality of the video can be further improved.
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes or modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

本発明の投写型表示装置は、映像のコントラストを高くできる効果を有しているため、高画質の投写型表示装置が必要とされる分野において有用である。   Since the projection display apparatus of the present invention has an effect of increasing the contrast of an image, it is useful in a field where a high-quality projection display apparatus is required.

本発明の第1実施形態に係る投写型表示装置100の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a projection display apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention. 光変調素子120の平面概略図。3 is a schematic plan view of the light modulation element 120. FIG. 光変調素子120を構成する可動ミラー121の動作説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the movable mirror 121 that constitutes the light modulation element 120. 本発明の第2実施形態に係る投写型表示装置200の概略構成図。The schematic block diagram of the projection display apparatus 200 which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る投写型表示装置200の概略構成図。The schematic block diagram of the projection display apparatus 200 which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100,200,300 投写型表示装置
101 投写レンズ(投写光学系)
102 表示パネル(ライトバルブ)
104 照明光学系
105 光源
106 スクリーン
111 レンズ群
120 光変調素子(変調光学系)
121 可動ミラー
122 基板
213 ロットレンズ
314 第2レンズ(第2レンズ群)

100, 200, 300 Projection display device 101 Projection lens (projection optical system)
102 Display panel (light valve)
104 Illumination optical system 105 Light source 106 Screen 111 Lens group 120 Light modulation element (modulation optical system)
121 movable mirror 122 substrate 213 lot lens 314 second lens (second lens group)

Claims (7)

光源と、
前記光源からの光を照明光に変調する照明光学系と、
前記照明光学系からの光を映像信号に応じた光学像に変調するライトバルブと、
前記ライトバルブからの光を拡大投写する投写光学系とを備え、
前記照明光学系は、マトリックス状に配置され前記映像信号に応じて前記ライトバルブに入射する光を変調する複数の可動ミラーを含む変調光学系を有している、
投写型表示装置。
A light source;
An illumination optical system that modulates light from the light source into illumination light;
A light valve that modulates light from the illumination optical system into an optical image according to a video signal;
A projection optical system for enlarging and projecting light from the light valve,
The illumination optical system has a modulation optical system including a plurality of movable mirrors arranged in a matrix and modulating light incident on the light valve according to the video signal.
Projection display device.
前記照明光学系は、前記光源からの光を前記変調光学系の各可動ミラーに対して略均一に集光する少なくとも1つのレンズを含むレンズ群をさらに有している、
請求項1に記載の投写型表示装置。
The illumination optical system further includes a lens group including at least one lens that collects light from the light source substantially uniformly with respect to each movable mirror of the modulation optical system.
The projection display device according to claim 1.
前記照明光学系のレンズ群は、ロットレンズを含んでいる、
請求項2に記載の投写型表示装置。
The lens group of the illumination optical system includes a lot lens,
The projection display device according to claim 2.
前記投写光学系のFナンバーは、前記可動ミラーにより変化する前記照明光学系の出射側のFナンバーの最小値以下である、
請求項1から3のいずれかに記載の投写型表示装置。
The F number of the projection optical system is equal to or less than the minimum value of the F number on the exit side of the illumination optical system, which is changed by the movable mirror.
The projection display device according to claim 1.
前記照明光学系は、前記変調光学系からの光を前記ライトバルブ上に集光する少なくとも1つのレンズを含む第2レンズ群をさらに有している、
請求項2または3に記載の投写型表示装置。
The illumination optical system further includes a second lens group including at least one lens that condenses the light from the modulation optical system on the light valve.
The projection display device according to claim 2.
前記ライトバルブと前記変調光学系とは、前記第2レンズ群によって略共役関係にある、
請求項5の投写型表示装置。
The light valve and the modulation optical system are in a substantially conjugate relationship with the second lens group.
The projection display device according to claim 5.
前記可動ミラーの角度と高さとは、任意の値に可変である、
請求項1から6のいずれかに記載の投写型表示装置。

The angle and height of the movable mirror are variable to an arbitrary value.
The projection display device according to claim 1.

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CN115373174A (en) * 2021-05-20 2022-11-22 怡利电子工业股份有限公司 Directional backlight type display device

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