JP2002207184A

JP2002207184A - カラー画像表示装置

Info

Publication number: JP2002207184A
Application number: JP2001189881A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sato; 宏明佐藤; Narumasa Yamagishi; 成多山岸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】単板式カラー画像表示装置において、表示画
像の解像度と光利用率をを向上させる。【解決手段】光源部２０１からの赤緑青の各色光を色
光ごとの集光光学系２０２で回転多面鏡２１４に導き、
回転多面鏡で走査して、走査光学系２０３を通じてライ
トバルブ２０４を照明させる。ライトバルブは各色光ご
とに帯状に照明され、しかも該帯状照明領域は一方向に
連続的に移動する。一方、発光部２０６からの光を回転
多面鏡２１４で反射させ、受光部２０７で高精度に検出
し、検出信号をライトバルブ駆動回路２０５に入力す
る。ライトバルブ駆動回路は、ライトバルブの各画素を
その画素に入射する色光に応じた映像信号で駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変調手段であるライ
トバルブ１枚でカラー表示を行うカラー画像表示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、大型映像市場の主力である液晶プ
ロジェクターとは、液晶パネル（ライトバルブ）の画像
を光源ランプと集光・投写レンズとを用いてスクリーン
上に拡大、結像させるものである。現在実用化されてい
る方式は３板式と単板式の大きく２つに分けることが出
来る。

【０００３】前者の３板式液晶プロジェクターでは、白
色光源からの光を色分解光学系により赤緑青の３原色の
色光に分光した後、それらの光を３枚のモノクロ液晶パ
ネルにより変調し、３原色の画像をそれぞれ形成する。
その後、これらの画像を色合成光学系で合成して、１つ
の投写レンズでスクリーン上に投写する。この方式は光
源からの白色光の全スペクトルを利用できるため光利用
率は高いが、３枚の液晶パネル、色分解光学系、色合成
光学系、及び液晶パネル間のコンバージェンス調整機構
を必要とするため比較的高価であり、装置の小型化も困
難である。

【０００４】これに対し、従来の単板式液晶プロジェク
ターは、モザイク状のカラーフィルター付き液晶パネル
上に形成した画像を単純にスクリーンに拡大投写するだ
けなのでコンパクトで低価格である。しかしながら、こ
の方式では光源からの白色光のうち、色選択手段である
カラーフィルターにおいて不要な色光を吸収することに
よって所望の色光を得ているため、液晶パネルに入射し
た白色光の１／３以下しか透過（又は反射）せず、光利
用率が低く、高輝度の画像が得られにくい。光源を明る
くすれば表示画像の明るさを向上させることができる
が、カラーフィルターの光吸収による発熱及び耐光性に
対する問題が残されており、高輝度化を図る上で大きな
障害となっている。

【０００５】近年、この単板式においてカラーフィルタ
ーに依る光ロスをなくす手段として、カラーフィルター
の代わりにダイクロイックミラーとマイクロレンズアレ
イによって光利用率を高めた新しい構成が提案され、商
品化もなされている。

【０００６】ここではその詳細な説明を避けるが、前記
新しい構成の単板式プロジェクターでは、各色光の主光
線がマイクロレンズに所定の角度で入射し、多数のマイ
クロレンズを出射した光が投射レンズに入射する構成で
あるため、投射レンズはこれらの光を損失なく取り込む
必要がある。従って、投射レンズとしては大口径の明る
い構成が要求される（実際にはＦ１．０〜Ｆ１．５）。
この結果、液晶パネルが１枚の単板式としても、投写レ
ンズの大型化、高コスト化を招き、３板式に対する優位
性が明確でないというのが実状である。

【０００７】さらに、光源からの色光を各色光毎に対応
した画素に導くため、液晶パネル上の画素は各色光に対
応して形成する必要があり、液晶パネルには表示画像に
要求される解像度の３倍の解像度で画素形成することが
要求され、高解像度を実現しようとすると高コスト化を
招き、透過型ライトバルブを用いた場合は透過率が低下
してしまう。逆に、液晶パネルの解像度が低い場合や大
きく拡大した場合においては、表示画像内で赤緑青の色
が分離して見えてしまいコンバージェンスのずれたよう
な画質劣化を招いてしまう。

【０００８】この問題に対して、ＷＯ９８／２９７７３
（特願平10-505072号）には以下に示す単板方式のカラ
ー画像表示装置が提案されている。図１６にあるよう
に、白色光が光源部９０１から一点に集光するように射
出され、その光の集光位置に配置された色分解光学系９
０２により、白色光は順次赤、緑、青の各色光に時間的
に分解される。色分解光学系９０２を透過した光は投光
手段９０３を通り、集光手段９０４で反射されて反射型
ライトバルブ９０５に入射する。反射型ライトバルブ９
０５は、入射光の色に合わせた信号に応じて入射光を変
調させ、これを反射する。反射された光は投射レンズ９
０６により拡大投射され、スクリーン９０７上に反射型
ライトバルブ９０５上の画像が表示される。ここで色分
解光学系９０２は、図１７にあるように、モーター９０
８の回転軸にカラーホイール９０９が取り付けられてい
る。カラーホイール９０９は、赤、緑、青のそれぞれの
色光のみを透過する扇状のダイクロイックフィルター９
１０，９１１，９１２を備える。カラーホイール９０９
の回転軸近傍には光反射体９１３が取り付けられてお
り、また、モータ９０８の筐体には、発光素子及び受光
素子を備えたセンサ（図示せず）が設置されている。セ
ンサが光反射体９１３からの反射光を検知することで、
カラーホイールの位相を知ることができる。反射型ライ
トバルブ９０５は、センサから得られる信号に同期させ
て入射する光の色に対応した信号で駆動される。このよ
うに構成することで解像度の劣化やコンバージェンスず
れのような色にじみがなく、良好な画像を得ることが出
来る。

【０００９】しかしながら、図１６，図１７に示した画
像表示装置においては、光源部９０１が発する白色光の
うち、画像表示に利用されるのは常に赤、緑、青の一色
のみでありその他の色光は色分解光学系９０２で吸収さ
れてしまう。従って、光利用効率が悪く、表示画像の輝
度において満足出来るものではない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、単板式のカ
ラー画像表示装置における上記の従来の各種問題を解決
し、高解像度の表示が可能で、光利用効率が高く、小型
で、低価格のカラー画像表示装置を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために以下の構成とする。

【００１２】本発明の第１のカラー画像表示装置は、
赤、緑、青の各色光を射出する光源部と、前記光源部か
らの前記各色光が入射する第１の光学手段と、前記第１
の光学手段を出射した前記各色光が入射し、反射する際
に前記各色光を走査させる回転多面鏡と、前記回転多面
鏡からの前記各色光を照明位置に導く第２の光学手段
と、前記照明位置に配置され、赤、緑、青の各色信号に
応じて入射光を変調する多数の画素を備えた画像表示パ
ネルと、前記画像表示パネルの前記各画素を、その画素
に入射する光の色に対応した映像信号で駆動する画像表
示パネル駆動回路とを有し、前記第１の光学手段、前記
回転多面鏡、及び前記第２の光学手段により、前記画像
表示パネル上に前記各色光による短冊状の照明領域を形
成し、かつ前記各色光の走査により前記照明領域を移動
させることでカラー表示を行うカラー画像表示装置であ
って、更に、前記回転多面鏡の回転位相を検出する回転
位相検出手段を備えることを特徴とする。

【００１３】かかる構成によれば、カラーフィルターを
持たず、各色光専用の画素を持たない単一の画像表示パ
ネルを用いてカラー表示を行うことが可能である。従っ
て、高解像度表示が可能になるのみならず、白色光源を
用いた場合には常に赤、緑、青の色光を画像表示に使用
していることから光源からの光の利用効率が向上する。
しかも回転多面鏡を用いて走査光学系を構成すること
で、小型・低コストのカラー画像表示装置を提供出来
る。また、回転位相検出手段を用いて回転多面鏡の回転
位相を検出することにより、画像表示パネルの照明状態
を検知することができる。従って、画像表示パネルの各
画素を、入射する光の色の変化に対応して駆動すること
ができ、良好なカラー画像表示が実現できる。用いるこ
とで、高精度の回転位相検出を、簡単、小型、低コスト
で実現できる。

【００１４】上記第１のカラー画像表示装置において、
前記回転位相検出手段を、前記光源部とは別の光射出装
置と、前記光射出装置からの光が前記回転多面鏡で反射
されることにより走査される範囲内に設置された受光部
とから構成することができる。光学系を利用して回転位
相検出手段を構成することで、回転多面鏡に別個の部材
を付与することなく、簡単に回転位相検出手段を実現で
きる。

【００１５】上記において、前記光射出装置は少なくと
も小型光源と第１の集光手段とからなることが好まし
い。第１の集光手段を用いることで小型光源からの光を
所望する形状に集光させることができ、位相検出精度が
向上する。

【００１６】例えば、前記第１の集光手段は、前記小型
光源からの光を、前記回転多面鏡の反射面上に、前記反
射面の移動方向に短く、前記移動方向と直交する方向に
長い光源像となるように集光させるのがよい。反射面の
移動方向に幅が狭い光源像とすることで、光源像が反射
面の稜線（隣接する反射面の接続部）を通過する時間を
短くでき、高精度の位相検出が可能になる。

【００１７】また、上記光学系を利用した回転位相検出
手段において、前記受光部は第２の集光手段と受光手段
とからなることが好ましい。第２の集光手段を用いるこ
とで反射光を受光手段上に所望する形状に集光させるこ
とができ、位相検出精度を向上できる。

【００１８】例えば、前記第２の集光手段は、前記光射
出装置からの光の前記回転多面鏡における反射光を、前
記受光手段の入射面上に、その走査方向に短く、その走
査方向と直交する方向に長い光源像となるように集光さ
せるのがよい。走査方向に幅が狭い光源像とすること
で、反射光が受光手段に入射する時間を短くでき、高精
度の位相検出が可能になる。

【００１９】また、上記光学系を利用した回転位相検出
手段において、前記受光部は、前記光射出装置からの光
の前記回転多面鏡における反射光の走査方向の幅を規制
する絞りを有していても良い。このような絞りを設ける
ことで、受光部の光検出時間を短くして、急峻な検出信
号が得られる。

【００２０】また、上記第１のカラー画像表示装置にお
いて、前記回転位相検出手段を、前記回転多面鏡に配置
された磁性体と、前記磁性体の磁界を検出する磁気検出
素子とから構成することもできる。光学系を利用しない
ので、光学系を構成する際に要求される高度の組立精度
が不要となり、安価な回転位相検出手段を実現できる。

【００２１】この場合に、前記磁性体は、前記回転多面
鏡の回転軸を中心とする円周上に、等角度間隔で複数個
配置されていることが好ましい。これにより、高精度の
位相検出が可能になる。

【００２２】また、上記光学系を利用した回転位相検出
手段において、前記第１の光学手段を出射した赤、緑、
及び青のうちの少なくとも一つの色光が入射する前記回
転多面鏡の反射面と同一の反射面に、前記光射出装置か
らの光を入射させることが好ましい。光源部からの色光
が入射する反射面と同じ反射面を利用して位相検出を行
なうので、回転多面鏡が各種誤差を有する場合でも、画
像表示パネルの各画素に入射する色光の切り替わりタイ
ミングと、当該画素を駆動する映像信号の切り替わりタ
イミングとのずれを少なくすることができる。

【００２３】また、上記第１のカラー画像表示装置にお
いて、前記回転位相検出手段を、前記赤、緑、青のいず
れかの色光のみを検出可能な受光素子を用いて、前記画
像表示パネルを走査しながら照明する前記各色光が前記
受光素子を照明するように、前記受光素子を前記画像表
示パネルの近傍に配置して構成することもできる。画像
表示パネルを走査しながら照明する色光を用いて位相検
出を行なうので、回転多面鏡が各種誤差を有する場合で
も、画像表示パネルの各画素に入射する色光の切り替わ
りタイミングと、当該画素を駆動する映像信号の切り替
わりタイミングとのずれを少なくすることができる。

【００２４】この場合に、前記受光素子を、前記画像表
示パネルの画素形成領域よりも前記各色光の走査方向の
外側に配置して、前記画像表示パネルを照明する前記各
色光が前記受光素子を照明するようにオーバースキャン
することが好ましい。これにより、簡単に高精度の回転
位相検出手段を構成できる。

【００２５】また、この場合に、前記回転位相検出手段
は、前記受光素子からの出力信号を所定のしきい値電圧
と比較する電圧比較回路と、前記電圧比較回路からの出
力信号からリップル成分を除去する信号出力停止回路と
を更に備えることが好ましい。これにより光源部を交流
駆動する場合に受光素子が検出するリップル成分を除去
することができ、安定した動作が可能になる。

【００２６】また、上記第１のカラー画像表示装置にお
いて、前記画像表示パネル駆動回路は、前記回転位相検
出手段からの検出信号に同期した映像信号で前記画像表
示パネルを駆動することが好ましい。これにより、画像
表示パネルの各画素を、入射する光の色の変化に対応し
て駆動することができ、良好なカラー画像表示が実現で
きる。

【００２７】また、上記第１のカラー画像表示装置が、
更に、前記回転多面鏡を基準となる同期信号に同期して
回転させる回転駆動手段を有し、前記画像表示パネル駆
動回路は、前記基準となる同期信号に同期した映像信号
で前記画像表示パネルを駆動することが好ましい。回転
多面鏡の回転と、画像表示パネルの駆動とが、基準同期
信号に同期して行なわれるので、画像表示パネルの各画
素を、入射する光の色の変化に対応して駆動することが
でき、良好なカラー画像表示が実現できる。

【００２８】この場合に、前記回転駆動手段は、前記回
転位相検出手段からの検出信号と前記基準となる同期信
号とを比較し、負帰還制御により前記検出信号が前記基
準となる同期信号に同期するように前記回転多面鏡を回
転させることが好ましい。これにより、基準同期信号に
同期した回転多面鏡の回転駆動を、小型の装置で、容易
かつ低コストに実現できる。

【００２９】また、上記第１のカラー画像表示装置が、
更に、前記回転位相検出手段からの出力信号に基づいて
前記回転多面鏡の回転の停止を検出する回転停止検出回
路を備え、前記回転多面鏡の回転の停止が検出されると
前記光源部からの前記色光の射出が停止することが好ま
しい。これにより、回転多面鏡の回転が何らかの理由で
停止したときに、その反射面が光源部からのスポット光
で焼き付くのを防止することができる。

【００３０】次に、本発明の第２のカラー画像表示装置
は、赤、緑、青の各色光を射出する光源部と、前記光源
部からの前記各色光が入射する第１の光学手段と、前記
第１の光学手段を出射した前記各色光が入射し、反射す
る際に前記各色光を走査させる回転多面鏡と、前記回転
多面鏡からの前記各色光を照明位置に導く第２の光学手
段と、前記照明位置に配置され、赤、緑、青の各色信号
に応じて入射光を変調する多数の画素を備えた画像表示
パネルと、前記画像表示パネルの前記各画素を、その画
素に入射する光の色に対応した映像信号で駆動する画像
表示パネル駆動回路とを有し、前記第１の光学手段、前
記回転多面鏡、及び前記第２の光学手段により、前記画
像表示パネル上に前記各色光による短冊状の照明領域を
形成し、かつ前記各色光の走査により前記照明領域を移
動させることでカラー表示を行うカラー画像表示装置で
あって、更に、前記回転多面鏡を基準となる同期信号に
同期して回転させる回転駆動手段を有し、前記画像表示
パネル駆動回路は、前記基準となる同期信号に同期した
映像信号で前記画像表示パネルを駆動することを特徴と
する。

【００３１】かかる構成によれば、カラーフィルターを
持たず、各色光専用の画素を持たない単一の画像表示パ
ネルを用いてカラー表示を行うことが可能である。従っ
て、高解像度表示が可能になるのみならず、白色光源を
用いた場合には常に赤、緑、青の色光を画像表示に使用
していることから光源からの光の利用効率が向上する。
しかも回転多面鏡を用いて走査光学系を構成すること
で、小型・低コストのカラー画像表示装置を提供出来
る。また、回転多面鏡の回転と、画像表示パネルの駆動
とが、基準同期信号に同期して行なわれるので、画像表
示パネルの各画素を、入射する光の色の変化に対応して
駆動することができ、良好なカラー画像表示が実現でき
る。

【００３２】上記第２のカラー画像表示装置が、更に、
前記回転多面鏡の回転位相を検出する回転位相検出手段
を有し、前記回転駆動手段は、前記回転位相検出手段か
らの検出信号と前記基準となる同期信号とを比較し、負
帰還制御により前記検出信号が前記基準となる同期信号
に同期するように前記回転多面鏡を回転させることが好
ましい。これにより、基準同期信号に同期した回転多面
鏡の回転駆動を、小型の装置で、容易かつ低コストに実
現できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明の
実施の形態１のカラー画像表示装置の概略構成図であ
る。本実施の形態のカラー画像表示装置は、光源部２０
１、集光手段（第１の光学手段）２０２、回転多面鏡２
１４、走査光学系（第２の光学手段）２０３、画像表示
パネル２０４、画像表示パネル駆動回路２０５、光射出
装置２０６、及び受光部２０７からなっている。

【００３４】光源部２０１は、赤青緑の各色を射出する
赤色光用光源部２０９、青色光用光源部２１０、及び緑
色光用光源部２１１を有し、それぞれは光射出側に矩形
の形状の光射出部２０８Ｒ、２０８Ｂ、２０８Ｇを備え
る。光射出部２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂから射出さ
れた各色の光は集光手段２０２の色光別の第１集光レン
ズ２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂに入射する。各入射光
は、それぞれ第１集光レンズ２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１
２Ｂにより色光別の第２集光レンズ２１３Ｒ、２１３
Ｇ、２１３Ｂ上に集光される。第２集光レンズ２１３
Ｒ、２１３Ｇ、２１３Ｂは、光射出部２０８Ｒ、２０８
Ｇ、２０８Ｂの矩形形状を、回転多面鏡２１４の外周面
上に形成された反射面２１５、及び走査光学系２０３を
介して画像表示パネル２０４上に形成するように構成さ
れている。

【００３５】図２に画像表示パネル２０４の照明状態の
一例を示す。赤色光用光源部２０９、青色光用光源部２
１０、及び緑色光用光源部２１１から射出された各色光
は、画像表示パネル２０４の有効画素領域を走査方向２
２９に約３等分して得られる３つの短冊状領域をそれぞ
れ照明する。即ち、赤緑青の各色光は、図２に示すよう
に画像表示パネル２０４上に、赤色光照明領域（図２
中、「Ｒ」で示す）、緑色光照明領域（図２中、「Ｇ」
で示す）、及び青色光照明領域（図２中、「Ｂ」で示
す）を形成する。

【００３６】走査光学系２０３は、図３にあるように、
少なくとも回転多面鏡２１４上の１つの反射面２１５の
範囲を入射光有効部とする。走査光学系２０３へ入射し
た光の画像表示パネル２０４上における結像高さは、走
査光学系２０３へ入射する光の入射角（入射光が光軸２
０３ａとなす角度）に比例して変化する。即ち、回転多
面鏡２１４の１つの反射面２１５の回転方向２１４ａの
幅が回転中心に対してなす角度（中心角）をθｐとする
と、回転多面鏡２１４の反射面で反射された光の走査光
学系２０３への入射角は−θｐ〜＋θｐの範囲内で変化
する。走査光学系２０３に角度θｐで入射した光が照明
位置に配置された画像表示パネル２０４上の走査方向２
２９において最も光線高の高い部分に集光するように、
光学系が構成されている。回転多面鏡２１４の反射面で
反射された光は走査光学系２０３の光軸２０３ａに対し
て±θｐの角度範囲で走査されるから、走査光学系２０
３を通過した光は画像表示パネル２０４の全有効領域内
を走査方向２２９に走査しながら照明する。

【００３７】走査光学系２０３は、図３にあるように、
たとえば走査方向２２９に長い開口を持ち、走査方向２
２９に直交する方向に短い開口を持つ複数の走査レンズ
からなる。ここで複数の走査レンズのうち何面かは走査
方向２２９と走査方向２２９に直交する方向とでその曲
率半径Ｒが異なって構成されている。これにより、走査
方向２２９においては、回転多面鏡２１４からの反射光
の入射角により結像位置高さを決める光学系を構成し、
走査方向２２９に直交する方向においては、光射出部２
０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂの矩形形状を集光手段２０
２の第１集光レンズ２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ、第
２集光レンズ２１３Ｒ、２１３Ｇ、２１３Ｂを介して画
像表示パネル２０４上に所定の寸法に拡大投射する光学
系を構成することができる。

【００３８】ここで回転多面鏡２１４の回転のある瞬間
をとらえた場合、図４にあるように１つの反射面２１５
上に赤、緑、青の各光の集合体（スポット）２２７Ｒ，
２２７Ｇ，２２７Ｂがお互いに主光線が重なり合わない
よう回転方向２１４ａに一列に並んで形成される。この
ときの各スポットの間隔は、各色光の主光線が回転多面
鏡２１４に入射する位置が回転中心に対してなす角度
（中心角）で表現すれば、赤色光主光線入射位置と緑色
光主光線入射位置とによる中心角、及び緑色光主光線入
射位置と青色光主光線入射位置とによる中心角はいずれ
もおよそθｐ／３である。

【００３９】回転多面鏡２１４は回転軸２１６を中心に
モータ（図示せず）により回転せしめられる。モータの
回転はモーター制御回路２４４により制御される。

【００４０】回転多面鏡２１４の回転により画像表示パ
ネル２０４を照明する各色光が走査される様子について
図５を用いて説明する。

【００４１】図５の（Ａ）〜（Ｆ）は、回転多面鏡２１
４の回転と、これに伴う画像表示パネル２０４の各色光
による照明状態の変化とを一定時間間隔おきに示したも
のである。それぞれにおいて、上側の画像表示パネル２
０４の照明状態を示した図において、図２と同様に、赤
色光による照明領域、緑色光による照明領域、及び青色
光による照明領域をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂで示している。
また、下側の回転多面鏡２１４の回転と各色光の反射状
態を示した図において、２１８Ｒ、２１８Ｇ、２１８Ｂ
はそれぞれ赤色光主光線、緑色光主光線、青色光主光線
を示し、矢印は光の進行方向を示している。

【００４２】時間Ｔ＝ｔ１においては（図５（Ａ））、
回転多面鏡２１４の共通する反射面２１５ａに赤緑青の
各色光が入射し、図のように青色光が回転方向２１４ａ
に最も大きな角度で反射し、緑色光は青色光よりもやや
小さい角度で反射し、赤色光は緑色光よりもさらに小さ
な角度で反射する。従って、各色光は走査光学系２０３
に異なる角度で入射することになり、各色光は画像表示
パネル２０４上の異なる位置に光射出部２０８Ｒ、２０
８Ｇ、２０８Ｂの像を図示したように形成する。即ち、
画像表示パネル２０４上には、上から順に青色光照明領
域、緑色光照明領域、赤色光照明領域が形成される。

【００４３】時間Ｔ＝ｔ１から回転多面鏡２１４が所定
角度だけ回転した時間Ｔ＝ｔ２においては（図５
（Ｂ））、赤色光及び緑色光は回転多面鏡２１４の共通
する反射面２１５ａに入射するが、青色光は回転してき
た新たな反射面２１５ｂに入射する。このとき特に青色
光は反射面２１５ｂへの入射角が小さくなることから回
転方向２１４ａへの反射角は最も小さくなる。よって、
緑色光が回転方向２１４ａに最も大きな角度で反射し、
赤色光は緑色光よりもやや小さい角度で反射し、青色光
は赤色光よりもさらに小さな角度で反射する。従って、
各色光は画像表示パネル２０４上の異なる位置に光射出
部２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂの像を図示したように
形成する。即ち、画像表示パネル２０４上には、上から
順に緑色光照明領域、赤色光照明領域、青色光照明領域
が形成される。

【００４４】時間Ｔ＝ｔ２から回転多面鏡２１４が更に
所定角度だけ回転した時間Ｔ＝ｔ３においては（図５
（Ｃ））、赤色光のみが反射面２１５ａに入射し、緑色
光及び青色光は共通する反射面２１５ｂに入射する。こ
のとき特に緑色光は反射面２１５ｂへの入射角が小さく
なることから回転方向２１４ａへの反射角は最も小さく
なる。よって、赤色光が回転方向２１４ａに最も大きな
角度で反射し、青色光は赤色光よりもやや小さい角度で
反射し、緑色光は青色光よりもさらに小さな角度で反射
する。従って、各色光は画像表示パネル２０４上の異な
る位置に光射出部２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂの像を
図示したように形成する。即ち、画像表示パネル２０４
上には、上から順に赤色光照明領域、青色光照明領域、
緑色光照明領域が形成される。

【００４５】時間Ｔ＝ｔ３から回転多面鏡２１４が更に
所定角度だけ回転した時間Ｔ＝ｔ４においては（図５
（Ｄ））、赤緑青の各色光が共通する反射面２１５ｂに
入射する。これは上記時間Ｔ＝ｔ１（図５（Ａ））と同
じ位置関係となり、画像表示パネル２０４の各色光によ
る照明状態も同じとなる。

【００４６】さらに、回転多面鏡２１４が所定角度だけ
回転した時間Ｔ＝ｔ５においては（図５（Ｅ））、赤色
光及び緑色光は共通する反射面２１５ｂに入射し、青色
光は新たな反射面２１５ｃに入射する。これは上記時間
Ｔ＝ｔ２（図５（Ｂ））と同じ位置関係となり、画像表
示パネル２０４の各色光による照明状態も同じとなる。

【００４７】さらに、回転多面鏡２１４が所定角度だけ
回転した時間Ｔ＝ｔ６においては（図５（Ｆ））、赤色
光は反射面２１５ｂに入射し、緑色光及び青色光は共通
する反射面２１５ｃに入射する。これは上記時間Ｔ＝ｔ
３（図５（Ｃ））と同じ位置関係となり、画像表示パネ
ル２０４の各色光による照明状態も同じとなる。

【００４８】以上のように、画像表示パネル２０４に形
成される、赤緑青の各色光による帯状の照明領域は、走
査方向２２９の向きに順に移動する。図５では特定の期
間（時間Ｔ＝ｔ１〜ｔ６）のみを示したが、回転多面鏡
２１４は連続回転していることから、各色光の照明領域
は画像表示パネル２０４上を下から上に（走査方向２２
９の向きに）連続的に移動し（走査され）、上端に到達
した色光の照明領域は下端に戻って再度下から上への移
動を行う。このとき先に説明したように、各色光の主光
線が回転多面鏡２１４の反射面に入射する地点は、回転
多面鏡２１４の回転中心に対しておよそ角度θｐ／３に
相当する距離だけ回転方向２１４ａに離間しているか
ら、各色光の主光線はほぼ同じ時間的間隔で回転多面鏡
２１４の反射面間２１５の稜線（隣接する反射面が接続
されている箇所）を迎える。従って、図５（Ａ）〜図５
（Ｆ）に示した走査を各色光が同じ周期で行なうことが
でき、色ムラ、輝度ムラ、フリッカーが抑えられた照明
を行うことができる。

【００４９】さらに、集光手段２０２から回転多面鏡２
１４の反射面２１５に入射する各色光の主光線は、赤色
光主光線２１８Ｒと緑色光主光線２１８Ｇとがなす角
度、緑色光主光線２１８Ｇと青色光主光線２１８Ｂとが
なす角度は、いずれもおよそ２×θｐ／３となるように
設定されている。これにより上記図５（Ａ）〜図５
（Ｆ）のすべてにおいて各色光は走査光学系２０３に色
光毎に異なる角度で入射することになり、隣り合う色光
の入射角の差は常におよそ２×θｐ／３となる。よっ
て、画像表示パネル２０４上における、隣接する色光の
主光線の入射位置の間隔を、画像表示パネル２０４を走
査方向２２９に３等分した距離に維持したままで、各色
光を走査させながら画像表示パネル２０４を照明するこ
とができる。

【００５０】画像表示パネル２０４は、図６に示したよ
うに、透過型液晶パネル２１９と、入射側に備えられた
偏光子である入射側偏光板２２０と、出射側に備えられ
た検光子である出射側偏光板２２１とからなる。入射側
偏光板２２０は、例えば矩形の外形形状の短辺方向（走
査方向２２９）に偏光した光を透過し、これに直交する
方向に偏光した光を吸収するように設定されている。入
射側偏光板２２０を透過した光は液晶パネル２１９に入
射する。液晶パネル２１９には多数の画素が配列形成さ
れており、外部信号により各画素開口毎に透過光の偏光
方向を変えることが出来る。ここでは画素を駆動しない
場合には入射光の偏光方向を９０度回転させて透過さ
せ、駆動した場合には偏光方向を変化させること無く透
過させるものとする。出射側偏光板２２１は入射側偏光
板２２０と直交した方向の偏光特性を有する。即ち、出
射側偏光板２２１は、矩形の外形形状の長辺方向（走査
方向２２９に直交する方向）に透過軸を有し、この方向
に偏光した光を透過する。従って、液晶パネル２１９の
駆動されていない画素に入射して、偏光方向を９０度変
えられて透過した光は、その偏光方向が出射側偏光板２
２１の透過軸と一致するためここを透過することができ
る。一方、液晶パネル２１９の駆動された画素に入射し
て、偏光方向を変えられずに透過した光は、その偏向方
向が出射側偏光板２２１の透過軸と直交するためここで
吸収される。

【００５１】このように構成された画像表示パネル２０
４を用いれば、液晶パネル２１９の各画素を、当該画素
を照明している光の色に対応した信号で駆動して、各画
素毎に変調を行なうことで、画像を形成することができ
る。各色光の走査は高速で行なわれるから（１フィール
ド時間内に図５（Ａ）〜図５（Ｆ）からなる１単位が少
なくとも１回以上行なわれることが好ましい）、観察者
の網膜上には各色ごとの画像が合成されて、カラー画像
として認識される。

【００５２】上記のカラー画像表示を行なうためには、
画像表示パネル２０４の各画素を照明する色光と、当該
画素を駆動する駆動信号とを同期させることが必要であ
る。本実施の形態では、これを、図１に示したように、
光射出装置２０６と受光部２０７とからなる回転多面鏡
２１４の回転位相検出手段を用いて行なう。画像表示パ
ネル２０４を駆動する駆動回路２０５は、該回転位相検
出手段からの出力信号に同期させて、各画素を駆動す
る。これにより、各画素を、画素に入射している色光に
合わせた信号で駆動することができる。

【００５３】光射出装置２０６は発光部（小型光源）２
２２と集光レンズ（第１の集光手段）２２３とからなっ
ている。発光部２２２からの光は集光レンズ２２３によ
り回転多面鏡２１４の反射面上に集光される。特に回転
多面鏡２１４の反射面に集光された光は、回転多面鏡２
１４の回転方向２１４ａの幅が狭い長方形あるいは楕円
形の光源像を形成することが好ましい。光射出装置２０
６からの光は回転多面鏡２１４の反射面に入射し、そこ
で反射され、そのとき先に述べた各色光と同様に走査せ
しめられる。反射光が走査される範囲内の任意の位置に
受光部２０７が配置される。受光部は受光素子（受光手
段）２２４と絞り２２５とからなっており、走査された
光射出装置２０６からの光が絞り２２５の開口を経て受
光素子２２４に入射する。絞り２２５の開口は、反射光
の走査方向の開口幅を制限する。受光素子２２４は光信
号を電気信号に変換して画像表示パネル駆動回路２０５
に送る。画像表示パネル駆動回路２０５は、受光素子２
２４からの信号に同期させて画像表示パネル２０４の駆
動を行なう。以上により、回転多面鏡２１４の回転位相
（回転角度）と画像表示装置２０４の駆動とを精度良く
同期させることができる。

【００５４】この構成では、光射出装置２０６と回転多
面鏡２１４の反射面との間隔、回転多面鏡２１４の反射
面と受光部２０７との間隔をそれぞれ大きく取れば、回
転多面鏡２１４の回転位相の検出精度を上げることが可
能である。

【００５５】なお、発光部２２２に用いる発光素子は、
小型、低消費電力で、発光方向の指向性を狭くできるも
のが特に好ましく、例えば半導体レーザ、発光ダイオー
ド等を使用することができる。

【００５６】以上の様に構成することで、カラーフィル
ターのような色選択手段を備えていない画像表示パネル
２０４を１枚のみ用いた場合でもカラー表示が可能とな
る。しかも、画像表示パネル２０４の個々の画素が赤緑
青の３色分の画素として機能するので、画像表示パネル
２０４の画素数と得られる表示画像の画素数とが一致す
る。従って、表示画像の所望する解像度以上に画像表示
パネル２０４を高解像度化する必要がなく、また、表示
画像を拡大しても赤緑青の各色に色分離して見えること
もない。さらに、光源部２０１からの光は常に有効に画
像表示パネル２０４へ導かれることから光利用率が高く
高輝度の画像表示を実現できる。

【００５７】なお、本実施の形態では画像表示パネル２
０４として透過型液晶方式のものを用いたが、入射光を
変調して表示を行う表示デバイス（ライトバルブ）で有
ればこれに限定されず、例えば、反射型液晶方式、反射
型ミラーデバイス等を用いることも可能である。ただ
し、高速応答可能なデバイスであることが必要なことは
言うまでもない。このとき画像表示パネル２０４として
使用するデバイスにあわせた光学系の設計、特に走査光
学系２０３と表示パネル２０４との間の光学系の最適化
を行なう必要があることはもちろんである。

【００５８】本実施の形態においては、画像表示パネル
２０４上の各色光の走査の１周期が、回転多面鏡２１４
の反射面１面分の中心角（上記の例ではθｐ）の回転に
相当することから、回転多面鏡２１４の回転位相を精度
よく検出して画像表示パネル２０４の駆動信号と同期さ
せる必要がある（これに対して、図１６，図１７に示し
た従来のカラーホイールを使用した表示装置では、カラ
ーホイールの１回転が走査の１周期に相当する）。よっ
て、上記の光射出装置２０６と受光部２０７とによる回
転位相検出が必須となる。

【００５９】本実施の形態においては、光射出装置２０
６は発光部２２２と集光レンズ２２３、受光部２０７は
受光素子２２４と絞り２２５でそれぞれ構成したが、受
光部２０７にも集光レンズ（第２の集光手段）を追加し
て、受光素子２２４への入射光を集光させると、より正
確に角度検出が行える。より具体的には、回転多面鏡２
１４からの反射光を、集光レンズを用いて、受光素子２
２４の受光面上に、走査方向に幅が狭く、これと直角方
向に幅が広い略長方形状又は略楕円形状に集光させるこ
とで、回転多面鏡２１４の回転位相検出精度が向上す
る。また、回転位相検出機能が果たせる場合には絞り２
２５は必ずしも必須ではない。基本的には、光射出装置
２０６は回転多面鏡２１４の反射面上に十分に小さい面
積に集光することができ、受光部２０７は反射光を走査
方向の幅を狭くして受光素子に導くことができる構成で
あるのが好ましい。

【００６０】また、図７にあるように、画像表示パネル
２０４上の画像を拡大投射可能な投射レンズ２２６を設
けることでスクリーン２２８上に大型映像を得ることも
可能である。

【００６１】（実施の形態２）図８は本発明の実施の形
態２のカラー画像表示装置の構成図である。本実施の形
態のカラー画像表示装置は、光源部２０１、集光手段
（第１の光学手段）２０２、回転多面鏡２１４、走査光
学系（第２の光学手段）２０３、及び画像表示パネル２
０４からなる光学システム部と、画像表示パネル駆動回
路２０５、回転センサ装置（回転位相検出手段）２５
５、及びモーター制御回路２４４からなる回路システム
部とで構成される。光学システム部の構成及び動作につ
いては実施の形態１と同等であるので詳細な説明を省略
し、回路システム部の動作説明を以下に行なう。

【００６２】画像表示パネル駆動回路２０５は、ＰＬＬ
２３０、第１分周回路２３１、第１タイミングジェネレ
ータ（ＴＧ１）２３２、第２タイミングジェネレータ
（ＴＧ２）２３７、画像メモリ２３３、スイッチ回路
（ＳＷ）２３４、スイッチ２３９、同期検出回路（ＳＹ
ＮＣ．ＤＥＴ．）２３５、クロック発生回路２３８、第
２分周回路２３６から構成される。

【００６３】回転センサ装置（回転位相検出手段）２５
５は、光射出装置２０６、及び受光部２０７から構成さ
れる。

【００６４】モーター制御回路２４４は、位相比較回路
２４０、及びモーター駆動回路２４１から構成される。

【００６５】水平同期信号ＨＤはＰＬＬ２３０に入力さ
れ、これと同期した信号ＣＬＫが出力される。第１分周
回路２３１は信号ＣＬＫを分周して発生される水平同期
信号Ｈ．ＲＥＦを出力する。信号ＣＬＫ、信号Ｈ．ＲＥ
Ｆ、及び垂直同期信号ＶＤは第１タイミングジェネレー
タ（ＴＧ１）２３２に入力され、第１タイミングジェネ
レータ（ＴＧ１）２３２はＲＧＢ映像信号データを一時
記憶するメモリ２３３の書き込み制御信号２４２、及び
読み出し制御信号２４６を出力する。また、垂直同期信
号ＶＤは同期検出回路２３５へ入力され、同期検出回路
２３５は垂直同期信号ＶＤのパルス入力がされなくなっ
た場合に検出信号２４７を出力する。検出信号２４７に
よりスイッチ回路２３４、スイッチ２３９の切り替えが
行なわれる。

【００６６】一方、クロック発生回路２３８の出力信号
ＩＮＴ−ＣＬＫは第２分周回路２３６へ入力され、フリ
ーランで水平同期信号ＩＮＴ−ＨＤおよび垂直同期信号
ＩＮＴ−ＶＤを出力する。信号ＩＮＴ−ＣＬＫ，水平同
期信号ＩＮＴ−ＨＤ、及び垂直同期信号ＩＮＴ−ＶＤは
第２タイミングジェネレータ２３７に入力され、メモリ
２３３の読み出し制御信号２４８を出力する。

【００６７】次にモーター制御回路２４４の動作を、１
垂直同期周期に回転多面鏡２１４が１つの反射面に相当
する角度θｐだけ回転する場合を例に説明する。回転多
面鏡２１４の回転軸２１６にはモーター（図示省略）が
接続されており、モーター駆動回路２４１により駆動さ
れる。実施の形態１でも述べたように、回転多面鏡２１
４が１つの反射面に相当する角度θｐだけ回転する間に
赤緑青の各色の照明光は画像表示パネル２０４上を各１
回走査し、赤緑青の各色光の動きに合わせてメモリ２３
３からＲＧＢ映像信号データを読み出し、画像表示パネ
ル２０４を駆動してカラー表示を得る。

【００６８】回転多面鏡２１４の回転位相（回転角度）
が変化すると赤緑青の各色光による照明領域が移動する
ので、画像表示パネル２０４へのＲＧＢ映像信号２４９
の切り替えタイミングがこれに追従できないと映像が乱
れ、正確なカラー画像表示が行なえない。これを回避す
るためには、回転多面鏡２１４の回転の安定化と、回転
多面鏡２１４の回転位相と画像表示パネル２０４を駆動
する映像信号２４９との同期安定化が必要である。その
方法を以下に説明する。

【００６９】回転センサ装置２５５において、光射出装
置２０６から出る光線は回転多面鏡２１４の反射面によ
り反射され、回転多面鏡２１４が所定の回転位相になる
と、反射光が受光部２０７において検出される。光射出
装置２０６及び受光部２０７の構成は実施の形態１と同
様である。受光部２０７上を反射光が通過すると受光部
２０７は回転位相検出信号２５０を出力し、これは位相
比較回路２４０に入力される。また、位相比較回路２４
０へは基準同期信号２４５が入力されている。位相比較
回路２４０は、負帰還制御により前記受光部２０７から
の回転位相検出信号２５０が基準同期信号２４５と同期
するように制御信号２５１を出力し、これを受けてモー
ター駆動回路２４１は回転多面鏡２１４のモータを駆動
する。

【００７０】同期検出回路２３５が垂直同期信号ＶＤの
入力有りと判定した場合、スイッチ２３９の切り替えに
より、基準同期信号２４５として垂直同期信号ＶＤが使
用される。また、この場合、スイッチ回路２３４の選択
により、メモリ２３３の読み出し制御信号２４３として
第１タイミングジェネレータ２３２の出力信号２４６が
選択される。この結果、回転多面鏡２１４の回転制御、
及び画像表示パネル２０４の駆動制御は、全て外部から
入力される映像の同期信号ＶＤに同期して行なわれる。

【００７１】一方、同期検出回路２３５が垂直同期信号
ＶＤの入力無しと判定した場合、スイッチ２３９の切り
替えにより、基準同期信号２４５として内部発生させた
垂直同期信号ＩＮＴ−ＶＤが使用される。また、この場
合、スイッチ回路２３４の選択により、メモリ２３３の
読み出し制御信号２４３として第２タイミングジェネレ
ータ２３７の出力信号２４８が選択される。この結果、
回転多面鏡２１４の回転制御、及び画像表示パネル２０
４の駆動制御は、全て内部発生させた同期信号ＩＮＴ−
ＶＤに同期して行なわれる。これにより同期信号が外部
から入力されないときも回転多面鏡２１４の暴走や、回
転多面鏡２１４の回転と画像表示パネル２０４の駆動と
のタイミングずれによる画像の乱れを生じることがな
い。

【００７２】上記では、垂直同期の１周期の間に回転多
面鏡２１４が１つの反射面に相当する角度θｐだけ回転
し、赤緑青の各色光が画像表示パネル２０４をそれぞれ
１回走査する場合を例に説明したが、本発明はこれに限
定されるものではない。例えば、垂直同期の１周期の間
に赤緑青の各色光が画像表示パネル２０４を２回以上走
査させることもでき、この場合には、垂直同期信号を走
査回数に応じて逓倍したものを前記基準同期信号２４５
とすれば良い。

【００７３】（実施の形態３）図９は本発明の実施の形
態３のカラー画像表示装置の構成図である。本実施の形
態３では、回転センサ装置（回転位相検出手段）の構成
が実施の形態２の回転センサ装置（回転位相検出手段）
２５５と異なる。図９において、一点鎖線で示した画像
表示パネル駆動回路２０５の構成は実施の形態２（図
８）の画像表示パネル駆動回路２０５と同様であるた
め、図面を簡略化するために図示を省略している。図１
０（Ａ）は、本実施の形態３の回転センサ装置（回転位
相検出手段）の構成を示した平面図、図１０（Ｂ）はそ
の側面図である。

【００７４】本実施の形態の回転センサ装置は、回転多
面鏡２１４の片面に設置された複数のマグネット（磁性
体）２５７と、マグネット２５７の磁界を検出できる位
置に固定された磁気センサ（磁気検出素子）２５８とか
ら構成される。

【００７５】回転多面鏡２１４の反射面と同じ数のマグ
ネット２５７が、回転多面鏡２１４の回転中心を中心と
する円周上に等角度間隔に取り付けられている。一方、
磁気センサ２５８は、マグネット２５７が配置された円
周に対向する位置に、回転多面鏡２１４と離間して固定
されている。

【００７６】回転多面鏡２１４が回転してマグネット２
５７が磁気センサ２５８の下を通過するたびに、磁気セ
ンサ２５８はマグネット２５７の磁界を検出して回転位
相検出信号２５０を出力する。位相比較回路２４０は、
負帰還制御により磁気センサ２５８からの回転位相検出
信号２５０が基準同期信号２４５と同期するように制御
信号２５１を出力し、これを受けてモーター駆動回路２
４１は回転多面鏡２１４のモータを駆動する。上記以外
の動作は実施の形態２と同様である。

【００７７】本実施の形態３の回転センサ装置は磁界を
利用して回転多面鏡２１４の回転位相を検出しているの
で、反射面での光の反射を利用して回転多面鏡２１４の
回転位相を検出する実施の形態１及び２の回転センサ装
置と比較して、回転位相を検出するために光学系を構成
する必要がなく、従って、光学系を構成する際の高度の
組立精度が要求されなくなるので、組立が容易になる利
点を有する。

【００７８】（実施の形態４）図１１は本発明の実施の
形態４のカラー画像表示装置の構成図である。本実施の
形態のカラー画像表示装置は、光源部２０１、集光手段
（第１の光学手段）２０２、回転多面鏡２１４、走査光
学系（第２の光学手段）２０３、及び画像表示パネル２
０４からなる光学システム部と、画像表示パネル駆動回
路２０５、回転センサ装置（回転位相検出手段）２５
５、及びモーター制御回路２４４からなる回路システム
部とで構成される。光学システム部の構成及び動作につ
いては実施の形態１と同等であるので詳細な説明を省略
し、回路システム部の動作説明を以下に行なう。

【００７９】画像表示パネル駆動回路２０５は、ＰＬＬ
２３０、第１分周回路２３１、読み出しタイミングジェ
ネレータ（ＴＧＲＥＡＤ）２６２、書き込みタイミン
グジェネレータ（ＴＧＷＲＩＴＥ）２６７、メモリ２
３３により構成される。

【００８０】回転センサ装置（回転位相検出手段）２５
５は、光射出装置２０６、及び受光部２０７により構成
される。

【００８１】モーター制御回路２４４は、位相比較回路
２４０、及びモーター駆動回路２４１により構成され
る。

【００８２】以下、動作説明を行なう。

【００８３】水平同期信号ＨＤはＰＬＬ２３０に入力さ
れ、これと同期した信号ＣＬＫが出力される。第１分周
回路２３１は信号ＣＬＫを分周して発生される水平同期
信号Ｈ．ＲＥＦを出力する。信号ＣＬＫ、信号Ｈ．ＲＥ
Ｆ、及び垂直同期信号ＶＤは書き込みタイミングジェネ
レータ（ＴＧＷＲＩＴＥ）２６７に入力され、書き込
みタイミングジェネレータ（ＴＧＷＲＩＴＥ）２６７
はＲＧＢ映像信号データを一時記憶するメモリ２３３の
書き込み制御信号２４２を出力する。また、信号ＣＬ
Ｋ、信号Ｈ．ＲＥＦ、及び垂直同期信号ＶＤは読み出し
タイミングジェネレータ（ＴＧＲＥＡＤ）２６２へ入
力され、読み出しタイミングジェネレータ（ＴＧＲＥ
ＡＤ）２６２はメモリ２３３の読み出し制御信号２４３
を出力する。

【００８４】モーター制御回路２４４の動作は実施の形
態２と同様であるので省略する。

【００８５】回転センサ装置２５５において、光射出装
置２０６及び受光部２０７の構成は実施の形態１，２と
同様である。但し、本実施の形態４においては、光出射
装置２０６を出射した光線は、実施の形態１，２と異な
り、図１１に示すように、集光手段２０２を出射した３
つの色光のうちの少なくとも一つの色光が入射する回転
多面鏡２１４の反射面と同じ反射面に入射する。光射出
装置２０６からの光は、回転多面鏡２１４の反射面で反
射され、そのとき各色光と同様に走査せしめられる。光
射出装置２０６からの走査光は、走査光学系２０３には
入射せず、該走査範囲内の任意の位置に設置された受光
部２０７に入射する。受光部２０７上を走査光が通過す
ると受光部２０７は回転位相検出信号２５０を出力し、
これは位相比較回路２４０に入力される。また、位相比
較回路２４０へは垂直同期信号ＶＤが入力されている。
位相比較回路２４０は、負帰還制御により前記受光部２
０７からの回転位相検出信号２５０が基準となる垂直同
期信号ＶＤと同期するように制御信号２５１を出力し、
これを受けてモーター駆動回路２４１は回転多面鏡２１
４のモータを駆動する。

【００８６】一方、回転位相検出信号２５０は読み出し
タイミングジェネレータ（ＴＧＲＥＡＤ）２６２へも
入力され、この信号２５０は、読み出しタイミングジェ
ネレータ（ＴＧＲＥＡＤ）２６２において、メモリ２
３３の読み出し制御信号２４３の出力タイミングのマス
ター信号として使用される。

【００８７】以上により、回転多面鏡２１４の回転制
御、及び画像表示パネル２０４の駆動制御は、外部から
入力される垂直同期信号ＶＤに同期して行なわれる。

【００８８】本実施の形態４による効果は以下の通りで
ある。回転多面鏡２１４の各反射面が形状誤差や平面度
誤差を有している場合や、回転多面鏡２１４の全体形状
に歪みを有する場合、回転多面鏡２１４で反射される走
査光の反射角度や広がり角度は反射面ごとにばらつき、
画像表示パネル２０４を照明する３つの色光による短冊
状の照明領域の相対的位置関係、大きさ、形状などが変
動する。このような場合、実施の形態１，２では、各画
素に入射する照明光の切り替わりのタイミングと当該画
素を駆動する信号の切り替わりのタイミングとの間にず
れを生じる可能性がある。ところが、本実施の形態４で
は、回転センサ装置２５５による回転多面鏡２１４の回
転位相の検出を、光源部２０１からの３つの色光が入射
する反射面と同じ反射面を用いて行なっている。従っ
て、回転多面鏡２１４の上記誤差や歪みによる各色光の
反射状態の変化を回転センサ装置２５５でモニタするこ
とができる。しかも、モニタして得た情報をもとにメモ
リ２３３の読み出しタイミングを制御している。従っ
て、画像表示パネル２０４の各画素の駆動信号の切り替
わりタイミングと当該画素に入射する走査光の切り替わ
りタイミングとをより一層精度良く合わせることができ
る。

【００８９】（実施の形態５）図１２は本発明の実施の
形態５のカラー画像表示装置の構成図である。本実施の
形態のカラー画像表示装置は、光源部２０１、集光手段
（第１の光学手段）２０２、回転多面鏡２１４、走査光
学系（第２の光学手段）２０３、及び画像表示パネル２
０４からなる光学システム部と、画像表示パネル駆動回
路２０５、回転センサ装置（回転位相検出手段）２５
５、及びモーター制御回路２４４からなる回路システム
部とで構成される。光学システム部の動作については実
施の形態１と同等であるので省略し、回路システム部の
動作説明を以下行なう。

【００９０】回路システム部のうち画像表示パネル駆動
回路２０５及びモーター制御回路２４４は実施の形態４
と同等であるので説明は省略する。

【００９１】回転センサ装置２５５は、赤、緑、青のう
ちのいずれか一色の光を検出する可視光域センサ２６３
と、検波回路２６４とにより構成される。

【００９２】以下その動作を説明する。

【００９３】回転多面鏡２１４で反射された赤緑青の照
明光は、走査光学系２０３に入射した後、画像表示パネ
ル２０４に入射するが、本実施の形態においては光学シ
ステムの配置位置を変更することにより、画像表示パネ
ル２０４の有効表示領域（画素形成領域）よりも広い範
囲を照明する。より具体的には、各色光が画像表示パネ
ル２０４の有効表示領域よりも走査方向２２９の外側の
領域を照明するように、即ち、いわゆるオーバースキャ
ンするように光学系が構成されている。可視光域センサ
２６３は、画像表示パネル２０４の有効表示領域よりも
走査方向２２９の外側の領域であって、オーバースキャ
ンされた色光が入射する位置に配置されている。従っ
て、赤緑青の各照明光が画像表示パネル２０４上を走査
すると、可視光域センサ２６３には、赤緑青の各照明光
が順に入射する。可視光域センサ２６３の受光スペクト
ルを赤、緑、青のいずれかの照明光に合わせて選択する
ことにより、選択された色光の走査タイミングを検出す
ることができる。可視光センサ２６３の受光信号は検波
回路２６４に送られる。

【００９４】図１３に検波回路２６４の一構成例を示
す。図１３の検波回路２６４は、電圧比較回路２６８、
パルス幅・位相調整回路２６９、論理積を用いた信号出
力停止回路２７０により構成される。可視光センサ２６
３からの信号は電圧比較回路２６８に入力され、該入力
信号が一定しきい値電圧Ｖａを越えた場合に電圧比較回
路２６８は正論理の信号を出力する。

【００９５】なお、検波回路２６４にパルス幅・位相調
整回路２６９及び信号出力停止回路２７０を挿入してい
る理由を図１４のタイミングチャートを用いて説明す
る。図１４において、横軸は時間軸を示す。一般にプロ
ジェクタの光源部には放電管の原理が応用されており、
その等価回路はＬＣ共振回路で表される。プロジェクタ
の光源部は直流又は交流で駆動されるのが一般的である
が、交流駆動の場合は、駆動パルスを入力したタイミン
グで光源部は発光強度のリップルを発生する。従って、
図１４（ａ）に示すように、可視光センサ２６３の出力
信号にリップル成分２７１が重畳される。該リップル成
分２７１の電圧がしきい値電圧Ｖａを越えた場合、図１
４（ｂ）に示すように、電圧比較回路２６８の出力信号
にもリップル成分２７２が重畳される。このリップル成
分２７２を除去するため、以下の操作を行なう。図１３
に示すパルス幅・位相調整回路２６９に、図１４（ｃ）
に示す光源部駆動同期信号を入力し、パルスの幅と位相
とが調整された、図１４（ｄ）に示す信号を出力させ
る。そして、信号出力停止回路２７０に、この出力信号
と電圧比較回路２６８からの出力信号（図１４（ｂ））
とを入力し、両信号の論理積をとることにより、図１４
（ｅ）に示すような前記リップル成分の無い回転位相検
出信号２５０が得られる。なお、光源部を直流駆動する
場合は以上の処理は不要である。

【００９６】回転センサ装置２５５からの回転位相検出
信号２５０は、実施の形態４と同様に、モーター制御回
路２４４に入力されてモータの回転安定化に寄与し、ま
た読み出しタイミングジェネレータ（ＴＧＲＥＡＤ）
２６２に入力されてメモリ２３３の読み出し制御信号２
４３の出力タイミングのマスター信号として使用され
る。

【００９７】本実施の形態５による効果は以下の通りで
ある。回転多面鏡２１４の各反射面が形状誤差や平面度
誤差を有している場合や、回転多面鏡２１４の全体形状
に歪みを有する場合、回転多面鏡２１４で反射される走
査光の反射角度や広がり角度は反射面ごとにばらつき、
画像表示パネル２０４を照明する３つの色光による短冊
状の照明領域の相対的位置関係、大きさ、形状などが変
動する。このような場合、実施の形態１，２では、各画
素に入射する照明光の切り替わりのタイミングと当該画
素を駆動する信号の切り替わりのタイミングとの間にず
れを生じる可能性がある。ところが、本実施の形態５で
は、回転センサ装置２５５による回転多面鏡２１４の回
転位相の検出を、オーバースキャンさせた照明光を用い
て行なっている。従って、実施の形態４と同様に、画像
表示パネル２０４の各画素の駆動信号の切り替わりタイ
ミングと当該画素に入射する走査光の切り替わりタイミ
ングとを精度良く合わせることができる。本実施の形態
５は、実施の形態４と異なり走査された照明光を直接検
出してタイミング制御に利用するので、タイミングの一
致精度の面で実施の形態４よりも優れている。

【００９８】（実施の形態６）図１５は本発明の実施の
形態６のカラー画像表示装置の構成図である。本実施の
形態のカラー画像表示装置は、実施の形態２（図８）の
カラー画像表示装置を構成する回路システム部に光源制
御部２８０を加えた構成である。光源制御部２８０は、
ＳＴＯＰ検出回路（回転停止検出回路）２８２及び光源
部駆動回路２８４からなる。光学システム部、及び回路
システム部の中の画像表示パネル駆動回路２０５、回転
センサ装置（回転位相検出手段）２５５、モーター制御
回路２４４については実施の形態２と同等であるので説
明を省略する。

【００９９】以下、光源制御部２８０の動作を説明す
る。

【０１００】回転センサ装置２５５の回転位相検出信号
２５０はＳＴＯＰ検出回路２８２にも入力される。ＳＴ
ＯＰ検出回路２８２は常時入力信号を監視しており、入
力される検出信号パルスが一定時間以上消滅した場合、
光源部駆動回路２８４に信号を送り、光源部駆動回路２
８４はこれを受けて光源部２０１の駆動を停止する。こ
れによって回転多面鏡２１４への照明光の入射は停止さ
れる。

【０１０１】前記の検出信号パルスが消滅した場合と
は、回転多面鏡２１４の回転が停止した場合、及び回転
センサ装置２５５が故障した場合が考えられる。

【０１０２】本実施の形態の光源制御部２８０の上記処
理は、回転多面鏡２１４の回転が停止した場合におけ
る、照明光が回転多面鏡２１４の反射面の同一箇所に継
続してスポット状に入射することによる反射面の焼き付
きを防止する。

【０１０３】なお、上記の例では実施の形態２のカラー
画像表示装置に光源制御部２８０を設けた例を示した
が、他の実施の形態のカラー画像表示装置に同様の光源
制御部２８０を設けることも可能であり、上記と同様の
効果を奏する。

【０１０４】上記の実施の形態１〜６では画像表示パネ
ル（表示デバイス、ライトバルブ）２０４として透過型
を用いた例を示したが、反射型を用いることもできる。

【０１０５】また、赤緑青の色光を射出する光源部２０
１としては、各色光別に光源を備えたものであっても、
あるいは１つの白色光源からの光を色分解して各色光を
得るものであっても良い。

【０１０６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、カラーフ
ィルターを持たず、各色光専用の画素を持たない単一の
画像表示パネルを用いてカラー表示を行うことが可能で
ある。従って、高解像度表示が可能になるのみならず、
白色光源を用いた場合には常に赤、緑、青の色光を画像
表示に使用していることから光源からの光の利用効率が
向上する。しかも回転多面鏡を用いて走査光学系を構成
することで、小型・低コストのカラー画像表示装置を提
供出来る。また、画像表示パネルの各画素を、入射する
光の色の変化に対応して駆動することができ、良好なカ
ラー画像表示が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のカラー画像表示装置
の概略構成図

【図２】図１のカラー画像表示装置を構成する画像表
示パネルの照明状態の一例を示した正面図

【図３】本発明の実施の形態１において、回転多面鏡
と走査光学系とにより各色光が走査される原理を示した
概念図

【図４】図１のカラー画像表示装置を構成する回転多
面鏡の反射面上に形成される各色光の光源像を示した正
面図

【図５】本発明の実施の形態１において、画像表示パ
ネルが各色光で走査される過程を示した説明図

【図６】図１のカラー画像表示装置を構成する画像表
示パネルの構成を示した斜視図

【図７】本発明の実施の形態１を投写型画像表示装置
へ応用した例を示した構成図

【図８】本発明の実施の形態２のカラー画像表示装置
の動作を説明するブロック図

【図９】本発明の実施の形態３のカラー画像表示装置
の要部の構成図

【図１０】図１０（Ａ）は、本実施の形態３の回転セ
ンサ装置（回転位相検出手段）の構成を示した平面図、
図１０（Ｂ）はその側面図

【図１１】本発明の実施の形態４のカラー画像表示装
置の動作を説明するブロック図

【図１２】本発明の実施の形態５のカラー画像表示装
置の動作を説明するブロック図

【図１３】本発明の実施の形態５のカラー画像表示装
置における検波回路のブロック図

【図１４】本発明の実施の形態５のカラー画像表示装
置におけるパルス幅・位相調整回路及び信号出力停止回
路の動作を説明するためのタイミングチャート

【図１５】本発明の実施の形態６のカラー画像表示装
置の要部の構成図

【図１６】従来の単板式投写型画像表示装置の概略構
成図

【図１７】図１６の画像表示装置に使用される色分解
光学系（カラーホイール）の構成図

【符号の説明】

２０１光源部２０２集光手段（第１の光学手段）２０３走査光学系（第２の光学手段）２０４画像表示パネル２０５画像表示パネル駆動回路２０６光射出装置２０７受光部２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂ光射出部２０９赤色光用光源部２１０青色光用光源部２１１緑色光用光源部２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ第１集光レンズ２１３Ｒ、２１３Ｇ、２１３Ｂ第２集光レンズ２１４回転多面鏡２１５反射面２１６回転軸２１８Ｒ赤色光主光線２１８Ｇ緑色光主光線２１８Ｂ青色光主光線２１９液晶パネル２２０入射側偏光板２２１出射側偏光板２２２発光部（小型光源）２２３集光レンズ（第１の集光手段）２２４受光素子（受光手段）２２５絞り２２６投射レンズ２２７Ｒ，２２７Ｇ，２２７Ｂ光源像２２８スクリーン２２９走査方向２３０ＰＬＬ２３１、２３６分周回路２３２、２３７タイミングジェネレータ２３３画像メモリ２３４スイッチ回路２３５同期検出回路２３８クロック発生回路２３９スイッチ２４０位相比較回路２４１モーター駆動回路２４２メモリ書き込み制御信号２４３メモリ読み出し制御信号２４４モーター制御回路２４５基準同期信号２４６メモリ読み出し制御信号２４７検出信号２４８メモリ読み出し制御信号２４９ＲＧＢ映像信号２５０回転位相検出信号２５１制御信号２５５回転センサ装置（回転位相検出手段）２５７マグネット２５８磁気センサ（磁気検出素子）２６２読み出しタイミングジェネレータ（ＴＧＲＥ
ＡＤ）２６３可視光域センサ２６４検波回路２６７書き込みタイミングジェネレータ（ＴＧＷＲ
ＩＴＥ）２６８電圧比較回路２６９パルス幅・位相調整回路２７０信号出力停止回路２７１，２７２リップル成分２８０光源制御部２８２ＳＴＯＰ検出回路（回転停止検出回路）２８４光源部駆動回路９０１光源部９０２色分解光学系９０３投光手段９０４集光手段９０５反射型ライトバルブ９０６投写レンズ９０７スクリーン９０８モーター９０９カラーホイール９１０，９１１，９１２ダイクロイックフィルター９１３光反射体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H045 AA53 BA13 BA24 BA33 DA31 5C060 BA08 BB13 BC01 BD02 EA01 GA02 GB06 GD04 HB05 HB21 HC01 HC08 HC20 JA11 JB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤、緑、青の各色光を射出する光源部
と、前記光源部からの前記各色光が入射する第１の光学手段
と、前記第１の光学手段を出射した前記各色光が入射し、反
射する際に前記各色光を走査させる回転多面鏡と、前記回転多面鏡からの前記各色光を照明位置に導く第２
の光学手段と、前記照明位置に配置され、赤、緑、青の各色信号に応じ
て入射光を変調する多数の画素を備えた画像表示パネル
と、前記画像表示パネルの前記各画素を、その画素に入射す
る光の色に対応した映像信号で駆動する画像表示パネル
駆動回路とを有し、前記第１の光学手段、前記回転多面鏡、及び前記第２の
光学手段により、前記画像表示パネル上に前記各色光に
よる短冊状の照明領域を形成し、かつ前記各色光の走査
により前記照明領域を移動させることでカラー表示を行
うカラー画像表示装置であって、更に、前記回転多面鏡の回転位相を検出する回転位相検
出手段を備えることを特徴とするカラー画像表示装置。
【請求項２】前記回転位相検出手段は、前記光源部と
は別の光射出装置と、前記光射出装置からの光が前記回
転多面鏡で反射されることにより走査される範囲内に設
置された受光部とからなることを特徴とする請求項１に
記載のカラー画像表示装置。
【請求項３】前記光射出装置は少なくとも小型光源と
第１の集光手段とからなることを特徴とする請求項２に
記載のカラー画像表示装置。
【請求項４】前記第１の集光手段は、前記小型光源か
らの光を、前記回転多面鏡の反射面上に、前記反射面の
移動方向に短く、前記移動方向と直交する方向に長い光
源像となるように集光させることを特徴とする請求項３
に記載のカラー画像表示装置。
【請求項５】前記受光部は第２の集光手段と受光手段
とからなることを特徴とする請求項２に記載のカラー画
像表示装置。
【請求項６】前記第２の集光手段は、前記光射出装置
からの光の前記回転多面鏡における反射光を、前記受光
手段の入射面上に、その走査方向に短く、その走査方向
と直交する方向に長い光源像となるように集光させるこ
とを特徴とする請求項５に記載のカラー画像表示装置。
【請求項７】前記受光部は、前記光射出装置からの光
の前記回転多面鏡における反射光の走査方向の幅を規制
する絞りを有することを特徴とする請求項２に記載のカ
ラー画像表示装置。
【請求項８】前記回転位相検出手段は、前記回転多面
鏡に配置された磁性体と、前記磁性体の磁界を検出する
磁気検出素子とからなることを特徴とする請求項１に記
載のカラー画像表示装置。
【請求項９】前記磁性体は、前記回転多面鏡の回転軸
を中心とする円周上に、等角度間隔で複数個配置されて
いることを特徴とする請求項８に記載のカラー画像表示
装置。
【請求項１０】前記第１の光学手段を出射した赤、
緑、及び青のうちの少なくとも一つの色光が入射する前
記回転多面鏡の反射面と同一の反射面に、前記光射出装
置からの光が入射することを特徴とする請求項２に記載
のカラー画像表示装置。
【請求項１１】前記回転位相検出手段は、前記赤、
緑、青のいずれかの色光のみを検出可能な受光素子を有
し、前記画像表示パネルを走査しながら照明する前記各色光
が前記受光素子を照明するように、前記受光素子は前記
画像表示パネルの近傍に配置されていることを特徴とす
る請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１２】前記受光素子は、前記画像表示パネル
の画素形成領域よりも前記各色光の走査方向の外側に配
置され、前記画像表示パネルを照明する前記各色光は、前記受光
素子が照明されるようにオーバースキャンされることを
特徴とする請求項１１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１３】前記回転位相検出手段は、前記受光素子からの出力信号を所定のしきい値電圧と比
較する電圧比較回路と、前記電圧比較回路からの出力信号からリップル成分を除
去する信号出力停止回路とを更に備えることを特徴とす
る請求項１１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１４】前記画像表示パネル駆動回路は、前記
回転位相検出手段からの検出信号に同期した映像信号で
前記画像表示パネルを駆動することを特徴とする請求項
１〜１３のいずれかに記載のカラー画像表示装置。
【請求項１５】更に、前記回転多面鏡を基準となる同
期信号に同期して回転させる回転駆動手段を有し、前記画像表示パネル駆動回路は、前記基準となる同期信
号に同期した映像信号で前記画像表示パネルを駆動する
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のカ
ラー画像表示装置。
【請求項１６】前記回転駆動手段は、前記回転位相検
出手段からの検出信号と前記基準となる同期信号とを比
較し、負帰還制御により前記検出信号が前記基準となる
同期信号に同期するように前記回転多面鏡を回転させる
ことを特徴とする請求項１５に記載のカラー画像表示装
置。
【請求項１７】更に、前記回転位相検出手段からの出
力信号に基づいて前記回転多面鏡の回転の停止を検出す
る回転停止検出回路を備え、前記回転多面鏡の回転の停止が検出されると前記光源部
からの前記色光の射出が停止することを特徴とする請求
項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１８】赤、緑、青の各色光を射出する光源部
と、前記光源部からの前記各色光が入射する第１の光学手段
と、前記第１の光学手段を出射した前記各色光が入射し、反
射する際に前記各色光を走査させる回転多面鏡と、前記回転多面鏡からの前記各色光を照明位置に導く第２
の光学手段と、前記照明位置に配置され、赤、緑、青の各色信号に応じ
て入射光を変調する多数の画素を備えた画像表示パネル
と、前記画像表示パネルの前記各画素を、その画素に入射す
る光の色に対応した映像信号で駆動する画像表示パネル
駆動回路とを有し、前記第１の光学手段、前記回転多面鏡、及び前記第２の
光学手段により、前記画像表示パネル上に前記各色光に
よる短冊状の照明領域を形成し、かつ前記各色光の走査
により前記照明領域を移動させることでカラー表示を行
うカラー画像表示装置であって、更に、前記回転多面鏡を基準となる同期信号に同期して
回転させる回転駆動手段を有し、前記画像表示パネル駆動回路は、前記基準となる同期信
号に同期した映像信号で前記画像表示パネルを駆動する
ことを特徴とするカラー画像表示装置。
【請求項１９】更に、前記回転多面鏡の回転位相を検
出する回転位相検出手段を有し、前記回転駆動手段は、前記回転位相検出手段からの検出
信号と前記基準となる同期信号とを比較し、負帰還制御
により前記検出信号が前記基準となる同期信号に同期す
るように前記回転多面鏡を回転させることを特徴とする
請求項１８に記載のカラー画像表示装置。