JP2004170461A - カラー画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高解像度の表示が可能で、光利用効率が高い単板式のカラー画像表示装置を提供する。
【解決手段】光源部１ａ，１ｂ，１ｃからの赤緑青の各色光をポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃにより走査しながら画像表示素子４上に導き、矩形短冊状の照明領域を形成する。画像表示素子４の各画素はその画素に入射する光の色に対応した映像信号で駆動される。位相調整手段８ａ，８ｂ，８ｃはモータクロック発生手段９からのモータクロック信号Ｓ１０に対して所定の位相差を有する遅延信号Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１１ｃを出力し、これに基づいて各ポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃが回転する。これにより、高解像度で光利用効率の高い単板式カラー画像表示装置を実現できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は１枚のライトバルブを変調手段として用いてカラー表示を行うカラー画像表示装置に関する。
【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は、液晶パネル（ライトバルブ）の画像を光源ランプと集光レンズと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つに分けることができる。
【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。
【０００４】
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る。
【０００５】
これに対し、従来の単板式液晶プロジェクターでは、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た。
【０００６】
近年、この単板式プロジェクターにおいてカラーフィルターによる光の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と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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
この問題に対して、特許文献１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１２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９０２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９０５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９０６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１３にあるように、モーター９０８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９１０，９１１，９１２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。
【００１０】
【特許文献１】
国際公開第ＷＯ９８／２９７７３号パンフレット（特願平１０−５０５０７２号）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２，図１３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、光利用効率が最高でも１／３と悪く、表示画像の輝度において満足出来るものではない。
【００１２】
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、光利用効率が高いカラー画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明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する３つのポリゴンミラーと、前記３つのポリゴンミラー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素子と、画像表示素子の前記各画素を、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素子駆動手段と、モータクロック信号を出力するモータクロック発生手段と、前記モータクロック信号が入力され、前記モータクロック信号に対して所定の位相差を有する信号を出力する３つの位相調整手段と、３つの前記位相調整手段からの出力信号に基づいて前記３つのポリゴンミラーをそれぞれ回転させる３つのモータ駆動手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明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する３つのポリゴンミラーと、前記３つのポリゴンミラー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素子と、画像表示素子の前記各画素を、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素子駆動手段とを備える。
【００１５】
これにより、カラーフィルターのような色選択手段を備えていない単一の画像表示素子のみでカラー表示が可能となる。しかも、画像表示素子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、高解像度の表示が可能である。更に、各光源部からの光は常に有効に画像表示素子へ導かれることから光利用率が高く（図１２の装置に比べて理論上約３倍の光利用率）高輝度の画像表示を実現できる。
【００１６】
また、本発明のカラー画像表示装置は、モータクロック信号を出力するモータクロック発生手段と、前記モータクロック信号が入力され、前記モータクロック信号に対して所定の位相差を有する信号を出力する３つの位相調整手段と、３つの前記位相調整手段からの出力信号に基づいて前記３つのポリゴンミラーをそれぞれ回転させる３つのモータ駆動手段とを有する。
【００１７】
これにより、３つのポリゴンミラーを、回転位相差を一定に維持しながら回転させることができる。その結果、画像表示素子上に赤緑青の各色光の主光線を等間隔で入射させることができ、良好なカラー表示が可能になる。
【００１８】
本発明の上記のカラー画像表示装置において、前記第１の光学手段、前記ポリゴンミラー、及び前記第２の光学手段が、前記画像表示素子上に赤、緑、青の矩形短冊状の照明領域を形成し、前記位相調整手段が、前記３つのポリゴンミラーの回転位相制御を行うことにより、赤、緑、青の前記各照明領域を前記画像表示素子上に重なり合わぬよう隣接させることが好ましい。
【００１９】
これにより、画像表示素子の各画素を、その画素に入射する光の色に応じた信号で正確に駆動することが容易になる。その結果、鮮明なカラー表示が可能になる。
【００２０】
また、前記画像表示素子駆動手段は、前記モータクロック信号に同期した前記映像信号を出力することが好ましい。
【００２１】
これにより、画像表示素子の各画素に入射する光の切り替わりのタイミングと、その画素を駆動する映像信号の切り替わりのタイミングとを一致させることができる。従って、各画素をその画素に入射する光の色に応じた信号で正確に駆動することができる。
【００２２】
また、本発明の上記のカラー画像表示装置は、更に、前記ポリゴンミラーの回転角を検出する回転角検出手段を有することが好ましい。
【００２３】
これにより、画像表示素子の各画素に入射する光の切り替わりのタイミングと、その画素を駆動する映像信号の切り替わりのタイミングとをより正確に一致させることが容易になる。その結果、鮮明なカラー表示が可能になる。
【００２４】
この場合において、前記回転角検出手段は、前記ポリゴンミラーの回転中心軸上を除く１点に配置された第１の強磁性体と、前記第１の強磁性体の通過を検出する第１の磁気検出手段と、前記ポリゴンミラーの回転中心軸を中心とし、円周方向に着磁されたリング形状の第２の強磁性体と、前記第２の強磁性体の着磁部を検出する第２の磁気検出手段と、前記第１の磁気検出手段及び前記第２の磁気検出手段からの出力信号に基づいて所定のタイミング信号を生成する回転タイミング出力手段とを有することが好ましい。
【００２５】
これにより、ポリゴンミラーの回転角の検出精度が向上する。その結果、画像表示素子の各画素に入射する光の切り替わりのタイミングと、その画素を駆動する映像信号の切り替わりのタイミングとを一致させることが容易になる。
【００２６】
前記第２の強磁性体は、円周方向にＮ極及びＳ極が、交互に、且つ等しい長さで着磁されていることが好ましい。
【００２７】
これにより、簡単な方法でポリゴンミラーの回転角の検出精度が向上する。
【００２８】
また、前記第２の強磁性体は、円周方向にＮ極及びＳ極が交互に着磁されており、前記Ｎ極及び前記Ｓ極からなる着磁対の数は前記ポリゴンミラーの反射面数の整数倍であることが好ましい。
【００２９】
これにより、簡単な方法でポリゴンミラーの回転角の検出精度が向上する。
【００３０】
また、前記回転タイミング出力手段は、前記第１の磁気検出手段からの出力信号を基準として、前記第２の磁気検出手段からの出力信号を所定の倍数で分周することが好ましい。
【００３１】
これにより、簡単な構成でポリゴンミラーの回転角を高精度に検出できる。
【００３２】
また、本発明の上記のカラー画像表示装置は、更に、テストパターン信号を発生し、前記映像信号の代わりに前記テストパターン信号を前記画像表示素子駆動手段に入力するテストパターン信号発生手段と、前記位相調整手段における前記位相差を記憶する位相差記憶手段とを有することが好ましい。
【００３３】
これにより、画像表示素子の各画素に入射する光の色の切り替わりのタイミングとその画素を駆動する映像信号の切り替わりのタイミングとのずれを検知することができる。
【００３４】
この場合において、前記テストパターン信号が、赤、緑、青のいずれかの単色映像信号であり、前記単色映像信号による前記画像表示素子の各画素の駆動とその画素に入射する光の色とが一致するように前記位相調整手段における前記位相差が設定され、その設定された位相差が前記位相差記憶手段に記憶されることが好ましい。
【００３５】
これにより、簡単な構成で画像表示素子の各画素に入射する光の切り替わりのタイミングと、その画素を駆動する映像信号の切り替わりのタイミングとを一致させることができる。
【００３６】
また、本発明の上記のカラー画像表示装置は、更に、前記ポリゴンミラーの回転数が所定値以下であることを検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段からの検出信号に基づいて前記光源部を停止するプロテクト制御手段とを有することが好ましい。
【００３７】
これにより、ポリゴンミラーの回転が何らかのトラブルにより低下又は停止した場合に、ポリゴンミラーの反射面を焼き付きなどの損傷から保護することができる。
【００３８】
また、本発明の上記のカラー画像表示装置は、更に、映像信号振幅を変調する振幅変調手段を有し、前記振幅変調手段により変調された映像信号が前記画像表示素子駆動手段に入力されることが好ましい。
【００３９】
これにより、表示画面内の輝度の不均一を解消することができる。
【００４０】
この場合において、前記振幅変調手段は、前記画像表示素子の有効表示部の周辺部を表示する映像信号の振幅を拡大するように、且つ／又は、前記画像表示素子の有効表示部の中央部を表示する映像信号の振幅を縮小するように、映像信号を変調して出力することが好ましい。
【００４１】
これにより、表示画面の周辺部での輝度の低下を簡単な方法で防止できる。
【００４２】
以下に本発明を実施の形態を示しながら詳細に説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るカラー画像表示装置の全体構成図である。本実施の形態のカラー画像表示装置は、色の３原色である赤、緑、青（以下、Ｒ、Ｇ、Ｂということがある）の光をそれぞれ出力する光源部１ａ、１ｂ、１ｃ、前記ＲＧＢ光源部からの光それぞれに対し１つずつ設けられた集光手段（第１の光学手段）２ａ、２ｂ、２ｃ、ポリゴンミラー６ａ、６ｂ、６ｃ、及びそのモータ駆動回路７ａ、７ｂ、７ｃ、位相調整回路８ａ、８ｂ、８ｃ、走査光学系（第２の光学手段）３ａ、３ｂ、３ｃ、全反射ミラー４０、第１ダイクロイックミラー４１、第２ダイクロイックミラー４２、画像表示素子４、画像表示素子駆動回路５、モータクロック発生回路９により主に構成される。以下、これらの動作説明を行う。
【００４４】
光源部１ａを出射した赤色光は集光手段２ａにて矩形短冊状に集光され、ポリゴンミラー６ａに入射する。ポリゴンミラー６ａは一定速度で回転しており、ここでの鏡面反射光が走査光学系３ａを透過する。同様に、光源部１ｂを出射した緑色光は集光手段２ｂにて矩形短冊状に集光され、一定速度で回転するポリゴンミラー６ｂに入射し、ここで鏡面反射して走査光学系３ｂを透過する。また、光源部１ｃを出射した青色光は集光手段２ｃにて矩形短冊状に集光され、一定速度で回転するポリゴンミラー６ｃに入射し、ここで鏡面反射して走査光学系３ｃを透過する。
【００４５】
第１，第２ダイクロイックミラー４１，４２は一定の波長を境に透過及び反射を行なうものである。本実施の形態では、第１ダイクロイックミラー４１として赤色光を透過し、緑色光を反射し、第２ダイクロイックミラー４２として赤色光及び緑色光を透過し、青色光を反射する。
【００４６】
走査光学系３ａを透過した赤色光は全反射ミラー４０で反射されて第１ダイクロイックミラー４１、及び第２ダイクロイックミラー４２を透過して、画像表示素子４に入射して矩形短冊状の照射領域を形成する。ポリゴンミラー６ａの回転により画像表示素子４上の赤色の矩形短冊状の照明領域が一定方向に走査される。走査光学系３ｂを透過した緑色光は第１ダイクロイックミラー４１で反射され、第２ダイクロイックミラー４２を透過して、画像表示素子４に入射して矩形短冊状の照射領域を形成する。ポリゴンミラー６ｂの回転により画像表示素子４上の緑色の矩形短冊状の照明領域が一定方向に走査される。また、走査光学系３ｃを透過した青色光は第２ダイクロイックミラー４２で反射され、画像表示素子４に入射して矩形短冊状の照射領域を形成する。ポリゴンミラー６ｃの回転により画像表示素子４上の青色の矩形短冊状の照明領域が一定方向に走査される。
【００４７】
このようにして画像表示素子４上にＲＧＢ３色の略同一サイズの矩形短冊像が照射される。この際にポリゴンミラー６ａ、６ｂ、６ｃの回転位相に図１に示すように一定差を設けることにより、画像表示素子４上に互いに重ならないＲＧＢ３色の矩形短冊像を形成することができる。画像表示素子４には、入射光を変調できる多数の画素が配列形成されている。画像表示素子駆動回路５は、画像表示素子４の各画素をその画素に入射する色光に応じた信号で駆動する。このように、一方向に移動するＲＧＢ３色の矩形短冊像に同期して、画像表示素子駆動回路５から映像信号を画像表示素子４に入力することによりフルカラー表示が可能となる。
【００４８】
以上のような一定位相差を維持しながらポリゴンミラー６ａ、６ｂ、６ｃを回転させるために、モータクロック発生回路９の出力であるモータクロック信号Ｓ１０をもとに位相調整回路８ａ、８ｂ、８ｃがタイミング設定を行い、その出力信号（遅延信号Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂ、Ｓ１１ｃ）がモータ駆動回路７ａ、７ｂ、７ｃに入力される。
【００４９】
図２に実施の形態１の回路制御部の詳細例を示す。表示素子駆動回路５へは量子化された映像信号データが入力され、画像メモリ１５に一旦記憶される。前記ＲＧＢの各矩形短冊像の走査のタイミングに合わせて、画像メモリ１５から、画像表示素子４の各画素に入射する光の色に応じた映像信号データが読み出され、画像表示素子４に入力されてカラー表示が行われる。前記画像メモリ１５への書き込みはメモリ書き込みタイミングジェネレータ１６からの制御信号Ｓ１８により行う。メモリ書き込みタイミングジェネレータ１６へは、ＲＧＢ映像信号の水平同期信号ＨＤ及び垂直同期信号ＶＤと、クロック発生回路１３にてＰＬＬ回路等の手段により発生する水平同期信号ＨＤに同期したクロックとが入力され、ＲＧＢ映像信号の位相に同期したメモリ書き込みを実現する。一方、画像メモリ１５からのＲＧＢ信号データの読み出しはメモリ読み出しタイミングジェネレータ１７からの制御信号Ｓ１９により行う。
【００５０】
一方、前記水平同期信号ＨＤ及び垂直同期信号ＶＤ（図３（ａ）参照）、及びクロック発生回路１３からの前記クロックはモータクロック発生回路９へも入力され、モータクロック発生回路９は、垂直同期信号ＶＤに同期した周期Ｔのモータクロック信号Ｓ１０（図３（ｂ））を出力し、位相調整回路８ａ、８ｂ、８ｃへそれぞれ入力される。
【００５１】
位相調整回路８ａは、モータクロック信号Ｓ１０に対して位相ずれのない遅延信号Ｓ１１ａ（図３（ｂ）参照）をモータ駆動回路７ａへ出力し、モータ駆動回路７ａはポリゴンミラー６ａを回転させる。ポリゴンミラー６ａ上の各頂点にはマグネット２３が配置され、回転により磁気検出方式の回転センサ２０がマグネット２３の磁気を検出してモータ駆動回路７ａへ入力する。モータ駆動回路７ａは、いわゆるＰＬＬ制御により、位相調整回路８ａからの遅延信号Ｓ１１ａ（図３（ｂ））に回転センサ２０からの検出信号Ｓ２０ａ（図３（ｃ）参照）を位相ロックさせる。これにより、ポリゴンミラー６ａは一定回転を行なう。
【００５２】
位相調整回路８ｂ、８ｃは、モータクロック信号Ｓ１０（図３（ｂ））に対して一定位相（Ｔ／３）ずつ位相をずらした遅延信号Ｓ１１ｂ（図３（ｄ））及び遅延信号Ｓ１１ｃ（図３（ｆ））をそれぞれモータ駆動回路７ｂ，７ｃへ出力する。モータ駆動回路７ｂ，７ｃは、上記と同様にＰＬＬ制御により、ポリゴンミラー６ｂ，６ｃにそれぞれ対応する回転センサ２０からの検出信号Ｓ２０ｂ（図３（ｅ））及び検出信号Ｓ２０ｃ（図３（ｇ）））を遅延信号Ｓ１１ｂ（図３（ｄ））及び遅延信号Ｓ１１ｃ（図３（ｆ））に同期させて、ポリゴンミラー６ｂ，６ｃをそれぞれ回転させる。
【００５３】
結果としてポリゴンミラー６ａ、６ｂ、６ｃは相互に等間隔の回転角度を隔てて同期回転することとなり、画像表示素子４上へ等間隔隔てて走査するＲＧＢ矩形短冊光を照射することができる。
【００５４】
前記矩形短冊状のＲＧＢ光の走査タイミングに合わせて画像表示素子４に表示映像信号を入力する必要がある。そのため、ポリゴンモータ６ａ，６ｂ，６ｃの回転と同期を取るため、モータクロック信号Ｓ１０（図３（ｂ））を表示タイミング制御回路１４に入力し、これからの出力信号によりメモリ読み出しタイミングジェネレータ１７のタイミング制御を行って、ポリゴンモータ６ａ，６ｂ，６ｃの回転、つまりは表示素子４上の前記矩形短冊状のＲＧＢ光の走査タイミングに合わせて画像メモリ１５からＲＧＢ信号データを読み出している。
【００５５】
画像表示素子４としては、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、透過型液晶表示素子、反射型液晶表示素子、反射型ミラーデバイス等を用いることが可能である。
【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素子４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、画像表示素子４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、画像表示素子４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素子４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１ａ，１ｂ，１ｃからの光は常に有効に画像表示素子４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】
また、３つの位相調整回路８ａ，８ｂ，８ｃにて、モータクロック発生回路９からのモータクロック信号Ｓ１０に対して所定の位相差を有する３つの信号を発生させ、これらに基づいて３つのポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃを回転制御するので、画像表示素子４上にＲＧＢの矩形短冊状の照明領域を相互に重なり合うことなく隣接させて走査させることができる。
【００５８】
更に、前記モータクロック信号Ｓ１０を画像表示素子駆動回路５に入力し、画像表示素子４をモータクロック信号Ｓ１０に同期した映像信号で駆動することにより、画像表示素子４の各画素を、その画素に入射する光の色に応じた信号で正確に駆動することができる。
【００５９】
以上により、鮮明なカラー表示が可能になる。
【００６０】
なお、図３においてモータクロック信号Ｓ１０（図３（ｂ））の周波数は垂直同期信号ＶＤ（図３（ａ））の２倍である場合を例に説明したが、他の任意の整数倍でもよい。またモータ駆動方式はＰＬＬ制御を行なう場合を説明したが、ポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃの回転位相が安定するのであればフリーラン動作であってもよい。
【００６１】
また、画像表示素子４上の画像を拡大投射可能な投射レンズを更に設けることでスクリーン上に大型カラー映像を得ることも可能である。
【００６２】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、実施の形態１において図２の一点鎖線６０ａ，６０ｂ，６０ｃで囲まれたポリゴンミラー周辺の構成が異なる以外は実施の形態１と同一である。本実施の形態では図２の一点鎖線６０ａ内の構成が図４の一点鎖線６０ａ’内の構成に置き換えられる。図４は赤色光に対応する構成のみ示しているが、緑色光、青色光に対応する構成も図４と同様である。
【００６３】
実施の形態１においては、ポリゴンミラー６ａ、６ｂ、６ｃの各頂点上にマグネット２３を配置して、位相調整回路８ａ，８ｂ，８ｃからの遅延信号と同期して回転駆動を行なった。これに対して、本実施の形態２では、ポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃの回転位相のさらなる高精度化を図ることにより、画像表示素子４へ照射されるＲＧＢ矩形短冊状走査光の位置精度をさらに向上させ、カラー表示画像の２色混色等の課題解消を図る。以下、その説明を実施の形態１と重複する部分は省略し、ポリゴンミラー周辺に絞って行う。
【００６４】
図４において、６ａはポリゴンミラー、７ａはモータ駆動回路、２０は回転センサ（第１の磁気検出手段）、２３はマグネット（第１の強磁性体）、２１はリング型強磁性体（第２の強磁性体）、２２は磁気センサの一種であるＭＲセンサ（第２の磁気検出手段）、３２は回転タイミング出力回路である。以下、これらの動作説明を行なう。
【００６５】
図４において、マグネット２３はポリゴンミラー６ａに１個のみ設けられ、ポリゴンミラー６ａの１回転当たり１回、回転センサ２０の近傍を通過する。これにより、ポリゴンミラー６ａの１回転を検出する。図５（ａ）は回転センサ２０の出力信号Ｓ２４の波形である。
【００６６】
リング型強磁性体２１は、その中心をポリゴンミラー６ａの回転中心と一致させてポリゴンミラー６ａの一側面に取り付けられる。ＭＲセンサ２２はリング型強磁性体２１の外周面に対向して配置される。リング型強磁性体２１は円周方向においてＮ極及びＳ極が均等間隔で交互に着磁されている。円周方向におけるＮ極及びＳ極からなる着磁対の総数はポリゴンミラー６ａの反射面数ｎの整数倍（即ちｎ×ｍ対、ｍは整数）である。図５（ｂ）はＭＲセンサ２２の出力信号Ｓ２５の波形である。
【００６７】
回転センサ２０ａの出力信号Ｓ２４（図５（ａ））及びＭＲセンサ２２の出力信号Ｓ２５（図５（ｂ））は回転タイミング出力回路３２に入力される。回転タイミング出力回路３２は、回転センサ２０からの出力信号Ｓ２４（図５（ａ））の立ち上がりでリセットして、ＭＲセンサ２２から出力信号Ｓ２５（図５（ｂ））のパルスがｍ個カウントされるごとに図５（ｃ）に示す波形のタイミング信号Ｓ２６を出力する。
【００６８】
タイミング信号Ｓ２６はモータ駆動回路７ａに入力される。モータ駆動回路７ａは、ＰＬＬ制御により、タイミング信号Ｓ２６（図５（ｃ））を位相調整回路８ａからの遅延信号Ｓ１１ａ（図５（ｄ））に同期させて、ポリゴンミラー６ａを一定速度で回転させる。
【００６９】
ポリゴンミラー６ｂ，６ｃについても上記と同様にして回転駆動される。
【００７０】
本実施の形態によれば、リング型強磁性体２１の着磁対数ｎ×ｍをポリゴンミラーの反射面数より大きく設定することにより、ポリゴンミラーの回転角の検出精度を向上することができる。その結果、画像表示素子４上において、隣り合う矩形短冊像間の距離を適正に維持することができ、良好なカラー表示が可能になる。
【００７１】
（実施の形態３）
本実施の形態５は、図６に示すように、実施の形態１に対し、表示素子駆動回路５の前段にテストパターン発生回路２８が追加された点、及び、位相調整回路８ａ、８ｂ、８ｃの入力側に位相差制御回路２７が追加された点以外は実施の形態１と同一である。図６において一点鎖線６０ｂ，６０ｃ内の構成は図示を省略しているが、図２と同一である。
【００７２】
光学系、表示素子駆動、ポリゴンミラー制御の動作全般については実施の形態１と同等であるので省略し、本実施の形態の位相調整機能に絞って説明する。
【００７３】
まず、テストパターン発生回路２８にて赤単色に相当するテスト信号を発生させ、スイッチ３５をテストパターン発生回路２８側に切り替えて映像信号入力の代わりに表示素子駆動回路５に入力する。本実施の形態では、ポリゴンミラー６ａが赤色光の走査を行なう。ポリゴンミラー６ａの回転位相は位相調整回路８ａの設定値（モータクロック信号Ｓ１０（図３（ｂ））に対する出力信号の位相ずれ量）で決まり、設定がずれている場合、画像表示素子４上の赤色光走査と表示素子４の駆動のタイミングとが合わなくなり、赤色単色表示とはならず緑色または青色の混じった表示となる。そこで両者のタイミングが合うように位相差制御回路２７が位相調整回路８ａにおける遅延量（位相差）を設定し、その設定値を位相制御回路２７に格納する。緑色光および青色光についても同様の処理を順に行なう。その後、位相調整回路８ａ、８ｂ、８ｃがモータクロック信号Ｓ１０に対して付与する位相差は位相制御回路２７に格納された値に基づいて設定される。
【００７４】
本実施の形態によれば、画像表示素子４の各画素に入射する光の色の切り替わりのタイミングとその画素を駆動する映像信号の切り替えタイミングとのずれが最小となるように最適設定できるので、より良好なカラー表示を行うことができる。
【００７５】
（実施の形態４）
本実施の形態４は、図７に示すように、実施の形態１において、ポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃに対応して回転数検出回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃを設けた点、及び、回転数検出回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃからの出力信号が入力されるプロテクト制御回路２９を設けた点以外は実施の形態１と同一である。光学系、表示素子駆動、ポリゴンミラー制御の動作全般については実施の形態１と同等であるので省略し、回転速度低下時の処理に絞って説明する。
【００７６】
図８に回転数検出回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃの具体的構成例を示す。回転数検出回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、カウンタ５１、ラッチ回路５２、コンパレータ５３、周期Ｔ１のタイミング出力回路５４より構成される。回路５４は内部発振回路５７からの信号を分周回路５８により分周して周期Ｔ１の信号とし、これをワンショット回路５９により処理して、図９（ｂ）に示す周期Ｔ１のタイミング信号Ｓ５５を出力する。
【００７７】
回転センサ２０の検出出力信号Ｓ２０（図９（ａ）参照）はカウンタ５１に入力される。カウンタ５１はタイミング信号Ｓ５５により一定間隔でリセットされ、信号Ｓ２０のパルス数をカウントし出力する。出力されたカウント値Ａはタイミング信号Ｓ５５に基づくタイミングでラッチ回路５２にホールドされる。コンパレータ５３はホールドされたカウント値Ａを基準値Ｘと比較し、Ａ＞Ｘのとき負論理、Ａ＜Ｘのとき正論理とする信号（回転数低下検出信号Ｓ３０（図９（ｃ）参照））を出力する。基準値Ｘとして、通常動作時のカウント値Ａに対してＸ＜＜Ａと設定しておく。
【００７８】
ポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃを駆動する各モータの回転に何らかの不具合が生じて回転数が低下すると、回転センサ検出出力信号Ｓ２０が低周波数となり、Ａ＜Ｘとなると、図９（ｃ）に示すように回転数低下検出信号Ｓ３０は正論理に変化する。この信号は図７に示すプロテクト制御回路２９へ送られる。
【００７９】
プロテクト制御回路２９は、３つのポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃにそれぞれ対応して設けられた３つの回転数検出回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃからの各回転数低下検出信号Ｓ３０の論理和を演算する。即ち、３つの回転数検出回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃのうちいずれかがポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃの回転数の低下を検出すると、プロテクト制御回路２９は光源１ａ、１ｂ、１ｃの停止を行う。
【００８０】
本実施の形態によれば、万一ポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃのいずれかの回転が減速又は停止すると光源停止されるので、ポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃの鏡面を焼き付きなどの損傷から保護することができる。
【００８１】
（実施の形態５）
本実施の形態５は、図１０に示すように、実施の形態１において、表示素子駆動回路５の前段に振幅変調回路３１が追加された点以外は実施の形態１と同一である。光学系、ポリゴンミラー制御の動作全般については実施の形態１と同等であるので省略する。
【００８２】
映像信号データは振幅変調回路３１へ入力され、図１１に示すように、垂直同期信号ＶＤ（図１１（ａ））に同期したパラボラ関数（図１１（ｂ））が積算される。より具体的には、画像表示素子４の有効表示部の周辺部の画素を駆動する映像信号の振幅が拡大されるように、且つ／又は、画像表示素子４の有効表示部の中央部の画素を駆動する映像信号の振幅が縮小されるように、映像信号が変調される。換言すれば、画像表示素子４の有効表示部の周辺部の画素を駆動する映像信号に対するゲインが、中央部の画素を駆動する映像信号に対するゲインより大きく設定されている。変調された映像信号は、表示素子駆動回路５へ入力される。その後は実施の形態１と同様に画像表示素子４が駆動される。
【００８３】
ポリゴンミラー６ａ，６ｂ，６ｃへの入射光が隣り合う二つの反射面の稜線上に入射するとき、その色光は画像表示素子４上において走査方向の両端に、分割された２つの矩形短冊像を形成する。このような場合、その色光の損失が発生し、光量が低下する。結果として、画像表示素子４の有効表示部の走査方向における周辺部は中央部よりも光量不足が生じ、表示画像において周辺部での輝度の低下が起こる。本実施の形態によれば、振幅変調回路３１にて変調された映像信号が画像表示素子４に入力されるので、画像表示素子４の有効表示部の周辺部の光量不足を補正でき、全画面にわたって均一輝度の画像表示を行うことができる。
【００８４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、カラーフィルターのような色選択手段を備えていない単一の画像表示素子のみでカラー表示が可能となる。しかも、画像表示素子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、高解像度の表示が可能である。更に、各光源部からの光は常に有効に画像表示素子へ導かれることから光利用率が高く（図１２の装置に比べて理論上約３倍の光利用率）高輝度の画像表示を実現できる。
【００８５】
また、３つのポリゴンミラーを、回転位相差を一定に維持しながら回転させることができる。その結果、画像表示素子上に赤緑青の各色光の主光線を等間隔で入射させることができ、良好なカラー表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るカラー画像表示装置の全体構成図
【図２】本発明の実施の形態１に係るカラー画像表示装置の回路制御部のブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係るカラー画像表示装置における各種信号のタイミングチャート
【図４】本発明の実施の形態２に係るカラー画像表示装置のモータ駆動部周辺のブロック図
【図５】本発明の実施の形態２に係るカラー画像表示装置における各種信号のタイミングチャート
【図６】本発明の実施の形態３に係るカラー画像表示装置の主要部のブロック図
【図７】本発明の実施の形態４に係るカラー画像表示装置の主要部のブロック図
【図８】本発明の実施の形態４に係るカラー画像表示装置の回転数検出回路の構成を示したブロック図
【図９】本発明の実施の形態４に係るカラー画像表示装置における各種信号のタイミングチャート
【図１０】本発明の実施の形態５に係るカラー画像表示装置の主要部のブロック図
【図１１】本発明の実施の形態５に係るカラー画像表示装置における振幅変調回路の処理を説明するタイミングチャート
【図１２】従来の単板式投写型カラー画像表示装置の構成図
【図１３】図１２のカラー画像表示装置に使用される色分解光学系の構成を示した正面図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ 光源部
２ａ，２ｂ，２ｃ 集光手段
３ａ，３ｂ，３ｃ 走査光学系
４ 画像表示素子
５ 表示素子駆動回路
６ａ，６ｂ，６ｃ ポリゴンミラー
７ａ，７ｂ，７ｃ モータ駆動回路
８ａ，８ｂ，８ｃ 位相調整回路
９ モータクロック発生回路
１３ クロック発生回路
１４ 表示タイミング制御回路
１５ 画像メモリ
１６ メモリ書き込みタイミングジェネレータ
１７ メモリ読み出しタイミングジェネレータ
２０ 回転センサ
２１ リング型強磁性体
２２ ＭＲセンサ
２３ マグネット
２７ 位相差制御回路
２８ テストパターン発生回路
２９ プロテクト制御回路
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 回転数検出回路
３１ 振幅変調回路
３２ 回転タイミング出力回路
Ｓ１０ モータクロック信号
Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１１ｃ 遅延信号
Ｓ１８ メモリ書き込み制御信号
Ｓ１９ メモリ読み出し制御信号
Ｓ２４ 回転センサ検出信号
Ｓ２５ ＭＲセンサ検出信号
Ｓ２６ タイミング信号

Claims (13)

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する３つのポリゴンミラーと、
   前記３つのポリゴンミラー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素子と、
   画像表示素子の前記各画素を、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素子駆動手段と、
   モータクロック信号を出力するモータクロック発生手段と、
   前記モータクロック信号が入力され、前記モータクロック信号に対して所定の位相差を有する信号を出力する３つの位相調整手段と、
   ３つの前記位相調整手段からの出力信号に基づいて前記３つのポリゴンミラーをそれぞれ回転させる３つのモータ駆動手段と
   を有することを特徴とするカラー画像表示装置。
2. 前記第１の光学手段、前記ポリゴンミラー、及び前記第２の光学手段が、前記画像表示素子上に赤、緑、青の矩形短冊状の照明領域を形成し、
   前記位相調整手段が、前記３つのポリゴンミラーの回転位相制御を行うことにより、赤、緑、青の前記各照明領域を前記画像表示素子上に重なり合わぬよう隣接させる請求項１に記載のカラー画像表示装置。
3. 前記画像表示素子駆動手段は、前記モータクロック信号に同期した前記映像信号を出力する請求項１に記載のカラー画像表示装置。
4. 更に、前記ポリゴンミラーの回転角を検出する回転角検出手段を有する請求項１に記載のカラー画像表示装置。
5. 前記回転角検出手段は、
   前記ポリゴンミラーの回転中心軸上を除く１点に配置された第１の強磁性体と、
   前記第１の強磁性体の通過を検出する第１の磁気検出手段と、
   前記ポリゴンミラーの回転中心軸を中心とし、円周方向に着磁されたリング形状の第２の強磁性体と、
   前記第２の強磁性体の着磁部を検出する第２の磁気検出手段と、
   前記第１の磁気検出手段及び前記第２の磁気検出手段からの出力信号に基づいて所定のタイミング信号を生成する回転タイミング出力手段と
   を有する請求項４に記載のカラー画像表示装置。
6. 前記第２の強磁性体は、円周方向にＮ極及びＳ極が、交互に、且つ等しい長さで着磁されている請求項５に記載のカラー画像表示装置。
7. 前記第２の強磁性体は、円周方向にＮ極及びＳ極が交互に着磁されており、前記Ｎ極及び前記Ｓ極からなる着磁対の数は前記ポリゴンミラーの反射面数の整数倍である請求項５に記載のカラー画像表示装置。
8. 前記回転タイミング出力手段は、前記第１の磁気検出手段からの出力信号を基準として、前記第２の磁気検出手段からの出力信号を所定の倍数で分周する請求項５に記載のカラー画像表示装置。
9. 更に、テストパターン信号を発生し、前記映像信号の代わりに前記テストパターン信号を前記画像表示素子駆動手段に入力するテストパターン信号発生手段と、
   前記位相調整手段における前記位相差を記憶する位相差記憶手段と
   を有する請求項１に記載のカラー画像表示装置。
10. 前記テストパターン信号が、赤、緑、青のいずれかの単色映像信号であり、
    前記単色映像信号による前記画像表示素子の各画素の駆動とその画素に入射する光の色とが一致するように前記位相調整手段における前記位相差が設定され、その設定された位相差が前記位相差記憶手段に記憶される請求項９に記載のカラー画像表示装置。
11. 更に、前記ポリゴンミラーの回転数が所定値以下であることを検出する回転数検出手段と、
    前記回転数検出手段からの検出信号に基づいて前記光源部を停止するプロテクト制御手段と
    を有する請求項１に記載のカラー画像表示装置。
12. 更に、映像信号振幅を変調する振幅変調手段を有し、
    前記振幅変調手段により変調された映像信号が前記画像表示素子駆動手段に入力される請求項１に記載のカラー画像表示装置。
13. 前記振幅変調手段は、前記画像表示素子の有効表示部の周辺部を表示する映像信号の振幅を拡大するように、且つ／又は、前記画像表示素子の有効表示部の中央部を表示する映像信号の振幅を縮小するように、映像信号を変調して出力する請求項１２に記載のカラー画像表示装置。

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