JP2887187B2 - Projection display device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光散乱型ライトバルブ
を用いた投影型表示装置に関し、より詳細には明るさ及
びコントラストの調整が可能な投影型表示装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection display device using a light-scattering light valve, and more particularly to a projection display device capable of adjusting brightness and contrast.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光散乱型ライトバルブは、図４に示すよ
うに電界、磁界、熱などにより、光源４０からの入射光
４１を透過する状態（ａ）と、散乱する状態（ｂ）との
間で状態変化を生じさせることにより、画像情報をこの
ライトバルブ４２の後に配置する投影レンズ４３に伝達
するものである。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, a light-scattering type light valve has a state in which an incident light 41 from a light source 40 is transmitted (a) and a state in which it is scattered (b) by an electric field, a magnetic field, heat or the like. The image information is transmitted to the projection lens 43 disposed after the light valve 42 by causing a state change between the two.
【０００３】この種の光散乱型ライトバルブの一例とし
ては、ポリマー分散型液晶表示装置があり、これはポリ
マーの担体中に液晶材料が分散した層を、薄膜トランジ
スタアレイにより、多数の画素を一画素毎に電界で制御
するものである。このライトバルブを用いた投影光学系
は、ＳＩＤ′９０で報告されており（１９９０ Ｓｏｃ
ｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐ
ｌａｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｉｍｐｏｓｉ
ｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａ
ｐｅｒｓ， ｐｐ．２２７−２３０）、これは図５に示
す光学系であった。この図で５０は光源であり、レンズ
５１がライトバルブ５２からの出射光５３を集光するた
めに配置されている。この集光点に絞り５４が設けられ
ている。この絞り５４はライトバルブ５２が散乱状態に
なったときに、散乱光が投影レンズ５５に入射するのを
制限し、これにより、スクリーン５６上で黒の投影表示
を行うことができる。従って、絞り５４の径を小さくす
れば、黒が暗くなり、投影画像のコントラスト比が上が
る。しかしながら、絞り５４の径を小さくすれば、ライ
トバルブ５２が透過状態になったとき、透過光が絞りに
より制限される度合いが増すので、投影画像の白が暗く
なり、全体に暗い画像となる。この為、絞り径の大きさ
を最適化して、第６図に示す集光角６１を約６度に固定
していた。One example of this type of light-scattering type light valve is a polymer-dispersed liquid crystal display device, in which a layer in which a liquid crystal material is dispersed in a polymer carrier is formed by a thin film transistor array and a large number of pixels are formed in one pixel. It is controlled by an electric field every time. A projection optical system using this light valve is reported in SID '90 (1990 Soc).
iety for Information Disp
layer International Simposi
um Digest of Technical Pa
pers, pp. 227-230), which was the optical system shown in FIG. In this figure, reference numeral 50 denotes a light source, and a lens 51 is arranged to collect light 53 emitted from the light valve 52. An aperture 54 is provided at this condensing point. The aperture 54 restricts the scattered light from entering the projection lens 55 when the light valve 52 is in the scattering state, whereby black projection display can be performed on the screen 56. Therefore, if the diameter of the diaphragm 54 is reduced, black is darkened, and the contrast ratio of the projected image is increased. However, if the diameter of the diaphragm 54 is reduced, when the light valve 52 is in the transmitting state, the degree of transmission light being restricted by the diaphragm increases, so that the white of the projected image becomes dark and the whole image becomes dark. For this reason, the size of the aperture diameter is optimized, and the converging angle 61 shown in FIG. 6 is fixed at about 6 degrees.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術には、
次の２点の問題がある。SUMMARY OF THE INVENTION The above prior arts include:
There are the following two problems.
【０００５】第一に図５で投影レンズ５５とは別に設け
ているレンズ５１は、ライトバルブ５２の像側に配置さ
れているから、このレンズの持つ収差は投影画像に影響
を及ぼす。従ってレンズの設計において、別配置の投影
レンズ５５との組み合わせを考慮して収差の低減を図る
必要があり、現在市販されている偏光を利用したツイス
ティッドネマティック方式の液晶表示装置をライトバル
ブとして用いた投影型表示装置に使っている投影レンズ
を流用することが困難となり、コストアップの問題が生
じる。さらにレンズ５１及び絞り５４を追加配置する必
要があり、光学系のサイズが大きくなることから、装置
の小型化に支障をきたす問題が生じる。First, the lens 51 provided separately from the projection lens 55 in FIG. 5 is disposed on the image side of the light valve 52, so that the aberration of the lens affects the projected image. Therefore, in the lens design, it is necessary to reduce aberrations in consideration of the combination with the separately arranged projection lens 55, and a twisted nematic liquid crystal display device using polarized light which is currently commercially available is used as a light valve. It becomes difficult to divert the projection lens used in the conventional projection display device, which causes a problem of cost increase. Further, it is necessary to additionally dispose the lens 51 and the stop 54, and the size of the optical system becomes large, which causes a problem that hinders miniaturization of the apparatus.
【０００６】第２に投影型表示装置を使用する環境を考
慮すると、周囲が明るい場所では投影画像が明るい必要
があり、逆に周囲が暗い場合には、投影画像の黒表示が
暗く、コントラスト比が高い必要がある。従って、従来
技術のように絞り径を固定して最適化した場合、最適化
を行った周囲光下以外の周囲光条件の下では、必ずしも
画像の最適化が充分でない問題がある。Second, considering the environment in which the projection display device is used, the projected image needs to be bright in a bright place, and when the surrounding is dark, the black display of the projected image is dark and the contrast ratio is low. Need to be high. Therefore, when optimization is performed by fixing the aperture diameter as in the prior art, there is a problem that image optimization is not always sufficient under ambient light conditions other than the optimized ambient light.
【０００７】そこで本発明の目的は、使用環境に応じて
明るさ及びコントラストを調整することが可能で、しか
も装置の大きさも小型な投影型表示装置を低廉なコスト
で提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a projection-type display device whose brightness and contrast can be adjusted in accordance with the use environment and whose device size is small, at low cost.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、光源と、この光源からの光を画像情報によって変
調するための、光散乱状態と透過状態の間で状態変化す
る光散乱型のライトバルブと、このライトバルブの像を
スクリーンに拡大投影する投影レンズとから成る投影型
表示装置であって、光源とライトバルブの間にフィール
ドレンズを有し、かつ投影レンズの内部に口径可変型の
虹彩絞りを有し、この虹彩絞りの口径を変えることによ
り、投影画像のコントラスト比及び明るさを調整するこ
とが可能であって、投影レンズ内部の虹彩絞りに光源の
像を結ぶように投影レンズが配置されていることを特徴
とする投影型表示装置によって達成される。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided, in accordance with the present invention, a light source and a light scattering state that changes between a light scattering state and a transmitting state for modulating light from the light source with image information. Display device comprising: a light valve of a mold type; and a projection lens for enlarging and projecting an image of the light valve onto a screen, comprising a field lens between a light source and the light valve, and having an aperture inside the projection lens. By having a variable iris diaphragm, the contrast ratio and brightness of the projected image can be adjusted by changing the aperture of the iris diaphragm.
This is achieved by a projection display device , wherein a projection lens is arranged so as to form an image.
【０００９】さらに、上記の投影型表示装置は、前記虹
彩絞りの口径を変化させる虹彩絞り駆動手段と、周囲光
の明るさを検知する光センサと、該光センサの出力信号
により前記虹彩絞り駆動手段を制御し、周囲光の明るい
場合には、虹彩絞りの口径を大きくすることにより、投
影画像の明るさを明るくし、周囲光の暗い場合には、虹
彩絞りの口径を小さくすることにより、投影画像の黒表
示を暗くすることを自動的に行う制御手段とを具備して
もよい。Furthermore, the above-mentioned projection display device, and the iris diaphragm driving means for changing the diameter of the iris diaphragm, an optical sensor for detecting the brightness of the ambient light, stop the iris by the output signal of the optical sensor By controlling the driving means, when the ambient light is bright, by increasing the aperture of the iris diaphragm, the brightness of the projected image is increased, and when the ambient light is dark, the aperture of the iris diaphragm is decreased. Control means for automatically darkening the black display of the projected image.
【００１０】また、前記ライトバルブは、ポリマーの担
体中に液晶材料が分散した層を電界で制御する、ポリマ
ー分散型液晶表示装置であってもよい。The light valve may be a polymer-dispersed liquid crystal display device in which a layer in which a liquid crystal material is dispersed in a polymer carrier is controlled by an electric field.
【００１１】[0011]
【作用】上記構成にてなる投影型表示装置によれば、光
源から出射された光束は、フィールドレンズにより集光
された後、ライトバルブに入射する。ライトバルブから
出射した光は投影レンズの虹彩絞りの位置に光源の像を
結ぶ。投影レンズを出た光はスクリーン上に結像され
る。虹彩絞りの口径を変えることにより、投影画像のコ
ントラスト比及び明るさを調整することが可能となる。According to the projection display device having the above structure, the light beam emitted from the light source is condensed by the field lens and then enters the light valve. The light emitted from the light valve forms an image of the light source at the position of the iris stop of the projection lens. The light leaving the projection lens is imaged on the screen. By changing the aperture of the iris diaphragm, the contrast ratio and brightness of the projected image can be adjusted.
【００１２】また、虹彩絞り駆動手段と、光センサと、
制御手段とをさらに備える場合は、光センサの出力信号
により前記虹彩絞り駆動手段を制御し、周囲光の明るい
場合には、虹彩絞りの口径を大きくすることにより、投
影画像の明るさを明るくし、周囲光の暗い場合には、虹
彩絞りの口径を小さくすることにより、投影画像の黒表
示を暗くすることを自動的に行う。[0012] In addition, the iris diaphragm driving means, and the light sensor,
Control means, the iris diaphragm driving means is controlled by the output signal of the optical sensor, and when the ambient light is bright, the aperture of the iris diaphragm is increased to increase the brightness of the projected image. If the ambient light is dark, the black display of the projected image is automatically reduced by reducing the aperture of the iris diaphragm.
【００１３】本発明により、投影レンズとして、従来広
く用いられているレンズを流用することができ、コスト
を抑制することができる。また、装置のサイズを大きく
する要因を除くことができる。According to the present invention, a conventionally widely used lens can be used as the projection lens, and the cost can be reduced. Further, it is possible to eliminate a factor that increases the size of the device.
【００１４】さらに周囲光の条件に応じた投影画像の画
質の最適化が自動的に行なうことができ、使用環境に適
合した投影画像を得ることができる。Further, the image quality of the projected image can be automatically optimized according to the conditions of the ambient light, and a projected image suitable for the use environment can be obtained.
【００１５】[0015]
【実施例】本発明による投影型表示装置の光学系の模式
図を図１に示す。光源はランプ１と、該ランプ１の近傍
に設けられた放物面鏡２とから成り、この光源から出射
された光束は、この光束の進行路上に配置された平凸レ
ンズ３により集光された後、平凸レンズ３の近傍に配置
されたライトバルブ４に入射する。1 is a schematic view of an optical system of a projection display according to the present invention. The light source comprises a lamp 1 and a parabolic mirror 2 provided in the vicinity of the lamp 1, and a light beam emitted from the light source is collected by a plano-convex lens 3 arranged on a traveling path of the light beam. Thereafter, the light enters a light valve 4 arranged near the plano-convex lens 3.
【００１６】ライトバルブ４としては、ポリマー分散型
液晶表示装置を用いた。As the light valve 4, a polymer dispersion type liquid crystal display device was used.
【００１７】ライトバルブ４から出射した光は、光束の
進行路上に配置された投影レンズ５に入射する。投影レ
ンズ５には、開口絞り６が設けられており、投影レンズ
５は該投影レンズ５の開口絞り６の位置、すなわち入射
瞳に光源の像を結ぶように配置されている。ここでこの
開口絞り６は、虹彩絞りとし、開口径を連続的に変化で
きるようにした。投影レンズ５を出た光をスクリーン７
に結像させ、投影画像表示を行った。The light emitted from the light valve 4 enters a projection lens 5 arranged on the traveling path of the light beam. The projection lens 5 is provided with an aperture stop 6, and the projection lens 5 is arranged so as to form an image of the light source on the position of the aperture stop 6 of the projection lens 5, that is, on the entrance pupil. Here, the aperture stop 6 is an iris stop so that the aperture diameter can be continuously changed. The light exiting the projection lens 5 is passed through a screen 7
And projected image display was performed.
【００１８】ポリマー分散型液晶表示装置において、電
圧印加状態、即ち光透過状態にある画素からの射出光
は、図２（ａ）に示すように、そのほとんどが入射光の
光軸上を直進し、開口絞り６を通過し、スクリーン７に
到達する。従って、開口絞り６の開口径を大きくするこ
とにより、白表示の明るさを増大することができる。一
方、ポリマー分散型液晶表示装置のある画素が、電圧無
印加状態で、即ち光散乱状態にあるとき、ライトバルブ
からの出射光の内、入射光の光軸上を直進する成分は減
少する。従って図２（ｂ）に示すように、光散乱状態に
ある画素からの出射光の大部分は、投影レンズ５内の開
口絞り６を通過しない。よってスクリーン７に到達する
光量は減少し、黒表示となる。このことから開口絞り６
の開口径を小さくすることによって、黒表示の明るさを
低減することができる。In the polymer dispersion type liquid crystal display device, most of the light emitted from the pixel in the voltage applied state, that is, the light transmitting state, travels straight on the optical axis of the incident light as shown in FIG. Passes through the aperture stop 6 and reaches the screen 7. Therefore, by increasing the aperture diameter of the aperture stop 6, the brightness of white display can be increased. On the other hand, when a certain pixel of the polymer-dispersed liquid crystal display device is in a state where no voltage is applied, that is, in a light scattering state, of the light emitted from the light valve, the component that goes straight on the optical axis of the incident light decreases. Accordingly, as shown in FIG. 2B, most of the light emitted from the pixels in the light scattering state does not pass through the aperture stop 6 in the projection lens 5. Therefore, the amount of light reaching the screen 7 is reduced, and black display is performed. From this, the aperture stop 6
The brightness of the black display can be reduced by reducing the opening diameter of.
【００１９】尚、開口絞りを通過する光量は、ライトバ
ルブが透過状態の場合、開口径の二乗にほぼ比例する
が、ライトバルブが散乱状態の場合、一般にその開口径
に対する依存度は二乗より大きく、従って、開口径を小
さくするほど投影画像の白表示と黒表示の明るさの比で
あるコントラスト比は大きくなる。The amount of light passing through the aperture stop is almost proportional to the square of the aperture diameter when the light valve is in the transmission state. However, when the light valve is in the scattering state, the dependence on the aperture diameter is generally larger than the square. Therefore, as the aperture diameter decreases, the contrast ratio, which is the ratio of the brightness of the white display to the black display of the projected image, increases.
【００２０】このように、開口絞り６の開口径の大小に
より、投影画像全体の明るさは低減するが、黒表示を暗
くすることで黒を際立たせたコントラスト比の高い表示
とするか、黒表示は明るくなるが、白表示を明るくする
ことで全体に明るい画像とするかを調整することができ
た。As described above, the brightness of the entire projected image is reduced depending on the size of the aperture of the aperture stop 6. However, by making the black display dark, a display with a high contrast ratio that emphasizes black or a black display is made. Although the display became bright, it was possible to adjust whether the whole image was bright by brightening the white display.
【００２１】この様な画質の選択は、投影型表示装置の
使用環境の明るさ、即ち周囲光の明るさによって最適化
すれば良い。具体的には周囲光が明るい場合、スクリー
ン上の投影画像には明るさが求められるため、開口径を
大きくし、白表示を重視した投影表示とする。逆に周囲
光が暗い場合には、開口径を小さくし、黒表示を重視し
た投影表示とする。The selection of such image quality may be optimized by the brightness of the environment in which the projection display device is used, that is, the brightness of ambient light. Specifically, when the ambient light is bright, the projected image on the screen needs to be bright. Therefore, the aperture diameter is increased and the projection display is made with emphasis on white display. Conversely, when the ambient light is dark, the aperture is made smaller and the projection display is made with emphasis on black display.
【００２２】さらに図３に示すように、図１に示した投
影型表示装置に虹彩絞りを駆動する虹彩絞り駆動系と、
この駆動系を制御する制御系とを付加し、さらに明るさ
を検出するセンサ３２をスクリン７の近傍に配置し、こ
の検出信号を制御系に入力することにより、制御系によ
って周囲光の明るい場合には、虹彩絞りの口径を大きく
することにより、投影画像の明るさを明るくし、周囲光
の暗い場合には、虹彩絞りの口径を小さくするように虹
彩絞り駆動系を制御した。この方式により、使用環境に
応じて、投影画像の画質を自動調整することができた。Further, as shown in FIG. 3, an iris diaphragm driving system for driving the iris diaphragm in the projection type display device shown in FIG.
A control system for controlling this drive system is added, and a sensor 32 for detecting brightness is arranged near the screen 7 and this detection signal is input to the control system. In, the iris diaphragm drive system is controlled to increase the brightness of the projected image by increasing the aperture of the iris diaphragm, and to reduce the aperture of the iris diaphragm when the ambient light is dark. With this method, the quality of the projected image can be automatically adjusted according to the usage environment.
【００２３】[0023]
【発明の効果】本発明により、使用環境に応じて明るさ
及びコントラストを自動制御する投影型表示装置のコス
トを抑制し、かつ装置の大きさもコンパクトに保ちなが
ら実現することができ、その効果は大きい。According to the present invention, it is possible to reduce the cost of a projection type display device which automatically controls brightness and contrast according to the use environment, and realize the device while keeping the size of the device compact. large.
【図１】本発明による投影型表示装置の実施例の光学系
を説明するための概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an optical system of an embodiment of a projection display according to the present invention.
【図２】本発明による投影型表示装置の一実施例におい
て光透過状態にある画素及び光散乱状態にある画素から
の出射光の光路をそれぞれ説明するための概略図であ
る。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an optical path of light emitted from a pixel in a light transmitting state and a pixel in a light scattering state in one embodiment of the projection display device according to the present invention.
【図３】本発明による投影型表示装置の他の実施例を説
明するための概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the projection display device according to the present invention.
【図４】光散乱型ライトバルブを用いた投影型表示装置
の概念を説明するための概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the concept of a projection display device using a light scattering type light valve.
【図５】光散乱型ライトバルブを用いた従来の投影型表
示装置の光学系を説明するための概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an optical system of a conventional projection display device using a light scattering type light valve.
【図６】図５に示す投影型表示装置の集光角を示すため
の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a converging angle of the projection display device shown in FIG.
１ ランプ ２ 放物面鏡 ３ 平凸レンズ ４ ライトバルブ ５ 投影レンズ ６ 開口絞り ７ スクリーン ３１ センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lamp 2 Parabolic mirror 3 Plano-convex lens 4 Light valve 5 Projection lens 6 Aperture stop 7 Screen 31 Sensor
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/13 G02B 27/18 G02F 1/1333 G03B 21/00 G02F 1/1335 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/13 G02B 27/18 G02F 1/1333 G03B 21/00 G02F 1/1335
Claims (3)
よって変調するための、光散乱状態と透過状態の間で状
態変化する光散乱型のライトバルブと、このライトバル
ブの像をスクリーンに拡大投影する投影レンズとから成
る投影型表示装置であって、光源とライトバルブの間に
フィールドレンズを有し、かつ投影レンズの内部に口径
可変型の虹彩絞りを有し、この虹彩絞りの口径を変える
ことにより、投影画像のコントラスト比及び明るさを調
整することが可能であって、前記投影レンズ内部の虹彩
絞りに光源の像を結ぶように前記投影レンズが配置され
ていることを特徴とする投影型表示装置。1. A light source, a light-scattering type light valve for modulating light from the light source with image information and changing between a light-scattering state and a transmitting state, and an image of the light valve on a screen. A projection display device comprising a projection lens for enlarging and projecting, comprising a field lens between a light source and a light valve, and having a variable-diameter iris diaphragm inside the projection lens, the aperture of the iris diaphragm. , The contrast ratio and brightness of the projected image can be adjusted, and the iris inside the projection lens can be adjusted.
The projection lens is arranged so as to form an image of the light source on the aperture.
Projection display apparatus characterized by being.
り駆動手段と、周囲光の明るさを検知する光センサと、
該光センサの出力信号により前記虹彩絞り駆動手段を制
御し、周囲光の明るい場合には、虹彩絞りの口径を大き
くすることにより、投影画像の明るさを明るくし、周囲
光の暗い場合には、虹彩絞りの口径を小さくすることに
より、投影画像の黒表示を暗くすることを自動的に行う
制御手段とを具備してなる請求項１に記載の投影型表示
装置。2. A iris diaphragm driving means for changing the diameter of the iris diaphragm, an optical sensor for detecting the brightness of the ambient light,
The iris diaphragm driving unit is controlled by the output signal of the optical sensor, and when the ambient light is bright, the aperture of the iris diaphragm is enlarged to increase the brightness of the projected image, and when the ambient light is dark, 2. The projection display apparatus according to claim 1, further comprising control means for automatically darkening a black display of the projected image by reducing the aperture of the iris diaphragm.
に液晶材料が分散した層を電界で制御する、ポリマー分
散型液晶表示装置であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の投影型表示装置。3. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light valve is a polymer dispersion type liquid crystal display device that controls a layer in which a liquid crystal material is dispersed in a polymer carrier by an electric field. Display device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4210179A JP2887187B2 (en) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Projection display device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP4210179A JP2887187B2 (en) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Projection display device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0659233A JPH0659233A (en) | 1994-03-04 |
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| JP4210179A Expired - Fee Related JP2887187B2 (en) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Projection display device |
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1992
- 1992-08-06 JP JP4210179A patent/JP2887187B2/en not_active Expired - Fee Related
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