(57)【要約】【課題】ちらつきを抑制した投影像を投影することができる投射型表示装置を提供する。【解決手段】液晶駆動回路２２ｂは、画素電極に基準電圧に対して画像の１垂直期間毎に極性を反転させた入力画像信号を供給すると共に、１垂直期間のブランキング期間のタイミングで検出タイミング信号を出力する。検出回路２３ｂは、光センサ２１ｂからの検出信号及び検出タイミング信号から、検出信号を正側の極性の信号と負側の極性の信号とに分離し、正側極性信号の極大値の絶対値及び負側極性信号の極小値の絶対値の差を算出し差信号として出力する。補正回路２４ｂは、差信号と差信号を求めた１垂直期間の１つ前の１垂直期間の共通電極電圧に基づいて、差が正の場合１つ前の１垂直期間の共通電極電圧から差を減じ、差が負の場合１つ前の１垂直期間の共通電極電圧に差を加えることによって共通電極補正電圧を求める。【選択図】図７
2011002745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極と前記画素電極に対向し共通電極電圧が印加される共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に挟持された液晶とを有し、第１の直線偏光状態である第１の偏光束が入射した際に前記第１の偏光束を入力画像信号に基づいて光変調し、変調光として射出する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子で光変調された変調光のうち、前記第１の偏光束を透過し、第１の直線偏光状態と偏光方向が直交する第２の直線偏光状態である第２の偏光束を反射する反射型偏光板と、
前記反射型偏光板で反射した前記第２の偏光束を透過し、前記第１の偏光束を反射する透過型偏光板と、
前記透過型偏光板で反射した前記第１の偏光束を受光して検出信号を出力する光センサと、
前記入力画像信号の極性を基準電圧に対して画像の１垂直期間毎に反転させ、前記液晶表示素子の画素電極に周期的に極性の反転した入力画像信号を供給すると共に、前記１垂直期間のブランキング期間のタイミングで検出タイミング信号を出力する液晶駆動回路と、
前記光センサからの前記検出信号及び前記液晶駆動回路からの前記検出タイミング信号から、前記検出信号における正側の極性の信号及び負側の極性の信号を分離し、前記正側の極性の信号の極大値の絶対値及び前記負側の極性の信号の極小値の絶対値の差を算出し差信号として出力する検出回路と、
前記検出回路からの前記差信号と前記差信号を求めた１垂直期間の１つ前の１垂直期間の共通電極電圧に基づいて、前記差が正の場合、前記１つ前の１垂直期間の共通電極電圧から前記差を減じ、前記差が負の場合、前記１つ前の１垂直期間の共通電極電圧に前記差を加えることによって共通電極補正電圧を求める補正回路と、
を備えることを特徴とする光変調装置。
【請求項２】
前記光センサは、前記液晶表示素子における垂直走査が開始する位置の画素に対応する前記検出光、あるいは前記液晶表示素子における垂直走査が終了する位置の画素に対応する前記検出光を検出可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
【請求項３】
光源から射出した白色光の光束を、赤色光，緑色光及び青色光のそれぞれの光束に色分解する色分解手段と、
入射した光束を、直線偏光に偏光分離した後に偏光角度を変換することにより、第１の直線偏光束として射出する偏光変換手段と、
赤色光，緑色光及び青色光の光束にそれぞれ対応して設けられた請求項１または請求項２記載の光変調装置と、
前記光変調装置における前記透過型偏光板を透過した赤色光，緑色光及び青色光の前記第２の直線偏光束を合成する色合成手段と、
前記色合成手段から射出した偏光束を投影像として拡大投影する投射レンズと、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子における駆動電圧の非対称性に起因するちらつき（フリッカ）を抑制し、投影像の画像品質を向上させることができる光変調装置および投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、共通電極と、これに対向して配置された画素電極と、共通電極と画素電極の間に介在する液晶とを有し、共通電極と画素電極との間にフレーム周期あるいはライン周期で反転する交流電圧が印加されることにより入射した光を光変調し投影像として射出する。
【０００３】
ところが、画素電極駆動用トランジスタの特性上のばらつき、液晶材料の電気光学特性のばらつき，配向条件のばらつき，液晶への不純物の混入及び対向する２つの電極の材質の違い等に起因して、共通電極及び画素電極電圧に印加される交流電圧の正極性側と負極性側で非対称性が生じる。
その結果、共通電極の直流電圧である共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）が反転中心電圧からずれて、液晶表示素子に直流電圧成分が印加されることにより、投影像にフリッカが発生する。
投影像にフリッカが発生すると、コントラストが低下し，表示階調が狭くなる。それに加えて、液晶表示素子に直流電圧成分が印加されるため、液晶中のイオン性物質が一方の電極に引き寄せられ、液晶表示素子に焼き付きが発生し、液晶表示素子の動作信頼性が低下する。
そこで、光学センサを用いてフリッカに起因する光のちらつきを検出し、液晶表示素子の共通電極に印加されるＶｃｏｍ量を調整することにより、フリッカを抑制する技術が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１９９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のスクリーンの外郭周縁部に光センサが設置された投射型表示装置では、外郭周縁部は投影時には常時黒レベルであり、光量が少ない。そのため、Ｖｃｏｍ補正の精度を向上させるため、光センサを外郭周縁部に複数個設置し検出信号を積分することによって検出信号の振幅を大きくするか、光センサでの測定時間を伸ばして、積算光量を増やす必要がある。それによって、光センサの設置スペースが広くなり、Ｖｃｏｍ補正にかかる時間が長くなることがあった。
その上、スクリーンの外郭周縁部に光センサが設置されていると、投射型表示装置を移動する場合、光センサも別途移動し、再設置する必要があるため、容易に移動をすることが難しかった。
【０００６】
また、投射レンズユニット内に光センサが設置された投射型表示装置では、投射レンズユニット液晶表示素子からスクリーンに投影する光路内に光センサが位置するため、光センサの影がスクリーン上に映る。
更に、光センサを投射レンズユニットの鏡筒内に組み込むことは、投射レンズユニットのコストが高くなると共に、投射型表示装置の設置空間に合わせて投射レンズ交換を行う際に、交換する投射レンズにも光センサを設置する必要があった。
【０００７】
また、特許文献１の投射型表示装置では、Ｒ光，Ｇ光及びＢ光を順次照射して１つの光センサでＶｃｏｍ補正を行うか、または、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色光用の光センサを設置し白色光を照射してＶｃｏｍ補正をする必要があった。そのため、１つの光センサの場合は、Ｒ光，Ｇ光及びＢ光の３回の照射が必要であるため、Ｖｃｏｍ補正にかかる時間が長くなっていた。更に、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色光用の光センサをそれぞれ設置した場合、センサの数，設置面積も増えるため、投映表示装置を移動することが困難となる虞があった。
【０００８】
また、特許文献１の投射型表示装置では、光センサの影の影響を投影像に与えないように光センサは、可能な限り光路の中心から離れた位置に設置されることが必要とされている。このため、Ｖｃｏｍ補正を行う際に投影像の外縁部の一部の測定結果で調整を行う必要があり、フリッカの発生状況が液晶表示素子の表示エリア内で均一でなく分布を持っている場合、投影像の全面でフリッカを抑制することができなかった。
【０００９】
また、特許文献１の構成では、任意の画像を表示した状態でＶｃｏｍずれを検出し、検出されたＶｃｏｍずれ量に基づきＶｃｏｍ補正を実施することでフリッカを抑制することができなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、移動が容易であり、投射レンズのコストも上がることなく、投影像に光センサの影が映ることも無い光変調装置および投射型表示装置を提供することを目的とする。
また、光センサの数が少ない上に、精度が良く短時間でＶｃｏｍ補正を行うことができる光変調装置および投射型表示装置を提供することを目的とする。
また、フリッカが投影像内でばらつきを持つ場合でもフリッカを抑制することができ、ランプフリッカと分離して液晶表示素子起因のフリッカを抑制可能な光変調装置および投射型表示装置を提供することを目的とする。
また、任意の画像を表示した状態でＶｃｏｍずれを検出し、フリッカを抑制することが可能な光変調装置および投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、次の１）乃至３）を提供する。
１）上記の目的を達成するために、本発明の光変調装置は、画素電極と画素電極に対向し共通電極電圧が印加される共通電極２４ｂと、画素電極と共通電極２４ｂとの間に挟持された液晶とを有し、第１の直線偏光状態である第１の偏光束が入射した際に第１の偏光束を入力画像信号に基づいて光変調し、変調光として射出する液晶表示素子１２ｂと、液晶表示素子１２ｂで光変調された変調光のうち、第１の偏光束を透過し、第１の直線偏光状態と偏光方向が直交する第２の直線偏光状態である第２の偏光束を反射する反射型偏光板１３ｂと、反射型偏光板１３ｂで反射した第２の偏光束を透過し、第１の偏光束を反射する透過型偏光板１５ｂと、透過型偏光板１５ｂで反射した第１の偏光束を受光して検出信号を出力する光センサ２１ｂと、入力画像信号の極性を基準電圧に対して画像の１垂直期間毎に反転させ、液晶表示素子１２ｂの画素電極に周期的に極性の反転した入力画像信号を供給すると共に、１垂直期間のブランキング期間のタイミングで検出タイミング信号を出力する液晶駆動回路２２ｂと、光センサ２１ｂからの検出信号及び液晶駆動回路２２ｂからの検出タイミング信号から、検出信号における正側の極性の信号及び負側の極性の信号を分離し、正側の極性の信号の極大値の絶対値及び負側の極性の信号の極小値の絶対値の差を算出し差信号として出力する検出回路２３ｂと、検出回路２３ｂからの差信号と差信号を求めた１垂直期間の１つ前の１垂直期間の共通電極電圧に基づいて、差が正の場合、１つ前の１垂直期間の共通電極電圧から差を減じ、差が負の場合、１つ前の１垂直期間の共通電極電圧に差を加えることによって共通電極補正電圧を求める補正回路２４ｂとを備える。
２）上記の目的を達成するために、本発明の光変調装置の光センサ２１ｂは、液晶表示素子１２ｂにおける垂直走査が開始する位置の画素に対応する検出光、あるいは液晶表示素子１２ｂにおける垂直走査が終了する位置の画素に対応する検出光を検出可能な位置に設けられている。
３）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、光源から射出した白色光の光束を、赤色光，緑色光及び青色光のそれぞれの光束に色分解する色分解手段５，１４と、入射した光束を、直線偏光に偏光分離した後に偏光角度を変換することにより、第１の直線偏光束として射出する偏光変換手段９ｂ，９ｒｇと、赤色光，緑色光及び青色光の光束にそれぞれ対応して設けられた１）または２）に記載の光変調装置と、光変調装置における透過型偏光板１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを透過した赤色光，緑色光及び青色光の第２の直線偏光束を合成する色合成手段１６と、前記色合成手段から射出した偏光束を投影像として拡大投影する投射レンズ１８とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、移動が容易で、投射レンズのコストの上昇を防ぎ、光センサの数が少なく、投影像に光センサの影が映ることが防止できる。
また、Ｖｃｏｍ補正を精度良く短時間で行うことができ、ランプフリッカと液晶表示素子起因のフリッカとを分離して投影光のフリッカを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の投射型表示装置の光学系の構成を示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ部の概略断面図である。
【図３】本実施形態の投射型表示装置に用いる偏光板の原理を説明する説明図である。
【図４】本実施形態の投射型表示装置に用いる反射型液晶表示素子から射出する光路を説明する説明図である。
【図５】本実施形態の投射型表示装置に用いる反射型液晶表示素子に入射する光路を説明する説明図である。
【図６】本実施形態の投射型表示装置のＶｃｏｍ補正回路を備えた光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態の投射型表示装置のＶｃｏｍ補正回路の構成を示す詳細ブロック図である。
【図８】本実施形態の投射型表示装置のＶｃｏｍ補正回路の動作を示すフローチャートである。
【図９】本実施形態の投射型表示装置のＶｃｏｍ補正回路の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る投射型表示装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、全図において、共通な機能を有する部品には同一符号を付して示し、一度説明したものに関しては、繰り返した説明を省略する。
【００１５】
〈実施例１〉
図１に示すように、実施例の投射型表示装置１の光学系は、キセノンランプ２ａと凹面鏡２ｂとを有する光源２と、赤外線を透過しそれ以外の波長帯域の光束を反射する赤外線透過フィルタ３と、紫外線を反射しそれ以外の波長帯域の光束を透過する紫外線反射フィルタ４と、青色（以下「Ｂ」と称す）光を反射し、赤緑色（以下「ＲＧ」と称す）光を透過することにより入射した光を分光するＢダイクロイックミラー５と、が光源２から射出された光の光束上に順次配設されている。
【００１６】
更に、Ｂダイクロイックミラー５で分光されたＢ光の光路上には、Ｂ光の光路を９０度折り曲げる反射ミラー６と、第１フライアイレンズ７ｂと、第２フライアイレンズ８ｂと、偏光変換素子９ｂと、コンデンサレンズ１０ｂと、フィールドレンズ１１ｂと、反射型偏光板１３ｂと、入射した直線偏光の光束を入力画像信号に基づいて光変調し、光変調され偏光状態が変化した光束を反射し射出するＢ光用の反射型液晶表示素子１２ｂと、が配設されている。
【００１７】
更に、Ｂダイクロイックミラー５で分光されたＲＧ光の光路上には、第１フライアイレンズ７ｒｇと、第２フライアイレンズ８ｒｇと、偏光変換素子９ｒｇと、コンデンサレンズ１０ｒｇと、入射した光束のうち緑色（以下「Ｇ」と称す）光を反射し、赤色（以下「Ｒ」と称す）光を透過することにより入射した光を分光するＲＧダイクロイックミラー１４と、が配設されている。
【００１８】
更に、ＲＧダイクロイックミラー１４で分光されたＲ光及びＧ光の光路上には、フィールドレンズ１１ｒ、１１ｇと、反射型偏光板１３ｒ、１３ｇと、入射した直線偏光の光束を入力画像信号に基づいて光変調し、光変調され偏光状態が変化した光束を反射し射出するＲ光用及びＧ光用の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇとが配設されている。
【００１９】
更に、反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂで反射した光束のそれぞれの光路には、反射型偏光板１３ｒ、１３ｇ，１３ｂと、透過型偏光板１５ｒ，１５ｇ，１５ｂと、クロスダイクロイックプリズム１６と、入射した光束をスクリーン１７に拡大投影する投射レンズ１８と、が配設されている。
【００２０】
ここで、各部材について説明する。
第１フライアイレンズ７ｂ，７ｒｇ及び第２フライアイレンズ８ｂ，８ｒｇは、光源２から射出された光束の形状を液晶表示素子の表示画素領域の形状に一致させると共に、液晶表示素子上の照度を均一するために、入射した光束を複数の部分光束に分割する機能を有する。
偏光変換素子９ｂ，９ｒｇは、ランダム偏光である複数の部分光束を１方向の直線偏光の複数の部分光束に変換する機能を有する。
コンデンサレンズは、１０ｂ，１０ｒｇは、偏光変換素子９ｂ，９ｒｇで１方向の直線偏光に変換された複数の部分光束を合成し、１方向の直線偏光の光束にまとめる機能を有する。
フィールドレンズ１１ｒ、１１ｇ，１１ｂは、入射した直線偏光の光束をテレセントリックな照明光にする機能を有する。
【００２１】
反射型偏光板１３ｒ、１３ｇ，１３ｂは、入射した光束の偏光状態により透過または反射を行い、光束を偏光分離するものである。本実施例の場合、フィールドレンズ１１ｒ、１１ｇ，１１ｂから射出された光束を透過し、反射型液晶表示素子１２ｒ、１２ｇ，１２ｂによって光変調された成分の光束を反射するものである。
反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂには、入射した光束により反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂが高温になり電気光学特性が悪化することを防ぐため、反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂの熱を放熱するため裏面にヒートシンク１９ｒ，１９ｇ，１９ｂが取付けられている。
透過型偏光板１５ｒ，１５ｇ，１５ｂは、反射型偏光板を反射したＲ，Ｇ，Ｂ各色光の光束がそれぞれ透過する、入射光束が有する不要偏光を反射することにより除去し、偏光度を向上しコントラストを向上するものである。
クロスダイクロイックプリズム１６は、略四角柱の形状であり、その３側面からそれぞれ入射したＲ，Ｇ，Ｂ各色の直線偏光の光束を色合成し、残りの１側面から射出するものである。
【００２２】
ここで、反射型偏光板１３ｒ，１３ｇ，１３ｂと、放熱用のヒートシンク１９ｒ，１９ｇ，１９ｂに取付けられた反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂと、透過型偏光板１５ｒ，１５ｇ，１５ｂとは、略三角柱２０ｒ，２０ｇ，２０ｂの３側面または３つの仮想側面にそれぞれ固着されている。
更に、透過型偏光板１５ｒ，１５ｇ，１５ｂで反射された不要偏光の光路上の略三角柱２０ｒ，２０ｇ，２０ｂの外側に光センサ２１ｒ，２１ｇ，２１ｂが配設されている。
光センサ２１ｒ，２１ｇ，２１ｂは、入射した光を光量に応じて電気信号に変換するもので、光量を電圧，電流または周波数等に変換し、検出信号として出力するものである。
【００２３】
次に、本発明の投射型表示装置の光学系の動作について図２及び図３を併せ用いて詳細に説明する。
図２は、図１のＡ部の拡大図であり、反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂと、反射型偏光板１３ｒ、１３ｇ，１３ｂと、透過型偏光板１５ｒ，１５ｇ，１５ｂとについて示したものである。
本実施例では、光源２として高輝度の光を射出するキセノンランプ２ａを用いる。光源２から射出したキセノンランプ２ａの光束は、赤外帯域に鋭い輝線を持つため、光路上に４５度傾斜して配設された赤外線透過フィルタ３を透過する際に、波長が７００ｎｍ近傍以上の赤外帯域の光が除去され、それ以外の波長帯域の光が赤外線透過フィルタ３で反射され、光路を９０度折り曲げられる。
赤外線帯域の光を除去された光束は、紫外線透過フィルタ４に入射し、この紫外線透過フィルタ４にて波長が４００ｎｍ近傍以下の紫外線が反射されて除去される。赤外線及び紫外線が除去された光束は、紫外線透過フィルタ４から射出される
【００２４】
赤外線及び紫外線が除去された光束は、光路に対して４５度傾斜して配置されたＢダイクロイックミラー５に入射する。
Ｂダイクロイックミラー５は、入射した光のうちＢ光を反射しＲＧ光を透過する機能を有し、Ｂダイクロイックミラー５で反射されたＢ光は、光路に対して４５度傾斜して配置された反射ミラー６で反射され光路を９０度折り曲げられる。
【００２５】
反射ミラー６で反射された光束の断面は、光源２の凹面鏡２ｂの射出方向に対して直交する方向の断面形状に基づき円形であるが、この光を矩形形状の液晶表示素子の有効画素領域に効率的に当てるために、円形の光束を矩形の光束に変換する必要がある。
そのため、反射ミラー６で反射された光束は、小さい矩形の凸レンズがマトリクス状に形成された第１フライアイレンズ７ｂと、第１フライアイレンズ７ｂの焦点位置に配設された小さい矩形の凸レンズがマトリクス状に形成された第２フライアイレンズ８ｂとによって、複数の矩形の部分光束に分割され全光束内の光の照度分布が均一化される。
【００２６】
また、第２フライアイレンズ８ｂから射出した複数の矩形の部分光束であるＢ光は、偏光状態がそろっていないランダム偏光である。このＢ光を１方向の直線偏光に変換するため、偏光変換素子９ｂを用いる。
この偏光変換素子９ｂは、偏光ビームスプリッタアレイと、偏光ビームスプリッタアレイの射出面の一部に複屈折性を有する１／２波長板が選択的に貼り付けられており、全体として平板状に構成されている。
【００２７】
この偏光変換素子９ｂに入射した光は、まず偏光ビームスプリッタアレイが有する偏光分離膜面により、この偏光分離膜面に対するＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離される。この際、偏光変換素子９ｂの偏光分離膜面は、平行でストライプ状に複数設けられており、それぞれが偏光変換素子９ｂの主面に対して４５°の傾斜を有して形成されている。
偏光変換素子９ｂに光が入射すると、入射光のＰ偏光成分は偏光分離膜面を透過して偏光変換素子９ｂの裏面側に射出され、Ｓ偏光成分は偏光分離膜面で反射される。一つの偏光分離膜面によって反射され光路を９０°曲げられたＳ偏光成分は、隣接する他の偏光分離膜面によって再び反射されて光路を９０°曲げられて、偏光変換素子９ｂの裏面側に射出される。Ｓ偏光成分が射出される領域には、１／２波長板が設けられており、この１／２波長板を透過したＳ偏光成分は、偏光方向を９０°回転され、Ｐ偏光成分となり射出される。このようにして、光源２からのランダム偏光の光は、偏光変換素子９ｂに入射し透過することにより、所定の一方向の偏光（Ｐ偏光）になる。
【００２８】
なお、以下では、偏光ビームスプリッタアレイによって得られる所定の一方向の偏光をＰ偏光として説明するが、これに限られるわけではなく、偏光ビームスプリッタアレイからの射出光をＳ偏光に偏光変換する方法も可能である。
【００２９】
偏光変換素子９ｂにおいてＰ偏光に変換されたＢ光の複数の部分光束は、コンデンサレンズ１０ｂで１つのＰ偏光の光束にまとめられる。
コンデンサレンズ１０ｂから射出したＰ偏光であるＢ光の光束は、フィールドレンズ１１ｂで反射型液晶表示素子１２ｂの有効画素領域の大きさに合わせて屈折され、Ｂ光の光路に対して４５度傾斜して設置された略三角柱２０ｂの一側面に固定された反射型偏光板１３ｂに入射する。
反射型偏光板１３ｂに入射したＢ光の光束のうち、Ｐ偏光成分は透過し、Ｂ光の光束に含まれる若干量のＳ偏光成分は反射され９０度折り曲げられ略三角柱２０ｂの外側に射出される。反射型偏光板１３ｂを透過したＰ偏光であるＢ光の光束は、Ｂ光の光路に対して直交した状態で略三角柱２０ｂの一側面に固定されたヒートシンク１９ｂ上に設置されたＢ光用の反射型液晶表示素子１２ｂに入射する。
【００３０】
図３に示すように、反射型偏光板１３ｂとしては、ワイヤグリッド偏光子を用いている。ワイヤグリッド１３ｂは、偏光子光学ガラス板上１０１に、アルミニウムなどの金属線状のグリッド１０２を、例えば、１４０ｎｍ程度のピッチ（Ｐ）で規則正しくストライプ状に形成した反射面を有するものである。この反射型偏光板１３ｂは、入射した光束のうちストライプ状に形成されたグリッド１０２に垂直な偏光成分（例えば、Ｐ偏光）をそのまま透過させ、且つ、ストライプ状に形成された金属線１０２に平行な偏光成分（例えば、Ｓ偏光）を反射する特性を有している。
更に、反射型偏光板１３ｂは、一枚の板状の偏光分離板であるので、軽量である。また、反射型偏光板１３ｂは、光源２から入射する光を吸収しにくいため、発熱によって発生するガラスの複屈折起因の表示画像の品質低下を抑えることができる。
【００３１】
同様にＢダイクロイックミラー５から射出したＲＧ光に対してもほぼ同等の動作が行われる。
即ち、Ｂダイクロイックミラー５を透過したＲＧ光の光束は、光路上に配設された第１フライアイレンズ７ｒｇ及び第２フライアイレンズ８ｒｇで、複数の矩形の部分光束に分割され光の照度分布が均一化される。
第２フライアイレンズ８ｒｇから射出したランダム偏光であるＲＧ光の複数の矩形の部分光束は、偏光変換素子９ｒｇでＰ偏光に変換されたＲＧ光の複数の部分光束に変換される。
【００３２】
偏光変換素子９ｒｇにおいてＰ偏光に変換されたＲＧ光の複数の部分光束は、コンデンサレンズ１０ｒｇで１つのＰ偏光の光束にまとめられる。
コンデンサレンズ１０ｒｇから射出したＰ偏光であるＲＧ光の光束は、Ｇ帯域の光を反射し、Ｒ帯域の光を透過するダイクロイックミラー１４で、Ｐ偏光であるＧ光とＰ偏光であるＲ光とに分光される。
ダイクロイックミラー１４で分光されたＰ偏光であるＧ光及びＲ光は、それぞれフィールドレンズ１１ｇ，１１ｒで反射型液晶表示素子１２ｇ，１２ｒの有効画素領域の大きさに合わせて屈折され、Ｒ光及びＧ光のそれぞれの光路に対して４５度傾斜して設置された略三角柱２０ｒ，２０ｇの一側面に固定された反射型偏光板１３ｒ，１３ｇに入射する。
【００３３】
反射型偏光板１３ｒ，１３ｇに入射したＲ光及びＧ光の光束のうち、Ｐ偏光成分は透過し、Ｒ光及びＧ光の光束に含まれる若干量のＳ偏光成分は反射され９０度折り曲げられ略三角柱２０ｂの外側に射出される。反射型偏光板１３ｒ，１３ｇを透過したＰ偏光のＲ光及びＧ光の光束は、Ｒ光及びＧ光のそれぞれ光路に対して直交した状態で略三角柱２０ｒ，２０ｇの一側面に固定されたヒートシンク１９ｒ，１９ｇ上に設置されたＲ光用の反射型液晶表示素子１２ｒ及びＧ光用の反射型液晶表示素子１２ｇに入射する。
【００３４】
反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂでは、それぞれの色の入力画像信号に基づいた駆動電圧を各色の反射型液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂの液晶に印加することによって液晶の配向状態を変化させ、入射したＲ，Ｇ，Ｂ各色のＰ偏光の光束を光変調すると共に、光変調された光束を反射する。
光変調されたＲ，Ｇ，Ｂ各色の光束は、それぞれ光路に対して４５度傾斜して配設された反射型偏光板１３ｒ、１３ｇ，１３ｂで各色のＳ偏光成分が９０度折り曲げられ、略三角柱２０ｒ，２０ｇ，２０ｂの残りの一側面に配設された不要偏光除去手段である透過型偏光板１５ｂ，１５ｇ，１５ｒに入射する。
【００３５】
透過型偏光板１５ｂ，１５ｇ，１５ｒとしては、ワイヤグリッド偏光子を用いている。透過型偏光板１５ｂ，１５ｇ，１５ｒのストライプ状に多数本並べて形成された金属線状のグリッド１０２の光路に対する向きは、反射型偏光板１３ｒ、１３ｇ，１３ｂに対して９０度異なるため、透過型偏光板１５ｂ，１５ｇ，１５ｒでは、入射した光束のうちＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射する。
不要偏光除去手段となる透過型偏光板１５ｂ，１５ｇ，１５ｒは、各色光用の反射型偏光板１３ｒ、１３ｇ，１３ｂにて反射された各色光用の反射型液晶パネル１２ｒ，１２ｇ，１２ｂで光変調された各色の光束に対して、各色光用の透過型偏光板１５ｂ，１５ｇ，１５ｒによりＳ偏光以外の不要偏光（Ｐ偏光）を除去することにより、コントラストを向上させるものである。
【００３６】
透過型偏光板１５ｂ，１５ｇ，１５ｒを透過したＲ，Ｇ，Ｂ各色のＳ偏光の光束はクロスダイクロイックプリズム １６の射出面１６ａを除く３ヶ所の入射面からクロスダイクロイックプリズム １６にそれぞれ入射する。クロスダイクロイックプリズム１６では、入射したＲ光，Ｇ光，Ｂ光が色合成され、射出面１６ａから射出される。クロスダイクロイックプリズム１６から射出した光は、投射レンズ１８で拡大され、スクリーン１７に投影される。
【００３７】
一方、透過型偏光板１５ｂ，１５ｇ，１５ｒで反射されたＲ，Ｇ，Ｂ各色のＰ偏光の光束は、各色光用の反射型偏光板１３ｒ、１３ｇ，１３ｂを透過し、略三角柱２０ｒ，２０ｇ，２０ｂの外部に配設された光センサ２１ｒ，２１ｇ，２１ｂに至る。
【００３８】
次に、光センサの位置を説明するために、略三角柱２０ｒ，２０ｇ，２０ｂ近傍の光路について図４及び図５を用いて詳細に説明する。ここでは、Ｂ光の光路に関してのみ説明するが、Ｇ光，Ｒ光についても同様である。
【００３９】
コンデンサレンズ１０ｂから射出したＰ偏光であるＢ光の光束Ｈａは、フィールドレンズ１１ｂで反射型液晶表示素子１２ｂの表示エリアの大きさに合わせて屈折され、略三角柱２０ｂのＰ偏光に偏光されたＢ光の光路に対して４５度傾斜して側面に設置された反射型偏光板１３ｂに入射する。
反射型偏光板１３ｂは、Ｐ偏光の光を透過する性質を持ち、反射型偏光板１３ｂを透過したＰ偏光の光の光束Ｈｂは、反射型液晶素子１２ｂで光変調されその一部がＳ偏光になるとともに、反射され反射型偏光板１３ｂに再入射する。
光変調されてＳ偏光になった光束Ｈｂは、反射型偏光板１３ｂで反射され光路を９０度折り曲げられ透過型偏光板１５ｂに入射する（Ｈｃ）。透過型偏光板１５ｂでは、前述のようにＳ偏光の光を透過し、不要なＰ偏光の光を反射することによって投影像のコントラストが向上する。
光センサ２１ｂは、透過型偏光板１５ｂで反射されるＰ偏光の光束Ｈｄ上に配設される。
【００４０】
更に、反射型偏光板１３ｂでは、入射したＰ偏光のＢ光の光束Ｈａの１００％が透過するのではなく、若干の割合の光は反射されると共に、入射した光束Ｈａに若干含まれるＳ偏光の光も反射される。
光束Ｈａが反射型偏光板１３ｂで反射され、光路が９０度折り曲げられ略三角柱２０ｂから外側に射出した光束Ｈｅは、反射型液晶素子１２ｂで光変調されていないため、反射型液晶表示素子１２ｂに起因するフリッカの影響を受けていない上、反射型液晶表示素子１２ｂに起因するフリッカの影響を受けた透過型偏光板１５ｂから反射した光束Ｈｄと比較して、光量が大きい。
そのため、光センサ２１ｂは、透過型偏光板１５ｂから反射した光束Ｈｄ上であって、反射型偏光板１３ｂで反射された光束Ｈｅの影響を受けない位置に配設する必要がある。
【００４１】
次に、光センサ２１ｒ，２１ｇ，２１ｂを用いたＶｃｏｍ補正の動作について図６，図７，図８及び図９を用いて詳細に説明する。
図６は、Ｂ光の光路のＶｃｏｍ補正回路を備えた光変調装置αについて示したものであり、Ｇ光及びＲ光についても同様の構成を備える。
図６に示すように、Ｖｃｏｍ補正回路は、透過型偏光板１５ｂから反射した光束Ｈｄ上に配設された光センサ２１ｂと、反射型液晶表示素子１２ｂに駆動信号を供給する液晶駆動回路２２ｂと、光センサ２１ｂからの信号及び液晶駆動回路２２ｂからの駆動信号に基づきＶｃｏｍの状態を検出する検出回路２３ｂと、検出回路２３ｂで検出されたＶｃｏｍの状態に基づき共通電極電圧を算出し、算出された共通電極電圧を反射型液晶表示素子２１ｂの共通電極２４ｂに供給する補正回路２５ｂとを有する。
【００４２】
更に、図７を合わせ用いてＶｃｏｍ補正回路について詳細に説明する。
図７に示すように、検出回路２３ｂは、ＡＤコンバータ（以下、ＡＤＣと称す）２６と、タイミングパルスジェネレータ（以下、ＴＧと称す）２７と、極性正側のデータホールド回路（以下、ＤＨ−ｐｏｓｉと称す）２８と、極性負側のデータホールド回路（以下、ＤＨ−ｎｅｇａと称す）２９と、減算器Ａ３０と、フラグ検出器（以下、ＤＨ−ＦＬＧと称す）３１とを有する。
また、補正回路２５は、共通電極電圧データのホールド回路（以下、ＤＨ−ｃｃと称す）３２と、減算器Ｂ３３と、ＤＡコンバータ３４とを有する。
【００４３】
図７に示すＶｃｏｍ補正回路の動作を、図８及び図９を併せ用いて説明する。光センサ２１ｂでは、透過型偏光板１５ｂからの反射光Ｈｄの光量変化がアナログの電気信号である検出信号に変換され、ＡＤＣ２６でアナログ信号からデジタル信号に変換される（ステップＳ１）。
【００４４】
液晶駆動回路２２ｂは、入力画像信号の極性を基準電圧に対して画像の１垂直期間（以下、フレームと称す）毎に反転させ、反射型液晶表示素子１２ｂの画素電極に周期的に極性の反転した入力画像信号を供給するものである。
更に、液晶駆動回路２２ｂは、画像信号に同期した水平・垂直走査信号を生成し、反射型液晶表示素子１２ｂに供給することで，反射型液晶表示素子１２ｂを駆動することができる。
液晶駆動回路２２ｂから出力された１フレーム毎に発生するクロック信号、極性切換信号及び水平・垂直走査信号に同期した水平・垂直同期信号は、ＴＧ２７に入力し、正側の極性である正極及び負側の極性である負極のトリガ信号と投影像の１フレームに対応したフレーム周期信号とを出力する（ステップＳ２）。
【００４５】
ＴＧ２７から出力された、正極及び負極のトリガ信号に基づき、ＡＤＣ２６から出力されたデジタル信号は、正極側の部分がＤＨ−ｐｏｓｉ２８に、負極側の部分がＤＨ−ｎｅｇａ２９に分離され格納される（ステップＳ３）。
【００４６】
ＤＨ−ｐｏｓｉ２８に格納されたデータから正極性側ピーク検出信号が、ＤＨ−ｎｅｇａ２９に格納されたデータから負極性側ピーク検出信号がそれぞれ出力され、減算器Ａ３０で演算される（ステップＳ４）。
【００４７】
ＤＨ−ＦＬＡＧ３１は、減算器Ａ３０の演算結果に応じて２ｂｉｔのデータを出力する演算器である。演算結果が０の場合は０を出力し、０以外で正の場合は３を出力し、０以外で負の場合は１を出力する（ステップＳ５）。
ＤＨ−ＦＬＡＧ３１の出力結果は、ＴＧ２７からの投影像のフレーム周期に応じた信号に基づき１フレーム毎に１回だけ出力される。それ以外のタイミングでは０を出力する。
【００４８】
ＤＨ−ＦＬＡＧ３１の出力結果は、減算器Ｂ３５に入力し、ＤＨ−ｃｃ３２に格納された１フレーム前の減算器Ｂの出力値との差分を演算される（ステップＳ６）。
減算器Ｂ３５での演算結果は、ＴＧ２７からの投影像のフレーム周期に応じた信号に基づき、１フレーム毎に１回だけＤＨ−ｃｃ３２に格納される（ステップＳ７）。
【００４９】
更に、減算器Ｂ３３での演算結果は、ＤＡＣ３４に入力し、デジタル信号からアナログ信号に変換され（ステップＳ８）、Ｖｃｏｍとして共通電極２４ｂに出力される（ステップＳ９）。
【００５０】
ここで、水平同期信号，垂直同期信号及び正極・負極切替信号から生成される正極トリガ信号及び負極トリガ信号は、例えば水平同期信号，垂直同期信号から判断できる画像信号のブランキング期間で発生するようにする。
この場合、光センサ２１ｂで検出される反射型液晶表示素子１２ｂからの反射光の領域が垂直走査開始位置、若しくは垂直走査終了位置に相当位置であることが望ましい。この目的としては、この位置関係にすることにより、１フレームの表示が終了した時点、つまり全画素が正極の画像若しくは負極の画像の表示状態となった時点でＶｃｏｍすれを検出することが可能となるためである。
【００５１】
さらに、正極の画像信号及び負極の画像信号は、入力した画像信号のフレームレートを倍速に変換するフレーム倍速変換処理を行った画像信号（以下、フレーム倍速変換信号と称す）であることが望ましい。
フレーム倍速変換信号は、入力した画像信号１フレームに対して同一フレーム追加し、入力した画像信号の１フレーム分の時間に同一の画像信号を２度出力する処理である。ここで、１度目の出力を正極画像信号、２度目を負極画像信号とすることで、正極と負極で検出対象となる画像が同一データとなり、Ｖｃｏｍ補正精度を向上することができる。
【００５２】
以上の実施例によると、投影型表示装置１が動作している状態で常時Ｖｃｏｍ補正を実施することが可能となり、投影像のフリッカを抑制し、液晶表示素子の経時変化を抑制することが可能となる。これにより、液晶表示素子１２ｒ，１２ｇ，１２ｂの経時変化に対応することが可能となり、投影型表示装置１の信頼性が向上するばかりでなく，高画質な画像の表示が可能となる。
更に、光センサ２１ｒ，２１ｇ，２１ｂを投影型表示装置１の内部に取着しているため、投影型表示装置１のサイズが大きくなることはなく、投影型表示装置１の移動も容易に行うことができる。
【００５３】
以上、説明したように、投影光のフリッカを検出する光センサを装置内に設置すると共に、投射レンズを交換する際に光センサを意識することなく投射レンズを交換することができるため、移動が容易であり、投射レンズのコストも上がることなく、投影像に光センサの影がうつることも無い光変調装置および投射型表示装置を提供することができる。
更に、光センサを装置内に設置することにより、光センサで検出される光の光量を増大することができる。
【００５４】
また，常時Ｖｃｏｍ補正を実施することが可能であるため投影像のフリッカを抑制し、液晶表示素子の経時変化を抑制することにもつながる。これにより、液晶表示素子の信頼が向上するばかりでなく，高画質画像の表示が可能な投射型表示装置を提供することができる。
【００５５】
Ｖｃｏｍ補正回路の構成は、光センサ２１ｂで検出された検出信号に基づき、極性が正側と負側との差分を生成しこの差分値に基づきＶｃｏｍを補正することができる回路であれば、上記の実施例に限らないことは言うまでもない。
また、複数の異なる色についての変調光路を有する場合において、本実施例の光変調装置を少なくとも１つの光路に対して用いれば、フリッカの抑制について有効である。特に、明るさの最も大きくフリッカの目立ちやすいＧ光、または波長が短く有機材料に対して影響を与えやすいＢ光に対して本実施例の光変調装置を使用することは有効である。
また、光センサをスクリーンの投影像表示領域近傍や投射レンズ内に設置する従来の方法と、本発明とを併用してもよく、その場合においても精度良くＶｃｏｍの補正を行うことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…投射型表示装置、２…光源、２ａ…キセノンランプ、２ｂ…凹面鏡、３…赤外線透過フィルタ、４…紫外線反射フィルタ、５…Ｂダイクロイックミラー、６…反射ミラー、７ｂ、７ｒｇ…第１フライアイレンズ、８ｂ、８ｒｇ…第２フライアイレンズ、９ｂ，９ｒｇ…偏光変換素子、１０ｂ，１０ｒｇ…コンデンサレンズ、１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ…フィールドレンズ、１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ…反射型液晶表示素子、１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ…反射型偏光板、１４…ＲＧダイクロイックミラー、１５ｒ，１５ｇ，１５ｂ…透過型偏光板、１６…クロスダイクロイックプリズム、１６ａ…射出面、１７…スクリーン、１８…投射レンズ、１９ｒ，１９ｇ，１９ｂ…ヒートシンク、２０ｒ，２０ｇ，２０ｂ…三角柱、２１ｒ，２１ｇ，２１ｂ…光センサ、２２ｂ…液晶駆動回路、２３ｂ…検出回路、２４ｂ…共通電極、２５ｂ…補正回路、２６…ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）、２７…タイミングパルスジェネレータ（ＴＧ）、２８…極性正側のデータホールド回路（ＤＨ−ｐｏｓｉ）、２９…極性負側のデータホールド回路（ＤＨ−ｎｅｇａ）、３０…減算器Ａ、３１…フラグ検出器（ＤＨ−ＦＬＧ）、３２…データホールド回路（ＤＨ−ｃｃ）、３３…減算器Ｂ、３４…ＤＡコンバータ、１０１…光学ガラス、１０２…グリッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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