【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型カラー表示装置、より詳細には、液晶ライトバルブを用いた投射型カラー表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ライトバルブを用いた投射型カラー画像表示方式には、大きく分けて、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の三原色に対応した３枚の液晶パネルを用いる３板式と、１枚の液晶パネルを用いる単板式とがある。
【０００３】
上記単板式（方式）は、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色に対応した専用画素を備えた液晶パネルを使用する「専用画素方式」と、各画素を時分割で三原色に共用してフルカラー表示を行う「共用画素方式」の２種類に分けられる。「共用画素方式」は、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色に対応した専用画素を備えた液晶パネルを使用する「専用画素方式」に比較して、１／３の画素数で同じ解像度を得ることができるという長所がある。従って、この「共用画素方式」は、画素数の少ない低価格の液晶パネルを使用することができることから、製品コストを低減することができる。
【０００４】
この「共用画素方式」として代表的なものには、ライトバルブである液晶パネル全面に時分割で順次にＲ，Ｇ，Ｂの光を投影するカラーフィールドシーケンシャル方式と、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色の光を色毎に液晶パネルの異なる領域に同時に照射し、各照射領域を時間の経過に伴って移動（スクロール）させるカラースクロール方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図４は、カラースクロール方式における照明領域の１／３フレーム分のスクロールの様子を示す模式図である。図４に示すように、カラースクロール方式は１／３フレーム分のスクロールを行い、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色光の照明領域が移動しながら常に液晶パネルを照射しているために、カラーフィールドシーケンシャル方式に比べて高い光利用効率を得ることができ、より明るく鮮明な画像表示を実現することができる利点がある。
【０００６】
カラースクロール方式を実現する光学システムとして、ランプから出た光束をフライアイレンズ系によってライトバルブ上の照明領域と相似した形状に一旦集光させる集光系と、これをリレーレンズ系によって一定の倍率でライトバルブ上に結像させるリレー系によって構成されたものがあり、光束の集光位置のすぐ後方に四角柱プリズムが配置されている。このプリズムをスクロール方向に回転させることによりプリズムガラスの屈折による光軸シフトによってライトバルブ上での照明領域スクロールを実現させており、この方式は、「プリズム回転式カラースクロール光学系」として一般的に知られている。（例えば、非特許文献１参照）
【０００７】
このときのライトバルブ上の照明領域の位置座標ｆは、プリズムの回転角度θによって、下記の式（１）により求められ、この式（１）に従って移動する。
ｆ（θ）＝ｍ・ｐ・ｃｏｓ（θ）［ｔａｎ（θ）−ｓｉｎ（θ）／｛ｎ２−ｓｉｎ２（θ）｝１／２］ …式（１）
【０００８】
図５は、プリズム回転方式カラースクロール光学系における照明領域の移動を説明するための模式図である。上記式（１）について、図５を参照して説明する。
上記式（１）において、ｍはリレーレンズ系の倍率であり、フライアイレンズ系によって集光された光束がｍ倍でライトバルブ上に結像することを示す。ｐはプリズムの厚さであり、プリズムが例えば四角柱である場合には、その正方形断面の１辺の長さに相当する。プリズムは時間ｔの変移に応じて角度θ＝ωｔで回転しており、これによって光軸のシフトが発生し、そのシフト量は、非特許文献１に記載されているように、
ｐ・ｃｏｓθ（ｔａｎθ−ｔａｎθ’） …式（２）
となる。ここで、θ’は屈折率ｎのプリズム材料内部の屈折によって曲がる角度で、θとスネルの法則
ｎ・ｓｉｎθ＝ｓｉｎθ’ …式（３）
に従う関係にある。従って、ｍ倍の倍率で結像するライトバルブ面では、このｍ倍の量
ｍ・ｐ・ｃｏｓθ（ｔａｎθ−ｔａｎθ’） …式（４）
だけ照明領域がシフトしている。これをスネルの法則を用いてθのみの関数として書き直したものが前記式（１）である。
【０００９】
ここで、プリズムの回転角度θが一定の角速度ω０で回転する「プリズム回転方式カラースクロール光学系」では、ライトバルブ上の座標ｆと時間ｔは線形の関係にない。従って、プリズムの回転角度θ（すなわちライトバルブ上の位置ｆ）によって照明領域の移動速度が異なるという現象が生じてしまう。この現象については特許文献２でも触れられているが、実用上特に補正が必要なレベルではないとされている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平４−３１６２９６号公報
【特許文献２】
特開平８−２２００６号公報
【非特許文献１】
“Ｓｉｎｇｌｅ Ｐａｎｅｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ＬＣＤ Ｏｐｔｉｃｓ” Ｊ．Ａ．Ｓｈｉｍｉｚｕ，ＩＤＷ ９９，ＰＰ−９８９−９９２
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には照明領域の移動速度の不均一は、人間の目が時間平均として見たときライトバルブ面内の位置毎に明るさが異なる明るさムラの現象として認識されるため、画像の質の劣化を招いてしまう。
【００１２】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、カラースクロール方式の投射型カラー表示装置において、光分離手段とライトバルブの間に設けられた１又は複数のミラーを移動させることにより、ライトバルブ上において各光に応じた照射領域の移動速度を均一化し、画像の明るさムラを改善できるようにすること、を目的としてなされたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための技術手段は、光源と、該光源から出射された光を複数の波長帯域の光に分離する光分離手段と、該光分離手段で分離されたそれぞれの光を変調し画像を形成するライトバルブと、該ライトバルブで形成された画像を投射する投射手段と、前記光分離手段と前記ライトバルブとの間に設けられかつ前記光分離手段で分離された波長帯域の異なるそれぞれの光を前記ライトバルブ上の異なる領域に走査する走査手段とを有する投射型カラー表示装置において、前記走査手段は、前記それぞれの光の光路を変更する複数のミラーと、該複数のミラーのうちいずれか１又は複数を移動させることにより前記それぞれの光に応じた照射領域を前記ライトバルブ上で移動させるミラー移動手段とを具備することを特徴としたものである。
【００１４】
上記技術手段によると、光分離手段とライトバルブの間に設けられた１又は複数のミラーを移動させることにより、ライトバルブ上において各光に応じた照射領域の移動速度を均一化することができるため、画像の明るさムラを改善することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るカラースクロール方式の投射型カラー液晶表示装置の構成例を示した図で、図中、１０は投射型カラー液晶表示装置で、該投射型カラー液晶表示装置１０は、光源１，レンズ群２，ダイクロイックミラー３，駆動ミラー４，固定ミラー５，駆動ミラー６，レンズ群７，ライトバルブ８，投影レンズ９を有している。本実施形態における投射型カラー液晶表示装置１０は、前述した単板方式の中の共用画素方式とし、さらに、共用画素方式の中のカラースクロール方式を採用したものとする。
【００１６】
光源１は、可視域でスペクトルをもつ白色光源である。この白色光源は、キセノンランプや高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの連続スペクトルの光源であっても、ＬＥＤ光源のような離散スペクトルの光源であっても良い。
【００１７】
光源１を出た光は、レンズ群２により適当なサイズ形状の平行光としてダイクロイックミラー３に入射され、ダイクロイックミラー３によって光軸の異なる複数の波長帯域の光に分離される。本例ではダイクロイックミラー３によってＲ，Ｇ，Ｂの３原色に分離されるものとする。これら分離された光を、駆動ミラー４，６及び固定ミラー５などの複数のミラーにて反射、移動させることにより、ライトバルブ８上の異なる領域、すなわちＲ，Ｇ，Ｂの各光に応じた照射領域を均一な面積（均一な速度）にて移動させながら照射する。本例において、駆動ミラー４，６は図中矢印の方向に平行移動させるものとする。また、駆動ミラー４，６及び固定ミラー５の構成は本例に限らず、ライトバルブ８上の照射領域を均一な移動速度でスクロールさせて移動できるように制御できるものであれば、どのような構成をとってもよい。
【００１８】
ここで、駆動ミラー４，６を移動させる具体的な技術手段として、例えば圧電素子、ピエゾ素子等を用いることが考えられる。この時、照射光はレンズ群２により駆動ミラー４，６を駆動する圧電素子などの稼動域に適したサイズに調整される。またレンズ群７は、照射光のサイズをライトバルブ８に適した大きさに変更するために用いるものである。
【００１９】
本発明によると、カラースクロール方式の投射型カラー表示装置において、ダイクロイックミラーとライトバルブの間に設けられた１又は複数のミラーを移動させることにより、ライトバルブ上において各光に応じた照射領域の移動速度を均一化することができるため、画像の明るさムラを改善することができる。
【００２０】
図２は、駆動ミラー４，６と固定ミラー５を使用した照射光の駆動例を説明するための図である。また、図３は、図２に示した駆動例に応じた駆動ミラー４，６のタイミングチャートの一例を示す図である。図２及び図３において、ダイクロイックミラーにて分離された照射光は駆動ミラー４にて反射され、直接ライトバルブに照射されるか、もしくは、固定ミラー５及び駆動ミラー６にて反射された後ライトバルブに照射される。この時、駆動ミラー４，６は図１に示した矢印方向へ移動するものとし、図３に示すタイミングチャートにおいて（１）→（２）→（３）→（４）→（１）の順番で駆動ミラー４，６が移動することにより、図２に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂに応じた各照射光はライトバルブ上の異なる領域を均一な面積、速度で順次移動することができる。また、駆動ミラー４，６を上記（４）から（１）の位置に移動する際は、ライトバルブを閉じた状態にて行うこととする。ここで、本例においては駆動ミラー４，６の複数ミラーを駆動させる構成としているが、駆動させるミラーは、１つでも複数でもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によると、カラースクロール方式の投射型カラー表示装置において、光分離手段とライトバルブの間に設けられた１又は複数のミラーを移動させることにより、ライトバルブ上において各光に応じた照射領域の移動速度を均一化することができるため、画像の明るさムラを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラースクロール方式の投射型カラー液晶表示装置の構成例を示した図である。
【図２】駆動ミラーと固定ミラーを使用した照射光の駆動例を説明するための図である。
【図３】図２に示した駆動例に応じた駆動ミラーのタイミングチャートの一例を示す図である。
【図４】カラースクロール方式における照明領域の１／３フレーム分のスクロールの様子を示す模式図である。
【図５】プリズム回転方式カラースクロール光学系における照明領域の移動を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１…光源、２、７…レンズ群、３…ダイクロイックミラー、４，６…駆動ミラー５…固定ミラー、８…ライトバルブ、９…投射レンズ、１０…投射型カラー液晶表示装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection type color display device, and more particularly, to a projection type color display device using a liquid crystal light valve.
[0002]
[Prior art]
A projection type color image display system using a liquid crystal light valve can be roughly divided into a three-panel type using three liquid crystal panels corresponding to three primary colors of R (red), G (green), and B (blue), and 1 There is a single panel type using two liquid crystal panels.
[0003]
The single-panel type (method) uses a liquid crystal panel having dedicated pixels corresponding to the three primary colors R, G, and B, and performs full-color display by sharing each pixel with the three primary colors in a time-division manner. It can be divided into two types: "shared pixel system". The "shared pixel system" can obtain the same resolution with 1/3 the number of pixels as compared to the "dedicated pixel system" which uses a liquid crystal panel having dedicated pixels corresponding to the three primary colors of R, G, and B. There is an advantage that you can do it. Therefore, in the “shared pixel system”, a low-cost liquid crystal panel having a small number of pixels can be used, so that the product cost can be reduced.
[0004]
Representative examples of the "shared pixel system" include a color field sequential system in which R, G, and B lights are sequentially projected in a time-division manner on the entire liquid crystal panel as a light valve, and three primary colors of R, G, and B. There is a color scroll system in which different regions of a liquid crystal panel are simultaneously irradiated with the light of each color, and each irradiated region is moved (scrolled) with the passage of time (for example, see Patent Document 1).
[0005]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of scrolling of 1/3 frame of the illumination area in the color scroll method. As shown in FIG. 4, in the color scroll system, the liquid crystal panel is constantly illuminated while the illumination region of the three primary colors of R, G, and B is moved by performing scrolling of 1/3 frame. There is an advantage that higher light use efficiency can be obtained as compared with the system, and a brighter and clearer image display can be realized.
[0006]
As an optical system that realizes the color scroll method, a light-gathering system that once focuses the light beam emitted from the lamp into a shape similar to the illumination area on the light valve by a fly-eye lens system, and a certain magnification by a relay lens system And a relay system that forms an image on a light valve, and a square prism is disposed immediately behind the light beam condensing position. By rotating this prism in the scroll direction, the illumination area scrolling on the light valve is realized by the optical axis shift due to the refraction of the prism glass. This method is generally referred to as a "prism rotating color scroll optical system". Are known. (For example, see Non-Patent Document 1)
[0007]
At this time, the position coordinate f of the illumination area on the light valve is obtained by the following equation (1) based on the rotation angle θ of the prism, and moves according to the equation (1).
f (θ) = mp · cos (θ) [tan (θ) −sin (θ) / {n2−sin2 (θ)｝ 1/2] (1)
[0008]
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the movement of the illumination area in the prism rotation type color scroll optical system. The above equation (1) will be described with reference to FIG.
In the above formula (1), m is the magnification of the relay lens system, and indicates that the light beam condensed by the fly-eye lens system forms an image on the light valve at m times. p is the thickness of the prism, and when the prism is, for example, a quadrangular prism, it corresponds to the length of one side of the square cross section. The prism is rotated at an angle θ = ωt according to the transition of the time t, which causes a shift of the optical axis, and the shift amount is, as described in Non-Patent Document 1,
p · cos θ (tan θ−tan θ ′) Equation (2)
It becomes. Here, θ ′ is an angle that bends due to refraction inside the prism material having the refractive index n, and θ and Snell's law n · sin θ = sin θ ′ Equation (3)
In a relationship that follows. Therefore, on the light valve surface that forms an image at an m-fold magnification, the m-fold amount m · p · cos θ (tan θ−tan θ ′) Equation (4)
Only the illumination area has shifted. Equation (1) is obtained by rewriting this as a function of only θ using Snell's law.
[0009]
Here, in the “prism rotation type color scroll optical system” in which the rotation angle θ of the prism rotates at a constant angular velocity ω0, the coordinate f on the light valve and the time t do not have a linear relationship. Therefore, a phenomenon occurs in which the moving speed of the illumination area varies depending on the rotation angle θ of the prism (that is, the position f on the light valve). Although this phenomenon is mentioned in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-264, it is said that it is not at a level that particularly requires correction in practical use.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-4-316296 [Patent Document 2]
JP-A-8-22006 [Non-Patent Document 1]
"Single Panel Reflective LCD Optics" A. Shimizu, IDW 99, PP-989-992
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in practice, unevenness in the moving speed of the illumination area is recognized as a phenomenon of brightness unevenness in which the brightness varies from position to position within the light valve surface when viewed by the human eye as a time average. It leads to quality deterioration.
[0012]
The present invention has been made in view of the above situation, and in a color scroll projection type color display device, one or a plurality of mirrors provided between a light separating unit and a light valve are moved. Another object of the present invention is to make the moving speed of the irradiation area according to each light on the light valve uniform so that the uneven brightness of the image can be improved.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The technical means for solving the above-mentioned problem includes a light source, a light separating means for separating light emitted from the light source into light of a plurality of wavelength bands, and modulating each light separated by the light separating means. A light valve that forms an image, a projection unit that projects an image formed by the light valve, and a wavelength band that is provided between the light separation unit and the light valve and that is separated by the light separation unit. In a projection type color display device having scanning means for scanning each light to different regions on the light valve, the scanning means includes a plurality of mirrors for changing an optical path of each light, and a plurality of mirrors for changing a light path of each light. Mirror moving means for moving one or more of the light sources to move an irradiation area corresponding to the respective lights on the light valve. A.
[0014]
According to the above technical means, by moving one or a plurality of mirrors provided between the light separating means and the light valve, the moving speed of the irradiation area according to each light on the light valve can be made uniform. Therefore, brightness unevenness of an image can be improved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a view showing a configuration example of a projection type color liquid crystal display device of a color scroll system according to an embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 10 denotes a projection type color liquid crystal display device, and the projection type color liquid crystal display device. The device 10 has a light source 1, a lens group 2, a dichroic mirror 3, a driving mirror 4, a fixed mirror 5, a driving mirror 6, a lens group 7, a light valve 8, and a projection lens 9. The projection type color liquid crystal display device 10 according to the present embodiment employs the common pixel system in the single plate system described above, and further employs the color scroll system in the common pixel system.
[0016]
The light source 1 is a white light source having a spectrum in the visible region. The white light source may be a light source having a continuous spectrum such as a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, or a metal halide lamp, or a light source having a discrete spectrum such as an LED light source.
[0017]
The light emitted from the light source 1 is incident on the dichroic mirror 3 as parallel light of an appropriate size and shape by the lens group 2, and is separated by the dichroic mirror 3 into light of a plurality of wavelength bands having different optical axes. In this example, it is assumed that the light is separated into three primary colors of R, G and B by the dichroic mirror 3. These separated lights are reflected and moved by a plurality of mirrors such as the driving mirrors 4 and 6 and the fixed mirror 5 so as to correspond to different regions on the light valve 8, that is, R, G and B lights. Irradiation is performed while moving the irradiation area with a uniform area (uniform speed). In this example, the drive mirrors 4 and 6 are moved in parallel in the direction of the arrow in the figure. The configurations of the driving mirrors 4 and 6 and the fixed mirror 5 are not limited to this example, and any configuration may be used as long as it can be controlled so that the irradiation area on the light valve 8 can be scrolled and moved at a uniform moving speed. A configuration may be adopted.
[0018]
Here, as specific technical means for moving the drive mirrors 4 and 6, for example, a piezoelectric element, a piezo element, or the like may be used. At this time, the irradiation light is adjusted by the lens group 2 to a size suitable for the operating range of the piezoelectric elements or the like for driving the driving mirrors 4 and 6. The lens group 7 is used to change the size of irradiation light to a size suitable for the light valve 8.
[0019]
According to the present invention, in a projection type color display device of a color scroll system, by moving one or a plurality of mirrors provided between a dichroic mirror and a light valve, an irradiation area corresponding to each light on the light valve is moved. Since the moving speed can be made uniform, brightness unevenness of an image can be improved.
[0020]
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of driving irradiation light using the driving mirrors 4 and 6 and the fixed mirror 5. FIG. 3 is a diagram showing an example of a timing chart of the driving mirrors 4 and 6 according to the driving example shown in FIG. In FIGS. 2 and 3, the irradiation light separated by the dichroic mirror is reflected by the driving mirror 4 and directly irradiates the light valve, or is reflected by the fixed mirror 5 and the driving mirror 6 and then illuminated. Irradiates the bulb. At this time, the drive mirrors 4 and 6 move in the direction of the arrow shown in FIG. 1, and the order of (1) → (2) → (3) → (4) → (1) in the timing chart shown in FIG. As shown in FIG. 2, the drive mirrors 4 and 6 move, so that the irradiation light corresponding to R, G, and B can sequentially move in different areas on the light valve at a uniform area and speed. . When the drive mirrors 4 and 6 are moved from the positions (4) to (1), the operation is performed with the light valve closed. Here, in the present example, the configuration is such that a plurality of mirrors of the drive mirrors 4 and 6 are driven. However, one or more mirrors may be driven.
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a projection type color display device of a color scroll type, by moving one or a plurality of mirrors provided between a light separating unit and a light valve, an irradiation area corresponding to each light on the light valve is moved. Since the moving speed of the image can be made uniform, the brightness unevenness of the image can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a projection type color liquid crystal display device of a color scroll system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of driving irradiation light using a driving mirror and a fixed mirror.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a timing chart of a driving mirror according to the driving example illustrated in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of scrolling of a 1/3 frame of an illumination area in a color scroll system.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining movement of an illumination area in a prism rotation type color scroll optical system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2, 7 ... Lens group, 3 ... Dichroic mirror, 4,6 ... Drive mirror 5 ... Fixed mirror, 8 ... Light valve, 9 ... Projection lens, 10 ... Projection type color liquid crystal display device.